그동안 비만으로 인한 종양 성장은 간이나 지방세포에서 염증성 호르몬인 렙틴(Leptin)이나 인슐린 유사 성장인자-1(IGF-1) 등 염증성 호르몬의 간접적 영향 때문이라는 이론이 지배적이었다.

이런 가운데 고지방 식이로 유도된 비만이 암세포의 성장을 촉진하는 직접적인 원인이 호르몬이 아니라, 암세포의 지방산산화를 통한 에너지대사 폭증 때문이라는 것이 세계 최초로 입증했다. 

국립암센터(원장 양한광) 김수열 박사 연구팀(우상명, 이호, 최원영, 심성훈, 전중원, 한나영, 이우진)은 종양의 에너지대사가 지방산에 의존한다는 이론(Kim Effect)에 근거하여, 암세포가 직접적으로 지방산산화(Fatty Acid Oxidation, FAO)를 통해 ATP를 생산하고, 이로 인해 암이 빠르게 성장한다는 점을 증명했다. 

(사진 : 김수열, 강준희, 우상명, 이호 연구팀)

이는 기존의‘와버그 효과(Warburg Effect)’와 상보적인 이론으로 평가되며, 고탄수화물 식이가 고지방 식이에 비해 암세포 성장을 최대 80%까지 억제할 수 있음이 함께 확인됐다.

연구팀은 23주간 고지방 식이를 제공한 마우스 췌장암 모델에서, 동일한 열량을 탄수화물로 제공받은 마우스에 비해 체중은 두 배로 증가하며, 종양 크기도 두 배 이상 커지는 현상을 관찰했다.

특히, 이 과정에서 지방산산화를 유도하는 핵심 유전자인 SLC25A20을 유전적으로 억제했을 때, 암세포의 성장이 고지방 식이에서도 정상식이와 유사한 수준으로 억제되었고, 일부에서는 종양성장이 완전히 사라지는 완전관해(Complete Remission) 가 관찰됐다. 

즉, 고지방 식이에 의한 종양 성장 효과가 이 유전자를 조절함으로써 완전히 역전되는 것을 증명했다. 

또한, 면역세포가 살아있는 자연 발생 마우스 췌장암(KPC 모델)에서도 SLC25A20 유전자가 결손된 마우스와 교배하면, 전체 생존율이 23주에서 30주로 평균 7주 연장되며 항암 효과를 입증했다.

이번 연구는 지방산산화를 차단하는 것이 암의 성장을 직접적으로 억제할 수 있음을 세계 최초로 입증한 사례이다.

연구팀은 “SLC25A20은 암세포에 지방을 공급하는 핵심 통로로, 이를 차단하면 암이 에너지를 제대로 만들지 못하게 된다”며 “부작용이 거의 없어 새로운 항암 치료법의 최적 표적이 될 수 있다”고 설명했다. 

국립암센터는 현재 자회사 NCC-Bio(대표 김수열)와 함께 SLC25A20 유전자를 표적으로 한 항암 신약 개발 및 상용화를 추진하고 있다. 

[그림. SLC25A20 유전자 발현 억제를 통해 지방산산화(FAO)를 차단하면 고지방 식이(HFD)에 의해 종양 촉진 효과가 억제되는 기전 요약도.] 

[(좌측) 암 세포는 고지방 식이(HFD)로부터 지방산을 흡수하여 아실-카르니틴(LC, MC, SC 형태)으로 전환한 후, 미토콘드리아에서 FAO(지방산산화)를 통해 아세틸-CoA 물질을 생성한다. 아세틸-CoA는 TCA 회로에서 NADH로 전환되며, 이는 전자 전달 사슬(ETC)을 통해 ATP(에너지)를 생성하는 데 사용된다. ATP가 많아지면 세포 성장 신호를 조절하는 단백질(p-mTOR)이 활성화되며, 이는 세포 성장에 중요한 사이클린 D1과, 세포 내 DNA 손상 감지 및 수리에 중요한 역할을 하는 PARP의 발현을 촉진시킨다. 이러한 생존 프로그램은 결과적으로 암 세포의 성장을 촉진한다. 

(우측) 그러나 SLC25A20 유전자의 발현을 억제하면, FAO가 차단되어 ATP 수준이 감소하며, 이는 mTOR 비활성화를 유발하여 세포 주기 정지와 세포 사멸 활성화로 이어지게 되어, 암세포의 성장이 억제된다. (출처: Theranostics, 2025.5 출간. DOI: 10.7150/thno.114912)]

이번 연구 결과는 세계적 권위의 학술지‘테라노스틱스(Theranostics, IF 12.4)’ 2025년 5월호에 ‘Loss of SLC25A20 in pancreatic adenocarcinoma reversed the tumor-promoting effects of a high-fat diet (췌장 선암에서 SLC25A20 지방산산화 유전자의 제거는 고지방 식이의 종양 촉진 효과를 완전히 뒤집었다.)’라는 내용으로 암세포의 지방산산화유전자를 표적으로 한 새로운 항암치료 전략의 전환점을 제시했다.

[메디컬월드뉴스 김영신 기자]