전이는 원발암에서 새로운 장기로 이동하고 정착하여 암세포가 자라나는 것을 말한다. 전이가 되기 위해선 암세포 자체의 성격이 바뀌는 과정이 필요하다. 운동성을 지녀야하고, 혈관으로 침습할 수 있어야 하며, 혈관을 타고 이동할 수 있어야 하고, 새로운 장기에서 정착하여 잘 자라야 한다. 이러한 암세포 자체의 성격이 바뀌는 것에 대한 연구는 많이 되어 왔다. 하지만 저자가 궁금한 부분은 원발암의 장기와 혈액과 새로운 장기의 환경이 같은가 하는 것이다. 암세포를 in vivo에서 키울 때 보면, 아미노산 한 종류의 농도가 바뀌어도 암세포의 성장속도는 달라진다. 그렇다면 전이과정에서의 암세포는 전이 각 단계에서 환경 변화에 대해 적응을 잘해야 살아남게 될 것이다. 아래의 그림도 heterogenous한 원발암 구성을 보여주고 있고, 그중 일부만 새로운 환경 secondary site에서 선택되어 살아남게 되는 것을 표현하였다.
원발암은 유방암인 경우에 전이가 관찰되는 장기는 뇌, 폐, 간, 뼈 등이 있다. 각 이차 장기의 전이암에서 발현변화가 관찰되는 유전자가 다르다. 뇌의 경우는 ST6GALNAC5, 폐의 경우는 SPARC, 간의 경우는 Caludin-2, 뼈의 경우는 IL-11 유전자이다. 이 또한, 원발암에서 떠나 이동중인 암세포의 내재적 성장 프로그램과 주변 외부 미세 환경 간의 상호작용으로, 최적의 암세포의 성장을 위한 적응으로 보인다.
전이 과정에 있어서 대사 적응과 관련된 연구를 하나 살펴보자. PC (pyruvate carboxylase)는 포도당의 해당과정을 통해 만들어지는 산물인 Pyruvate을 옥살로아세테이트로 전환시켜 미토콘드리아 TCA회로가 정상적으로 돌아가게 만들어주는 효소이다. PC 가 없으면 TCA 회로의 중간체 공급이 안되므로, 에너지 ATP생산이 어렵게 된다.
유방암은 여러 하위 타입으로 나눠지는데, 그중 전이능력이 높은 하위 유방암 세포주에서 PC유전자의 발현 증가가 보이며, PC을 제거하면 전이능이 감소하고, 전이능력이 낮은 하위 유방암 세포주에서 PC 발현 증가를 시키면 전이능이 증가하는 것을 보고 하였다. 대사 유전자인 PC와 전이능에 관한 연구결과이긴 하나, 아래의 연구는 전이 과정에서 암세포가 이동성을 획득하기 위해선 에너지가 더 필요해서 인지, 아니면 원발암을 떠나 새로운 환경에서 적응에 의한 반응으로 대사 유전자의 발현이 증가하는 것인지에 대한 구체적인 메카니즘에 대한 설명이 미흡하다.
Dergers and Fendit, 2021, Nature reveiw cancer, The metabolism of cancer cells during metastasis.
Valastyan, Weinberg, 2011, Cell, Tumor metastasis: molecular insights and evolving paradigms.
Phannasil et al., 2015, Plos one, Pyruvate carboxylase is up-regulated in breast cancer and essential to support growth and invasion of MDA-MB-231 cells.