암억제유전자 RUNX3

암억제 유전자 RUNX3의 발견과 바이오러넥스

암 억제 유전자 (tumor suppressor) 란 말 그대로, 이들이 세포내에서 정상적으로 활동하고 있는경우, 담배연기나 자외선, 유전자변이 등 유해요소에 의하여 잘못되어진 세포를 복구하거나 세포자살 (apoptosis) 로 유도하여 암이 발생하지 않도록 함으로서, 우리 몸을 암으로부터 지켜주는 ‘우리 몸의 암 지킴이’라 할 수 있습니다. 기왕의 알려진 암 억제 유전자로 p53이라는 유전자가 있으며, 바이오러넥스의 설립자인 충북대학교 의과대학 배석철 교수가 RUNX3 라는 새로운 암 억제 유전자를 발견하였고, 우리나라의 위암환자의 많은 비율에서 이 유전자가 불활성화, 즉 정상적으로 발현되지 못하고 있음을 발견하였습니다. (Li et al., Cell, 2002, 109(1), 113-124, Causal relationship between the loss of RUNX3 expression and gastric cancer; Balmain A. Nature. 2002, 417: 235-7, Cancer: new-age tumor suppressors) 최근의 연구 결과는 다음 10종의 암환자의 약 58%에서, 이 RUNX3 암 억제 유전자가 불활성화 되어있음을 확인해주고 있습니다. (Chuang et al., Int. J. Cancer. 2013, 132(6): 1260-71, RUNX family: Regulation and diversification of roles through interacting proteins)

RUNX3 불활성화 비율 (%)

(주)바이오러넥스는 대학 내 벤처기업입니다. 암 억제 유전자인 RUNX3의 발견을 기반으로, 의, 치, 약학대학 연구자들이 모여 부작용 없는 항암(보조)제를 개발하기 위하여 2001년 11월 (주)바이오러넥스를 설립하였습니다. 환자와 의료진, 연구자등 암과 성실하게 싸우는 사람들이 궁극적으로 찾고 싶은 것은 다음의 조건들을 가지고 있는 약물일 것입니다. 1) 효과 있는 약 (암세포를 억제하는 약)
2) 부작용 없는 약 (정상세포에는 무해한 약)
그러나 위의 두 가지 조건을 모두 갖추고 있는 ‘제대로 된 항암제’는 아직 찾아보기 어렵습니다. 그래서 효과가 조금이라도 있으면 다소의 부작용을 감수하고라도 힘든 치료과정을 감당할 수밖에 없는 것이 현재 우리의 현실입니다.

암 억제 유전자의 활성화 - 니코틴산아미드의 발견

따라서 불활성화된 암 억제 유전자를 다시 활성화 시킬 수 있다면, 우리 몸의 암 지킴이가 다시 작동하여 암세포의 성장을 억제하고, 암세포의 세포자살을 유도함으로서 암을 이겨낼 수 있을 것으로 기대됩니다. 바이오러넥스의 연구자들은 이 점에 착안하여 불활성화된 RUNX3를 다시 활성화할 수 있는 약물을 찾고자 하였습니다.
어떤 단백질이나 수용체를 억제하는 (작동하지 못하도록 하는) 물질을 찾기는 비교적 쉽습니다. 하지만 능력을 잃어버린 단백질에 직접 작용하여 다시 활성화하는 물질을 찾는 것은 너무나 어려운 일입니다.
따라서 우리 몸에서 RUNX3를 활성을 억제하는 효소를 찾아, 그 효소를 억제함으로서 결과적으로 RUNX3의 활성을 되찾는 방법으로 연구의 방향을 설정하고 그러한 물질을 찾기 위해 연구해 왔습니다.
수년의 연구결과 몇 개의 물질을 찾았습니다. 그러나 니코틴산아미드 외의 다른 물질들은 독성이 커서 인체에 적용하기 어려웠고, 바이오러넥스의 연구자들은 유효투여량에서 독성은 물론 부작용이 전혀 보이지 않는 니코틴산아미드를 후보물질로 선정하였습니다. (니코틴과 니코틴산아미드는 다릅니다.
니코틴은 담배에 포함되어 있는 독성물질이며, 니코틴산(나이아신)과 니코틴산아미드(나이아신아마이드)는 체내 에너지 생성에 필요한 영양소로서 비타민 B3입니다. 체내에서 니코틴과 니코틴산아미드는 상호 전환될 수 없는 전혀 별개의 물질입니다.) 니코틴산아미드는 수용성 비타민의 하나입니다.
하지만 보통의 비타민제에 들어있는 일반적인 용량으로는 RUNX3 활성화 효과가 나타나지 않으며, 고용량으로 투여하면 class III HDAC (탈아세틸화 효소의 하나) 의 기능을 억제함으로써 p300 (아세칠화 효소의 하나) 의 기능을 활성화시킵니다. 이 p300 (아세틸화 효소)은 다시 불활성화된 RUNX3를 활성화시키며, 결과적으로 RUNX3의 암 억제 기능을 회복시키게 됩니다.
(Kim et al. J Urol. 2011. 185(6), 2366-75. Nicotinamide inhibits growth of carcinogen induced mouse bladder tumor and human bladder tumor xenograftthrough up- regulation of RUNX3 and p300) 따라서 이러한 생화학적 과정과 추론이 틀리지 않다면, 동물에게 발암물질로 암을 유발하고 니코틴산아미드를 투여하면, 발암물질에 의한 동물의 암 발생이나 진행을 억제할 수 있어야 합니다.

RUNX3 효과

방광암에의 효과 (동물실험)

발암물질인 BBN을 투여하면 동물은 방광암을 유발하게 됩니다. 다음 사진들은 암억제 유전자 RUNX3를 활성화하는 니코틴산아미드가 발암물질에 의한 방광암의 성장을 효과적으로 억제함을 보여주는 결과입니다.
발암물질인 BBN만 투여하고 니코틴산아미드를 투여하지 않은 생쥐의 방광암은 위쪽의 사진들과 같이 크지만 (오른쪽 위 사진 - 암이 방광 전체를 꽉 채우고 있는 모습), 발암물질과 더불어 니코틴산아미드를 투여한 생쥐의 암은 아래쪽 사진들과 같이 작거나 또는 보이지 않습니다. (오른쪽 아래 사진 - 암이 거의 자라지 않은 모습).

다음 그림은 니코틴산아미드의 용량에 따른 암 성장억제효과를 보여주고 있습니다.
니코틴산아미드의 투여량이 0, 0.1, 0.25, 0.5, 1%로 증가할수록 방광암의 부피가 점점 더 작아지는, 확실한 방광암 억제 효과를 보여주고 있습니다.
(Kim et al. J Urol. 2011. 185(6):2366-75. Nicotinamide inhibits growth of carcinogen induced mouse bladder tumor and human bladder tumor xenograft through up-regulation of RUNX3 and p300)

간암에의 효과 (동물실험)

DEN은 간암을 유발하는 발암물질입니다. 다음 사진은 니코틴산아미드가 DEN에 의한 간암 발병을 효과적으로 억제함을 보여주는 결과입니다. 발암물질만을 투여한 군 (group 1) 과 발암물질 투여 후 니코틴산아미드를 투여한 군(group 2)의 42주 후의 간의 상태를 비교해 보았습니다. 발암물질을 투여하고 니코틴산아미드를 투여하지 않은 생쥐에서는 왼쪽의 사진들처럼 간에 암이 심각하게 진행되었지만 (Group 1, 위 오른쪽 사진 - 13마리 중 3마리의 간의 상태, 위 중간 - 13마리 중 6마리의 간 상태, 위 왼쪽 - 13마리 중 4 마리의 간 상태) 발암물질에 더불어 니코틴산아미드를 투여하면 아래쪽 사진들이 보여주듯 간암의 진행이 효과적으로 억제되고 있음을 알 수 있습니다. (Group 2, 아래 오른쪽 사진 - 10마리 중 3마리의 간의 상태, 아래 중간 - 10마리 중 4마리의 간 상태, 아래 왼쪽 - 10마리 중 4 마리의 간 상태) (Park et al., J Cell Physiol. 2012, 227(3): 899-908. Nicotinamide inhibits the early stage of carcinogen-induced hepatocarcinogenesis in mice and suppresses human hepatocellular carcinoma cell growth)

폐암에의 효과 (동물실험)

Urethane은 폐에 선암을 유발하는 발암물질입니다. 다음 그림은 니코틴산아미드가 urethane에 의한 폐암 발병을 효과적으로 억제함을 보여주는 결과입니다. 생쥐에 발암물질을 투여한 후, 니코틴산아미드를 투여한 군 (NC 0.5%, NC 1%) 과 그렇지 않은 군 (only urethane) 의 50주 후의 종양의 크기를 비교하였고, 암을 먼저 발생시킨 후 10주 후에 니코틴산아미드를 투여한 군 (after NC 1%) 과도 비교해 보았습니다. 발암물질만을 투여하고 니코틴산아미드를 투여하지 않은 생쥐에서는 암의 크기가 약 1.2 mm3 정도이지만 (왼쪽 막대 only urethane), 발암물질에 더불어 니코틴산아미드를 투여한 생쥐에서는 0.3-0.4 mm3 정도의 크기로 암이 현저히 작아져 있음을 볼 수 있습니다 (NC 0.5%, NC 1%). 한편 발암을 시킨 지 10주 후에 니코틴산아미드를 투여하기 시작한 경우에도 (after NC 1%), 종양의 크기는 약 0.45 mm3 정도로서 암의 성장이 효과적으로 억제되고 있음을 볼 수 있습니다. (논문 투고준비 중)

임상시험 대상 : 2007 ~ 2009년 방광암 환자

여러 암에의 효과가 확인된 후, 바이오러넥스는 니코틴산아미드의 용도특허를 받아 (대한민국특허 제 1-00775549호, 출원일 2005년 5월 12일, 등록일 2007년 11월 5일, 특허권자 (주)바이오러넥스, 발명의 명칭: 나이아신아마이드 또는 그 유도체를 유효한 성분으로 포함하는 암 예방 및 치료제) 암 치료제로 개발하고자 표재성 방광암의 임상시험을 실시하였습니다. 표재성 방광암은 방광경을 이용하여 암 조직을 긁어내는 수술을 합니다.
그러나 아무리 수술을 잘해도 암세포를 최후의 하나까지 완전히 긁어내기가 어려워, 수술만 할 경우 수술 1년 후의 재발률이 약 45% 정도에 이릅니다. 그래서 1980년대 후반부터 표재성 방광암을 수술하고 나면 BCG (결핵 예방주사에 쓰이는 약독화 결핵균) 를 방광에 반복 주입하는 방법이 시도되어 왔으며, 환자에게 고통스럽긴 하지만 이 BCG 추가 시술에 의하여 방광암의 1년까지의 재발률은 약 25~30%정도로 낮아지는 것으로 알려져 있습니다.
(M. Takashi et al. Int. Urol. Nephrol. 2002, 34: 329-334, Evaluation of multiple recurrence events in superficial bladder cancer patients treated with intravesicular bacillus Calmette-Guerin therapy using the Anderson-Gill's model)
다음의 그림은 BCG 시술군과 니코틴산아미드 2000mg, 1000mg, 500mg 투여군과의 비교임상시험 결과 (2007년~2009년, 임상시험번호 Amina-X-001, 총 환자 수 91명), 각 시점에서의 재발률을 꺽은선 그래프로 나타낸 것입니다.
점선의 ‘수술만 한 경우’는 BCG 시술에 의한 효과가 알려지기 전의 표재성 방광암의 수술 후 재발률을 문헌에서 찾아 추정한 추정재발률입니다.

그림에서 보이듯 니코틴산아미드는 3개월~6개월의 초기에는 BCG처치보다 조금 낮은 효과를 보이나, 9개월~12개월의 후기에는 비슷하거나 또는 조금 더 좋은 효과를 보이고 있습니다.
표본수가 적어 단언할 수는 없으나 무엇보다도 고무적인 것은 니코틴산아미드를 투여한 경우 모든 용량에서 재발률의 기울기가 시간이 지남에 따라 더욱 낮아지고 있다는 것입니다.
재발률의 기울기가 위의 점선이나 붉은 실선과 같이 일정하면 시간이 지나면 대부분의 환자들이 언젠가 결국은 다시 재발할 수 있음을 뜻하는데, 재발률의 기울기가 시간이 지남에 따라 낮아진다면 어느 시점에는 기울기가 수평에 이를 수도 있는 것이고, 그렇게 된다면 수평에 이른 시점에서 재발하지 않은 환자들은 아무리 시간이 지나도 ‘다시는 재발하지 않을 수 있음’을 뜻하기 때문입니다.
재발률의 기울기 변화에 대한 기대가 표본수가 충분치 않은 시험결과에서 오는 불확실한 예측이라 하더라도, 12개월 후의 결과를 보면 니코틴산아미드는 고통스러운 BCG 시술에 비하여 조금 우수하거나 최소한 대등합니다. 또한 이는 수술 후 아무것도 처치하지 않은 환자에서는 1년 후 100명 중 약 45명이 재발하는데 비하여, 수술 후 니코틴산아미드를 투여하면 100명 중 약 20명의 환자만이 재발함을 보여주고 있음으로서, harzard ratio (위험비) 0.37 의 결과, 즉 니코틴산아미드 투여에 의하여 환자는 63%의 위험율의 감소를 얻을 수 있다는 결과를 보여주고 있습니다.
그러나 안타깝게도 바이오러넥스의 임상시험 경험이 부족하다보니 임상시험 설계 당시 대조군 설정과 표본수 산정을 잘못하는 바람에, 임상계획서 상의 통계 설정값에 대한 유의성을 확보하지 못하였고 따라서 허가 과정으로 진행하지 못했습니다. 하지만 2007년-2009년 시행된 방광암 임상시험은 니코틴산아미드가 사람에서도 유효하며, 투여하지 않은 경우에 비하여 니코틴산아미드를 투여하면 암환자의 재발 (또는 진행)의 위험율을 약 60% 가량 낮추어줄 수 있다는 중요한 결론을 바이오러넥스에 남겨주었습니다.

니코틴산아미드의 장단점

니코틴산아미드의 장단점

우리나라에서 가족이나 친척, 또는 가까운 친구가 암으로 고통받는 아픔을 겪어보지 않은 사람은 거의 없을 것입니다. 바이오러넥스의 연구진도 마찬가지입니다. 임상시험이 허가과정으로 진행하지 못한 결과로 인한 타격은 바이오러넥스가 가장 크게 입었지만, 1) 환자의 재발 (또는 진행) 위험율을 약 60% 가량 낮출 수 있고,
2) 부작용이 거의 없으며,
3) 비용도 대단히 저렴한
즉, 환자와 가족을 경제적으로나 육체적으로 힘들게 하지 않으면서 효과를 보이는 안전한 물질을 항암(보조)제로 진입시키지 못함으로서, 하루라도 빨리 좋은 약이 나오기를 바라는 환자와 가족들에게도 송구스런 결과가 되었습니다.
최근 들어 바이오러넥스의 연구진이 아닌 세계의 다른 연구진에서도 니코틴산아미드의 작용점으로 생각되는 class III HDAC을 억제함으로서 일어나는 효과를 속속 발표하고 있으며, class III HDAC을 억제하면 또 다른 유명한 암 억제 유전자인 p53과 기타 정상세포를 지키고 암화를 막는 여러 유전자들의 활성을 향상시킨다고 보고하고 있습니다.
(B. Peck et al. Mol. Cancer Ther. 2010, 9(4): 844-855, SIRT inhibitors induce cell death and p53 acetylation through targeting both SIRT1 and SIRT2; H. Yamaguchi et al. J. Biol. Chem. 284(17): 11171-11183, p53 acetylation is crucial for its transcription-independent proapoptotic functions) 따라서 니코틴산아미드는 RUNX3 이외에도 p53 등 여러 암 억제 기구를 활성화 시키는데 도움이 될 것으로 생각되며, 종양의 발생을 완전히 막지는 못하지만 실험 결과 초기의 양성종양이 악성종양으로 발전하는 과정을 억제하므로 암의 예방에도 효과가 있을 것으로 기대됩니다.
니코틴산아미드는 비타민이지만, 비타민이 몸에 좋으니 다량 투여하면 암에도 좋을 것이라든가 하는 불확실한 추론으로부터 출발한 물질이 아닙니다. 바이오러넥스의 연구진이 암 억제 유전자의 활성화를 과학적으로 추적하며 발견한 ‘안전한 물질’이 하필 비타민이었던 것입니다.
니코틴산아미드의 무엇보다의 장점은 수용성 비타민이어서 투여용량에서 인체에 무독하고 부작용이 거의 없다는 점입니다. 1일 3000mg 까지는 인체에 안전한 것으로 보고되어 있으며, 방사선치료의 감수성을 높이기 위하여 인체에 1일 9000mg까지 투여한 결과에서도 메스꺼움이 나타났을 뿐 다른 부작용이 거의 없었습니다.
(M. Knip et al. Diabetologia, 2000, 43: 1337-1345, Safety of high-dose nicotinamide: a review) 우리나라 식품의약품안전처에서도 건강식품 중 체내 에너지 생성에 필요한 영양소로서 일일 670mg 까지의 섭취를 허용하고 있는 물질입니다. (http://www.foodnara.go.kr/hfoodi/ > 원료별 정보 > 영양소 > 8번 나이아신) 지난번 임상시험의 계획이 치밀하지 못했음을 거울삼아, 올해 (2013년) 7월경 폐암에 대한 임상시험을 다시 시행하기 위해 바이오러넥스의 연구진은 작년 (2012년) 가을부터 준비해 왔습니다.
그러던 중, 암환자 요양원을 운영하고 계시는 어느 목사님으로부터 아픈 권고를 받게 됩니다. “약이 언제 나오게 되느냐?” “임상시험에 3~4년이 걸리게 되니 항암(보조)제로서는 지금부터 약 4~5년 후가 될 것이다.” “효과가 있고 안전함을 알고 있다면, 지금 의학적으로 다른 방법이 없는 환자들은 당장 쓸 수 있도록 해주어야 한다. 4~5년 후는 지금 내가 모시고 있는 환자들 대부분이 이 세상에 없게 된다. 그 분들은 하루가 아깝고 급한 사람들이다. 내일도 먼, 그런 분들에게 희망이 될 수 있는 약을 알고 있으면서도 기회를 주지 않는 것은 죄악이다...” 2013년여름부터 폐암에 대한 임상시험을 다시 실시합니다.

암은 치유될 수 있습니다

암은 치유될 수 있습니다. 희망을 버리지 마십시오.
다음 그림은 영국의 Cancer Research UK (암연구소)에서 2010년까지의 자료를 바탕으로 발표한, 영국 환자의 각종 암의 10년 생존율 변화 추이입니다 (10년 생존이란 뜻은, 암이 나았든지. 아니면 암조직이 아직 잔존하고 있다 해도 더 이상 진행하지 않고 환자의 생명을 위협하지 않는 상태입니다.)

각종 암환자의 10년 생존률이 점차 증가하는 것을 볼 수 있으며, 2007년 진단자의 10년 생존률 추정값은 전체 암(모든 암종)의 경우 45.2%에 이릅니다.
추정값이 아닌 1990-91년 진단자의 실측값도 33.7%나 됩니다.(http://www.cancerresearchuk.org/cancer-info/cancerstats/survival/latestrates/)
암종에 따라 뇌암, 폐암, 췌장암 등의 어려운 암도 있습니다. 그러나 이들의 10년 생존률도 점차 증가하고 있으며, 설령 매우 어려운 폐암의 10년 생존률이 현재 5.3%밖에 되지 않는다 하더라도 내게 맞는 약이나 치료법을 찾게 되면 내가 바로 그 5.3%안에 들 수도 있으며, 그런 경우 ‘나’는 치유될 수 있는 것입니다.
의료진과 협의하여 내게 맞는 가장 좋은 길을 찾으십시오.
목표가 있어야 조금이라도 갈 수 있고, 포기하지 않아야 기회가 생깁니다.
바이오러넥스의 연구진은 우리나라 암환자들의 10년 생존률을 단 몇 %라도 증가시키기 위하여 최선의 노력을 다할 것입니다.
이 글의 전문용어는 가능한 한 풀어 쓰려고 노력하였으나 그래도 이해되기 어려운 부분이 있을 수 있습니다.
바이오러넥스의 항암연구에 대하여 궁금하신 부분이 있으면 언제든지 문의해 주십시오. 감사합니다.
(주)바이오러넥스 연구진 일동