KR101115446B1 - 대장암 진단용 조성물 및 그 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644 유전자의 신규한 용도를 제공한다. 본 발명에 따른 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 또는 KIAA1644 유전자는 대장암과 높은 관련성을 가지므로, 상기 유전자의 발현량을 확인함으로써 대장암의 진단, 약물스크리닝 등이 가능하고, 본 발명에 따른 유전자를 대장암 치료타겟으로 할 수 있다는 장점을 갖는다.

Description

대장암 진단용 조성물 및 그 용도{Composition for diagnosing colorectal cancer and use thereof}
본 발명은 대장암 진단용 조성물 및 그를 이용한 진단키트, 대장암 치료용 조성물, 및 대장암 치료제 스크리닝용 조성물 및 스크리닝 방법에 관한 것이다.
대장암은 일반적으로 소득수준이 높은 집단에서 발생률이 높아 일반적으로 '선진국형 암'으로 인식되어지고 있으며 서양의 경우 암 사망에 있어서 제2위를 차지하는 암으로 전체 암의 약 15% 정도를 차지하고 있다. 미국의 경우 연간 약 56,000명이 대장암으로 사망하고 130,000명의 새로운 대장암 환자가 발생한다고 보고되고 있으며 우리나라에서 대장암은 사망률에서 전체 암에서 차지하는 비율이 위암, 간암, 폐암에 이어 제4위를 차지하는 암이다. 1980년에 전체암의 5.8%를 차지하던 것이 1985년에는 6.1%, 1995년에는 8.2%, 가장 최근 자료인 2002년에는 11.2%로 지속적인 증가 추세를 보이고 있으며, 1991년도 자료와 비교해 볼 때 위암, 간암, 자궁경부암의 사망률이 감소한 데 비해 대장암에 의한 사망률은 인구 10만 명당 4.7명에서 11.4명으로 2배 이상 증가하였다. 이와 같은 추세가 계속된다면 2010년경에는 우리나라에서의 대장암 발생빈도가 서양의 수준에 도달할 것으로 예측되며 2006년 대장암 발병률은 2위에 해당한다.
대장암 환자의 생존률을 높이기 위한 많은 노력이 진행되고 있으나 기존 치료법을 통하여 생존률을 향상시키기는 어려운 상태이다. 대장암 환자의 생존률을 높이기 위해서는 무엇보다도 조기진단과 새로운 대장암 맞춤타겟의 발굴이 시급하다. 대부분의 대장암은 선종에서 발생하며, 암으로의 변화에 약 10년이 소요되므로 조기진단을 통하여 전암성 병변인선종이나 조기암을 제거할 기회가 많다. 현재 사용되는 선별 검사로는 1) 대변 잠혈 검사, 2) 에스결장경 검사, 3) 대장 내시경 검사, 4) 대장 조영술이 사용되고 있는데 잠혈 검사는 조기진단용으로는 유용성이 떨어지며, 대장 조영술은 진단의 정확도가 떨어져 1cm 이하의 경우 20-50%, 1cm 이상일 때는 10-30%, 조기 대장암의 경우 15-45% 정도의 정확도를 보인다. 따라서 좀 더 정확하고 조기진단이 될 수 있는 진단시스템이 필요하며, 이는 대장암 관련 마커유전자의 발굴이 필요로 되어지는 부분이다. 또한 대장암이 발병했을 경우 예후를 예측하고 적절한 치료방침을 정하는데 대장암 마커가 적절히 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
대장암의 발생과정에는 여러종류의 암 유전자, 종양 억제유전자등 다양한 유전자 변화가 관여하는 것으로 알려져 있다. 실제 대장암은 발암과정에서 일어나는 유전적 변화가 가장 많이 밝혀진 암이다. 대장암은 한 개의 암 유전자 또는 종양억제 유전자의 변화가 단독으로 암을 유발시킬 수 있는 것이 아니고 정상 대장 점막세포가 선종의 단계를 거쳐 대장암으로 진행되기 위해서는 수년에 걸친 긴 세월을 통해 여러 개의 암 관련 유전자의 변화가 축적되어야 하는데 이를 대장암 발생에 있어서 유전자의 다단계적 변화라고 한다. 여기서 중요한 것은 각 단계에서의 유전자 변화 순서가 아니라 궁극적으로 누적되는 유전자들의 변화의 총합이다. 대장암 발생과정에 관여하는 유전적 변화로는 K-ras, APC, MCC 유전자, 18번 염색체의 DCC유전자, 17번 염색체의 p53 유전자, 그리고 DNA methylation의 이상 등이 있으며, hMSH2, hMSH1, hPMS1, hPMS2 등의 돌연변이도 관계된다.
이와 같이,암의 형성은 다양한 유전자들과 이들 유전자들의 발현및 조절 기작이 복합적으로 연관되어 진행되므로 최근 들어 다량의 유전자를 사용하는 올리고 칩을 이용한 암 관련 유전자들의 발현률을 비교하여 암의 새로운 진단이나 치료의 마커를 발굴하기 위한 연구들이 이루어지고 있다. 암세포에서 발현이 증가하거나 감소하는 유전자들은 세포분열, 세포신호전달, 세포 골격, 세포 운동, 세포 방어, 유전자및 단백질의 발현 그리고 세포내 물질대사등 여러부분에 관여하는 것으로 환자 조직들에 따라 동일한 발현변화를 보이는 유전자가 있는 반면 다른 발현 변화를 보이는 유전자들이 많다. 이것은 각각 환자들이 특이성 때문일 가능성이 크므로 연구하는 대상의 환자 조직들의 정확한 병리학적 소견과 분류에 따라야 하며 정확한 유전자를 이용한 진단에는 보다 많은 새로운 유전자들의 검색과 확인이 필요하다.
특정 세포내에서 특정 유전자의 발현 빈도를 조사함으로서 대장암 관련된 유전자의 발굴이 가능하며, 이를 통하여 대장암 진행의 분자적 메카니즘을 이해하게 되고, 나아가 대장암 진단 및 치료 타겟으로의 사용이 가능하게 될 것이다.
현재 C13ORF18와 C13ORF3는 유전자의 기능에 대해서 전혀 보고된 바가 없으며, ASPM는 유사분열시 방추체를 조절하는 역할을 하며 주로 신경분화와 관련되어 보고되어 있다 [Nousiainen 등, PNAS, 2006]. 또한, ARID3A는 RB1 단백질과 E2F1 전사인자 신호전달과정의 또 다른 전사인자로서 세포주기조절에 관여하며, B 세포 분화에 관계한다고 보고 되어 있고[Ma 등, Mol Cancer Res, 2003], C2ORF15는 콜라겐 축적의 negative 조절자로서의 역할이 알려져 있다[Pyagay 등, Circ Res. 200]. 그리고, IQGAP3는 GTPase activating 단백질로서 Rac1 과 Cdc42의 새로운 타겟으로 신경돌기의 성장에 관계되어 보고되어 졌으며[Wang 등 J Cell Sci, 567-577, 2007], LOC644773는 ARP3 actin-related protein 3 homolog B로서 정의 되고 pseudogene일 가능성이 있으며 유전자의 기능에 대해서 전혀 보고된 바가 없으며, LOC144501는 keratin 의 새로운 멤버로서 기능이 알려져 있지는 않다 [Rogers 등, J. Invest Dermatol 536-544, 2005].
FLJ22655는 hypothetical 단백질을 암호화하고 있으나, 그 기능은 알려져 있지 않은 유전자이며, ZG16는 zymogen granule protein 16으로 간암에서 현저히 줄어드는 것으로 알려져 있고 [Zhou YB등 BBRC 2007], VMD2L2 는 칼슘민감성 chloride 채널을 형성하는 단백질로서 알려져 있을 뿐 암과의 관련성은 보고된 바 없다[Tsunenari 등, J Biol Chem 41114-41125, 2003]. 또한, MS4A12는 막 단백질로서 복합 수용체의 구성원 중의 하나이고 세포신호전달에 관여한다고 보고되어 있고[Liang등, Genomics, 119-127, 2001], KIAA1644는 그 기능이 아직 알려진 바 없다.
본 발명자들은 상기 유전자들이 대장암관련성이 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644 유전자의 신규한 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 상기 유전자로부터 발현된 단백질을 포함하는 대장암 진단용 또는 대장암치료제 스크리닝용 조성물, 상기 유전자의 억제제 또는 상기 유전자로부터 발현된 단백질의 억제제 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 대장암 치료용 조성물, 및 대장암 진단용 키트를 제공하고자 한다.
본 발명은 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자를 포함하는 대장암 진단용 조성물을 제공한다.
본 발명의 'C13ORF18', 'C13ORF3', 'ASPM', 'ARID3A', 'C2ORF15', 'IQGAP3', 'LOC644773', 'LOC144501', 'FLJ22655', 'ZG16', 'VMD2L2', 또는 'MS4A12'의 '유전자'라 함은 이들 유전자의 DNA 또는 mRNA를 말하며, DNA 또는 mRNA의 전부 또는 일부를 모두 포함하는 개념이다.
본 발명의 대장암 진단용 조성물은 상기 유전자 외에도 핵산의 구조를 안정하게 유지시키는 증류수 또는 완충액을 포함할 수 있다.
상기 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, 및 LOC144501 유전자는 대장암세포에서 특이적으로 발현이 증가하며, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644 유전자는 대장암세포에서 특이적으로 발현이 감소한다. 따라서 상기 유전자의 발현정도를 조사하면 대장암을 진단할 수 있다.
상기 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644유전자의 서열정보는 표 1에 나타낸 바와 같다.
Figure 112011019547024-pat00001
본 발명은 또한 상기 유전자들의 대장암 진단 용도 및 상기 조성물과 대상체로부터 얻은 시료 간의 반응을 확인하여 대장암을 진단하는 방법을 제공한다.
본 발명의 진단 방법에서 상기 유전자를 포함하는 조성물과 시료 간의 반응의 확인은 DNA-DNA, DNA-RNA, DNA-단백질 간의 반응 여부를 확인하는데 사용되는 통상적인 방법들, 예컨대 DNA 칩, 단백질 칩, 중합효소 연쇄반응 (PCR), 노던 블롯팅, 서던 블롯팅, ELISA(Enzyme Linked Immunosorbent assay), 효모 이중 혼성법(yeast two-hybrid), 2-D 겔 분석 및 시험관 내 결합 에세이 (in vitro binding assay) 등을 이용할 수 있다. 예컨대 상기 유전자의 전부 또는 일부를 프로브로 사용하여 대상자의 체액으로부터 분리한 핵산과 하이브리드화한 후 당분야에 공지된 다양한 방법, 예컨대 역전사 중합효소 연쇄반응(reverse transcription polymerases chain reaction), 써던블로팅(southern blotting), 노던 블롯팅(Northern blooting) 등으로 이를 검출함으로써 대상자에서 상기 유전자가 고발현된 상태인지 또는 저발현된 상태인지 조사하면 대장암의 발생 여부를 판단할 수 있다. 상기 프로브를 방사선 동위원소 또는 효소 등으로 표지하면 용이하게 유전자의 존재를 확인할 수 있다. 상기 프로브의 염기서열은 상기 유전자의 염기서열과 70% 이상의 유사성이 있으면 족하다. 상기 프로브는 본 발명의 센스 및 안티센스 프라이머를 이용한 유전자 증폭법에 의해 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자의 센스 및 안티센스 프라이머쌍을 포함하는 대장암 진단용 조성물을 제공한다.
상기 센스 및 안티센스 프라이머쌍은 상기 유전자에 대한 상보적인 염기서열을 갖는 서열번호 3~28의 프라이머쌍일 수 있다. 상기 프라이머쌍은 다음의 표 2에 정리하였다. 본 발명에서 '상보적'이란 프라이머의 염기서열에서 완전히 상보적인 것과 80% 이상의 상동성이 있는 것을 포함하는 개념이다.
Figure 112011019547024-pat00002
상기 센스 프라이머 및 안티센스 프라이머를 이용한 공지의 방법으로 상기 13종의 유전자의 발현양을 측정할 수 있다. 예를 들면, RT-PCR방법 등으로 측정할 수 있다.
본 발명은 또한 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자로부터 발현된 단백질을 포함하는 대장암 진단용 조성물을 제공한다.
본 발명의 조성물은 상기 단백질 외에도 단백질의 구조를 안정하게 유지시키는 증류수 또는 완충액을 포함할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 상기 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, 및 LOC144501 유전자는 대장암세포에서 특이적으로 발현이 증가하며, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644 유전자는 대장암세포에서 특이적으로 발현이 감소하므로 상기 유전자들로부터 발현된 단백질을 이용하여 상기 유전자 또는 단백질의 과발현 또는 저발현 여부를 조사하면 대장암을 진단할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 단백질의 대장암 진단 용도 및 상기 조성물과 대상체로부터 얻은 시료 간의 반응을 확인하여 대장암을 진단하는 방법을 제공한다.
본 발명의 진단 방법에서 상기 단백질을 포함하는 조성물과 시료 간의 반응의 확인은 DNA-단백질, RNA-단백질, 단백질-단백질 간의 반응 여부를 확인하는데 사용되는 통상적인 방법들, 예컨대 DNA 칩, 단백질 칩, 중합효소 연쇄반응 (PCR), 노던 블롯팅, 서던 블롯팅, 웨스턴 블롯팅, ELISA(Enzyme Linked Immunosorbent assay), 특이적 면역염색(histoimmunostaining), 효모 이중 혼성법(yeast two-hybrid), 2-D 겔 분석 및 시험관 내 결합 에세이 (in vitro binding assay) 등을 이용할 수 있다. 예컨대 상기 유전자들로부터 발현된 단백질의 전부 또는 일부를 프로브로 사용하여 대상자의 체액으로부터 분리한 핵산 또는 단백질과 하이브리드화한 후 당분야에 공지된 다양한 방법, 예컨대 역전사 중합효소 연쇄반응(reverse transcription polymerases chain reaction), 웨스턴 블로팅(western blotting) 등으로 이를 검출함으로써 대상자에서 상기 유전자가 고발현된 상태인지 조사하면 대장암의 발생 여부를 판단할 수 있다. 상기 프로브를 방사선 동위원소 또는 효소 등으로 표지하면 용이하게 유전자의 존재를 확인할 수 있다.
또한 본 발명의 조성물은 상기 단백질 대신 상기 단백질에 대한 특이적 항체를 포함할 수 있다. C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, 또는 LOC144501 유전자는 대장암세포에서 특이적으로 발현이 증가하여 상기 유전자로부터 발현된 단백질의 양 또한 증가하게 되며, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 또는 KIAA1644 유전자는 대장암세포에서 특이적으로 발현이 감소하여 상기 유전자로부터 발현된 단백질의 양 또한 감소하게 된다. 따라서 상기 유전자로부터 발현된 단백질에 대한 항체를 이용하는 경우, 항원-항체 반응을 통해 상기 단백질을 검출해 내어 대장암을 진단할 수 있다.
상기 단백질에 대한 모노클로날 항체는 당업계에 통상적인 모노클로날 항체 제작 방법을 통해 제작되어 사용될 수도 있고, 시판되는 것을 사용할 수 있다. 상기 단백질에 대한 모노클로날 항체는 일반적으로 알칼라인 포스파타아제(alkaline phosphatase, AP) 또는 호올스래디쉬 퍼록시다제(horseradish peroxidase, HRP) 등의 효소가 컨쥬게이션된 2차 항체 및 이들의 기질을 사용하여 발색반응시킴으로써 정량분석할 수도 있고, 아니면 직접 상기 단백질에 대한 모노클로날 항체에 AP 또는 HRP 효소 등이 컨쥬게이션된 것을 사용하여 정량분석할 수도 있다. 또한, 모노클로날 항체 대신에 상기 단백질을 인식하는 폴리클로날 항체를 사용할 수도 있고 이는 당업계에 통상적인 항혈청 제작 방법을 통해 제작되어 사용될 수도 있으며, 항원결합성을 갖는 것이면 모노클로날 항체 또는 폴리클로날 항체의 일부도 본 발명의 항체에 포함되고, 모든 면역 글로불린 항체가 포함된다. 나아가, 본 발명의 항체에는 인간화 항체 등의 특수항체도 포함된다.
상기 항체는 본 발명의 13종의 각 유전자를 통상적인 방법에 따라 발현벡터에 클로닝하여 상기 유전자에 의해 코딩된 단백질을 얻고, 얻어진 단백질로부터 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 여기에는 13종의 단백질의 부분 펩타이드도 포함하며, 본 발명의 부분펩타이드로는 최소한 7개 이상, 바람직하게는 12개 이상의 아미노산을 포함한다.
또한 본 발명은 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자, 상기 유전자의 센스 및 안티센스 프라이머쌍, 상기 유전자로부터 발현된 단백질, 또는 상기 단백질에 대한 항체를 포함하는 대장암 진단용 키트를 제공한다.
상기 대장암 진단용 키트는 지지체, 적당한 완충용액, 발색 효소 또는 형광물질로 표지된 2차 항체, 발색 기질액, 또는 1,6-N-아세틸글루코사민 당쇄가지 변화를 측정하기 위한 L4-PHA, 폴리(A) RNA 분리시약 등을 더 포함할 수 있다.
상기 지지체는 니트로셀룰로오즈막, 폴리비닐수지로 합성된 96웰플레이트(96 well plate), 폴리스티렌수지로 합성된 96웰플레이트, 또는 유리로 된 슬라이드글라스 등일 수 있고, 상기 발색효소는 퍼옥시다아제(peroxidase), 또는 알칼라인 포스파타아제(alkaline phosphatase) 등일 수 있으며, 상기 형광물질은 FITC, 또는 RITC 등일 수 있고, 상기 발색 기질액은 ABTS(2,2'-Azino-bis(3-ethylbenzenzothiazoline-6-sulfonic acid)), OPD(o-Phenylenediamine), 또는 TMB(Tetramethyl Benzidine) 등일 수 있다.
본 발명은 또한 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자를 포함하는 대장암 치료제 스크리닝용 조성물을 제공한다. 또한 본 발명은 상기 조성물의 대장암치료제 스크리닝용 용도 및 상기 조성물을 표적물질로 이용하여 시험대상물질을 접촉시키고, 표적물질과 시험대상물질 간의 반응을 확인하여, 시험대상물질이 상기 유전자의 발현을 증진시키는 활성 또는 억제하는 활성을 나타내는지를 결정하는 단계를 포함하는 대장암치료제 스크리닝 방법을 제공한다.
본 발명의 스크리닝 방법에서 상기 유전자를 포함하는 조성물과 시험대상물질 간의 반응 확인은, DNA-DNA, DNA-RNA, DNA-단백질, DNA-화합물 간의 반응 여부를 확인하는데 사용되는 통상적인 방법들을 사용할 수 있다. 예를 들면, 생체 외부에서(in vitro) 상기 유전자와 시험대상물질 사이의 결합 여부를 확인하기 위한 혼성화 시험, 포유류세포와 시험대상물질을 반응시킨 후 노던 분석, 정량적 PCR, 정량적 실시간 PCR 등을 통한 상기 유전자의 발현율 측정 방법, 또는 상기 유전자에 리포터 유전자를 연결시켜 세포 내로 도입한 후 시험대상물질과 반응시키고 리포터 단백질의 발현율을 측정하는 방법 등을 사용할 수 있다. 이러한 경우 본 발명의 조성물은 상기 유전자 외에도, 핵산의 구조를 안정하게 유지시키는 증류수 또는 완충액을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자로부터 발현된 단백질을 포함하는 대장암치료제 스크리닝용 조성물을 제공한다. 본 발명은 또한 상기 조성물의 대장암치료제 스크리닝용 용도 및 상기 조성물을 표적물질로 이용하여 시험대상물질을 접촉시키고, 표적물질과 시험대상물질 간의 반응을 확인하여, 시험대상물질이 상기 단백질의 기능을 증진시키는 활성 또는 억제하는 활성을 나타내는지를 결정하는 단계를 포함하는 대장암치료제 스크리닝 방법을 제공한다.
본 발명의 스크리닝 방법에서 상기 단백질을 포함하는 조성물과 시험대상물질 간의 반응 확인은, 단백질-단백질, 단백질-화합물 간의 반응 여부를 확인하는데 사용되는 통상적인 방법들을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 단백질과 시험대상물질을 반응시킨 후 활성을 측정하는 방법, 효모 이중 혼성법(yeast two-hybrid), 상기 단백질에 결합하는 파지 디스플레이 펩티드 클론(phage-displayed peptide clone)의 검색, 천연물 및 화학물질 라이브러리(chemical library) 등을 이용한 HTS(high throughput screening), 드럭 히트 HTS(drug hit HTS), 세포 기반 스크리닝(cell-based screening), 또는 DNA 어레이(DNA array)를 이용하는 스크리닝법 등을 사용할 수 있다. 이러한 경우 본 발명의 조성물은 상기 단백질 외에도, 단백질의 구조 또는 생리 활성을 안정하게 유지시키는 완충액 또는 반응액을 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 조성물은 생체 내(in vivo) 실험을 위해, 상기 단백질을 발현하는 세포, 또는 전사율을 조절할 수 있는 프로모터 하에 상기 단백질을 발현하는 플라스미드를 함유하는 세포 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 스크리닝 방법에서, 시험대상물질은 통상적인 선정방식에 따라 대장암전이 억제제로서의 가능성을 지닌 것으로 추정되거나 또는 무작위적으로 선정된 개별적인 핵산, 단백질, 기타 추출물 또는 천연물, 화합물 등이 될 수 있다.
본 발명의 스크리닝 방법을 통해 얻은, 대장암 고발현 유전자의 발현을 증진시키거나 단백질의 기능을 증진시키는 활성을 나타내는 시험대상물질 및 반대로 대장암 고발현 유전자의 발현을 억제시키거나 단백질의 기능을 억제시키는 활성을 나타내는 시험대상물질은, 전자의 경우, 시험대상물질에 대한 억제제를 개발함으로써 대장암치료제 후보물질이 될 수 있고, 후자의 경우는 대장암치료제 후보물질이 될 수 있다. 또한, 대장암 저발현 유전자의 발현을 증진시키거나 단백질의 기능을 증진시키는 활성을 나타내는 시험대상물질 및 반대로 대장암 저발현 유전자의 발현을 억제시키거나 단백질의 기능을 억제시키는 활성을 나타내는 시험대상 물질은, 전자의 경우, 대장암치료제 후보물질이 될 수 있고, 후자의 경우, 시험대상물질에 대한 억제제를 개발함으로써 대장암치료제 후보물질이 될 수 있다. 이와 같은 대장암치료제 후보물질은 이후의 대장암치료제 개발과정에서 선도물질(leading compound)로서 작용하게 되며, 선도물질이 상기 유전자 또는 그로부터 발현되는 단백질의 기능 억제효과를 나타낼 수 있도록 그 구조를 변형시키고 최적화함으로써, 새로운 대장암치료제를 개발할 수 있다.
본 발명은 또한 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자의 siRNA를 제공한다.
상기 siRNA의 염기서열은 상기 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자(mRNA)의 염기서열 중 각각의 서열에서 연속된 19~23개의 염기서열일 수 있다.
상기 siRNA의 서열은 편의상 정방향 서열(sense strand)을 나타낸 것으로, 실제 유전자 억제효과를 나타내는 역방향 서열(antisense strand)과 함께 이중리보핵산쇄를 구성하게 된다.
본 발명의 siRNA는 짧은 19-23개의 이중 리보핵산쇄로 세포내에 도입하면 비특이적 저해(non-specific inhibition)없이 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자 발현만을 억제하는 효과를 나타내므로, 대장암 관련 유전자 기능연구에 이용할 수 있다. 또한, 상기 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, 및 LOC144501로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자 발현을 억제하여 대장암세포를 죽이는 효과도 나타낼 수 있다.
본 발명은 또한 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, 및 LOC144501로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자에 대한 억제제를 포함하는 대장암 치료용 조성물을 제공한다.
상기 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, 및 LOC144501로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자는 대장암 세포에서 다량 발현되므로, 상기 유전자의 억제제를 투여하여 상기 유전자의 발현을 저해시키면 대장암을 억제할 수 있다.
따라서 본 발명은 또한 상기 유전자의 억제제의 대장암 치료 용도 및 유효량의 상기 유전자의 억제제를 환자에게 투여하는 단계를 포함하는 대장암 치료방법을 제공한다. 본 발명에 있어서 대장암 치료는 대장암의 예방 및 억제를 포함한다.
본 발명에 있어서, C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, 및 LOC144501로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자에 대한 억제제는 상기 유전자의 mRNA에 대한 안티센스 올리고뉴클레오타이드일 수 있다.
안티센스 올리고뉴클레오타이드는 생체 내 뿐만 아니라 생체 외에서도 유전자-특이적 억제를 달성하기 위해 성공적으로 사용되어 왔다. 안티센스 뉴클레오타이드는 특정 DNA 또는 RNA 타겟에 대해 안티센스(또는 상보)인 짧은 길이의 DNA 합성 가닥(또는 DNA 아날로그)이다. 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 타겟에 결합하고 전사, 번역 또는 스플라이싱의 단계에서 발현을 멈추게 함으로써 DNA 또는 RNA 타겟에 의해 인코드된 단백질의 발현을 막기 위해 제안되었다. 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 세포 배양 및 질병의 동물 모델에서도 성공적으로 이용되어 왔다(Hogrefe, 1999). 올리고뉴클레오타이드가 분해되지 않도록 더욱 안정하고 저항적이 되게 하기 위한 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 또 다른 변형이 당업자에게 알려져 있고 이해된다. 여기서 사용된 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 이중나선 또는 단일나선 DNA, 이중나선 또는 단일나선 RNA, DNA/RNA 하이브리드, DNA 및 RNA 아날로그 및 염기, 당 또는 백본 변형을 지닌 올리고뉴클레오타이드를 포함한다. 올리고뉴클레오타이드는 안정성을 증가시키고, 뉴클레아제 분해에 대한 저항성을 증가시키기 위해 당분야에 알려진 방법에 의해 변형된다. 이들 변형은 당분야에 알려져 있는 올리고뉴클레오타이드 백본의 변형, 당 모이어티의 변형 또는 염기의 변형을 포함하나 이에 한정적인 것은 아니다.
또한, C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, 및 LOC144501로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자에 대한 억제제는 상기 유전자의 siRNA(Small Interfering RNA)일 수 있다.
즉, 상기 siRNA의 염기서열은 상기 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, 및 LOC144501로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자(mRNA)의 염기서열 중 각각의 서열에서 연속된 19~23개의 연속된 염기서열일 수 있다.
상기 siRNA의 서열은 편의상 정방향 서열(sense strand)을 나타낸 것으로, 실제 유전자 억제효과를 나타내는 역방향 서열(antisense strand)과 함께 이중리보핵산쇄를 구성하게 된다.
siRNA는 세포 배양 및 생체 내에서 오래 지속되는 효과, 생체 내에서 세포를 트랜스펙션시키는 능력 및 혈청 내 분해에 대한 저항력의 측면에서 생체 내에서 특정한 유전자의 발현의 저해에 대해 매우 강한 약물이 되는 잠재력을 지닌다(Bertrand et al., 2002). siRNA의 전달 및 siRNA를 포함한 발현 컨스트럭트/벡터는 당업자에게 알려져 있다. 예를 들어, 미국 출원 제2004/106567 및 2004/0086884는 바이러스성 벡터, 비바이러스성 벡터, 리포솜 전달 운반체, 플라스미드 주입 시스템, 인공 바이러스 엔벨로프 및 폴리라이신 컨쥬게이트를 포함한 전달 메커니즘뿐만 아니라 많은 발현 컨스트럭트/벡터를 제공하고 있다.
siRNA는 상대적으로 낮은 농도로도 안티센스 올리고뉴클레오타이드에 의해 얻을 수 있는 효과와 동등하거나 높은 효과를 얻을 수 있기 때문에 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 대안으로 제시되고 있다(Thompson, 2002). siRNA의 이용은 질병의 동물 모델에 있어서 유전자 발현을 저해하는 데 대중성을 나타내고 있다. 당업자는 당해 기술 분야에 공지된 방법을 이용하여 원하는 방식대로 상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드 및 siRNA를 합성하고 변형시킬 수 있다(예를 들어, Andreas Henschel, Frank Buchholz1 and Bianca Habermann (2004) DEQOR: a web-based tool for the design and quality control of siRNAs. Nucleic Acids Research 32(Web Server Issue):W113-W120. 참조). 또한 당업자는 안티센스 올리고뉴클레오타이드 또는 siRNA를 지닌 발현 컨스트럭트/벡터에 유용한 조절 서열(예컨대, 구성적 프로모터, 유도성 프로모터, 조직-특이적 프로모터 또는 그의 결합)을 잘 이해하고 있다.
대장암 치료를 위해 사용되는 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드 또는 siRNA는 약제학적으로 허용되는 담체를 추가적으로 포함한 조성물의 형태로 투여될 수 있다. 적당한 약제학적으로 허용되는 담체는 예를 들어 하나 이상의 물, 식염수, 인산 완충 식염수, 덱스트린, 글리세롤, 에탄올뿐만 아니라 이들의 조합을 포함한다. 이러한 조성물은 투여 후 활성 성분의 빠른 방출, 또는 지속적이거나 지연된 방출을 제공하도록 제제화될 수 있다.
상기 유전자의 저해제는 안티센스 올리고뉴클레오타이드 또는 siRNA 외에도 상기 유전자의 발현을 억제하는 물질이면 어떤 것이든 가능하다. 따라서 종래 당해 기술 분야에서 상기 유전자의 저해제로 알려진 화합물 또한 이용가능하다.
본 발명은 또한 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, 및 LOC144501로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자로부터 발현된 단백질에 대한 억제제를 포함하는 대장암 치료용 조성물을 제공한다.
본 발명의 유전자를 억제하면 그에 따른 단백질의 발현이 억제되어 대장암이 억제되는 것이므로, 상기 유전자의 단백질을 저해하면 대장암을 억제할 수 있다.
따라서 본 발명은 상기 단백질에 대한 억제제의 대장암 치료 용도 및 유효량의 상기 단백질의 억제제를 환자에게 투여하는 단계를 포함하는 대장암 치료방법을 제공한다. 본 발명에 있어서 대장암 치료는 대장암의 예방 및 억제를 포함한다.
상기 단백질에 대한 억제제는 본 발명의 유전자로부터 발현된 단백질에 대한 항체일 수 있다. 상기 단백질에 대한 모노클로날 항체는 당업계에 통상적인 모노클로날 항체 제작 방법을 통해 제작되어 사용될 수도 있고, 시판되는 것을 사용할 수 있다. 또한, 모노클로날 항체 대신에 상기 단백질을 인식하는 폴리클로날 항체를 사용할 수도 있고 이는 당업계에 통상적인 항혈청 제작 방법을 통해 제작되어 사용될 수도 있다.
본 발명의 대장암 치료용 조성물은 투여를 위해서 상기 기재한 유효 성분 이외에 추가로 약제학적으로 허용되는 담체를 1종 이상 포함하여 약제학적 조성물로 바람직하게 제제화할 수 있다. 본 발명의 단백질에 대한 억제제가 항체일 경우 약제학적으로 허용되는 담체는 결합 단백질의 저장 수명 또는 유효성을 증가시키는 습윤제 또는 유화제, 방부제 또는 완충액과 같은 최소량의 보조 물질로 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 대장암 치료용 조성물은 하나 또는 그 이상의 대장암치료제와 함께 사용될 수 있다. 본 발명의 대장암 치료용 조성물은 예를 들어 당업자에게 잘 알려진 화학요법약제(chemotherapeutic agent), 예컨대, 사이클로포스파마이드, 아지리딘, 알킬알콘설포네이트, 나이트로소우레아, 다카르바진, 카르보플라틴, 시스플라틴 등과 같은 알킬화제(alkylating agent), 마이토마이신 C, 안트라사이클린, 독소루비신(아드리아마이신) 등과 같은 항생제, 메토트렉세이트, 5-플루오로우라신, 시타라빈 등과 같은 항대사제(antimetabolitic agent), 빈카 알칼로이드와 같은 식물유래 약제 및 호르몬 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 대장암 치료용 조성물은 상기 유효 성분 외에도 약제학적으로 적합하고 생리학적으로 허용되는 보조제를 포함할 수 있으며, 이러한 보조제로는 부형제, 붕해제, 감미제, 결합제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제, 또는 가용화제 등이 있다.
또한 본 발명의 조성물은 투여를 위해서 상기 기재한 유효 성분 이외에 추가로 약제학적으로 허용되는 담체를 1종 이상 포함하여 약제학적 조성물로 바람직하게 제제화할 수 있다.
액상 용액으로 제제화되는 조성물에 있어서 허용되는 약제학적 담체로는, 멸균 및 생체에 적합한 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 알부민 주사용액, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다. 더 나아가 해당분야의 적절한 방법으로 Remington's Pharmaceutical Science, Mack Publishing Company, Easton PA에 개시되어 있는 방법을 이용하여 각 질환에 따라 또는 성분에 따라 바람직하게 제제화할 수 있다.
본 발명의 대장암 치료용 조성물의 약제 제제 형태는 과립제, 산제, 피복정, 정제, 캡슐제, 좌제, 시럽, 즙, 현탁제, 유제, 점적제 또는 주사 가능한 액제 및 활성 화합물의 서방출형 제제 등이 될 수 있다.
본 발명의 대장암 치료용 조성물은 정맥내, 동맥내, 복강내, 근육내, 동맥내, 복강내, 흉골내, 경피, 비측내, 흡입, 국소, 직장, 경구, 안구내 또는 피내 경로를 통해 통상적인 방식으로 투여할 수 있다.
본 발명의 치료 방법에 있어서, "유효량"은 대장암을 억제하는 효과를 이루는데 요구되는 양을 의미한다. 따라서, 본 발명의 유효 성분의 "유효량"은 질환의 종류, 질환의 중증도, 조성물에 함유된 유효 성분 및 다른 성분의 종류 및 함량, 제형의 종류 및 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료 기간, 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자에 따라 조절될 수 있다. 성인의 경우, 상기 유전자 또는 단백질의 억제제를 1일 1회 내지 수회 투여시, siRNA일 경우 0.01ng/kg~10㎎/kg, 상기 유전자의 mRNA에 대한 안티센스 올리고뉴클레오타이드인 경우 0.01ng/kg~10㎎/kg, 화합물일 경우 0.1ng/kg~10㎎/kg, 상기 단백질에 대한 모노클로날 항체일 경우 0.1ng/kg~10㎎/kg의 용량으로 투여하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644 유전자는 표 1의 염기서열 또는 상기 염기서열 중 하나 이상의 염기가 결실, 치환 또는 삽입된 염기서열일 수 있다.
상기 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644 유전자, 상기 유전자의 센스 및 안티센스 프라이머쌍, 및 상기 유전자의 siRNA 서열은 예시일 뿐 이에 한정되는 것이 아님은 당업자에게 자명하다. 상기 서열들에 대해 실질적인 서열 동일성 또는 실질적인 서열 상동성을 지닌 서열 또한 본 발명의 범주에 포함된다. 여기서 사용된 "실질적인 서열 동일성" 또는 "실질적인 서열 상동성"이라는 용어는 서열이 또 다른 서열과의 실질적인 구조적 또는 기능적 동일성을 나타냄을 표현하기 위해 사용된다. 이러한 차이는 예를 들어 다른 종 간의 코돈 용법의 고유의 변이에 기인한다. 2 이상의 다른 서열 사이의 유의적인 양의 서열 중복 또는 유사성이 있는 경우 이들 서열의 길이 또는 구조가 다르더라도 유사한 물리적 특성을 지니는 경우 구조적 차이는 무시할만한 정도가 된다.
본 발명에서 유전공학적 기술과 관련된 사항은 샘브룩 등의 문헌(Sambrook, et al. Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor laboratory Press, Cold Spring Harbor, N. Y. (2001)) 및 프레드릭 등의 문헌 (Frederick M. Ausubel et al., Current protocols in molecular biology volume 1, 2, 3, John Wiley & Sons, Inc. (1994))에 개시되어 있는 내용에 의해 보다 명확하게 된다.
C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 또는 KIAA1644 유전자는 대장암과 높은 관련성을 가지므로, 상기 유전자의 발현량을 확인함으로써 대장암의 진단, 약물스크리닝 등이 가능하고, 본 발명의 유전자를 대장암 치료타겟으로 할 수 있다.
도 1은 대장암 유전자의 마이크로어레이 결과를 나타낸 사진이다.
도 2는 임상조직에서 대장암 고발현 유전자의 발현량을 나타낸 RT-PCR결과 사진이다.
도 3은 임상조직에서 대장암 저발현 유전자의 발현량을 나타낸 RT-PCR결과 사진과 KIAA1644유전자의 발현비를 나타낸 그래프이다.
도 4는 대장암세포주에서 대장암 고발현 유전자의 발현비(대장암세포주/정상조직)를 나타낸 그래프이다.
도 5는 대장암세포주에서 대장암 저발현 유전자의 발현비(대장암세포주/정상조직)를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
<실시예 1> 대장암진단용 유전자 확인
1-1. 대장암 임상조직과 정상조직, 6개의 대장암 세포주에서 총 RNA 분리
(1) 대장암 임상조직의 준비
66쌍의 환자의 대장암 조직과 정상 조직은 삼성의료원으로부터 공급 받았다. 임상조직은 환자로부터 외과적으로 제거된 후, 분석때 까지 이를 액체질소에 보관하였다.
(2) 대장암 세포주의 준비
10% 소혈청(Fetal Bovine Serum, GIBCO사), 페니실린 (10000U/ml)과 스트렙토마이신(10mg/ml) 을 첨가한 RPMI1640 (GIBCO) 배양액을 10mm 디쉬에 10ml씩 분주한 후 대장암 세포주인 HT29, SW480, DLD1, HCT116, SW620, Colo205(각각의 입수처 기재바랍니다.) 를 디쉬당 세포수가 1X106 이 되도록 접종하고 이를 37℃, 5% CO2 가 존재하는 배양기에서 배양하였다.
(3) 총 RNA 분리
총 RNA는 QIAGEN 킷트 (RNeasy Maxi kit: cat #75162)를 사용하여 분리하였고, Experion RNA StdSens(Bio-Rad사) 칩을 이용하여 정량하였다. 우선 상기 대장암 임상조직과 정상조직을 적절한 크기로 자른 후 150ul 의 베타 멀캅토 에탄올을 첨가한 15ml의 키트 내 분해 완충액에 용해시켰다. 여기에 15ml의 70% 에탄올을 넣어 잘 섞은 후, 3000g에서 5분간 원심분리하여 총 RNA를 막에 부착시켰다. 두 차례의 세척을 항 후 1.2ml의 RNase가 없는 물을 첨가하여 총 RNA를 분리하였다. 부착된 세포주의 경우는 트립신, EDTA를 이용하여 회수한 후 키트 내 분해 완충액 RLN (50mM TrisCl, pH 8.0, 140mM NaCl, 1.5mM MgCl2, 0.5% NP-40) 1ml에 베타 멀캅토 에탄올 10ul 를 첨가하여 용해시켰다. 여기에 1ml의 70% 에탄올을 넣어 잘 섞은 후, 3000g에서 5분간 원심분리하여 총 RNA를 막에 부착시켰다. 두 차례의 세척을 한 후 100ul의 RNase가 없는 물을 첨가하여 총 RNA를 분리하였다.
1-2. 총 RNA를 이용한 마이크로어레이 실시 및 대장암 진단용 유전자 확인
(1) 마이크로어레이 실시
하이브리드화를 위해 실시예 1-1에서 추출된 총 RNA를 Illumina TotalPrep RNA Amplification Kit (Ambion사)을 이용하였다. T7 Oligo(dT) primer를 이용하여 cDNA를 합성하고, biotin-UTP를 이용하여 in vitro transcription을 실시하여 biotin-labeled cRNA를 제조하였다. 제조된 cRNA는 NanoDrop(Nanodrop사, ND-1000)을 이용하여 정량하였다. 정상 대장 상피세포 및 대장암 세포에서 제조된 cRNA를 Human-6 V2 (Illumina사) 칩에 하이브리드화 하였다. 하이브리드화 후 비특이적 하이브리드화를 제거하기 위하여 Illumina Gene Expression System 세척액 (Illumina사)을 이용하여 Illumina Human-6 V2칩을 세척하였고, 세척된 Illumina Human-6 V2칩은 streptavidin-Cy3(Amersham사) 형광 염색약으로 표지하였다. 형광 표지된 DNA 칩은 공촛점(confocal) 레이저 스캐너 (Illumina사)를 이용하여 스캐닝하여 각 스팟에 존재하는 형광의 데이터를 얻어서 TIFF 형태의 이미지 파일로 저장하였다. TIFF 이미지 파일을 BeadStudio version 3(Illumina사)으로 정량하여 각 스팟의 형광값을 정량하였다. 정량된 결과는 Avadis Prophetic version 3.3(Strand Genomics사) 프로그램으로 ‘quantile’ 기능을 이용하여 보정하였다.
(2) 대장암 진단용 유전자 확인
상기의 과정으로 얻어진 1,601개의 유전자 발현 정도 분석을 통하여 정상 대장 상피세포와 대장암 세포의 유전자 발현 양상을 비교 분석하여, 대장암 진단용 유전자를 확인하였다. 군집화 분석(hierarchical clustering analysis)를 이용하여 유전자 발현양상을 분석하였으며, 그 결과, 정상 대장 상피세포와 대장암 세포는 크게 두 개의 군집으로 나누어지는 것을 알 수 있었다 (정상과 대장암조직). 또한, 정상 대장 상피세포와 대장암 세포를 비교하여 60% 이상의 환자에서 2배 이상의 발현차이를 나타내는 유전자들을 발견할 수 있었으며, 이중 고발현과 저발현이 각각 281개 및 605개였고, 현재 대장암에서 유전자 발현량의 변화가 보고되지 않은 대장암 마커 유전자 후보를 선발할 수 있었다.
정상조직을 대조군으로 한 대장암 조직에서의 각 유전자의 발현량을 고발현되는 유전자의 경우 붉은색으로, 저발현되는 유전자의 경우 초록색으로 나타내었다 (도 1). 도 1에 나타난 바와 같이, 고발현 유전자로 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, 및 LOC144501을 확인하였고, 저발현 유전자로 FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 및 KIAA1644를 확인하였다.
또한, 상기 각각의 유전자에 대해 마이크로어레이 상의 구체적인 변화율과 유의성(P값), 2배이상 변화한 시료의 수, 그리고 유전자의 정의 및 알려진 기능을 표 3에 나타내었다. 표 3에 나타난 바와 같이 고발현 유전자와 저발현 유전자는 정상 대장 상피세포와 비교하여 발현차이를 크게 나타내므로, 대장암 진단, 약물 스크리닝, 또는 치료타겟 등으로 사용할 수 있음을 알 수 있다.
Figure 112011019547024-pat00003
<실시예 2> 임상시료에서 대장암진단용 유전자 발현 확인
17쌍의 임상환자 샘플(실시예 1의 66쌍의 대장암 환자로부터 채취한 대장암조직(T1~T66)과 정상조직(N1~N66) 중 임상2기에 해당하는 환자조직 17쌍(T1~T17, N1~N17))을 이용하였으며, 실시예 1에서 확인된 8종의 대장암 고발현 유전자와 5종의 대방암 저발현 유전자의 발현량을 RT-PCR 방법을 통하여 분석하였다.
2-1. 역전사 효소 반응에 의한 cDNA 합성
17쌍의 임상환자 샘플(실시예 1의 66쌍의 대장암 환자로부터 채취한 대장암조직(T1~T66)과 정상조직(N1~N66) 중 임상2기에 해당하는 환자조직 17쌍(T1~T17, N1~N17))의 RNA 를 이용하여 cDNA를 합성하였다. 시료 각각의 총 RNA 5ug, 프라이머인 50uM Olgo(dT)20 1ul와 10mM dNTP 2.5ul,를 넣고 RNase 저해제인 DEPC 가 들어 있는 멸균수로 전체가 25ul 가 되도록 하여 RNA/primer 혼합용액을 만들었다.
65℃에서 5분간 반응시킨 후 55℃로 옮겨 보관하였다. 다음 10X RT buffer 5ul, 25mM MgCl2 10ul, 0.1M DTT 5ul, RNase inhibitor 1ul, SuperScriptIII RT 효소를 1ul 넣고 전체가 25ul 가 되도록 한 후 55℃에서 보관 중인 RNA/primer 혼합용액과 섞어준 후, 55℃에서 50분간 반응시켰다. 그 후 85℃에서 5분간 반응시켜 RT 효소를 불활성화 한후 얼음에 넣어 반응을 종결시켰다. PCR 을 하기 전에 cDNA sample에 RNase 1ul 를 처리하여 37℃에서 20분간 반응 시켜 RNA 를 제거한 후 PCR 반응을 하였다.
2-2. PCR 을 통한 cDNA 증폭과 발현량 확인
(1) 주형의 농도 보정
마커유전자를 정량하기 위한 표준 유전자로서 GAPDH를 사용하였다. 표준 유전자의 프라이머를 이용하여 PCR 반응을 수행하고 표준 유전자 GAPDH의 발현량이 동일해지도록 cDNA의 농도를 보정하였다.
우선 각각의 cDNA를 20배 희석한 후 희석된 샘플 2ul를 이용하여 PCR 반응을 수행하였다. PCR은 2X PCR premix (바이오니아사) 15ul, 2ul의 GAPDH 5' 프라이머(20pmole), 2ul 의 3' 프라이머(20pmole), 11ul 의 증류수를 넣어 사용하였고 20 cycle, 23cycle, 25cycle 을 수행하였다. 이 때 PCR 반응 조건은 94℃ 30초, 50℃ 30초, 72℃ 1분으로 수행하였으며, 산물의 크기는 457bp 이다.
PCR 산물을 2% 아가로스 젤에 로딩하여 전기영동한 후 젤 사진을 찍고, 이미지를 TotalLab v1.0 프로그램[Nonlinear Dynamix사] 으로 정량 한 후, 다시 보정하여 PCR을 수행하여 정량하는 방식으로 각 시료의 농도를 동일하게 보정하였다.
(2) PCR 에 의한 대장암 마커 유전자 증폭
상기 (1)에서 보정된 시료를 20배 희석한 cDNA 를 각 유전자의 센스 및 안티센스 프라이머를 이용하여 PCR 하였다. PCR반응은 94도 1분, 54도 30초, 72도 1분으로 하였으며 cycle 수는 각 유전자의 샘플내의 농도에 따라 보정하면서 실시하였다. 적게는 25cycle을 수행하였으며 많게는 38cycle을 수행하였다. PCR 반응용액 조성은 표 4와 같고, 사용된 프라이머는 표 5와 같다.
Figure 112011019547024-pat00004
Figure 112011019547024-pat00005
대장암 관련 8종의 고발현 유전자인 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501 과 저발현 유전자 5종 FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, KIAA1644 의 프라이머는 단백질 코딩 내부에서 디자인 하였으며 각 프라이머의 길이는 20mer 이고 Tm 값은 55도 근처이다.
(3) 발현량 확인
PCR 산물을 확인하기 위하여 2% 아가로스 젤을 이용하여 전기영동하고 이미지 장비를 이용하여 분석하였다.
그 결과를 도 2 및 도 3에 나타내었으며, 도 2는 임상조직에서 대장암 고발현 유전자의 발현량을 나타낸 RT-PCR 결과사진이고, 도 3은 임상조직에서 대장암 저발현 유전자의 발현량을 나타낸 RT-PCR 결과사진과 KIAA1644의 발현량 그래프이다. 사진에서 N은 정상조직(nontumer 조직)을 의미하며, T는 그에 해당하는 대장암 조직을 의미한다. 확연한 차를 보이는 유전자에 대해서는 아가로스젤 이미지 사진으로 나타내었고, 발현량의 차이가 적은 KIAA1644의 경우는 이미지 사진을 TotalLab v1.0 프로그램[Nonlinear Dynamix사]으로 정량 한 후 GAPDH로 보정하고 그래프로 다시 나타내었다. 상기 그래프의 X축은 임상시료를 나타낸 것이며 Y축은 발현비(대장암조직/정상조직)를 나타낸다. 상기 발현비는 대장암 조직에서 발현되는 양(각각의 마커유전자의 발현량을 표준유전자인 GAPDH의 발현량으로 보정하여 준 값)을 각각의 셋트의 정상 대장 조직에서 발현되는 발현량으로 나누어 준 값이다.
그 결과 13종의 유전자들은 확연히 대장암 시료에서 고발현되거나 저발현됨을 확인하였고, 고발현되는 대장암 마커 유전자 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, 또는 LOC144501는 대장암의 진단, 또는 약물스크리닝 등을 위한 대장암마커, 또는 치료타겟 등으로 사용할 수 있고, 저발현되는 유전자 FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12 또는 KIAA1644는 대장암의 진단, 또는 약물스크리닝 등을 위한 대장암억제 마커로 사용가능할 것으로 보인다.
<실시예 3> 대장암세포주에서의 대장암 진단용 유전자의 발현량 확인
실시예 2에서 발현량의 변화가 확인된 유전자에 대해서 대장암 세포주를 이용하여 그 발현량을 조사하였다. 실시예2와 동일하게 추출한 RNA를 이용하여 cDNA를 만들고 RT-PCR로 발현량을 조사하였다.
3-1. cDNA 합성
실시예 1의 6개의 대장암 세포주( HT29, SW480, DLD1, HCT116, SW620, Colo205) 각각의 총 RNA를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 수행하였다.
3-2. PCR 을 통한 cDNA 증폭과 발현량 확인
실시예 2와 동일하게 주형의 농도 보정, PCR 에 의한 유전자 증폭, 및 발현량 확인을 하였다.
그 결과를 도 4와 도 5에 나타냈으며, 도 4는 대장암세포주에서 대장암 고발현 유전자의 발현량을 나타낸 그래프이고, 도 5는 대장암세포주에서 대장암 저발현 유전자의 발현량을 나타낸 그래프이다. 도 4 및 도 5의 y축에는 표준 유전자인 GAPDH로 보정한 PCR 산물의 량을 실시예 2의 정상 대장조직에서의 발현량의 평균값으로 나누어 준 값을 나타낸 것이며, x축은 대장암세포주를 나타낸 것이다.
그 결과 8종의 대장암 고발현 유전자 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, 또는 LOC144501의 발현량은 대장암 세포주에서 대체적으로 높게 나타났으며, 저발현유전자 FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12 또는 KIAA1644의 발현량은 대장암 세포주에서 대체적으로 낮게 나타났다.
이와 같은 결과는 C13ORF18, C13ORF3, ASPM, ARID3A, C2ORF15, IQGAP3, LOC644773, LOC144501, FLJ22655, ZG16, VMD2L2, MS4A12, 또는 KIAA1644 유전자와 대장암의 관련성을 재확인해 주는 것으로써, 상기 유전자의 발현량을 확인함으로써 대장암의 진단, 약물스크리닝 등이 가능하고, 상기 유전자를 대장암 치료타겟으로 할 수 있음을 나타내는 것으로 보인다.
서열목록 전자파일 첨부

Claims (6)

  1. C2ORF15(chromosome 2 open reading frame 15, GeneBank accession No.NM_144706.2) 유전자의 센스 및 안티센스 프라이머쌍 또는 상기 유전자로부터 발현된 단백질에 대한 항체를 포함하는 대장암 진단용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센스 및 안티센스 프라이머쌍은 서열번호 24 및 25 인 대장암 진단용 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 C13ORF18(chromosome 13 open reading frame 18, GeneBank accession No.NM_025113), ASPM(asp(abnormal spindle)-like, microcephaly associated, GeneBank accession No.NM_018136.3), IQGAP3(IQ motif containing GT pase activating protein 3, GeneBank accession No.NM_178229.4) 및 ARID3A(AT rich interactive domain 3A, GeneBank accession No.NM_005224.2)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자의 센스 및 안티센스 프라이머쌍 또는 상기 유전자로부터 발현된 단백질에 대한 항체를 추가로 포함하는 대장암 진단용 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유전자의 센스 및 안티센스 프라이머쌍중 C13ORF18 유전자의 센스 및 안티센스 프라이머쌍은 서열번호 16 및 17인 센스 및 안티센스 프라어머쌍, ASPM 유전자의 센스 및 안티센스 프라이머쌍은 서열번호 20 및 21인 센스 및 안티센스 프라어머쌍, IQGAP3 유전자의 센스 및 안티센스 프라이머쌍은 서열번호 26 및 27인 센스 및 안티센스 프라이머쌍, ARID3A 유전자의 센스 및 안티센스 프라이머쌍은 서열번호 22 및 23인 센스 및 안티센스 프라이머쌍인 대장암 진단용 조성물.
  5. C2ORF15(chromosome 2 open reading frame 15, GeneBank accession No.NM_144706.2) 유전자의 센스 및 안티센스 프라이머쌍 또는 상기 유전자로부터 발현된 단백질에 대한 항체를 포함하는 대장암 진단용 키트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 키트는 C13ORF18(chromosome 13 open reading frame 18, GeneBank accession No.NM_025113), ASPM(asp(abnormal spindle)-like, microcephaly associated, GeneBank accession No.NM_018136.3), IQGAP3(IQ motif containing GT pase activating protein 3, GeneBank accession No.NM_178229.4) 및 ARID3A(AT rich interactive domain 3A, GeneBank accession No.NM_005224.2)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유전자의 센스 및 안티센스 프라이머쌍 또는 상기 유전자로부터 발현된 단백질에 대한 항체를 추가로 포함하는 대장암 진단용 키트.
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