AI 시대에 의학이 암을 치료하는 방식을 바꿀 수 있는 새로운 연구

(댄 트리) - 생체 시계와 세포 대사에 대한 새로운 발견은 인공지능 시대에 더욱 효과적인 암 치료를 위한 열쇠로 여겨진다.

VinFuture 2025 과학 기술주간 워크숍 "인공지능 시대의 첨단 소재, 에너지 기술 및 헬스케어"에서 Dang Van Chi 교수는 일주기 리듬과 세포 대사가 면역 요법과 표적 약물의 효과를 결정하는 데 중요한 역할을 한다는 연구 결과를 발표했습니다.

당반치 교수가 "생물학적 리듬, 암 대사 및 면역 치료"에 대해 설명합니다(사진: 하이옌).

생체주기는 암세포 조절에 중요한 역할을 합니다.

생체 리듬은 인체에서 가장 중요한 조절 시스템 중 하나로 여겨집니다. 이 메커니즘은 24시간 주기로 작동하는 유전자 네트워크를 통해 작동합니다. BMAL1과 CLOCK은 수면, 에너지 대사, 호르몬 및 항상성을 조절하는 두 가지 핵심 요소입니다.

생체 시계가 리드미컬하게 작동하면 세포는 명확한 활동 시간과 휴식 시간을 갖게 됩니다. 이 리듬이 맞지 않으면 DNA 복구 능력이 감소하고 여러 생명 과정에 장애가 발생합니다.

Cell Metabolism과 Nature Reviews Cancer에 발표된 분석에 따르면, 일주기 리듬 장애는 수면과 신진대사에 영향을 미칠 뿐만 아니라 면역 체계를 약화시킵니다. 면역 세포가 잘못된 시기에 활성화되면 신체는 암의 씨앗이 될 수 있는 비정상 세포를 감지하고 제거하는 데 어려움을 겪습니다.

이 메커니즘을 더 잘 이해하기 위해 과학자들은 종종 동물 모델을 사용합니다. 이는 유전자, 생활 환경, 세포 활동을 제어할 수 있기 때문에 생물의학 연구에서 표준적인 방법이며, 인간 연구에서는 불가능합니다. 많은 실험에서 생쥐를 선택하는 이유는 유전학적, 생물학적 메커니즘이 인간과 유사하기 때문입니다.

연구자들이 쥐에서 BMAL1 유전자를 제거했을 때, 쥐는 조기 노화, 대사 불균형, 정상보다 빠른 종양 형성 등 다양한 질병의 징후를 보였습니다.

이러한 결과는 일주기 시계가 작동하지 않으면 세포가 통제된 방식으로 분열하는 능력을 상실하고 비정상적인 증식 상태에 더 취약해진다는 것을 시사합니다.

당 반 치 교수는 이 메커니즘을 설명하며 이렇게 말했습니다. "생체 시계는 지휘본부와 같습니다. 세포가 언제 활동해야 하고 언제 휴식을 취해야 자가 회복이 필요한지 결정합니다. 이 메커니즘이 깨지면 세포 분열 과정이 혼란스러워지고 암세포가 출현할 수 있는 환경이 조성됩니다."

생체 리듬은 면역 체계의 활동에도 영향을 미칩니다. 많은 국제 연구에 따르면 T세포와 대식세포는 아침에 가장 활동적입니다.

이것이 바로 이 시기에 치료를 받았을 때 환자들이 면역요법에 더 잘 반응하는 이유라고 여겨집니다. 생물학적 타이밍 기반 치료 접근법은 더 높은 효능을 가져오고 불필요한 독성을 줄일 것으로 예상됩니다.

대사 재프로그래밍은 통제되지 않는 증식의 무대를 마련합니다.

치 교수는 암의 분자 기전에 대한 발표에서 MYC 유전자의 중추적 역할을 강조했습니다. MYC 유전자는 가장 영향력 있는 암 유전자 중 하나이며 대부분의 흔한 암에서 발견됩니다.

이 유전자는 세포 분열을 촉진할 뿐만 아니라 세포의 일주기 리듬을 교란시킵니다. 분자 리듬이 교란되면 암세포는 자연적인 조절 메커니즘을 벗어나 계속 증식합니다.

캘리포니아 대학교 샌프란시스코 캠퍼스에 재직하는 동안 치 교수는 MYC의 과잉 활동과 세포가 에너지를 생산하는 방식의 엄청난 변화 사이의 연관성을 처음으로 보여주었습니다.

MYC가 강하게 활성화되면 세포는 해당과정과 젖산 생성에 더 의존하게 됩니다. 이러한 일련의 반응은 젖산 탈수소효소 A라는 효소에 의해 제어됩니다.

위스타 연구소와 존스홉킨스 대학에서 발표한 연구에 따르면 MYC는 LDH A의 과잉 활성화를 촉진하여 세포가 바르부르크 효과라고 알려진 비정상적인 대사 상태에 빠지게 한다고 합니다.

바르부르크 효과(Warburg Effect)에서 암세포는 매우 빠른 속도로 포도당을 소비하고 산소가 충분하더라도 많은 양의 젖산을 생성합니다. 이 과정은 세포가 지속적으로 증식할 수 있는 빠른 에너지원을 제공합니다. 젖산이 축적되어 종양 주변 환경을 산성화합니다.

이는 많은 T세포가 산성 환경에서 효과적으로 기능하지 못하기 때문에 면역 세포 활동을 저해합니다. 이는 암세포가 공격을 피하기 위해 안전 지대를 만드는 방식 중 하나입니다.

치 교수는 신진대사가 성장의 기초라고 주장합니다. 에너지 공급에 문제가 생기면 종양의 핵심적인 강점이 약화됩니다.

이 원리를 바탕으로 그의 연구실은 LDH를 억제할 수 있는 분자군을 개발했습니다. 마우스 모델 실험 결과, LDH 억제제는 종양 성장 속도를 감소시키고 미세환경을 크게 개선하는 것으로 나타났습니다.

젖산 수치가 감소하면 면역 세포가 더 효과적으로 침투하여 기능할 수 있습니다. 특히, LDH 억제제를 PD1 항체와 병용 투여했을 때, 많은 모델에서 종양이 완전히 사라지는 것으로 나타났습니다.

그러나 이러한 접근법은 여전히 ​​상당한 난제에 직면해 있습니다. 적혈구는 에너지를 얻기 위해 해당과정에 전적으로 의존합니다. LDH가 억제되면 적혈구는 손상과 용혈에 취약해집니다.

이것이 바로 연구진이 건강한 세포에 미치는 영향을 제한하면서 암세포만을 표적으로 삼는 더욱 선택적인 분자를 계속 개발하는 이유입니다.

식단과 장내 미생물은 면역 반응을 조절합니다.

최근 몇 년 동안 장내 미생물군은 암 치료에 가장 영향력 있는 분야 중 하나로 여겨져 왔습니다.

Nature Medicine과 Cell에 발표된 연구에 따르면, 장내 박테리아는 소화를 돕는 것뿐만 아니라 면역 조절에도 관여하는 것으로 나타났습니다.

여러 연구팀에 따르면, 서로 다른 미생물군을 가진 환자들이 면역 치료에 다르게 반응한다는 사실이 밝혀졌습니다. 어떤 박테리아는 T세포 활동을 증가시키는 반면, 다른 박테리아는 면역 체계가 암세포를 인식하는 것을 어렵게 만듭니다.

과학자들은 이러한 연관성을 조사하면서 육류와 해산물에서 흔히 발견되는 영양소인 콜린에 주목했습니다.

콜린은 장에 들어가면 특정 박테리아에 의해 TMA로 분해됩니다. 그 후 간은 TMA를 TMAO로 전환합니다.

루트비히 암 연구소와 존스홉킨스 대학교의 여러 독립적인 연구에 따르면 간암 환자의 혈중 TMAO 수치는 치료 효과와 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났습니다. TMAO 수치가 높은 환자는 항PD1 치료에 잘 반응하지 않고 생존 기간이 짧은 경우가 많습니다.

이 메커니즘을 검증하기 위해 연구팀은 생쥐 모델을 대상으로 실험을 진행했습니다. 생쥐에게 콜린이 풍부한 식단을 제공했을 때, TMAO 수치가 극적으로 증가했습니다.

결과적으로, 적절한 용량과 시간에 약물을 투여하더라도 면역요법의 효과가 감소합니다. 반대로, TMA 생성을 담당하는 박테리아 효소가 억제되면 TMAO 수치가 현저히 감소하고 면역 체계가 더욱 활성화됩니다. 항PD1 약물에 대한 반응 능력이 회복됩니다.

치 교수에 따르면, 미래의 암 치료는 대사 표적 약물, 면역 치료, 일주기 조절 영양, 그리고 인공지능을 활용한 지속적 모니터링을 결합할 가능성이 높습니다. 이러한 조합을 통해 포괄적이고 개인화된 치료 모델이 구축될 것입니다.

그가 30년간 진행한 연구 결과, 암은 유전자 돌연변이로 인한 질병일 뿐만 아니라 생물학적 시계 장애, 대사 불균형, 면역 불균형으로 인한 질병이라는 사실이 입증되었습니다.

이러한 규제 계층의 전반을 이해해야만 의학은 진정으로 효과적인 치료법을 설계할 수 있습니다.

출처: https://dantri.com.vn/suc-khoe/nghien-cuu-moi-co-the-thay-doi-cach-y-hoc-dieu-tri-ung-thu-trong-thoi-ai-20251204183852856.htm