Proteomic markers of colorectal cancer risk: results from the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition

인체는 혈액 속에 흐르는 화학 물질들을 통해 끊임없이 자신의 상태를 알리는 복잡한 기계와 같습니다. 이러한 화학 물질 중에는 조직을 구축하고, 감염과 싸우며, 세포가 기능을 유지하도록 돕는 작은 일꾼인 단백질이 있습니다. 암이 자라기 시작하는 것과 같이 무언가 잘못될 때, 인체는 종양이 스캔을 통해 보이거나 의사가 만져질 정도로 커지기 훨씬 전부터 이러한 단백질의 양을 변화시키곤 합니다. 과학자들은 대장암(대장에 발생하는 질병)의 조기 경고 신호 역할을 하는 특정 단려질을 찾기를 오랫동안 희망해 왔습니다. 그러나 오랫동안 연구자들은 결장(colon)에서 시작되는 암과 직장(rectum)에서 시작되는 암을 하나로 묶어 대장을 하나의 단위로 취급해 왔습니다. 이러한 접근 방식은 이 두 영역이 이웃해 있으면서도 생물학적으로는 뚜렷하게 다르다는 중요한 사실을 간과했습니다. 이들은 다르게 발달하고, 치료에 다르게 반응하며, 아마도 서로 다른 경고 신호를 보낼 것입니다. 인체가 결장에서 보내는 구조 신호와 직장에서 보내는 신호가 동일한지를 이해하는 것은 더 나은 조기 발견 테스트를 만드는 데 필수적입니다.

연구팀은 수천 명의 사람들을 수년에 걸쳐 관찰하며 이 수수께끼를 풀기 위해 나섰습니다. 그들은 1990년대 이후 10개 유럽 국가에서 50만 명 이상의 사람들을 추적 조사해 온 거대한 연구인 '유럽 암 및 영양 예방 조사(European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition)'에 주목했습니다. 이 집단 중에서 연구진은 암 진단을 받기 전 혈액 샘플을 기증한 특정 하위 집단의 개인들을 선정했습니다. 연구진은 이 혈액 샘플에서 거의 6,400개의 서로 다른 단백질을 측정하기 위해 첨단 기술을 사용했습니다. 그런 다음 누가 향후 10년 동안 암이 발생했는지를 추적하여, 병에 걸린 사람들과 건강을 유지한 사람들의 단백질 수치를 비교했습니다. 목표는 특정 단백질이 암이 발생할 사람들에게서 일관되게 높거나 낮게 나타나는지, 그리고 그 신호가 암이 어디에서 시작되었는지에 따라 달라지는지 확인하는 것이었습니다.

결과는 명확하고 놀라운 차이를 드러냈습니다. 연구진이 대장암을 하나의 그룹으로 보았을 때, 질병과 연관된 것으로 보이는 단백질은 36개였습니다. 그러나 데이터를 분리하여 결장암과 직장암을 개별적으로 살펴보았을 때, 그림은 극적으로 변했습니다. 결장암에 대한 신호는 강력하고 풍부하여, 50개의 서로 다른 단백질이 질병 발생 위험과 명확한 연관성을 보였습니다. 이와 대조적으로 직장암에 대한 신호는 거의 존재하지 않았습니다. 단 두 개의 단백질만이 연관성을 보였으며, 결장암과 관련된 어떤 단로질도 직장암과는 연관되지 않았습니다. 이 결과는 결합 분석에서 왜 그렇게 많은 신호가 나타났는지를 시사하는데, 이는 결장암 사례들이 결과를 주도하며 직장의 서로 다른 생물학적 특성을 효과적으로 가려버렸기 때문입니다. 이 연구는 결장암과 직장암이 동일한 질병이 아니며, 두 가지 모두에 대해 단일한 표지자를 찾는 것은 실수일 가능성이 높음을 확인시켜 줍니다.

식별된 많은 단백질 중 세 가지가 결장암 위험의 가장 신뢰할 수 있는 지표로 두드러졌습니다. 이 중 하나인 COMP라는 단백질은 나중에 결장암이 발생한 사람들에서 더 낮게 나타났습니다. 또 다른 단백로질인 MIC-1 또는 GDF15는 위험군에서 더 높게 나타났으며, TFF3라고 불리는 세 번째 단백질 또한 그러했습니다. 이러한 결과가 연구 대상이 된 특정 집단만의 우연한 현상이 아님을 확인하기 위해, 연구진은 미국과 영국의 다른 두 대규모 집단과 결과를 대조했습니다. 이 독립적인 집단들에서도 동일한 세 가지 단백질이 유사한 패턴을 보였으며, 이는 이들이 진정한 위험 표지자라는 점을 뒷받침합니다. 또한 연구진은 유전적 데이터를 사용하여 이 단백질들이 실제로 암을 유발하는지, 아니면 단순히 곁다리로 존재하는 것인지를 확인했습니다. 유전적 증거가 세 가지 모두에 대해 결정적이지는 않았지만, COMP와 결장암 사이의 연관성에 대한 추가적인 근거를 제공하며, 이 단백질의 체내 생산이 질병 과정에 직접적인 역할을 할 수 있음을 시사했습니다.

연구는 또한 이러한 신호가 남녀 간에 혹은 결장의 부위 간에 차이가 있는지 조사했습니다. 연구진은 일부 단백질이 한쪽 성별에서 다른 쪽보다 암과 더 강하게 연관되어 있으며, 결장의 상부와 하부의 신호가 정확히 일치하지 않는다는 것을 발견했습니다. 이는 질병이 결장 내에서도 서로 다른 모습을 보일 수 있다는 복잡성을 더해줍니다. 연구진은 혈액 샘 샘플이 암 진단 평균 10년 전에 채취되었다는 점에 주목했는데, 이는 이 단백질들이 위험의 징후라기보다는 위험을 나타내는 표지자일 가능성이 높음을 의미합니다. 이는 매우 중요한 차이로, 이 단백질들이 언젠가 의사들이 이미 병에 걸린 사람을 진단하는 용도가 아니라, 누가 얼마나 자주 검진을 받아야 할지를 결정하는 데 도움을 줄 수 있음을 시사합니다.

이러한 유망한 단서에도 불구하고, 연구진은 이 단백질들이 아직 임상에서 사용할 준비가 되지 않았다고 신중하게 밝히고 있습니다. 연구는 잠재적인 후보들을 식별했지만, 일반 인구에서 암을 예측하는 데 유용한지 입증하기 위해서는 더 많은 작업이 필요합니다. 이번 연구에서 직장암에 대한 신호가 매우 약했다는 사실은 해당 영역에 특화된 더 큰 규모의 연구가 필요함을 강조합니다. 현재로서는 가장 중요한 교훈은 대장을 하나의 실체로 취급해서는 안 된다는 것입니다. 인체는 암이 어디에서 시작되느냐에 따라 서로 다른 메시지를 보내며, 미래의 연구는 이 질병을 예방하고 발견하는 가장 효과적인 방법을 찾기 위해 이러한 차이를 존중해야 합니다. 이 특정 단백질들의 발견은 광범위하고 일반화된 접근 방식에서 벗어나, 신체의 서로 다른 부분에서 암이 어떻게 시작되는지에 대한 더 정밀한 이해로 나아가는 새로운 길을 제시합니다.