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어릴 적 박테리아 독에 노출된 경험은 대장암의 조기 발병과 관련있다.
최근 여러 논문과 기사에 따르면 나라에 따라 다르지만 최근 들어 북미, 남미, 유럽, 동북 아시아의 주요 국가들에서 50세 미만 성인의 대장암(직장암, 결장암 포함) 발병률이 거의 2배가 증가한 것으로 보고되고 있습니다(Sung 등, 2025). 그런데 더욱 문제가 되는 것은 그 이유를 모른다는 것이죠. 물론 여러 가지 가설이 있지만 워낙 변수가 많고 실험으로 입증하기엔 너무 오랜 시간이 걸리니 어느 것 하나 깨끗이 검증되지 못하고 있는 실정입니다. 예를 들면 에너지 음료의 폭발적인 섭취증가, 플라스틱 용기의 사용 증가, 인공 식품첨가제의 사용급증 등을 원인으로 지목하는 논문들도 있고 환경호르몬의 영향이 이제 나타난다고 주장하는 사람들도 있죠. 그런데 이런 경향은 주로 서양이나 동양의 선진국에서 나타나고 있어 어찌 되었든 문명 발달이 이런 결과를 초래했을 가능성이 높습니다. 우리나라에서도 지난 2000-2010년 동안 대장암이 급격히 증가하여 거의 세계에서 1, 2위를 다투고 있습니다. 그런데 그 원인을 모르니 정말 걱정입니다. 한가지 다행스러운 것은 우리 나라의 경우 2015년 이후 다시 발병률이 급격하게 감소하고 있다는 점입니다. 그런데도 거의 세계 최고의 발병률을 보인다는게 문제이고, 도대체 그 변화의 원인조차 모르니 무슨 조치를 시행하기가 어려운 실정입니다. 한가지 재미있는 건 나라마다 발병률과 변화의 추세가 상당히 다르다는 겁니다. 많은 사람들이 음식과 생활습관의 차이를 의심하지요. 한 예로 인도는 정말 눈에 띄게 대장암 발병률이 낮군요, 거의 우리나라의 1/4 수준입니다. 누구의 말대로 카레의 힘인가요? 아니면 통계상의 오류인가요?
이번에 소개할 글은 어릴 적 장내 세균이 만드는 독성물질, 콜리박틴(colibactin)이 대장암 조기 발병의 원인이라고 주장하고 있습니다. 하지만 사실 왜 근래 들어 갑자기 발병률이 증가했는 가에 대한 해답을 주지는 못하는 것 같습니다. 플라스틱 용기 사용 급증과 인공감미료의 식품 첨가 등 의심되는 정황에 대한 대대적인 조사와 확인이 필요할때 입니다.
유전학연구가 어떻게 장내 미생물의 DNA-손상 독이 전지구적인 젊은 층의 대장암 발병에 기여하는지 보여주었다.
전세계 각 지역에서 양상은 다르지만 50세 이하의 대장암(colorectal cancer, CRC) 발병율이 증가하고 있다. 연구자들이 연령과 지역에 따른 변화를 조사하여 조기 발병의 위험도에 대한 기준점을 잡을 수 있었다. 어떤 환경에의 노출이나 특정 생활습관은 체세포 유전체에 특이한 돌연변이 양상과 건강에도 표식을 남길 수 있다고 한다.
University of California, San Diego의 암유전학자인 Ludmil Alexandrov는 전통적인 역학조사와 돌연변이 역학조사를 종합하여 대장암의 발병률에 미치는 유전적 요인들을 분석하였다. 이 새로운 연구에서 Alexandrov는 그의 연구진과 함께 어릴 적 특정 대장균(Escherichia coli, E. coli)의 변종이 만드는 colibactin이라는 DNA-손상 독성분에 노출되는 것이 이른 시기에 대장암이 발병하는데 깊이 관련되어 있음을 발견했다.
이들은 대장암의 발병과 관련하여 11개국 900명 이상의 환자들의 유전체분석과 돌연변이 양상을 연구하였다. 그 결과 colibactin 노출에 따른 돌연변이가 확연히 들어난 것이다.
사람의 경우 대장균은 건강한 장내세균의 일원이다; 하지만 대장균의 변종 중에는 DNA 이중 가닥을 손상시켜서 대장암을 유도할 수 있는 돌연변이 유발성분인 colibactin을 만드는 변종이 있다. 이는 두 가지 돌연변이를 추적하면 알 수 있다: 단일 염기 치환(single base substitution, SBS)이나 손실 또는 첨가(Indel, ID; 즉, 한 염기가 빠지거나 첨가되는 돌연변이)다.
Alexandrov 그룹을 포함한 이전의 연구에서 대장암의 10 ~ 15%에서 colibactin관련 돌연변이가 발견되었다. 하지만 이 연구에서 40세 이전 조기에 발병한 대장암 환자에서는 70세 이상의 환자에 비해 약 3.3배의 치환돌연변이88(SBS88 in the Catalogue of Somatic Mutations in Cancer)과 결실 또는 첨가 돌연변이18(ID18 in the Catalogue of Somatic Mutations in Cancer)가 발견된 것이다.
“이런 종류의 돌연변이는 유전체에 있는 일종의 삶의 기록이라고 할 수 있죠. 그들은 어린 시기에 colibactin에 노출되어 조기 대장암 발생을 유도하였다는 것을 나타냅니다.” Alexadrov의 주장이다.
이전의 연구를 통해 이런 돌연변이는 생애 첫 십년안에 일어난 다는 것이 알려졌기 때문에 이 연구진은 그들의 샘플에 비슷한 양상이 발견되는지 조사하였다. 언제 돌연변이가 일어났는지 알아보기 위해 연구자들은 모든 종양에서 생긴 돌연변이를 거의 모든 세포에서 발견되는 초기의 것인지 일부에서만 발견되는 나중에 생긴 것인지 분류하였다. 이들은 SBS88과 ID18 돌연변이는 초기에 생긴 돌연변이임을 알 수 있었고 이는 colibactin관련 돌연변이가 종양발생 초기에 생긴 것임을 말한다. 이와 함께, 연구자들은 colibactin관련 돌연변이가 암의 진행을 촉진하는 돌연변이(예컨데 종양억제 유전자인 APC 유전자의 돌연변이는 대장암 발생의 주요 원인으로 알려져 있다.)에도 연관되어 있음을 알 수 있었다.
“만약 10살 되었을 때 이런 촉진 돌연변이를 갖는다면, 발병할 시기를 수십년 앞당길 것입니다. 즉, 60에 발병할 걸 40에 발병 시킨다는 거죠.”
“이런 결과는 우리가 암에 대한 시각을 바꾸었습니다.” Alexandrov의 말이다. “이는 어른이 된 뒤에 일어나는 일뿐 아니라 인생의 첫 10년 아니 아마도 첫 수년 동안 무슨 일이 있었느냐가 문제라는 것입니다.” “늦기 전에 이런 종류의 지속적인 연구가 암을 예방하고 치료하는데 중요한 역할을 할 것입니다.”
<이글은 아래의 기사를 번역한 것입니다.>
Laura Tran, PhD., 2025, Childhood exposure to bacterial toxin tied to early-onset colorectal cancer. The Scientist Apr 24, 2025.
<원 기사의references>
1. Sung H, et al. Colorectal cancer incidence trends in younger versus older adults: An analysis of population-based cancer registry data. Lancet Oncol. 2025;26(1):51-63.
2. Alexandrov LB, et al. The repertoire of mutational signatures in human cancer. Nature. 2020;578(7793):94-101.
3. Díaz-Gay M, et al. Geographic and age variations in mutational processes in colorectal cancer. Nature. 2025.
4. Pleguezuelos-Manzano C, et al. Mutational signature in colorectal cancer caused by genotoxic pks+ E. coli. Nature. 2020;580(7802):269-273.
5. Dziubańska-Kusibab PJ, et al. Colibactin DNA-damage signature indicates mutational impact in colorectal cancer. Nat Med. 2020;26:1063-1069.
6. Lee-Six H, et al. The landscape of somatic mutation in normal colorectal epithelial cells. Nature. 2019;574(7779):532-537.