김수열(교신저자) 국립암센터 박사팀(우상명, 이호, 강준희(이상 1저자), 최원영, 심성훈, 전중원, 한나영, 이우진)은 고지방 식이로 유도된 비만이 암세포의 성장을 촉진하는 직접적인 원인이 호르몬이 아니라, 암세포의 지방산산화를 통한 에너지대사 폭증 때문이라는 것을 세계 최초로 입증했다.

암세포의 지방산산화 유전자를 표적으로 한 새로운 항암치료 전략의 전환점을 제시했다.

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

그러나 연구팀은 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. 이는 기존 ‘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 정상 식이와 유사한 수준으로 억제되었고, 일부에서는 종양 성장이 완전히 사라지는 완전관해(Complete Remission)가 관찰됐다.

즉, 고지방 식이에 의한 종양 성장 효과가 이 유전자를 조절(억제)함으로써 완전히 역전되는 것을 입증했다. 또 면역세포가 살아 있는 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 게 암의 성장을 직접적으로 억제할 수 있음을 세계 최초로 입증한 사례다. 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.   김수열(왼쪽부터) 국립암센터 박사, 우상명, 이호, 강준희 교수

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 역전했다)라는 논문으로 게재됐다.

킴 효과(Kim Effect) : 모든 암세포는 에너지 대사가 지방산에 절대적으로 의존한다는 것으로, 암세포는 혈액에서 지방을 흡수하여 연소시켜 절대적으로 에너지를 얻는다는 것이다. 반면 와버그 효과(Warburg Effect)에 따르면 암세포는 탄수화물을 모두 젖산으로 만들고 에너지 생산에 쓰지 않기에 탄수화물이 절대적으로 부족한 상황과 동일하다. 따라서 빠른 성장으로 많은 에너지가 필요한 암세포는 에너지 조달을 지방산산화에 의존할 수밖에 없다는 게 킴 효과의 차별점이다. 비만에 동원되는 고지방은 암을 폭발적으로 증식시키는 것으로 확인됐다. 고탄수화물 식이는 마우스 암 모델에서 고지방 식이와 비교하여 종양 성장을 5분의 1 수준로 감소시키는 것을 보여줘 ‘고탄저지’가 환자에 유익함을 증명했다. 이 새로운 발견은 지방 연소를 차단하는 게 암 치료에 임상적 이점이 있을 수 있음을 시사한다. (출처: Seminars in Cancer Biology, 86, 347-357, 2022)   

SLC25A20 유전자 : 미토콘드리아의 수송체(수송단백질, acyl-transporter)로서, 친수성 탄소 사슬 C2(아세틸)부터 C16(팔미토일)까지의 지방산을 에너지로 바꾸는 데 촉매 역할을 한다. 그 반응의 결과 미토콘드리아 내부의 카르니틴은 외부로 내보내고 지방산-카르니틴은 미토콘드리아 내부로 전위시키는 카르니틴 셔틀 시스템(carnitine shuttle system)으로 운반차 역할을 하는 유전자이다. 이 유전자가 있어야 세포질의 지방산을 미토콘드리아 안으로 이동하여 지방산산화를 통하여 ATP를 합성할 수 있다. 이 유전자를 억제해도 정상세포는 탄수화물에서 에너지를 획득하기 때문에 상대적으로 부작용이나 독성이 거의 없다.