암환자들은 약물 부작용으로 고통을 겪는다. 항암제가 암세포뿐 아니라 정상세포까지 공격하기 때문이다. 미국 연구진이 항암제의 독성을 결정짓는 중요한 단서를 장내 미생물(마이크로바이옴)에서 찾아냈다. 환자에 맞춰 항암제 독성을 조절할 수 있다면 부작용 없이 암 치료 효과를 높일 방법을 찾을 수 있다.

미국 샌프란시스코 캘리포니아대(UCSF) 의대 피터 턴보(Peter Turnbaugh) 교수 연구진은 위장관 암 치료에 널리 쓰이는 항암제 ‘플루오로피리미딘’의 부작용과 장내 세균 간의 관계를 밝혔다고 17일 발표했다. 연구 결과는 이날 국제 학술지 ‘사이언스 중개의학(Science Translational Medicine)’에 게재됐다.

항암제는 암세포를 죽이는 효과가 뛰어나지만, 심장 독성이나 위장 장애, 손발 저림, 체중 감소 등 부작용도 만만치 않다. 특히 플루오로피리미딘은 일부 환자에게 부작용이 커 10명 중 1명은 치료를 중단해야 할 정도다.

연구진은 대장암 환자 40명의 대변을 항암제 치료 전후로 수집해 장내 세균의 변화를 관찰하고, 이를 항암제 부작용과 연관 지어 분석했다. 그 결과, 항암제 투여 후 장내 미생물의 균형이 깨지고 일부 세균이 줄어들지만, ‘preTA’라는 유전자를 가진 세균은 늘어난다는 것을 발견했다.

preTA 유전자는 항암제의 독성 성분인 ‘5-플루오로우라실(5-FU)’을 덜 해로운 물질로 분해한다. preTA를 가진 세균이 많을수록 항암제 부작용이 덜할 수 있다는 뜻이다. 연구진은 이 같은 경향이 특정 지역 환자에만 나타나지 않는다는 사실을 확인하기 위해 네덜란드의 대장암 환자 33명에게서 수집한 데이터를 추가 분석했다. 분석 결과, 미국 환자와 마찬가지로 플루오로피리미딘 치료 이후 장내 미생물 다양성이 감소했고, preTA 유전자를 가진 세균이 증가하는 패턴이 관찰됐다.

연구진은 쥐 실험을 통해 preTA의 역할을 보다 직접적으로 검증했다. 항생제로 장내 세균을 없앤 쥐는 항암제 부작용을 더 심하게 겪었지만, preTA 유전자를 가진 대장균을 다시 투입하자 체중 감소나 장 손상이 크게 줄었다.

사람에게도 같은 경향이 확인됐다. preTA 유전자를 가진 장내 세균이 많은 환자일수록 항암제에 의한 부작용이 덜했고, 장내 미생물의 균형도 더 잘 유지됐다.

연구진은 연구 결과를 바탕으로 preTA 유전자의 양을 측정해 항암제 부작용 위험을 예측하는 알고리즘도 개발했다. 앞으로 항암 치료 전에 장내 세균의 preTA 유전자 양을 검사하거나, preTA 유전자를 가진 유익한 세균을 미리 투입하는 방식으로 부작용을 관리하는 치료가 가능할 것으로 기대된다.

카이 트렙카(Kai Trepka) UCSF 박사과정 연구원은 “이번 발견은 장내 미생물이 단순한 소화 보조 역할을 넘어서, 약물 반응까지 결정짓는 핵심 요소임을 보여준다”며 “앞으로는 개인의 장내 미생물 상태를 고려한 맞춤형 항암 치료가 한층 현실에 가까워질 것”이라고 밝혔다. (출처: 브릭)

참고 자료

Science Translational Medicine(2025), DOI: https://doi.org/10.1126/scitranslmed.adq8870