EBS 위대한 수업(암)제1강~5강 요약 정리

 

위대한 수업 여덟 번째 강연 '암'

 

매사추세츠 공과대학 생물학 교수 로버트 와인버그

1984년 분자생물학 NAS상

1997년 미국 국가 과학상 생물 과학 부문

2013년 생명과학 부문 혁신상

<암의 생물학>저자

 

 

2018년 전 세계 암 사망자 수 약 950만 명_국제 암 연구 기관

우리나라 사망 원인 1위 암

2019년 우리나라 암 사망자 수(하루 220여 명) 8만여 명_보건복지부

세포를 증식하게 만드는 Ras 암 유전자 발견

 

제1강 암이란 무엇인가

 

지난 40년간 MIT 화이트해드 연구소에서 암을 연구해 온 로버트 와인버그 교수

 

■ 암

 

암은 외부의 침입자가 아니라 몸 내부에서 시작된다.

잘못된 시간과 장소에서 비정상적인 세포가 증식한 질병

단계를 거치며 공격적으로 성장 : 종양

암세포가 성장함에 따라 비정상의 정도가 높아짐(암세포 → 세포 집단으로 성장)

비정상 세포로 발전하면서 돌연변이 유전자를 얻음

 

 

종양이 형성되는 과정

 

우리 몸을 형성하는 30조 개의 세포 : 협력하고 소통함

비정상 세포의 유일한 목적 : 자기 증식 

세포핵 : 세포 증식과 같은 중요 행동 결정(세포의 뇌), 염색체를 포함하고 있음, 염색체는 DNA 분자를 포함

ACGT : DNA의 기본 요소, 염기서열의 조합, 생명의 복잡성과 다양성 결정

          DNA는 손상을 입을 수 있음(돌연변이 : 세포가 증식하면 안 될 때 끊임없이 증식 유도)

 

■ 염기서열

 

암이 발생하는 이유를 알기 위해서 염기 서열의 변화를 이해해야 한다

염기 서열의 변화(잘못된 명령) → 비정상적인 세포 증식

 

돌연변이 유전자는 단백질에 어떻게 영향을 주나?

DNA 염기서열  → RNA로 복제됨 → 단백질을 만듦

단백질은 생화학적 반응을 수행하고 구조를 만듦 : 생명 활동을 주관

돌연변이 유전자 : 세포 생명 활동에 큰 영향

 

염기서열의 사소한 변화는 단백질 구조 변화를 일으킴

기능이 고장 난 단백질은 암이 증식하는 원인이 된다

 

각각의 유전자 그룹은 서로 다른 단백질을 생산함

단백질 생산을 담당하지 않는 DNA 도 있음(정크 DNA) → 세포에 영향 없음

2만 개의 유전자 중 일부만이 세포 증식 여부 결정에 영향을 줌

주요 부분이 삭제된 유전자는 세포에서 제 역할을 못한다

 

 

 

제2강 무엇이 암을 유발하나

 

돌연변이 유전자 - 암 발생의 핵심

정상적인 DNA 염기쌍 A-T  C-G (비정상적인 DNA는 염기쌍의 순서가 바뀜)

 

■ 세포 분열과 돌연변이 유전자

    

   - 세포 분열을 통해 공평하게 분배되는 DNA 유전 정보

   - 세포 분열 이해의 핵심 : DNA 복제 과정

    ·  정확한 DNA 복제 : 딸세포에 DNA를 온전하게 분배

 

 

    · DNA가 복제될 때마다 실수가 생길 위험성이 있음

    · 복제되는 염기 20억 개중 3~5 개의 실수 발생 

      → 우리는 큰 몸집과 긴 수명을 가지고 있고 평생 동안 수없이 겪는 DNA 복제 과정(평생 1경 번의 세포 분열)

      → DNA 복제 실수 가능성도 높아지고 암 발생 위험도 증가

 - 돌연변이를 유발하는 외부 침입자

    · 자외선 : 피부 세포 DNA 변이  

    · 곰팡이가 슨 곡류 :  간세포 돌연변이를 일으키는 독소를 만듦

    · 담배(흡연) : 다양한 화학물질 폐의 흉강 세포에 침입해 DNA 변이

 

    - 변이의 종류와 밀도에 따라 다양한 종류의 암 발생 : 다양한 암을 발생시키는 수많은 돌연변이 유전자 존재

    - 그 밖의 요인들 

      · 세포 분열을 할 대 46개 염색체 균등하게 분배해야 하나 그 과정에서 실수가 일어날 수 있음

        → 부적절한 유전자 분배로 비정상 판정을 받게 된 세포

 

    ■ 세포는 어떻게 증식 여부를 판단할까

 

      - 정상 세포는 독단적으로 증식을 결정할 수 없다

        · 세포는 세포막에 수용체(단백질)를 가지고 있다.

          세포 표면에 노출되어 있으며 조직의 다른 곳이나 세포로부터 안테나처럼 신호를 받는다.

          → 세포 내부로 신호를 전달 → 세포핵으로 전달

          → 신호를 분석해 세포 결정에 도움을 주는 신호 전달 과정 

          → 수용체가 신호를 전달받지 않았는데도 비정상적으로 전달하는 경우가 있다.

              신호를 착각한 세포 부적절한 증식을 결정하게 된다.

 

 

제3강 암은 어떻게 증식하는가

 

암세포는 외부로부터 증식 신호를 받았다고 착각함

암의 원인 : 세포의 비정상적인 증식

 

세포는 어떻게 증식 여부를 결정하나?

 

♣ 신호 전달 경로 : 수용체가 받은 신호를 처리하는 과정. 증식 여부를 결정하는 세포핵으로 정보 전달

 

 

 

스위치처럼 신호가 꺼졌다 켜지는 단백질

  ◆ 켜졌을 때 증식 신호 보내는 단백질 - 스스로 스위치 기능을 통제할 수 있음

                                                   - 빠르게 스스로 꺼지는 정상 단백질과 달리 오래 켜져 있는 비정상 단백질  

                                                     → 증식 촉진 신호로 가득 찬 세포(세포에 치명적)

                                                         돌연변이가 일으킨 단백질 변화로 증식 촉진 신호가 계속 이어짐

 

■ 2만 개 유전자 중 약 50개가 암 발생에 관여함

 

  ♣ 온코진(Oncogene) : 종양 유전자. 끊임없이 세포 증식 촉진하는 단백질을 만듦

 

  ♣ RAS 유전자 : 단백질이 비정상적으로 증식 촉진 신호를 내보내도록 만드는 종양 유전자

 

  ♣ 종양억제 유전자 : 세포 증식을 억제하는 브레이크 역할을 함

 

  - 15억 년 진화의 산물로 얻게 된 증식 판단 능력

 

■ 암과 신호처리의 연관성

 

  - 살면서 수많은 세포 분열을 겪는 인간(돌연변이가 발생할 가능성이 높음)

  - 암세포 증식에 필요한 돌연변이 유전자 최소 5개

    : 다수의 유전자가 전부 손상되어야 암세포 증식

  - 인간의 세포는 암에 저항하도록 진화(복잡한 과정을 통해 암세포 발생을 막는 회로)

  - 신호 처리 회로가 손상되면 치명적인 종양 형성

  - 암이 단계적으로 발전하려면 또 다른 유전자 변이가 필요

  - 암 형성 단계마다 비정상 정도가 높아짐(정상-과형성용종-선종-암종-침투&전이)

  - 오랜 시간이 걸리는 암 진행 - 대장암 30~60년 걸림

  

 

제4강 전이는 어떻게 진행되나

 

· 원발성 종양 : 암이 시작된 제자리에서 형성되는 1차 종양(그다지 위협적이지 않음)

 

♣ 전이 : 암세포가 원래 생겨난 곳에서 다른 신체 부위로 퍼지는 것

            조기 유방암 환자 생존율 90% / 전이 진행된 4기 환자 생존률 34% (2020 유방암 백서, 한국유방암학회)

 

· 암세포의 이동 : 인근 조직으로 침투(침습성 성장)→먼 조직으로 확산(전이)

 

원발성 종양이 아닌 전이로 인해 생명의 위협을 받는 암환자들

 

■ 암세포의 이동

 

  - 침습성 종양 : 인접한 부위로 침투 

  - 정상 세포의 기존 프로그램을 악용하는 암세포

    상처 치유 프로그램을 이용해 인근 조직으로 침투하는 암세포

    원발성 종양의 암세포는 혈관으로 침투→혈관을 통해 먼 곳까지 이동(혈액을 매개로 한 전이)

 

  ♣ 상처 치유 프로그램 : 상처 부위를 회복하기 위해 정상 세포가 인근 조직으로 침투하는 것을 허용

 

■ 전이가 진행되는 과정

 

    1. 암세포가 인근 조직으로 침투

    2. 암세포가 혈관에 침투(혈관 내 이물 침입)

    3. 혈관을 통해 먼 조직까지 이동

    4. 먼 조직에 정착 

    5. 암세포 증식해 전이 군집 형성

 

   그러나, 암세포 전이에 성공할 가능성은 매우 희박

 

■ 전이가 성공하기 힘든 이유(전이의 비효울성)

 

  1. 혈액 이동 중 제거되기 쉬운 암세포

  2. 먼 조직에서 군집을 형성하기 어려움 (적응과 증식이 어려운 새로운 환경)

  

  원발성 종양 세포 백만 개 중 한 개 세포만 가까스로 전이 군집 형성

 

  그럼에도 불구하고 전이로 인해 전 세계에서 매년 수백만 명 사망

 

■ 특정 조직으로 전이되는 암세포

 

  전립선암 - 골수

  유방암 - 골수, 폐

  췌장 - 간

  결장(대장) -간(간으로 직행하는 결장암세포, 극소수만 전이에 성공)

   

  → 각각의 암세포마다 잘 전이되는 조직이 존재

 

암 사망자 중 90% 이상 전이로 사망(출처 : 미국 국립생물공학정보센터 CNR(2019)

 

전이암을 치료하기 위해서 전이 과정을 이해해야 한다. 

 

 

제5강 어떻게 치료할 것인가

 

2020년 전 세계 암 사망자 수 995만 명

미국 암 사망률은 지난 60년간 급격하게 줄어듦

 

■ 암 사망률 감소 원인

 

위암 : 위생적인 음식 보관(독성 곰팡이 감소), 박테리아 제거 능력 향상

자궁암 : Pap test(자궁경부암 검사) 개발

결장/직장(대장암) : 대장내시경 검사 개발

폐암 : 금연으로 인해 폐암 발생률 자체가 낮아짐(다른 암보다 치명적)

유방암 : 다양한 치료법(표적치료제, 호르몬 치료제)으로 사망자 수 감소

 

췌장암/난소암은 예외 : 주로 말기에 진단받기 때문에 대부분 사망

 

※ 생활방식을 바꿔 암을 예방하는 것이 중요

 

■ 암을 유발하는 다른 요인들

 

  - 암은 모든 사람에게 동일한 확률로 발생하지 않는다

      → 식습관, 생활방식, 환경이 암 발생 여부를 결정하는 중요한 요인

 

   - 치료보다 암을 예방하는 것이 더 효과적

 

   - 하루에 피는 담배 수가 25 이상인 사람이 폐암 위험도가 27배 더 높음

     폐암 사망률을 낮추는 가장 좋은 방법 : 흡연량 줄이기

 

   - 작업장 유해 물질 노출 - 1%

   - 흡연(방광, 신장, 유방 등 다른 장기에도 영향) - 34% 

   - 채소를 적게 먹고 염분과 질산염이 높은 식습관 - 5%

   - 튀기거나 불에 직접 구운 음식(대장암, 췌장암, 전립선암, 유방암의 발생 확률이 높음) - 38%

     

      → 70%의 암은 생활습관의 변화만으로 예방할 수 있다

 

■ 암에 걸린 사람들을 어떻게 치료할 수 있을까?

 

  - 유방암 등 특정 암 치료에 효과를 보였던 화학요법

 

  - 새로운 항암 치료 법 등장

 

    ♣ 글리백(Gleevec) : 비정상 단백질이 내보내는 신호를 차단해 백혈구 증식을 억제하는 만성골수성 백혈병 치료제

 

   · 암에 관여하는 단백질 기능을 조절해 암 위험성을 줄임

 

   · 암이 사라지지 않는 이유 : 노인 인구 증가 → 노화의 질병  

                                      수명이 늘어날수록 암 환자 수는 계속 늘어날 것

   

 

 

 

 

 

 

 

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위대한 수업

 

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