KR101674874B1 - Icam-3 as biomarker for the prediction of resistance against anticancer agents and use thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 항암제(anticancer agents) 내성 예측용 바이오마커(biomarker) 및 이의 용도에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 ICAM-3(intercellular adhesion molecule-3)를 이용하여 항암제 내성 여부를 예측할 수 있는 방법 및 이에 사용되는 바이오마커 및 진단용 키트(kit)에 관한 것이다. 본 발명의 방법, 바이오마커 및 키트는 항암제 치료를 받은 환자의 항암제에 대한 내성 발생 여부를 신속히 예측할 수 있으므로, 임상의에 의한 향후 치료의 효과적인 프로토콜을 계획 및 수행하는데 관한 정확한 기초 정보를 제공할 수 있다.The present invention relates to a biomarker for predicting anticancer agents resistance and uses thereof, and more particularly, to a method for predicting anticancer drug resistance using ICAM-3 (intercellular adhesion molecule-3) A biomarker used and a diagnostic kit. The method, biomarker and kit of the present invention can promptly predict the occurrence of resistance to an anticancer drug in a patient who has received the anticancer drug treatment, so that it is possible to provide accurate basic information on planning and performing an effective protocol for future treatment by the clinician have.

Description

항암제 내성 예측용 바이오마커로서의 ICAM-3 및 이의 용도{ICAM-3 AS BIOMARKER FOR THE PREDICTION OF RESISTANCE AGAINST ANTICANCER AGENTS AND USE THEREOF}ICAM-3 as a Biomarker for Anticancer Drug Resistance Prediction and its Use {ICAM-3 AS BIOMARKER FOR THE PREDICTION OF RESISTANCE AGAINST ANTICANCER AGENTS AND USE THEREOF}

본 발명은 항암제(anticancer agents) 내성 예측용 바이오마커(biomarker) 및 이의 용도에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 ICAM-3(intercellular adhesion molecule-3)를 이용하여 항암제 내성 여부를 예측할 수 있는 방법 및 이에 사용되는 바이오마커 및 진단용 키트(kit)에 관한 것이다.The present invention relates to a biomarker for predicting anticancer agents resistance and uses thereof, and more particularly, to a method for predicting anticancer drug resistance using ICAM-3 (intercellular adhesion molecule-3) A biomarker used and a diagnostic kit.

암은 전 세계적으로 주요한 사망 원인 중의 하나이며, 주요한 치료 방법은 외과적 수술, 항암제 처방 및 방사선 치료의 3가지 방법이 있다. 그러나, 이들 주요한 치료 방법 중 방사선 및 항암제 치료에 대해 암은 내성을 지니게 되는 경우가 많으며, 이는 재발 및 전이를 유발하여 암환자를 죽음에 이르게 한다. Cancer is one of the leading causes of death worldwide, and there are three main methods of treatment: surgical surgery, chemotherapy prescription, and radiation therapy. However, among these major treatment modalities, cancer and cancer treatment are often resistant to radiation and chemotherapeutic agents, leading to recurrence and metastasis, leading to death in cancer patients.

암의 내성 형성에 관하여 여러 가지 이론이 있으나, Meads 등은 Environment-mediated drug resistance 이론을 주창하였다(Meads et al ., Nat. Rev. Cancer 9 (2009) 665~74). 이 이론에 따르면 치료시 민감한 암세포는 세포사멸(apoptosis)을 통하여 사멸하는데 반하여, 암세포를 둘러싸고 있는 미세 환경 요인에 의한 새로운 내성 기전을 통하여 생존함으로써 후천적인 내성을 획득한다는 이론이다(도 1). There are various theories about the resistance formation of cancer, but Meads et al . Advocated the environment-mediated drug resistance theory (Meads et al . , Nat. Rev. Cancer 9 (2009) 665-74). According to this theory, cancer cells that are sensitive to treatment die through apoptosis, while surviving through a new resistance mechanism due to microenvironment surrounding cancer cells, acquire inherent resistance (FIG. 1).

따라서, 암의 효과적인 치료를 위하여, 방사선 및 항암제에 의한 치료에 대한 내성에 관한 심도있는 연구가 암의 정복에 무엇보다도 중요한 화두가 되고 있는 현실이다.Therefore, in order to effectively treat cancer, in-depth research on resistance to radiation and chemotherapeutic treatment has become an important issue for cancer conquest.

KRKR 10-2013-700328410-2013-7003284 AA

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본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 항암제 치료를 받은 환자가 항암제에 대한 내성 획득 여부를 신속하게 예측 및 판단할 수 있는 효과적인 방법을 제공하며, 상기 방법에 사용되는 항암제 내성 예측용 바이오마커 및 키트를 제공하고자 하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide an effective method for promptly predicting and determining whether a patient who has received an anticancer drug treatment can acquire tolerance to an anticancer drug and provide a biomarker and a kit for anticancer drug resistance prediction used in the method I would like to.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 항암제가 처리된 암 환자로부터 분리된 암세포의 ICAM-3의 발현량을 측정하고, 항암제 처리 전의 암 환자로부터 분리된 암세포로부터 측정된 ICAM-3의 발현량과 비교하여, 항암제 처리 후의 암 환자로부터 분리된 암세포로부터 측정된 ICAM-3의 발현량이 증가하는 경우에, 항암제에 대한 내성이 발생할 가능성이 존재하는 것으로 판단하는, 항암제 내성 예측을 위한 정보 제공 방법을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for measuring the expression level of ICAM-3 in cancer cells isolated from cancer patients treated with an anticancer agent, measuring the expression level of ICAM-3 measured from cancer cells isolated from cancer patients before treatment with anti- A method of providing information for anticancer drug resistance prediction that the possibility of resistance to the anticancer drug is likely to occur when the expression level of ICAM-3 measured from the cancer cell isolated from the cancer patient after the treatment with the anticancer drug is increased compared with the current dose to provide.

상기 항암제는 파클리탁셀(paclitaxel) 또는 빈크리스틴(vincristine)인 것이 바람직하다.The anticancer agent is preferably paclitaxel or vincristine.

상기 암세포는 폐암세포 또는 자궁경부암세포인 것이 바람직하다.The cancer cells are preferably lung cancer cells or cervical cancer cells.

상기 ICAM-3의 발현량 측정은 mRNA 또는 단백질의 양을 측정하는 것이 바람직하다.The expression level of ICAM-3 is preferably measured by measuring the amount of mRNA or protein.

상기 mRNA 양의 측정은 RT-PCR(reverse transcriptase-polymerase chain reaction), 노던 블라팅(northern blotting) 또는 핵산 마이크로어레이(nucleotide microarray)에 의한 측정인 것이 바람직하다.The amount of the mRNA may be measured by RT-PCR, northern blotting or a nucleotide microarray.

상기 단백질 양의 측정은 항원-항체 반응에 의한 측정인 것이 바람직하다.The amount of the protein is preferably measured by an antigen-antibody reaction.

상기 항원-항체 반응에 의한 측정은 웨스턴 블라팅(western bltting), ELISA(enzyme linked immunosorbent assay), RIA(radioimmunoassay), 면역조직화학(immunohistochemistry) 또는 단백질 마이크로어레이(protein microarray) 또는 앱타머(aptamer)에 의한 검출인 것이 바람직하다.The antigen-antibody reaction may be measured by Western blotting, enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), radioimmunoassay (RIA), immunohistochemistry or protein microarray or aptamer, It is preferable that the detection is performed by using

또한, 본 발명은 ICAM-3를 포함하는 항암제 내성 예측용 바이오마커를 제공한다.The present invention also provides a biomarker for anticancer drug resistance prediction comprising ICAM-3.

상기 ICAM-3는 서열번호 1로 표시되는 염기서열을 갖는 핵산인 것이 바람직하다.The ICAM-3 is preferably a nucleic acid having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1.

상기 ICAM-3는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질인 것이 바람직하다.The ICAM-3 is preferably a protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.

또한, 본 발명은 ICAM-3의 발현량을 측정할 수 있는 수단을 포함하는 항암제 내성 예측용 키트를 제공한다.The present invention also provides a kit for anticancer drug resistance prediction comprising means capable of measuring the expression level of ICAM-3.

상기 수단은 프라이머(primer), 프로브(probe), 항체(antibody), 항체 단편(antibody fragment), 마이크로어레이(microarray) 및 앱타머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.The means is preferably selected from the group consisting of a primer, a probe, an antibody, an antibody fragment, a microarray and an aptamer.

본 발명의 방법, 바이오마커 및 키트는 항암제 치료를 받은 환자의 항암제에 대한 내성 발생 여부를 신속히 예측할 수 있으므로, 임상의에 의한 향후 치료의 효과적인 프로토콜을 계획 및 수행하는데 관한 정확한 기초 정보를 제공할 수 있다.The method, biomarker and kit of the present invention can promptly predict the occurrence of resistance to an anticancer drug in a patient who has received the anticancer drug treatment, so that it is possible to provide accurate basic information on planning and performing an effective protocol for future treatment by the clinician have.

도 1은 항암 치료에 대한 내성 발생을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 사용된 항암제인 파클리탁셀과 빈크리스틴의 화학구조를 나타낸 것이다.
도 3은 세포사멸을 억제하는 ICAM-3의 항암제 내성 부여 효과를 설명하는 도면이다.
도 4는 ICAM-3의 항암제 내성 부여 효과가 Akt 및 ERK의 활성화에 의한 것임을 보여주는 도면이다.
도 5는 CREB2의 활성화가 ICAM-3의 항암제 내성 부여 효과에 영향을 미침을 보여주는 도면이다.
도 6은 H460 암세포와 방사선 내성주에서의 ICAM-3-Akt/ERK-CREB2의 활성화에 의한 항암제 내성 기작을 설명하는 도면이다.
도 7은 마우스의 종양 이식체 모델에서의 ICAM-3 항암제 내성 부여 효과를 보여주는 도면이다.
도 8은 ICAM-8의 암세포 내에서의 다양한 기능을 모식적으로 나타낸 것이다.
Fig. 1 schematically shows occurrence of tolerance to chemotherapy.
Fig. 2 shows the chemical structure of paclitaxel and vincristine, which are anti-cancer agents used in the examples of the present invention.
3 is a view for explaining the anticancer drug resistance-imparting effect of ICAM-3 inhibiting apoptosis.
FIG. 4 is a graph showing that the anticancer drug resistance-imparting effect of ICAM-3 is due to activation of Akt and ERK.
FIG. 5 is a graph showing that activation of CREB2 affects the anticancer drug resistance-enhancing effect of ICAM-3. FIG.
6 is a diagram illustrating the anticancer drug resistance mechanism by activation of ICAM-3-Akt / ERK-CREB2 in H460 cancer cells and radiation tolerance.
Fig. 7 is a graph showing the effect of ICAM-3 anticancer drug resistance-imparting effect in a mouse tumor graft model. Fig.
Fig. 8 schematically shows various functions of cancer cells of ICAM-8.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

ICAM-3는 본 발명의 발명자가 참여한 종래의 연구에서 방사선 내성을 부여하는 유전자로 분석되어졌으며, 또한, 이 유전자는 본 발명의 발명자에 의하여 암세포의 침윤성 및 전이성을 증가시키는 기능 역시 가진 것으로 규명되었다. 따라서, 본 발명의 발명자는 이와 같은 기능이 밝혀진 ICAM-3 유전자는 방사선치료 전이 유발에 대한 중요한 단서를 제공할 수 있는 후보 유전자로 추정하였으며, 본 발명에서는 방사선에 대한 내성 이외에 항암제에 대해서도 내성을 지니고 있는지에 대한 연구를 진행하여 본 발명을 완성하였다.ICAM-3 has been analyzed as a gene that confers radiation tolerance in the conventional studies involving the inventors of the present invention, and this gene has also been identified as having the function of increasing invasiveness and metastasis of cancer cells by the inventors of the present invention . Therefore, the inventors of the present invention have estimated that the ICAM-3 gene having such a function has been identified as a candidate gene capable of providing an important clue for induction of radiation therapy. In the present invention, the ICAM-3 gene has resistance against an anti- And the present invention has been completed.

따라서, 본 발명은 항암제가 처리된 암 환자로부터 분리된 암세포의 ICAM-3 의 발현량을 측정하고, 항암제 처리 전의 암 환자로부터 분리된 암세포로부터 측정된 ICAM-3의 발현량과 비교하여, 항암제 처리 후의 암 환자로부터 분리된 암세포로부터 측정된 ICAM-3의 발현량이 증가하는 경우에, 항암제에 대한 내성이 발생할 가능성이 존재하는 것으로 판단하는, 항암제 내성 예측을 위한 정보 제공 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a method for detecting the expression level of ICAM-3 in cancer cells isolated from cancer patients treated with an anticancer agent and comparing the amount of ICAM-3 detected from cancer cells isolated from cancer patients before the treatment with an anticancer agent, The present invention provides an information providing method for predicting anticancer drug resistance, which is judged to have a possibility of resistance to an anticancer agent when the expression level of ICAM-3 measured from cancer cells isolated from a cancer patient is increased.

바람직한 구체예로서, 본 발명의 항암제 내성 예측을 위한 정보 제공 방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다:In a preferred embodiment, the method of providing information for anticancer drug resistance prediction of the present invention may include the following steps:

암 환자로부터 분리된 암세포 조직으로부터 시료를 준비하고, 상기 시료로부터 ICAM-3 발현량을 측정하는 제 1단계;A first step of preparing a sample from cancer cell tissue isolated from a cancer patient and measuring the amount of ICAM-3 expression from the sample;

항암제를 투여한 암 환자로부터 분리된 암세포 조직으로부터 시료를 준비하고, 상기 시료로부터 ICAM-3 발현량을 측정하는 제 2단계;A second step of preparing a sample from cancer cell tissue isolated from a cancer patient to which an anticancer drug is administered and measuring the amount of ICAM-3 expression from the sample;

상기 제 1단계의 결과와 상기 제 2단계의 결과를 비교하는 단계;Comparing the result of the first step with the result of the second step;

상기 비교를 통하여 상기 제 1단계의 ICAM-3 발현량보다 상기 제 2단계의 ICAM-3 발현량이 증가된 경우, 항암제 내성 가능성이 높은 것으로 판단하기 위한 정보를 제공하는 단계.Providing information for determining that the possibility of resistance to an anticancer drug is high when the amount of expression of ICAM-3 in the second step is higher than the amount of expression of ICAM-3 in the first step through the comparison.

상기 항암제는 도 2에 표시된 파클리탁셀(paclitaxel) 또는 빈크리스틴(vincristine)인 것이 바람직하다.The anticancer agent is preferably paclitaxel or vincristine as shown in Fig.

상기 암세포는 폐암세포 또는 자궁경부암세포인 것이 바람직하다.The cancer cells are preferably lung cancer cells or cervical cancer cells.

상기 ICAM-3의 발현량 측정은 mRNA 또는 단백질의 양을 측정하는 것이 바람직하다.The expression level of ICAM-3 is preferably measured by measuring the amount of mRNA or protein.

상기 mRNA 양의 측정은 RT-PCR(reverse transcriptase-polymerase chain reaction), 노던 블라팅(northern blotting) 또는 핵산 마이크로어레이(nucleotide microarray)에 의한 측정인 것이 바람직하다.The amount of the mRNA may be measured by RT-PCR, northern blotting or a nucleotide microarray.

상기 단백질 양의 측정은 항원-항체 반응에 의한 측정인 것이 바람직하다.The amount of the protein is preferably measured by an antigen-antibody reaction.

상기 항원-항체 반응에 의한 측정은 웨스턴 블라팅, ELISA(enzyme linked immunosorbent assay), RIA(radioimmunoassay), 면역조직화학(immunohistochemistry) 또는 단백질 마이크로어레이(protein microarray) 또는 앱타머(aptamer)에 의한 검출인 것이 바람직하다.The measurement by the antigen-antibody reaction can be performed by Western blotting, enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), radioimmunoassay (RIA), immunohistochemistry or protein microarray, or detection by aptamer .

또한, 본 발명은 ICAM-3를 포함하는 항암제 내성 예측용 바이오마커를 제공한다.The present invention also provides a biomarker for anticancer drug resistance prediction comprising ICAM-3.

본 발명의 상기 바이오마커는 항암제 내성의 예측을 목적으로 하는 분자 표지를 의미한다. 상기 바이오마커로 사용되는 ICAM-3는 서열번호 1로 표시되는 염기 서열을 갖는 핵산 또는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질일 수 있다. 또한, 상기 서열번호 1의 염기 서열 또는 서열번호 2의 아미노산 서열과 70%, 바람직하게는 80%, 보다 바람직하게는 90% 이상의 상동성을 갖는 임의의 염기 서열 또는 아미노산 서열일 수도 있다.The biomarker of the present invention means a molecular marker for the purpose of predicting anticancer drug resistance. ICAM-3 used as the biomarker may be a nucleic acid having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. Also, it may be any base sequence or amino acid sequence having a homology of 70%, preferably 80%, more preferably 90% or more, to the base sequence of SEQ ID NO: 1 or the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

또한, 본 발명은 ICAM-3의 발현량을 측정할 수 있는 수단을 포함하는 항암제 내성 예측용 키트를 제공한다.The present invention also provides a kit for anticancer drug resistance prediction comprising means capable of measuring the expression level of ICAM-3.

상기 "ICAM-3"는 앞서 설명된 본 발명의 바이오마커에 대한 내용과 동일한 의미이다.The "ICAM-3" has the same meaning as the biomarker of the present invention described above.

상기 "ICAM-3의 발현량"이라 함은 ICAM-3의 mRNA 발현량 또는 단백질 발현량을 의미한다.The expression "expression amount of ICAM-3" means the amount of mRNA expression or protein expression of ICAM-3.

상기 수단은 공지된 분자생물학적 수단 또는 면역화학적 수단일 수 있다.The means may be a known molecular biological means or immunochemical means.

바람직한 구체예로서, 상기 수단은 프라이머, 프로브, 항체, 항체 단편, 마이크로어레이 및 앱타머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 측정 수단일 수 있다. 여기에서, 프라이머, 프로브 또는 핵산 마이크로어레이는 mRNA의 발현량을 측정하는 수단에 해당하고, 항체, 항체 단편, 단백질 마이크로어레이 또는 앱타머는 단백질의 발현량을 측정하는 수단에 해당한다.In a preferred embodiment, the means may be a measuring means selected from the group consisting of primers, probes, antibodies, antibody fragments, microarrays and aptamers. Here, the primer, the probe, or the nucleic acid microarray corresponds to a means for measuring the expression amount of mRNA, and the antibody, the antibody fragment, the protein microarray or the aptamer corresponds to the means for measuring the expression amount of the protein.

상기 "프라이머"는 적합한 온도 및 적합한 완충액 내에서 적합한 조건(즉, 4종의 다른 뉴클레오시드 트리포스페이트 및 중합반응 효소) 하에서 주형-지시 DNA 합성의 개시점으로 작용할 수 있는 단일-가닥 올리고뉴클레오타이드를 의미한다. 프라이머의 적합한 길이는 다양한 요소, 예컨대, 온도와 프라이머의 용도에 따라 변화가 있을 수 있다. 또한, 프라이머의 서열은 주형의 일부 서열과 완전하게 상보적인 서열을 가질 필요는 없으며, 주형과 혼성화되어 프라이머 고유의 작용을 할 수 있는 범위 내에서의 충분한 상보성을 가지면 충분하다. 따라서, 본 발명에서의 프라이머는 주형인 ICAM-3 유전자의 뉴클레오타이드 서열에 완벽하게 상보적인 서열을 가질 필요는 없으며, 이 유전자 서열에 혼성화되어 프라이머 작용을 할 수 있는 범위 내에서 충분한 상보성을 가지면 충분하다. The term "primer" refers to a single-stranded oligonucleotide capable of acting as a starting point for template-directed DNA synthesis under suitable conditions (ie, four different nucleoside triphosphates and polymerization enzymes) within a suitable buffer and a suitable temperature it means. The appropriate length of the primer may vary depending on various factors, such as temperature and use of the primer. In addition, the sequence of the primer does not need to have a sequence completely complementary to a partial sequence of the template, and it is sufficient that the primer has sufficient complementarity within a range capable of hybridizing with the template and acting as a primer. Therefore, the primer in the present invention does not need to have a perfectly complementary sequence to the nucleotide sequence of the ICAM-3 gene as a template, and it is sufficient if the primer has sufficient complementarity within the range capable of hybridizing with the gene sequence and acting as a primer .

상기 "프로브"는 천연의 또는 변형된 모노머 또는 연쇄(linkages)의 선형 올리고머를 의미하며, 디옥시리보뉴클레오타이드 및 리보뉴클레오타이드를 포함하고 타켓 뉴클레오타이드인 ICAM-3의 염기 서열에 특이적으로 혼성화할 수 있으며, 자연적으로 존재하거나 또는 인위적으로 합성된 것을 말한다. 본 발명에 따른 프로브는 단일쇄일 수 있으며, 바람직하게는 올리고디옥시리보뉴클레오티드일 수 있다. 본 발명의 프로브는 자연 dNMP(즉, dAMP, dGMP, dCMP 및 dTMP), 뉴클레오타이드 유사체 또는 유도체를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 프로브는 리보뉴클레오타이드도 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 프로브는 골격 변형된 뉴클레오타이드, 예컨대, 펩타이드 핵산(PNA)(M. Egholm et al., Nature, 365:566-568(1993)), 포스포로티오에이트 DNA, 포스포로디티오에이트 DNA, 포스포로아미데이트 DNA, 아마이드-연결된 DNA, MMI-연결된 DNA, 2'-O-메틸 RNA, 알파-DNA 및 메틸포스포네이트 DNA, 당 변형된 뉴클레오타이드 예컨대, 2'-O-메틸 RNA, 2'-플루오로 RNA, 2'-아미노 RNA, 2'-O-알킬 DNA, 2'-O-알릴 DNA, 2'-O-알카이닐 DNA, 헥소스 DNA, 피라노실 RNA 및 안히드로헥시톨 DNA, 및 염기 변형을 갖는 뉴클레오타이드, 예컨대, C-5 치환된 피리미딘(치환기는 플루오로-, 브로모-, 클로로-, 아이오도-, 메틸-, 에틸-, 비닐-, 포르밀-, 에티틸-, 프로피닐-, 알카이닐-, 티아조릴-, 이미다조릴-, 피리딜- 등 포함), C-7 치환기를 갖는 7-데아자퓨린(치환기는 플루오로-, 브로모-, 클로로-, 아이오도-, 메틸-, 에틸-, 비닐-, 포르밀-, 알카이닐-, 알켄일-, 티아조릴-, 이미다조릴-, 피리딜- 등 포함), 이노신 및 디아미노퓨린을 포함할 수 있다.Refers to a linear or linear oligomer of natural or modified monomer or linkages and can specifically hybridize to the nucleotide sequence of ICAM-3, which contains deoxyribonucleotides and ribonucleotides and is the target nucleotide, Or artificially synthesized. The probes according to the present invention may be single-stranded, preferably oligodeoxyribonucleotides. Probes of the invention can include natural dNMPs (i.e., dAMP, dGMP, dCMP and dTMP), nucleotide analogs or derivatives. In addition, the probe of the present invention may also include a ribonucleotide. For example, the probes of the present invention can be used in combination with a framework-modified nucleotide such as a peptide nucleic acid (PNA) (M. Egholm et al., Nature, 365: 566-568 (1993)), phosphorothioate DNA, phosphorodithioate DNA, phosphoamidate DNA, amide-linked DNA, MMI-linked DNA, 2'-O-methyl RNA, alpha-DNA and methylphosphonate DNA, sugar modified nucleotides such as 2'- 2'-O-alkyl DNA, 2'-O-allyl DNA, 2'-O-alkynyl DNA, hexose DNA, pyranosyl RNA, and anhydrohexy Tolyl DNA, and nucleotides with base modifications such as C-5 substituted pyrimidines wherein the substituents are fluoro-, bromo-, chloro-, iodo-, methyl-, ethyl-, vinyl-, formyl-, 7-deazapurines having a C-7 substituent (the substituents being fluoro, bromo, bromo, bromo, and iodo) Chloro-, Iodo-, Me For example, methyl, ethyl, vinyl, formyl, alkynyl, alkenyl, thioglyl, imidazolyl, pyridyl and the like), inosine and diaminopurine.

상기 "항체"는 상기 ICAM-3 단백질에 대해 특이적으로 결합할 수 있는 다클론 항체, 단일클론 항체 및 재조합 항체 등을 포함할 수 있다.The "antibody" may include a polyclonal antibody, a monoclonal antibody, a recombinant antibody, or the like capable of specifically binding to the ICAM-3 protein.

상기 항체는 상업적으로 구입하여 사용할 수 있으며, 상기 기술한 바와 같이 ICAM-3 단백질의 아미노산 서열이 공지되어 있으므로, 상기 아미노산 서열을 이용하여 항체를 직접 제조하여 사용할 수도 있다. The antibody is commercially available and can be used. Since the amino acid sequence of the ICAM-3 protein is known as described above, the antibody can be directly prepared using the amino acid sequence.

항체 제조 방법은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 공지된 다양한 항체 생산 기술을 이용할 수 있으며, 예컨대, 다클론 항체의 경우에는 ICAM-3 항원을 동물에 주사하고, 동물로부터 채혈하여 항체를 포함하는 혈청을 수득하는 당업계에 널리 공지된 방법에 의해 생산할 수 있으며, 이러한 다클론 항체는 염소, 토끼, 양, 원숭이, 말, 돼지, 소, 개 등의 임의의 동물 종 숙주로부터 제조가능하다. 단일클론 항체의 경우에는 당업계에 널리 공지된 하이브리도마(hybridoma) 방법(Kohler et al., European Jounral of Immunology, 6, 511-519, 1976)을 이용하여 제조할 수 있거나 또는 파지 항체 라이브러리(Clackson et al, Nature, 352, 624-628, 1991, Marks et al, J. Mol. Biol., 222:58, 1-597, 1991) 기술을 이용하여 제조할 수 있다.For example, in the case of a polyclonal antibody, an ICAM-3 antigen is injected into an animal and blood is collected from an animal to produce an antibody Such polyclonal antibodies can be produced from any animal species host, such as goat, rabbit, sheep, monkey, horse, pig, cow, dog, and the like . Monoclonal antibodies can be prepared using the hybridoma method (Kohler et al., European Jounal of Immunology, 6, 511-519, 1976) well known in the art or can be prepared using the phage antibody library Clackson et al., Nature, 352, 624-628, 1991, Marks et al., J. Mol. Biol., 222: 58, 1-597, 1991).

상기 "항체 단편"은 항체 분자의 기능적인 단편을 의미하며, 항체 분자의 기능적인 단편이란 적어도 항원 결합 기능을 보유하고 있는 항체 단편으로서, 예를 들어, Fab, F(ab'), F(ab')2 및 Fv 등이 있다.The term "antibody fragment" means a functional fragment of an antibody molecule. The functional fragment of an antibody molecule is an antibody fragment having at least an antigen binding function, for example, Fab, F (ab '), F ') 2 and Fv.

상기 "마이크로어레이"는, 예를 들어 ICAM-3 유전자를 검출하기 위한 핵산 마이크로어레이 또는 ICAM-3 단백질을 검출하기 위한 단백질 마이크로어레이일 수 있다.The "microarray" may be, for example, a nucleic acid microarray for detecting the ICAM-3 gene or a protein microarray for detecting the ICAM-3 protein.

본 발명의 마이크로어레이는 ICAM-3 단백질 또는 이를 암호화하는 유전자의 발현 수준을 측정할 수 있는 프라이머, 프로브 또는 항체는 혼성화 어레이 요소(hybridizable array element)로서 이용되며, 기질(substrate) 상에 고정화된다. 바람직한 기질은 적합한 견고성 또는 반-견고성 지지체로서, 예컨대, 막, 필터, 칩, 슬라이드, 웨이퍼, 파이버, 자기성 비드 또는 비자기성 비드, 겔, 튜빙, 플레이트, 고분자, 미소입자 및 모세관을 포함할 수 있다. 상기 혼성화 어레이 요소는 상기 기질 상에 배열되고 고정화되며, 이와 같은 고정화는 화학적 결합 방법 또는 UV와 같은 공유 결합적 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 혼성화 어레이 요소는 에폭시 화합물 또는 알데히드기를 포함하도록 변형된 글래스 표면에 결합될 수 있고, 또한 폴리라이신 코팅 표면에서 UV에 의해 결합될 수 있다. 또한, 상기 혼성화 어레이 요소는 링커(예: 에틸렌 글리콜 올리고머 및 디아민)를 통해 기질에 결합될 수 있다.In the microarray of the present invention, a primer, a probe or an antibody capable of measuring the expression level of the ICAM-3 protein or a gene encoding the ICAM-3 protein is used as a hybridizable array element and is immobilized on a substrate. Preferred substrates may include, for example, membranes, filters, chips, slides, wafers, fibers, magnetic beads or nonmagnetic beads, gels, tubing, plates, polymers, microparticles and capillaries, as suitable rigid or semi-rigid supports have. The hybridization array elements are arranged and immobilized on the substrate, and such immobilization can be performed by chemical bonding methods or covalent bonding methods such as UV. For example, the hybridization array element may be bonded to a glass surface modified to include an epoxy compound or an aldehyde group, and may also be bound by UV on a polylysine coating surface. In addition, the hybridization array element can be coupled to the substrate via a linker (e.g., ethylene glycol oligomer and diamine).

상기 "앱타머"는 ICAM-3 단백질에 친화성을 갖는 핵산 올리고머를 의미한다. 상기 앱타머는 무작위적으로 합성된 약 60염기로 이루어지는 DNA 올리고머를 합성하고, 이들 중에서 ICAM-3 단백질과 결합하는 DNA 올리고머를 친화성 컬럼으로 분리하고, 이를 증폭 및 상기 분리 과정을 반복하여 ICAM-3에 친화성을 갖는 앱타머를 제조할 수 있다.The "aptamer" means a nucleic acid oligomer having affinity for the ICAM-3 protein. The aptamer synthesizes randomly synthesized DNA oligomers having about 60 bases, separates the DNA oligomers binding to the ICAM-3 protein into affinity columns, amplifies and separates the ICAM-3 protein by repeating ICAM-3 Can be produced.

본 발명의 항암제 내성 예측용 키트는 ICAM-3 유전자 검출용 또는 ICAM-3 단백질 검출용일 수 있다.The anticancer drug resistance prediction kit of the present invention can be used for ICAM-3 gene detection or ICAM-3 protein detection.

본 발명의 항암제 내성 예측용 키트가 PCR 증폭 과정에 적용되는 유전자 증폭용인 경우, 본 발명의 키트는 선택적으로, PCR 증폭에 필요한 시약, 예컨대, 완충액, DNA 중합효소(예컨대, Thermus aquaticus(Taq), Thermus thermophilus(Tth), Thermus filiformis, Thermis flavus, Thermococcus literalis 또는 Pyrococcus furiosus(Pfu)로부터 수득한 열 안정성 DNA 중합효소), DNA 중합 효소 조인자 및 dNTPs를 포함할 수 있으며, 본 발명의 항암제 내성 예측용 키트가 면역 분석에 적용되는 ICAM-3 단백질 검출용인 경우, 본 발명의 키트는 선택적으로, 이차항체 및 표지의 기질을 포함할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 키트는 상기한 시약 성분을 포함하는 다수의 별도 패키징 또는 컴파트먼트로 제작될 수 있다.When the anticancer drug resistance prediction kit of the present invention is used for gene amplification applied to the PCR amplification process, the kit of the present invention may optionally contain a reagent necessary for PCR amplification such as a buffer, a DNA polymerase (for example, Thermus aquaticus (Taq) Thermostable DNA polymerase obtained from Thermus thermophilus (Tth), Thermus filiformis, Thermis flavus, Thermococcus literalis or Pyrococcus furiosus (Pfu)), DNA polymerase joiner and dNTPs, and the anticancer drug resistance prediction kit Is for ICAM-3 protein detection applied in immunoassays, the kit of the present invention may optionally comprise a secondary antibody and a labeling substrate. Further, the kit according to the present invention may be manufactured from a number of separate packaging or compartments containing the reagent components described above.

이하에서는, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

[[ 실시예Example ]]

본 실시예에 사용된 구체적인 방법들은 앞선 비특허문헌 및 본 발명의 발명자에 의하여 공개된 Biochemical and Biophysical Research Communications 441 (2013) 507-513에 상세하게 기술되어 있으며, 상기 문헌들의 내용은 전체로서 본 명세서에 통합된다.The specific methods used in this embodiment are described in detail in the above non-patent documents and in the Biochemical and Biophysical Research Communications 441 (2013) 507-513 published by the inventors of the present invention, Lt; / RTI >

1. 세포사멸을 억제하는 1. Suppression of cell death ICAMICAM -3의 항암제 내성 부여 효과-3 on anticancer drug resistance

ICAM-3가 항암제에 대한 암세포의 내성을 증가시키는지 관찰하기 위하여, 비소세포성 암세포주인 NCI-H1299에 ICAM-3를 과발현시켜 NCI-H1299/ICAM-3 세포주를 구축하였으며(도 3의 A), 이 세포주를 대상으로 프로피디움 아이오다이드 흡수(propidium iodide(PI) uptake) 방법을 통하여 항암제 처리 후, 세포 사멸을 측정하였다(도 3의 B). 항암제로는 세포의 마이크로튜블(microtubule)을 표적으로 하는 항암제인 탁솔의 유도체인 파클리탁셀과 빈크리스틴 2가지가 이용되었다(도 1의 A 및 B). 본 항암제들은 폐암의 치료에 사용되는 항암제들 중의 하나이며, 암세포와 같이 활발하게 증식하는 세포 내의 마이크로튜블의 합성 및 분해 과정을 차단함으로써 세포의 사멸을 유도하는 항암제이다. 항암제 처리 후 96시간 경과 후, NCI-H1299/ICAM-3 세포주에서는 30% 이상의 세포 사멸 억제 효과를 보였으며, PI 흡수(uptake)가 여러 가지 세포사멸 기전 중 세포사멸을 측정할 수 있는 방법이란 데에 착안하여, 웨스턴 블라팅으로 항암제 처리 후 세포 내 세포사멸 관련 분자들의 변화를 측정하였다(도 3의 C). 도 3의 C에 나타난 바와 같이, 항암제 처리에 의한 캐스파제(caspase)-3, 8, 9의 활성화가 NCI-H1299/ICAM-3 세포주의 경우 대조군 보다 적게 나타났음을 확인할 수 있다. 또한, 본 실험의 결과 ICAM-3가 세포사멸의 2가지 경로인 외인성 경로(extrinsic pathway)와 내인성 경로(intrinsic pathway)의 시작 캐스파제인 캐스파제-8과 9의 활성화를 동시에 억제시키고 있으며, 두 가지 경로의 공동적인 실행(executioner) 캐스파제인 캐스파제-3의 활성화 역시 억제하고 있는 것으로 확인하였다. 또한, 세포사멸의 지시자(indicator) 중의 하나로 나타나고 있는 PARP의 활성화(cleavage) 역시 ICAM-3 과발현에 의하여 억제되어지고 있으며, 항-세포사멸의 기능을 지니고 있는 Bcl-2, Bcl-XL, Mcl-1 역시 항암제 처리에 의한 발현 감소가 ICAM-3에 의하여 억제되고 있는 것을 관찰하였다. 도 3의 D에서는 세포사멸을 혈구계(hematocytometer)를 이용하여 육안으로 세포의 사멸 양상을 관찰한 결과를 나타내고 있다. 표에 나타난 바와 같이, ICAM-3의 과발현 세포주에서 30% 이상의 세포사멸 감소를 관찰할 수 있었다. 파클리탁셀과 빈크리스리스틴의 처리에 의한 세포사멸 억제가 ICAM-3에 의한 세포사멸 억제의 주요한 기전인지를 확인하기 위하여, pan-캐스파제 저해제(inhibitor)인 zVAD-fmk의 처리후 세포 사멸을 PI 흡수 방법을 통하여 수행하였다. zVAD-fmk의 처리로 캐스파제의 활성화를 억제한 후 세포 사멸 측정 결과, 대조군 및 ICAM-3 과발현 세포주 모두에서 세포사멸 억제 효과가 나타났다. 따라서, 본 실험 결과 파클리탁셀과 빈크리스틴에 의한 세포사멸은 세포사멸이 주로 작동하는 신호 전달 경로를 통하여 발생하며, 세포사멸의 발생 억제는 상기 항암제에 의한 세포사멸 억제를 유도한다고 생각되며, 또한, ICAM-3에 의한 항암제 내성 발생 역시 세포사멸의 발생 억제에 유래한다고 추론되어질 수 있다.3 was overexpressed in NCI-H1299, a non-small-cell cancer cell line, to construct a NCI-H1299 / ICAM-3 cell line (Fig. 3A) in order to observe whether ICAM- , The cell line was treated with anticancer drug by propidium iodide (PI) uptake method, and cell death was measured (Fig. 3B). As an anticancer agent, two kinds of paclitaxel and vincristine, which are anticancer drugs targeting the microtubules of cells, are used (Figs. 1A and 1B). These anticancer drugs are one of the anticancer drugs used in the treatment of lung cancer and are anticancer drugs that induce cell death by blocking the synthesis and degradation process of intracellular microtubules which actively grow like cancer cells. At 96 hours after treatment with anticancer drugs, NCI-H1299 / ICAM-3 cell line showed more than 30% inhibition of cell death, and PI uptake is a measure of cell death in various cell death mechanisms , And the change of intracellular apoptosis-related molecules after treatment with anticancer drug by Western blotting was measured (FIG. 3C). As shown in Fig. 3C, activation of caspase-3, 8, and 9 by the anticancer agent treatment was found to be less in the NCI-H1299 / ICAM-3 cell line than in the control group. In addition, ICAM-3 inhibits the activation of caspase-8 and caspase-9, the initiation caspases of the extrinsic pathway and the intrinsic pathway, It is also confirmed that the activation of caspase-3, Caspase-3, is also inhibited. In addition, activation of PARP, which appears as one of the indicator (indicator) of apoptosis (cleavage), too, and being inhibited by ICAM-3 overexpressed, wherein - Bcl-2, which has the features of apoptosis, Bcl-X L, Mcl -1 was also inhibited by ICAM-3. In FIG. 3 D, cell death was observed by visual observation using a hematocytometer. As shown in the table, more than 30% reduction of cell death was observed in the overexpressed cell line of ICAM-3. In order to confirm that the inhibition of apoptosis by treatment with paclitaxel and vincristine was the main mechanism of inhibition of ICAM-3-induced apoptosis, apoptosis of zvAD-fmk, a pan-caspase inhibitor, Absorption method. After the inhibition of caspase activation by zVAD-fmk treatment, apoptosis was observed in both the control and ICAM-3 overexpressing cell lines. Therefore, it is thought that the apoptosis of paclitaxel and vincristine occurs through the signal transduction pathway in which apoptosis mainly occurs, and that the inhibition of apoptosis is thought to induce cell death by the anticancer agent, and ICAM -3 may also be inferred to result from suppression of the development of apoptosis.

2. 2. ICAMICAM -3의 항암제 내성 부여에 대한 -3 for anticancer drug resistance AktAkt  And ERKERK 의 활성화 영향Activation effect of

다음으로 ICAM-3에 의한 항암제 내성 발생에 작용하는 세포 내 신호 전달 기전을 연구하였다. 본 NCI-H1299/ICAM-3 세포주에서 웨스턴 블라팅으로 대표적인 암세포 생존 기전 및 증식 기전인 Akt와 ERK 분자의 활성 및 발현 양상을 관찰하였다(도 4의 A). 그 결과, NCI-H1299/ICAM-3 세포주에서는 지속적인 Akt 및 ERK 분자의 인산화반응(phosphorylation)이 증가되어 있음을 관찰할 수 있었다. 이 실험 결과는 또한 간접적으로나마 Akt 및 ERK가 ICAM-3의 발현 증가에 따라 활성이 촉진되어지므로, ICAM-3의 세포 내 신호 전달 경로에서 ICAM-3의 하위 신호 전달 경로에 위치하고 있음을 알수 있다. 이러한 신호 전달 분자인 Akt와 ERK의 활성 증가가 파클리탁셀과 빈크리스틴의 암세포 사멸 작용에 어떠한 영향을 미치는지 규명하기 위하여 Akt의 상위 신호 전달 분자인 PI3 키나제의 저해제인 LY294002와 ERK의 저해제인 PD98059를 이용하여 전처리 후 파클리탁셀과 빈크리스틴을 처리하고, 세포사멸을 PI 흡수 방법으로 측정하였다(도 4의 B). 본 실험 결과, 저해제들인 LY294002과 PD98052의 처리시, 대조군 및 NCI-H1299/ICAM-3 세포주에서의 세포의 사멸이 현저하게 증가하여 50% 이상의 증가율을 보인 경우도 관찰되었다. 따라서, ICAM-3에 의한 항암제 내성 증가에는 Akt와 ERK 분자의 활성화가 작동함을 알 수 있었다. 또한, LY294002과 PD98052의 처리시 항암제에 의한 세포사멸 증가 양상을 관찰하기 위하여 웨스턴 블라팅을 수행하였다(도 4의 C). 본 실험 결과, 각 저해제의 처리시 캐스파제-3, 8, 9의 활성화가 증가되었으며, Bcl-2, Bcl-XL, Mcl-1의 발현은 현저히 감소함을 확인하였다. 따라서, 상기 저해제를 이용한 Akt와 ERK의 신호 전달 경로 억제는 파클리탁셀 및 빈크리스틴에 의한 암세포의 세포사멸 유도 작용을 증가시킴을 관찰할 수 있었다. 또한, 대조군과 비교하여 ICAM-3 과발현 세포주에 대한 Akt와 ERK 신호 전달 경로의 억제 정도는 비교적 적었음을 웨스턴 블랏 상에서 확인할 수 있었다. 또한, 저해제들과 항암제 간의 조합에서 세포계수 분석(cell counting assay)을 수행하였으며, 본 실험의 결과에서도 Akt와 ERK 신호 전달 경로의 억제는 50% 이상의 세포사멸 증가를 촉진함을 알 수 있었다. 본 실험 결과, ICAM-3의 발현 증가는 Akt 및 ERKl 활성 증가를 유도하며, 이는 항암제 내성에 중요한 작용을 함을 알 수 있었다.Next, intracellular signal transduction mechanisms that act on the generation of anticancer drug resistance by ICAM-3 were studied. In this NCI-H1299 / ICAM-3 cell line, Western blotting was performed to observe representative tumor cell survival mechanism and activity and expression pattern of Akt and ERK molecules (FIG. 4A). As a result, it was observed that the NCI-H1299 / ICAM-3 cell line was continuously increased phosphorylation of Akt and ERK molecules. These results also indicate that Akt and ERK are indirectly involved in the down-signaling pathway of ICAM-3 in the intracellular signaling pathway of ICAM-3, as activation is stimulated with increased expression of ICAM-3. To investigate the effect of these signal transduction molecules, Akt and ERK, on the cytotoxic effect of paclitaxel and vincristine on cancer cell death, we used LY294002, an inhibitor of PI3 kinase, Akt, and PD98059, an inhibitor of ERK, After pretreatment, paclitaxel and vincristine were treated, and apoptosis was measured by the PI absorption method (Fig. 4B). As a result, cell death was significantly increased in the control and NCI-H1299 / ICAM-3 cell lines when the inhibitors LY294002 and PD98052 were treated, showing an increase rate of 50% or more. Therefore, activation of Akt and ERK molecules was found to be activated by the increase of anticancer drug resistance by ICAM-3. In addition, Western blotting was performed (FIG. 4C) to observe the increase of cell death by the anticancer drug when LY294002 and PD98052 were treated. The experimental results, the processing of each inhibitor was increased Paget CAS-3, 8, activation of 9, Bcl-2, the expression of Bcl-X L, Mcl-1 confirmed that the significantly reduced. Therefore, it was observed that inhibition of the signal transduction pathway of Akt and ERK using the inhibitor increases the apoptosis inducing action of cancer cells by paclitaxel and vincristine. In addition, the inhibition of Akt and ERK signal transduction pathways in ICAM-3 over-expressing cell lines was comparatively low compared to the control group in Western blotting. In addition, cell counting assay was performed in combination with inhibitors and anticancer agents. The results of this experiment also showed that inhibition of Akt and ERK signaling pathway promotes more than 50% cell death. These results suggest that the increased expression of ICAM-3 induces an increase in Akt and ERK1 activity, which is important for anticancer drug resistance.

3. 3. ICAMICAM -3의 항암제 내성 부여에 대한 -3 for anticancer drug resistance CREB2CREB2 활성화의 영향 Effect of activation

본 발명자는 이러한 ICAM-3에 의한 항암제 내성 부여 작용에 전사 인자 중의 하나인 CREB2가 작동함을 규명하였다(도 5). ICAM-3와 전사인자 단백질인 CREB 패밀리 간의 관계는 본 발명자가 ICAM-3에 의한 CREB1의 활성화 증가가 암세포의 전이성(migration) 및 침윤성을 증가시키는 것을 규명하여 입증하였으며, 본 발명에서도 항암제 내성과 CREB1의 관련성을 조사하였으나 관련이 없는 것으로 나타났다. 대신, CREB 단백질 패밀리에 속하는 CREB2의 활성 역시 ICAM-3에 의하여 증가함을 관찰하였고(도 5의 A), 이 활성 증가가 Akt 및 ERK의 활성 증가와 관련이 있음을 Akt와 ERK의 저해제 처리시 ICAM-3의 활성이 감소됨을 관찰함으로써 입증하였다(도 5의 B). CREB2 siRNA를 이용한 CREB2 발현 억제 실험을 수행하여 CREB2의 발현이 siRNA 처리시 감소됨을 관찰하였고(도 5의 C), 이 siRNA를 이용하여 siRNA 처리 후 파클리탁셀 및 빈크리스틴 처리시 30% 이상의 세포사멸 효과가 증가됨을 관찰하였다(도 5의 D). 그리고, 같은 조건하에서 웨스턴 블라팅을 수행하여 CREB2 siRNA 처리시, 캐스파제-8, 9의 활성 증가가 발생함을 관찰하고, CREB2의 발현 감소와 항암제의 동시 처리는 세포사멸의 증가를 유발함을 규명하였다(도 5의 E). 따라서, 본 실험의 결과, CREB2가 ICAM-3 - Akt/ERK의 신호 전달 경로의 하부에 위치하여 ICAM-3 - Akt/ERK - CREB2의 신호 전달을 구성하며, 이 신호 전달의 활성화가 항암제 내성 부여에 작동한다는 것을 규명하였다.The present inventors have confirmed that CREB2, which is one of the transcription factors, acts on the anticancer drug resistance-imparting action by ICAM-3 (FIG. 5). The relationship between ICAM-3 and the CREB family of transcription factor proteins has been demonstrated by the present inventors by demonstrating that increased activation of CREB1 by ICAM-3 increases the migration and invasiveness of cancer cells. In the present invention, , But it was not related. Instead, it was observed that the activity of CREB2 belonging to the CREB protein family was also increased by ICAM-3 (Fig. 5A), indicating that this increase in activity was related to increased Akt and ERK activity. Lt; RTI ID = 0.0 > ICAM-3 < / RTI > CREB2 expression inhibition assay using CREB2 siRNA showed that expression of CREB2 decreased during treatment with siRNA (Fig. 5C), and 30% or more of apoptosis was observed in the treatment with paclitaxel and vincristine after siRNA treatment with siRNA (Fig. 5D). In addition, we observed that the activity of caspase-8, 9 was increased when treated with CREB2 siRNA by Western blotting under the same conditions, and decreased expression of CREB2 and simultaneous treatment with anticancer drug induced cell death (FIG. 5E). Therefore, the results of this experiment suggest that CREB2 is located under the signaling pathway of ICAM-3-Akt / ERK and constitutes ICAM-3-Akt / ERK-CREB2 signal transduction, .

4. 4. H460H460 암세포와 방사선  Cancer cells and radiation 내성주에서In my castle ICAMICAM -3 - -3 - AktAkt // ERKERK - - CREB2CREB2 의 활성화에 의한 항암제 내성 효과Effect of anticancer drug resistance by activation

ICAM-3 - Akt/ERK - CREB2 신호 전달의 활성화에 의한 항암제 내성 부여가 다른 세포주에도 적용되는지 알아보기 위하여, 같은 비소세포성 폐암 세포주인 NCI-H460 세포주에 ICAM-3를 주입하여 NCI-H460/ICAM-3 세포주를 구축하고, 거기에서도 Akt와 ERK의 인산화반응(phosphorylation)이 증가됨을 관찰하였고(도 6의 A), CREB2 역시 활성화됨을 확인하였다(도 6의 B). 이 세포주 역시 파클리탁셀과 빈크리스틴 첨가시에 세포사멸이 대조군에 비하여 감소함을 확인하였고(도 6의 C), 이 세포사멸 억제는 세포사멸의 활성 억제에 기인함을 관찰하였다(도 6의 D). 비소세포성 세포주 이외에, 자궁 경부암세포인 SiHa 세포주의 방사선 내성주에서도 ICAM-3 - Akt/ERK - CREB2 신호 전달의 활성화에 의한 항암제 내성 생성을 확인하였다. ICAM-3가 과발현되어 있는 항암제 내성주인 SiHa/R에서 역시 모세포인 SiHa에 비교하여 Akt와 ERK의 인산화반응이 증가되었고(도 6의 E), CREB2의 활성 증가가 나타났으며(도 6의 F), 파클리탁셀과 빈크리스틴 처리시 세포사멸이 SiHa/R에서 적었다(도 6의 G). 또한, 웨스턴 블라팅 결과에서 세포사멸 활성화가 SiHa/R에서 적게 발생함을 관찰하였다(도 6의 H). 따라서, NCI-H1299 이외에 다른 비소세포성 폐암주 및 ICAM-3가 과발현되어 있는 방사선 내성주에서도 ICAM-3 - Akt/ERK - CREB2 신호 전달의 활성화에 의한 항암제 내성이 나타난다는 것을 입증하였다. ICAM-3 was injected into the same non-small cell lung cancer cell line, NCI-H460 cell line, and NCI-H460 / NCI-H460 cells were transfected with the ICAM-3-Akt / ERK-CREB2 signal transduction- ICAM-3 cell line was established, and phosphorylation of Akt and ERK was also observed therein (FIG. 6A), confirming that CREB2 was also activated (FIG. 6B). 6). This cell line also showed a decrease in apoptosis when added with paclitaxel and vincristine (Fig. 6C), and this apoptosis inhibition was attributed to inhibition of apoptosis activity (Fig. 6D) . In addition to the non - small cell line, the radiation tolerance of the SiHa cell line, a cervical cancer cell, also confirmed the generation of anticancer drug resistance by activation of ICAM - 3 - Akt / ERK - CREB2 signaling. In the anticancer drug resistant strain SiHa / R, in which ICAM-3 was overexpressed, phosphorylation of Akt and ERK was increased (E in FIG. 6) and increased in activity of CREB2 (FIG. 6 ), And cell death was less in SiHa / R when treated with paclitaxel and vincristine (G in Fig. 6). In addition, it was observed that activation of apoptosis in SiHa / R occurs less in Western blotting (H in FIG. 6). Thus, it has been demonstrated that anti-cancer drug resistance is induced by activation of ICAM-3-Akt / ERK-CREB2 signaling in other non-small cell lung carcinomas other than NCI-H1299 as well as in radiation-tolerant ICAM-3 overexpressed.

5. 마우스의 5. Mouse 종양이식체Tumor 모델에서의  In the model ICAMICAM -3 항암제 내성 부여의 효과-3 Effect of anticancer drug resistance

본 실험에서 이용된 NCI-H460/ICAM-3 세포주를 마우스에 피하 주사 후 구축되어진 제노그라프(xenograft)에 대한 파클리탁셀과 빈크리스틴 주사시에 세포사멸이 대조군에 비하여 적게 발생함을 TUNEL 분석을 이용한 조직 분석을 통하여 입증하였다(도 7).The cell death was less in the paclitaxel and vincristine injections of the xenografts constructed after the subcutaneous injection of the NCI-H460 / ICAM-3 cell line used in this experiment compared to the control group, (Fig. 7).

6. 6. 결 론conclusion

본 발명의 발명자에 의한 실험 결과, ICAM-3는 방사선 내성뿐만 아니라 항암제 내성까지 유발하는 방사선/항암제 교차 내성 유발 인자임을 규명하였다. 또한, ICAM-3에 의한 항암제 내성은 ICAM-3 - Akt/ERK - CREB2 신호 전달의 활성화에 의한 세포사멸 억제에 의해 발생함을 관찰하였으며, ICAM-3 - Akt/ERK - CREB2 신호 전달의 활성화 및 그로 인한 세포사멸 억제에 의한 항암제 내성 유도가 여러 가지 비소세포성 폐암 세포주 및 방사선 내성주에서도 발생하는다는 것을 입증하였다. 또한, 이와 같은 결과는, 마우스를 이용한 동물 시험에서도, ICAM-3 과발현 세포주의 세포사멸 발생 억제가 생성됨을 규명하였다. 따라서, ICAM-3와 관련된 신호 전달 체계에 대한 저해제 및 치료용 항체의 개발은 새로운 항암제의 개발로 이어질 수 있을 것으로 예상된다. 종합적으로, ICAM-3는 FAK 활성화를 통한 방사선 내성 부여, ERK를 통한 암세포 증식 촉진, ICAM-3 - Akt - CREB-1-MMP 활성화를 통한 암세포의 전이 및 침윤 촉진 이외에, ICAM-3 - Akt/ERK - CREB2 활성화을 통한 항암제 내성 부여 기능이 있음을 본 발명을 통하여 입증하였다(도 8).As a result of the experiment conducted by the inventors of the present invention, it was confirmed that ICAM-3 is a radiation / anticancer drug cross-resistance inducing factor that induces not only radiation resistance but also anticancer drug resistance. In addition, the anticancer drug resistance by ICAM-3 was observed to be caused by inhibition of ICAM-3-Akt / ERK-CREB2 signaling-induced cell death, and activation of ICAM-3-Akt / ERK- And induction of anticancer drug tolerance by the inhibition of cell death is also found in various non - small cell lung cancer cell lines and radiation resistant strain. These results also confirmed that inhibition of cell death of ICAM-3 overexpressing cell lines was also observed in animal tests using mice. Therefore, it is expected that the development of inhibitors and therapeutic antibodies to ICAM-3 related signal transduction systems may lead to the development of new anti-cancer drugs. In summary, ICAM-3 has been shown to inhibit ICAM-3-Akt / CREB-1-MMP transactivation and invasion through the activation of FAK, the promotion of cancer cell proliferation through ERK, It has been proved through the present invention that it has an anticancer drug tolerance function through activation of ERK-CREB2 (FIG. 8).

<110> AAA <120> ICAM-3 AS BIOMARKER FOR THE PREDICTION OF TOLERANCE AGAINST ANTICANCER AGENTS AND USE THEREOF <160> 2 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 999 <212> DNA <213> Homo sapiens ICAM-3 nucleotide sequence <400> 1 atggccacca tggtaccatc cgtgttgtgg cccagggcct gctggactct gctggtctgc 60 tgtctgctga ccccaggtgt ccaggggcag gagttccttt tgcgggtgga gccccagaac 120 cctgtgctct ctgctggagg gtccctgttt gtgaactgca gtactgattg tcccagcttt 180 gagaaaatcg ccttggagac gtccctatca aaggagctgg tggccagtgg catgggctgg 240 gcagccttca atctcagcaa cgtgactggc aacagtcgga tcctctgctc agtgtactgc 300 aatggctccc agataacagg ctcctctaac atcaccgtgt acgggctccc ggagcgtgtg 360 gagctggcac ccctgcctcc ttggcagccg gtgggccaga acttcaccct gcgctgccaa 420 gtggagggtg ggtcgccccg gaccagcctc acggtggtgc tgcttcgctg ggaggaggag 480 ctgagccggc agcccgcagt ggaggagcca gcggaggtca ctgccactgt gctggccagc 540 agagacgacc acggagcccc tttctcatgc cgcacagaac tggacatgca gccccagggg 600 ctgggactgt tcgtgaacac ctcagccccc cgccagctcc gaacctttgt cctgcccgtg 660 acccccccgc 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Leu Pro Glu Arg Val Glu Leu Ala Pro Leu Pro Pro Trp 115 120 125 Gln Pro Val Gly Gln Asn Phe Thr Leu Arg Cys Gln Val Glu Gly Gly 130 135 140 Ser Pro Arg Thr Ser Leu Thr Val Val Leu Leu Arg Trp Glu Glu Glu 145 150 155 160 Leu Ser Arg Gln Pro Ala Val Glu Glu Pro Ala Glu Val Thr Ala Thr 165 170 175 Val Leu Ala Ser Arg Asp Asp His Gly Ala Pro Phe Ser Cys Arg Thr 180 185 190 Glu Leu Asp Met Gln Pro Gln Gly Leu Gly Leu Phe Val Asn Thr Ser 195 200 205 Ala Pro Arg Gln Leu Arg Thr Phe Val Leu Pro Val Thr Pro Pro Arg 210 215 220 Leu Val Ala Pro Arg Phe Leu Glu Val Glu Thr Ser Trp Pro Val Asp 225 230 235 240 Cys Thr Leu Asp Gly Leu Phe Pro Ala Ser Glu Ala Gln Val Tyr Leu 245 250 255 Ala Leu Gly Asp Gln Met Leu Asn Ala Thr Val Met Asn His Gly Asp 260 265 270 Thr Leu Thr Ala Thr Ala Thr Ala Thr Ala Arg Ala Asp Gln Glu Gly 275 280 285 Ala Arg Glu Ile Val Cys Asn Val Thr Leu Gly Gly Glu Arg Arg Glu 290 295 300 Ala Arg Glu Asn Leu Thr Val Phe Ser Phe Leu Gly Pro Ile Val Asn 305 310 315 320 Leu Ser Glu Pro Thr Ala His Glu Gly Ser Thr Val Thr Val Ser Cys 325 330 335 Met Ala Gly Ala Arg Val Gln Val Thr Leu Asp Gly Val Pro Ala Ala 340 345 350 Ala Pro Gly Gln Pro Ala Gln Leu Gln Leu Asn Ala Thr Glu Ser Asp 355 360 365 Asp Gly Arg Ser Phe Phe Cys Ser Ala Thr Leu Glu Val Asp Gly Glu 370 375 380 Phe Leu His Arg Asn Ser Ser Val Gln Leu Arg Val Leu Tyr Gly Pro 385 390 395 400 Lys Ile Asp Arg Ala Thr Cys Pro Gln His Leu Lys Trp Lys Asp Lys 405 410 415 Thr Arg His Val Leu Gln Cys Gln Ala Arg Gly Asn Pro Tyr Pro Glu 420 425 430 Leu Arg Cys Leu Lys Glu Gly Ser Ser Arg Glu Val Pro Val Gly Ile 435 440 445 Pro Phe Phe Val Asn Val Thr His Asn Gly Thr Tyr Gln Cys Gln Ala 450 455 460 Ser Ser Ser Arg Gly Lys Tyr Thr Leu Val Val Val Met Asp Ile Glu 465 470 475 480 Ala Gly Ser Ser His Phe Val Pro Val Phe Val Ala Val Leu Leu Thr 485 490 495 Leu Gly Val Val Thr Ile Val Leu Ala Leu Met Tyr Val Phe Arg Glu 500 505 510 His Gln Arg Ser Gly Ser Tyr His Val Arg Glu Glu Ser Thr Tyr Leu 515 520 525 Pro Leu Thr Ser Met Gln Pro Thr Glu Ala Met Gly Glu Glu Pro Ser 530 535 540 Arg Ala Glu 545 <110> AAA <120> ICAM-3 AS BIOMARKER FOR THE PREDICTION OF TOLERANCE AGAINST          ANTICANCER AGENTS AND USE THEREOF <160> 2 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 999 <212> DNA <213> Homo sapiens ICAM-3 nucleotide sequence <400> 1 atggccacca tggtaccatc cgtgttgtgg cccagggcct gctggactct gctggtctgc 60 tgtctgctga ccccaggtgt ccaggggcag gagttccttt tgcgggtgga gccccagaac 120 cctgtgctct ctgctggagg gtccctgttt gtgaactgca gtactgattg tcccagcttt 180 gagaaaatcg ccttggagac gtccctatca aaggagctgg tggccagtgg catgggctgg 240 gcagccttca atctcagcaa cgtgactggc aacagtcgga tcctctgctc agtgtactgc 300 aatggctccc agataacagg ctcctctaac atcaccgtgt acgggctccc ggagcgtgtg 360 gagctggcac ccctgcctcc ttggcagccg gtgggccaga acttcaccct gcgctgccaa 420 gtggagggtg ggtcgccccg gaccagcctc acggtggtgc tgcttcgctg ggaggaggag 480 ctgagccggc agcccgcagt ggaggagcca gcggaggtca ctgccactgt gctggccagc 540 agagacgacc acggagcccc tttctcatgc cgcacagaac tggacatgca gccccagggg 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Lys Tyr Thr Leu Val Val Val Met Asp Ile Glu 465 470 475 480 Ala Gly Ser Ser His Phe Val Pro Val Phe Val Ala Val Leu Leu Thr                 485 490 495 Leu Gly Val Val Thr Ile Val Leu Ala Leu Met Tyr Val Phe Arg Glu             500 505 510 His Gln Arg Ser Gly Ser Tyr His Val Arg Glu Glu Ser Thr Tyr Leu         515 520 525 Pro Leu Thr Ser Met Gln Pro Thr Glu Ala Met Gly Glu Glu Pro Ser     530 535 540 Arg Ala Glu 545

Claims (13)

파클리탁셀 또는 빈크리스틴으로 특정된 항암제가 처리된 비소세포성 폐암 또는 자궁경부암 환자로부터 분리된 암세포의 ICAM-3(intercellular adhesion molecule-3)의 발현량을 측정하고, 항암제 처리 전의 암 환자로부터 분리된 암세포로부터 측정된 ICAM-3의 발현량과 비교하여, 항암제 처리 후의 암 환자로부터 분리된 암세포로부터 측정된 ICAM-3의 발현량이 증가하는 경우에, 항암제에 대한 내성이 발생할 가능성이 존재하는 것으로 판단하는, 비소세포성 폐암 또는 자궁경부암의 파클리탁셀 또는 빈크리스틴으로 특정된 항암제 내성 예측을 위한 정보 제공 방법.The expression levels of ICAM-3 (intercellular adhesion molecule-3) in cancer cells isolated from non-small cell lung cancer or cervical cancer patients treated with paclitaxel or vincristine-specific anticancer drugs were measured, and cancer cells Which is judged to have a possibility of resistance to an anticancer agent when the expression amount of ICAM-3 measured from cancer cells isolated from a cancer patient after treatment with an anticancer drug is increased as compared with the amount of ICAM-3 detected from a cancer patient A method of providing information for anticancer drug resistance prediction of paclitaxel or vincristine in a cell lung cancer or cervical cancer. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 다음의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:
비소세포성 폐암 또는 자궁경부암 환자로부터 분리된 암세포 조직으로부터 시료를 준비하고, 상기 시료로부터 ICAM-3 발현량을 측정하는 제 1단계;
파클리탁셀 또는 빈크리스틴으로 특정된 항암제를 투여한 비소세포성 폐암 또는 자궁경부암 환자로부터 분리된 암세포 조직으로부터 시료를 준비하고, 상기 시료로부터 ICAM-3 발현량을 측정하는 제 2단계;
상기 제 1단계의 결과와 상기 제 2단계의 결과를 비교하는 단계;
상기 비교를 통하여 상기 제 1단계의 ICAM-3 발현량보다 상기 제 2단계의 ICAM-3 발현량이 증가된 경우, 항암제 내성 가능성이 높은 것으로 판단하기 위한 정보를 제공하는 단계.
The method of claim 1, wherein the method comprises the steps of:
A first step of preparing a sample from cancer cell tissue isolated from non-small cell lung cancer or cervical cancer patients and measuring the amount of ICAM-3 expression from the sample;
A second step of preparing a sample from cancer cell tissue isolated from non-small cell lung cancer or cervical cancer patients to which an anti-cancer agent specified by paclitaxel or vincristine is administered, and measuring the amount of ICAM-3 expression from the sample;
Comparing the result of the first step with the result of the second step;
Providing information for determining that the possibility of resistance to an anticancer drug is high when the amount of expression of ICAM-3 in the second step is higher than the amount of expression of ICAM-3 in the first step through the comparison.
삭제delete 삭제delete 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 ICAM-3의 발현량 측정은 mRNA 또는 단백질의 양을 측정하는 것을 특징으로 하는 방법.3. The method according to claim 1 or 2, wherein the measurement of the expression level of ICAM-3 measures the amount of mRNA or protein. 제 5항에 있어서, 상기 mRNA 양의 측정은 RT-PCR(reverse transcriptase-polymerase chain reaction), 노던 블라팅 또는 핵산 마이크로어레이에 의한 측정인 것을 특징으로 하는 방법.6. The method according to claim 5, wherein the measurement of the amount of mRNA is performed by reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR), northern blotting, or nucleic acid microarray. 제 5항에 있어서, 상기 단백질 양의 측정은 항원-항체 반응에 의한 측정인 것을 특징으로 하는 방법.6. The method according to claim 5, wherein the measurement of the amount of protein is a measurement by an antigen-antibody reaction. 제 7항에 있어서, 상기 항원-항체 반응에 의한 측정은 웨스턴 블라팅, ELISA(enzyme linked immunosorbent assay), RIA(radioimmunoassay), 면역조직화학(immunohistochemistry) 또는 단백질 마이크로어레이 또는 앱타머에 의한 검출인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 7, wherein the measurement by the antigen-antibody reaction is detection by Western blotting, enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), radioimmunoassay (RIA), immunohistochemistry or protein microarray or aptamer Lt; / RTI &gt; 삭제delete 삭제delete 삭제delete ICAM-3(intercellular adhesion molecule-3)의 발현량을 측정할 수 있는 수단을 포함하는 비소세포성 폐암 또는 자궁경부암의 파클리탁셀 또는 빈크리스틴으로 특정된 항암제 내성 예측용 키트.A kit for predicting anticancer drug resistance specific to paclitaxel or vincristine in non-small cell lung cancer or cervical cancer, comprising means for measuring the expression level of intercellular adhesion molecule-3 (ICAM-3). 제 12항에 있어서, 상기 수단은 프라이머, 프로브, 항체, 항체 단편, 마이크로어레이 및 앱타머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 키트.13. The kit of claim 12, wherein the means is selected from the group consisting of primers, probes, antibodies, antibody fragments, microarrays and aptamers.
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