종양 선택적 살상 아데노바이러스와 항암제의 병용투여에 의한 두경부암 세포 살상능의 변화

Abstract

[한글]

암은 전 세계적으로 질병 사망의 수위를 차지하는 질병으로 수술, 방사선 치료, 항암화학 요법 등의 복합적인 치료를 하더라도 약 50% 이상의 환자들은 결국 사망하게 되는 난치의 질환이다. 초기의 암은 외과적 수술이 효과적이지만, 전이가 있는 대부분의 암은 수술이외에 방사선과 항암제 치료를 병행하게 된다. 하지만 그러한 치료는 정상세포에 미치는 부작용이 크고 암세포의 다중약제에 대한 내성으로 치료율이 극히 낮다. 이에 대한 대안으로 유전자 치료 또는 면역 치료 같은 새로운 개념의 치료방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근에 진행된 여러 임상시험 결과, 종양 선택적 살상 아데노바이러스의 안전성이 입증되고 부분적으로 항종양 효과도 보고 되었지만, 치료 효과를 높이기 위해서는 고농도의 아데노바이러스를 반복적으로 투여하여야 하는데 이는 결과적으로 생체 내 독성을 초래할 수 있다. 그래서 이를 극복하기 위한 방안으로 종양 선택적 살상 아데노바이러스와 여러 종류의 항암제를 병용 투여하여 항종양 효과를 증대시키려는 시도들이 많이 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 두경부암을 대상으로 E1B 19kDa이 소실되어 암세포 살상능이 증대되고, 동시에 바이러스의 증식이 암세포 선택적으로 활성화되는 TERT(telomerase reverse transcriptase) 프로모터에 의해서 조절되는 종양 선택적 살상 아데노바이러스인 Ad-mTERT-△19와 2 종류의 항암제들이 배합된 cisplatin + 5-fluorouracil과 carboplatin + paclitaxel 항암제를 함께 병용 투여하였을 때의 세포 살상능, 세포고사 빈도 및 생체 내 항종양 효과를 비교 검증해 보았다. 그 결과, 각각의 항암제를 단독으로 사용하였을 경우보다 2 종류의 항암제를 배합하여 사용하였을 경우에 암세포 살상능이 증가하는 것을 확인하였으며, 또한 Ad-mTERT-△19 바이러스와 2 종류의 항암제가 배합된 것을 단독 처리한 경우보다 이들을 함께 병합 처리한 경우에 보다 높은 세포 살상이 유도될 수 있음을 확인할 수 있었다. 그리고 종양 선택적 살상 아데노바이러스와 항암제의 병용처리에 의해서 유도되어지는 세포고사를 보다 가시적․정량적으로 관찰하기 위해 시행한 Annexin-V/PI 이중 염색법을 이용한 유세포 분석과 TUNEL assay를 통해서도 Ad-mTERT-△19 아데노바이러스와 배합된 항암제를 각각 단독으로 사용하였을 경우보다는 이들을 병용하여 처리하였을 때 세포고사 및 세포사멸이 월등히 증가함을 알 수 있었다. 나아가, 인체 두경부암 xenograft 모델을 이용하여 종양 선택적 살상 아데노바이러스와 배합된 항암제를 병용투여 하였을 때, 이들을 단독으로 투여한 경우에 비해 생체 내 항종양 효과가 크게 개선되는지를 확인하였다. 결과적으로, 본 연구에서 확인된 종양 선택적 살상 아데노바이러스와 항암제의 병용 투여에 따른 향상된 항종양 효과는 암치료에 필요한 아데노바이러스 및 항암제의 투여량을 감소시켜 아데노바이러스에 의한 생체 내 독성을 크게 줄일 수 있을 뿐 아니라 항암제에 의한 부작용도 현저히 감소시킬 수 있을 것으로 예상된다. 이는 나아가 암 유전자 치료의 안전성과 유용성을 증가시켜 암유전자 치료를 한걸음 진일보된 방안으로 확립하는데 일조 할 수 있을 것으로 사료된다.

[영문]The head and neck squamous cell carcinoma(HNSCC) affects an estimated 500,000 patients annually worldwide. At present, the combination therapy of chemotherapeutic agents, cisplatin and 5-fluorouracil(5-FU), has been used as a standard therapy for advanced HNSCC. Gene attenuated replication competent adenoviruses are being developed as novel anti-tumor therapeutics. Clinical trials with the ONYX-015 (E1B 55kDa-deleted) adenovirus in combination with chemotherapeutic agents (cisplatin, 5-FU) have demonstrated a synergistic antitumor effect. However, most of replicating adenoviruses used in combination therapy to date have their E1B 19kDa gene intact. Because the E1B19 protein is an anti-apoptotic agent, adenoviruses retaining their E1B 19kDa gene may interfere with the mode of action of some chemotherapeutic agents, resulting in attenuating the overall potency of these combination treatment. In our previous report, E1B 19kDa-deleted adenovirus, Ad-mTERT-△19, which encode the E1A gene driven by the uniquely modified m-hTERT promoter, elicited enhanced viral replication and cytopathic effects in a cancer cell-specific manner. For the aim of improving the therapeutic efficacy for HNSCC cancer, we investigated the value of different combinations of various chemotherapeutic agents combined with Ad-mTERT-△19. We assessed the cytotoxic activity of each combination in four different HNSCC cancer cell lines, utilizing MTT assay. Our results show that the combination therapy with Ad-mTERT-△19 and chemotherapeutic agents led to improved cytotoxic effect compared with a virus or chemotherapeutic agents alone treatment. The induction of apoptosis was also synergistically increased in cancer cells treated with Ad-mTERT-△19 and chemotherapeutic agents, demonstrated by FACS analysis and TUNEL assay. Furthermore, combination therapy with Ad-mTERT-△19 and chemotherapeutic agents exhibited superior anti-tumor effect in FaDu head and neck tumor in vivo compared with either agent alone. Overall, this study presents strong evidence for a synergistic effect when treatment of Ad-mTERT-△19 is combined with chemotherapeutic agents.