[논문]암특이적 대사에 대한 한의학적 연구의 현황 및 전망

정태욱; 김은영; 최희진; 최희정; 하기태

doi:10.15432/jkto.2015.20.1.081

암특이적 대사에 대한 한의학적 연구의 현황 및 전망
Current state and prospective of the Korean medical research on the cancer metabolism 원문보기

大韓癌韓醫學會誌 = Journal of Korean traditional oncology, v.20 no.1, 2015년, pp.81 - 88

정태욱 (부산대학교 건강노화 한의과학 연구센터) , 김은영 (부산대학교 건강노화 한의과학 연구센터) , 최희진 (부산대학교 건강노화 한의과학 연구센터) , 최희정 (부산대학교 건강노화 한의과학 연구센터) , 하기태 (부산대학교 건강노화 한의과학 연구센터)

Abstract ▼ AI-Helper

Generally, normal cells synthesize adenosine triphosphate (ATP) through oxidative phosphorylation in the mitochondria. However, they produce ATP through lactic acid fermentation on hypoxic condition. Interestingly, many cancer cells rely on aerobic glycolysis for ATP generation instead of mitochondrial oxidative phosphorylation, which is termed as "Warburg effect". According to results from recent researches on differences of cancer cell metabolism from normal cell metabolism and because chemotherapy to suppress rapidly growing cells, as a side effect of cancer treatment, can still target healthy cells, there is merit in the development of small-molecule inhibitors targeting metabolic enzymes such as pyruvate dehydrogenase kinase (PDHK), lactate dehydrogenase (LDH) and monocarboxylate transporter (MCT). For new anticancer therapy, in this review, we show recent advances in study on cancer cell metabolism and molecules targeting metabolic enzymes which are importantly associated with cancer metabolism for cancer therapy. Furthermore, we would also like to emphasize the necessity of development of molecules targeting metabolic enzymes using herbal medicines and their constituents for anticancer drugs.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 기존의 접근과는 다른 새로운 기전 즉, 암세포의 가장 근본적이고 중요한 특성과 관련된 기전을 타겟으로 하는 새로운 전략이 필요하며, 현재 1931년 노벨 생리의학상 수상자인 오토 하인리히 와버그가 1924년 제창한 와버그 효과(Warburg effect)라고 불리는 암세포 특이적 대사가 새로운 암 치료의 유망한 표적으로 재조명되고 있다3,4. 우리나라나 중국을 비롯한 전통의학계에서도 기존에 암세포 특이적 세포사 유도, 혈관신생의 억제, 암세포 전이의 억제 등 다양한 방법으로 암 치료에 대한 연구를 진행하여 왔으나5-7) 암세포의 근본적 특징인 암대사를 억제하려는 목적의 연구는 아직 극소수에 불과하점하기 위해서는 항암 한약재를 대상으로 암세포 대사를 억제하는 연구가 필요할 것으로 사료되며, 이에 암대사 연구와 관련된 현황과 전망에 대하여 간략히 소개하고자 한다.
이상에서 최근 암연구의 hot topic인 암특이적 대사에 대한 연구 동향을 간략히 살펴보았다. 기존에 한의학계에서도 다양한 측면에서 항암활성을 가진 한약을 개발하여 왔으나, 암대사와 관련된 연구는 아직까지 없는 실정이다.

후속연구

특히, 이 과정을 조절하는 LDHA와 PDHK1은 최근 다양한 암에서 암대사의 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀지고 있으며, 이러한 효소의 활성을 억제함으로써 암대사를 억제하는 것은 암치료를 위한 매우 유망한 접근법이 될 것이다. 그러나 현재까지 임상에 적용이 가능한 암대사 억제 약물은 아직 개발되지 않았으며, 향후 이 분야에 집중적인 연구가 필요하다.
또한 세계적으로도 암대사를 억제하는 천연물에 대한 연구는 극소수에 불과하며, 화학적 합성에 기반한 약물을 포함하더라도 아직 임상적으로 활용이 가능한 암대사 억제 약물은 개발되지 못하고 있는 실정이다. 따라서 기존에 한의학에서는 시도되지 않았던 새로운 작용 기전으로서 와버그 효과로도 불리는 암특이적 대사의 가능성을 제시하며, 향후 암특이적 대사를 억제하는 한약의 효능을 확인함으로써 새로운 암치료 타겟으로 개발이 필요한 것으로 사료된다. 새로운 치료제 개발의 무한한 보고로서 한의학이 가지는 잠재적 가능성을 고려할 때, 이 분야에서도 안전하고 효과적인 새로운 암치료제의 개발이 가능할 것으로 전망된다.
따라서 기존에 한의학에서는 시도되지 않았던 새로운 작용 기전으로서 와버그 효과로도 불리는 암특이적 대사의 가능성을 제시하며, 향후 암특이적 대사를 억제하는 한약의 효능을 확인함으로써 새로운 암치료 타겟으로 개발이 필요한 것으로 사료된다. 새로운 치료제 개발의 무한한 보고로서 한의학이 가지는 잠재적 가능성을 고려할 때, 이 분야에서도 안전하고 효과적인 새로운 암치료제의 개발이 가능할 것으로 전망된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	세포의 에너지원은 무엇인가?	모든 세포는 포도당을 가장 기본적인 에너지 원으로 이용하고 있는데, 이를 위해서는 해당과정, 젖산 분해, TCA 회로와 같은 세포 호흡의 과정을 통하여 ATP를 생성한다. 먼저 해당과정을 통하여 생성된 피루브산(pyruvate)은 급격한 운동을 할 때 근육세포에서 젖산 분해가 일시적으로 증가하는 것을 제외하고는 분화도가 높은 정상세포는 대부분 TCA 회로를 이용하여 에너지원을 생성한다8).
	암대사 과정과 정상세포의 대사과정의 차이를 결정하는 핵심적인 경로는?	암특이적 대사에는 헥소키나제, 피루브산 인산화효소 등 다양한 효소와 포도당의 수송에 관여하는 GLUT1, 젖산의 수송에 관여하는 MCT 등 다양한 분자들이 관여하는 복잡한 과정이다. 그러나 정상세포와 암세포의 대사과정의 차이를 결정하는 핵심적 경로는 피루브산의 대사가 암세포에서처럼 젖산 분해로 진행되느냐 정상세포처럼 TCA 회로로 진행되느냐 하는 것이다4). 특히, 이 과정을 조절하는 LDHA와 PDHK1은 최근 다양한 암에서 암대사의 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀지고 있으며, 이러한 효소의 활성을 억제함으로써 암대사를 억제하는 것은 암치료를 위한 매우 유망한 접근법이 될 것이다.
	와버그 효과란 무엇인가?	먼저 해당과정을 통하여 생성된 피루브산(pyruvate)은 급격한 운동을 할 때 근육세포에서 젖산 분해가 일시적으로 증가하는 것을 제외하고는 분화도가 높은 정상세포는 대부분 TCA 회로를 이용하여 에너지원을 생성한다8). 하지만 그림 1에서 나타낸 바와 같이, 암세포와 일부 증식하는 미분화 조직에서는 분화된 정상세포와는 달리 TCA 회로보다는 해당과정을 통하여 에너지를 생성하 고 다량의 젖산(Lactic acid)을 만들어 내는 특징이 있으며3), 이것을 와버그 효과(Warburg effect) 또는 암세포 특이적 대사라고 부른다4). 즉, 암세포는 산소의 존재와는 상관없이 정상 조직보다 더 많은 포도당을 흡수해 피루브산을 빠르 게 젖산으로 바꾸는 해당과정을 통해서 에너지를 생성하는데, 이러한 특이적 대사과정은 호기성 상태뿐만 아니라 척박한 산소 결핍 상태에 서도 암세포의 성장을 이롭게 하는 특징이 있다9).

참고문헌 (26)

Jung, K.W., et al., Cancer statistics in Korea: incidence, mortality, survival, and prevalence in 2012. Cancer Res Treat, 2015. 47(2): p. 127-41.

상세보기
Yaswen, P., et al., Therapeutic targeting of replicative immortality. Semin Cancer Biol, 2015.
Batra, S., et al., Cancer Metabolism as a Therapeutic Target. Oncology (Williston Park), 2013. 27(5).
Koppenol, W.H., P.L. Bounds, and C.V. Dang, Otto Warburg's contributions to current concepts of cancer metabolism. Nat Rev Cancer, 2011. 11(5): p. 325-37.

상세보기
Zhou, J., et al., Research progress on synergistic anti-tumor mechanisms of compounds in traditional Chinese medicine. J Tradit Chin Med, 2014. 34(1): p. 100-5.

상세보기
Wang, C.Y., X.Y. Bai, and C.H. Wang, Traditional Chinese medicine: a treasured natural resource of anticancer drug research and development. Am J Chin Med, 2014. 42(3): p. 543-59.

상세보기
Lee, J.H., et al., Review of tumor dormancy therapy using traditional oriental herbal medicine. J Pharmacopuncture, 2013. 16(1): p. 12-20.

원문보기 상세보기
Breusch, F.L., Citric Acid Cycle; Sugar and Fatbreakdown in Tissue Metabolism. Science, 1943. 97(2526): p. 490-2.

상세보기
Keijer, J. and D.A. van Dartel, Reprogrammed metabolism of cancer cells as a potential therapeutic target. Curr Pharm Des, 2014. 20(15): p. 2580-94.

상세보기
Huang, D., C. Li, and H. Zhang, Hypoxia and cancer cell metabolism. Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai), 2014. 46(3): p. 214-9.

상세보기
Brahimi-Horn, M.C. and J. Pouyssegur, Hypoxia in cancer cell metabolism and pH regulation. Essays Biochem, 2007. 43: p. 165-78.

상세보기
Palmer, C.S., et al., Glucose metabolism regulates T cell activation, differentiation, and functions. Front Immunol, 2015. 6: p. 1.
Semenza, G.L., HIF-1: upstream and downstream of cancer metabolism. Curr Opin Genet Dev, 2010. 20(1): p. 51-6.

상세보기
Brahimi-Horn, M.C., G. Bellot, and J. Pouyssegur, Hypoxia and energetic tumour metabolism. Curr Opin Genet Dev, 2011. 21(1): p. 67-72.

상세보기
Fan, J., et al., Tyrosine phosphorylation of lactate dehydrogenase A is important for NADH/NAD(+) redox homeostasis in cancer cells. Mol Cell Biol, 2011. 31(24): p. 4938-50.

상세보기
Hitosugi, T., et al., Tyrosine phosphorylation of mitochondrial pyruvate dehydrogenase kinase 1 is important for cancer metabolism. Mol Cell, 2011. 44(6): p. 864-77.

상세보기
Farwell, M.D., D.A. Pryma, and D.A. Mankoff, PET/CT imaging in cancer: current applications and future directions. Cancer, 2014. 120(22): p. 3433-45.

상세보기
Tennant, D.A., R.V. Duran, and E. Gottlieb, Targeting metabolic transformation for cancer therapy. Nat Rev Cancer, 2010. 10(4): p. 267-77.

상세보기
Vander Heiden, M.G., L.C. Cantley, and C.B. Thompson, Understanding the Warburg effect: the metabolic requirements of cell proliferation. Science, 2009. 324(5930): p. 1029-33.

상세보기
Le, A., et al., Conceptual framework for cutting the pancreatic cancer fuel supply. Clin Cancer Res, 2012. 18(16): p. 4285-90.

상세보기
Wang, Z., et al., Bioactivity-guided identification and cell signaling technology to delineate the lactate dehydrogenase A inhibition effects of Spatholobus suberectus on breast cancer. PLoS One, 2013. 8(2): p. e56631.

상세보기
Wang, H., et al., Wogonin reverses hypoxia resistance of human colon cancer HCT116 cells via downregulation of HIF-1alpha and glycolysis, by inhibiting PI3K/Akt signaling pathway. Mol Carcinog, 2014. 53 Suppl 1: p. E107-18.

상세보기
Gao, J.L. and Y.G. Chen, Natural compounds regulate glycolysis in hypoxic tumor microenvironment. Biomed Res Int, 2015. 2015: p. 354143.
Center, K.B.-E.R., 2014 Biopharmaceutics Trend Repot. 2014.
Butler, E.B., et al., Stalling the engine of resistance: targeting cancer metabolism to overcome therapeutic resistance. Cancer Res, 2013. 73(9): p. 2709-17.

상세보기
Ajani, J.A., et al., Cancer Stem Cells: The Promise and the Potential. Semin Oncol, 2015. 42 Suppl 1: p. S3-S17.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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