Gastric carcinogenesis of miR-222/221 transgenic mouse

Abstract

마이크로RNA는 small RNA 중의 하나로 분화, 세포증식, 세포사멸, 심지어 암 형성능과 같은 다양한 세포단계의 기능들을 조절하는 것으로 잘 알려져 있다. 인체의 암 조직에서의 마이크로RNA 발현 프로파일은 조직의 종류, 진단, 진행 정도, 예후, 암의 단계, 치료법에 대한 반응 등에 따라 발현 패턴이 특징적으로 나타내는 특성을 지닌다. 마이크로RNA가 결합하는 특정 전사체로부터 인코딩하는 단백질의 발현을 억제하거나 타겟 유전자의 전사체 자체를 분해해서 타겟 유전자의 발현을 조절하는 것으로 알려져 있다. 또한 특정 마이크로RNA는 암 발생에 기여하거나 혹은 암 억제유전자로서 기능하는 것으로 알려져 있다. 다양한 암에서 마이크로RNA의 이상적인 발현이 자주 보고됨에 따라 마이크로RNA와 인체 종양 사이에는 밀접한 관련이 있을 것으로 여겨진다. 최근에 많은 연구 그룹에서는 위암이 동아시아에서 높은 발생률을 보이기 때문에 그 중요성을 깨달아 위암과 마이크로RNA의 관계에 대해서 연구하고 있다. 이전의 실험에서 마이크로RNA 발현패턴 분석을 통해 정상 위 조직에 비해 위암 조직에서 많이 발현되는 miR-222/221을 선택하였고 여러 기능 연구들과 마우스 실험을 통해서 miR-222/221이 위암에서 암 발생 능력이 있는 것을 확인하였다. 이번 연구에서는 miR-222/221이 과발현된 형질전환 마우스를 제작하여 위암을 일으키는 발암 물질을 이용하여 형질전환 마우스의 위암 발생능에 대해서 확인하는 실험을 진행하였다. 형질전환 마우스 65마리와 일반마우스 53 마리를 이용하여 위암 발생 효과를 실험하였다. 마우스가 6주령이 되었을 때 일반 마우스와 형질전환 마우스 모두에게 위암 발생이 빠르게 하기 위해서 MNU (N - Nitroso – N - Methylurea) 를 음수에 섞어서 격주로 다섯 번을 주었고 36주령이 되었을 때 모든 마우스는 실험 종료시키고 병리적 관찰과 분자생물학적 실험이 진행되었다. 암을 비롯하여 가장 자주 관찰되었던 4가지 종류의 전암 단계를 모두 포함시켜 평가 할 때 발생률은 형질전환 마우스군에서 대조군에 비해서 유의하게 높았다. (P=0.010) Hyperplasia는 대조군에서 3.77%, 형질전환 마우스군에서는 18.4% 관찰되었고 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다. 그러나 carcinoma (P=0.383), microcarcinoma (P=1.000), adenoma (P=0.395), microscopic dysplasia (P=0.920) 각각의 발생률은 모두 형질전환 마우스군에서 대조군에 비해서 높았으나 통계적으로 유의하지는 않았다. 이 모든 결과들을 통해 각각의 전암 단계들이 miR-222/221이 과발현된 형질전환 마우스와 관련이 있는 것은 아니지만 MNU를 이용한 위암발생 실험에 있어서 네 가지 전암 단계를 암과 함께 평가할 경우에는 통계적으로 유의하였고 전암 단계 중의 하나인 hyperplasia 또한 miR-222/221에 의하여 유의하게 위암발생에 영향을 나타내는 것을 관찰 할 수 있었다.

MicroRNAs (miRNAs) are small RNAs that regulate various cellular functions such as development, cell proliferation, apoptosis and tumorigenesis. miRNA expression profiling of human tumors has identified different signatures associated with various tissue type, diagnosis, progression, prognosis, staging, and response to treatments. Functionally, miRNAs have been shown to reduce the levels of their target transcripts as well as the proteins encoded by these transcripts. Some miRNAs function as oncogenes, while others act as tumor suppressors. Aberrant miRNA expression has also been frequently reported in various tumors, indicating that there is a close correlation between miRNAs and human malignancy. Recently, there is increasing interest in the relation between gastric cancer and miRNA due to the high incidence in Asian countries. miR-222/221 which was increased in gastric tumor tissue compared to normal gastric tissues was chosen in a previous study and identified the oncogenic effect of miR-222/221 in gastric cancer with functional study and xenograft model. In this study, miR-222/221 overexpressed transgenic mice were generated to confirm the gastric carcinogenesis effect of miR-222/221 by using gastric carcinogen. Sixty-five transgenic mice and 53 wild type mice were used to compare tumorigenic effects in gastric cancer. At six weeks of age, wild type and transgenic mice were given drinking water containing MNU (N - Nitroso – N - Methylurea) for five alternating weeks to promote gastric cancer occurrence. At 36 weeks of age, mice were sacrificed and histologic analysis was performed. When all four frequently found pre-cancerous stages and carcinoma are included, the frequency of pre-cancerous stage was significantly higher in transgenic mice compared to wild type mice (P=0.010). Hyperplasia was observed in 3.77% of the wild type mice and in 18.46% of the transgenic mice (P=0.014). However, the frequency of carcinoma (P=0.383), microcarcinoma (P=1.000), adenoma (P=0.395) and microscopic dysplasia (P=0.920) was not statistically significant different between groups. These results showed that the development of hyperplasia, which is considered as one of gastric precancerous lesions in mouse, was associated with miR-222/221 expression.