[보고서]종양미세환경 조절 표적 유전자 발굴을 통한 대장암 진행 및 전이 제어 시스템 구축

김세림

[국가R&D연구보고서] 종양미세환경 조절 표적 유전자 발굴을 통한 대장암 진행 및 전이 제어 시스템 구축
Development of tumor microenvirionment biomarker and study on mechanism in colorectal cancer progression and metastasis 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	전북대학교 Chonbuk National University
연구책임자	김세림
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2024-03
과제시작연도	2023
주관부처	과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT
연구관리전문기관	한국연구재단 National Research Foundation of Korea
등록번호	TRKO202400007157
과제고유번호	1711187305
사업명	개인기초연구(과기정통부)
DB 구축일자	2024-09-09
키워드	종양미세환경.대장암.염증.내성.암줄기세포.Tumor microenvironment.Colorectal Cancer.Inflammation.Chemoresistance.Cancer stem cells.

초록 ▼

□ 연구개요
암조직내 다양하고 유기적으로 얽혀있는 종양미세환경을 조절 할 수 있는 표적 유전자를 발굴하는 것이 본 연구의 목적임. 대장암은 만성적인 염증 질환으로 인한 암의 발생이 빈번하고, 진행과 확산이 쉬우며, 화학적항암요법을 기반으로 하는 치료 과정으로 인해 항암제내성 획득이 쉬움. 따라서 대장암 발생부터 진행 전반에 걸쳐 종양미세환경에 의해 영향을 받으며 종양미세환경을 제어하는 것이 결국 대장암 제어 전략의 핵심임. 따라서 본 연구는 대장암의 종양미세환경 관련 표적 유전자를 발굴하고 그 역할을 규명하고자 진행되었음.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도: 종양미세환경 유래 염증/면역 반응 조절 표적 유전자 발굴과 역할 검증
• 염증성대장질환에서 lipocalin2 (LCN2) 표적 가능성과 면역세포에서의 조절 기전을 규명함.
• 염증성 대장암에서 LCN2 표적 가능성 및 대장암 세포에서 조절 기전을 규명함.
2차년도: 염증 사이토카인에 의한 종양미세환경 조성과 표적 유전자 발굴 및 분자생물학적 기전 규명
• 염증성 대장암에서 PAK4의 표적 가능성 및 조절 기전 규명, 염증 유도 암발생 메커니즘 규명.
3차년도: Epigenetic regulation 을 통한 대장암 세포의 항암제 저항 극복 및 분자생물학적 기전규명
• TRAIL 반복 투여에 따른 저항세포를 구축하고 HDAC 활성 억제제와 병용을 통한 세포사멸 상승효과 규명
4차년도: 항암제 저항 유도에 따른 암줄기세포 형성과 표적 유전자 발굴 및 악성 대장암 제어 기전 규명
• TRAIL 저항세포 중 암줄기세포 선별, 표적 유전자인 CD44 조절을 통한 암줄기세포능 억제와 전이성 대장암 제어 기전 규명

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
▶ 암정복의 미래전략: 암의 진행, 전이 및 재발 원인 환경이 되는 종양미세환경 표적 연구 및 개발은 대장암의 치료 한계를 해결할 수 있는 차세대 바이오 및 암정복의 성장 동력이 될 수 있음.
▶ 건강기술 신산업 창출: 세분화된 종양미세환경을 표적하여 대장암의 악성화와 진행을 제어 할 수 있는 치료제 개발을 통해 보건의료 신산업으로 창출이 가능해짐.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

표지 ... 1
연구결과 요약문 ... 2
목차 ... 3
1. 연구개발과제의 개요 ... 4
2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
3) 목표 달성 수준 ... 18
4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 19
4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 20
1) 1차년도 연구 성과의 중요성 ... 20
2) 2차년도 연구 성과의 중요성 ... 20
3) 3차년도 연구 성과의 중요성 ... 20
4) 4차년도 연구 성과의 중요성 ... 20
5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 20
6. 자체점검표 ... 20
7. 참고문헌 ... 22
끝페이지 ... 39

표/그림 (23)

표 2023년 발표 2021년 국가 암등록통계. (좌측) 연도별 암발생자수 추이 도표, (우측) 2021년 통계 중 암종별 발생 순위

표 2023년 세계보건기구 발표 국제암통계 자료. (좌측) 2020년 신규 암진단 환자 수, (우측) 2020년 암환자 사망률

표 종양미세환경에서 암의 발생, 진행, 재발 그리고 전이 과정

표 염증성장질환 관련 대식세포에 Lipopolysaccharide (LPS) 처리 후 LCN2 mRNA와 단백질의 발현 양상을 확인. 그 결과 세포내의 mRNA와 단백질 발현 증가 뿐만 아니라 세포 밖으로 방출된 LCN2 단백질 역시 LPS 처리 농도 및 시간에 의존적으로 증가함 규명

표 LPS 처리에 따른 LCN2 발현 상승과 NF-kB 기전 관계 규명. 대식세포에 LPS를 처리하고 NF-kB 활성의 변화를 관찰하고 NF-kB활성 억제제를 이용하여 LCN2 발현 변화를 확인. 이로써 LPS에 의한 LCN2 발현은 NF-kB 활성에 의존적임을 증명하였음

표 LPS-유도 LCN2에 의한 inflammasome (염증조절복합체) 형성 조절. 마우스 대식세포에 LCN2 siRNA를 transfection 시킨 후 LPS를 처리하고 24시간 inflammasome 형성 정도를 평가. 그 결과 inflammasome 복합체의 구성 molecule인 NLRP3, ASC-1, caspase-1 단백질 발현 조절을 확인함. LPS에 의해 촉진된 inflammasome 형성이 LCN2 siRNA에 의해 감소됨을 확인하여 LCN2가 염증조절복합체를 조절에 관여함을 규명

표 LCN2-유도 inflammasome 형성에 따른 의한 염증 사이토카인 IL-1β 조절. 대식세포에 LCN2 siRNA를 transfection 시킨 후 LPS를 처리. 세포배양액을 획득하고 방출된 IL-1β와 TNF-α 양을 측정. 그 결과 inflammasome에 의해 생성되고 방출되는 IL-1β이 LCN2 발현에 의존적으로 조절됨을 확인함. 또한 LCN2에 의한 IL-1β의 발현조절의 명확한 기전을 확인하기 위해 웨스턴 블로팅을 시행한 결과 LPS에 의해 IL-1β mature form 생성이 촉진되었으나 LCN2 siRNA에 의해 감소됨을 확인. 이는 염증반응에 관여하는 대식세포에서 LCN2가 NF-kB 활성에 의해 의존적으로 조절되며 LCN2가 NF-kB 활성과 inflammasome 형성을 조절하는 중간매개체로써 역할을 하여 염증 사이토카인인 IL-1β의 생성과 방출에 중요한 역할을 함을 시사함

표 사람 대장암 세포에 염증 사이토카인인 IL-6 투여 후 LCN2 발현 변화 확인. 그 결과 사람 대장암 세포주에서 IL-6의 농도와 처리시간에 의존적으로 LCN2 단백질 및 mRNA 발현 상승을 규명

표 IL-6 유도 LCN2 발현과 STAT3 (기전과의 관계 규명. IL-6에 의한 LCN2 발현 조절 기전을 규명하기 위하여 STAT3 활성 양상을 확인하고 siRNA와 STAT3 활성 억제제를 사용하여 LCN2 발현의 변화를 확인. 그 결과 IL-6 유도 LCN2의 발현이 STAT3 활성에 의존적으로 조절되며 STAT3 활성 기전이 LCN2의 발현을 조절하는 상위조절자이며 LCN2를 조절하는 전사인자임을 예측 가능함

표 IL-6 유도 LCN2 발현과 NF-kB 활성 기전과 관계 규명. IL-6에 의한 LCN2 발현 조절 기전을 규명하기 위하여 NF-kB 활성 양상을 확인하고 siRNA와 NF-kB 활성 억제제를 사용하여 LCN2 발현의 변화를 확인. 그 결과 IL-6 유도 LCN2의 발현이 NF-kB 활성에 의존적으로 조절되며 NF-kB 활성 기전이 LCN2의 발현을 조절하는 상위조절자이며 LCN2를 조절하는 전사인자임을 예측

표 NF-kB와 STAT3에 의한 LCN2 promoter 활성 조절 규명. IL-6에 의한 LCN2 발현 상승의 원인을 규명하고자 reporter gene을 이용하여 luciferase assay를 진행함. 그 결과 대장암 세포주에 IL-6를 투여하고 LCN2 promoter activity의 상승이 확인됨. 또한 NF-kB/STAT3 활성 억제제 및 표적 siRNA를 transfection 시키고 IL-6 투여 후 reporter gene을 이용하여 luciferase assay 진행. 그 결과 NF-kB와 STAT3 활성 억제에 의해 IL-6 유도 LCN2 promoter activity가 감소됨을 확인하였음. 이로써 LCN2가 IL-6에 의한 NF-kB와 STAT3 활성화에 따른 표적유전자임을 규명함

표 IL-6 유도 LCN2 발현에 따른 survival, anti-apoptosis 관련 유전자들의 발현 조절 규명. IL-6에 의한 LCN2 발현 상승과 염증성대장암의 발암 기전 규명하고자 웨스턴 블로팅 시행. 그 결과 종양의 생성과 성장에 관여하는 PI3K/mTOR/AKT 모두 IL-6에 의해 발현이 상승하였으며 LCN2 억제에 의해 감소. 또한 anti-apoptotic molecule 발현 변화 확인한 결과 Bcl-2 family member와 COX-2의 발현 변화를 확인. 그 결과 염증환경에서 종양이 형성되는 과정에서 LCN2의 기능 및 관련 기전이 규명됨

표 대장암 환자에서 정상조직 대비 암조직에서 PAK4 발현 상승 확인 38명의 대장암 환자조직 중 8명의 조직을 분쇄하여 웨스턴 블로팅 시행. 그 결과 대장암 인접 정상 조직에 비하여 암조직에서 PAK4 발현이 의미있게 상승하였으며 early stage보다 late stage에서 PAK4 발현이 높으며 림프절 전이가 있는 환자에서 높은 PAK4 발현 양상 확인. 이를 통해 PAK4가 대장암 생성과 진행 전이 예후까지 예측할수 있는 바이오마커임을 규명

표 염증성장질환 및 염증유도 대장암 동물모델의 대장 조직에서 PAK4 발현 상승 확인. DSS 또는 AOM/DSS 유도 만성염증 및 염증 유도 대장암 동물모델을 확립하여 장조직내 PAK4 단백질 발현 양상을 비교 분석한 결과 약 2배의 PAK4 단백질 발현 상승과 약 2.7배의 PAK4 활성화를 염증성장질환 동물모델에서 확인. 또한 염증 유도 대장암 모델의 장조직에서는 정상조직 대비 약 3배와 2.6배의 PAK4 단백질의 발현 상승과 활성화를 확인하였음. 이를 통해 염증 유래 대장암 표적 마커로써의 가능성을 규명

표 세포주를 이용한 PAK4 발현 양상 분석과 염증 사이토카인 IL-4에 의한 대장암세포의 PAK4 발현 상승 유도. 사람 장상피세포 (IEC)와 7종류의 사람대장암세포주의 단백질과 mRNA 발현을 비교분석함. 그 결과 정상 세포에 비해 월등히 높은 수준의 PAK4 발현 상승을 확인하였음

표 염증성장질환 유도 사이토카인인 IL-4에 의한 PAK4 단백질과 활성화의 상승. IL-4 처리 시간과 농도에 의존적으로 PAK4의 발현 및 활성이 증가함을 규명

표 IL-4 유도 PAK4에 의한 대장암 세포의 생존률 및 colony 형성 촉진. 사람 대장암 세포주 HT-29에 PAK4 siRNA를 transfection하여 knockdown 시킨 후 IL-4를 처리하고 72시간까지 세포의 생존률 분석 및 2주 동안 세포를 배양하여 colony 형성정도를 관찰함. 그 결과 IL-4에 의해 노출된 그룹에서는 control 대비 colony 형성이 증가하였으나 PAK4 siRNA를 transfection 시킨 그룹은 IL-4 처리에도 colony 형성이 증가되지 않음을 확인. IL-4에 의한 대장암 세포의 생존률 및 survival은 PAK4에 의존적임을 규명

표 IL-4 유도 PAK4 조절에 의한 MAPK와 Survival 기전 규명. 그 결과 IL-4 유도 PAK4의 발현 상승에 따른 대장암 세포의 생존률 관련 기전에 MKK4/p38-JNK 가 관여함을 규명. 암세포의 생존과 사멸에 관여하는 여러 가지 단백질 중 IL-4 유도 PAK4는 cIAP와 XIAP를 조절하여 대장암 세포의 사멸을 억제함을 규명

표 후천적 TRAIL 저항성 획득에 따른 HDAC 활성 조절과 DR5 발현 억제 규명. TRAIL 민감세포인 HCT116에 TRAIL 반복투여로 인한 저항성 구축. 세포 생존률을 측정한 결과 TRAIL 특이적 저항성이 획득됨을 확인. TRAIL 저항성 유도에 따른 HDAC의 활성화와 death receptor (DR)4와 DR5 발현 양상을 확인. 그 결과 유도된 TRAIL 내성에 따라 히스톤의 아세틸화가 감소하고 HDAC1 발현이 증가하고 DR5 발현은 감소됨. 따라서 후천적으로 생성된 TRAIL 저항성은 세포내의 HDAC활성 조절을 통해 DR5 발현 억제를 규명

표 TRAIL과 HDAC 억제제 병용투여로 인한 저항세포의 사멸 상승효과. HDAC 억제제인 CBUD-1001, SAHA 그리고 valproic acid를 TRAIL과 병용처리 후 세포 생존률을 확인한 결과 단독투여시보다 월등한 세포 생존률 감소 효과를 확인하였으며 병용으로 인한 상승효과를 combination index (CI)로 확인. 또한 세포 생존률의 원인이 세포사멸에 의한 감소임을 확인하였으며 2주간 long-term 배양으로 확인한 세포 집락 형성 역시 병용시 감소함

표 HDAC 억제제와 병용을 통한 세포사멸의 상승효과의 분자생물학적 기전 규명. TRAIL과 HDAC 활성 억제제를 병용처리 한 후 세포사멸 기전 중 하나인 mitochondrial mediated signaling을 확인. 그 결과 TRAIL 저항 세포에 HDAC 억제제와 병용 처리에 의한 세포사멸의 상승효과는 mitochondria-mediated singaling 조절을 통해 유도된다는 것을 규명함

표 TRAIL 저항 세포에 히스톤 과아세틸화 유도에 따른 DR5 발현 상승. TRAIL 저항세포의 HDAC 활성 억제에 따른 저항 극복 기전을 규명하기 위해 반응시간에 따른 HDAC 관련 단백질과 DR5 단백질 발현 양상을 비교. 그 결과 후천적 내성 유도 대장암 세포의 HDAC 활성을 억제한다면 DR5 발현이 향상되어 TRAIL 감수성을 향상시켜 세포사멸이 가능해짐을 규명

표 히스톤 과아세틸화 유도에 따른 MAPK/CHOP 발현 및 활성 변화. death receptor 발현 유도 상위조절자인 MAPK/CHOP 기전이 HDAC억제제에 의해 변화하는지 관찰. 그 결과 HDAC 억제제에 의해 MAPK 활성이 1~3시간째에 극대화 되었으며 MAPK downstram인 CHOP의 발현은 6시간째에 극대화 됨을 확인. 또한 MAPK 억제제를 사용함으로써 병용투여에 의한 세포사멸 상승효과가 차단됨을 확인. 이로써 HDAC 억제제에 의한 히스톤의 아세틸화는 MAPK 유도 transcription factor인 CHOP을 핵내로 이동시켜 DR5의 발현을 증가시킴으로써 TRAIL 내성을 극복할 수 있음을 규명

표/그림 (23)

표 2023년 발표 2021년 국가 암등록통계. (좌측) 연도별 암발생자수 추이 도표, (우측) 2021년 통계 중 암종별 발생 순위

표 2023년 세계보건기구 발표 국제암통계 자료. (좌측) 2020년 신규 암진단 환자 수, (우측) 2020년 암환자 사망률

표 종양미세환경에서 암의 발생, 진행, 재발 그리고 전이 과정

표 염증성장질환 관련 대식세포에 Lipopolysaccharide (LPS) 처리 후 LCN2 mRNA와 단백질의 발현 양상을 확인. 그 결과 세포내의 mRNA와 단백질 발현 증가 뿐만 아니라 세포 밖으로 방출된 LCN2 단백질 역시 LPS 처리 농도 및 시간에 의존적으로 증가함 규명

표 LPS 처리에 따른 LCN2 발현 상승과 NF-kB 기전 관계 규명. 대식세포에 LPS를 처리하고 NF-kB 활성의 변화를 관찰하고 NF-kB활성 억제제를 이용하여 LCN2 발현 변화를 확인. 이로써 LPS에 의한 LCN2 발현은 NF-kB 활성에 의존적임을 증명하였음

표 LPS-유도 LCN2에 의한 inflammasome (염증조절복합체) 형성 조절. 마우스 대식세포에 LCN2 siRNA를 transfection 시킨 후 LPS를 처리하고 24시간 inflammasome 형성 정도를 평가. 그 결과 inflammasome 복합체의 구성 molecule인 NLRP3, ASC-1, caspase-1 단백질 발현 조절을 확인함. LPS에 의해 촉진된 inflammasome 형성이 LCN2 siRNA에 의해 감소됨을 확인하여 LCN2가 염증조절복합체를 조절에 관여함을 규명

표 LCN2-유도 inflammasome 형성에 따른 의한 염증 사이토카인 IL-1β 조절. 대식세포에 LCN2 siRNA를 transfection 시킨 후 LPS를 처리. 세포배양액을 획득하고 방출된 IL-1β와 TNF-α 양을 측정. 그 결과 inflammasome에 의해 생성되고 방출되는 IL-1β이 LCN2 발현에 의존적으로 조절됨을 확인함. 또한 LCN2에 의한 IL-1β의 발현조절의 명확한 기전을 확인하기 위해 웨스턴 블로팅을 시행한 결과 LPS에 의해 IL-1β mature form 생성이 촉진되었으나 LCN2 siRNA에 의해 감소됨을 확인. 이는 염증반응에 관여하는 대식세포에서 LCN2가 NF-kB 활성에 의해 의존적으로 조절되며 LCN2가 NF-kB 활성과 inflammasome 형성을 조절하는 중간매개체로써 역할을 하여 염증 사이토카인인 IL-1β의 생성과 방출에 중요한 역할을 함을 시사함

표 사람 대장암 세포에 염증 사이토카인인 IL-6 투여 후 LCN2 발현 변화 확인. 그 결과 사람 대장암 세포주에서 IL-6의 농도와 처리시간에 의존적으로 LCN2 단백질 및 mRNA 발현 상승을 규명

표 IL-6 유도 LCN2 발현과 STAT3 (기전과의 관계 규명. IL-6에 의한 LCN2 발현 조절 기전을 규명하기 위하여 STAT3 활성 양상을 확인하고 siRNA와 STAT3 활성 억제제를 사용하여 LCN2 발현의 변화를 확인. 그 결과 IL-6 유도 LCN2의 발현이 STAT3 활성에 의존적으로 조절되며 STAT3 활성 기전이 LCN2의 발현을 조절하는 상위조절자이며 LCN2를 조절하는 전사인자임을 예측 가능함

표 IL-6 유도 LCN2 발현과 NF-kB 활성 기전과 관계 규명. IL-6에 의한 LCN2 발현 조절 기전을 규명하기 위하여 NF-kB 활성 양상을 확인하고 siRNA와 NF-kB 활성 억제제를 사용하여 LCN2 발현의 변화를 확인. 그 결과 IL-6 유도 LCN2의 발현이 NF-kB 활성에 의존적으로 조절되며 NF-kB 활성 기전이 LCN2의 발현을 조절하는 상위조절자이며 LCN2를 조절하는 전사인자임을 예측

표 NF-kB와 STAT3에 의한 LCN2 promoter 활성 조절 규명. IL-6에 의한 LCN2 발현 상승의 원인을 규명하고자 reporter gene을 이용하여 luciferase assay를 진행함. 그 결과 대장암 세포주에 IL-6를 투여하고 LCN2 promoter activity의 상승이 확인됨. 또한 NF-kB/STAT3 활성 억제제 및 표적 siRNA를 transfection 시키고 IL-6 투여 후 reporter gene을 이용하여 luciferase assay 진행. 그 결과 NF-kB와 STAT3 활성 억제에 의해 IL-6 유도 LCN2 promoter activity가 감소됨을 확인하였음. 이로써 LCN2가 IL-6에 의한 NF-kB와 STAT3 활성화에 따른 표적유전자임을 규명함

표 IL-6 유도 LCN2 발현에 따른 survival, anti-apoptosis 관련 유전자들의 발현 조절 규명. IL-6에 의한 LCN2 발현 상승과 염증성대장암의 발암 기전 규명하고자 웨스턴 블로팅 시행. 그 결과 종양의 생성과 성장에 관여하는 PI3K/mTOR/AKT 모두 IL-6에 의해 발현이 상승하였으며 LCN2 억제에 의해 감소. 또한 anti-apoptotic molecule 발현 변화 확인한 결과 Bcl-2 family member와 COX-2의 발현 변화를 확인. 그 결과 염증환경에서 종양이 형성되는 과정에서 LCN2의 기능 및 관련 기전이 규명됨

표 대장암 환자에서 정상조직 대비 암조직에서 PAK4 발현 상승 확인 38명의 대장암 환자조직 중 8명의 조직을 분쇄하여 웨스턴 블로팅 시행. 그 결과 대장암 인접 정상 조직에 비하여 암조직에서 PAK4 발현이 의미있게 상승하였으며 early stage보다 late stage에서 PAK4 발현이 높으며 림프절 전이가 있는 환자에서 높은 PAK4 발현 양상 확인. 이를 통해 PAK4가 대장암 생성과 진행 전이 예후까지 예측할수 있는 바이오마커임을 규명

표 염증성장질환 및 염증유도 대장암 동물모델의 대장 조직에서 PAK4 발현 상승 확인. DSS 또는 AOM/DSS 유도 만성염증 및 염증 유도 대장암 동물모델을 확립하여 장조직내 PAK4 단백질 발현 양상을 비교 분석한 결과 약 2배의 PAK4 단백질 발현 상승과 약 2.7배의 PAK4 활성화를 염증성장질환 동물모델에서 확인. 또한 염증 유도 대장암 모델의 장조직에서는 정상조직 대비 약 3배와 2.6배의 PAK4 단백질의 발현 상승과 활성화를 확인하였음. 이를 통해 염증 유래 대장암 표적 마커로써의 가능성을 규명

표 세포주를 이용한 PAK4 발현 양상 분석과 염증 사이토카인 IL-4에 의한 대장암세포의 PAK4 발현 상승 유도. 사람 장상피세포 (IEC)와 7종류의 사람대장암세포주의 단백질과 mRNA 발현을 비교분석함. 그 결과 정상 세포에 비해 월등히 높은 수준의 PAK4 발현 상승을 확인하였음

표 염증성장질환 유도 사이토카인인 IL-4에 의한 PAK4 단백질과 활성화의 상승. IL-4 처리 시간과 농도에 의존적으로 PAK4의 발현 및 활성이 증가함을 규명

표 IL-4 유도 PAK4에 의한 대장암 세포의 생존률 및 colony 형성 촉진. 사람 대장암 세포주 HT-29에 PAK4 siRNA를 transfection하여 knockdown 시킨 후 IL-4를 처리하고 72시간까지 세포의 생존률 분석 및 2주 동안 세포를 배양하여 colony 형성정도를 관찰함. 그 결과 IL-4에 의해 노출된 그룹에서는 control 대비 colony 형성이 증가하였으나 PAK4 siRNA를 transfection 시킨 그룹은 IL-4 처리에도 colony 형성이 증가되지 않음을 확인. IL-4에 의한 대장암 세포의 생존률 및 survival은 PAK4에 의존적임을 규명

표 IL-4 유도 PAK4 조절에 의한 MAPK와 Survival 기전 규명. 그 결과 IL-4 유도 PAK4의 발현 상승에 따른 대장암 세포의 생존률 관련 기전에 MKK4/p38-JNK 가 관여함을 규명. 암세포의 생존과 사멸에 관여하는 여러 가지 단백질 중 IL-4 유도 PAK4는 cIAP와 XIAP를 조절하여 대장암 세포의 사멸을 억제함을 규명

표 후천적 TRAIL 저항성 획득에 따른 HDAC 활성 조절과 DR5 발현 억제 규명. TRAIL 민감세포인 HCT116에 TRAIL 반복투여로 인한 저항성 구축. 세포 생존률을 측정한 결과 TRAIL 특이적 저항성이 획득됨을 확인. TRAIL 저항성 유도에 따른 HDAC의 활성화와 death receptor (DR)4와 DR5 발현 양상을 확인. 그 결과 유도된 TRAIL 내성에 따라 히스톤의 아세틸화가 감소하고 HDAC1 발현이 증가하고 DR5 발현은 감소됨. 따라서 후천적으로 생성된 TRAIL 저항성은 세포내의 HDAC활성 조절을 통해 DR5 발현 억제를 규명

표 TRAIL과 HDAC 억제제 병용투여로 인한 저항세포의 사멸 상승효과. HDAC 억제제인 CBUD-1001, SAHA 그리고 valproic acid를 TRAIL과 병용처리 후 세포 생존률을 확인한 결과 단독투여시보다 월등한 세포 생존률 감소 효과를 확인하였으며 병용으로 인한 상승효과를 combination index (CI)로 확인. 또한 세포 생존률의 원인이 세포사멸에 의한 감소임을 확인하였으며 2주간 long-term 배양으로 확인한 세포 집락 형성 역시 병용시 감소함

표 HDAC 억제제와 병용을 통한 세포사멸의 상승효과의 분자생물학적 기전 규명. TRAIL과 HDAC 활성 억제제를 병용처리 한 후 세포사멸 기전 중 하나인 mitochondrial mediated signaling을 확인. 그 결과 TRAIL 저항 세포에 HDAC 억제제와 병용 처리에 의한 세포사멸의 상승효과는 mitochondria-mediated singaling 조절을 통해 유도된다는 것을 규명함

표 TRAIL 저항 세포에 히스톤 과아세틸화 유도에 따른 DR5 발현 상승. TRAIL 저항세포의 HDAC 활성 억제에 따른 저항 극복 기전을 규명하기 위해 반응시간에 따른 HDAC 관련 단백질과 DR5 단백질 발현 양상을 비교. 그 결과 후천적 내성 유도 대장암 세포의 HDAC 활성을 억제한다면 DR5 발현이 향상되어 TRAIL 감수성을 향상시켜 세포사멸이 가능해짐을 규명

표 히스톤 과아세틸화 유도에 따른 MAPK/CHOP 발현 및 활성 변화. death receptor 발현 유도 상위조절자인 MAPK/CHOP 기전이 HDAC억제제에 의해 변화하는지 관찰. 그 결과 HDAC 억제제에 의해 MAPK 활성이 1~3시간째에 극대화 되었으며 MAPK downstram인 CHOP의 발현은 6시간째에 극대화 됨을 확인. 또한 MAPK 억제제를 사용함으로써 병용투여에 의한 세포사멸 상승효과가 차단됨을 확인. 이로써 HDAC 억제제에 의한 히스톤의 아세틸화는 MAPK 유도 transcription factor인 CHOP을 핵내로 이동시켜 DR5의 발현을 증가시킴으로써 TRAIL 내성을 극복할 수 있음을 규명

참고문헌 (25)

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[국가R&D연구보고서] 종양미세환경 조절 표적 유전자 발굴을 통한 대장암 진행 및 전이 제어 시스템 구축
Development of tumor microenvirionment biomarker and study on mechanism in colorectal cancer progression and metastasis 원문보기

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