Taxol(paclitaxel)에 의해 유도되는 세포 사멸에 CDK 저해제가 미치는 효과

Abstract

Taxol(paclitaxel)은 주목나무 추출물에서 유래한 화합물로서 세포 내 미세소관에 결합하여 구조를 안정화시킨다. Taxol은 특히 세포 주기 상 분열기에 진입한 세포에 작용하여 정상적인 방추사 형성을 억제하며 최종적으로 세포 사멸을 일으킨다. 한편, 생체 내(in vivo) 암 조직은 in vitro에서 배양된 세포와는 달리 세포 전체 집단 중 분열기 세포가 차지하는 비율이 매우 적음에도, Taxol을 투여하는 임상치료는 난소암, 유방암 등에서 암 조직 크기를 감소시키는 등 높은 항암효과를 보인다. 따라서 Taxol은 분열기 세포의 방추사 형성 억제 뿐 아니라 비분열기 세포, 즉 간기 세포에도 작용할 것이라는 주장이 제기되어 왔다. 본 연구에서는 간기 세포에서의 Taxol의 세포 독성에 대한 실험적 증거를 제시하고자, in vitro 암세포에 CDK 저해제를 처리하여 세포 주기를 지연시킴으로써 분열기 세포 비율이 감소된 상태로 만든 후 이들 세포에 Taxol을 처리하는 방법을 사용하였다. 또한 임상치료에서 유방암은 Taxol 투여 시 항암효과가 좋았으나 간암은 효과가 없었던 점에 주목하여 유방암 세포주 MCF7과 간암 세포주 SNU-398을 실험 대상으로 선택하였고, 이들 세포에 CDK 저해제를 처리했을 때 Taxol에 의해 유도되는 세포 사멸되는 정도가 서로 다르게 나타나는지를 비교하고자 하였다. 이를 위해 네 가지 CDK 저해제(Roscovitine, CDK1/2 inhibitor III, Nu6140, PD0332991)에 대해 세포 성장을 억제하는 동시에 그 자체로는 세포에 손상을 주지 않는 농도 범위를 찾았고, 해당 농도의 CDK 저해제와 Taxol을 순차적으로 처리한 실험군과 CDK 저해제를 처리하지 않은 채 Taxol을 처리한 대조군의 세포 사멸을 PARP western blot을 통해 비교하였다. 그 결과 유방암 세포주 MCF7은 CDK1/2 저해제인 Roscovitine 또는 CDK1/2 inhibitor III 처리로 인해 분열기 세포 비율이 감소한 상태, 즉 간기 세포 비율이 증가한 상태에서 Taxol에 의한 세포 사멸이 더 강화되었기 때문에 Taxol이 간기 세포에도 작용한다는 실험적 증거가 되며, Taxol이 유방암의 항암 치료에 효과적이라는 사실과 부합한다. 간암 세포주 SNU-398은 이 두 CDK 저해제를 처리하여 세포 주기가 지연되면 Taxol에 의한 세포 사멸이 오히려 감소하였으며, 이는 Taxol이 임상에서 간암에 효과가 없었다는 기존 보고와 일치한다. 한편, 다른 종류의 CDK 저해제, 즉 CDK2 저해제인 Nu6140과 CDK4/6 저해제인 PD0332991의 처리는 MCF7과 SNU-398에서 Taxol에 의한 세포 사멸을 크게 감소시켰다. 이와 같은 결과를 종합하면 Taxol에 의한 세포 사멸이 단순히 분열기와 간기의 어느 한 시기에 유발되는 것이 아니라 세포 내에서 여러 CDK와 관련된 신호 전달 체계의 조절을 받을 가능성을 제시해주며, in vivo 유방암과 간암의 Taxol 민감도 차이를 불러일으키는 후속 메커니즘 연구 시 CDK 저해제를 이용한 세포 배양 시스템의 필요성을 시사한다.