아데노바이러스 E1B 유전자 변이체와 항암제의 병용투여에 의한 암세포 살상능의 변화

Abstract

[한글]

암에 대한 유전자 치료연구의 최근 경향은 한 가지 특정 유전자를 이용한 치료법의 개발보다는 여러 치료 유전자를 동시에 이용하는 방안, 암세포를 선택적으로 죽일 수 있는 종양 특이 증식 살상 아데노바이러스의 개발, 방사선 또는 항암제 등 기존의 치료방법과 병합 치료하는 방안 등이 활발히 연구되고 있다. 최근의 연구에서는 아데노바이러스 초기 유전자인 E1B 55kDa 유전자가 결손된 아데노바이러스 dl1520 아데노바이러스와 taxol의 병용투여가 암세포 살상에 있어 상승작용을 유도함을 보고한 바 있다. 하지만, 항암제와의 병합치료(combination therapy)에 이용되는 dl1520(ONYX-015)을 포함한 대부분의 아데노바이러스에는 세포고사 억제 기능을 가진 E1B19kDa 유전자가 원상태로 그대로 보존되어 있어 여러 항암제에 의해 유도되는 세포고사를 억제하여 항암 효과를 저해시킬 수 있다. 그러므로 E1B 19kDa 단백질의 기능이 선택적으로 소실된 암세포 특이적 증식 가능 아데노바이러스를 항암제와 함께 병용 치료한다면, 아데노바이러스의 증식에 따른 세포괴사 뿐 아니라 아데노바이러스 또는 항암제에 의해 유도되는 세포고사를 함께 유도할 수 있어, 항종양 효과를 개선시킬 수 있을 것이다. 이러한 배경 하에 본 연구에서는, 아데노바이러스와는 다른 기작으로 작용하여 세포를 살상하는 항암제인 paclitaxel, adriamycin, 5-FU 그리고 cisplatin등을 E1B 55kDa 유전자가 결손된 종양 특이적 살상 아데노바이러스인 Ad-ΔE1B55 또는 E1B 55kDa 과 E1B 19kDa 유전자가 모두 결손된 종양 특이적 살상 아데노바이러스인 Ad-ΔE1B19/55와 함께 병용 투여함으로써 암세포 살상능의 변화 및 병용치료에 따른 상승효과를 규명하고자 하였다. 이에, 본 연구에서는 복제 가능 아데노바이러스의 세포 살상능을 비교 검증할 수 있는 CPE assay와 MTT assay를 통하여 Ad-ΔE1B55에 비해 Ad-ΔE1B19/55에 의한 세포 살상능이 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 아데노바이러스만을 단독 처리했을 때에 비해 아데노바이러스와 항암제를 병용 투여한 경우의 암세포 살상능이 월등히 우수함을 확인할 수 있었다. 특히 E1B 19kDa 유전자가 결손된 Ad-ΔE1B19/55 아데노바이러스와 항암제를 병용 투여한 경우의 암세포 살상능이 E1B 19kDa 유전자가 존재하는 Ad-ΔE1B55와 항암제를 병용 투여한 경우보다 월등히 증가하였다. 이러한 Ad-ΔE1B19/55와 항암제의 병용투여에 의한 암세포 살상능의 상승작용은 생체내 항종양 실험에서도 확인되었다. 결론적으로, 이들 결과들은 E1B 19kDa의 기능이 선택적으로 소실된 암세포 특이적 살상 아데노바이러스와 항암제의 병용 치료를 통하여 아데노바이러스의 증식에 따른 세포괴사 뿐 아니라 아데노바이러스 또는 항암제에 의해 유도되는 세포고사를 함께 유도할 수 있어, 항종양 효과를 더욱 개선시킬 수 있음을 의미한다. 이는 결과적으로 증식 가능 아데노바이러스와 항암제의 병용치료법의 임상적 유용성을 확립하여 암유전자 치료에 진일보된 방안으로 제시될 수 있을 것으로 기대된다.

[영문]Gene attenuated replication competent adenoviruses are being developed as novel anti-tumor therapeutics. Clinical trials with the ?E1B55 (E1B 55kDa-deleted) adenovirus in combination with a chemotherapeutic agent, taxol, have demonstrated a synergistically lethal effect. All replicating adenoviruses used in combination therapy have their E1B19 gene in tact. Because the E1B19 protein is an anti-apoptotic agent, adenoviruses retaining their E1B19 gene may cause a possible anti-apoptotic effect contrary to the apoptotic effect of taxol diminishing the overall potency of the combinatorial therapy.

In this study, we investigated the possibility of enhanced oncolytic and replication ability of combining E1B19-mutant adenoviruses (Ad-?E1B19/55) with taxol. In such a strategy, cell death caused by the E1B19-mutant adenoviruses and the apoptotic effect caused by taxol will combine for an overall synergy effect in killing cancer cells. The in vitro efficacy of adenovirus and taxol has been evaluated by the CPE assay and MTT assay. Our results show that the degree of cytopathic effect of Ad-ΔE1B19/55 was higher than that of Ad-ΔE1B55. Furthermore, compared with a virus-only treatment, an enhanced cytopathic effect was shown when the two factors were applied together. Our results from PI staining and TUNEL assay also demonstrated that the Ad-ΔE1B19/55 infected cells or taxol treated cells cause greater induction of apoptosis compared to Ad-ΔE1B55 infected cells or virus-only infected cells. The synergy effect of this combinatorial therapy has also been verified through an in vivo study.

Taken together, the E1B19kDa-deleted (Ad-ΔE1B19/55) replication competent adenovirus may serve as an enhanced vector for anti-cancer gene therapy, especially when applied in combination with apoptotic chemotherapeutic agents such as taxol