폐암의 항체 기반 진단 및 치료를 위한 잠재적 표적으로서의 DDOST

Abstract

Lung cancer is the one of common cancers and fatal diseases causing high death rate. High death rate of lung cancer is because of absence of effective methods for early diagnosis and treatment. Thus, there have been many trials to develop a new method for diagnosis and treatment of lung cancer. The one of rising tools for development of the new method are proteomic tools. Using proteomic tools, biomarkers for lung cancer which are able to measure the differences between normal and lung cancer can be identified. Particularly, cell surface proteins can be an efficient biomarker. There are two monoclonal antibodies approved clinically that target non-small cell lung cancer. Unfortunately, they are not suitable to be applied to four types of lung cancers such as adenocarcinoma, large-cell carcinoma, small-cell carcinoma, and squamous-cell carcinoma. Therefore, we investigated a new target covering four types of lung cancers by analyzing cell surface proteins expressed in four kinds of lung cancer cell lines. DDOST (Dolichyl-diphosphooligosaccharide-protein glycosyltransferase 48 kDa subunit) was selected as candidate target of lung cancer among cell surface proteins expressed in only lung cancer cell lines. We examined the specific expression of DDOST on the surface of lung cancer cell lines and lung cancer tissues. Anti-DDOST antibody displayed complement-dependent cytotoxicity against human lung cancer cell lines. In addition, anti-DDOST antibody delayed the growth of lung cancer tumor in subcutaneous xenograft nude mice. By optical imaging using cy5.5-labeled anti-DDOST antibody, we confirmed that anti-DDOST antibody can target lung cancer tumor in vivo. Our results suggest that DDOST protein is a potential target for antibody-based diagnostic and therapy of lung cancer.|폐암은 많이 발병하는 암들 중 하나이면서 전세계적으로 사망률이 가장 높은 치명적인 질병이다. 폐암은 조직학적 분류에 따라 크게 소세포 폐암, 비소세포 폐암으로 나뉘며 비소세포 폐암은 세부적으로 선암, 편평상피암, 대세포암으로 분류된다. 폐암을 조기에 진단하고 효과적으로 치료할 수 있는 방법의 부재로 여전히 폐암으로 사망하는 환자의 수는 높은 수치를 보이고 있다. 이러한 이유로 효과적인 폐암의 치료 방법을 개발하고자 하는 시도가 계속되어 왔는데 단백체 연구는 이러한 치료 방법을 개발하기 위한 유용한 학문으로 여겨지고 있다. 특히 세포 표면에 발현하는 표면 단백질에 대한 단일클론항체는 진단이나 치료를 위한 중요한 표적이 될 수 있다. 현재까지 치료 목적으로 사용이 승인된 단일클론항체는 두 가지가 있다. 하지만 이 두 가지 모두 비소세포폐암에서 발현되는 돌연변이를 가진 Epidermal growth factor receptor (EGRF)를 표적으로 하고 있어 모든 폐암에 대해서 적용할 수는 없다. 이 연구에서는 모든 폐암에 대해 적용이 가능한 표적 단백질을 찾고자 하였으며 단백체 분석을 통해 네 가지 폐암 세포에서는 발현하지만 정상 폐에서는 발현하지 않는 표면 단백질을 찾아내었다. 특히 outer membrane에 발현하여 진단 및 치료를 위한 마커로서의 효용성이 높고 폐암 세포에서 다량 발현하는 단백질을 찾아내었다. 이러한 기준에 따라 이후 DDOST (Dolichyl-diphosphooligo-saccharide-protein glycosyltransferase 48 kDa subunit) 단백질이 폐암의 진단과 치료를 위한 표적 단백질로서 선정되었다. 먼저 DDOST 단백질이 정상 폐에서가 아닌 폐암에서만 발현하는 지를 확인하였다. 그 결과 DDOST 단백질은 정상 폐에서는 발현하지 않으며 폐암 세포에서만 발현하는 것을 확인하였다. 특히 DDOST 단백질은 폐암 세포의 표면에서 발현하고 있었다. 또한, DDOST에 대한 항체를 이용하여 보체 의존성 세포 독성 (complement-dependent cytotoxicity) 실험을 수행하여 이 항체가 치료용으로 활용될 수 있는 지를 확인하였다. 폐암 세포에 보체 (complement) 요소와 DDOST에 대한 항체를 처리한 결과 폐암 세포의 성장이 저해되는 것을 확인하였다. 더불어 폐암 이식 동물 모델에 형광 물질을 표지한 DDOST 항체를 투여하고 in vivo imaging을 수행하였다. 이를 통해 DDOST 항체가 동물 내에서 DDOST를 효과적으로 targeting 할 수 있음을 알 수 있었다. 마지막으로 DDOST 항체를 폐암 이식 동물 모델에 투여하여 DDOST 항체가 폐암 종양의 성장에 미치는 영향을 확인하였다. 항체를 처리한 군에서는 항체를 처리하지 않은 대조군에 비해서 종양의 성장이 현저히 억제되는 것을 확인하였으며 이로 보아 DDOST 항체가 치료를 위해 사용될 수 있음을 알 수 있었다. 결론적으로, 폐암 세포의 표면에서 특이적으로 발현하는 DDOST 단백질은 폐암을 targeting하기 위한 표적 단백질로 사용될 수 있다는 것을 확인하였다. 그러므로 DDOST 항체는 폐암의 진단과 치료 방법의 개발에 효과적으로 사용될 수 있을 것이다.; Lung cancer is the one of common cancers and fatal diseases causing high death rate. High death rate of lung cancer is because of absence of effective methods for early diagnosis and treatment. Thus, there have been many trials to develop a new method for diagnosis and treatment of lung cancer. The one of rising tools for development of the new method are proteomic tools. Using proteomic tools, biomarkers for lung cancer which are able to measure the differences between normal and lung cancer can be identified. Particularly, cell surface proteins can be an efficient biomarker. There are two monoclonal antibodies approved clinically that target non-small cell lung cancer. Unfortunately, they are not suitable to be applied to four types of lung cancers such as adenocarcinoma, large-cell carcinoma, small-cell carcinoma, and squamous-cell carcinoma. Therefore, we investigated a new target covering four types of lung cancers by analyzing cell surface proteins expressed in four kinds of lung cancer cell lines. DDOST (Dolichyl-diphosphooligosaccharide-protein glycosyltransferase 48 kDa subunit) was selected as candidate target of lung cancer among cell surface proteins expressed in only lung cancer cell lines. We examined the specific expression of DDOST on the surface of lung cancer cell lines and lung cancer tissues. Anti-DDOST antibody displayed complement-dependent cytotoxicity against human lung cancer cell lines. In addition, anti-DDOST antibody delayed the growth of lung cancer tumor in subcutaneous xenograft nude mice. By optical imaging using cy5.5-labeled anti-DDOST antibody, we confirmed that anti-DDOST antibody can target lung cancer tumor in vivo. Our results suggest that DDOST protein is a potential target for antibody-based diagnostic and therapy of lung cancer.