Aberrant Expression of the Neuropathy Associated Gene MORC2 in Cancer Stem-like Cells of Hepatocellular Carcinoma Promotes Malignancy = MORC2 의 비정상적인 발현이 간암발생기전에서 암줄기세포에 미치는 영향

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background: Hepatocellular carcinoma (HCC) contains cancer stem-like cells (CSCs) that drive malignancy, therapeutic resistance and metastasis. Microrchidia family CW-type zinc finger protein 2 (MORC2) is a neuropathy-associated chromatin regulator originally linked to Charcot–Marie–Tooth disease type 2Z but its role in CD133⁺ HCC has not been well defined. This study examined whether this neural disease–related epigenetic factor contributes to CSC-associated phenotypes in HCC.
Methods: We evaluated MORC2 expression and function using CD133-based enrichment, spheroid and organoid models, shRNA-mediated knockdown and xenograft and metastasis assays. Molecular and histological analyses assessed stemness, EMT, invasiveness and anti-cancer drug response.
Results: MORC2 was highly expressed in HCC tissues and enriched in CD133⁺ and spheroid cultures. MORC2 depletion reduced spheroid formation and downregulated the stemness marker Sox2 and the EMT regulators Snail, Slug and Vimentin. Knockdown also decreased invasion in vitro and suppressed tumor growth and metastatic lesions in vivo. In CD133⁺ organoids MORC2 depletion lowered proliferation and increased sorafenib sensitivity, resulting in stronger loss of viability and enhanced apoptosis under the combined treatment.
Conclusions: Although MORC2 is primarily recognized for its role in neuropathic degeneration, it also promotes stemness, EMT and drug resistance in CD133⁺ HCC. MORC2 may serve as a mechanistic link between neuropathy-associated chromatin regulation and CSC-driven HCC progression and represents a potential therapeutic target for improving sorafenib response.

국문 초록 (Abstract)

간세포암(hepatocellular carcinoma, HCC)은 전 세계적으로 발생률과 사망률이 높은 악성 종양으로, 전이, 재발, 항암제 내성으로 인해 예후가 불량한 암종이다. 최근 연구들은 이러한 임상적 난점은 암줄기세포(cancer stem-like cells, CSCs)의 존재와 밀접하게 연관되어 있음을 보고하고 있다. HCC에서 CSC는 CD133, CD44, 등의 표면 마커로 정의되고 자기재생 능력과 종양 개시 능력, 항암 치료에 대한 저항성을 통해 암의 악성 진행을 주도한다. 또한 상피-중간엽 전이(epithelial–mesenchymal transition, EMT)는 CSC 특성을 강화하고 전이 및 치료 저항성을 촉진하는 핵심 생물학적 과정으로 알려져 있다. Microrchidia family CW-type zinc finger protein 2 (MORC2)는 크로마틴 리모델링과 DNA 손상 복구에 관여하는 후성유전학적 조절 인자로 알려져있다. 또한 Charcot–Marie–Tooth disease type 2Z와 같은 신경병증과의 연관성이 보고되어 왔다. 그러나 간세포암에서 MORC2의 역할은 특히 암줄기세포 특성과의 관련성은 명확히 규명되지 않았다. 본 연구는 HCC에서 MORC2의 발현 양상과 기능을 규명하고 암줄기세포성, EMT, 전이, 그리고 항암제 내성과의 연관성을 체계적으로 분석하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구에서는 HCC 환자 조직, TCGA 데이터베이스, 다양한 HCC 세포주 및 CD133⁺ 세포군을 이용하여 MORC2의 발현을 분석하였다. 그 결과 MORC2는 정상 간 조직에 비해 HCC 조직에서 유의하게 과발현되었으며, CD133⁺ 암줄기세포 집단과 spheroid, organoid 모델에서 선택적으로 증가되어 있었다. MORC2 억제는 spheroid 형성과 자기재생 능력을 감소시켰고 Sox2, Nanog 등의 줄기세포성 마커 발현을 억제하였다. 또한 MORC2 억제는 EMT 관련 인자인 Slug, Snail, N-cadherin의 발현을 감소시키고 세포 침윤 및 전이 능력을 유의하게 억제하였다. 생체 내 실험에서도 MORC2 결핍 세포는 종양 성장과 폐 전이가 현저히 감소하였다. 기전적으로 CREB이 MORC2의 상위 전사 조절 인자임을 규명하였고 CREB–MORC2 축이 HCC 암줄기세포성 및 EMT 유지를 조절함을 확인하였다. 더 나아가 CD133⁺ 유래 organoid 모델에서 MORC2 또는 CREB 억제는 항암제 처리 시 세포 생존율을 감소시키고 세포자멸사를 유도하여 항암제 감수성을 증가시켰다. 이는 MORC2가 HCC에서 치료 저항성을 유지하는 핵심 인자임을 시사한다. 종합적으로 본 연구는 MORC2가 간세포암에서 암줄기세포성, EMT, 전이 및 항암제 내성을 조절하는 중심 조절자임을 규명하였다. 본 연구 결과는 MORC2가 간세포암의 예후 예측 바이오 마커이자 치료 표적으로 활용될 수 있는 가능성을 제시하였고 HCC 치료 전략 개발에 새로운 분자적 근거를 제공한다.

목차 (Table of Contents)

• Chapter 1. INTRODUCTION 1
• 1.1. Background of the Study 1
• Chapter 2. MATERIALS AND METHODS 4
• 2.1. Cell Lines and Reagents 4
• 2.2. Lentiviral Transduction and MORC2 and CREB Knockdown 4
• 2.3. Cell Growth and Proliferation 5
• 2.4. Spheroid and Organoid Formation Assays 5
• 2.5. Magnetic-activated Cell Sorting 6
• 2.6. Quantitative Reverse Transcription-PCR 7
• 2.7. Western Blot Analysis 7
• 2.8. Migration and Invasion Assays 8
• 2.9. Mouse Xenograft and Metastasis Assays 9
• 2.10. Drug Sensitivity and Apoptosis Assays 9
• 2.11. Human Tumor Microarray Analysis 10
• 2.12. Statistical Analysis 11
• Chapter 3. RESULTS 12
• 3.1. MORC2 is Overexpressed in hepatocellular carcinoma tissues 12
• 3.2. MORC2 promotes stemness and tumor spheroid formation in CD133 hepatocellular carcinoma cells 13
• 3.3. MORC2 promotes EMT, invasion, and metastasis in hepatocellular carcinoma 14
• 3.4. CREB signaling regulates liver cancer stemness via MORC2 in CD133 hepatocellular carcinoma cells 15
• 3.5. MORC2 confers resistance to anti-cancer drug and maintains hepatocellular carcinoma spheroid viability 17
• 3.6. MORC2 promotes tumor growth in vivo and supports organoid development from patient derived hepatocellular carcinoma cells 18
• Chapter 4. DISCUSSION 33
• REFERENCES 37