암과유전 | 암은 전염병인가?

   1910년도에 페이튼 라우스(Peyton Rouse)라는 과학자가 닭의 육종에 대한 연구를 하면서 그 암에서 뽑아낸 조직을 갈아서 이를 다른 닭에게 주사했더니 같은 육종이 발생함에 대한 보고를 한 바 있다. 

   그러나 이런 극적인 발견도 사람들의 이목을 끌지 못하고 그대로 묻어지게 되었다. 라우스의 발견은 미생물에 의한 암 발생의 가능성을 말한 것임에도 불구하고 이에 대한 연구가 더 진척되지 않았던 것이다. 물론 대부분의 암들은 미생물과는 별 상관없이 발생한다. 그러나 미생물 중에서도 바이러스에 의해서 암 발생이 가능하다는 사실을 간과한 것이다.

   그러나 1960 년대에 들어와서는 다시 미생물이 암 발생을 가능케 할 수 있다는 가능성에 대하여 관심이 높아졌고 이어서 라우스는 노벨상을 수상하게 된다.

  "라우스의 닭 육종 바이러스" 이외에도 폴리마(polyma 생쥐 바이러스)와 씨미안 바이러스 40(simian virus, SV 40)을 실험실 동물들에게 주사했더니 암이 발생한다는 사실에 접하게 되었다. 바이러스와 같이 작은 것들이 암을 발생시킨다는 사실은 연구가들로 하여금 암 발생에 대한 새로운 도전을 주게되었다. 즉 바이러스와 같은 아주 간단한 요소가 암을 발생시킨다면, 암의 발생은 비교적 간단한 기전에 의해서도 가능할 뿐 아니라 이에 대한 연구를 지속할 때 암 전반에 대한 이해가 깊어질 것이라는 기대가 부풀게 되었다.

   바이러스에 대한 연구는 반드시 살아있는 세포 안에서만 가능하다. 왜냐하면 바이러스는 세포 밖에서는 증식이 안되기 때문이다. 일반과학의 발전과 함께 바이러스를 생체조직 안에서 연구하는 모든 기술이 도입되면서 바이러스와 암 발생 사이의 관계에 대한 연구가 급속도로 진행되기 시작했다. 

   즉 살아있는 세포가 정상에서 암으로 바뀌어 가는 과정을 직접 관찰하게 된 계기를 맞이하게 된 것이다. 이는 상당한 의미를 갖고있는 발전이다. 암에 대한 전반적인 생각의 변화가 오게 되었고 살아있는 세포와 바이러스를 통하여 오는 변화를 알 수 있게된 결과 암의 깊은 곳까지 접근할 수 있게된 것이다.

   거의 모든 바이러스는 일단 세포 안에 침입하게되면 그 세포를 죽이게 된다. 이런 상태에서는 암이 발생할 수 없다. 그러나 암 바이러스들은 세포 안으로 침입하더라도 그 세포를 죽이지 않고 같이 생활하게 되는 경우도 있다. 이런 상태에서는 암 바이러스가 서서히 숙주 세포의 유전인자를 변화시키면서 그 세포가 서서히 암으로 발전하게 되는 것이다. 물론 이 과정에는 오랜 시일이 걸린다. 최소한 수 십 년이라는 긴 세월을 두고 전개되기 때문에 대부분의 경우에는 암 발생의 정확한 원인을 모르게 되는 것이다.

   바이러스 게놈이 인간세포에 끼치는 영향 : 1960 년대에 들어와서는 유전인자로 꽉 차있는 바이러스와 암 발생과의 관계에 대한 관심이 높아지기 시작했다. 바이러스는 커다란 핵이 얼마 되지 않는 원형질에 단백질과 지방질로 된 세포막에 쌓여있는 형태를 갖고있다. 

   바이러스의 중심적인 부분이 핵이고, 핵은 DNA나 RNA의 핵산염으로 되어있기 때문에 바이러스 전체가 유전에 관한 한 막강한 힘을 보여주는 아주 작은 단위의 생명체라고 이해하면 된다. 이런 바이러스가 셋 내지 다섯 정도만 모이게 되면, 최소한 실험실 배양지에서는 숙주 세포의 핵산염인 DNA를 바꿀 수 있는 힘을 발휘하게 될 정도로 막강하게 된다.

   바이러스가 숙주 세포의 핵에 변화를 주는 방법에는 두 가지가 있다.

첫째는 바이러스가 세포 안으로 들어가서 숙주세포의 제놈에 최초의 변화만 시작시켜 놓고는 그 세포를 떠나가는 형이다. 이런 경우에는 변화의 시작은 있겠으나 온 변화를 계속해서 유지 변형시키는 힘은 없게된다. 

다음에는 바이러스가 세포 안으로 들어와서 숙주세포의 제놈에 최초의 변화를 시작시켜 놓을 뿐 아니라, 계속해서 숙주의 세포 속에 머물러 있으면서 온 변화를 다음 세대로까지 전달시키는 방법이다. 암을 유발시키는 바이러스들은 두 번 째 방법으로 일단 세포 속에 들어와서 떠나지 않고 계속해서 머물면서 다음 세대까지 변화된 게놈과 함께 바이러스도 전달시키게 된다. 감염된 바이러스가 다음 세대로 전달될 때 DNA가 변화지 않은 상태의 세포도 있을 수 있게 된다. 이런 세포들은 바이러스로 인한 암 발생은 없게된다.

   레트로바이러스(retrovirus)는 인간의 암 연구에 없어서는 안 될 바이러스이다. 인간과 같이 살아 온지 오래된 바이러스로 AIDS를 발생시키는 HIV 바이러스도 여기에 속한다. 이 바이러스는 RNA로 된 바이러스인데 인간의 세포 속에 들어 온 후에는 잠복해서 오랜 기간동안 남아있으면서 인간 세포의 핵에 있는 DNA에 변화를 초래시키는 바이러스 중의 하나이다.

   일단 변화가 오게 된 DNA를 또 다른 DNA에 주입시킴으로 숙주 세포의 염색체 안에 있는 DNA를 레트로바이러스의 제놈으로 바꾸면서 자리를 잡게되면서(합성, integration) 다른 형태의 바이러스로 변하게 된다.(provirus) 결과적으로 최초의 숙주세포가 갖고있던 DNA와는 다른 DNA로 변한 세포로 변하게 된다.

   일단 합성(integration)이 된 DNA는 RNA를 통해서 그 세포에 필요한 단백질을 만들어 냄(표현, expression)으로 세포를 변화시키기 시작하게 되며, 이때부터 변화가 된 바이러스 자손(progeny)들이 생기는 것이다. 합성은 되었더라도 표현을 하지 않고 잠복한 상태의 바이러스로 남아있을 수도 있다. 이는 예외에 속하는 드문 현상이기는 하지만, RNA가 만들어지지 않았기 때문에 생기는 현상이다.

   그러나 이런 상태로 몇 달 또는 몇 년 동안 숨어 있다가 외부로부터 오는 어떤 자극에 의해서 RNA가 만들어지면서 활동을 시작하게 되는 경우도 생긴다. 이런 경우에는 수많은 변화된 바이러스(provirus)들이 쏟아져 나오게 된다.

   레트로바이러스가 숙주의 세포에 자리를 잡은 후 다음 세대에 변화된 바이러스를 전파하는 형태를 취하려면, 일단은 배아세포(정자와 난자, germ cell)에 침입을 해야한다. 체세포(somatic cell)에 침입한 바이러스는 다음 세대로 전달할 수 없게 됨으로 그 대에만 머물러 있게된다. 물론 체세포도 분열되면서 생기는 낭자세포(daughter cell)로는 변화된 바이러스를 전달하게 된다. 그러나 배아세포와 같이 다음 세대까지는 변화된 바이러스를 전달할 수 있는 길은 없는 것이다. 

   그러나 배아세포에 있는 변화된 바이러스는 다음 세대로 전달될 때 마치 유전인자의 일부분인 것처럼 행동하게 된다. 즉 변화된 바이러스(provirus)는 오랜 기간 잠복해 있다가 마땅한 환경이 되면 변화된 유전인자가 표현되면서 암으로까지도 발전할 수 있게되는 것이다. 다른 병도 마찬가지이지만 특히 암 발생에 관한 한 가족력이 아주 중요하게 되는 이유인 것이다. 유방암과 전립선암이 이에 해당되는 전형적인 유전적인 암이다.

   프로바이러스(provirus)에 대한 이해를 정확히 해 볼 필요가 있다. 프로바이러스는 체세포나 배아세포에 잠복해있는 변형된 바이러스이다. 마땅한 기회를 기다리고 있다가 외부로부터 들어오는 물질(이 경우에는 발암물질)과 만나게 되면 숙주의 세포 밖으로 쏟아져 나오거나 아니면 변형된 유전인자를 통해서 암과 같은 병으로 표현되게 된다. 이를 유전인자의 표현이라고 부른다.(genetic expression)

   레트로바이러스가 숙주의 세포 안으로 들어와서 다른 형태의 바이러스로 변한 프로바이러스는 암을 발생시키는 전구물질이라는 이해가 가능한 것이다.

   이때 프로바이러스가 배아세포에 잠복하고 있게되면 정자나 난자를 통해서 다음 세대로까지 전달되게 된다. 한 가족 중에 같은 암들이 많이 발생하게 되는 이유인 것이다. 물론 다음 세대로 전달된 후에도 마땅한 발암물질을 만나야 암으로 표현되는 순서를 갖게된다. 발암물질 한 가지만 갖고 암이 발생되려면 오랜 세월이 걸려야 가능하지만 유전을 통해서 변화된 유전인자를 갖고있는 상태에서는 그렇게 긴 세월을 필요로 하지 않게 된다. 즉 젊은 나이에 특정한 암에 걸리게 되면 우선은 가족력을 생각해야 하는 직접적인 이유인 것이다.

   닭과 생쥐에서는 프로바이러스가 배아세포에 잠복되어 있다가 기회가 맞으면 번식해서 세포 밖으로 나오게 되는데 반해 인간들에게는 프로바이러스가 배아세포에 잠복해 있는 것이 증명된 바 있다. 

   즉 인간의 세포 안에 있는 프로바이러스는 체세포 안에서만 발견되고 있다. 대부분의 인간의 암은 유전과 직접적인 상관관계가 없는 것으로 증명되고 있다. 다만 유전적인 배경으로 인하여 암이 발생할 수 있을 가능성만큼은 갖고있다고 볼 수 있다. 약 5% 암만이 유전과 직접적인 상관관계를 갖고있다고 추산된다.

   그렇지만 유전과 암 발생에 대한 고찰을 해 봄으로 암 발생에 대한 이해가 늘어나게 되는 것도 사실이다. 1980 년대에 있었던 AIDS 바이러스 연구로부터 많은 새로운 사실들이 알려지게 되었는데 그 중에 얻은 것들로 면역성 전반에 대한 진보된 지식 이외에도 유전과 질병발생에 대하여도 많은 이해를 하게 되었다.