일반적으로 정상세포는 탄소 6개짜리 글루코스를 기본적인 빌딩블록을 만드는 에너지원으로 사용한다. 그렇다면 암세포의 주요 에너지원은 무엇일까? 2008년 Pierre Sonveaux 연구팀은 암 대사에서 젖산(lactate)을 세포호흡의 연료(fuel)로 사용한다는 새로운 이론을 제기했다. 암세포가 저산소상태(hypoxia)에서는 글루코스를, 정상산소상태(normoxia)에서는 젖산을 사용한다는 사실을 발견한 것이다. 결국 젖산이 만들어지려면 피루브산(pyruvate)을 거친 후 미토콘드리아에서 TCA 회로를 통과해야한다는 얘기다. 이 연구에서도 와버그 효과와 달리 암세포에서 미토콘드리아가 정상 작용을 한다는 것이 증명된 셈이다.

2017년에는 인간 폐암세포에서 최초로 젖산 대사에 대한 연구가 발표됐다. 당생성 과정(glycogenic)을 통해 글루코스에서 만들어진 피루브산이 젖산이 되면 다시 피르브산이 되고 TCA 회로를 통해 글루타민, 지방산(fatty acid) 등 바이오매스를 생산한다는 것이다. 젖산이 지방산 합성에 중요한 탄소 소스일지도 모른다는 의미다. 그러나 실험에서 실제 ATP를 측정하지 않았다.

그렇다면 글루타민은 어떨까? 글루타민 역시 에너지원이라기보다는 TCA 회로를 통해 지방산(fatty acid)으로 간다는 이론이 주로 자리잡고 있다. 2015년 Nature Cell Biology 리뷰 논문에서는 ‘글루타민 대사(glutaminolysis)는 암 생존에 중요하지만 주요 에너지 공급원이 아니다‘고 서술했다. 영양분(nutrient)이 충분할 때는 글루타민이 lipid 합성으로 빠지는데, 영양분이 제한된 환경에서는 글루타민도 없기 때문에 대음세포작용(macropinocytosis)이나 자가포식작용(autophagy)을 통해 조달받아서 사용한다는 얘기다.

그렇다면 진짜 암 대사의 주요 에너지원은 어디서 오는 걸까? 김 박사는 Nature Reviews Cancer 저널에 ‘Cancer metabolism: fatty acid oxidation in the limelight’ 제목으로 발표된 리뷰 논문을 소개했다. 그는 “이 논문은 fatty acid oxidation이 주요 에너지원이라는 가능성을 제시하고 있다. NADH는 세포질과 미토콘드리아 모두에서 만들어진다. 따라서 세포질에서 생성될 때는 세포질로 넘어가는 수송체(transporter)가 필요하고, 미토콘드리아 내에서 생성될 때는 NADH가 OXPHOS에 의해 ATP를 만든다. 주요 골자는 lipid가 주요 에너지원이라고 보여진다”고 강조했다.