몸에서는 매일 수십억개의 세포가 죽습니다. 처음 동물 세포가 죽는 방법은 사고로 죽거나 혹은 깔끔하게 정리되는 2가지로 생각했습니다. 그러나, 지난 수십년간 특정 세포 유형이나 상황에 맞는 새로운 세포 사멸 시나리오를 더 많이 발견하였습니다. 이런 걸 연구하면 감염, 자가 면역 질환, 암 치료법을 개발하는데 도움이 될수 있습니다.

 

Knowable 에서는 몇가지 고전적인 방법과 새로운 방식을 소개해드립니다. (Ars Technica에 실린 Knowable Megazine 기사)

 

 

이제까지 발견된 세포의 개복치 이유

 

1. 괴사

세포에는 여러가지 나쁜 일이 벌어질수 있습니다. 여튼 세포가 우연히 죽는걸 괴사라고 합니다. 괴저도 같습니다. 괴사 이외의 모든 형태의 죽음은 세포가 손상되었거나 수명이 다했기에 세포가 의도적으로 수행하는 프로그래밍된 죽음으로 간주합니다.

2. 세포 사멸

St. Jude Children’s Research Hospital의 면역학자인 Thirumala-Devi Kanneganti는 프로그램된 세포 사멸의 두가지 주요 범주는 조용하고 폭력적인 것이라 말합니다. 1972년에 명명된 아포토시스는 원래 조용한 유형으로, 면역 체계를 깨우지 않습니다

 

 

3. 네크로시스 - 괴사 세포사멸

 

괴사 세포사멸과 발열형 괴사는 가장 폭력적인 유형으로, 세포 사멸 레퍼토리를 더 확장합니다. 보통 세포가 바이러스나 기타 감염원에게 장악될때 발생합니다. 1998년 한 연구에서 연구팀은 접시에서 자란 세포의 아포토시스를 비활성했지만, 세포는 여전히 죽었죠. 하지만, 세포 사멸과 괴사가 혼합된 지저분한 방식으로 세포 사멸을 일으켰는데, 이를 괴사 세포사멸(necroptosis)이라 부르게 되었습니다. 괴사와 마찬가지로 세포와 세포 소기관이 부풀러 오른후 외막이 터집니다. 괴사는 일부 감염원이 세포 사멸을 무력화 할수 있기에 편리한 백업 메커니즘이죠.

 

그리고 1982년 이질균에 감염된 백혈구에서 처음 관찰되어 2001년에 이름이 붙여진 발열형 괴사(pyroptosis)도 있습니다. 연구자들은 이를 "잠재적으로 위험한 세포가 비명을 지르며 경보를 울리는 염증성 사멸"이라 설명합니다. 이런건 발열로 침입자를 익혀버리는 열같은 감염에 대한 신체 방어력을 향상시킬려면 필요하나, 문제는 너무 많이 죽거나 혹은 계속 '켜짐' 상태면 지속적인 염증과 자가 면역질환으로 이어질수 있습니다.

4. 섞어찌개 - 펜옵토시스

면역 세포 역시 감염, 염증, 심지어 암의 경우 죽어야 하죠. 이를 조사하면서 연구팀은 각 고전적 유형의 첫 글자를 따서 PANoptosis라 명명했습니다. 이후로 연구팀들은 다른 종류의 세포에서도 이런 섞어찌개 사멸 방식을 발견했습니다.

 

팬옵토시스에선 펜옵토솜이라는 거대한 단백질 기계를 조립합니다. 이 기계는 효소를 활성화하여 세포막에 구멍을 뚫죠. 세포가 죽으면 다른 면역 세포에 문제가 있음을 알리는 분자를 방출합니다.

 

왜 이렇게 많은 방법이 필요할까나요? 연구팀은 세포가 질병을 유발하는 미생물과의 군비 경쟁에서 다양한 옵션들을 진화시켰을거라 생각합니다.

 

5. 카미카제 - 네토시스

면역 세포는 주변 병원균까지 제거하는 카미카제 행동을 할수 있습니다. 이건 호중구의 영역입니다. 감염원이 크거나, 너무 많아 삼키기 힘들면 자신의 DNA를 통해 침입자를 유전체 그물에 가둬버립니다. 이를 NETosis 라 부르며, 다른 세포들이 처리합니다. 이런 그물을 던진 세포가 죽어있는 경우가 있어 좀비 세포가 마지막으로 이타적인 행동으로 하는 경향이 있다고 합니다.

6. 데스 메탈 배달 - 쿠프로프토시스 및 페로프토시스

매사추세츠주 케임브리지에 있는 브로드연구소의 암 생물학자 토드 골럽은 암세포는 불길해 보이지만 사실 죽음에 매우 취약하다고 말합니다. “핵심은 올바른 트리거를 찾는 것입니다."라고 하죠. 골럽의 연구팀은 구리를 세포로 운반하는 약물에서 트리거를 발견했습니다.

 

이를 Cuproptosis라 하며, 뉴욕 컬럼비아 대학교의 화학생물핮가인 브렌트 스톡웰은 철을 박아넣는 ferroptosis를 발견했습니다. 종양뿐 아니라, 뇌, 간, 신장의 정상 세포도 이러한 형태의 세포 사멸에 특히 취약한 것으로 보입니다. 현재는 암과 싸우기 위해 이를 활성화 하거나, 알츠하이머 같은 질병에서 세포가 죽지 않게하기 위해 이를 차단하는 약물등을 찾고 있습니다.

7. 와구와구: 엔토시스

마이클 오버홀처는 2000년대 초 유방암 세포를 연구하던 중 암세포가 다른 세포 속으로 파고드는 이상한 현상을 발견했습니다. 그와 그의 연구실 지도교수는 2007년에 이 현상을 엔토시스(Entosis)라고 명명했습니다.

 

침입한 세포는 커다란 막으로 둘러싸인 거품에 둘러싸여 있습니다. 세포는 굶어 죽거나 세포 사멸을 겪거나 주변 세포에 의해 사멸할 수 있으며, 외부 세포가 그 잔해를 소화합니다.

 

그러나 때로는 이상하게 살아남아 세포 밖으로 튀어나와 다시 독립적으로 살아가기도 합니다. 이 점에 주목한 일부 연구자들은 엔토시스가 암세포가 면역 체계나 항암제로부터 일시적으로 숨을 수 있는 방법을 제공한다고 제안했습니다.