초록 ▼

정상형의 IDH는 TCA cycle에서 Isocitrate를 α-KG로 변환시키며, 그 과정중에 NADPH를 생성하여 세포의 에너지 대사를 조절함과 더불어 활성산소등의 데미지로부터 세포를 지키는 역할을 한다. 하지만 그 기능이 손실되었을 경우 세포내 DNA 데미지 및 게놈 불안정화로 인해 종양발생에 관여하는 것으로 알려져 있다. 특히 약 70%의 신경교야종 및 AML, B Cell AML의 게놈수준 검색에서 IDH1 R132의 돌연변이가 발견되었다. 이러한 돌연변이는 α-KG와 NADPH를 기질로 사용하여 2-HG를 생성함으로써 세

정상형의 IDH는 TCA cycle에서 Isocitrate를 α-KG로 변환시키며, 그 과정중에 NADPH를 생성하여 세포의 에너지 대사를 조절함과 더불어 활성산소등의 데미지로부터 세포를 지키는 역할을 한다. 하지만 그 기능이 손실되었을 경우 세포내 DNA 데미지 및 게놈 불안정화로 인해 종양발생에 관여하는 것으로 알려져 있다. 특히 약 70%의 신경교야종 및 AML, B Cell AML의 게놈수준 검색에서 IDH1 R132의 돌연변이가 발견되었다. 이러한 돌연변이는 α-KG와 NADPH를 기질로 사용하여 2-HG를 생성함으로써 세포를 형질전환 시킨다. 이에 본 연구에서는 1.IDH1 R132H 세포주 확립 및 그 특성 분석, 2. IDH1 R132H 효능 평가 시스템 구축과 저해제 발굴, 3. 세포수준 효능 평가 4. 정상형 IDH 유전자와 종양 발생의 상관관계 연구를 목표로 실험을 진행하였다.
TF-1 세포주에 Lenti 바이러스를 이용하여 Empty, IDH1 WT, IDH1 R132H, IDH2 WT, 및 IDH2 R172K를 세포주를 확립한 결과 돌연변이 세포주가 정상형 세포주에 비하여 다량의 2-HG를 지님을 확인하였다. 그와 더불어 돌연변이 세포주는 정상세포와 달리 GM-CSF를 제거한 배양 조건에서도 증식이 가능하며 EPO에 의한 분화능이 감소해 있음을 확인하였다. 한편, IDH1 R132H 특이적 저해제를 발굴하기 위하여 IDH1 R132H의 활성을 In vitro로 측정할 수 있는 방법을 NADPH 측정을 기반으로 하여 확립하였고, 알려진 IDH1 R132H 저해제인 AGI-5198을 대조군으로 사용하였다. 그후 가상 검색 시스템으로 얻어진 약 200여종의 화합물을 검색하였지만, Hit 화합물을 발굴 할 수 없었다. 다음으로 FDA에서 승인을 받은 화합물 약 1000 여종을 검색하였다. 그 결과 10종의 유효 화합물을 선정할 수 있었으며 위양성을 판별하기 위하여 개별 실험을 실시 하였다. 그 결과 Isoconazole과 Butoconazole 2종의 후보화합물을 확인할 수가 있었다. 그 후 두종의 화합물이 TF-1 세포의 분화를 저해하는지를 확인하기 위하여, EPO 분화법을 확립하고 분화를 hgb 와 gpa의 RNA 레벨로 확인을 한후 현재 두 화합물의 효능을 세포 수준에서 검증하고 있다.
정상형의 IDH 유전자와 종양의 상관관계를 살펴보기 위하여, 여러 종류의 종양 세포주에서 IDH1 및 2의 발현양을 비교 하였다. 그 결과 간암(HepG2), 유방암(MCF-7), 위암(A549) 세포주가 다량의 IDH1을 발현하였으며, 이 세포주들은 IDH1의 발현이 낮은 유방암(MDA-MB-231) 및 자궁경부암(HeLa) 세포주에 비해서 에너지 스트레스 상태에서 생존률이 높은 것을 확인할 수가 있었다. 이는 IDH1/2이 과발현하여 세포를 여러 종류의 스트레스로부터 보호하여 그 생존률이 높아지는 것으로 사료되며, 이를 IDH1/2 siRNA를 통하여 세포 사멸이 증가함과 IDH1/2를 과발현 시켰을 경우 세포 사멸이 감소함을 통하여 증명하였다. 그후 이를 In vivo에서 확인하기 위하여, siRNA를 통하여 IDH1을 저해시킨 MCF-7 세포주를 쥐에 이식하였을 경우 종양의 크기가 현저히 감소함을 확인하였으며, IDH1 KO stable 세포주를 사용한 실험에서도 확인할 수가 있었다. 이를 통해, IDH1/2 가 종양세포에서 중요한 환원 요소인 NADPH 생성을 통하여 GHS 등을 환원 시켜서 ROS 등을 제거 함으로서 세포내 디펜스 역할을 한다고 추측 할 수가 있었고, 현재 이를 ROS 레벨 측정 등을 통하여 확인하고 있다.
끝으로, 만성 골수성 백혈병(Chronic Myeloid Leukemia)의 치료제로서 1세대 tyrosine kinase inhibitor인 imatinib과 더불어 내성 문제를 극복하기 위한 2세대 TKI 또한 개발이 이루어져 왔으나 내성의 대부분에 기인하는 Bcr-abl의 T315I 변이 등은 2세대 치료제로 해결이 어려움에 따라, 3세대인 ponatinib과 같은 약물이 개발 되었으나 독성이 심각해 사용이 제한적이다. 이에 대구경북첨단의료산업진흥재단의 신약개발지원센터가 보유하고있는 의약합성 인프라를 활용하여 T315I 변이형을 지니는 CML의 증식을 저해하는 항암 효능을 지닌 약물을 개발하여 국내에 특허출원을 완료하였다 (Ш 연구성과 첨부).
(출처 : Ⅰ. 연구결과 요약문 4P)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 8
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• Ⅲ. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 9