[엠디저널] 우리 몸은 방어기전이 있기 때문에 발암물질이 있다고 모두 암 세포가 되는 건 아니며, 암세포가 생겼다고 해서 모두 암이 되는 것도 아니다. 그러나 일단 암세포가 되면 정상 세포와는 다른 특성을 보여 다른 세포의 경계를 침범하지 않는 일반 세포와 달리 주변 세포를 잠식하면서 성장 분열하기 시작한다. 이렇게 암세포가 자기 영역을 넓혀 덩어리 모양으로 된 것이 ‘종양’이다.

그런데 실제 이러한 종양을 이루는 암 세포들은 균일하지 않고 형태나 유전적 특징이 매우 다른 이질적인 암 세포 집단으로 구성되어 있다. 즉, 종양 덩어리는 다양한 형태의 암세포로 이루어져 있다. 우리 사회에서도 사회든 회사든 조직을 보면 각 각 그 구성원들의 고유 임무가 있다. 그리고 상하 위계질서가 있다. 그래서 암 덩어리 내에서 각각의 암 세포들이 자기 고유한 역할을 하는데 그러한 암 조직 내에 대장 역할을 하는 암 세포가 있다.

대장 역할을 하는 암 세포가 암 줄기세포다. 종양 덩어리를 이루는 암 세포들 모두가 증식능력을 갖고 있지 않다. 종양 덩어리를 이루는 암 세포들 중 종양을 생성할 수 있는 능력을 지닌 세포가 따로 있다. 그 세포가 암 줄기세포다.

줄기세포와 암 줄기세포(Cancer Stem Cell, CSC)

인간 배아줄기세포 연구는 21세기 생명공학의 꽃으로 인식되고 있다. 줄기세포는 몸 안의 다른 세포와는 달리 특징이 있다. 즉 줄기세포는 스스로 분열하고 증식하는 능력이 있으며, 줄기세포는 항상 미분화 상태를 유지하고, 조건이 주어지면 특정 세포로 분화하여 기능을 수행할 수 있다. 즉, 줄기세포란 자기재생능력을 지니고 있으며 우리 인간의 몸을 구성하는 모든 조직의 세포로 분화할 수 있는 능력을 지닌 세포이다.

줄기세포는 배아줄기세포와 성체줄기세포로 크게 구분할 수 있다. 줄기세포의 활동은 배아 발달 시기에 가장 왕성하다. 배아줄기세포는 배아 때의 줄기세포를 말하며 난자와 정자가 결합한 후 며칠 되지 않은 수정란의 경우 각 세포들이 우리 몸의 뇌, 심장, 간 등 어떤 세포로도 분화할 수 있는 능력이 있는데 이때 세포들을 배아줄기세포라고 한다.

배아줄기세포는 분열 증식과 분화를 반복해 태아의 여러 장기로 분화를 진행한다. 배아줄기세포에 대해 좀 더 살펴보도록 하자. 수정 후 3~5일 된 상실배기(Morula stage,桑實胚期) 배아 내부에는 내세포괴(內細胞塊, inner cell mass)로 불리는 30~40개의 세포가 있는데 이 세포가 증식하고 수 백 만개의 세포로 분화하여 태아의 몸을 구성하게 된다. 즉 위, 심장, 폐, 뼈, 피부 등 태아의 몸을 만들게 된다. 우리 인간의 배아줄 기세포는 내세포괴를 실험실에서 배양하여 만들 수 있다. 실험실에서 일정한 조건하에 배아줄기세포를 배양하면 분화되지 않은 상태를 유지하다 배아줄기세포가 자라도록 방치하면 배아 모양의 세포 덩어리를 형성하며 분화하기 시작한다. 과학자들은 배아줄기세포를 특정세포로 분화시켜 질병치료에 이용하고자 연구하고 있다. 예를 들어 인간의 배아줄기세포를 실험실에서 인슐린을 분비하는 췌장 세포로 분화 시킨 후 당뇨병 환자에게 이식하면 당뇨병을 치료할 수 있는 길이 열릴 것 으로 기대하고 있다. 배아줄기세포는 몸을 구성하는 모든 종류의 세포로 분화할 수 있어 전분화능(全分化能)을 가지고 있다고 말한다.

성체줄기세포는 조직이나 기관의 분화된 세포들 사이에서 발견되는 미분화세포다. 말 그대로 사람의 뇌나 골수, 피부 등 이미 성장한 사람의 신체조직에 있는 줄기세포로 구체적 장기의 세포로 분화되기 직전의 원시세포다. 배아줄기세포처럼 자기 스스로 증식할 수 있으며 특수한 기능을 가진 세포로 분화가 가능하다.

예를 들어 혈구세포를 끊임없이 만드는 골수세포가 성체줄기 세포다. 우리 몸속의 피는 한 번 만들어진 것이 계속 존재하는 게 아니라 수명이 있어 파괴되고 새로운 피가 만들어지고 있다. 혈액 내의 적혈구와 백혈구 등은 계속 파괴되고 골수에서 새로운 혈구들을 지속적으로 만든다. 특히 백혈구는 과립구 (호중구, 호산구, 호염기구), 단핵구, 림프구와 같이 다양한 종류가 있다. 그래서 골수의 세포와 같은 성체줄기세포는 전능하지는 않고 다능하다. 모든 장기 세포로 분화는 안 되지만 여러 가지 세포로는 분화된다는 말이다. 성체줄기세포의 주된 역할은 성숙된 조직 내에 아주 소량 존재하면서 조직이나 기관의 세포를 유지하고 손상된 세포가 있으면 치료하는 것이다.

정리하면 배아줄기세포의 경우에는 모든 세포로 분화할 수 있다는 특징이 있고 성체줄기세포의 경우에는 특정 세포로만 분화한다는 특징이 있다.

배아줄기세포와 성체줄기세포 중간쯤에 태반줄기세포가 있다. 아기를 출산한 후 잘라낸 태반에도 줄기세포가 있다. 이를 오랜 기간 보존하였다가 나중에 아이가 큰 후 병이 생기면 이 줄기세포를 가지고 치료에 이용한다.

암 세포는 미분화 상태를 유지하고 있어 특정 기능을 갖는 세포로 분화되지 않는 세포다. 따라서 암은 세포가 비정상적인 분열만 하고 무한정 증식하는 질병이다. 따라서 암 세포는 태아의 발생초기 수정란이 배반포가 되기 전 분열 증식만을 거듭 하는 양상과 매우 유사하다. 그러다 배반포가 형성되면 특정 기능을 갖는 세포로 분화가 가능해진다. 따라서 분열 증식만 이 가능한 미분화된 암세포를 특정 기능을 수행 할 수 있는 세포로 분화시킬 수 있다면 암 세포를 정상세포로 되돌릴 수 있을 것이다.

암 줄기세포의 발견

암 줄기세포는 종양을 생성할 수 있는 능력을 가지는 세포를 말한다. 암 줄기세포는 정상적인 줄기세포와 마찬가지로 모든 세포형을 생기게 하는 능력을 지닌다. 암 줄기세포는 암 조직의 1% 내외로 존재한다.

암 줄기세포는 1997년 백혈병에서 John E. Dick 박사에 의해 최초로 발견되었다. 최초로 백혈병에서 암 줄기세포의 존재가 밝혀진 이래로 다시 고형암으로 찾아 들어가 2000년 초부터 유방암, 뇌종양, 대장암, 전립선암, 흑색종 순으로 고형암에서도 암 줄기세포의 존재를 확인하였다. 현재는 거의 모든 암 종에 암 줄기세포들이 존재를 하고 있다.

암 줄기세포는 암 내에서 어떠한 역할을 하는가? 가장 쉽게 설명하자면 개미나 벌 집단에서 여왕개미, 여왕벌 역할을 한다. 여왕벌만이 이 벌 조직을 구성하고 있는 구성원들인 새끼 벌들을 만들어낸다. 그리고 여왕벌들이 만들어낸 새끼들은 성장하면서 각각 자기 고유한 역할을 하는 구성원이 된다. 일반 벌을 죽여서는 벌 집단이 파괴되지 않는다. 여왕벌을 제거시켜야 이 집단이 무너진다. 이와 마찬가지로 암 줄기세포도 암 덩어리에 존재하는 일부의 세포들이지만 이 암 줄기세포를 제거 해야만 암이 완전히 치료될 수 있다.