연세대학교(총장 윤동섭) 생화학과 박현우 교수 연구팀이 암 환자의 영양 및 대사 상태가 항암 치료 반응을 결정짓는 핵심 요인임을 규명하고, 이를 기반으로 한 ‘암대사 정밀의료(Oncometabolic Precision Medicine)’ 패러다임을 세계 최초로 제시했다.

이번 연구는 환자별 혈중 대사체 농도에 따라 암세포의 약물 감수성이 크게 달라진다는 사실을 체계적으로 입증함으로써, 암 환자의 대사 상태에 기반한 개인 맞춤형 항암치료 가이드라인 수립 가능성을 열었다. 

연구 결과는 미국암학회(AACR)의 대표 학술지 ‘Cancer Research(IF 16.6)’ 최신호에 게재됐다.
 

▲ 연세대 박현우 교수(교신저자), 편우양 연구원(제1저자) [사진=연세대 제공]

박현우 교수팀은 미국 FDA 승인 비종양학 약물 1,813종을 대상으로, 포도당·글루타민·지방산 등 종양 미세환경의 대사체 농도를 변화시키며 세포 생존율을 분석하는 암대사 기반 합성치사 스크리닝 플랫폼 ‘CM-SLP(Cancer Metabolism-based Synthetic Lethality Platform)’을 구축했다. 

이를 통해 심혈관계 부정맥 치료제, 당뇨병 치료제 등 기존 비종양학 약물이 대사 환경에 따라 암세포 사멸을 극대화하는 분자기전을 새롭게 발견했다.

특히 저혈당 상태에서만 항부정맥제 ‘프로파페논(Propafenone)’이 암세포 내 AMPK–mTOR 신호 억제를 유도해 암세포 특이적 세포 사멸을 유발했으며, 2형 당뇨병 치료제 ‘메트포르민(Metformin)’은 Hippo–YAP 신호를 억제해 여러 암종에서 항암 활성을 나타냈다. 

반대로 고혈당 상태에서만 동물용 구충제 ‘펜벤다졸(Fenbendazole)’이 항암 효능이 극대화되는 비종양학 약물로 확인됐다. 

이러한 결과는 환자별 대사 상태에 따라 암세포가 겪는 대사 스트레스 반응이 달라지며, 이를 임상적으로 활용하면 항암 효과는 높이고 부작용은 줄일 수 있는 새로운 맞춤형 치료 전략을 제시한다는 점을 보여준다.

연구팀은 또한 저탄수‧저지방 식이, 간헐적 단식 등 식이조절과 비만·당뇨·고혈압 등 대사질환에 따른 대사 환경 변화가 항암 효능에 미치는 영향을 규명하고, 이를 바탕으로 프로파페논+mTOR 억제제(Temsirolimus, Rapalink-1), 메트포르민+YAP 억제제(VT104) 등 신규 병용요법을 발굴했다. 

그 결과, 식이 제한 없이도 동일한 항암 효과를 구현할 수 있다는 가능성을 제시해 본 연구결과의 임상 적용성을 크게 높였다.

박현우 연세대 교수는 “이번 연구는 암 환자의 혈당, 지방산, 아미노산 농도 등 ‘영양 대사 지도’를 기반으로 약물 반응성을 예측할 수 있는 체계적 근거를 확립한 것”이라며, “환자별 돌연변이에만 초점을 둔 기존 정밀의료의 한계를 넘어, 대사 프로파일을 결합한 암대사 정밀의료 시대를 여는 계기가 될 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 연세대학교, 부산대학교, 동국대학교, 국립암센터, 호주 서호주대학교(UWA), 중국 서호대학(Westlake University), 일본 국립암센터(NCCHE) 등 다국적 공동연구로 수행됐다. 연구는 과학기술정보통신부 및 한국연구재단의 바이오·의료기술개발사업, 개인기초연구 중견연구사업의 지원을 받아 진행됐으며, 연세대 편우양 연구원(제1저자)이 연구를 주도했다.

글. 우정남 기자 insight1592@gmail.com