인체 마이크로바이옴의 대장암 억제기전 규명
- 장내 미생물 생산물질의 대장암 성장 억제 및 세포사멸 원리 확인
- 인체 마이크로바이옴 기반 대장암 치료제 개발 기여 기대
□ 국내 연구진이 인체 마이크로바이옴에서 생산되는 물질의 대장암 억제 기전을 최초로 규명하였습니다.
□ 한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연) 공동연구팀은 장내 미생물 생산물질이 대장암의 성장에 중요한 영향을 미치는 단백질의 분해를 촉진하여 세포사멸을 유도함을 발견하였다고 밝혔습니다.
ㅇ 이를 통해 향후 마이크로바이옴 기반의 대장암 치료제 개발에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.
□ 마이크로바이옴(Microbiome)이란 특정 환경에 존재하는 미생물과 미생물의 유전정보를 의미합니다. 최근 전 세계적으로 인체 마이크로바이옴과 질병 간의 인과관계가 밝혀지면서 관련 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
ㅇ 특히 장내 마이크로바이옴은 대장암과 같은 장 질환뿐만 아니라, 비만, 당뇨, 아토피 피부질환, 우울증, 노화 등 다양한 질병의 원인으로 보고되고 있어 신약 개발의 게임체인저가 될 것으로 기대되고 있습니다.
□ 한국인의 대장암 발병률은 세계에서 가장 높고, 서구화된 식생활 습관 등으로 발병률의 증가가 두드러지게 나타나고 있습니다.
ㅇ 대장암은 수술적 치료와 항암치료, 방사선 치료를 병행하고 재발 위험을 낮추기 위해 보조적인 항암치료를 시행하고 있으나, 항암치료 시 발생하는 여러 부작용과 낮은 효능으로 인해 많은 환자가 고통을 받고 있어 새로운 개념의 항암 치료법에 대한 요구가 증가하고 있습니다.
□ 최근 대장암 환자와 일반인 간 장내 마이크로바이옴 구성 차이에 대한 연구 결과를 바탕으로 마이크로바이옴과 대장암에 관한 연구가 폭넓게 진행되고 있으나, 마이크로바이옴에 의한 대장암 성장 억제 기전에 관한 연구는 미비한 실정이었습니다.
□ 이에 연구팀은 장내 미생물 대사체*인 프로피오네이트(Propionate)가 대장암의 치료 타겟 중 하나인 EHMT2(Euchromatic histone-lysine N-methyltransferase 2) 효소단백질의 분해 촉진과 이를 통한 대장암 세포의 사멸 효과를 발견하였습니다.
* 물질대사에 관여하거나 물질대사 과정에서 생성되는 물질
ㅇ 또한 EHMT2 저해제와 프로피오네이트를 동시에 활용하면 보다 효과적으로 대장암 세포의 사멸을 유도할 수 있음을 3차원 세포배양 모델(3D spheroid culture model)을 통해 확인하였습니다.
□ 공동 연구책임자인 조현수 박사는 “인체 마이크로바이옴의 대장암 억제 기전을 통해 대장암 치료를 위한 인체 유용 마이크로바이옴의 새로운 역할을 제시하였다”라며, “향후 마이크로바이옴에 기반한 차세대 대장암 치료제 개발에 큰 기여를 할 수 있을 것이다”라고 밝혔습니다.
□ 한편 이번 연구는 미생물 분야의 세계적 저널인 The ISME(International Society for Microbial Ecology) journal(국제미생물생태학회지, IF 10.302, 해당 분야 상위 3.92%) 2022년 1월 1일(한국시간 1월 2일) 온라인 판에 게재되었습니다.
ㅇ 논문명 : Human gut-microbiome-derived propionate coordinates proteasomal degradation via HECTD2 upregulation to target EHMT2 in colorectal cancer (첨부파일 참조)
ㅇ 저자정보 : (교신저자) 박두상 박사, 김대수 박사, 손미영 박사, 조현수 박사, (제1저자) 류태영 연구원, 김광호 박사과정, 한태수 박사
< 그림 설명 >
- 그림 1. 장내미생물 대사체인 Propionate에 의한 대장암 세포주의 세포사멸 유도과정 모식도
Propionate에 의해 대장암 치료타겟 중 하나인 EHMT2의 분해 촉진이 발생하며, 이로 인해 대장암의 세포사멸 효과가 나타남
- 그림 2.
(좌) 3차원 세포배양 모델에서 Propionate에 의한 대장암 세포주 생장 억제효과 확인 : Propionate에 의해 3차원 대장암 세포주가 4일차 경과 시점부터 생장 억제 및 세포사멸이 진행됨
(우) Propionate와 타겟 단백질의 저해제의 동시처리를 통한 생장억제의 시너지 효과 확인 : Propionate와 EHMT2 저해제를 동시 처리 시, 3차원 대장암 세포주가 2일차 경과 시점부터 생장 억제 및 세포사멸이 진행되며 시너지 효과가 확인됨
