암의 원인에 관한 연구

갱신 : 2019년 3월 25일

요점정리

•암의 발생 원인에 대한 연구가 치료법의 진전에 중요한 이유

•암 원인 연구의 기회

•암 원인에 대한 연구의 과제

•암 원인 연구에서 국립암연구소의 역할

암의 발생 원인에 대한 연구가 치료법의 진전에 중요한 이유

암은 암을 유발하는 물질에 노출되는 것과 특정한 행동, 나이, 유전적인 돌연변이를 포함한 많은 것들에 의해 유발될 수 있다.

암의 원인을 연구하면 연구자들이 발암 과정을 이해하고 암의 유전적, 환경적, 행동적 위험 요인을 찾아내는 데 도움이 된다. 이러한 지식은 암을 예방하고 치료하는 새로운 방법을 이끌어 낼 수 있다.

암의 원인에 대한 연구는 또한 사람들의 암 위험 요인을 식별할 뿐만 아니라, 감독 기관이 안전 기준을 설정하거나 암과 관련이 있는 것으로 밝혀진 독소에 대한 노출을 줄이기 위해 사용할 수 있는 데이터를 제공함으로써 공공의 건강을 개선할 수 있는 기회를 만들어내기도 한다. 이 연구 영역의 발견은 또한 더 안전한 컴퓨터 단층촬영(CT) 스캔과 위험 감소 수술과 같은 진보의 발전에 정보를 줄 수 있다.

연구원들은 세포 기반과 동물 연구에서부터 인간의 관찰 연구에 이르기까지 암의 잠재적 원인을 식별하기 위해 많은 다양한 접근법을 사용한다. 기초 암 생물학 연구는 생물학적, 화학적, 물리적 발암물질이 암을 유발하고 촉진하는 메커니즘(기전)을 밝혀낼 수 있다. 게놈 전반의 연관 연구와 엑좀(게놈의 일부)의 염기서열화 및 전체 게놈의 염기서열화와 같은 유전자 분석은 연구자들이 암 위험과 연관될 수 있는 유전적 변화를 식별할 수 있게 한다. 코호트(인구 집단) 연구와 사례-대조군 연구, 피폭 평가 연구, 가족 연구 및 게놈 연구를 포함한 역학 접근법은 암의 가능한 원인을 식별하고 대규모 모집단의 위험 패턴을 연구하기 위해 사용된다.

기술역학記述疫學으로 알려진 또 다른 접근방식은 연구자들이 암 원인과 위험 인자를 지적할 수 있는 단서를 얻기 위해 특정 모집단 내에서, 시간 경과에 따른 모집단 간, 모집단의 전반적인 피폭 패턴과 관련하여 암 발병률과 사망률의 추세의 특징을 묘사 한다. 이러한 종류의 연구는 또한 암 발병률의 새로운 추세도 확인할 수 있다.

암의 원인에 대한 연구

기술의 발전은 우리가 위험 요인을 알아내고 측정하는 방법을 향상시키고, 연구자들이 온라인 데이터베이스에 결과를 저장하고 접근할 수 있게 하며, 전 세계 연구팀이 전례 없는 규모로 데이터를 공유할 수 있도록 하고 있다. 다학제 연구 팀은 점점 더 흔해지고 종종 역학 학자와 의사, 컴퓨터 생물학자, 통계학자, 종양학자, 독성학자, 유전학자 등 다양한 전문가들을 포함하고 있다.

기술적 진보는 또한 암을 유발하는 것으로 의심되는 환경의 물질에 대한 보다 정확한 연구로 이어졌다. 암과 관련이 있을 수 있는 생물학적 표본에서 환경 노출과 생화학 검사를 정확하게 측정할 수 있는 장치를 개발할 경우 연구자의 암 유발 물질 식별 능력이 향상될 수 있다.

암에 대한 유전적 감수성을 가진 사람이나 발암물질에 노출된 사람과 같이 암의 위험이 가장 높은 사람을 식별하는 것은 위험 예측 모델을 개발할 기회를 만들고 의료 제공자가 가장 혜택을 볼 가능성이 높은 사람에게 예방과 선별 개입에 초점을 맞출 수 있도록 한다.

암의 원인에 관한 연구의 어려움

잠재적 암 위험 요인을 조사하는 집단 연구에서 인과 관계를 입증하는 것은 어려운 일이다. 왜냐하면 위험 요인과 암 사이의 관찰된 연관성에 대한 많은 가능한 설명이 있기 때문이다. 특히 희귀 암과 흔치 않은 노출은 암의 원인을 연구하는 연구원들에게 어려움을 안겨준다. 규모를 불문한 이러한 연구의 데이터 세트 분석을 개선하기 위해 새로운 통계적 방법이 필요할 수 있다.

식이 습관과 같은 특정 노출을 연구할 때, 암의 위험 증가 또는 감소와 관련된 요소를 알아내는 것도 어려움(과제)이 될 수 있다. 후향적(소급) 연구는 참가자들이 과거의 노출 또는 노출 수준을 정확히 기억하고 또 보고할 수 없는 것 같은 또 다른 한계를 갖고 있다.

위험 인자와 잠재적인 암 원인에 노출을 측정하는 개선된 기법이 지속적으로 필요하다. 예를 들어 노출 집단 중 방사선 피폭을 추정하는 연구도 그러한 추정치에 내재된 불확실성을 수치로 나타내야 한다.

대상 집단의 일부만이 경험할 수 있는 암 원인과 위험 요인을 식별하기 위해 연관성을 입증하는 데 필요한 통계적 힘을 가지는 매우 대규모 연구가 필요할 수 있다.

이러한 연구 중 일부는 방대한 데이터 세트를 포함하고 정교한 연산 분석이 필요하기 때문에 암과 연관된 유전자와 환경 노출 사이의 상호작용을 조사하는 것은 어려운 일이다. 일단 원인 물질이 확인되면, 또 다른 과제는 어떻게 하면 사람의 노출을 줄이거나 해로운 영향을 개선시킬 수 있는지 알아내는 것이다.

게놈 전반의 연관 연구는 특정 모집단의 암 위험과 관련된 염색체 영역을 지적할 수 있지만, 관련된 특정 유전적 변화를 식별하고 그것들이 암의 발병에 어떻게 역할을 하는지를 이해하기 위한 추가 연구와 분석이 필요하다.

암의 원인에 관한 연구에서 국립암연구소(NCI)의 역할

NCI는 암의 원인에 대한 외부 연구를 후원하고, 이 분야에 대한 내부 연구를 실시한다. 내부 연구 프로그램은 연구소가 장기적이고 지속적인 지원이 필요한 연구를 수행할 수 있게 하고, 필요한 경우 자원들을 재정리하여 새로 생겨나는 공중보건 과제에 신속하게 대응할 수 있는 유연성을 NCI에 제공한다.

NCI와 NCI가 후원하는 연구원들은 암 발병에 대한 유전적 근거뿐만 아니라 암을 유발하는 노출과 위험 요인을 이해하는 것을 목표로 한다.

예를 들어, NCI 코호트 컨소시엄에 의해 수행된 연구는 암 위험에 영향을 미칠 수 있는 요인(환경, 생활 방식 및 유전자 포함)의 식별을 추구한다. 이 컨소시엄은 광범위한 암 연구를 수행하는 데 필요한 방대한 양의 데이터와 생물학적 견본을 공유하는 내부 및 외부 조사원의 협력체다. 이 컨소시엄은 미국과 전 세계의 700만 명 이상을 포함하는 50개 이상의 코호트를 담당하는 조사원들로 구성되어 있다.

또한 내부 및 외부 조사자들은 이러한 연구 결과를 가시적인 환자의 이익으로 변환하여 암을 예방하고, 암 위험도가 높은 사람들을 식별하고 감시하며, 임상 및 공중 보건 개입을 개발할 수 있는 방법을 모색한다.

환경 및 행태적 위험 요소

NCI의 암 역학 및 유전학 부문(DCEG)과 NCI의 암 통제 및 인구 과학 부문(DCCPS)의 역학 및 유전학 연구 프로그램은 다음과 같은 암과 연관될 수 있는 다양한 노출 및 위험 요인을 식별하고 평가하기 위한 연구를 수행하고 자금을 지원한다.

•화학물질, 대기오염물질, 수질오염물질 같은 환경 및 작업장 내 물질. 예를 들어 광부 대상의 디젤 배기가스 연구에서 디젤 배기에 대한 과도한 노출이 폐암의 위험 증가와 관련이 있다는 것을 발견했다.

•바이러스 및 박테리아와 같은 감염성 물질.

예를 들어, NCI 연구원들은 수십 년 동안 자궁경부 및 다른 암의 발병에 있어 인간의 유두종 바이러스(HPV)를 연구하여 그 역할을 규정하는 데 도움을 주었다. 이 연구는 검진 접근법을 개선하는데 도움을 주고 HPV 백신의 효과를 입증했다.

•이온화 및 비이온화 방사선.

예를 들어, DCEG 조사관들은 CT 스캔을 받는 어린이들 중에 암 발병률에 대한 몇 가지 연구에 관여하고 있다.

•약성 물질과 외생 및 내생적 호르몬.

예를 들어, 디에틸스틸베스트롤(DES)이란 물질의 추적관찰 연구와 관련된 연구자들은 암을 포함한 건강상의 부작용에 대해 디에틸스틸베스트롤(DES)에 노출된 여성과 그 딸, 아들, 손녀를 추적하고 있다.

•식사와 영양 섭취, 흡연과 음주, 에너지 균형, 신체 활동, 비만, 암 선별 행동 및 피부 보호와 같은 행동 및 생활 방식 요인.

예를 들어, 암 통제 및 인구 과학 부문(DCCPS)의 행동 연구 프로그램은 에너지 및 암(TREC) 센터에 대한 학문 간 연구를 후원한다.

•면역 체계 상태 및 염증.

예를 들어, DCEG HIV/AIDS Cancer Match Study는 미국의 HIV 감염자들의 암 위험과 추세에 대한 인구 기반 데이터를 제공한다.

DCEG 연구원들과 DCCPS가 후원하는 사람들은 또한 두 번째 1차 암의 위험을 연구하고 있다. 암의 1/5 가까이가 이전에 암 진단을 받은 사람에게서 발병하며, 이러한 2차 암은 암 생존자들 사이에서 질병과 사망의 주요 원인이다. 두 번째 암에 대한 유전적 취약성에 대한 연구와 마찬가지로 두 번째 암과 관련된 치료, 생활 방식, 환경 및 의료 이력 요인에 대한 연구가 진행 중이다.

Research on Causes of Cancer

Updated: March 25, 2019

On This Page

•Why Research on Causes of Cancer Is Critical to Progress against the Disease

•Opportunities in Research on Causes of Cancer

•Challenges in Research on Causes of Cancer

•NCI's Role in Research on Causes of Cancer

Why Research on Causes of Cancer Is Critical to Progress against the Disease

Cancer can be caused by many things, including exposure to cancer-causing substances, certain behaviors, age, and inherited genetic mutations.

Studying the causes of cancer helps researchers understand the process of carcinogenesis and identify genetic, environmental, and behavioral risk factors for cancer. This knowledge can lead to new ways of preventing and treating the disease.

Research on the causes of cancer also creates opportunities to improve public health, not only by identifying cancer risk factors in populations, but also by providing data that regulatory agencies can use to set safety standards or reduce exposure to toxins that are found to be associated with cancer. Findings from this area of research can also inform the development of advances such as safer computed tomography (CT) scans and risk-reducing surgeries.

Researchers use many different approaches to identify potential causes of cancer, from cell-based and animal studies to human observational studies. Research in basic cancer biology can reveal the mechanisms by which biological, chemical, and physical carcinogens initiate and promote cancer. Genetic analyses, such as genome-wide association studies, exome sequencing, and whole-genome sequencing, allow researchers to identify genetic changes that may be associated with cancer risk. Epidemiological approaches—including cohort studies, case-control studies, exposure-assessment studies, family studies, and genomic studies—are used to identify possible causes of cancer and study the patterns of risk in large populations.

Another approach, known as descriptive epidemiology, characterizes trends in cancer incidence and mortality within a given population, between populations over time, and in relation to overall patterns of exposure in populations to yield clues that may point researchers to cancer causes and risk factors. This type of research can also identify emerging trends in cancer incidence.

Opportunities in Research on Causes of Cancer

Advances in technology are improving how we determine and measure risk factors, enabling researchers to store and access findings in online databases, and allowing teams of investigators worldwide to pool data on an unprecedented scale. Multidisciplinary research teams are increasingly common and often include a range of experts, including epidemiologists, physicians, computational biologists, statisticians, oncologists, toxicologists, and geneticists.

Technological advances have also led to more accurate studies of substances in the environment suspected of causing cancer. Developing devices that can accurately measure environmental exposures and biochemical assays in biologic specimens that might be associated with cancer could improve researchers’ ability to identify cancer-causing agents.

Identifying people at highest risk of cancer, such as those with an inherited susceptibility to cancer or those who have been exposed to carcinogens, creates opportunities to develop risk prediction models and allows health providers to focus prevention and screening interventions on those most likely to benefit.

Challenges in Research on Causes of Cancer

Demonstrating cause-and-effect relationships in population studies examining potential cancer risk factors is a challenge because there are often many possible explanations for observed associations between a risk factor and cancer. Rare cancers and uncommon exposures, in particular, present challenges for researchers studying the causes of cancer. New statistical methods may be needed to improve the analysis of datasets of all sizes from these studies.

When studying certain exposures, such as dietary exposures, identifying which component is associated with an increased or decreased risk of cancer can also be a challenge. Retrospective studies have additional limitations, such as participants’ inability to accurately remember and report past exposures or exposure levels.

There is a continual need for new and improved techniques for measuring risk factors and exposures to potential causes of cancer. For example, studies that estimate radiation exposures among an exposed population must also quantify the uncertainties inherent to those estimates.

To identify cancer causes and risk factors that may be experienced by only a portion of the population, very large studies may be needed to have the statistical power required to establish an association.

Investigating interactions between genes and environmental exposures that have been associated with cancer is a challenge because some of these studies involve enormous data sets and require sophisticated computational analyses. Once a causative agent has been identified, another challenge is figuring out how to reduce a person’s exposure or ameliorate its harmful effects.

Although genome-wide association studies can point to chromosomal regions associated with cancer risk in certain populations, additional studies and analyses are needed to identify the specific genetic changes involved and to understand how they play a role in the development of cancer.

NCI's Role in Research on Causes of Cancer

NCI funds extramural research on the causes of cancer and conducts intramural research in this area. The intramural research program allows the institute to conduct studies that require long-term, sustained support and provides NCI with the flexibility to redirect resources, when necessary, to respond quickly to emerging public health concerns.

NCI and NCI-funded researchers aim to understand the exposures and risk factors that cause cancer, as well as the genetic basis for cancer development.

Studies conducted by the NCI Cohort Consortium, for example, seek to identify factors (including environmental, lifestyle, and genetic) that may influence cancer risk. The consortium is a partnership between intramural and extramural investigators that pools the large quantity of data and biospecimens necessary to conduct a wide range of cancer studies. The consortium consists of investigators responsible for more than 50 cohorts that include more than 7 million people in the United States and around the globe.

Intramural and extramural investigators also seek to identify ways to translate these research findings into tangible benefits to prevent cancer, identify and monitor those at risk, and develop clinical and public health interventions.

Environmental and Behavioral Risk Factors

NCI’s Division of Cancer Epidemiology and Genetics (DCEG) and the Epidemiology and Genomics Research Program in NCI’s Division of Cancer Control and Population Sciences (DCCPS) conduct and fund research to identify and evaluate a range of exposures and risk factors that may be associated with cancer, including:

•substances in the environment and workplace, such as chemicals and air and water pollutants. For example, the Diesel Exhaust in Miners Study found that heavy exposure to diesel exhaust is associated with an increased risk of lung cancer.

•infectious agents, such as viruses and bacteria. For example, NCI investigators have studied human papillomavirus (HPV) over many decades, helping to define its role in the development of cervical and other cancers. This work has helped improve screening approaches and demonstrated the effectiveness of the HPV vaccine.

•radiation, both ionizing and nonionizing. For example, DCEG investigators are involved in several studies of cancer incidence among children undergoing CT scans.

•pharmaceutical agents and exogenous and endogenous hormones. For example, researchers involved in the DES Follow-Up Study are following women and their daughters, sons, and granddaughters who were exposed to diethylstilbestrol (DES) for adverse health effects, including cancer.

•behavioral and lifestyle factors, such as diet and nutrition, tobacco use, alcohol use, energy balance, physical activity, obesity, cancer screening behavior, and sun protection. For example, DCCPS’s Behavioral Research Program funds the Transdisciplinary Research on Energetics and Cancer (TREC) Centers.

•immune system status and inflammation. For example, the DCEG HIV/AIDS Cancer Match Study provides population-based data on cancer risk and trends among HIV-infected people in the United States.

DCEG researchers and those funded by DCCPS are also studying risks of second primary cancers. Nearly one in five cancers occurs in an individual with a previous diagnosis of cancer, and these second cancers are a leading cause of morbidity and mortality among cancer survivors. Research on treatment, lifestyle, environmental, and medical history factors associated with second cancers is ongoing, as is research on genetic susceptibility to second cancers.

Genetic Factors

NCI and NCI-funded investigators are also studying genetic factors that may predispose individuals to cancer and gene–environment interactions in cancer risk using approaches such as genome-wide association studies and whole genome scans.

Changes in an individual’s genes, including gene mutations, genetic modifiers, and polymorphisms, can alter his or her lifetime risk of cancer. To explain the genetic factors that influence a person’s risk for cancer, NCI and NCI-funded investigators are:

•conducting human genetic studies to identify and validate key susceptibility genes and their modifiers using knowledge gained from gene expression profiles and protein “fingerprints”

•identifying genetic and environmental factors that influence the cancer epigenome (i.e., chemical modifications to DNA that do not involve DNA sequence changes)

•defining the role of inherited or acquired genetic alterations, in combination with lifestyle factors and environmental exposures (such as radiation and chemicals), as important determinants of an individual’s cancer susceptibility

•identifying new tumor suppressor genes and oncogenes, and elucidating their mechanisms of action

•identifying, mapping, and characterizing genes and chromosome regions that are involved in tumor initiation and progression

For example, investigators in DCEG’s Radiation Epidemiology Branch are partnering with investigators from the Childhood Cancer Survivor StudyExit Disclaimer to conduct a genome-wide association study of second cancers in childhood cancer survivors.

NCI researchers are also studying a range of hereditary cancer syndromes that predispose affected individuals and their family members to cancer. These include inherited bone marrow failure syndromes, Li-Fraumeni syndrome, DICER1 syndrome, familial melanoma, and others. Studies of people with hereditary cancer syndromes help researchers understand the underlying biology of cancer risk and develop ways to improve the management of these disorders.

Such studies may also, indirectly, provide insights into the genetic basis for noninherited, or sporadic, forms of cancers. That was the case with research on familial kidney cancer by W. Marston Linehan, M.D., of NCI's Center for Cancer Research (CCR).

How Exposures and Risk Factors Act

NCI supports and conducts research to understand the mechanisms by which external exposures and risk factors induce and promote cancer.

NCI’s Division of Cancer Biology (DCB) supports research investigating the role of biological agents and host factors that contribute to cancer. DCB’s Cancer Immunology, Hematology and Etiology Branch, for example, funds research on the role of the microbiome in cancer development and the influence of aging on cancer susceptibility. DCB also supports research to understand mechanisms by which carcinogens initiate and promote tumor development.

CCR researchers are trying to elucidate mechanisms that influence tumor initiation, promotion, and progression, including those associated with lifestyle, the environment, inflammation, the immune system, viruses, and host-tumor interaction.

NCI’s Office of HIV and AIDS Malignancy (OHAM) coordinates and oversees NCI research programs that focus specifically on HIV/AIDS and AIDS-associated cancers. For example, OHAM’s AIDS and Cancer Specimen Resource is a biorepository for HIV-infected human biospecimens that serves as a resource for investigators conducting basic research in the pathogenesis of AIDS-related malignancies.