스페인 과학자들이 암 세포의 내부 pH가 낮아지면 암세포의 증식이 줄어든다고 보고했다. 이번 발견은 암을 치료하는데 있어, 새로운 접근 방식을 제공하게 될 것이라고 연구진은 주장했다. 관련 연구는 Nature Communications지에 “암 치료를 위한 세포 내 pH 취약성에 대한 시스템 분석, Systems analysis of intracellular pH vulnerabilities for cancer therapy”이라는 제목으로 게제되었다(DOI: 10.1038/s41467-018-05261-x).

연구진에 따르면, 암 신진대사의 특징은 역방향 pH 변화도로 나타나는데, 세포 외는 산성화가, 세포 내는 염기성화가 나타난다는 것이다. 세포외 산성화의 결과는 잘 알려져 있지만, 세포 내 염기성화의 역할은 여전히 불완전하게 이해되었다고 연구진은 설명한다. 따라서 연구진은 세포 내 pH(pHi)가 어떻게 신진대사를 조절할 수 있는지를 조사하기 위해 계산 방법을 개발했다고 말했다. 이를 위해 연구진은 효소적 pH 의존성 활성 프로파일을 세포 특이적인 게놈 규모의 대사 모델에 통합하고 재구성했다고 밝혔다. 연구진은 컴퓨터 방법을 통해, 염기성 pHi가 당분해와 저산소증에 맞추어 암세포의 증식을 극대화 하지만, 산성 pHi에서는 이런 환경을 받아들이지 못하고 종양 암세포의 성장은 저해된다고 보고했다.

연구진은 산성 pHi에서 예상되는 항암제 효과와 함께 신진대사 타깃인 (GAPHD와 GPI)를 체계적으로 조사함으로, 새로운 치료 전략을 수립했다고 말했다. 수립된 전략을 확인하기 위한 유방암 세포를 대상으로 한 실험을 통해, 공격적인 표현형에 특히 효과적이었다고 연구진은 밝혔다. 이번 연구는 암 신진대사에서 pHi의 필수 역할을 제시한 것으로, 다른 생의약 영역에서 pHi의 역할에 대해서도 개념적, 계산학적 프레임워크를 제공하는 것이라고 연구진은 주장했다.

기존의 생화학 에세이 결과와 암 세포의 유전자 발현에 대한 데이터베이스를 이용해서, 연구진은 거의 2000여개의 대사 효소들이 pH에 따라 어떤 변화를 보이는지 분석할 수 있는 계산 모델을 개발했다고 밝혔다. 이로 다른 pH에서 작동이 더 잘되는 대사 경로들 사이의 연결을 이해함으로, 염기성 pH에서 살아남은 암이 사용하는 메커니즘에 대한 아이디어를 얻을 수 있게 될 것이라고 연구진은 말했다.

이번 연구를 통해, 연구진은 자신들이 세운 가설을 공식적으로 확인했다고 말했다. 가설에 따르면, 암 세포의 증식은 염기성 환경에서 쉽게 이루어지지만, 산성 조건에서는 쉽게 취약해질 수 있다. 이것은 암 세포를 산성화시키고 전통적인 치료법을 함께 사용하면 좋은 치료 전략이 될 수 있음을 보여줄 수 있다는 것이 연구진의 설명이다.

연구진은 암 발병에서 세포내 산성도와 함께 시너지적으로 작동하는 대사 효소들을 확인했으며, 이들 분자들이 치료제 개발을 위한 타깃이 될 것이라고 밝혔다. 실제로 이들 잠재적 타깃 중 5개는 이미 유방암 세포주를 사용해 실험실 조사가 이루어졌으며 좋은 결과를 얻었다고 연구진은 주장했다. 아직까지는 기초 연구이지만, 확인된 몇 가지는 동물 실험을 할 수 있을 정도라고 연구진은 덧붙였다.