50년 이상 전, 처음으로 혈액암 환자에게 성공적으로 조혈모세포를 이식한 이후, 연구자들은 이식받은 환자들이 암을 유발하는 돌연변이를 겪었을 가능성에 대해 궁금해 했습니다. 장기 생존한 이식 수혜자와 그 기증자를 대상으로 한 독특한 연구에서, 기증자의 조혈모세포를 받은 사람들이 이런 돌연변이를 발생시킬 위험이 증가하지 않는 것으로 나타났습니다.

런던 바츠 암 연구소(Barts Cancer Institute)의 혈액학자인 마이클 스펜서 채프먼 박사는 이러한 결과가 놀랍지만 안도감을 준다고 언급했습니다. "이 치료를 받는 사람들에게 아주 좋은 소식입니다,"라고 스페인 바르셀로나 생물의학 연구소의 양적 줄기세포 생물학자 알레호 로드리게스-프라티셀리가 말했습니다.

혈액을 생성하는 '조혈모세포'는 골수에 위치하며 모든 종류의 혈액세포로 발전할 수 있는 전구 세포입니다. 이러한 세포들은 수십만 명의 혈액암 및 골수질환 환자들을 치료하는 데 사용되었습니다. 이식은 환자의 모든 혈액 줄기세포를 제거하고, 건강한 기증자의 세포로 교체하는 과정입니다. 그러나 오랜 기간 동안 연구자들은 이러한 세포를 극한 상태에 놓는 것이 암 위험을 증가시킬 수 있다고 우려해왔습니다. 매우 드물지만, 약 1,000건 중 1건의 이식에서는 기증자 세포가 수혜자에게서 암으로 발전하는 경우가 있었습니다.

대규모 탐색 연구

이번 주 Science Translational Medicine에 발표된 최신 연구에서는 암과 연관된 특정 유전자 돌연변이에 대해 조사했습니다. 조혈모세포가 이식 수혜자에서 빠르게 분열하고 증식하여 궁극적으로 백혈병으로 발전할 수 있는 성장을 촉진할 가능성이 제기되었습니다.

최초의 일부 이식은 1960년대 후반 프레드 허친슨 암 연구소에서 수행되었습니다. 2017년에 시애틀의 프레드 허친슨 암 연구소에서 이식 후 노화 과정을 연구하는 임상 연구자 마스미 우에다 오시마와 그녀의 동료들은 이식 수혜자와 기증자에게 연락하여 이들의 혈액 샘플을 수집하고 세포가 어떻게 노화했는지 비교하기로 결정했습니다. “정말 큰 탐색 연구였습니다,”라고 그녀는 말했습니다.

연구팀은 7년에서 46년 전에 이식을 받은 16쌍의 기증자-수혜자 쌍에서 혈액 샘플을 수집했습니다. 연구팀은 골수암과 관련된 돌연변이를 획득하는 것으로 알려진 유전자들을 고도로 민감한 기법으로 시퀀싱했습니다.

연구팀은 모든 건강한 기증자에서, 심지어 12세 어린이에게서도 돌연변이가 있는 세포를 발견했습니다. 기증자가 나이가 많을수록 돌연변이가 있었지만, 전반적인 빈도는 매우 낮았으며 시퀀싱된 염기쌍 중 백만 개 중 하나에 불과했습니다.

연구자들은 이식 당시의 기증자 혈액 샘플에 접근할 수 있었던 11쌍의 기증자-수혜자 쌍에서 돌연변이 패턴을 비교했습니다. 평균적으로 기증자에서는 연간 2%, 수혜자에서는 연간 2.6%의 돌연변이가 발생했습니다. “놀랍게도, 이식 과정에서 새로운 돌연변이가 거의 발생하지 않았습니다,”라고 스펜서 채프먼이 말했습니다. 이는 이식 수혜자의 세포가 기증자 세포와 유사한 속도로 노화하며, 돌연변이 발생 위험이 증가하지 않는다는 것을 시사합니다. 이는 조혈 시스템의 재생 능력이 매우 깊다는 것을 보여줍니다.

로드리게스-프라티셀리는 이러한 결과가 고무적이지만, 적은 수의 연구 대상자에 기반한 것이므로 광범위한 결론을 도출하기 어렵다고 말했습니다.

복잡한 노화 과정

스펜서 채프먼은 기증자-수혜자 쌍을 대상으로 한 별도의 연구에서도 유사한 결과를 관찰했으며, 이는 2023년 4월에 사전 인쇄물로 온라인에 게시되었습니다. 그의 연구는 9년에서 31년 전에 형제 간 조혈모세포를 이식받은 10명의 수혜자를 포함했습니다. 이들은 암과 관련된 특정 유전자 변화만을 찾는 것이 아니라, 조혈모세포를 배양하여 개별 세포의 전체 유전체를 시퀀싱했습니다. 평균적으로 수혜자는 기증자보다 약간 더 많은 돌연변이를 가지고 있었지만, 이는 정상적인 노화 과정에서 1.5년 정도 증가한 것에 불과했습니다.

그와 동료들은 세포 성장을 촉진하는 돌연변이들에 집중하여, 이러한 돌연변이가 하나만 있는 세포는 수혜자와 기증자에서 유사한 수준으로 발견되었지만, 두 개 이상의 돌연변이가 있는 세포는 수혜자에서 더 높은 비율로 존재한다는 것을 발견했습니다. 이 결과는 드문 경우에 이식된 세포가 종양으로 발전할 수 있는 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.

스펜서 채프먼은 암 위험과 면역 기능 측면에서 이러한 노화 과정이 어떤 영향을 미칠지 이해하기 위해 더 많은 연구가 필요하다고 언급했습니다.

이 두 연구는, 예를 들어 겸상적혈구빈혈증 치료를 위해 조혈모세포 이식 및 혈액 기반 유전자 치료를 받는 사람들에게 중요한 의미가 있을 수 있습니다. 이러한 치료법들이 점점 일반화되고 있으며, 평생 동안 이식된 세포에 의존해야 하는 어린이들에게 제공되고 있다고 스펜서 채프먼은 말했습니다.

출처=https://www.nature.com/articles/d41586-024-03450-x