Overcoming chemoresistance by inhibiting HOXB9 in an RMUG-S cell line of mucinous epithelial ovarian cancer

Abstract

HOX 유전자는 정상적인 기관형성(organogenesis)에 관여하는 유전자로 알려져 있지만, 상피성 난소암의 발생과 연관성을 가지며 조직타입에 따른 이질적인 과발현 양상이 보고된 바 있다. 본 연구에서는 난소암 세포주마다 특이적으로 과발현 되는 HOX 유전자를 규명하여 과발현 된 유전자와 항암제 저항성과의 관련성을 확인하고자 하였다. 총 8개의 난소암 세포주에서 10가지의 HOX 유전자 발현 양상을 western blot 검사법을 이용하여 조사하였고, SKOV-3 세포주와 RMUG-S 세포주에서 HOXA10과 HOXB9 유전자가 각각 세포-특이적으로 과발현 되는 것을 확인하였다. 세포-특이적으로 과발현 된 HOX 유전자의 발현을 억제하는 siRNA를 세포주에 처리하여 cell viability를 확인하였다. SKOV-3 세포주는 HOXA10 siRNA와 cisplatin을 병합처리 하였을 때의 cell viability의 감소가 46.5%로서 cisplatin을 단독처리 한 경우와 유의한 차이를 보이지 않았다. 그러나, RMUG-S 세포주에서는 cisplatin을 단독처리 한 경우보다 HOXB9 siRNA와 cisplatin을 병합처리 한 경우에 cell viability가 65.5%까지 유의미하게 감소하였다. 두 세포주 모두에서 세포-특이적 과발현 된 HOX 유전자를 억제시키면, apoptosis가 증진되고 epithelial-mesenchymal transition (EMT)가 억제되는 것이 확인되었다. 84명의 난소암 여성으로부터 획득한 난소암 조직으로부터 조직 미세배열 (tissue microarray)을 구축한 후 면역조직화학염색검사를 하였을 때, 백금 항암제에 반응성(sensitive)을 보이는 환자와 비교하여 백금 항암제에 저항성(resistant)을 보인 환자에서 HOXB9의 과발현 비율이 유의하게 높았다. 그러나, HOXB9의 과발현을 보이는 환자들 중 점액성과 장액성 난소암 조직타입의 비율은 유의한 차이를 보이지 않았다. 결론적으로, HOXB9은 백금 저항성 RMUG-S 세포주에서 특징적으로 과발현하며, siRNA를 이용한 HOXB9의 억제를 통하여 cisplatin 단독처리의 경우에 비하여 유의미한 수준으로 향상된 치료 효과를 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 향후 백금 항암제에 저항성을 보이는 난소암 환자를 위한 맞춤형 치료법 개발의 근거로 활용할 수 있을 것이다.

Different expression patterns of HOX genes across distinct histologic subtypes of epithelial ovarian cancer (EOC) have already been reported although HOX genes drive normal organogenesis. We aimed to discover cell line-specific overexpressed HOX genes responsible for chemoresistance and to identify the mechanisms behind HOX-induced cell line-specific chemoresistance in EOC. Ten HOX genes and eight EOC cell lines were tested for any cell line-specific overexpression that presents a mutually exclusive pattern. Cell viability was evaluated after treatment with cisplatin and/or siRNA for cell line-specific overexpressed HOX genes. Immunohistochemical (IHC) staining for HOXB9 was performed in 84 human EOC tissues. HOXA10 and HOXB9 were identified as cell line-specific overexpressed HOX genes for SKOV-3 and RMUG-S, respectively. Inhibiting the expression of cell line-specific HOX genes, but not of other HOX genes, significantly decreased cell viability. In SKOV-3 cells, cell viability decreased to 46.5% after initial 10 µM cisplatin treatment; however, there was no further decrease upon additional treatment with HOXA10 siRNA. In contrast, cell viability did not significantly decrease upon cisplatin treatment in RMUG-S cells, but decreased to 65.5% after additional treatment with HOXB9 siRNA. In both cell lines, inhibiting cell line-specific HOX expression enhanced apoptosis but suppressed the expression of epithelial-mesenchymal transition (EMT) markers such as vimentin, MMP9, and Oct4. IHC analysis showed that platinum-resistant cancer tissues more frequently had high HOXB9 expression than platinum-sensitive cancer tissues. However, high HOXB9 expression was not associated with mucinous histology in EOC patients. HOXB9, which is overexpressed in RMUG-S but not in SKOV-3 cells, appeared to be associated with cell line-specific platinum resistance in RMUG-S. Inhibiting HOXB9 overexpression in RMUG-S cells may effectively eliminate platinum-resistant ovarian cancer cells by facilitating apoptosis and inhibiting EMT.