Human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) 음성 유방암에서도 HER2 표적 치료제에 의한 항암 효과가 보고되고 있다. 이는 HER2 음성 유방암 아형의 전환에 기인한 것으로 추정되지만 아직까지 전환과 관련된 메커니즘은 밝혀지지 않았다. 본 Chapter Ⅰ 연구에서는 유방암줄기세포를 통해 HER2 아형 전환을 확인하였다. HER2 음성 유방암세포주 MCF7에서 CD44+/CD24– 유방암줄기세포 표현형을 분리해낸 결과 HER2와 EGFR의 과발현을 확인했다. 게다가 ...
Human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) 음성 유방암에서도 HER2 표적 치료제에 의한 항암 효과가 보고되고 있다. 이는 HER2 음성 유방암 아형의 전환에 기인한 것으로 추정되지만 아직까지 전환과 관련된 메커니즘은 밝혀지지 않았다. 본 Chapter Ⅰ 연구에서는 유방암줄기세포를 통해 HER2 아형 전환을 확인하였다. HER2 음성 유방암세포주 MCF7에서 CD44+/CD24– 유방암줄기세포 표현형을 분리해낸 결과 HER2와 EGFR의 과발현을 확인했다. 게다가 방사선 저항성을 보였던 유방암줄기세포주는 trastuzumab 처치에 의해 방사선 민감도가 향상하였으며 HER2와 EGFR 발현량도 감소하였다. 본 연구를 통해 HER2 음성 유방암세포주에서 HER2 표적 치료제의 효용성을 전임상적 단계에서 증명할 수 있었다. Microtubule-associated serine/threonine kinase-like (MASTL)은 유사분열 키나제 단백질로써 종양 억제 단백질 protein phosphatase 2A (PP2A)의 활성을 막아 세포의 끊임없는 분열을 돕는다. 이러한 분자적 특징을 고려하여 MASTL은 새로운 암 표적치료제 후보 단백질로 제시되고 있으나, 아직까지 항암효과에 대한 검증은 부족하다. 본 Chapter Ⅱ 연구에서는 유방암 세포주에서 MASTL을 선택적으로 억제한 경우, PP2A의 작용이 활성화되면서 유사분열 파국 (mitotic catastrophe)이 발생하였음을 확인했다. MASTL이 과발현 되어있는 유방암 세포주에서 MASTL을 억제시키면 종양 성질이 경감되고 세포의 생존률이 급격히 떨어진 반면, MASTL이 저발현된 유방상피세포에서는 그 변화가 미미했다. 유방암 세포에서 MASTL 억제로 나타나는 유사분열 파국 현상은 PP2A의 활성화에 의한 기작임을 PP2A 활성화 분석과 실시간 이미지 촬영을 통해 증명했다. 게다가 MASTL 억제는 유방암 세포내의 PP2A 활성화를 증가시킴으로써 방사선 민감도를 증가시켰으며, 방사선-저항성 유방암 세포주 (radioresistant breast cancer stem cells)에서도 급격한 종양구 형성 저해 현상을 확인할 수 있었다. 종합하자면, MASTL 억제로 말미암은 PP2A 활성화가 유방암 세포의 유사분열 파국을 발생시키며 그로 인해 암세포의 성장을 저해할 뿐만 아니라, 방사선-저항성 유방암 세포주의 방사선 민감도를 다시 향상시킬 수 있음을 증명했다. 다수의 연구진들을 통해서도 표적 항암 후보체로써의 MASTL의 가능성이 보고되고 있다. 그러나 선택적으로 MASTL을 억제하여 항암의 효과를 확인한 소분자 키나제 억제제는 아직까지 개발되지 않았다. 본 Chapter Ⅲ 연구에서는 새로운 MASTL 억제제인 MASTL Kinase Inhibitor-1 (MKI-1)에 대한 검증을 진행했다. 유방암의 in vitro, in vivo의 분석 중 ‘항암의 효과’, ‘방사선 민감성’이 있을 것으로 추정되는 MKI-1을 in silico 스크리닝을 통해 선별하였고, MKI-1의 MASTL 활성 억제의 정도를 세포외 키나제 실험법을 통해 분석했다. 유방암 세포주에서 MKI-1은 다른 AGC 키나제에는 영향없이 MASTL의 직접적 기질인 ENSA의 인산화를 억제시켰다. 게다가 MKI-1은 유방암 세포주의 종양 특성들을 약화시켰으나, 유방상피세포에서는 큰 영향을 끼치지 않았다. 또한, MKI-1는 방사선의 민감도를 향상시켰음을 세포단위 및 동물실험을 통해 확인했다. 유방암 세포에서 MKI-1의 기전은 PP2A 활성을 증가시키고 c-Myc의 Ser 62 위치에 인산화를 저해하여 즉시 파괴시키는 것임을 확인했다. 따라서, 새로운 MKI-1 소분자 키나제 억제제는 유방암에서 PP2A와 연관된 c-Myc 분해를 야기시켜 항암효과와 방사선 민감성을 증가시켰음을 확인했다.
Human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) 음성 유방암에서도 HER2 표적 치료제에 의한 항암 효과가 보고되고 있다. 이는 HER2 음성 유방암 아형의 전환에 기인한 것으로 추정되지만 아직까지 전환과 관련된 메커니즘은 밝혀지지 않았다. 본 Chapter Ⅰ 연구에서는 유방암줄기세포를 통해 HER2 아형 전환을 확인하였다. HER2 음성 유방암세포주 MCF7에서 CD44+/CD24– 유방암줄기세포 표현형을 분리해낸 결과 HER2와 EGFR의 과발현을 확인했다. 게다가 방사선 저항성을 보였던 유방암줄기세포주는 trastuzumab 처치에 의해 방사선 민감도가 향상하였으며 HER2와 EGFR 발현량도 감소하였다. 본 연구를 통해 HER2 음성 유방암세포주에서 HER2 표적 치료제의 효용성을 전임상적 단계에서 증명할 수 있었다. Microtubule-associated serine/threonine kinase-like (MASTL)은 유사분열 키나제 단백질로써 종양 억제 단백질 protein phosphatase 2A (PP2A)의 활성을 막아 세포의 끊임없는 분열을 돕는다. 이러한 분자적 특징을 고려하여 MASTL은 새로운 암 표적치료제 후보 단백질로 제시되고 있으나, 아직까지 항암효과에 대한 검증은 부족하다. 본 Chapter Ⅱ 연구에서는 유방암 세포주에서 MASTL을 선택적으로 억제한 경우, PP2A의 작용이 활성화되면서 유사분열 파국 (mitotic catastrophe)이 발생하였음을 확인했다. MASTL이 과발현 되어있는 유방암 세포주에서 MASTL을 억제시키면 종양 성질이 경감되고 세포의 생존률이 급격히 떨어진 반면, MASTL이 저발현된 유방상피세포에서는 그 변화가 미미했다. 유방암 세포에서 MASTL 억제로 나타나는 유사분열 파국 현상은 PP2A의 활성화에 의한 기작임을 PP2A 활성화 분석과 실시간 이미지 촬영을 통해 증명했다. 게다가 MASTL 억제는 유방암 세포내의 PP2A 활성화를 증가시킴으로써 방사선 민감도를 증가시켰으며, 방사선-저항성 유방암 세포주 (radioresistant breast cancer stem cells)에서도 급격한 종양구 형성 저해 현상을 확인할 수 있었다. 종합하자면, MASTL 억제로 말미암은 PP2A 활성화가 유방암 세포의 유사분열 파국을 발생시키며 그로 인해 암세포의 성장을 저해할 뿐만 아니라, 방사선-저항성 유방암 세포주의 방사선 민감도를 다시 향상시킬 수 있음을 증명했다. 다수의 연구진들을 통해서도 표적 항암 후보체로써의 MASTL의 가능성이 보고되고 있다. 그러나 선택적으로 MASTL을 억제하여 항암의 효과를 확인한 소분자 키나제 억제제는 아직까지 개발되지 않았다. 본 Chapter Ⅲ 연구에서는 새로운 MASTL 억제제인 MASTL Kinase Inhibitor-1 (MKI-1)에 대한 검증을 진행했다. 유방암의 in vitro, in vivo의 분석 중 ‘항암의 효과’, ‘방사선 민감성’이 있을 것으로 추정되는 MKI-1을 in silico 스크리닝을 통해 선별하였고, MKI-1의 MASTL 활성 억제의 정도를 세포외 키나제 실험법을 통해 분석했다. 유방암 세포주에서 MKI-1은 다른 AGC 키나제에는 영향없이 MASTL의 직접적 기질인 ENSA의 인산화를 억제시켰다. 게다가 MKI-1은 유방암 세포주의 종양 특성들을 약화시켰으나, 유방상피세포에서는 큰 영향을 끼치지 않았다. 또한, MKI-1는 방사선의 민감도를 향상시켰음을 세포단위 및 동물실험을 통해 확인했다. 유방암 세포에서 MKI-1의 기전은 PP2A 활성을 증가시키고 c-Myc의 Ser 62 위치에 인산화를 저해하여 즉시 파괴시키는 것임을 확인했다. 따라서, 새로운 MKI-1 소분자 키나제 억제제는 유방암에서 PP2A와 연관된 c-Myc 분해를 야기시켜 항암효과와 방사선 민감성을 증가시켰음을 확인했다.
Beneficial effects of HER2-targeted therapy in HER2-negative breast cancer are associated with molecular subtype conversion, however, the underlying mechanism is still unclear. The chapter Ⅰ study showed that breast cancer stem cells (BCSCs) mediated HER2 subtype conversion and radioresistance in HE...
Beneficial effects of HER2-targeted therapy in HER2-negative breast cancer are associated with molecular subtype conversion, however, the underlying mechanism is still unclear. The chapter Ⅰ study showed that breast cancer stem cells (BCSCs) mediated HER2 subtype conversion and radioresistance in HER2-low breast cancer cells. I found that the CD44+/CD24– BCSCs from HER2-low breast cancer MCF7 cells overexpressed HER2 and EGFR and showed a radioresistant phenotype. In addition, I showed that trastuzumab treatment sensitized the radioresistant phenotype of the CD44+/CD24– cells with decreased levels of HER2 and EGFR, which suggested that HER2-targeted therapy in HER2-low breast cancer could be useful for targeting BCSCs that overexpress HER2/EGFR. Therefore, these data have provided preclinical evidence to support the use of HER2-targeted therapies for patients with HER2-low breast cancer. Although microtubule-associated serine/threonine kinase-like (MASTL) is a key mitotic kinase that regulates mitotic progression through the inactivation of tumor suppressor protein phosphatase 2A (PP2A), the antitumor mechanism of MASTL targeting in cancer cells is still unclear. The chapter Ⅱ study showed the oncosuppressive mechanism of MASTL targeting that promoted mitotic catastrophe through PP2A activation selectively in breast cancer cells. MASTL expression was closely associated with tumor progression and poor prognosis in breast cancer. The depletion of MASTL reduced the oncogenic properties of breast cancer cells with high MASTL expression, but did not affect the viability of non-transformed normal cells with low MASTL expression. With regard to the underlying mechanism, mitotic catastrophe was occurred by MASTL inhibition through PP2A activation in breast cancer cells. Furthermore, MASTL depletion enhanced the radiosensitivity of breast cancer cells with increased PP2A activity. Notably, MASTL depletion dramatically reduced the formation of radioresistant breast cancer stem cells in response to irradiation. These data suggested that MASTL inhibition promoted mitotic catastrophe through PP2A activation, which led to the inhibition of cancer cell growth and a reversal of radioresistance in breast cancer cells. Likewise, accumulating evidence suggests that MASTL has emerged as a target for selective anticancer treatment. However, a small-molecule inhibitor of MASTL with antitumor activity has not yet been reported. In the chapter Ⅲ study, a new MASTL inhibitor, MASTL Kinase Inhibitor-1 (MKI-1), was identified through in silico screening which had antitumor and radiosensitizing activity in breast cancer in vitro and in vivo. The inhibitory activity of MKI-1 on MASTL was validated in vitro analysis, respectively. In breast cancer cells, MKI-1 inhibited the phosphorylation of ENSA, a direct substrate of MASTL, but not other AGC kinases. In addition, MKI-1 reduced various oncogenic properties in breast cancer cells, but did not affect normal breast cells. Furthermore, radiosensitivity and antitumor effects were enhanced by MKI-1 treatment in breast cancer cell liens and xenograft model. The mechanism of MKI-1 action was induced by increasing PP2A activity through a decrease in c-Myc serine 62 phosphorylation, which subsequently promoted c-Myc proteolytic degradation in breast cancer cells. Therefore, this study validated a novel small-molecule inhibitor of MASTL, MKI-1, with antitumor and radiosensitizing activity mediated through the promotion of PP2A-mediated c-Myc proteolysis in breast cancer in vitro and in vivo.
Beneficial effects of HER2-targeted therapy in HER2-negative breast cancer are associated with molecular subtype conversion, however, the underlying mechanism is still unclear. The chapter Ⅰ study showed that breast cancer stem cells (BCSCs) mediated HER2 subtype conversion and radioresistance in HER2-low breast cancer cells. I found that the CD44+/CD24– BCSCs from HER2-low breast cancer MCF7 cells overexpressed HER2 and EGFR and showed a radioresistant phenotype. In addition, I showed that trastuzumab treatment sensitized the radioresistant phenotype of the CD44+/CD24– cells with decreased levels of HER2 and EGFR, which suggested that HER2-targeted therapy in HER2-low breast cancer could be useful for targeting BCSCs that overexpress HER2/EGFR. Therefore, these data have provided preclinical evidence to support the use of HER2-targeted therapies for patients with HER2-low breast cancer. Although microtubule-associated serine/threonine kinase-like (MASTL) is a key mitotic kinase that regulates mitotic progression through the inactivation of tumor suppressor protein phosphatase 2A (PP2A), the antitumor mechanism of MASTL targeting in cancer cells is still unclear. The chapter Ⅱ study showed the oncosuppressive mechanism of MASTL targeting that promoted mitotic catastrophe through PP2A activation selectively in breast cancer cells. MASTL expression was closely associated with tumor progression and poor prognosis in breast cancer. The depletion of MASTL reduced the oncogenic properties of breast cancer cells with high MASTL expression, but did not affect the viability of non-transformed normal cells with low MASTL expression. With regard to the underlying mechanism, mitotic catastrophe was occurred by MASTL inhibition through PP2A activation in breast cancer cells. Furthermore, MASTL depletion enhanced the radiosensitivity of breast cancer cells with increased PP2A activity. Notably, MASTL depletion dramatically reduced the formation of radioresistant breast cancer stem cells in response to irradiation. These data suggested that MASTL inhibition promoted mitotic catastrophe through PP2A activation, which led to the inhibition of cancer cell growth and a reversal of radioresistance in breast cancer cells. Likewise, accumulating evidence suggests that MASTL has emerged as a target for selective anticancer treatment. However, a small-molecule inhibitor of MASTL with antitumor activity has not yet been reported. In the chapter Ⅲ study, a new MASTL inhibitor, MASTL Kinase Inhibitor-1 (MKI-1), was identified through in silico screening which had antitumor and radiosensitizing activity in breast cancer in vitro and in vivo. The inhibitory activity of MKI-1 on MASTL was validated in vitro analysis, respectively. In breast cancer cells, MKI-1 inhibited the phosphorylation of ENSA, a direct substrate of MASTL, but not other AGC kinases. In addition, MKI-1 reduced various oncogenic properties in breast cancer cells, but did not affect normal breast cells. Furthermore, radiosensitivity and antitumor effects were enhanced by MKI-1 treatment in breast cancer cell liens and xenograft model. The mechanism of MKI-1 action was induced by increasing PP2A activity through a decrease in c-Myc serine 62 phosphorylation, which subsequently promoted c-Myc proteolytic degradation in breast cancer cells. Therefore, this study validated a novel small-molecule inhibitor of MASTL, MKI-1, with antitumor and radiosensitizing activity mediated through the promotion of PP2A-mediated c-Myc proteolysis in breast cancer in vitro and in vivo.
주제어
#Breast cancer Breast cancer stem cells HER2 MASTL Mitotic catastrophe Radioresistance Small-molecule inhibitor PP2A
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