초록 ▼

연구의 목적 및 내용
폐암에서 흔히 돌연변이(기능상실) 되는 종양 억제 유전자로 알려진 LKB1은 발암을 억제하기도 하지만 최근 발암을 촉진할 수 도 있다는 양면적인 기능이 밝혀지면서 지금 학계에서 제기되는 중요한 의문점이 바로 LKB1 paradox (LKB1이 암의 생존에 필요한 기능이 있음에도 불구하고 왜 실제 암에서 돌연변이 되어 있는가?) 임. 이 의문점을 해결하기 위해 본 연구자는 LKB1의 돌연변이는 이로 인해 발생하는 취약점을 보완해 줄 수 있는 다른 유전자의 돌연변이와 함께 존재한다는 가설을 세워 선행연구를 수

연구의 목적 및 내용
폐암에서 흔히 돌연변이(기능상실) 되는 종양 억제 유전자로 알려진 LKB1은 발암을 억제하기도 하지만 최근 발암을 촉진할 수 도 있다는 양면적인 기능이 밝혀지면서 지금 학계에서 제기되는 중요한 의문점이 바로 LKB1 paradox (LKB1이 암의 생존에 필요한 기능이 있음에도 불구하고 왜 실제 암에서 돌연변이 되어 있는가?) 임. 이 의문점을 해결하기 위해 본 연구자는 LKB1의 돌연변이는 이로 인해 발생하는 취약점을 보완해 줄 수 있는 다른 유전자의 돌연변이와 함께 존재한다는 가설을 세워 선행연구를 수행하였음. 그 결과 대부분의 LKB1 돌연변이는 KEAP1 돌연변이와 함께 존재함을 발견하였고, 또한 LKB1과 KEAP1의 돌연변이 조합이 폐암 유발에 충분함을 확인하였음. 이 결과를 바탕으로 본 연구에서는 LKB1의 돌연변이로 인해 발생하는 취약점을 어떻게 KEAP1이 돌연변이 됨으로써 보완해 줄 수 있는지, 또한 어떻게 이 돌연변이 조합이 발암 시너지 효과를 낼 수 있는지를 규명하여 LKB1 paradox를 해결하고 이를 이용하여 새로운 항암 전략을 개발하고자 함.

연구결과
- 암에서 LKB1-AMPK 경로의 양면적인 기능을 이해하기 위해 종양유전체 정보를 분석한 결과 LKB1/KEAP1 돌연변이 조합이 폐암의 ~20% 존재함을 발견하였고, 이 돌연변이 조합은 LKB1 돌연변이에 의한 활성산소 증가를 KEAP1 돌연변이로 인해 활성화 된 NRF2가 항산화작용을 수행함으로써 암발생 및 암세포 성장에 중요함을 in vitro 및 in vivo 실험을 통하여 규명하였음.
- LKB1/KEAP1 돌연변이 조합에 의해 활성화 되는 mTORC1/NRF2 병용 억제 전략의 효율성을 검증하기 위해 임상화합물 라이브러리를 이용한 NRF2 억제제 스크리닝을 수행하여 가장 강력한 NRF2 억제제로 glucocorticoid (GC) 계열 약물인 clobetasol propionate (CP)를 발굴하였음. CP는 GC 수용체에 결합후 원래 GC 기능인 전사조절 작용과는 무관하게 GSK3-b-TrCP 경로를 통하여 NRF2의 핵내 이동 억제하고 단백질 분해를 유도하여 NRF2 활성을 억제하였음. CP는 NRF2 의존적으로 강력한 항암 효과를 나타내었으며 LKB1/KEAP1 돌연변이 조합 폐암세포에서 rapamycin과의 병용처리에 의한 강력한 항암 시너지 효과를 in vitro 및 in vivo 실험을 통하여 확인하였음.
- NRF2의 주요 대사효소 타겟을 발굴하여 그 항암 효과를 검증하고자 하였음. microarray 및 종양유전체 정보를 분석하여 NRF2 활성화에 의해 유도되는 대사효소 중 암세포 성장 및 생존에 중요한 역할을 하는 대사효소 조합 – AKR1B10/1C3/ME1/IDH1- 을 발굴하였음. 또한 임상화합물 라이브러리를 이용한 스크리닝을 통해 ME1 억제제를 발굴하였음. 현재 이 약물을 이용하여 항암효과 및 그 기전 연구를 수행하고 있음.

연구결과의 활용계획
- 본 연구에서 발굴한 NRF2 억제제인 CP는 현재 임상적으로 사용되고 있는 항염 스테로이드 계열의 연고제 성분으로서 그동안 약물 사용에 따른 부작용 등에 관한 정보가 축적이 되어 있음. 따라서 CP를 이용한 폐암 치료제 개발 연구에 대한 지속적인 지원을 받고 후속연구가 이루어 진다면 빠른 시일내에 폐암 치료제로서 임상개발이 가능할 것으로 기대되며 기술이전 가능성도 높을것으로 기대됨. 만약 CP가 폐암치료제로 개발이 된다면 폐암에서 NRF2 활성화 빈도가 높기 때문에 (선암: ~20%, 편평상피세포암: ~34%) 그 활용도가 매우 높을 것으로 예상됨. 또한 mTORC1 억제제로 현재 임상적으로 사용되고 있는 rapamycin과의 병용 항암시너지 효과를 입증하였으므로 CP는 rapamycin과의 최선의 병용요법으로 시도될 수 있음.
- 본 연구를 통해 발굴한 강력한 ME1 억제제도 현재 임상적으로 사용되고 있는 약물로서 그동안 약물 사용에 따른 부작용 등에 관한 정보가 축적이 되어 있음. 따라서 483을 이용한 폐암 치료제 개발 연구에 대한 지속적인 지원을 받는다면 빠른 시일내에 폐암 치료제로서 임상개발이 가능할 것으로 기대되며 기술이전도 가능할 것으로 기대됨.

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose& contents
The paradoxical roles of LKB1 in cancer raised the question how LKB1 mutation can be selected for in lung cancer. To address this, we hypothesized that the disadvantages caused by LKB1 mutation may be compensated by additional mutation(s) and found coexisting mutations of KEAP1

Purpose& contents
The paradoxical roles of LKB1 in cancer raised the question how LKB1 mutation can be selected for in lung cancer. To address this, we hypothesized that the disadvantages caused by LKB1 mutation may be compensated by additional mutation(s) and found coexisting mutations of KEAP1 in LKB1 mutated lung cancer. Thus, we will investigate how KEAP1 mutation can compensate for LKB1 mutation and synergize tumorigenesis and finally exploit them for developing novel anti-cancer strategies.

Result
- Analysis of cancer genomics database to understand the double-sided function of the LKB1-AMPK pathway in cancers revealed that the LKB1/KEAP1 mutation combination was present in ~ 20% of lung cancers. This mutation combination was associated with an antioxidant defense mediated by NRF2 activation against the increase of ROS caused by LKB1 mutation, which is critical for cancer development and cancer cell growth in vitro and in vivo.
- To verify the efficacy of the mTORC1/NRF2 combination strategy activated by the LKB1/KEAP1 mutation, NRF2 inhibitor screening using a clinical compound library was performed and identified clobetasol propionate (CP), a glucocorticoid (GC) analogue, as the most potent NRF2 inhibitor. CP bound to GCR and inhibited nuclear translocation and proteasomal degradation of NRF2 through the GSK3-b-TrCP pathway, which is independent on the transcriptional regulatory action of the GC-GCR complex. CP showed a strong anticancer effect dependent on NRF2 and exerted strong synergistic anti-cancer effects in combination with rapamycin in LKB1/KEAP1 mutant lung cancer cells in vitro and in vivo.
- To identify the major metabolic enzyme target of NRF2 and test its anticancer effect. Analysis of microarray and cancer genome database revealed that LKB1/KEAP1 mutation-induced metabolic enzymes - AKR1B10/1C3/ME1/IDH1 - play an important role in cancer cell growth and survivial. ME1 inhibitor screening was conducted using clinical drug library and identified new ME1 inhibitor. Currently, we are investigating the anti-cancer effect of this new ME1 inhibitor and its mechanisms of action.

Expected Contribution
- The NRF2 inhibitor CP discovered in this study is a clinically used steroid ointment and thus information on the side effects of drug use has been accumulated. Therefore, it is expected that clinical development can be efficiently made if drug development research using CP is continued and subsequent research support will be possible, and technology transfer possibility will be high. If CP is developed as a treatment for lung cancer, the applications of NRF2 in lung cancer will be high (adenocarcinoma: ~ 20%, squamous cell carcinoma: ~ 34%). In addition, CP has been shown to be synergistic by combination therapy with rapamycin, which is currently used clinically as an mTORC1 inhibitor. Therefore, CP may be tried as the best combination therapy with rapamycin.
- The ME1 inhibitor discovered in this study is currently being used clinically and thus information on the side effects of the drug use is available. Therefore, if continuous support for the development of the drug for lung cancer therapy is received, clinical development will be possible, and technology transfer is expected.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 31
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 32
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 32
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 32
• 8. 참고문헌 ... 33
• 9. 연구성과 ... 33
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 37
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 37
• 12. 기타사항 ... 37
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 38
• 끝페이지 ... 50