Studies on endometrial cancer : cell deaths and cross talks with endometrial stromal cells - 조한태 (The Graduate School, Ajou University, 2020)
자궁내막암은 부인암 악성종양 중 하나로 여성호르몬인 난포호르몬 (estrogen)의 지속적 영향이 주요 암 발생원이다. 자궁내막암의 발생 및 진행은 난포호르몬의 지속적인 노출에 의한 돌연변이의 축적으로 진행된다. 최근 항암연구는 암미세환경에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 암미세환경을 통해 암의 세포사멸을 유도하는 실험을 수행하였고 이를 통해 암세포와 기질세포간의 상관관계를 연구하였다. 암세포는 활성산소종에 대한 민감성이 높다. 암은 정상세포에 비해 활성산소종의 비율이 높다. 그 결과 암세포의 생존, 세포분열, 혈관 신생이 일어난다. 그러나 암세포는 이미 높은 농도의 활성산소종의 비율 때문에 외부에서 도입한 활성산소종에 대한 감수성이 높다. 따라서 외부에서 도입한 활성산소종은 항암치료의 요인으로 작용할 수 있다. 본 연구에서는 활성산소종의 일종인 산화질소 (NO)를 선택적으로 생성할 수 있는 저온 대기압 플라즈마 장치를 개발하여 산화질소를 자궁내막암과 자궁기질세포에 노출했다. 그 결과 높은 농도의 산화질소에서 자궁내막암의 선택적인 세포사멸이 일어났다. 이 결과를 바탕으로 높은 농도의 산화질소를 제어하여 항암치료에 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 암미세환경을 통한 항암연구에 있어서 면역세포 연구는 중요하다. 따라서 면역세포의 활성화를 통한 암세포사멸을 연구하였다. 자연살해세포 (natural killer cells)는 선천면역세포로서 암세포를 직접 사멸할 수 있는 기능이 있다. 자연살해세포의 암세포를 죽이는 원리는 두 가지로 암세포를 인지하는 것과 암세포의 세포사멸유도하는 신호를 전달하는 것이다. Perforin, Granzyme B와 같은 단백질로 표적 세포인 암세포를 사멸할 수 있다. 자연살해세포를 활성화하기 위해서 피톤치드 (phytoncide)를 처리하면서 생쥐를 이용하여 이종종양이식 실험을 진행하였다. 실험 결과 암세포를 이식한 생쥐에서 피톤치드 향을 맡게 한면 암세포의 성장이 대조군에 비해 44.18% 저해되었다. 그리고 비장에서 추출한 자연살해세포로 세포독성을 분석한 결과 피톤치드 향을 처리한 생쥐에서 유의하게 자연살해포의 세포독성이 증가하였다. 피톤치드는 식물에서 나오는 정유성분으로 여러 가지 성분들로 구성 되어 있다. 따라서 동물모델에서 쓰인 피톤치드 향을 기체크로마토그래피분석법을 이용하여 물질의 구성 성분을 분석하여 각각의 성분 물질을 자연살해세포주에 직접 처리하였다. 그 결과 표적 세포를 혈액암 세포주로 하였을 때에 자연살해세포의 세포독성이 α-pinene에서 가장 증가하였다. α-pinene을 자연살해세포에 처리하고, 인간 자궁내막암 세포를 표적으로 한 세포독성 결과도 혈액암 세포주와 같이 세포독성이 증가하였다. α-pinene에 의한 자연살해세포의 활성화의 세포내 신호전달경로를 알기 위해 실험한 결과 Erk와 Akt 신호전달 단백질이 강화되었다. 이 결과를 통해 피톤치드를 통한 자연살해세포의 활성화가 자궁내막암 세포사멸을 강화시키는 것을 밝혔다. 암세포가 단계적으로 성장하기 위해서는 암미세환경의 영향을 받게 된다. 암세포는 암세포를 둘러싸는 다양한 종류의 세포를 사이토카인을 통해 특성을 바꾼다. 암세포에 의해서 특성이 바뀐 주변 세포들은 다시 암세포의 생존, 세포분열, 혈관 신생에 도움이 되는 신호를 전달한다. 마지막 단계에서는 암세포는 침윤과 전이가 일어난다. 이와 같은 암세포와 암 주변 세포 간의 상호작용을 연구하기 위해서 자궁내막암과 자궁내막기질세포를 공배양하여 사이토카인의 발현 양상을 어레이방법으로 분석하였다. 그 결과 33개의 사이토카인의 발현양이 증가하였고 15개의 사이토카인의 발현양이 감소하였다. 난포호르몬 조건과 공배양의 결과로 자궁내막암의 이동 능력을 분석한 결과 유의하게 자궁내막암의 이동 능력이 증가하였다. 특히, CCL2와 GDF15의 역할을 알아보기 위해서 두 단백질을 자궁내막암 세포주에서 과 발현하였다. 그 결과 epithelial-mesenchymal transition (EMT)와 관련된 단백질의 발현양이 증가하였다. α-SMA, vimentin, twist 1, twist 2, MMP3, MMP9와 같은 대표적인 EMT관련 단백질들의 발현이 증가하였다. 자궁내막세포에 TNFα를 처리하여 CCL2가 발현하는 것을 확인하였다. 따라서 자궁내막암이 난포호르몬의 자극을 받아 TNFα가 발현하고 TNFα에 의해 자궁내막세포에서 CCL2의 발현이 증가하였다. CCL2는 다시 자궁내막암에 영향을 주어 자궁내막암에서 EMT관련 단백질이 증가하였다. 이 결과를 통해 자궁내막암과 자궁내막세포 간의 상호작용이 일어나는 것과, TNFα와 CCL2를 통한 상호작용이 자궁내막암의 이동 능력을 증가시키는 것과 EMT가 일어나는 것을 밝혔다. 결론적으로 암미세환경의 조절을 통해 암세포 사멸을 효과적으로 유도할 수 있었다. 또한 자궁내막암과 자궁내막세포와의 상호작용의 기능을 알게 되었다. 고농도의 산화질소를 통해 자궁내막암세포를 선택적으로 사멸을 유도할 수 있음을 밝혔다. 피톤치드를 이용하여 자연살해세포의 활성화를 증가시켜 자궁내막암의 세포사멸을 효과적으로 유도하였다. 마지막으로 자궁내막암과 자궁내막세포와의 공배양을 통한 분석으로 TNFα, CCL2 발현이 자궁내막암의 이동 능력과 EMT를 증가시키는 것을 확인하였다. 이와 같이 암미세환경에 대한 이해와 조절을 통해 더욱 강력하고 효과적인 항암제개발을 할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.
학위논문(박사)--아주대학교 일반대학원 :생명과학과,2020. 2