폐암의 내성기전으로서 reactive oxygen species modulator 1 (ROMO1)의 역할 규명 및 티로신 키나아제 내성 극복을 위한 새로운 치료 표적의 발굴
● 반응성 산소종 (Reactive oxygen species, ROS)은 다양한 암세포주와 종양에서 활성이 증가되어 있으며, 암의 발병과 진행 기전에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있음.
● 흥미롭게도 Gefitinib 내성을 획득한 세포는 parental cell에 비해 ROS 생성이 증가되어 있고, 미토콘드리아의 기능이상이 동반되는 것으로 보고되어 TKI 내성 발생에 있어 ROS가 중요한 역할을 하고 있음을 제시함.
● ROMO1은 2005년에 발견된 새로운 단백질로 세포내 ROS 생성 조절에 관여하는 key mediator로 알려짐.
● 최근 ROMO1의 구조 및 일부 작용기전이 밝혀졌고 미토콘드리아 막에 존재하는 Viroporin-like non-selective cation channel임이 밝혀짐.
● ROMO1은 폐암환자의 조직 및 혈액에서 발현이 증가되어 있으며 항암제에 대한 내성 및 수술 후 재발에도 관여하는 것으로 알려져 있음.
● 따라서 ROMO1은 폐암의 진단과 치료 반응, 수술 후 재발 예측 등에 중요한 임상적 의의를 가지는 새로운 바이오마커로 판단됨.
● 기존의 연구에서 26명의 수술적 치료를 받은 조기 폐암환자를 대상으로 정상폐조직과 폐암조직에서 ROMO1 단백질 발현을 측정한 결과, 폐암조직에서 ROMO1의 발현이 유의하게 증가됨을 확인하였고, 폐암환자, 양성 폐질환환자 및 건강 성인의 혈청 ROMO1의 농도를 측정하였을 때, 폐암환자의 혈청 ROMO1 농도가 유의하게 증가되어 있음을 확인함.
● 또한 ROMO1의 발현이 gefitinib 내성과 관련있는지 확인하기 위하여 폐 정상세포 (MRC5), EGFR wild type 폐암세포주 (A549), EGFR변이 폐암세포주 (HCC827)와gefitinib 내성세포주 (HCC827/GR)에서 ROMO1 발현정도를 측정한 결과, gefitinib 내성세포주인 HCC827/GR에서 ROMO1의 발현이 현저히 증가되어 있음을 확인함.
● 따라서 아래의 세부 목표로 폐암의 치료내성 극복을 위한 새로운 target으로서 ROMO1의 임상적 의의를 확인하고자 함.
<1차년도 세부연구목표> EGFR-TKI 내성 폐암세포주에서 ROMO1의 발현 및 ROS와 관련단백질 변화 확인
● EGFR-TKI 내성 폐암세포주에서 ROMO1의 발현 확인
● EGFR-TKI 내성 폐암세포주의 ROMO1 발현억제에 따른 TKI 감수성 차이 규명
● EGFR-TKI 내성 폐암세포주의 미토콘드리아 관련 단백질의 발현 및 ROMO1 조절에 관여하는 세포내 신호전달 기전 확인 (c-Myc, YAP1 pathway 등)
<2차년도 세부연구목표> EGFR-TKI 내성 동물모델에서 ROMO1의 발현 및 관련기전 분석
● EGFR-TKI 내성 xenograft 동물모델 제작
● EGFR-TKI 내성 xenograft 동물모델의 종양성장 억제능력과 ROMO1 상관성 분석 및 종양 조직내 다양한 세포내 신호전달 기전 확인
<3차년도 세부연구목표> EGFR 변이양성 폐선암 환자에서 ROMO1의 발현정도에 따른 EGFR-TKI 치료 반응 및 생존분석
● EGFR 변이양성 폐선암으로 TKI 1차 치료시행 환자의 ROMO1단백질 발현정도에 따른 반응률, 무진행 생존률 및 전체 생존률을 분석
● EGFR-TKI 치료시행 환자의 치료 전/내성 발생 후 폐조직내 ROMO1발현과 TKI내성 사이의 관련성을 확인
● EGFR-TKI 치료시행 환자 폐조직내 ROMO1 조절 신호전달기전 확인
단백체 및 지질체 프로파일 분석을 이용한 소세포폐암의 내성기전 규명과 내성예측 바이오마커의 발굴
1차년도: 다양한 종류의 소세포폐암 세포주 (H69 포함 4개의 세포주)를 대상으로 항암제인 시스플라틴과 아드리아마이신을 저용량에서 고용량으로 늘리면서 세포에 처리한 후, 집락을 형성한 세포주만을 선택하여 지속적으로 계대배양하는 방법으로 내성 세포주를 제작한다. 각각의 세포주에서 분리한 엑소좀에 대해 단백체 및 지질체 프로파일을 확보한다. 오믹스 분석에는 MALDI-TOF 및 LC-MS 등의 방법을, 엑소좀 분리에는 미세한 크기와 밀도에 따라 선택적으로 분리할 수 있는 optiprep density gradient 방식을 이용한다.
2차년도: 1차년도 연구결과를 근거로 내성기전에 관여하는 세포내 신호전달체계 또는 세포막 인지질 구성성분의 변화양상을 확인하고 유의하게 변화하는 단백체 및 지질체들의 Gene Ontology (GO) 분석을 통하여 세포내의 어떠한 biological process에 속해 있는지를 확인하고, 내성이 발생하는 기전 및 바이오마커 후보 물질을 발굴한다.
3차년도: 연구자가 확보하고 있는 폐암환자 코호트를 이용하여 소세포폐암 환자에서 얻어진 폐조직, 혈청 및 엑소좀에서 바이오마커 후보물질군의 발현 정도를 확인하여 이들의 임상적 유용성을 확립한다.