암세포에 대해 알고자 한다면 먼저 인간 세포에 대해 알아야 합니다. 어려운 내용이지만 세포내에 있는 기관들의 기능을 알면 암세포에 대한 이해도 쉽게 할 수 있습니다.  

사람의 인체는 약 60조개 이상의 세포로 구성되어 있습니다. 사람의 세포는 진핵세포에 속하는데 진핵세포는 외부와의 경계를 짓는 세포막을 가지고 있으며 세포의 활동에 있어 중심적인 역할을 하는 핵이 있습니다.

또 세포질에는 호흡에 관여하는 미토콘드리아, 세포 내, 혹은 세포 간 물질 수송에 관여하는 소포체, 단백질 합성에 관여하는 리보솜이 있습니다. 또 골지체 역시 세포질 속에 있는 세포 소기관으로, 소포체가 전달해온 물질을 저장하거나 세포 밖으로 내보내거나 세포 내 소기관으로 수송하는 등 물질을 전달하는 역할을 합니다.

리소좀은 여러 분해 효소를 가지고 있어 세포 내에 필요 없는 물질이 생기거나 병균이 침입했을 때 그러한 물질들을 분해하여 세포를 지키는 역할을 하는 기관으로 역시 세포질에 존재합니다. 

암세포(cancer cells) 
암세포의 핵은 염색체가 많고, 핵이 정상세포보다 크며 핵소체를 가지고 있습니다. 세포학적으로 보면 그 모양이나 크기가 정상세포에 비하여 다소 변화되어 있습니다. 암세포는 여러 가지 면에서 정상세포와 다르며 통제 불능 상태가 되어 침습성(염증이나 악성 종양이 인접한 조직이나 세포에 침입하는 성질)을 갖게 됩니다.

정상세포는 특정한 기능을 가진 세포로 성장하지만 암세포는 특정한 기능이 없이 무한 증식합니다. 암세포는 세포의 유전자 중 일부에 이상이 발생해 이들 유전자의 산물인 단백질의 특성이 바뀌게 되고 그 결과로 세포 성장 조절에 이상이 발생합니다. 

정상세포와 암세포의 에너지원 확보 어떻게 다르나  
정상세포는 포도당과 산소를 이용하여 에너지를 만듭니다. 몸속에 흡수된 포도당은 각 세포로 옮겨지지만 포도당 분자만으로는 에너지를 얻을 수 없기에 세포질에서 포도당을 작게 분해합니다. 이때 ATP(Adenosine Tri-Phosphate)라는 물질 2개가 얻어지는데 ATP는 세포 및 인체를 움직이게 할 수 있는 에너지원이 됩니다. ATP 1mol당 7.3kcal의 에너지를 저장하고 있습니다. 

정상세포에서는 세포질에서 포도당이 분해되며 2개의 ATP를 얻고(해당과정), 분해된 포도당 즉 피루브산이 미토콘드리아에 들어가면서 총 38개의 ATP를 얻습니다. 이는 포도당 한 분자에 의해 만들어지는 양입니다. 

이와 반대로 암세포는 세포질에서 포도당 한 분자를 분해해 ATP 2개를 얻는데서 그칩니다. 이에 따라 암세포는 정상세포보다 더 많은 포도당을 소비하게 됩니다. 

에너지 공장 미토콘드리아 
미토콘드리아는 세포 호흡을 담당하며, 세포 내에 물질 대사의 매우 중요한 역할을 하고 있습니다. 한 세포 당 하나의 미토콘드리아가 아닌 여러 개의 미토콘드리아가 존재하며 각 세포의 역할마다 미토콘드리아의 수가 달라집니다. 간 세포의 경우 1개의 간 세포당 1000개~3000개의 미토콘드리아가 존재하며 근육세포 역시 활동이 활발한 세포이므로 수 천 개의 미토콘드리아의 수를 보유하고 있습니다. 

에너지의 형태인 ATP는 세포 대사 및 호흡을 가능하게 하고 더 나아가 인체 자체가 갖는 모든 대사 행위에 중요한 역할을 합니다. 실제로 세포 내에서 미토콘드리아가 ATP의 에너지원을 생산하지 못하면 그 세포는 죽은 세포라고 말할 수 있습니다. 

암에서 미토콘드리아의 역할은 생체 에너지 화폐 ATP를 만드는 역할을 훨씬 뛰어 넘습니다. 미토콘드리아는 지질, 뉴클레오티드 및 단백질이 유래되는 기본 빌딩 블록의 주요 공급원입니다. 최근의 통계는 미토콘드리아 대사 반응의 속도를 조정하여 신호 전달 및 세포의 유전자 발현을 조절할 수 있음이 밝혀졌습니다. 

암세포 대사과정에서 발생되는 젖산, 암세포 증식 유도
암세포는 급속한 성장과 분열을 하는데 일반적인 정상세포와는 다르게 젖산 발효를 통한 에너지 생성을 선호합니다. 암세포는 당의 대사산물인 피루브산을 미토콘드리아로 보내지 않고 젖산염으로 변환해 에너지를 생산합니다. 이렇게 발생되는 젖산염이 암세포 증식과 면역세포 회피에 도움이 된다는 많은 연구 결과가 있습니다. 해당 작용 시 발생되는 젖산은 암세포 주변을 산화시켜 자신의 증식과 전이나 침입이 용이한 환경을 만들어 갑니다.

또한 암세포는 젖산 생성을 통해 면역세포인 T세포를 억제시킵니다. 분자세포생물학 분야의 세계적인 권위지인  ‘EMBO Reports (impact factor, 8.74)’에 기재된 논문에 따르면 암세포에서 특징적으로 증가하는 젖산이 신호전달물질로 작용해 암세포 증식에 핵심적인 역할을 하는 mTORC1을 활성화시킴으로 암세포 증식을 유도한다고 밝혀지기도 했습니다. 
 
암세포 굶기는 4세대 대사항암제 개발
최근 발표되는 연구에 따르면 암세포에서 기능을 상실한줄 알았던 미토콘드리아가 실은 암세포의 에너지 생산을 적극적으로 돕고 있었다는 연구결과가 거듭 발표되고 있습니다. 미국립암연구소 연구에 따르면 암세포에서 발생된 젖산염이 미토콘드리아로 운반되어 세포의 영양분을 생성하는데 사용될 수 있다는 연구결과를 얻었습니다. 이를 통해 새로운 항암제의 길이 제시되고 있습니다. 

또한 2019년 11월 국제학술지인 ‘메디컬 캐미스트리’에 실린 논문에 따르면 ‘PDHK'라는 효소가 포도당 분해 후 변한 피루브산이 미토콘드리아로 들어가는 것을 방해함으로써 젖산 발효를 유도한다고 밝혔습니다. 이에 따라 이 효소의 활동을 방해하면 젖산 발효로 에너지를 생성하는 암세포의 성장을 저해할 수 있다는 가능성을 제시했습니다. 

3세대 면역항암제에 이어 암세포의 대사를 방해해 굶겨 죽이는 4세대 대사항암제에 대한 연구도 활발히 진행되고 있습니다. 물질대사는 생체의 세포에서 일어나는 모든 화학 반응을 가리킵니다. 에너지를 사용하는 세포의 활동을 대사라고 볼 수도 있는데 대사항암제는 이 세포의 대사활동을 차단해 세포가 기능하지 못하도록 합니다.