암 이야기

분류  

암; Clonality

작성자 닥터코리아 조회수 2154

Clonality

 

암세포에서 세포 분열 중기에 염색체의 신중한 세포유전학적 분석으로 종양성 과정에 대한 많은 정보를 얻을 수가 있다.


모든 고형암과 대다수 조혈성 악성종양은 종양세포군에 의해 유전되는 염색체 핵형에 이상을 보인다.

이것들은 염색체 전부 혹은 염색체 일부의 결손 또는 첨가뿐만 아니라 염색체 분절의 새로운 위치로 전좌(translocation)를 포함한다.

특정 핵형의 변성은 종종 어떤 종류의 암 환자 다수에서 발생할 수가 있다.

 

최초로 잘 알려진 예로 Philadelphia 염색체(Ph)만성 골수성 백혈병(CML) 환자의 85%에서 관찰된다. 이것은 22번 염색체 장완이 9번 염색체 장완으로 전좌한 것이다. 이런 변화는 만성 골수성 백혈병의 특징으로서 급성 림프구성 백혈병의 분석에서 동일한 전좌가 증명되면 이는 만성 골수성 백혈병으로부터 흔하지는 않지만 전환된 것임을 의미한다(보통 만성 골수성 백혈병은 급성 골수성 백혈병으로 진행한다).

특징적 염색체 재배열이 많은 다른 인체암에서 관찰되어 진다. 종양내의 모든 세포에서 동일한 핵형 이상 관찰은 종양이 클론성 기원의 강력한 증거가 된다. 바꾸어 말하면 염색체 이상이 각 세포에 흔한 악성 상태의 표지자로 이용할 수 있다.


인체 암에 있어서 다수 인체세포 암유전자의 염색체 위치와 염색체 전좌에 연루된 파단점(break points)사이에 뚜렷한 일치가 증명되었다. 많은 경우에서 이 위치는 염색체에서 "부서지기 쉬운(fragile)" 부위와 상관성이 있다. 배양 세포에서 DNA수복 과정을 억제하는 약제를 처치하면 바로 많은 이 유전자좌에서 더욱 흔하게 염색체 절단을 유발한다. 이는 염색체 재배열이 암 유전자의 비조절된 활성화에 의한다는 것을 시사한다.

예를 들면 버키트림프종(Burkitt's lymphoma)에서 염색체 8과 14사이의 전형적인 전좌는 정상 림프구에서 유전자 활성화 부위인 면역 글로불린 중쇄 유전자좌에 인접한 myc 유전자에 위치한다.

분자유전학의 새로운 기술인 southern blotting 방법을 이용해서 잠복성 암이 의심되는 조직의 DNA추출물에서 유전적 변성의 직접적인 평가를 할 수 있다.

이것은 restriction endonuclease digestion, agarose gel 전기영동 그리고 표지된 특이 탐색자를 이용한 교잡에 의한 특이 DNA 분자의 동정으로 이루어지게 된다.

유전자 발현의 변화는 northern blotting이라는 유사한 방법으로 RNA 추출물을 가지고 발견할 수 있다.

 


분자 유전학의 새로운 기술은 다음과 같은 이유로 해서 세포 유전학보다 더 확실한 방법이다.

(1) 클론성 유전적 이상을 분열하지 않은 세포에서도 동정할 수 있다
(2) 유전적 재배열이 주로 정상 세포군내 소수의 종양 세포가 존재할 때에도 발견할 수 있다.
(3) 발견 민감도는 염색체의 변성된 염색 양상을 눈으로 동정하는 분석을 배제함으로써 상당히 향상시킬 수 있다.

중합효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction)은 어떤 재조합 유전자의 적당한 시발체(primer)가 세포군내에 아주 적은 세포에 존재하는 이상 유전 물질을 증폭시켜 southern blotting으로 이들 세포의 유전적 이상을 발견가능하게 하는 유효성을 이용한다.

분자적 기술로 알아낼 수 있는 세포의 유전적 구조에 있어 클론성 이상은 유전자의 돌연변이, 재배열, 전좌, 결손, 및 증폭이 있다.


1 만성 골수성 백혈병 Ph 염색체는 유전자 부위인 break point cluster region (bcr 부위)에서 염색체 22의 절단과 함께 염색체9와 22사이의 전좌에 의해서 형성되어 진다. 그래서 전자는 southern blots 에서 비정상적인 bcr 띠의 존재로 확인될 수 있다. bcr과 c-abl(염색체 9로부터) 산물의 일부분을 이루는 융합 단백이 만성 골수성 백혈병 세포에서 발현된다. 이는 northern blotting에 의한 mRNA의 발견으로 진단된다. 이 기술을 이용함으로서 악성 클론인 잔존 세포의 존재를 형태학적 기준과 표준 세포유전적 기준으로 정상(예: 30개의 정상 중기를 보임)으로 보이는 골수에서도 찾아낼 수 있다.

2 결절성 림프종: 대다수 저등급 림프종(low grade lymphoma) 환자는 염색체 18에 위치한 bel-2 유전자를 포함한 염색체 14와 18사이에 전좌를 보인다. 전좌는 bel-2의 재배열이나 bel-2와 염색체 14의 면역글로불린 중쇄 유전자를 포함한 응합 유전 자산물의 동정에 의해서 찾아낼 수 있다.

3 단 클론 림프구 증식 림프구 표면막에서 kappa혹은 lambda 쇄과잉의 발견은 대다수 세포가 동일한 경쇄 아형을 가질 때 악성 클론임을 확인할 수 있다. 소수의 클론 유래 B 세포의 발견도 면역글로블린 유전자의 클론성 재배열 확인에 의해서 가능하다. 유사한 방법으로 T세포 수용체 유전자의 재배열은 악성 T림프구 군의 클론성 증식 진단에 가치가 있다.

4 유전자 증폭: N-myc 암 유전자는 신경모세포종(neuroblastoma)에서 흔히 증폭된다. 증폭 정도가 임상 병기와 치료에의 반응과 밀접한 상관성이 있다. 유방 선암 경우는 HER2/neu 암유전자 증폭이 보다 심한 악성도와 서로 관련이 있다. 클론 유래 종양세포군에 있어 유전자 증폭은 증폭된 유전자에서 유래된 DNA 띠의 표지 강도가 증가하는 것으로 southern blots으로 직접 찾아질 수 있다.

이형접합체(heterozygote) 환자에서 glucose-6-phosphate dehydrogenase(G6PD)의 X-연관 동종효소(X-linked isoenzyme)의 선택적 발현에 대한 연구는 단일 전구 세포로부터 암의 클론성 기원의 강한 증거를 보여주었다. 만성 골수성 백혈병 환자에서 G6PD 동종효소(isoenzyme)와 염색체 핵형 양쪽 모두의 검사는 B 림프구 뿐만 아니라 적혈구 골수세포 및 거핵세포에 클론성 이상을 증명하고 있고, 이 암이 이들 세포계열 모두에 공통된 전구 세포에서 기원한다는 것을 말해 주고 있다.


단일 세포의 유전적 변성으로부터 암이 기원한다는 확실한 증거가 있지만 그 이상으로 유전성 변성이 흔히 발생하여 임상적으로 발견될 수 있을 만큼 충분히 증식하고 성숙한 종양세포군에서 이질성 아클론의 혼합된 양상이 초래된다. 이런 이질성은 한 종양내의 아군에서 다양한 특징들의 분석에 의해 증명될 수 있다.

예를 들면 염색체 핵형의 보다 많은 이상, 다양한 약제에 대한 감수성과 전이능, 성장률의 차이, 그리고 호르몬 수용체와 특정 세포 표면 당단백질의 존재 유무이다.

그래서 시간이 지남에 따라 종양 아군에서 유전성 이상의 진행성 축적으로 이전의 효과적인 치료에 내성 출현이나 전이확산이 증가하는 임상적 문제를 야기하는 중대한 표현형의 변화가 전형적으로 초래된다.

Ph(+) 만성 골수성 백혈병 환자에서 새로운 염색체 이상이나 다른 유전적 변성의 출현은 급속히 진행하는 치명적인 병기의 시작을 예고한다.

전형적 악성종양의 생활사(life history)에서 클론 진화의 과정이 언제 일어나는지를 결정하는 것이 여전히 숙제로 남아 있다.
유전적 변성은 초기에 발생할 수도 있고 상황이 변하면 세포의 이질적 혼합으로부터 선택된 아군이 나중에 팽창 성장을한다.
다른 유전적 변성은 종양 세포의 태도변화에 의해 종양이 발견될 시점 가까이에 발생할 수도 있다.