8. 재발의 근원인 암 줄기세포

암 줄기세포는 암 발생과정 중 특정 세포에서 유전자 변이가 초래되어 체세포가 배아줄기세포로 역분화된 것이다.
배아 때의 줄기세포로 역분화되었으니 몸으로 봐서는 암 줄기세포가 배아세포이다.
정상 줄기세포와 암 줄기세포와 같은 점과 다른 점은 무엇일까?
정상 줄기세포와 암 줄기세포의 같은 점은 첫째, 자가 복제 능력이 있다. 정상 줄기세포는 자가 복제을 통한 재생으로 개체의 장기를 일생동안 일정하게 유지하는 역할을 하는데 암 줄기세포도 역시 종양을 증식시키기 위해 재생능력이 있다.
둘째, 분화 능력이 있다. 정상 줄기세포는 각 장기에 필요한 세포로 분화하며 암 줄기세포 역시 분화하여 다양한 표현형의 이질적인 종양세포를 만든다.
그렇다면 다른 점은 무엇인가? 정상 줄기세포는 자가 조절 능력이 정상이나 암 줄기세포는 자가조절 기능에 이상이 있다. 정상 줄기세포는 분열을 통해 줄기세포의 수를 엄격하게 조절하나 암 줄기세포는 이와 같은 조절 능력에 장애가 생겨  암 줄기세포의 수가 늘어나게 된다.
암 조직 내에서도 암 줄기세포는 1~2% 정도의 소수로 존재하며 암 조직 내에서 암 줄기세포만이 종양형성 능력이 있어 새로운 암 조직을 만들 수 있다.
즉 암 줄기세포만이 종양 전파능력이 있다.
암 줄기세포는 암 세포들이 성장, 전이하면서 더욱 변해 악성화된다.

암 줄기세포의 존재가 암 치료에 미치는 중요성
암 줄기세포는 다른 일반 암 세포와 달리 휴지기에 있으므로 형태는 휴지기 상태의 세포와 같이 비교적 얌전하다.
현재의 항암치료는 암 조직 내의 모든 암 세포가 분열 능력이 있다고 가정을 하고 치료를 한다. 항암 치료를 하면 암 세포의 양이 줄어들어 암 조직이 줄어드는 양상을 보인다.
항암제에 잘 반응하여 마치 암 조직이 사라진 것처럼 보일 수 있다. 암 줄기세포는 휴지기 에 있으므로 세포 주기를 표적으로 하는 항암제를 피해 살아남을 수 있다. 이처럼 항암제의 공격에 저항하여 살아남아 있다가 적절한 환경이 되면 세포 주기로 들어가 빠르게 증식하여 재발 없이 잘 지내던 환자에서 재발을 일으키게 된다.

암 줄기세포는 자가 복제 능력이 있어 자기와 같은 암 줄기세포를 만들어내는 동시에 분화한 여러 암 세포들을 만들어 낸다. 이렇게 분화된 세포들은 암 줄기세포와 달리 자가 복제능력이 없어 스스로 암세포를 만들어 낼 수도 없다. 따라서 암 조직에는 스스로 암을 생성할 수 있는 소수의 암 줄기세포와 암 줄기세포로부터 생성되었지만 스스로 암을 생성할 수 있는 능력을 잃어버린 여러 종류의 세포들이 섞여 있는 것이다.
암 줄기세포는 암세포들 중 매우 소수이며 대다수의 암세포들은 암을 일으킬 수 있는 능력이 없이 그저 암 조직의 일부를 만드는 역할을 하고 있을 뿐이다.
따라서 수술, 항암제, 방사선 등으로 암 줄기세포가 아닌 다른 암세포들만 없앤다면 남아있는 암 줄기세포가 재발을 일으킬 것이다.
결국 암 치료의 목표는 암 줄기세포가 되어야 한다. 암 줄기세포가 제거되면 나머지 암세포들은 자가복제 능력이 없어 자연히 사멸할 것이다.
암 줄기세포는 기존의 항암제나 방사선 치료에 저항성이 높다. 암 줄기세포는 휴지기에 있고 펌프 시스템이 잘 발달하여 항암제와 같은 독성물질이 암 줄기세포내부로 들어와 축적되지 못하도록 세포 밖으로 퍼내는 역할을 한다. 항암제처럼 자기에게 해로운 약을 도로 밷어내서 암 줄기세포를 보호한다. 따라서 암 줄기세포는 항암제 치료에도 불구하고 살아남는다.
항암치료를 하면 할수록 암 줄기세포의 증식은 오히려 우세해 지는 경향을 보여 항암제에 내성을 갖게 된다고 한다.

전체 암 환자 중 30% 정도의 암 환자가 방사선 치료를 받는다고 한다.
고형암 내 저산소 환경과 산성 환경이 방사선 효과를 저하시키는 제일 큰 원인이다.
암 세포는 산소가 충분히 있어도 포도당(glucose)이 해당작용(glycolysis)을 통해 젖산(lactic acid)으로 분해하는 경향이 있는데 저산소 환경은 젖산의 형성을 더욱 촉진시킨다. 따라서 정상 조직의 pH는 7.3~7.5인 중성인데 반해 암 속의 환경은 pH 6.5~7.0인 산성이다. 산성 환경은 세포 속의 모든 생화학적 반응을 변화시키며 저산소 환경처럼 여러 가지 유전자 발현을 촉진시킨다.
저산소와 산성 환경에 있는 암 세포는 방사선에 매우 강해 방사선 치료 효과를 현저히 저하시킨다. 그 결과 방사선 치료가 끝난 암 환자에서 재발이 된다.
또 방사선 치료를 하면 방사선 치료된 세포들이 우리는 죽는다고 생각했는데 죽는 것이 아니라 노화된 세포들이 되어 버린다. 늙은 세포가 되면서 늙은 세포에서 다양한 염증 반응 인자들이 만들어지고 이 염증 반응 인자들이 여러 가지 염증세포들 즉 대식세포, 호중구, 호염기구와 같은 염증세포들을 불러들이고 혈관도 많이 만든다.
염증세포들이 여러 성장인자들을 분비해서 방사선 치료 시 손상을 적게 받은 세포들 또는 안 받은 세포에게 작용해서 암 줄기세포로 바꾸어 버린다.
방사선을 받은 후 얼마 후에 이런 현상이 일어나나? 방사선을 쪼인 뒤 바로 암 줄기세포가 생기는 것이 아니라 2~3주 정도 지나면 점점 생겨난다. 즉 재발이 일어나는데 그 과정에서 줄기세포의 성질을 가진 세포들이 현저히 증가한다.
 
따라서 항암제를 투여하거나 방사선을 조사하더라도 암 줄기세포 이외의 나머지 세포들은 잘 죽지만 암 줄기세포는 살아남아 재발을 일으키게 된다.
암 환자 대부분은 재발과 전이로 사망한다. 그 주범이 암 줄기세포다.
표준 치료에 재발되는 이유가 여러 가지 있겠지만 그 이유 중 하나가 새로 생긴 암 줄기세포 때문이라면 표준치료 플러스 암 줄기세포를 표적으로 하는 치료가 병행되어야 한다.
기존의 의학체계는 재발을 체크하는 시스템이지 재발을 막는 시스템이 아니다.