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효소enzyme 효소치료의 과거, 현재 그리고 미래 효소이야기
2013-08-22 14:34:58
이엠생명과학연구원

효소치료의 과거, 현재 그리고 미래  효소이야기  

 
놀랍게도 효소치료는 1900년대 스코틀랜드 생물학자인 존 비어드까지 거슬러 올라간다. 그는 소화기능과 췌장 효소가 암에 대한 인체의 주된 방어 체계라고 제안하였다. 그는 인간 태반세포가 암세포와 형태가 유사하고 또한 비슷하게 작용한다는 것을 발견하였다. 하지만 엄마의 태내에서 약 4개월 째가 되면 태아의 췌장이 활성화되는데 이때 태반은 성장을 멈추고 마치 죽어가는 암세포처럼 행동한다. 그는 태아가 태반을 조절하기위해 효소를 분비하기 시작하고 이 효소의 분비가 없다면 태반은 성장을 계속하여 결국은 태아와 산모를 죽이고야 말 것이라고 가정하였다.

 

비어드박사는 그 해답을 태아의 췌장에서 발견하였다. 췌장은 상복부의 위장 뒤편에 위치한다. 췌장은 복잡한 기관으로 실제로는 내분비와 외분비의 두 개의 기관이 한 데 모인 것이다. 내분비 기관은 멀리 떨어진 조직에 작용하는 혈관 내로 호르몬을 분비하고 내분비 췌장은 혈당 조절에 쓰이는 글루카곤과 인슐린을 분비한다. 외분비계의 췌장은 식사 중과 후에 소장으로 분비되는 여러 가지 효소들을 만들어 낸다. 단백질을 소화하는 트립신과 키모트립신 등의 단백질 분해효소, 지방을 분해하는 지방분해 효소, 그리고 전분을 소화하는 아밀라아제가 있다. 비어드 박사의 시대에 이미 주요 췌장효소들의 분류와 각각의 기능들은 잘 알려져 있었다.

 

많은 연구와 착오 끝에 비어드 박사는 마침내 한 결론에 이르렀다. 태반이 성장과 침입을 멈추고 공격적인 암세포와 같은 조직으로부터 생명을 지탱하는 기관으로 탈바꿈하는 바로 그 날이 태아의 췌장이 활동하기 시작하는 바로 그 날이라는 것을 알았다. 이 사실은 비어드 박사 시대에 가능했던 원시적인 다소 원시적은 도구들을 생각해볼 때 가히 놀라운 발견이라 하겠다. 그가 태반 성장에 대해 더 많이 연구할수록 태아의 췌장으로부터 나온 어떤 물질이 태반의 성장을 늦추고 결국에는 멈추게 하는 어떤 신호를 보내는 것이라고 확신하게 되었다. 더 많은 동물 연구를 바탕으로 비어드 박사는 주된 신호 요소는 단백질 분해효소, 그 중에서도 특히 트립신과 키모트립신이라고 결론하였다.

 

최근의 연구결과는 태아의 췌장이 발달 초기에 실제로 소화효소들은 만들고 분비하기 시작한다는 사실을 밝혀내었다. 이는 대단히 흥미로운 사실인데 왜냐하면 이론적으로 볼 때 태아는 수정 후 9개월 후인 첫 음식을 먹기 전까지는 췌장의 활성화나 췌장효소를 필요로 할 이유가 없기 때문이다. 태아는 성장에 필요한 영양소를 완벽하게 소화된 형태로 엄마의 혈액으로부터도 공급 받는다. 자라는 태아는 소화효소가 전혀 필요하지 않다. 그런데도 이 효소들은 적지 않은 양이 생산되고 임신 9개월 중 약 2개월 정도 때부터 생산되기 시작한다.

 

비어드 박사는 태아가 효소를 생산하는 이유는 생명유지에 필수적인 태반을 조절하고 성장을 제어하기 위한 것 - 그렇지 못할 경우 계속된 성장은 엄마를 죽일 것이고 결국에는 태아도 죽일 것 - 이라고 가정하였다. 그리고 만일 췌장 단백질 분해효소가 실제로 태반의 성장을 조절한다고 하면 이 동일한 효소들이 암도 제어할 수 있으리라고 가정하였다 - 왜냐하면 그는 암세포는 췌장효소에 의해 적절히 조절이 안된 태반과 유사한 세포와 다를 바 없다고 믿었기 때문이다.

 

그의 초기 연구에서 비어드 박사는 트로포블라스트 세포가 암세포처럼 행동하고 태반은 암과 같이 행동한다고 비유하였다. 하지만 그의 지식이 증가함에 따라 암과 트로포블라스트 세포 사이의 관계는 생각보다 더 직접적이고 암 자체의 기원으로 이어진다고 믿게 되었다.

 

백 여 년 동안 연구되어 왔지만 암의 기원에 대해서는 여전히 이론이 분분하다. 어떤 연구자들은 한 기관의 정상 기능을 수행하고 있는 성숙한 분화된 세포들이 어떤 이유로 유전적 변이에 의해서 덜 분화되고 더 원시적이고 침입능력을 가지게 되고 저절 불가능한 성장을 하게 된다는 설에 몰두하고 있다. 이러한 과정은 성숙된 세포가 비성숙적으로 되고 비 특정화 되어야 한다는 조건이 있다.

 

최근에 줄기세포는 전세계에서 집중적인 연구대상이 되고 있다. 줄기세포는 원시적이고 미분화된 세포로서 모든 기관에서 발견된다. 적절한 신호에 따라 줄기세포는 분화를 시작하고 마침내는 기관의 성숙한 기능적인 조직을 형성한다.

이 줄기세포들의 성장, 발달, 분화는 아주 예민하게 지휘되고 조절되는 과정이다. 이 줄기 세포들이 성숙한 세포로 분화되지 않는다면 원시적인 형태로 남아 침입능력을 얻게 되고 결국 제한없이 성장을 계속하게 될 것이다. 이러한 세포들이 조절되지 않게 되면 치명적인 암세포로 변하게 된다.

 

줄기세포는 생명유지에 필수적이다. 이들은 내장 벽 조직과 같이 빠르게 소모되는 조직의 정상적인 생리적 교체에 필요하다. 현재 조직학자들은 줄기세포가 조직 교체 또는 손상 복구를 위해 인체의 모든 장기의 모든 조직에 존재한다고 밝혔다. 줄기세포의 활동개시를 위한 신호에는 호르몬, 신경, 펩티드 등 여러 가지가 있다. 하지만 생명유지에 꼭 필요한 바로 그 미분화된 줄기 세포들이 적절한 신호 없이는 적잘한 분화 없이 끝없이 성장하여 암세포로 변하고 결국은 암을 일으킬 가능성이 있다.

 

비어드 박사의 가장 위대한 업적은 모든 종의 각각의 조직 내에는 원시적인 미분화된 세포들이 존재한다는 것을 발견한 사실이다. 그는 또한 이들 미분화된 원시 세포들이 사실은 초기 태아 발생으로부터 남아있는 태반세포라고 제안하였다.

 

비어드 박사는 암세포가 성숙하고 분화된 세포들로부터 갑자기 원시적이고 비 성숙한 공격적이고 분열하는 조절 불가능한 조직으로 변하는 분화의 역행처럼 보이는 과정에 의해 암이 일어난다는 이론에 반대하였다. 대신에 뇌, 피부, 발, 어디서 기원하든 모든 암은 적절한 조절이 상실된 이들 잘못 위치된 태반세포에서 일어난다는 사실을 믿었다. 이들 잘못 위치된 태반세포들의 행동을 결정하는 요소인 중요한 조절 신호는 췌장으로부터의 효소라고 하였다. 비어드 박사는 궁극적으로 모든 암은 태아때부터 남겨진 태반세포에서 발전되고 이 세포들은 순환하는 췌장효소에 의해 정상적으로 조절될 것이지만 췌장이 적절한 양의 단백질 소화효소를 생산 또는 분비하지 못하게 되면 이 세포들은 이내 조절 불가능하게 될 것이라고 생각하였다.

 

불행리도 비어드 박사는 시대를 100여 년이나 앞서간 사람이었다. 그 당시에 그의 이론은 받아들여지지 못하였고 원시 줄기세포 - 그가 말한 잘못 위치된 태반세포 - 는 수 십년이 지나서야 조직학자들과 분자생물학자들에 의해 모든 기관의 모든 조직에 존재함이 관찰되었다.

 

비어드 박사에게 가장 답답했던 사실은 암에 있어서 아무런 미스터리도 없다는 것이었다. 그것은 단지 부적절한 췌장 효소의 생산으로 인한 잘못 위치된 태반세포의 끊임 없는 성장일 뿐이었다.

 

1999년 첫 임상실험에서 수술 불가능한 췌장암 환자들에 대한 고용량의 췌장효소요법이 환자의 생존기간에 상당한 효과가 있음을 확인하고 현재 비어드 박사의 선구자적인 업적을 재조명하기위해 미국암협회의 후원으로 콜럼비아 대학에서 임상실헙이 진행중이다.




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