암(cancer)은 단일 원인에 의해 발생하는 질환이 아니라, 다양한 유전자 변이(genetic alteration)가 축적되면서 정상 세포가 점진적으로 악성 세포로 전환되는 복합적인 질환입니다. 정상 세포는 세포 주기(cell cycle), 분화(differentiation), 세포사멸(apoptosis)과 같은 생물학적 과정을 엄격하게 조절받지만, 유전자 수준의 이상이 누적되면 이러한 조절 기전이 붕괴되며 종양(tumor) 또는 신생물(neoplasm)이 형성됩니다. 분자병리학적 관점에서 암은 유전자 변이에 의해 발생하는 대표적인 유전적 질환이라 할 수 있습니다.
1. 암 발생과 관련된 유전자 변이의 종류
암 발생 과정에서 관찰되는 유전자 변이는 크게 종양 유전자(oncogene)와 종양 억제 유전자(tumor suppressor gene)의 이상으로 구분됩니다. 종양 유전자는 정상 상태에서는 세포 성장과 분화를 조절하는 역할을 하지만, 돌연변이(mutation)에 의해 지속적으로 활성화되면 비정상적인 세포 증식을 유도합니다. 이러한 활성화는 점돌연변이(point mutation), 유전자 증폭(gene amplification), 염색체 전좌(translocation) 등의 형태로 나타납니다.
대표적인 종양 유전자로는 RAS, MYC, HER2가 있으며, RAS 유전자의 돌연변이는 세포 신호 전달 경로(signal transduction pathway)를 지속적으로 활성화하여 세포가 외부 자극 없이도 분열하도록 만듭니다. HER2 유전자 증폭은 유방암(breast cancer)에서 흔히 관찰되며, 암세포의 증식과 생존을 촉진하는 주요 기전으로 작용합니다.
반면, 종양 억제 유전자는 세포 증식을 억제하고 DNA 손상을 복구하며, 이상 세포를 제거하는 역할을 담당합니다. TP53, RB1, APC와 같은 유전자는 정상적으로 기능할 경우 암 발생을 억제하지만, 기능 상실(loss of function)이 발생하면 세포 주기 조절이 무너지고 암 발생 위험이 급격히 증가합니다.
2. DNA 손상과 발암 과정(Carcinogenesis)
암 발생의 근본적인 원인은 DNA 손상(DNA damage)입니다. DNA 손상은 화학적 발암 물질(chemical carcinogen), 물리적 요인(physical carcinogen), 생물학적 요인(biological carcinogen)에 의해 유발될 수 있습니다. 흡연으로 인한 벤조피렌(benzo[a]pyrene), 자외선(ultraviolet radiation), 인유두종바이러스(Human papillomavirus, HPV) 감염 등이 대표적인 예입니다.
정상 세포는 DNA 복구 기전(DNA repair mechanism)을 통해 손상을 교정하지만, 복구 시스템에 이상이 발생하면 돌연변이가 축적됩니다. 특히 DNA 미스매치 복구(mismatch repair, MMR) 유전자의 이상은 마이크로새틀라이트 불안정성(microsatellite instability, MSI)을 유발하며, 이는 대장암(colorectal cancer)과 밀접한 연관성을 가집니다.
암 발생 과정은 일반적으로 개시(initiation), 촉진(promotion), 진행(progression)의 단계로 설명됩니다. 초기에는 유전자 변이가 발생하지만 임상적 암으로 나타나지 않으며, 이후 추가적인 유전자 이상이 축적되면서 침윤성과 전이 능력을 획득한 악성 종양으로 발전하게 됩니다.
3. 유전자 변이와 암의 침윤·전이 기전
암세포는 단순히 증식하는 데 그치지 않고, 주변 조직으로 침윤(invasion)하고 원격 장기로 전이(metastasis)하는 능력을 획득합니다. 이러한 과정 역시 유전자 변이와 밀접한 관련이 있습니다. 세포 부착 분자(cell adhesion molecule)인 E-cadherin의 기능 상실은 세포 간 결합을 약화시켜 암세포의 이동성을 증가시킵니다.
또한, 암세포는 혈관신생(angiogenesis)을 유도하기 위해 VEGF(vascular endothelial growth factor)와 같은 유전자를 과발현하며, 이를 통해 영양 공급과 전이 경로를 확보합니다. 이러한 분자적 변화는 암의 병기(stage)와 예후(prognosis)를 결정하는 중요한 요소로 작용합니다.
맺음말
유전자 변이와 암 발생 기전은 현대 병리학과 종양학의 핵심 주제 중 하나입니다. 암은 단일 유전자 이상이 아닌, 다양한 유전자 변이와 분자적 변화가 단계적으로 축적되어 발생하는 질환입니다. 이러한 기전에 대한 이해는 암의 조기 진단과 치료 표적 발굴, 그리고 맞춤 치료(personalized therapy)를 가능하게 합니다. 유전자 변이에 대한 체계적인 이해는 암 진단과 치료 전략을 수립하는 데 필수적인 기초 지식이라 할 수 있습니다.