정상 방광 및 방광암에서 Bone Morphogenetic Protein(BMP) 및 BMP 수용체 발현의 의의

Abstract

[한글]

Bone morphogenetic protein(BMP)은 생체 내에서 연골 및 골의 형성을 유도하는 물질로 처음 알려졌으나 신경세포의 분화, 단핵구의 chemotaxis, 척추동물의 기관발생에도 중요한 역할을 하고 있음이 밝혀졌으며 transforming growth factor-β(TGF-β)의 superfamily에 속한다. BMP는 세포막에 위치한 BMP 수용체와 결합하면서 세포내 신호전달이 일어나는데 BMP 수용체는 두 개의 Ⅰ형 수용체(BMPR-la 및 BMPR-lb)와 한 개의 Ⅱ형 수용체(BMPR-Ⅱ)로 되어있다. 방광의 이행상피세포암에서는 TGF-β 수용체의 발현 소실정도가 방광암의 진행에 중요한 작용을 한다는 보고는 있으나 아직까지 방광암에서 BMP 및 BMP 수용체의 발현에 대해서는 잘 알려진 바가 없는 실정이다. 본 연구에서는 정상 방광조직 및 방광암 세포주를 대상으로 BMP 및 BMP 수용체의 발현정도를 알아보고자 하였다. 정상 방광조직은 방광내시경을 시행하여 정상 소견을 보인 환자에서 punch biopsy로 채취하여 액화질소 탱크에 보관 한 후 mRNA를 추출하였고 인체 방광암 세포주 T24, J82, 5637와 RT4를 사용하였다. T24와 J82 세포주는 인체 방광의 이행상피세포암에서 기원하였고 J82가 T24보다 악성도가 높으며 RT4는 인체 방광의 이행상피 유두종에서 기원한 양성질환의 세포주이다. 5637은 조직형이 정확히 알려져 있지 않은 인체 방광암으로부터 기원한 세포주이며 T24보다는 악성도가 높다. 각각의 방광암 세포주들을 교대배양한 후 mRNA를 추출하였으며 추출된 mRNA에서 역전사효소중합반응(reverse transcriptase polymerase chain reaction; RT-PCR)을 이용하여 BMP-1, BMP-2, BMP-3, BMP-4, BMP-5, BMP-6과 BMP-7 및 BMPR-Ia, BMPR-Ib 와 BMPR-Ⅱ의 존재여부를 확인하고자 하였다.

연구 결과 정상 방광조직에서는 BMP-4와 BMP-5의 mRNA가 확인되었고 T24 방광암 세포주에서는 BMP-1, BMP-2, BMP-4, BMP-5의 mRNA가 확인되었으며 5637 방광암 세포주에서는 BMP-4와 BMP-5의 mRNA가 확인되었고 J82 방광암 세포주에서는 BMP mRNA가 확인되지 않았다.

BMPR는 방광조직에서는 발현되지 않았고 T24 세포주만이 BMPR-Ⅱ를 발현하였고 T24보다 악성도가 높은 5637과 J82에서는 발현되지 않았다.

이상의 결과로 정상 방광조직에서는 BMP-4 및 BMP-5가 발현되었지만 BMPR의 발현은 없어 이소성 골형성의 원인이 BMP일 것으로 여겨지며 T24 세포주는 이소성 골형성 능력이 뛰어난 세포주라 생각된다. 상대적으로 악성도가 높은 5637 세포주에서는 BMP-4와 BMP-5가 발현되고 BMPR는 발현되지 않았고 악성도가 가장 높은 J82 방광암 세포주에서는 BMP 및 BMPR의 발현이 안 되었지만 양성인 RT4 세포주에서도 발현이 확인되지 않아 BMP 및 BMPR 발현과 악성도 간의 관계는 확인할 수 없었으며 더 많은 연구가 필요할 것으로 생각된다.

[영문]

Bone morphogenetic proteins(BMPs), the largest subgroup within the transforming growth factor-β(TFG-β) superfamily, were originally isolated as factors that induce bone and cartilage formation. Recent works have demonstrated that normal BMP function is critical during mammalian development, cellular chemotaxis and cellular differentiation. BMPs signal transduction follows the paradigm established by TGF-β signaling. As with TGF-β, BMPs signal through an interaction with a heteromeric complex of membrane receptors - type Ⅰ and type Ⅱ. In this study, we tried to evaluate the expression of BMPs and BMP receptors in normal bladder tissue and several human bladder cancer cell lines.

Normal bladder tissues were obtained from patients who underwent cystoscopy and human bladder cancer cell lines, T24 and 5637 and RT4 were used. mRNAs from the tissues and cell lines were identified by reverse transcriptase polymerase chain reaction.

In normal bladder tissues mRNA of BMP-4 and BMP-5 were identified while no mRNA of BMPR were identified. This may explain the reason for heterotopic bone formation of urinary bladder. T24 bladder cancer cell line, expressing various subtypes of BMPs, is thought to have excellent capacity to induce bone formation. Since no BMPs and BMPRs could be identified in both J82 cell line, which is relatively more tumorigenic and RT4, which is benign, we could not find definite correlation between expression of BMPs, BMPRs and tumorigenicity and further studies are needed to elucidate such correlations.