세포는 암을 유발할 수 있는 숨겨진 치유 지름길로 폐기물을 "토해"합니다.

WashU Medicine의 새로운 연구는 세포가 손상 후 치유를 촉진하기 위해 줄기세포와 유사한 상태로 돌아가는 과정에서 노폐물을 제거하는 이전에는 알려지지 않았던 방법을 밝혀냈습니다. 이 사진은 세 개의 생쥐 위 세포(번호가 매겨져 있음)가 세포막에 형성된 구멍(흰색)을 통해 세포 파편을 배출하는 모습을 보여줍니다. 연구진은 이 새로운 정화 과정을 "카타르토사이토시스(cathartocytosis)"라고 명명했는데, 이는 세포 정화를 의미하는 그리스어 어근을 조합한 것입니다. 사진 제공: Jeffrey Brown

세포는 손상을 입으면 치유를 촉진하기 위해 잘 조절된 반응을 보입니다. 여기에는 오랫동안 연구되어 온, 죽고 손상된 세포를 정화하는 자기 파괴 과정과, 최근에 발견된 현상, 즉 오래된 세포를 젊은 상태로 되돌려 건강한 조직이 다시 자랄 수 있도록 돕는 현상이 포함됩니다.

세인트루이스 워싱턴 대학교 의과대학과 베일러 의과대학 연구진이 주도한 새로운 쥐 연구에서 손상된 세포를 줄기세포와 유사한 상태로 더 빠르게 되돌리는 데 도움이 될 수 있는 이전에 알려지지 않은 세포 정화 과정이 밝혀졌습니다. 연구진은 이 새롭게 발견된 반응에 세포 정화를 의미하는 그리스어 어근을 따서 카타르토사이토시스(cathartocytosis)라는 이름을 붙였습니다.

Cell Reports 저널에 온라인으로 게재된 이 연구에서는 위장 손상에 대한 마우스 모델을 사용하여 감염이나 염증성 질환 등으로 인한 손상에 반응하여 세포가 어떻게 치유되거나 치유되지 않는지에 대한 새로운 통찰력을 제공했습니다.

"손상 후 세포의 역할은 그 손상을 복구하는 것입니다. 하지만 정상적인 기능을 수행하는 세포의 성숙한 세포 메커니즘이 방해가 됩니다."라고 워싱턴대학교 의대 위장병학과 조교수이자 이번 연구의 제1저자인 제프리 W. 브라운(Jeffrey W. Brown, MD, PhD)은 말했습니다. "따라서 이 세포 정화는 그러한 메커니즘을 빠르게 제거하여 증식하고 손상을 복구할 수 있는 작고 원시적인 세포로 빠르게 전환하는 방법입니다. 우리는 이 과정을 위장관에서 확인했지만, 다른 조직에서도 관련이 있을 것으로 추측합니다."

브라운은 이 과정을 "구토" 또는 폐기물 버리는 것에 비유했는데, 이는 본질적으로 지름길을 제공하여 세포가 불필요한 것을 정리하고 건강한 조직을 재생하는 데 집중할 수 있도록 돕는데, 폐기물을 점진적이고 통제된 방식으로 분해하는 것보다 더 빠른 속도입니다.

많은 지름길과 마찬가지로, 이 지름길에도 잠재적인 단점이 있습니다. 연구진에 따르면, 카타르토사이토시스는 빠르지만 복잡하기 때문에, 특히 만성 손상 환경에서 손상 반응이 어떻게 잘못될 수 있는지 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 감염에 대한 반응으로 지속적인 카타르토사이토시스가 발생하는 것은 만성 염증과 암의 온상인 재발성 세포 손상의 징후입니다. 실제로 연구진은 이러한 카타르토사이토시스로 인해 배출되는 세포 노폐물의 곪은 덩어리가 암을 식별하거나 추적하는 방법이 될 수도 있다고 밝혔습니다.

새로운 세포 과정

연구진은 중요한 재생 손상 반응인 팔리게노시스(paligenosis)에서 카타르토시스를 확인했습니다. 이 질환은 2018년 본 연구의 수석 저자인 제이슨 C. 밀스(Jason C. Mills, MD, PhD)에 의해 처음 보고되었습니다. 현재 베일러 의과대학에 재직 중인 밀스는 워싱턴대학교 의대 위장병학과 교수로 재직 중이었고, 브라운은 그의 연구실에서 박사후 연구원으로 재직 중이던 시절 이 연구를 시작했습니다.

팔리게노시스(paligenosis)에서는 손상된 세포가 정상적인 역할에서 벗어나 미성숙 상태로 재프로그래밍 과정을 거치며, 발달 과정에서처럼 빠르게 분열하는 줄기세포처럼 행동합니다. 원래 연구진은 이러한 재프로그래밍을 위한 세포 장치의 정리가 전적으로 리소좀이라는 세포 구획 내에서 일어난다고 가정했습니다. 리소좀에서 노폐물은 느리고 억제된 과정을 통해 소화됩니다.

하지만 연구진은 처음부터 세포 외부에서 파편을 발견했습니다. 처음에는 중요하지 않다고 여겼지만, 초기 연구에서 외부 폐기물이 더 많이 발견될수록 브라운은 의도적인 무언가가 일어나고 있다는 의심을 품기 시작했습니다. 그는 생쥐의 위 손상 모델을 이용하여 성숙 세포를 줄기세포 상태로 한꺼번에 재프로그램하는 과정을 촉발했습니다. 이를 통해 모든 위 세포에서 동시에 발생하는 "구토" 반응이 세균이 아니라 상피세포증(paligenosis)의 특징임을 분명히 했습니다. 다시 말해, 구토 과정은 단순히 여기저기에 우연히 쏟아진 것이 아니라, 세포가 손상에 반응하는 새롭게 밝혀진 표준적인 반응 방식이었습니다.

연구진은 팔리게노시스 중에 카타르토사이토시스가 일어나는 것을 발견했지만, 세포가 카타르토사이토시스를 이용해 다른, 더욱 우려스러운 상황, 예를 들어 성숙한 세포에 암세포처럼 작용할 수 있는 능력을 부여하는 상황에서 노폐물을 버릴 수 있는 잠재력이 있다고 말했습니다.

다운사이징의 단점

새롭게 발견된 카타르토시스 과정은 손상된 세포가 상피세포증을 겪고 건강한 조직을 더 빨리 재생하는 데 도움이 될 수 있지만, 그 대가로 염증 상태를 부추길 수 있는 추가적인 노폐물이 생성되어 만성 손상을 해결하기 어렵게 만들고 암 발병 위험도 증가합니다.

밀스는 "이러한 위 세포에서 팔리게노시스(paligenosis), 즉 치유를 위해 줄기세포 상태로 복귀하는 것은 위험한 과정입니다. 특히 이 과정에서 카타르토사이토시스가 잠재적으로 염증을 유발하는 감소를 확인했기 때문에 더욱 그렇습니다."라고 말했습니다. "위의 이러한 세포들은 수명이 길며, 노화된 세포는 돌연변이를 일으킵니다. 많은 오래된 돌연변이 세포가 부상을 치료하기 위해 줄기세포 상태로 복귀하면 (그리고 감염과 같은 부상은 종종 염증을 유발합니다), 이러한 줄기세포가 증식하면서 암으로 이어지는 유해한 돌연변이를 획득, 영속화, 확장할 위험이 증가합니다."

더 많은 연구가 필요하지만, 저자들은 카타르토시스가 장내 헬리코박터 파일로리 감염 시 손상과 염증을 지속시키는 역할을 할 수 있다고 추정합니다. 헬리코박터 파일로리는 위를 감염시키고 손상시켜 궤양을 유발하고 위암 위험을 증가시키는 것으로 알려진 세균입니다.

이 연구 결과는 위암 및 기타 위장관암에 대한 새로운 치료 전략을 제시할 수도 있습니다. 브라운과 워싱턴대학교 의대 공동 연구자인 쿠식 K. 다스(Koushik K. Das) 의학부 부교수는 카타르토사이토시스 과정에서 배출되는 세포 노폐물의 일부에 결합하는 항체를 개발했습니다. 이 항체는 특히 대량으로 카타르토사이토시스가 발생하는 시점을 감지하는 방법을 제시합니다. 이러한 방식으로 카타르토사이토시스는 전암 상태의 지표로 사용되어 조기 발견 및 치료를 가능하게 할 수 있습니다.

브라운은 "이 과정을 더 잘 이해한다면 치유 반응을 촉진하는 방법을 개발할 수 있고, 만성 손상의 경우 만성 카타르토시스를 겪는 손상된 세포가 암 형성에 기여하는 것을 차단할 수도 있을 것"이라고 말했습니다.

본 연구는 미국 국립보건원(NIH)의 연구비 지원(K08DK132496, R21AI156236, P30DK052574, P30DK056338, R01DK105129, R01CA239645, F31DK136205, K99GM159354, F31CA236506)과 국방부의 연구비 지원(W81XWH-20-1-0630), 미국소화기학회(AGA2021-5101, AGA2024-13-01), 그리고 필립 앤 시마 니들먼 재생의학 학생 펠로우십(Philip and Sima Needleman Student Fellowship in Regenerative Medicine)의 지원을 받았습니다. 본 연구의 내용은 전적으로 저자의 책임이며, NIH의 공식 견해를 대변하는 것은 아닙니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250830001207.htm