KR20110039527A - 마이크로 ｒｎａ분자를 포함하는 항암 조성물 - Google Patents

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KR20110039527A
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박종배
이승훈
박은경
이동희
양희석
헌 유
김혜진
김태훈
곽희진
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국립암센터
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Abstract

본 발명은 마이크로RNA-125 핵산 분자를 포함하는 항암 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로RNA-125(mir-125) 핵산 분자를 포함하는 저산소 상태에서 유도되는 혈관신생 관련 질환, 특히 암 치료를 위한 항암 조성물, 마이크로RNA-125 핵산 분자를 사용하여 혈관신생을 저해하거나 암세포 침윤 및 전이를 억제하는 방법, 및 마이크로RNA-125 핵산 분자를 포함하는 항암 조성물을 이용하여 암을 치료하는 방법에 관한 것이다.

Description

마이크로 ＲＮＡ분자를 포함하는 항암 조성물{Anti-cancer composition comprising microRNA molecules}
본 발명은 마이크로RNA-125(mir-125)의 신규한 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저산소 상태에서 혈관신생 저해활성 및 암세포 침윤 억제활성을 갖는 마이크로RNA-125 핵산 분자를 포함하는 저산소 상태에서 유도되는 혈관신생 관련 질환, 특히 암 치료를 위한 항암 조성물, 마이크로RNA-125를 사용하여 혈관신생을 저해하거나 암세포 침윤 및 전이를 억제하는 방법에 관한 것이다.
마이크로RNA는 새롭게 발견된 작은 조절 분자로 생체 내에서 매우 다양한 조절 기전에 관여하고 있는 것으로 알려져 있다. 이들은 식물 및 동물의 게놈 내에서 엔코딩되어 특정 mRNA에 결합함으로써 유전자 발현을 조절한다(He and Harmon, 2004). 또한 암, 바이러스 감염, 심장질환, 신경성 질환 등 다양한 질병과 관련되어 있음이 보고되고 있다. 따라서 이를 이용한 임상적 적용을 위한 다양한 노력이 이루어지고 있는 현실이다. 가장 대표적인 예로 microRNA-122가 간염 바이러스를 증식시킨다는 사실이 밝혀지고 (Science 309, 1577~1781; 2005), 이를 이용하여 최근 Santaris 사는 이 microRNA에 길항작용을 나타내는 LNA 물질을 개발해 콜레스테롤을 낮추고 항 HCV 효과의 치료 물질을 개발했다(Nature 452, 896-900; 2008).
일반적인 암세포는 혈관을 형성하는 내피 세포 (endothelial cell)보다 빨리 증식하고 또 암세포의 빠른 증식에 따라 새로 형성된 혈관이 정상적으로 분포되지 않으므로 충분한 혈액을 공급받지 못한다. 암세포로의 결핍된 혈액공급은 종양 조직 내에 영양분의 결핍, 산성화 및 산소결핍을 유도한다. 실제로 정상조직의 산소분압의 중앙값 (median value)은 40-60 mmHg이나, 고형암의 경우 산소분압의 중앙값은 10 mmHg 이하인 경우가 대부분이다 (Brown JM, Cancer Res 59, 5863-5870, 1999). 이러한 암 조직 내부의 저산소 상태 하에서 암세포는 세포의 생존 및 증식에 필요한 영양과 산소를 공급받는 데에 관여하는 단백질들을 만드는 것으로 밝혀졌으며, 저산소 하에서 과량 발현되는 단백질로는 혈관생성을 촉진시키기 위한 인자(VEGF:Vascular endothelial growth factor), EPO(erythropoietin), 당분해(Glycolysis) 등에 관여하는 여러 효소 등이 알려져 있다.
그러므로 암세포의 혈관형성에 관여하는 것으로 알려진 대표적인 호르몬 단백질인 VEGF를 조절할 수 있다면, 암 전이를 가장 효과적으로 저해할 수 있을 것이다. 특히, 고형암인 경우, 저산소 상태 하의 종양세포 내부는 화학요법이나 방사선 요법에 의해서도 치료가 잘 되지 않는다고 알려져 있어, 특이적인 조절인자를 표적으로 하는 유전자 치료가 필요한 실정이다.
또한, 암 치료는 암의 자체적인 증식 저해보다 다른 조직으로의 침윤 및 전이를 막는 것이 더 중요한데, 특히, 뇌암의 경우는 외과적인 수술이 거의 효과가 없이 침윤에 의해 재발하는 경우가 대부분이며, 화학적인 요법이나 방사능 요법 등에서 많은 한계성을 보이고 있다. 따라서 뇌암의 치료를 위해서는 침윤의 저해가 필수적이다.
그러므로, 암세포에서 저산소 상태의 혈관형성을 조절할 수 있는 인자를 개발하여, 이를 유전자 치료제로 이용한다면, 외과적 수술이나 화학요법, 방사능 요법에 한계성이 있는 다양한 암 치료에 적용될 수 있을 것이다.
이에, 본 발명자는 정상세포와 다양한 암세포 간에서 저산소 상태에서 마이크로RNA 변화를 마이크로어레이 기법을 통해 분석하고, 특히, 저산소 상태의 암세포에서 특이적으로 감소된 발현량을 나타내는 마이크로RNA-125를 선별하였으며, 마이크로RNA-125 핵산 분자가 암세포의 저산소 상태에서 VEGF 분비를 억제함으로써 혈관형성을 저해할 수 있는 중요한 인자임을 밝힘으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 마이크로RNA-125 핵산 분자를 포함하는 항암 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 마이크로RNA-125 핵산 분자를 포함하는, 저산소 상태에서 유도되는 혈관신생 관련 질환 치료용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 마이크로RNA-125의 발현 수준을 측정하는 제제를 포함하는, 뇌암 및 뇌종양 진단용 마커 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 마이크로RNA-125 핵산 분자를 사용하여 상태에서 유도되는 혈관신생을 저해하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 마이크로RNA-125 핵산 분자를 사용하여 암세포의 침윤 및 전이를 억제하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 마이크로RNA-125 핵산 분자를 사용하여 저산소 상태에서 유도되는 혈관신생 관련 질환, 특히 암을 치료하는 방법을 제공하는 것이다.
하나의 양태로서, 본 발명은 마이크로RNA-125 핵산 분자를 포함하는 항암 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 용어 "마이크로RNA-125 핵산 분자"는 마이크로RNA의 일종인 마이크로RNA-125를 구성하고 있는 단일 가닥 또는 이중 가닥 형태의 핵산 분자를 의미한다. 본원에서 '마이크로 RNA-125'와 'mir-125'는 혼용될 수 있다.
마이크로RNA는 대부분 염색체상의 인트론 등에 끼어 들어가 있으며 이는 전사가 일어난 후 드로사(Drosha)등에 의해 프로세싱되어 전구체 형태 (precursor-miRNA, precursor form)로 바뀐 후 엑스포틴(exportin)에 의해서 핵을 빠져 나와 다이서(Dicer)에 의해 약 22bp 정도 길이의 성숙된 형태로 바뀌게 되고 이는 RISC (RNA interference silencing complex)와 결합하여 기능을 나타내게 된다 (Nat Rev Mol Cell Biol 6, 376-385;2005).
마이크로RNA-125(mir125)는 mir125a, 125b1 및 125b2 등이 알려져 있는데, 이들은 동일한 seed 염기 서열을 공유하는 패밀리를 구성하고 있는 것으로 알려져 있다. mir125는 C. elegans에서 lin-4라는 이름으로 처음 알려졌으며 마우스에서는 2002년에 Lagos-Quintana 등에 의해 밝혀졌고, 사람에서는 2005년에 Lee 등에 의해 miR125b1은 염색체 11번 q24.1에 아직 그 기능이 알려져 있지 않은 유전자의 엑손부위에 존재하며 miR125b2는 염색체 21번 q21.1의 인트론 지역에 위치하는 것으로 보고되었다. miR125a는 2007년에 Gross 등에 의해 염색체 19번 q13.4에 존재하는 것이 밝혀졌다(도면 6 참고).
본 발명에서 이용할 수 있는 마이크로RNA-125는 인간을 포함한 동물, 예를 들어 원숭이(monkeys), 돼지(pigs), 말(horses), 소(cows), 양(sheeps), 개(dogs), 고양이(cats), 생쥐(mice), 토끼(rabbits) 등으로부터 유래할 수 있으며, 바람직하게는 인간 유래의 마이크로RNA-125a, 마이크로RNA-125b1 또는 마이크로RNA-125b2이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자는 18 내지 100 nt(nucleotide) 길이를 가질 수 있으며, 바람직하게는 성숙 마이크로RNA-125로서 19 내지 25nt 길이, 더욱 바람직하게는 21, 22 또는 23nt 길이를 가진다. 또한, 본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자는 50 내지 100nt, 바람직하게는 65-95nt 길이를 갖는 전구체 마이크로RNA-125 분자로서 제공될 수도 있다. 상기 성숙 마이크로RNA-125 및 전구체 마이크로RNA-125 핵산 분자는 미국국립보건원 유전자은행 (NIH GenBank)에서 확보할 수 있는 유전정보, 구체적으로 mir125a(406910), mir125b1(406911), mir125b2(406912), 및 miRBASE (http://microrna. sanger.ac.uk/)의 허가번호, mir125a(전구체 형태로서 MI0000469(hsa-mir-125a), 성숙 형태로서 MIMAT0000443(hsa-miR-125a-5p) 및 MIMAT0004602(hsa-miR-125a-3p)), mir125b1(전구체 형태로서 MI0000446(hsa-mir-125b-1) 성숙 형태로서 MIMAT0000423(hsa-miR-125b) 및 MIMAT0004592(hsa-miR-125b-1)) 및 mir125b2(전구체 형태로서 MI0000470(hsa-mir-125b-2), 성숙 형태로서 MIMAT0000423(hsa-miR-125b) 및 MIMAT0004603(hsa-miR-125b-2))의 염기서열로 구성될 수 있다(도 6). 또한, 본 발명에서 사용되는 마이크로RNA-125는 이를 구성하는 핵산 분자의 작용성 등가물, 예를 들어, 마이크로RNA-125 핵산 분자의 일부 염기서열이 결실(deletion), 치환(substitution) 또는 삽입(insertion)에 의해 변형되었지만, 마이크로RNA-125 핵산분자와 기능적으로 동일한 작용을 할 수 있는 변이체(variants)를 포함하는 개념이다.
또한, 본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자는 단일 가닥 또는 이중 가닥 형태로 존재할 수 있다. 성숙 마이크로RNA 분자는 주로 단일 가닥으로 존재하지만, 전구체 마이크로RNA 분자는 주로 이중가닥 부분을 형성할 수 있는 적어도 부분적으로 자가-상보적인(예를 들어 스템- 및 루프-구조)이다. 또한, 본 발명의 핵산 분자는 RNA, DNA, PNA(peptide nucleic acids) 또는 LNA(locked nucleic acid) 같은 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 상기 핵산 분자는 표준 분자 생물학 기술, 예를 들어 화학적 합성 방법 또는 재조합 방법을 이용하여 분리 또는 제조하거나, 시판되는 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 항암 조성물은 마이크로RNA-125(mir-125) 핵산 분자 자체뿐만 아니라, 세포 내에서 마이크로RNA-125의 발현율을 증가시킬 수 있는 여타의 물질, 예를 들어 화합물, 천연물, 신규 단백질 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서 용어 "항암"은 암세포의 증식을 억제하거나 사멸하는 작용 및 암세포의 전이를 억제하거나 차단하는 작용을 의미하는 것으로, 암의 예방 및 치료 모두를 의미한다. 본원에 있어서, "예방"이란 조성물의 투여로 암 형성을 억제시키거나 발병을 지연시키는 모든 행위를 의미하는 것이며, "치료"란 조성물의 투여로 상기 질환의 증세가 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미하는 것이다.
본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자는 저산소 상태에서 혈관신생을 저해함으로써 항암 활성을 나타낼 수 있는데, 이러한 혈관신생 저해는 혈관내피성장인자(Vascular endothelial growth factor, VEGF) 분비 억제를 통해 이루어질 수 있다.
본 발명에서 용어 "저산소 상태" 또는 "저산소증"이란 세포 및 조직 내의 산소가 생리적 수준 이하, 예를 들어, 최적 수준 미만으로 낮아진 상태를 의미한다.
암세포는 대개 주위의 혈관내피세포들에 비해 증식속도가 빨라 이들로부터 혈액을 공급받지 못해 조직의 산성화, 영양분 결핍, 산소저하로 인한 저산소증(Hypoxia) 현상이 나타나게 된다. 이러한 암 조직은 세포의 증식 및 생존에 필요한 영양 및 산소를 공급받기 위한 단백질들을 분비하게 되는데, 이때 분비되는 대표적인 단백질이 VEGF이다.
본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자는 저산소 상태에서 유도되는 혈관내피성장인자(Vascular endothelial growth factor, VEGF) 분비를 억제함으로써, VEGF에 의한 혈관신생을 저해할 수 있으며, 특별히, PTEN(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten) 종양억제유전자 변형에 의해 유도되는 VEGF 발현을 억제하여 혈관신생을 저해할 수 있다.
또한, 본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자는 암세포의 침윤 및 전이를 억제하는 활성을 가짐으로써 항암 작용을 나타낼 수 있다. 암세포의 전이(metastasis)란 암세포가 원래 발생한 조직이나 장기에서 다른 조직이나 장기로 이동하는 것을 말한다. 암세포가 이동하기 위해서는 최초의 발생 장소에서 주변 조직을 뚫고 인근 혈관까지 이동해야 하는데, 이것을 침윤(invasion)이라 한다. 혈관에 도달한 암세포는 혈액을 타고 다른 장기로 이동하게 되므로, 침윤과 전이는 암세포의 이동에 있어 밀접하게 연관된 현상이다. 본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자는 특히, 암세포의 침윤을 억제하는 활성을 가져 암의 전이를 방지하고, 암의 증식 또한 억제할 수 있게 된다.
본 발명의 항암 조성물은 마이크로RNA-125 발현 이상에 기인한 모든 암에 사용 가능하며, 암종, 림프종, 모세포종, 육종 및 백혈병을 포함하는 모든 암 조직에 적용할 수 있다. 바람직하게는 뇌암, 자궁경부암, 유방암, 방광암, 간암, 전립선암 및 신경아세포종에 사용할 수 있으며, 특히 마이크로RNA-125 발현 정도가 낮은 상태의 암 조직, 바람직하게는 하기의 표 1에 기재된 마이크로RNA-125 발현 정도가 낮은 상태의 암 조직에 적용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 뇌암이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원에서 뇌암은 뇌에 생기는 암 조직을 총칭하는 의미이며, 뇌종양을 포함하는 개념이다.
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또 다른 양태로서, 본 발명은 마이크로RNA-125 핵산 분자를 포함하는, 저산소 상태에서 유도되는 혈관신생 관련 질환 치료용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자는 저산소 상태에서 유도되는 VEGF 분비를 억제함으로써 혈관신생을 저해하는 활성을 가지므로, 저산소 상태에서 유도되는 혈관신생 관련 질환 치료용 조성물로서 제공될 수 있다. 본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자를 적용할 수 있는 혈관신생 관련 질환의 예로는 암, 혈관종, 혈관섬유종, 동맥경화, 혈관유착, 부종성 경화증, 신생혈관성 녹내장, 당뇨병성 망막증, 신생혈관성 각막질환, 관절염, 건선, 모세관 확장증, 화농성 육아종 및 알츠하이머 질환 등이 있으나, 이에 제한되지 않으며, 특별히, 마이크로RNA-125 발현 정도가 낮은 상태의 병변조직에 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 구체적 실시예에서, 본 발명자는 정상세포와 다양한 암세포 간에서 저산소 상태에서 마이크로RNA 변화를 마이크로어레이 기법을 통해 분석하고, 여기서 발현량의 감소를 나타내는 마이크로RNA들이 암세포의 저산소 상태에서 유도되는 VEGF의 발현에 어떠한 영향을 주는지 살펴본 결과, 마이크로RNA-125(mir-125a 및 mir-125b) 저산소 상태에서 VEGF의 분비 농도를 낮춘다는 것을 확인하였다(도 1 및 도 2). 이를 통해 선별된 마이크로RNA-125가 세포 내에서 어떤 기전으로 조절되는지 확인하였다.
먼저, 저산소 상태에서 VEGF 분비는 HIF-1 보다는 마이크로RNA-125 또는 PTEN에 의해 조절되는 것으로 나타났다. 또한, 정상 배양조건과 저산소증 배양 조건에서 HIF-1를 억제시키거나 PTEN을 발현시켰을 때, 마이크로RNA-125의 발현은 저산소 상태에서 HIF-1 보다는 PTEN 발현에 의해 조절되는 것으로 나타났다(도 3).
또한, 저산소 상태에서 PTEN 변형에 의해 VEGF 분비 수준이 확연하게 증가되는 것을 볼 수 있었고, 이러한 VEGF 발현이 증대된 세포에 마이크로RNA-125를 처리하여 VEGF 발현 수준을 낮출 수 있음을 확인하였다(도 3). 이는 마이크로RNA-125가 PTEN 변형에 의한 혈관신생을 억제시킬 수 있음을 의미하는 결과이다.
또한, 마이크로RNA-125는 뇌암세포 뿐만 아니라 자궁경부암 세포에서도 암세포의 침윤을 억제하는 효과를 나타냈다(도 4 및 도 8).
또한, 마이크로RNA-125를 발현하는 세포주를 마우스에 이식한 결과, 대조군에 비해 생존력이 향상되고, 체중이 줄어들지 않는 등의 항암 효과를 나타냈다(도 5).
이러한 결과로, PTEN이 변형된 뇌암세포의 저산소 상태에서 마이크로RNA-125의 발현이 감소되어 VEGF의 발현을 증가시켜 혈관신생을 촉진시키게 되는바, 마이크로RNA-125가 뇌암 형성에서 작용하는 중요한 인자라는 것을 알 수 있었으며, 이를 타겟으로 하여 마이크로RNA-125의 발현을 증가시킴으로써 저산소 상태에서 유도되는 암세포의 혈관형성을 억제함으로써, 암의 침윤 및 전이를 억제할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 본 발명의 항암 조성물 내 마이크로RNA-125(mir-125) 핵산 분자는 세포 내 발현을 위한 벡터에 포함되어 제공될 수 있다.
본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자는 DNA 및 DEAE-덱스트란의 복합체, DNA 및 핵 단백질의 복합체, DNA 및 지질의 복합체 등의 다양한 형질전환 기술을 이용하여 세포 내로 도입시킬 수 있는데, 이를 위해 상기 마이크로RNA-125 핵산 분자는 세포 내로의 효율적인 도입을 가능하게 하는 전달체 내에 포함된 형태일 수 있다. 상기 전달체는 바람직하게는 벡터이며, 바이러스 벡터 및 비바이러스 벡터 모두 사용 가능하다. 바이러스 벡터(viral vector)로서 예를 들면, 렌티바이러스(lentivirus), 레트로바이러스(retrovirus), 아데노바이러스(adenovirus), 허피스바이러스(herpes virus) 및 아비폭스바이러스(avipox virus) 벡터 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 렌티바이러스 벡터이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 렌티바이러스는 레트로바이러스의 일종으로 핵공(nucleopore)이나 완전한 핵막으로의 능동 도입을 가능하게 하는 사전-통합 복합체(바이러스 "쉘(shell)")의 친핵성으로 인해 분열 세포 뿐만 아니라 미분열 세포도 감염시킬 수 있는 특징이 있다.
또한, 상기 마이크로RNA-125 핵산 분자를 포함하는 벡터는 선별마커를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 용어 "선별마커(selection marker)"란 마이크로RNA-125 핵산 분자가 도입되어 형질전환된 세포의 선별을 용이하게 하기 위한 것이다. 본 발명의 벡터에서 사용할 수 있는 선별마커로는 벡터의 도입 여부를 용이하게 검출 또는 측정할 수 있는 유전자라면, 특별히 한정되지 않으나, 대표적으로 약물 내성, 영양 요구성, 세포 독성제에 대한 내성 또는 표면 단백질의 발현과 같은 선택가능 표현형을 부여하는 마커들, 예를 들어 FP(녹색 형광 단백질), 퓨로마이신(puromycin), 네오마이신(Neomycin: Neo), 하이그로마이신(hygromycin: Hyg), 히스티디놀 디하이드로게나제(histidinol dehydrogenase gene: hisD) 및 구아닌 포스포리보실트랜스퍼라제(guanine phosphosribosyltransferase: Gpt) 등이 있으며, 바람직하게는 GFP(녹색 형광 단백질) 및 퓨로마이신 마커를 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 항암 조성물 내 마이크로RNA-125(mir-125) 핵산 분자는 세포에 도입된 형태로 제공될 수 있다.
본 발명에서 용어 "도입"은 형질감염(transfection) 또는 형질도입(transduction)에 의해 외래 DNA를 세포로 유입시키는 것을 의미한다. 형질감염은 칼슘 포스페이트-DNA 공침전법, DEAE-덱스트란-매개 형질감염법, 폴리브렌-매개 형질감염법, 전기충격법, 미세주사법, 리포좀 융합법, 리포펙타민 및 원형질체 융합법 등의 당분야에 공지된 여러 방법에 의해 수행될 수 있다. 또한, 형질도입은 감염(infection)을 수단으로 하여 바이러스 또는 바이러스 벡터 입자를 사용하여 세포 내로 유전자를 전달시키는 것을 의미한다.
이러한 방법을 통해 마이크로RNA-125 핵산 분자가 도입된 세포는 마이크로RNA-125을 높은 수준으로 발현할 수 있게 되며, 이러한 세포를 암조직에 이식함으로써, 암의 침윤 및 전이를 억제시킬 수 있다. 그러므로, 마이크로RNA-125 핵산 분자가 도입된 세포를 포함하는 본 발명의 조성물은 암 치료를 위한 세포치료제로 이용될 수 있다.
한편, 본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자를 포함하는 항암 조성물은 약학적으로 허용가능한 담체를 추가로 포함할 수 있으며, 담체와 함께 제제화될 수 있다. 본 발명에서 용어, "약학적으로 허용가능한 담체"란 생물체를 자극하지 않고 투여 화합물의 생물학적 활성 및 특성을 저해하지 않는 담체 또는 희석제를 말한다. 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.
본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자 및 약학적으로 허용가능한 담체를 포함하는 항암 조성물은 이를 유효성분으로 포함하는 어떠한 제형으로도 적용가능하며, 경구용 또는 비경구용 제형으로 제조할 수 있다. 본 발명의 약학적 제형은 구강(oral), 직장(rectal), 비강(nasal), 국소(topical; 볼 및 혀 밑을 포함), 피하, 질(vaginal) 또는 비경구(parenteral; 근육내, 피하 및 정맥내를 포함) 투여에 적당한 것 또는 흡입(inhalation) 또는 주입(insufflation)에 의한 투여에 적당한 형태를 포함한다.
본 발명의 조성물을 유효성분으로 포함하는 경구 투여용 제형으로는, 예를 들어 정제, 트로키제, 로렌지, 수용성 또는 유성현탁액, 조제분말 또는 과립, 에멀젼, 하드 또는 소프트 캡슐, 시럽 또는 엘릭시르제로 제제화할 수 있다. 정제 및 캡슐 등의 제형으로 제제화하기 위해, 락토오스, 사카로오스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아밀로펙틴, 셀룰로오스 또는 젤라틴과 같은 결합제, 디칼슘 포스페이트와 같은 부형제, 옥수수 전분 또는 고구마 전분과 같은 붕괴제, 스테아르산 마스네슘, 스테아르산 칼슘, 스테아릴푸마르산 나트륨 또는 폴리에틸렌글리콜 왁스와 같은 윤활유를 포함할 수 있으며, 캡슐제형의 경우 상기 언급한 물질 외에도 지방유와 같은 액체 담체를 더 함유할 수 있다.
본 발명의 조성물을 유효성분으로 포함하는 비경구 투여용 제형으로는, 피하주사, 정맥주사 또는 근육내 주사 등의 주사용 형태, 좌제 주입방식 또는 호흡기를 통하여 흡입이 가능하도록 하는 에어로졸제 등 스프레이용으로 제제화할 수 있다. 주사용 제형으로 제제화하기 위해서는 본 발명의 조성물을 안정제 또는 완충제와 함께 물에서 혼합하여 용액 또는 현탁액으로 제조하고, 이를 앰플 또는 바이알의 단위 투여용으로 제제화할 수 있다. 좌제로 주입하기 위해서는, 코코아버터 또는 다른 글리세라이드 등 통상의 좌약 베이스를 포함하는 좌약 또는 체료 관장제와 같은 직장투여용 조성물로 제제화할 수 있다. 에어로졸제 등의 스프레이용으로 제형화하는 경우, 수분산된 농축물 또는 습윤 분말이 분산되도록 추진제 등이 첨가제와 함께 배합될 수 있다.
또 다른 양태로서, 본 발명은 마이크로RNA-125 핵산 분자를 포함하는 항암 조성물을 투여하는 것을 포함하는, 마이크로RNA-125의 발현 정도가 낮은 상태의 암을 치료하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 용어, "투여"는 어떠한 적절한 방법으로 환자에게 본 발명의 약제학적 조성물을 도입하는 것을 의미하며, 마이크로RNA-125 핵산 분자의 바이러스성 또는 비바이러스성 기술에 의한 운반 또는 마이크로RNA-125를 발현하는 세포의 이식을 포함한다. 본 발명의 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 경구 또는 비경구의 다양한 경로를 통하여 투여될 수 있으며, 구체적으로, 구강, 직장, 국소, 정맥내, 복강내, 근육내, 동맥내, 경피, 비측내, 흡입, 안구 내 또는 피내경로를 통해 통상적인 방식으로 투여될 수 있다. 바람직하게는 암 조직에 국소 투여한다.
본 발명의 치료방법은 본 발명의 항암 조성물을 약학적 유효량으로 투여하는 것을 포함한다. 적합한 총 1일 사용량은 올바른 의학적 판단범위 내에서 처치의에 의해 결정될 수 있다는 것은 당업자에게 자명한 일이다. 특정 환자에 대한 구체적인 치료적 유효량은 달성하고자 하는 반응의 종류와 정도, 경우에 따라 다른 제제가 사용되는지의 여부를 비롯한 구체적 조성물, 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료기간, 구체적 조성물과 함께 사용되거나 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자와 의약 분야에 잘 알려진 유사 인자에 따라 다르게 적용하는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명의 목적에 적합한 항암 조성물의 유효량은 전술한 사항을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 경우에 따라, 본 발명의 항암 조성물과 함께 공지의 항암제를 병용 투여하여 항암 효과를 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 암 치료 방법은 마이크로RNA-125 발현 저하로 인해 암이 발생할 수 있는 임의의 동물에 적용가능하며, 동물은 인간 및 영장류뿐만 아니라, 소, 돼지, 양, 말, 개 및 고양이 등의 가축을 포함한다.
또 다른 양태로서, 본 발명은 마이크로RNA-125 핵산 분자를 사용하여 암세포의 침윤 및 전이를 억제하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 저산소 상태에서 유도되는 혈관신생을 저해하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자를 암세포에 처리하여 마이크로RNA-125를 발현시키면, 저산소 상태에서 혈관내피성장인자(Vascular endothelial growth factor, VEGF)의 분비를 억제함으로써, 혈관신생을 저해하고, 이를 통해 암세포의 침윤 및 전이를 억제하게 된다. 본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자는 저산소 상태에서 HIF-1에 의해 유도되는 혈관신생보다는, 특히, PTEN(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten) 종양억제유전자 변형에 의해 유도되는 혈관신생을 억제하는데 유효하다. 이는 세포 내에서 마이크로RNA-125의 발현은 PTEN 인자에 의해 조절될 수 있다는 것을 의미하는 것이며, 다시 말해, 저산소 상태에서 PTEN 유전자 발현율을 높임으로써 마이크로RNA-125 핵산 분자의 발현을 증가시킴으로써 혈관신생을 저해하고, 암세포의 침윤 및 전이를 억제할 수도 있음을 의미하는 것이다.
본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자를 암세포에 처리하는 방법으로는 대개 마이크로RNA-125 핵산 분자를 세포에 도입시킬 수 있는 바이러스성 또는 비바이러스성 운반 기술을 이용할 수 있다. 바이러스 운반 메카니즘은 렌티바이러스(lentivirus), 레트로바이러스(retrovirus), 아데노바이러스(adenovirus), 허피스바이러스(herpes virus) 및 아비폭스바이러스(avipox virus) 등을 포함하나, 이에만 제한되는 것은 아니다. 비바이러스성 운반 메카니즘은 지질 매개 트랜스펙션, 리포좀, 면역리포좀, 리포펙틴, 양이온성 표면 양친매물질 및 이의 조합물을 포함할 수 있다.
또 다른 양태로서, 본 발명은 마이크로RNA-125의 발현 수준을 측정하는 제제를 포함하는 뇌암 및 뇌종양 진단용 마커 조성물, 및 이를 포함하는 진단키트에 관한 것이다.
발명에서 용어 "마이크로RNA-125의 발현수준을 측정하는 제제"란 세포 내의 마이크로RNA-125의 발현 수준을 확인함으로써 마커의 검출에 사용될 수 있는 분자를 의미한다. 본 발명에서 마이크로RNA-125 발현수준 측정 제제로서 마이크로RNA-125에 특이적인 프라이머 또는 프로브를 사용할 수 있으며, 유전자 발현 정도를 측정하는데 이용되는 공지의 방법, 예를 들면 프라이머를 이용하여 PCR을 수행하거나, 프로브를 이용한 혼성화 반응을 통하여 실시하여 마이크로RNA-125 발현 수준을 측정할 수 있다. 또한, 상기 마커 조성물을 포함하는 진단키트에는 상기 측정 제제 이외에도 검출을 용이하게 하는 당업계에 공지된 여러 도구, 시약, 예를 들어 적합한 담체, 검출 가능한 신호를 생성할 수 있는 표지 물질, 용해제, 세정제, 완충제, 안정화제 등이 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 마이크로RNA-125 핵산 분자는 마이크로RNA-125(mir-125) 발현 조절 후보 화합물을 처리하는 단계; 및 저산소 상태에서 마이크로RNA-125의 발현 수준을 측정하는 단계를 포함하여, 뇌암 또는 뇌종양 치료 화합물을 스크리닝하는 데 이용할 수 있다. 본 발명의 스크리닝 방법은 후보 화합물을 뇌암 또는 뇌종양 세포에 처리한 후, 저산소 상태에서 마이크로RNA-125의 발현 수준을 측정하고, 마이크로RNA-125의 발현량을 증대시키는 화합물을 선별함으로써, 마이크로RNA-125매개성 암을 치료할 수 있는 화합물을 간편하게 스크리닝할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로RNA-125 핵산 분자를 포함하는 항암 조성물은 암세포의 저산소 상태에서 유도되는 VEGF 분비를 억제함으로써 혈관형성을 저해할 수 있으며, 암세포의 침윤 및 전이를 효과적으로 억제할 수 있어, 다양한 암 치료를 위한 유전자 치료제로 이용될 수 있다.
도 1은 저산소 상태 및 일반 배양 조건에서의 마이크로RNA 발현 양상 비교를 위해 마이크로어레이(microarray) 결과를 나타낸 것이다. A. 저산소증 특이적인 마이크로RNA 선별을 위한 모식도이다. 뇌암세포주인 아스트로사이트를 이용하여 정상조건에서 배양한 세포와 저산소 상태에서의 세포에서 마이크로RNA를 분리하여 서로 비교하였다. B. 마이크로어레이 결과, 각 뇌암세포주에서의 마이크로RNA의 발현 양상 차이를 나타낸 것이다.
도 2는 정상조건 및 저산소증상태에서의 여러 마이크로RNA들에 의한 VEGF 분비량을 나타내는 그래프이다.
도 3은 세포 내에서 miRNA125의 조절기전을 보여주는 결과들이다. A. HIF-1에 대한 siRNA 첨가에 의한 VEGF의 분비 농도 B. HIF-1에 대한 siRNA를 첨가에 의한 miRNA125의 농도 C. siHIF 및 mir-125a에 의한 HIF-1의 단백질 발현 양상을 확인하기 위해 웨스턴 블랏을 수행한 결과. D. 저산소 상태에서 PTEN 변형을 통한 VEGF 발현 양상. E. PTEN이 변형된 세포에 PTEN 단독, PTEN과 함께 마이크로RNA-125에 대한 길항제를 처리했을 때의 VEGF 분비 농도를 각각 보여주는 그래프들이다.
도 4는 mir125의 뇌암 세포의 침윤 저해 정도를 보여주는 그래프 및 세포사진이다.
도 5는 mir125를 발현하는 세포를 마우스에 이식하여 항암효과를 실험한 데이타들이다. A. 마우스를 이용한 동물모델. B. 뇌암세포를 마우스의 뇌에 넣어 주는 과정 모식도. C. 뇌암이 유도된 마우스에 mir125를 발현하는 세포주를 처리해 주었을 때 마우스의 생존율에 미치는 영향. D. 뇌암이 유도된 마우스에 mir125를 발현하는 세포주를 처리해 주었을 때 마우스의 몸무게 변화를 보여준다.
도 6은 전구체 mir125와 성숙 mir125의 핵산염기서열 및 염색체상의 위치를 나타낸 것이다. miR-125 군의 염기서열 및 사람 염색체 상의 위치. NCBI의 GeneID는 mir125a (406910), mir125b1 (406911), mir125b2 (406912)이며, miRBASE (http://microrna. sanger.ac.uk/)의 accession number는 mir125a (MI0000469), mir125b1 (MI0000446), mir125b2 (MI0000470)이다.
도 7은 마이크로RNA-125를 발현시키기 위한 렌티바이러스 구조를 나타낸 모식도이다.
도 8은 mir125의 자궁경부암 세포인 HeLa 세포의 침윤 저해 정도를 보여주는 세포 사진 및 그래프이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 세포 배양
정상 프라이머리(primary) 뇌 세포인 아스트로사이트(Astrocyte)와 각종 뇌종양 세포들 (LN-18 (CRL-2610) U-87 MG (HTB-14), LN-229 (CRL-2611), U251, U373 LN428) 세포들은 10% FBS(fetal bovine serum)을 함유한 DMEM 4500 mg/L glucose, Hyclone을 배지로 사용하여 5% 이산화탄소와 21% 산소 상태를 유지하는 incubator에서 배양하였다. 저산소증 배양을 위해서는 1% 산소 농도를 유지하는 저산소 배양기에서 세포를 배양하였다. 자궁 경부암세포인 HeLa 세포도 위에 동일한 방법을 사용하여 배양 하였다.
실시예 2. 트랜지언트 트랜스펙션( transient transfection )
각각 실험에 원하는 miRNA(마이크로RNA)와 siRNA 그리고 각각에 필요한 유전자를 가지는 벡터를 세포에 트랜스펙션하기 위해서 Cell Line Nucleofector kit T solution (Amaxa)을 사용하여 전기천공법(electroporation)을 수행하였다. 실험방법을 간단히 설명하면 다음과 같다. 헤마토사이토미터(Hematocytometer)를 이용하여 전기천공을 수행하고자 하는 세포의 개수를 세고 각 반응 당 1.5×106개의 세포를 이용하여 수행하였다. 개수를 세고 1.5 ml E-Tube에 분주하여 1000 rpm에서 3분간 원심 분리하여 세포를 모았다. 이렇게 모여진 세포는 DPBS를 이용하여 한번 세척해 주고 100 ul의 T solution과 2 ㎍ DNA or 100 nM 농도로 siRNA나 microRNA를 첨가해 주고 잘 섞은 후 아막사 전기천공기(Amaxa electroporator)를 사용하여 전기천공을 수행하였다. 전기 충격 후 바로 10%의 FBS가 들어 있는 DMEM 배지 1 ml에 섞어 준 후에 100 mm dish에 세포를 옮겨 주고 10 ml의 배지를 첨가해 주었다. Dish는 세포 배양기로 옮겨져 48 시간 동안 배양 한 후 다음의 실험에 사용되었다.
실시예 3. 마이크로 RNA 발현 양상 비교를 위한 마이크로어레이 수행
다양한 세포주에서 저산소증 조건 및 일반 배양 조건에서의 마이크로RNA 발현 양상 비교를 위해 마이크로어레이(microarray)를 수행하였다(도 1). 구체적으로, 정상 뇌세포인 아스트로사이트(astrocyte)와 뇌종양 세포들 각각을 정상 조건(normaxia)와 저산소증 조건(hypoxia; 1% O2)에서 24시간 배양한 후, 각 세포의 RNA를 Triozol 추출 방법 (Invitrogen)을 이용하였다. 추출된 RNA는 miRNA 마이크로어레이를 실시하여 각 조건 하에서 miRNA의 발현량 변화를 측정하였다. 마이크로어레이(microarray) 실험은 E-biogen에 의뢰하여 아질런트 테크놀로지 사(Agilent technology, USA)에서 제공하는 마이크로어레이 방법에 따라 수행하였다.
실시예 4. 저산소 상태에서의 다양한 마이크로 RNA 의 VEGF 의 분비 조절
상시 실시예 3의 마이크로어레이 상에서 발현 변화를 보인 miRNA들은 앰비온 사(Ambion, USA)에서 주문하였으며, 이 miRNA를 뇌암세포인 U373 세포에 전기천공(electroporation, Amaxa)을 실시한 후, 48시간 배양하고, 정상 배양 조건과 저산소증 배양 조건에서 다시 24시간 배양하여 얻은 배지 상층액을 추출하고, 이를 이용하여 ELISA assay를 수행함으로써 분비되어진 VEGF 양을 측정하였다.
VEGF ELISA assay는 Human VEGF QuantiGlo ELISA Kit (R&D Systems)를 사용하여 수행하였다. 구체적으로, VEGF의 양을 측정하고자 하는 샘플의 세포 배양액을 준비하고 Assay Diluent를 키트의 각각의 웰에 150 ㎕ 씩 첨가해 주었다. 여기에 50 ㎕의 표준용액과 샘플을 각각 50 ㎕씩 첨가하고 2 시간 동안 상온에서 교반하면서 반응시켰다. 이후, 각 웰의 용액을 제거하고 4번 세척하였다. 200 ㎕의 컨주게이트를 첨가하고 3시간 동안 상온에서 교반하면서 반응시켰다. 다시 한 번 용액을 제거 후 4번 세척하였다. 100 ㎕의 워킹 글로 반응액(Working Glo Reagent)을 각각의 웰에 첨가해 주고 20분간 배양하였다. 이때 빛이 들어가지 않게 호일에 싸고 암실에서 반응시켰다. 반응이 끝나고 VEGF의 측정값을 루미노미터(luminometer)를 사용하여 측정하였다.
정상 조건 및 저산소 상태에서의 여러 microRNA들이 VEGF 분비에 미치는 영향을 본 결과, 특히 mir-125a와 mir-125b가 저산소 상태에서 VEGF의 분비 농도를 낮춘다는 것을 알 수 있었다(도 2).
실시예 5. 렌티바이러스 제조 및 마이크로 RNA 를 생산하는 세포주의 구축
도면 7과 같은 구조를 가지도록 렌티 바이러스를 생산할 수 있는 벡터를 구축하였으며 microRNA 125a와 125b를 넣어주어 벡터를 제작하였다. 이렇게 제조된 벡터 3 ㎍ 과 바이러스 구조 단백질을 형성해 주기 위한 벡터로 인비트로젠의 pLP/VSVG, pLP1, pLP2가 섞여 있는 ViraPowerTMPackaging Mix (9 ㎍)를 사용하여 바이러스를 제조하였다. 바이러스를 생산한 세포는 293FT세포를 사용하였으며 제조사의 방법을 따라 배양 배지를 제조하여 배양 시키고 실험에 사용하였다. 트랜스펙션 방법으로는 Fugene6 (Roche) 제품을 사용하여 제조사의 방법에 따라 수행하였다. 트랜스펙션된 293FT 세포는 48시간 동안 더 배양하여 배지 상층액을 모아서 바이러스를 수거하였다.
본 바이러스는 벡터에 들어 있는 GFP를 이용하여 FACS 분석을 통하여 바이러스 역가를 측정하였다. 역가 측정 방법을 간단히 요약해 보면 수거한 바이러스를 10-1에서 10-9까지 연속적인 희석(serial dilution)을 수행하여 6 웰 플레이트 상의 미리 준비된 U373 세포에 1 ml 씩 첨가하여 주었다. 첨가 후 48시간 후에 세포를 트립신-EDTA로 떼어낸 후 DPBS로 세척한 후 FACS로 GFP를 발현하는 세포의 백분율을 구하여 역가를 측정하였다. 이렇게 역가가 측정된 바이러스를 이용하여 U373 세포에 10 TU (transducing unit)/cell의 바이러스를 처리하여 miR-125a와 miR-125b를 생성하는 각각의 U373 세포주를 구축하였다.
실시예 6. 마이크로 RNA -125의 조절 기전 확인
마이크로RNA-125가 세포 내에서 어떤 기전으로 조절되는지 확인하기 위해, VEGF발현에 중요한 역할을 담당하고 있는 전사조절인자 HIF-1(Hypoxia inducible factor 1)과 암억제유전자 (tumor suppressor gene)로 잘 알려진 PTEN과의 조절 관계를 알아보았다.
microRNA 길항제는 세포 내에 존재하는 miRNA에 특이적으로 결합하여 기능을 저해 하도록 디자인된 뉴클레오타이드로써 miRNA의 기능 연구에 유용하게 사용된다. 이번 실험에 사용된 길항제는 Dharmacon으로부터 구입하여 실험을 수행하였다. 본 실험에 사용된 miRNA 125 발현 벡터는 실시예 5에 따른 렌티 바이러스 벡터를 사용하였다. 처리된 miRNA와 siRNA는 100nM 농도로 세포에 각각 처리해 주었다.
먼저, HIF-1 억제, PTEN 발현 및 마이크로RNA-125 발현에 의해 혈관신생이 어떻게 조절되는지 알아보기 위해, U373 세포에 siHIF-1, siHIF-2, PTEN, mir-125a를 각각 전기천공하여 48시간 배양한 후, 정상 배양조건과 저산소증 배양 조건에서 다시 24시간 배양하여 얻은 배지 상층액을 추출하고, 이를 이용하여 ELISA kit를 이용하여 분비되어진 VEGF 양을 측정하였다(R&D System)(도 3A).
도 3A에서 보듯이, 저산소 상태에서 siHIF-1에 의해 HIF-1 억제되거나, PTEN, 마이크로RNA-125 이 발현될 때, VEGF 분비가 억제되었으며, 특히, HIF-1 발현 억제보다는 마이크로RNA-125 또는 PTEN 발현에 의해 VEGF 분비가 더욱 억제되는 것으로 나타났다.
또한, 정상 배양조건과 저산소증 배양 조건에서 HIF-1를 억제시키거나 PTEN을 발현시켰을 때, 마이크로RNA-125의 발현 정도가 어떻게 조절되는지 알아보았다. 구체적으로, U373 세포에 siHIF, PTEN, mir-125a를 각각 전기천공하여 48시간 배양한 후, 정상 배양조건과 저산소증 배양 조건에서 다시 24시간 배양한 세포에서 트리졸(Invitrogen, USA)을 이용하여 RNA를 추출하고 이를 실시간 PCR 방법을 이용하여, 각 조건에서 mir-125a의 발현량을 측정하였다(도 3B).
도 3B에서 보듯이, 저산소 상태에서 siHIF에 의한 HIF-1 억제보다는 PTEN 발현에 의해 마이크로RNA-125 발현 수준이 증가하는 것으로 나타났다. 이는 저산소 상태의 세포 내에서 PTEN 발현에 의해 마이크로RNA-125 발현이 조절될 수 있음을 의미하는 결과이다.
또한, siHIF 및 mir-125a에 의한 HIF-1의 단백질 발현 양상을 확인하기 위해 웨스턴 블랏을 수행하였다. U373 세포에 siHIF, mir-125a를 각각 전기천공하여 48시간 배양한 후, 정상 배양조건과 저산소증 배양 조건에서 다시 24시간 배양한 세포에서 단백질을 추출하고 이를 웨스턴 블럿을 수행하여 각각의 HIF-1a의 량을 측정하였다. 도 3C에서 보듯이, siHIF-1a에 의해 HIF-1a의 발현 수준이 확연하게 감소한 것을 확인할 수 있었다.
또한, 저산소 상태에서 PTEN 변형을 통한 VEGF 발현 양상을 알아보고, PTEN 변형에 의한 VEGF 발현을 마이크로RNA-125로 조절할 수 있는지 알아보았다. 구체적으로, LN229 세포에 siPTEN을 발현하는 렌티바이러스를 감염시켜 PTEN을 변형시켜 작용하지 못하게 한 후, 이 세포에 다시 각각 mir-125a와 mir-125b 렌티바이러스를 감염시켜 mir-125a 및 mir-125b 를 각각 발현하는 세포주(stable cell line)를 확보하였다. PTEN이 변형되어 발생한 VEGF 농도의 변화, 및 PTEN이 변형된 세포에서 mir-125a와 mir-125b에 의한 VEGF 농도변화를 ELISA kit를 사용하여 측정하였다(도 3D).
도 3D에서 보듯이, 저산소 상태에서 PTEN 변형에 의해 VEGF 발현이 증대되어 VEGF 분비 수준이 확연하게 증가되는 것을 볼 수 있었고, 이러한 PTEN 변형되어 VEGF 발현이 증대된 세포에 마이크로RNA-125를 처리하여 마이크로RNA-125를 과발현시킴으로써, 증대된 VEGF 발현 수준을 낮출 수 있음을 확인하였다. 이는 마이크로RNA-125가 PTEN 변형에 의한 혈관신생을 억제시킬 수 있음을 의미하는 결과이다.
또한, 저산소 상태에서, 세포의 PTEN에 의한 VEGF 분비 저해가 마이크로 RNA-125 발현을 매개하여 이루어지는 것인지를 확인하기 위해, PTEN이 변형된 세포에 PTEN을 첨가하여 VEGF 분비 정도를 확인하고, 다른 한편으로는 PTEN과 함께 동시에 마이크로RNA-125에 대한 길항제(antagomir)로서 anti125a 또는 anti125b를 처리하여 VEGF 분비 농도를 비교하였다(도 3E). 구체적으로, PTEN이 돌연변이에 의해 변형되어 작동하지 못하는 세포주인 U373 세포에 PTEN을 첨가해 주었을 때의 영향을 보기 위해서 PTEN을 전기천공하였고, 다른 한편으로는 PTEN과 함께 mir-125a와 mir-125b의 길항제를 같이 넣어 준 후, VEGF의 농도 변화를 ELISA kit를 사용하여 측정하였다.
도 3E에서 보듯이, 저산소 상태에서 PTEN이 변형된 세포에 PTEN을 첨가하였을 때, PTEN에 의해 VEGF의 발현이 억제된 것을 확인할 수 있었으며, PTEN과 함께 마이크로RNA-125에 대한 길항제를 처리했을 때에는 PTEN를 단독을 처리했을 때에 비해 VEGF 발현의 억제 정도가 약한 것으로 나타났다. 이는 세포 내에서 저산소 상태에서 PTEN에 의한 혈관신생 억제 작용이 마이크로RNA-125의 발현을 통해 조절되고 있다는 것을 보여주는 결과이다.
상기 결과들을 종합해보면, PTEN이 변형된 뇌암세포의 저산소 상태에서 마이크로RNA-125의 발현이 감소되어 VEGF의 발현을 증가시켜 혈관신생을 촉진시키는바, 마이크로RNA-125가 뇌암 형성에서 작용하는 중요한 인자라는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 7. 마이크로 RNA -125가 암세포 침윤에 미치는 영향
mir-125가 뇌암세포의 침윤에 미치는 영향을 알아보기 위해 mir-125a, mir125b, 음성대조군 miRNA (Dharmacon)를 각각 U373 세포에 도입시켜 암세포의 침윤 정도를 알아보았다(도 4). 구체적으로, 실험 하루 전 필요한 세포 수를 계산하여 준비한 후, mir-125a, mir125b, 음성대조군 miRNA를 각각 1.5×106 개의 세포에 전기천공시켰다. 전기천공된 세포주는 48시간 동안 배양하고, 침윤 측정용 트랜스웰이 있는 24-well 플레이트 상에 매트리 겔(Growth Factor Reduced BD Matrigel Matrix)을 미리 준비하였다. 미리 준비된 트랜스웰 하나당 1.5×106 개의 세포를 혈청이 없는 DMEM 배지에 넣어서 올려주고, 트랜스웰 아래의 웰에는 1% BSA가 첨가된 DMEM을 첨가한 후 24시간 동안 37℃ 이산화탄소 세포 배양기에서 배양하였다. 24시간 배양 후 Diff Quick (Sysmex) kit를 사용하여 세포를 고정시키고 세포질과 세포핵을 염색하였다. 염색 후 트랜스웰의 윗면을 면봉으로 잘 닦아내고 트랜스웰을 빠져나간 세포 수를 계산하였다.
도 4에서 보듯이, 음성대조군 miRNA에 비해 mir125a는 약 60%의 침윤 저해 효과를 mir125b는 40%의 침윤 저해 효과를 보였다.
실시예 8. 마이크로 RNA -125에 의한 항암 작용 확인
miR-125b 및 HIF1a가 생산되는 세포주를 만들어 이를 마우스에 이식하고, 마우스의 생존력 및 몸무게를 측정하여 miR-125b 및 HIF1a 발현에 의해 암이 조절될 수 있는지를 확인하였다(도 5).
구체적으로, miR-125b와 HIF1a, 공 벡터로 제조된 렌티-바이러스를 이용하여 U373-MG 세포에 감염시켜서 miR-125b와 HIF1a가 생산되는 세포주 (stable cell line)를 만들었다. 6주령 암컷 누드마우스(Balb-C/nu-nu, Halan) 15마리의 두개골 bregma 위치에서 좌 1mm 하 2 mm 부위에 가이드-스크류(Guide-screw, Plastics one)를 심은 후 더미(dummy, Plastics one)를 꽂고, 약 10일 후 구축된 각각의 세포주 5×105 cell을 각각 5마리의 뇌에 가이드-스크류의 더미를 제거 한 후 그 부분 4mm 깊이로 Caudate Putamen 위치에 주사기(Hamilton)로 주입시켰다. 주입 후 더미를 다시 꽂고, 10일부터 약 120일까지 몸무게를 측정하고 행동변화와 건강상태를 관찰하였다.
도 5에서 보듯이, 대조군 마우스가 체중감소를 일으키며 40여일 만에 죽은 반면에, mir-125b를 발현하는 세포주를 이식시킨 마우스는 체중 변화도 크게 없고 무엇보다도 120 여일 이상 생존하는 것으로 나타났다. 이는 mir-125b가 동물 조직 내에서 실질적인 항암 효과를 나타내어 암 증식을 억제할 수 있다는 것을 보여주는 결과이다.
실시예 9. 마이크로 RNA -125가 자궁경부암 세포 침윤에 미치는 영향
뇌종양세포를 제외한 다른 세포에서의 mir125의 효과를 알아보기 위해 자궁경부암세포인 HeLa 세포를 이용하여 실시예 7에서 수행한 침윤 실험을 동일하게 수행한 후 세포의 침윤 정도를 확인하였다(도 8). 구체적으로, 실험 하루 전 필요한 세포의 수를 계산하여 준비한 후 mir-125a, 음성 대조군 miRNA (Dharmacon)를 각각 1.5×106 개의 HeLa 세포에 전기천공하였다. 전기천공된 세포주는 48시간 동안 배양하고, 침윤 측정용 트랜스웰이 있는 24-웰 플레이트 상에 매트리 겔(Growth Factor Reduced BD Matrigel Matrix)을 미리 준비하였다. 미리 준비된 트랜스웰 하나당 1.5×105 개의 세포를 혈청이 없는 DMEM 배지에 넣어서 올려주고, 트랜스웰 아래의 웰에는 1% BSA가 첨가된 DMEM을 첨가한 후 24시간 동안 37℃ 이산화탄소 세포 배양기에서 배양하였다. 24시간 배양 후 Diff Quick (Sysmex) kit를 세포를 고정시키고 세포질과 세포핵을 염색하였다. 염색 후 트랜스웰의 윗면을 면봉으로 잘 닦아내고 트랜스웰을 빠져나간 세포 수를 계산하였다.
도 8에서 보듯이, 음성대조군 miRNA에 비해 mir125a는 HeLa 세포의 침윤을 저해하는 것으로 나타났다. 이는 마이크로RNA-125가 뇌암세포 뿐만 아니라 자궁암세포에서도 암세포의 침윤을 저해함으로써 항암 효과를 나타낸다는 것을 보여주는 결과이다.

Claims (1)

  1. 인간 유래의 마이크로RNA-125a, 마이크로RNA-125b1 및 마이크로RNA-125b2로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나 이상의 마이크로RNA-125 핵산 분자를 포함하는 저산소 상태에서 유도되는 혈관신생 억제용 조성물.
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