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[표지로 읽는 과학-네이처]암세포주 헬라세포, 무한정 배양해도 정말 똑같을까?

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2018년 08월 19일 17:00 프린트하기

과학자들은 다양한 생명현상을 이해하고 질병을 치료하기 위해 체외에서 '세포주(cell line)'를 이용해 기초 연구를 시작한다. 세포주는 균일한 조직에서 유래된 세포 집단으로 동일한 유전적 특성을 가지는 세포 계통을 말한다. 장기간 배양해도 균질한 유전자형을 갖는 특징이 있다. 세포주에는 유한한 세포주와 불멸화된 세포주 등 두 가지가 있다.

 

유한한 세포주는 20~80번 이상 세대가 반복되면 돌연변이가 축적돼 처음의 것과 달라지는 것을 말한다. 반면 불멸화된 세포주는 이론적으로 무한정 복제를 해도 구성이 같으며, 흔히 암세포주라 부른다. 일례로 1951년 미국 메릴랜드 주 볼티모어의 존스홉킨스병원에서 자궁경부암으로 사망한 헨리에타 랙스(당시 31살)의 암세포를 배양시켜 확보한 헬라(HeLa)세포주가 있다.

 

8월 둘째 주 네이처 표지는 ‘구슬’들이 장식했다. 그 속에는 파란색과 노란색, 빨간색이 섞인 문양이 새겨져 있다. ‘굴러가는 복제품들(Rolling clones)’라는 문구와 함께 보면 이 구슬들은 바로 세포주를 비유하고 있다. 굴려도 그 모양과 내부 특징을 유지하는 구슬과 세대가 지나도 유전물질이 같은 세포주가 서로 닮았다고 본 것이다.

 

 

Nature 제공
Nature 제공

그런데 각종 세포주에서 일어나는 유전적 변이와 그로 인한 표현형의 차이는 지금껏 연구가 많이 되지 않은 영역이다. 특히 헬라세포주와 같은 암세포주는 그 차이를 따지지않고 수십년을 사용해 온 것이 사실이다.

 

이번 호에는 미국 하버드의대 소아과 토드 골럽(Todd Golub) 교수팀이 작성한 ‘유전적 그리고 전사적인 진화가 암세포주의 약물 반응성을 어떻게 바꾸는가’라는 제목의 논문(doi:10.1038/s41586-018-0409-3)이 발표됐다.

 

연구팀은 106개의 사람 암세포주를 유전적으로 분석해 그 다양성을 측정했다. 그 결과 연구를위해 가장 일반적으로 쓰는 유방암 세포주인 MCF7에선 유의미한 변화가 생긴 27종류의 변종이 발견됐다. 비슷한 현상이 총 13개의 암세포주에서 확인됐다. 이어진 실험에서 연구팀이 27가지 변종 MCF7 세포주에 321가지 항암물질을 처리하자 75%의 항암물질이 효과가 감소하는 것도 확인했다.

 

현실에서 우리는 특정 환자에게 잘 듣던 항암제가 어느 순간부터 용량을 높여도 효과가 크게 떨어지는 걸  목격하곤 한다. 골럽 교수는 논문에서 “암세포주 역시 세대가 지날수록 돌연변이가 축적될 수밖에 없다”며 “약에 대한 내성을 갖는 방향으로 진행될 수 있기 때문에 더 많은 세포주의 변종에서 어떤 변화가 생기는지 제대로 확인해 연구를 진행해야 한다”고 지적했다.

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