신장암 세포주에서 PI3K/mTOR 동시 억제약물인 NVP-BEZ235의 항암효과에 대한 연구: mTOR 단독 억제 약물과의 비교

Abstract

신장암에 대한 분자생물학적인 이해가 밝혀지면서 표적치료에 대한 관심이 높아지고 있다. PI3K/Akt/mTOR 경로는 세포주기 및 세포고사와 관련된 대표적 신호전달체계로 알려져 있다. mTOR을 단독으로 억제하는 약물인 temsirolimus, everolimus가 개발되어 신장암의 치료로 이용되고 있으나 빠른 약물 내성으로 인해 그 효과는 제한적으로 보고되고 있다. NVP-BEZ235는 mTOR뿐만 아니라 상위단계인 PI3K를 동시에 억제할 수 있는 새로운 표적치료제이다. 본 연구는 NVP-BEZ235의 신장암 세포주에 대해 세포독성효과에 대해 알아보고자 하였고, 또한 temsirolimus, everolimus보다 더 나은 효과를 보이는지에 대해 비교해 보고자 하였다. 5가지 신장암세포주 Caki-1, Caki-2, SN12PM6, ACHN, 786-O 및 설치류 신장암세포주인 Renca를 배양하여 다양한 농도의 NVP-BEZ235를 처리한 후 24-72시간 동안 배양하여 세포독성분석 (CCK-8 분석) 및 집락형성분석을 통해 세포독성효과를 관찰하였고 temsirolimus와 everolimus와 비교 분석하였다. 유세포 분석을 통해 세포주기 및 세포고사의 변화를 관찰하였고, 관련된 유전자 발현 단백질의 변화를 분석하였다. NVP-BZ235의 세포독성효과는 기존에 이 약제에 감수성이 있다고 알려진 인체 유방암 세포주인 MCF-7와 비슷한 농도에서 일관되게 나타났으며, Caki-2를 제외한 모든 세포주에서 NVP-BEZ235의 농도 및 처리 시간에 비례하여 세포독성효과를 보였다. 또한 NVP-BZ235의 세포독성효과는 temsirolimus와 everolimus에 비해 상대적으로 높은 감수성을 보였다. 세포주기 및 세포고사의 정도를 FACScan으로 분석한 결과 G2-M기 세포군의 증가를 확인할 수 있었다. Western Blot 결과 NVP-BZ235의 세포독성효과는 PI3K 및 Akt의 억제를 통해 나타남을 확인하였다. 향후 NVP-BEZ235가 진행성 신장암의 효과적인 항암화학요법으로 적용될 수 있을 것으로 생각된다.

Mammalian target of rapamycin (mTOR) inhibitors have been shown to be active in patients with metastatic renal cell carcinoma. As the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) activates numerous other kinases, transcription factors, and proteins associated with cell growth and survival besides mTOR, dual disruption of this pathway upstream of mTOR may be more effective than inhibition of mTORC1 alone (temsirolimus and everolimus). NVP-BEZ234 is a new drug as a dual PI3K/mTOR inhibitor. In this study, we demonstrated that novel dual PI3K/mTOR inhibitor NVP-BEZ235 has anti-tumor effect in human and murine renal cancer cell lines. Treatment of renal cancer cell lines with NVP-BEZ235 in vitro resulted in higher anti-tumor effect, greater reduction in tumor cell growth and more complete suppression of Akt phosphorylation than that achieved with temsirolimus, everolimus. NVP-BEZ235 exerted relatively higher anti-tumor effect in renal cancer cell lines compared with the first generation mTOR inhibitor, temsirolimus and everolimus. These results provided that rationale for the clinical application of agents such as NVP-235 in patients with advanced RCC. Further studies are needed to confirm the surrogate markers and synergistic anti-tumor effect of PI3K/Akt/mTOR-based combination treatment in vivo.