안드로겐 민감성이 상이한 전립선암세포에서 유도되는 다양한 형태의 세포사멸 연구

Abstract

전립선암은 전 세계적으로 가장 높은 남성 발병률 및 두 번째로 높은 사망률을 보이는 질병이나, 명확한 분자적 발병원인은 정확하게 규명되어 있지 않다. 남성 호르몬인 안드로겐에 의해 전달되는 신호로 세포가 성장하기 때문에, 전립선암의 발생과 진행에 있어 안드로겐 수용체 (AR) 가 결정적 인자로 작용하는 것으로 알려져 있다. 따라서 초기 전립선암의 치료로 AR 의 활성을 억제하는 호르몬 고갈 요법을 적용하고 있다. 그럼에도 불구하고 재발률이 매우 높고, 재발 시에는 안드로겐 호르몬에 비의존적으로 성장하는 hormone-refractory 유형으로 발전하게 되므로 이전의 호르몬 고갈 요법은 효과가 없어, 적용 가능한 치료법이 전혀 없는 실정이다. 따라서 안드로겐 내성 전립선암에도 적용 가능한 새로운 치료법의 개발이 절실하다. 이러한 AR 의 안드로겐에 대한 민감도 및 의존성은 전립선암의 진행 단계 및 발생 기원 등에 따라 다양하며, 따라서 이러한 AR 에 대한 의존 정도에 따라 다양한 phenotype 의 전립선암 세포로 구분할 수 있다. 본 연구에서는, AR 을 발현하며 안드로겐에 의존적 성장을 하는 LNCaP 세포, AR 이 발현되고 활성화되기는 하나 안드로겐-비의존적인 성장을 하는 C4-2 세포, 그리고 AR 을 전혀 발현되지 않고 동시에 안드로겐에 비의존적인 DU145, PC3 세포 등 다양한 종류의 전립선암 세포들을 사용하여, 각각의 세포에서 AR 의 특성에 따른 항암활성 신물질 MCS-C3 의 세포사멸 유도 효과를 비교하였다. 선행 연구에 의하면, 항암 및 항바이러스 활성을 갖는 sangivamycin 으로부터 새롭게 전합성한 pyrrolo[2,3-d]pyrimidine 유도체 MCS-C2 가 다양한 인체 암세포에서 세포주기 조절 억제 및 apoptosis 를 유도하는 효과를 확인한 바 있다. 이를 바탕으로, MCS-C2 의 새로운 carbocyclic 유도체인 MCS-C3 가, 앞서 언급한 다양한 phenotype 의 전립선암 세포에서 유도하는 세포사멸 형태 및 그 분자적 기전을 규명하였다. 우선, MCS-C3 가 비전립선암 HeLa 및 PA-1 세포에서 각각 6 μM 및 4 μM 을 24 시간 동안 처리하였을 때, 농도 의존적으로 apoptosis 를 유도하는 항암활성을 가짐을 확인하였다. 전립선암 세포들에서는, 안드로겐에 대한 의존도 및 반응성 차이에 따라 MCS-C3 에 의해 유도되는 세포사멸의 형태가 상이하게 나타났다. 즉, 안드로겐에 의존적으로 성장을 하는 전립선암 세포에서는 MCS-C3 처리에 의해 특정 농도 와 시간에서 (LNCaP 세포는 6 μM 24 h, C4-2 세포는 9 μM 48 h) 농도 특이적인 apoptosis 가 유도되는 것을 확인하였다. 이때, p21CIP1 단백질의 발현이 현저히 증가하였으며, 이는 저해제 처리 실험을 통해 AR 의 활성과 연관되어 있는 것으로 확인하였다. 반면, AR 을 발현하지 않고 안드로겐-비의존적으로 성장하는 전립선암 세포에서는 약물에 의한 세포사멸이 전혀 유도되지 않거나 (PC3 세포), 24 시간 처리 후에 autophagy 형태의 세포사멸이 특정 농도 (6 μM) 에서 유도 (DU145 세포) 되는 것을 확인하였다. 결론적으로, 본 연구에서는 pyrrolo[2,3-d]pyrimidine 계 carbocyclic 유도체 MCS-C3 에 의한 전립선암 세포의 세포사멸 유도 현상은, 해당 전립선암 세포의 안드로겐에 대한 의존성 및 반응의 민감성에 따라 다양하게 발생된다는 사실을 규명하였다. 특히, LNCaP 세포에서 농도 특이적 (6 μM) 으로 유도되는 apoptosis 는 AR 이 관여하는 p21CIP1 유전자의 급격한 발현 증가가 그 주된 원인임을 확인하였다.