38.4
암세포는 정상적인 돌연변이 비율보다 높은 DNA 복구 메커니즘에 결함이 있는 것을 특징으로 하는 돌연변이 표현형을 나타냅니다. 중요한 세포주기 유전자에서도 돌연변이에 대한 내성은 정상 세포에 비해 생존 이점을 제공합니다.
예를 들어, 정상 세포는 다른 세포와 접촉하면 분열을 멈추는데, 이를 접촉 억제(contact inhibition)라고 합니다. 그러나 일부 세포는 접촉 억제를 극복하기 위해 돌연변이를 일으키고 서로 겹쳐서 종양 덩어리를 형성할 수 있습니다.
그럼에도 불구하고 이러한 종양 세포가 영원히 계속 증식할 수는 없습니다. 어느 시점에서, 그들은 복제 세포 노화(replicative cell senescence)를 겪을 수 있는데, 이는 세포가 일정 횟수의 세포 분열 후에 분열을 멈추는 현상입니다.
따라서 일부 종양 세포는 이 장애물을 극복하기 위해 더 많은 돌연변이를 일으켜 암이 됩니다. 첫째, 세포 노화로 인한 세포 손실을 보상하기 위해 세포 분열 속도를 높입니다. 둘째, 세포사멸을 피할 수 있어 오래되고 손상된 세포의 생존
을 연장할 수 있습니다.종양이 자라면 큰 종양 내부의 세포는 산소를 덜 공급받게 되는데, 이를 저산소증(hypoxia)이라고 합니다. 이것은 세포의 성장 능력을 제한하고 종양 내부의 세포 괴사를 유발할 수 있습니다.
암세포는 두 가지 유리한 돌연변이로 이 문제를 극복합니다. 첫째, 혈관 신생(angiogenesis)을 촉진하는데, 이는 세포에 더 많은 산소와 영양분을 공급할 수 있는 성장하는 종양 주위에 새로운 혈관이 형성되는 과정입니다.
두 번째는 산화에서 해당작용 대사로의 대사 전환입니다.
정상 세포에서 포도당은 해당작용에 의해 피루브산으로 대사됩니다. 호기성 조건에서 피루브산은 산화적 인산화를 통해 대사되어 크지만 느린 ATP 수율을 생성합니다. 격렬한 근육 활동과 같은 혐기성 조건에서 세포는 혐기성 해당과정에 의해 피루브산을 젖산으로 대사하여 낮지만 빠른 ATP 수율로 합니다.
빠른 성장을 촉진하기 위해 암세포는 정상 세포보다 100배 더 많은 포도당을 흡수하며, 이는 해당과정을 통해 피루브산으로 전환됩니다. 그런 다음, 피루브산은 산소 가용성에 관계없이 혐기성 해당작용에 의해 젖산으로 빠르게 대사됩니다. 이러한 현상을 바르부르크 효과(Warburg effect)라고 합니다.
혐기성 해당작용은 산화적 인산화보다 덜 효율적이지만, 암 증식을 위해 ATP를 빠르게 폭발시킵니다.
암세포는 DNA 복구 메커니즘의 결함으로 인해 비정상적으로 빠른 속도로 유전적 변화를 축적합니다. 진화론적 관점에서 볼 때 이러한 유전적 불안정성은 암 발생에 유리합니다. 돌연변이 세포주는 암으로의 진행에 기여하는 일련의 유익한 돌연변이를 축적합니다.
암세포가 정상 세포에 비해 갖는 이점 중 일부는 최종 분화 없이 분열하는 능력 강화, 새로운 혈관 형성 유도, 접촉 억제를 극복하여 대량의 세포 형성, 세포사멸 탈출, 다른 조직 침범 및 군집화 등을 포함합니다. 암세포는 또한 돌연변이에 대한 내성이 증가하고 빠른 에너지 생산을 위한 신진대사가 변경되었습니다.
암세포와 텔로미어
세포 노화는 일반적으로 텔로미어라고 불리는 염색체 말단의 점진적인 단축에 달려 있습니다. 세포는 연속적인 세포 분열 주기 동안 텔로미어가 짧아지는 것을 방지하는 텔로머라제라고 불리는 역전사 효소를 생성합니다. 그러나 일정 횟수의 세포 분열 후에는 텔로머라제 효소의 발현이 감소하여 세포를 세포사멸 방향으로 밀어냅니다. 암세포는 텔로머라제 효소를 과발현하여 세포 분열을 계속하고 세포 노화를 지연시킴으로써 이러한 선택압을 극복합니다.
저산소증
빠르게 성장하는 종양은 모든 종양 세포에 산소와 영양분을 공급하기 위해 빠른 혈관 구조를 동반해야 합니다. 산소의 확산 한계로 인해 큰 종양의 내부 코어에는 산소가 부족하여 저산소 환경을 갖습니다. 동시에 혈관이 풍부한 세포의 바깥층은 계속해서 증식합니다. 내부 핵심 세포는 산소 부족으로 인해 서서히 생존력을 잃기 시작하여 종양 덩어리 전체에 걸쳐 세포 생존력의 구배를 만듭니다. 흥미롭게도 저산소 세포는 활성 산소종 생성 감소 및 대사 변화로 인해 방사선 및 화학 요법에 더 높은 저항성을 나타냅니다.
또한, 저산소 상태는 혈관 신생, 세포 생존 및 사멸, 대사, 세포-세포 부착, 세포외 기질 리모델링, 이동 및 전이와 관련된 광범위한 유전자의 발현을 조절하는 저산소증 유도 인자(HIF)의 발현을 유도합니다.
암세포는 정상적인 돌연변이 비율보다 높은 DNA 복구 메커니즘에 결함이 있는 것을 특징으로 하는 돌연변이 표현형을 나타냅니다. 중요한 세포주기 유전자에서도 돌연변이에 대한 내성은 정상 세포에 비해 생존 이점을 제공합니다.
예를 들어, 정상 세포는 다른 세포와 접촉하면 분열을 멈추는데, 이를 접촉 억제(contact inhibition)라고 합니다. 그러나 일부 세포는 접촉 억제를 극복하기 위해 돌연변이를 일으키고 서로 겹쳐서 종양 덩어리를 형성할 수 있습니다.
그럼에도 불구하고 이러한 종양 세포가 영원히 계속 증식할 수는 없습니다. 어느 시점에서, 그들은 복제 세포 노화(replicative cell senescence)를 겪을 수 있는데, 이는 세포가 일정 횟수의 세포 분열 후에 분열을 멈추는 현상입니다.
따라서 일부 종양 세포는 이 장애물을 극복하기 위해 더 많은 돌연변이를 일으켜 암이 됩니다. 첫째, 세포 노화로 인한 세포 손실을 보상하기 위해 세포 분열 속도를 높입니다. 둘째, 세포사멸을 피할 수 있어 오래되고 손상된 세포의 생존
을 연장할 수 있습니다.종양이 자라면 큰 종양 내부의 세포는 산소를 덜 공급받게 되는데, 이를 저산소증(hypoxia)이라고 합니다. 이것은 세포의 성장 능력을 제한하고 종양 내부의 세포 괴사를 유발할 수 있습니다.
암세포는 두 가지 유리한 돌연변이로 이 문제를 극복합니다. 첫째, 혈관 신생(angiogenesis)을 촉진하는데, 이는 세포에 더 많은 산소와 영양분을 공급할 수 있는 성장하는 종양 주위에 새로운 혈관이 형성되는 과정입니다.
두 번째는 산화에서 해당작용 대사로의 대사 전환입니다.
정상 세포에서 포도당은 해당작용에 의해 피루브산으로 대사됩니다. 호기성 조건에서 피루브산은 산화적 인산화를 통해 대사되어 크지만 느린 ATP 수율을 생성합니다. 격렬한 근육 활동과 같은 혐기성 조건에서 세포는 혐기성 해당과정에 의해 피루브산을 젖산으로 대사하여 낮지만 빠른 ATP 수율로 합니다.
빠른 성장을 촉진하기 위해 암세포는 정상 세포보다 100배 더 많은 포도당을 흡수하며, 이는 해당과정을 통해 피루브산으로 전환됩니다. 그런 다음, 피루브산은 산소 가용성에 관계없이 혐기성 해당작용에 의해 젖산으로 빠르게 대사됩니다. 이러한 현상을 바르부르크 효과(Warburg effect)라고 합니다.
혐기성 해당작용은 산화적 인산화보다 덜 효율적이지만, 암 증식을 위해 ATP를 빠르게 폭발시킵니다.
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