간암 특이적인 복제 가능 아데노바이러스의 개발

Abstract

[한글]

최근 암을 대상으로 하는 유전자치료에 재조합 아데노바이러스를 이용하는 빈도수가 급격히 증가하고 있지만, 아데노바이러스의 세포 수용체인CAR가 암세포뿐만이 아닌 다른 여러 종류의 세포표면에 높은 농도로 존재하는 것이 밝혀져 있다. 따라서 대상세포인 암세포로의 낮은 형질 도입율을 극복하고 정상세포로의 불필요한 유전자 전달을 줄이기 위해서는 암세포만을 특이적으로 감염할 수 있는 재표적화 바이러스벡터의 개발이 필요하다. 이에 본 연구에서는 p53에 의존적으로 복제되는 암세포 특이적 복제 가능 아데노바이러스인 YKL-1을 보다 향상된 간암 특이적 복제 가능 아데노바이러스로 개발하기 위하여, YKL-1 아데노바이러스의 내재 지향성인 CAR 의존적 감염능을 소실시키고 간세포에 대한 특이적 결합능이 있는 것으로 알려진 malaria circumsporozoite protein의 regionII를 간세포 표적화기를 삽입한 간암세포 특이적 복제 가능 아데노바이러스인 YKL-K420A-hepa를 개발하였다. 본 연구 결과, CAR와의 결합능 소실에 따라 간세포 이외의 여러 다른 장기의 세포들로의 비 특이적 감염이 효과적으로 억제됨과 더불어 새로 부여된 간세포 특이적 지향성에 따른 간세포 특이적 감염을 확인할 수 있었다. 이러한 결과들은 야생형 fiber를 지닌 YKL-1의 CAR 의존적인 감염 경로에 따른 낮은 생체 내 표적조직 감염 효율을 극복하고 나아가 비 특이적 감염을 감소하여 정상세포에서 야기될 수 있는 독성을 감소시킬 수 있음을 의미한다. 따라서 본 연구에서 개발된 YKL-K420A-hepa 아데노바이러스는 간세포 특이적 감염과 이에 따른 간암 세포 특이적 살상효과로 더욱 적은 양의 바이러스로 효과적인 항암 효과를 유발할 수 있어, 암 유전자치료에 보다 더 안전하고 유용하게 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.

[영문]

The development of cancer cell selective targeting adenovirus requires the generation of adenovirus vectors which lack native receptor binding and additionally contain domains which redirect the vector to cancer cell specific receptors. Towards this goal, we have generated an E1B 55kD deleted oncolytic and CAR binding ablated adenovirus YKL-K420A, resulted in dramatic reduction of transduction efficiency compared to control adenovirus. The malaria circumsporozoite (CS) protein interacts with glycosaminoglycans(GAG) present on the surface of liver cells, and plays a role in sporozoite attachment and subsequent invasion of the hepatocytes. To redirect the CAR binding ablated adenovirus YKL-K420A to hepatocyte in a specific manner, CS protein epitpe (EWSPCSVTCGNGIQVRIK) was incorporated into the C-terminus of the fiber protein of YKL-K420A, resulting in YKL-K420A-hepa. The in vitro efficacy and specificity of the YKL-K420A-hepa have been evaluated by the comparison of viral replication and cytopathic effect in hepatoma and other cancer cells of different origin. YKL-K420A-hepa exerted about 10 times greater cytolytic ability than control adenovirus YKL-K420A in hepatoma cells by oncolytic assay and MTS assay. Furthermore, treatment with YKL-K420A-hepa significantly suppressed tumor growth in xenograft tumor model when compared with control adenovirus YKL-1 in hepatoma cells. Taken together, these studies demonstrate that strategy to alter adenovirus tropism may allow greatly improved utilities of adenovirus for gene therapy applications. In particular, hepatoma cell targeted adenovirus YKL-K420A-hepa allowed CAR independent gene delivery as well as liver cell-specific gene delivery, and showed significant promise as a targeting replicative adenoviral vector in hepatoma gene therapy.