보고서 정보
주관연구기관 |
서울대학교 산학협력단 Seoul National University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-04 |
과제시작연도 |
2013 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201500002419 |
과제고유번호 |
1345202879 |
사업명 |
중견연구자지원 |
DB 구축일자 |
2015-05-16
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키워드 |
당화.골지체.세포자식증.폐암.Osteopontin (OPN).Glycosylation.Golgi apparatus.Beclin1.Autophagy.Lun cancer.GM130.ERGIC3.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201500002419 |
초록
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연구의 목적 및 내용:
암의 유전자 치료법은 기존의 암치료법(수술, 항암화학방법, 방사선치료)의 문제점을 극복하는 치료법으로 임상 실험에 적용하고 있지만, 새로운 암 표적 유전자의 선택, 암 특이적 유전자 발현 의 한계를 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 폐암세포에서 많이 발현 하는 당단백질인 Osteopontin(OPN)의 glycosylation 돌연변이 및 autophagy(세포자식증) 관련 단 백질인 beclin1을 이용하여 폐암 세포와 폐암 모델 마우스에서의 항암작용 및 OPN에 있어 당화의
연구의 목적 및 내용:
암의 유전자 치료법은 기존의 암치료법(수술, 항암화학방법, 방사선치료)의 문제점을 극복하는 치료법으로 임상 실험에 적용하고 있지만, 새로운 암 표적 유전자의 선택, 암 특이적 유전자 발현 의 한계를 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 폐암세포에서 많이 발현 하는 당단백질인 Osteopontin(OPN)의 glycosylation 돌연변이 및 autophagy(세포자식증) 관련 단 백질인 beclin1을 이용하여 폐암 세포와 폐암 모델 마우스에서의 항암작용 및 OPN에 있어 당화의 중요성을 검증하고, 작용기전을 밝힘으로써 폐암세포의 성장 억제 및 치료를 위한 새로운 폐암 치료기술 개발 확립을 최종 목표로 한다.
연구결과:
본 연구는 OPN 및 beclin1을 이용한 폐암 치료기술 개발을 목표로 크게 5년으로 나누어 진행하였다. 제1차년도에서는 폐암세포를 이용하여 OPN의 역할 및 당화의 중요성 에 대하여 검증하고 2차년도에서 OPN 당화 돌연변이 유전자를 통한 신호전달 체계에 있어서의 영향과 당화가 일어나는 세포소기관인 골지체에 대한 연구 및 autophagy 관련단백질인 beclin1을 도입하여 OPN과의 상관관계를 규명했으며, 3-5차년도에서는 세포연구에서의 항암기전을 바탕으로 폐암마우스모델에서의 연구를 진행하고자 하였으나, 3차년도에서 모두 폐암마우스를 이용한 in vivo 실험을 한 결과 폐암의 치료 효과를 확인하였기에, 4, 5차년도에서는 OPN의 glycosylation이 일어나는 세포소기관인 골지체에 중점을 두어 연구를 하였다. 본 연구에서는 또한, beclin과 골지체 단백질인 GM130(cis-Golgi matrix protein)의 폐암세포 내 기전을 밝히고 GM130의 short hairpin RNA를 이용하여 ER에서 만들어진 단백질이 골지체로의 이동을 억제한 결과, 세포자식증(autophagy)이 유도되어 암세포의 성장이 억제됨을 폐암세포와 폐암모델마우스에서 확인하였다.
연구결과의 활용계획:
본 연구를 통하여, OPN의 당화 기전을 밝힘으로 OPN에서 뿐만 아니라 다른 단백질에서의 post-modification의 중요성을 인지시킬 수 있고, 다른 단백질에서도 당화의 돌연변이를 이용하여 유전자 치료에 응용을 할 수 있을 것으로 기대된다. 또 다른 폐암 치료기대 유전자인 beclin1은 autophagy 유도 유전자로 알려져 있으나, 본 연구에서의 결과로 예상되는 OPN의 regulator로서의 기전을 밝힘으로, 폐암을 비롯한 다양한 암의 치료에 적용할 수 있을 것이다. 또한 본 연구 과제에서 수행한 aerosol을 통한 유전자 전달 방법은 비침습적 치료 방법으로 폐로 직접적 유전자 전달을 가능하게 함으로써 유전자 전달의 효율성을 높이고, 기존의 폐암 치료 방법의 부작용을 최소화 할 수 있기 때문에 경제적, 비용적인 면, 효율성 면에서 이익을 추구할 수 있을 것이다.
Abstract
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Purpose & contents:
The long-term survival of lung cancer patients treated with conventional therapies (surgery, radiation therapy and chemotherapy) remains still poor and has changed little in decades. Therefore, development of novel treatment approaches such as specific gene therapy is needed.
Purpose & contents:
The long-term survival of lung cancer patients treated with conventional therapies (surgery, radiation therapy and chemotherapy) remains still poor and has changed little in decades. Therefore, development of novel treatment approaches such as specific gene therapy is needed. Although several genes and methods have been used for cancer gene therapy, a number of problems such as specificity and efficacy have reduced the practical application. Osteopontin(OPN) has been shown to be overexpressed in a variety of human carcinomas including lung cancer and its expression level has been linked to the recurrence of metastasis. Therefore, regulation of OPN signaling pathway, for instance, by expression of OPN mutant or shRNA directed against OPN and by revealing the relationship between OPN and beclin1 as an autophagy-related gene, can be a rational therapeutic strategy. Overexpression of OPN mutant to lung cancer cells and lung cancer model mouse and alteration of autophagy are expected to exert anti-cancer effects. Our studies should provide the mechanisms involved in suppression of cell growth and metastasis, thus, are expected to play an important role in development of novel lung cancer therapeutics.
Result:
For development of lung cancer therapy using OPN and beclin1, we have progressed this study for five years. In the first year, we verified the role of OPN and the importance of OPN glycosylation using lung cancer cell line. In the second year, we studied about the effect of signaling pathway through OPN glycosylated mutation gene and Golgi apparaus that the glycosylation is occured. Moreover we confirmed the relationship between OPN and beclin 1, a protein related to autophagy. In the third to fifth year, we were supposed to perform the research with lung cancer model mice based on the anticancer mechanism. However, we have already identified the effect of lung cancer treatment as a result of in vivo test using lung cancer model mice in the third year, therefore in the forth and fifth year we put focused on the Golgi apparatus. Furthermore, we demonstrated the mechanism of beclin and GM130, cis-golgi matrix protein, in lung cancer cells. We inhibited the migration of proteins made in ER using short hairpin RNA of GM130, and the results identified that growth of cancer cells were suppressed by inducing autophagy in lung cancer cell lines and lung cancer model mice.
Expected Contribution:
Throughout mechanism study of OPN glycosylation, importance of post-modification of proteins other than OPN can be deduced and application of glycosylated mutants to gene therapy can be expected. Study on beclin1, which is known as autophagy-related protein, may suggest it as an OPN regulator and expect to be applied to other cancer therapies. Also gene delivery via nanoaerosol, which is planned to be used in this study, makes it possible to deliver gene directly to the target organ(lung) in non-invasive way. Enhancement of gene delivery efficacy and reduction of side effects which conventional therapies are facing, are able to pursue a profit in economic, expense and efficiency of cancer therapy.
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