한국인의 폐암에서 새로운 발암인자 Trap220의 과발현 분석을 통한 예후 지표 유용성 평가 및 기능제어를 통한 치료기술 개발 = Study on the possible application of Trap220 as a Prognostic factor for Korean lung cancer patients and development of novel methods for lung cancer treatment

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Ⅰ. Background/ Objectives
Lung cancer is one of the mose common cancer in Korea and is the reading cause of cancer death in men and women. It is crucial of exploring better prognostic markers to improve clinical treatment of patient with lung cancer. The purpose of this study is to elucidate the role of Trap220 as a prognostic factor of lung cancer and to determine the molecular mechanism of lung cancer progression.
Ⅱ. Methods
- Immunohitochemistry of Trap220 in the lung cancer tissues of Korean lung cancer patients who underwent surgical resection at Dong-A university medical cancer. Association between Trap220 expression and the clinicopathologic characters were analyzed.
- Development of Trap220 knockdown system and generation of Trap220 knockdown cell using lung cancer cell line. Cell growth, migration and invasion potential of Trap220-deficient cells were examined.
- Determination of Trap220 knockdown in tumor generation and metastasis using nude mouse xenograft model.
- Idenficiation of Trap220 target genes by gene expression profiling and exploring the signal network for Trap220.
Ⅲ. Results
1) Trap220 expression in lung cancer patient tissue and correation with clinicopathologic characteristics
- In 260 lung cancer patient tissues, Trap220 expression was weak in about 70% of lung cancer tissues. The tumors with low Trap220 expression were larger in size and showed more metastasis and low survival.
2) Generation of Trap220-deficient cells and determining cell growth, migration and invasion.
- Trap220 knockdown system was successfully developed usign Trap220 shRNA and Trap220-deficient cells were generated in two human lung cancer cell lines, A549 and H1299. Although cell growth was slightly decreased after Trap220 knockdown, cell migration and invsion potential, however, were significantly increased upon Trap220 knockdown.
3) The role of Trap220 in tumorigenesis and metastasis
- While tumor size was not changed upon Trap220 knockdown in nude mice xenograft model, Trap220 knockdown greatly increased the formation of daughter tumor, metastasis from primary tumor. Tumor metastasis in in vivo metastasis experiment was also significantly increased upon Trap220 knockdown.
4) Exporing Trap220 target genes and the signal network
- The gene expression profiling of Trap220 knockdown cells revealed that the levels for cell growth-related genes were decreased. However, many invasion and metastasis-related genes were increased upon Trap220 knockdown. Their reduction was confirmed by real-time PCR.
Ⅳ. Conclusion/ Expected contribution
Our finding revealed that Trap220 plays an important role in the development and progression of lung cancer. Low Trap220 was correlated with poorer prognosis and poorer overall surval in lung cancer patient. Thus, Trap220 can be used as an novel clinical marker for predicting the prognosis for lung cancer. Informations from this study could contribute to understand molecular mechanism for the development and progression for lung cancer and to develop the effective strategies for lung cancer treatment.

국문 초록 (Abstract)

Ⅰ. 연구개발의 목표
폐암은 한국인의 호발암 가운데 하나이며 암관련 사망중 가장 높은 원인암이나 발생기전이 명확히 밝혀지지 않아 효과적인 치료책개발에 어려움을 겪고 있음. 본 연구에서는 본 연구그룹에서 발굴된 새로운 암관련인자인 Trap220의 발현을 한국인 폐암조직에서 분석하여 폐암의 진단 및 예후 지표로서 임상적으로 이용될 수 있는지 유효성을 평가하고 폐암 발생 및 폐암 세포 증식에서 Trap220의 역할을 규명하여 새로운 폐암 치료전략을 개발하는 것임.
Ⅱ. 연구개발의 내용 및 방법
- 동아대학교 병원에서 수술받은 폐암환자의 폐암조직을 확보하여 Trap220 발현을 면역조직 화학염색으로 분석하고 임상병리학 인자들과 상관관계를 통계학적으로 분석함.
- Trap220 발현억제시스템을 구축하고 Trap220 결손 폐암세포주를 수립하여 Trap220 발현억제에 따른 증식능, 세포 이동도, 침윤성등을 조사함.
- 누드마우스 종양 이종이식모델에서 Trap220 발현억제에 따른 종양형성 및 전이능에 미치는 영향을 결정함.
- 두종류 Trap220 결손세포주의유전자 발현변화를 분석하여 Trap220 표적 유전자를 발굴하고 Trap220에 의한 폐암조절 신호네트워크를 규명함.
Ⅲ. 결과
1) 폐암환자조직에서 Trap220 발현분석 및 임상병리학적 인자들과의 상관분석
- 폐암환자 260명의 암조직에서 Trap220 발현정도를 분석한 결과, 약 70%의 환자조직에서 Trap220의 발현이 감소되어 있는 것이 확인되었음. Trap220 발현과 임상병리학적 인자들과의 상호관계를 분석한 결과 Trap220의 발현이 낮을수록 종양의 크기가 크고 종양의 침윤 및 전이가 더 높게 나타났으며 생존율 또한 낮다는 것을 확인하였음.
2) Trap220 결손세포주 구축 및 세포증식, 침윤성 조사
- Trap220의 shRNA를 활용하여 Trap220의 발현을 효과적으로 억제할 수 있는 시스템을 성공적으로 개발하였으며, 이를 활요하여 A549, H1299 두 폐암세포주에서 Trap200 발현결손세포주를 구축하였음.
- Trap220 결손에 의해 폐암세포주들의 세포증식은 다소 감소하였으나 반면 종양전이에 큰 영향을 미치는 세포의 이동도 및 침윤성은 반대로 증가함이 확인되었음.
3) 누드마우스 이종이식 종양 모델에서 Trap220 결손세포주의 종양형성능 분석
- Trap220 결손세포주와 야생형 폐암세포주를 누드마우스에 주입하여 종양형성을 분석한 실험에서 종양의 크기에서는 큰 차이를 보이지 않았으나, 딸종양 (daughter tumor)의 형성 및 전이가 Trap220 결손시 더욱 증가함이 확인되었음. in vivo 전이능 실험에서도 Trap220 결손폐암세포주의 전이능이 현저히 증가함을 확인하였음.
4) Trap220에 의한 폐암 발생 조절기전의 규명
- Trap220 결손세포주의 유전자 발현 분석을 통하여 세포증식에 관련된 유전자들이 감소한 반면 세포 이동 및 침윤에 관여하는 여러유전자들의 발현이 증가함을 확인하여음. 이들 유전자들의 발현을 Real-time PCR로 검증하여 Trap220에 대한 표적유전자임을 검증하였음.
Ⅳ. 기대효과 및 활용계획
- 한국인의 호발암인 폐암에서 새로운 진단 및 예후 지표인자로서 Trap220의 유용성을 검증하였으며 이를 폐암 진단 및 치료 예후인자로서의 활용이 기대됨.
- 폐암의 발생 및 진행을 조절하는 새로운 분자표적을 발굴함으로써 이를 표적으로 하는 항암제 및 새로운 임상치료 전략의 개발.
- 암전이의 새로운 조절네트워크 및 표적유전자들의 발굴로 말미암아 발암기전 이해를 위한 학문적 토대를 마련하였으며 세계적으로 경쟁력있는 후속연구가 기대됨.