암 유병자란 암을 확진 받은 후 10년간 치료중이거나 완치된 사람을 의미하는 용어입니다. 대한민국 암 유병자 수는 2018년 기준으로 201만 명을 넘어섰습니다. 200만이 넘는 암 유병자 수는 우리 국민 25명 중 1명이 암으로 고통받고 있음을 의미하는 어마어마한 숫자입니다.

저희 시사N라이프는 암과 항암치료, 항암제 개발에 대한 이야기로 총 5부작의 팟캐스트를 준비했습니다.

오늘은 그 두 번째 주제 ‘종양 미세 환경’편입니다. 우리 몸의 면역을 책임지는 다양한 세포들과 암 세포 간의 관계성을 통해 암의 발병과 억제에 대해 보다 자세하게 알아봅니다.

시사N라이프 윤준식 편집장 (이하 ‘윤’): 이번 회 주제를 정할 때 “‘종양 미세 환경’을 알면 암에 대한 이해가 늘어난다”하셨는데요... 항암 치료를 받으시거나 건강에 관심이 많은 분들이 활동하는 커뮤니티(comunity)같은 데를 보면 관련 정보가 굉장히 많이 올라와 있지만, 제가 생물학이나 의학에 대한 지식이 종합적이지가 않아 내용을 이해하기에 어려움이 많았습니다.

주식회사 셀러스 유명종 이사 (이하 ‘유’): 이해하기 쉽도록 항암제 역사에 대해서 간단하게 말씀을 좀 드린 다음, 면역 체계 이야기로 넘어가도록 해보겠습니다.

암(癌)이 걸리면 두 가지를 하죠. 항암 치료를 하고 수술을 합니다.

고형암 같은 경우는 수술을 통해서 암이 퍼진 조직 자체를 제거하는데 조직이 너무 커져서 제거가 불가능하거나 너무 많이 퍼져 있으면 약물로 암세포 자체를 줄이는 항암 치료를 하고 수술한 뒤에도 남아 있는 암세포들이 재발을 하지 않게 일정 부분 계속 항암제를 사용합니다.

항암제들을 1-2-3세대 등으로 나누는데 1세대 항암제는 ‘화학 항암제’라고 합니다. 화학 항암제의 특징은 무차별적으로 조직 근처에 있는 모든 정상세포와 암세포를 화학물질로 샤워하듯 투여하는 항암제이고 두 번째는 ‘표적(target) 항암제’라고 해서 간(肝)이면 간, 폐(肺)면 폐로 진입하는 항암제입니다. 세 번째는 암세포를 죽이는 게 아니라 암을 공격하는 인체 내의 면역 체계를 강화시키는 ‘면역 항암제’가 3세대 항암제입니다.

그리고 3세대 항암제에서 한 단계 더 진보해 암을 구성하고 있는 생태계 자체를 위축시킴으로써 암의 생장을 막고 암의 대사 활동을 저해하는 ‘대사(代謝) 항암제’입니다.

이전에는 인체의 면역 체계나 암세포에 대한 연구가 깊지 않았기 때문에 주변 전체를 잘라버리거나 화학적 폭격을 했는데, 많은 부작용들을 양산하기 때문에 그것들을 줄이면서 암세포만 표적(targeting)해 파괴하는 구조로 바뀌고, 나아가 암을 공격하기보다는 면역 환경 강화와 면역력을 강화시키는 하는 방식으로 점점 발전하고 있다고 보시면 될 것 같습니다.

https://www.youtube.com/watch?v=uim5KjSCrf8

유: 인체 내에서는 암세포들이 끊임없이 생성 소멸을 하고 있는데, 인체가 자생적으로 걸러낼 수 있는 암세포의 한계를 넘어섰을 때 암이 몸 속에 자리를 잡고 암이 발병한다고 볼 수도 있습니다. 그 크기에 따라서 1기-2기-3기 등으로 분류하고 있죠.

기본적으로 암(癌)뿐만 아니라 모든 질병을 안 걸리고 건강하게 살아가는 것은 면역 체계가 우리 몸을 지켜주기 때문입니다. 그러면 면역 체계의 핵심은 뭐냐? 백혈구가 이제 면역 체계의 핵심적인 기능을 한다 볼 수 있죠.

우리 인체는 70% 이상이 물로 구성돼 있고, 그 물 중 혈액에는 면역 기능을 핵심적으로 담당하는 백혈구가 있는데... 혈액을 원심 분리하면 빨간색의 적혈구와 혈장, 그 사이에 버피코트(buffy coat)라고 하는 흰색 층이 형성이 되는데 그것을 백혈구라 표현하고 있습니다.

통상적으로 백혈구가 세균도 잡고 세포도 나쁜 것들은 잡아내는 걸로 알고 있는데, 백혈구의 구성 요소가 5가지로 구성이 되고 있거든요. 이 5가지가 면역 세포로서 기능을 하면서 우리 몸으로 들어오는 여러 가지 안 좋은 물질들이나 생물들 또 염증들 이런 것들을 잡아내는 역할을 하는데, 이게 변형됐을 때 암 친화적인 것으로 변형되는 일이 있고요.

종류별로 간단히 말씀드리면 ‘호중구’라고 하는 게 있고요. 호중구는 대략적으로 백혈구의 한 60% 정도를 구성하는 요소입니다. 크기는 10마이크로미터(micrometer)정도 되는데 세균이나 균류들을 잡아내는 게 호중구라고 하는 거고.

다음으로 ‘호산구’라고 하는 것은 백혈구 중 2~3% 정도를 차지하는 구성 요소인데, 세균보다 좀 더 큰 기생물을 잡아내거나 알레르기 염증 반응을 조절하는 기능이 있고... 호중구와는 생존율에도 차이가 있습니다. 호중구는 한 6시간에서 며칠, 호산구는 한 8~12일 정도 산다고 하고요.

그리고 ‘호염기구’가 있는데, 호염기구는 백혈구의 0.4%밖에 안되는 비중이지만 염증 반응을 조정하기 위한 히스타민(histamine)을 방출하는 역할을 합니다. 염증이 커지면 이게 암이 되기도 해서 염증을 잘 잡는 게 굉장히 중요합니다.

염증을 초기에 잡아내면 더 큰 병으로 진전되지 않도록 하는데... 염증은 굉장히 무섭죠. 염증 자체가 사람을 죽일 수가 있는 겁니다. 대표적으로 폐에 생기는 염증이 폐렴이죠? 어르신들의 경우 최종 사망 원인으로 폐렴 때문에 돌아가시는 경우가 많거든요? 그렇기 때문에 염증을 잡는 건 굉장히 중요한 일입니다.

https://www.youtube.com/watch?v=RZDECxeEM9U

유: 그 다음에 이제 림프구라고 하는 게 있는데요. 가장 많이 구성하고 있는 요소가 림프인데 이 림프에 면역 체계를 이루는 유명한 세포 세 가지가 있습니다. 림프구는 전체 백혈구의 30% 정도를 차지하는데, B세포, T세포, NK세포(Natural killer cell) 등 직접 공격하는 공격 수단으로 볼 수 있는 것들이고요.

마지막에 단핵구라고 하는, 전체 백혈구 중 5% 정도 되는 크기가 15~30마이크로미터 정도로 앞서 설명한 호중구, 호산구, 호염기구보다 2~3배 정도 큰 세포로, ‘대식(大食)세포’라고 이야기를 하고 있는데 결과적으로 보면 보병 군단 같은 역할을 합니다.

대식세포나 T세포 전부 화학적 신호에 의해 적과 아군을 구분하거든요? 수많은 단백질들의 시그널들을 주고받으면서 전파로 커뮤니케이션(communication)하는 것처럼 작용하는데, 문제는 암 세포가 백혈구를 구성하는 다양한 림프구라든지 대식 세포 등을 교란한다는 겁니다. 교란을 통해 암 세포 친화적인 생태계를 만드는 것을 ‘종양 미세 환경’이라 표현을 하고 있거든요.

윤: 저는 림프구도 백혈구의 일종이라는 걸 처음 알았어요.

유: T세포, B세포 같이 림프구에서 나오는 후천성 킬러세포는 후천 면역에 속하는 요소라고 구분하거든요. 앞에 말씀드린 백혈구의 62%가 호중구잖아요. 호중구가 가장 많은 양을 차지하면서 기본적인 세균을 잡아먹고 없애는 기능을 가장 많이 하는 거예요.

여기에 백혈구의 가드(guard) 역할을 하면서 영양분을 공급하거나 백혈구의 생태계를 활성화시키는 데 도움을 주는 것이 단핵구(대식세포)로 구성되고, 직접적으로 암세포를 타겟(target)해서 공격하는 킬러(killer) 세포가 림프구에 있는 B세포, T세포, NK세포라고 볼 수가 있겠습니다.

https://www.youtube.com/watch?v=sRCgYvrU8QQ

윤: 림프구 안에서도 B세포, T세포 이런 식으로 구분이 된다는 거네요? 굉장히 복잡하네요.

유: 핵심적인 부분은 대식 세포를 영어로는 마크로파지(macrophage)라 표현을 하고 있는데, macro가 크다는 뜻이고 phage는 ‘먹다’라는 말에서 유래한 것인데 아까 대식세포의 대식(大食)의 한자 표현과 똑같죠.

대식세포는 가장 큰 면역 세포로서 면역 체계를 구성하는 굉장히 중요한 보급 부대도 되고 가드(guard) 부대도 되는 등 여러 가지 역할을 하는데, 중립성이 좀 강하다고 표현해야 할까요?
특별히 적과 아군을 구분해서 적을 공격하는 선천 면역 기구인 호중구 같은 역할을 하는 게 아니라, 세포 생태계가 구성되면 거기에서 자기 역할을 하다가 변질되기 쉬운 취약한 면도 대식세포의 특징입니다.

기본적으로는 정상적인 세포들을 구성하는 세포 생태계가 있는데, 암도 이런 생태계가 있고, 암의 생태계라는 건 기존적인 정상 세포 생태계에서 변질된 조직입니다. 원래 ‘조직’이라 하면 모여 있는 집단이라는 의미의 중립적인 용어인데, 사회화되면서 부정적인 의미가 담긴 용어가 돼버렸죠?

그런 것처럼 정상 세포의 생태계를 변질시킨 것이 바로 종양세포 생태계라 볼 수가 있는데요... 일반적으로 암세포는 일종의 돌연변이 결과입니다. DNA가 변화를 하고 이런 것들에 의해서 정상적인 기능을 하는데 갑자기 비정상적인 작동을 하는 것이 암세포죠.

윤: 지난 시간에 이어지는 이야기인데 지난 시간에는 종양(tumor)이 형성된 다음 암(cancer)으로 간다는 표현을 하셨었어요.

유: 튜모(tumor)라고 하는 게 종양인데, 종양에는 두 가지가 있는 거죠. 양성 종양이 있고 악성 종양이 있다. 그중에서 이제 악성 종양을 carcinoma라고 해서 그것을 영어로 cancer라 하는 것이고, 종양을 내버려두면 악성 종양으로 발전할 가능성이 많기 때문에 우리 몸에 종양이 발생하면 그것을 떼어내려고 하는 거죠. 장(腸)에 있는 용종 같은 것도 일종의 양성 종양이라고 볼 수 있는데 내버려두면 대장암으로 발생할 수 있기 때문에 떼어내라고 하거든요.

결과적으로는 암세포 전 단계에 있다가 암으로 돌연변이가 됐는데, 돌연변이의 기저는 “다양한 스트레스에 기인하더라”, “외부적 스트레스 중에서 대표적으로 우리가 알고 있는 발암물질에 접촉됐을 때 암이 걸리더라” 등입니다.

우리는 발암물질에 다양하게 접촉이 되죠. 먹는 걸로 접촉이 되기도 하고 호흡으로 접촉이 되기도 하고 방사능에 노출되기도 합니다. 발암 물질에 노출되면 정상 면역 세포들이 스트레스를 받으면서 돌연변이를 일으켜 암 세포로 변신하는데, 발암물질에 많이 노출될수록 돌연변이가 더 많이 발생하기 때문에 면역세포들이 커버리지(coverage)할 수 있는 수준을 넘어서버리면 그때 암이 생긴다고 볼 수가 있는 거죠.

그러니까 암세포는 생기는 것과 암이 발병하는 건 좀 다른 거죠. 대다수의 정상적인 건강한 사람들은 암 세포는 있지만 암은 발병하지 않은 상태로 사는 겁니다. 자체적인 면역 생태계가 암세포를 계속 제어해 건강한 생활을 할 수 있어요. 그런데 암이 발병하는 것은 정상적인 면역 생태계에서 처리할 수 있는 용량을 넘어서버리면 몸이 아프고, 몸이 아프다는 것은 정상적인 생태 체제(mechanism)를 수행하는 것을 넘어섰다는 신호(signal)를 보내는 거거든요.

https://www.youtube.com/watch?v=rN8umqHE2xM

유: 암세포가 돌연변이 정상세포가 암세포로 변하면 어떤 특징이 있느냐? 6가지 특징이 있습니다.

암 세포가 보유한 기술은 성장 신호의 자족성인데, 성장 신호의 자족성이란 스스로 성장하는 긍정적인 메시지(message)로 보이는데 스스로 성장한다는 것은 스스로의 신호(signal)에 의해서만 움직이는 거예요. 우리의 대다수의 세포들은 뇌나 각종 기관에 있는 신호(signal)에 의해서 우리 몸의 지시 사항에 따라서 증식하기도 하고 증식이 중단되기도 하고 이렇게 통제가 되는 거예요.

그러니까 정상 세포는 통제가 되는데 암세포는 뭐가 통제가 안 되냐?

첫 번째, 성장 신호를 자기가 계속적으로 재생산을 하는 거예요. 그러니까 정상세포는 성장 신호를 안 보내면 세포 자체 수명이 있으니까, 세포가 생성되어 자라서 기능하고 소멸되며 떨어져 나갑니다. 그게 이제 우리가 말하는 때나 각질 같은 거.

그런데 암세포는 생(生)은 있는데 사(死)가 없어요. 스스로 계속 성장하게 만듭니다. 그러니까 암 세포는 내버려두면 1기-2기-3기-4기로 발전하며 결국 그 조직을 다 장악할 정도로 커져 버립니다. 끝없이 성장하는 질병도 질병이잖아요? 이게 성장 신호(signal)가 어떤 특정 부위에서 안 먹혔을 때 이제 그런 비정상적인 작동을 하는데 암 세포가 그 대표 주자입니다.

두 번째로 성장 억제 신호에 대한 면역을 가지고 있는데, 성장 신호(signal)를 보내서 몸에서 세포가 기능에 최적화된 크기를 넘어서면 성장 억제 시그널을 줘서 더 이상 못 자라게 만들어야 해요. 예를 들면 이빨이에요. 계속 자라지 않잖아요?

그러니까 우리가 성장 억제 신호가 작동을 할 때 몸이 밸런스가 생기는데 억제 신호를 거부해 버리면 계속 자라기 때문에 그땐 인위적으로 잘라주거나 해야 된단 말이에요. 손톱같은 게 성장 억제 신호가 없는 거죠. 성장 억제 신호에 대한 면역은 몸에서 “그만 자라라”고 하는 신호(signal)를 무시합니다.

세 번째 기술은 세포자멸사(細胞自滅死) 회피로, 세포가 스스로 죽는 거예요. 어느 정도 수명이 있는 거예요. 하루살이처럼 세포들도 수명이 있어요. 대식세포도 수명이 있고 백혈구도 수명이 있는데, 암 세포는 임모탈(immortal)-불멸자입니다.

그래서 네 번째 기술이 불멸성(不滅性)인데, 이 불멸성은 세 번째 기전인 자멸사를 회피하니까 불멸자가 되는 거죠. 세포가 노화되며 스스로 소멸되어야 되는데 소멸되는 체계신호(mechanism signal)를 거부해 버렸기 때문에 계속 활동적으로(active) 기능하는 거예요. 외부에서 죽이지 않으면 안 죽는 것처럼 암세포도 스스로는 안 죽어서 외부에서 죽여야 죽는 거예요.

다섯 번째는요... 모든 세포는 산소가 공급이 되어야지만 살아갈 수가 있어요.

윤: 적혈구가 산소를 전달하는 역할을 하잖아요.

유: 적혈구가 뭘 타고 갑니까? 혈관 타고 가는데, 피가 안돌면 그 조직은 썩습니다. 그걸 괴사한다고 그러거든요. 혈액 순환이 잘 안 되어 까맣게 변하거나 됐을 때 잘못하면 잘라낼 수도 있는 이런 문제들이 생기는데 암세포는 자체적으로 정상적인 혈관이 없이 독자적인 생태계로 자리를 잡기 때문에 정상적인 혈관이 암세포에게 공급을 안 해요. 그럼 어떻게 합니까？ 자기가 파이프라인을 따로 만듭니다. 이걸 혈관 신생 효과라고 하는데 혈관을 만들어서 피를 당깁니다.

더 놀라운 건 확장이죠. 암이 무서운 게... 간(肝)이면 간, 폐(肺)면 폐에만 있으면 문제가 안 되는데 제일 무서운 게 전이(轉移)입니다. 다른 조직으로 넘어가 버려요. 그래서 조직 침윤성이라고 그러는데요. 혈관을 만들고 산소를 공급받으면서 이쪽 조직이 어느 정도 커지면 확장해요.

조직과 조직 사이에는 구분선이 있죠. 얇은 막 같은 것도 있고 해서 넘어가지 않게끔 하는 장벽이 있는데 그걸 뚫어요. 찢어가지고 일종의 담장에다가 구멍을 내서 암세포를 보내죠. 자기네 부하들을 보낸다든지 해서 건강한 조직 속에 개척을 합니다. 그쪽에 있는 면역 세포들이랑 엄청 싸워요. 전투에서 승리한 놈들이 거기서 자리를 잡으면 전이가 되는데, 대부분은 전이가 안 됩니다.

왜냐하면 혈관을 타고 넘을 때 대다수가 쓸려 내려가는데, 강 건널 때 한 90% 죽고 성벽 넘을 때 남은 것 중 90%가 죽는데... 안 죽는 놈들이 살아남으면 전이가 되는 거죠. 그런데 그 강을 건널 때 강을 장벽을 여는 역할을 암세포가 직접 하지 않고, 암 세포를 둘러싼 종양 미세 환경 속에 있는 대식세포가 합니다.

https://www.youtube.com/watch?v=ht64FbSgI8c

윤: 아까 얘기할 때 적인지 아군인지 좀 애매할 때가 있다고 그랬던 그거죠?

유: 포섭된 대식세포가 정상 조직을 위해 일하지 않고 암 조직을 위해 봉사하는 세포로 변신을 합니다. 그걸 M2라고 부르거든요? 정상적인 면역 기능을 하는 대식 세포를 M1이라고 한다면, 암 조직을 위해 봉사하기 시작하는 이런 대식 세포를 M2라고 하는데... 혈관 벽을 열고 혈관에 침투해 다른 조직으로 넘어가는 일종의 키-맨(key-man) 역할을 해요.

암 세포가 독자 생존은 불가능하기 때문에 영양분을 공급받는 것은 대식세포를 통하고, 자기한테 유리한 형태로 혈관을 계속적으로 당겨 받고 끝없이 성장하며 자기만 먹고 살려고 하는 구조를 만드는 게 암세포의 기본적인 체제(mechanism)라고 볼 수가 있겠습니다.

윤: 암의 생명력이 높은 것도 이런 동조를 해주는 다른 면역세포가 있기 때문에 가능해지는 거네요.

유: 암세포가 생존할 수 있는 생태계를 암세포 스스로 만들어내요. 섭되고 유혹된 대식세포 같은 것들이 또 다른 대식세포를 유혹하며 계속 포섭하는 거죠. 암 세포가 면역세포에 의해서 적절하게 제거되면 건강한 삶을 살아갈 수 있는데, 면역 기능의 밸런스가 무너지거나 과로나 엄청난 스트레스를 받아 몸의 통제 기능이 상실됐을 때, 결과적으로는 암세포들이 갖고 있는 이 6가지의 기능이 폭주하며 암이 발병해 결과적으로 아프게 되고 심지어 죽음에 이를 수 있습니다.

윤: 종양 미세 환경에 대해 알고 나니 암이 어떻게 우리 몸에서 더 커지고 퍼져나가고 이해를 하게 된 것 같아요. 면역이 얼마나 중요한지를 좀 다시 한 번 알게 되는 시간이었다고나 할까요?

유: 우리 인류가 여러 가지 질병들을 하나씩 극복해 나가는 과정 속에서 암은 아직도 정복이 안 된 부분이라 우리가 암에 대해서 관심을 많이 갖고 있는데, 감기부터 코로나 바이러스 같은 것도 항체가 생기고, 면역 반응이 있어야 살아갈 수 있지 않습니까?

코로나 바이러스에 노출된다고 무저건 코로나에 걸리는 게 아니라, 코로나 바이러스에 노출이 돼도 면역력이 강하신 분들은 앓지 않고 그냥 넘어가는 경우가 있습니다. 결과적으로는 수없이 많은 세균, 바이러스나 돌연변이 암세포 등에 끊임없이 노출된 환경을 살아가고 있는데 몸에 밸런스(balance)가 잘 맞고 면역력이 강해지면 건강한 삶을 계속 유지할 수 있는 것이고, 그렇지 않게 됐을 때 밸런스(balance)가 무너지면서 약한 부분에서 질병이 발생한다고 볼 수가 있겠습니다. (계속)