위암 세포주에서 HERCEPTIN과 항암제 병용요법시 HER-2/neu (erbB-2)의 발현정도와 상승효과의 상관관계

Abstract

[한글]

위암은 우리나라에서 가장 흔한 암이지만 치료에 많은 제한을 갖는 암종이다. 다양한 암종에서 과발현되며 불량한 예후와 관련이 있다고 알려진 인간의 HER-2/neu 암유전자 및 그 단백은 위암에서도 예후와 관련성이 있음이 보고되고 있다. HER-2/neu 특히 유방암 환자의 약 30% 에서 과발현되며 에스트로젠 수용체의 기능을 하향조절하고, 암의 증식을 유도하여 항암치료에 저항성을 유발시킨다. 전이성 유방암에서는 이 단백의 기능을 차단하는 재조합 인간형 항-HER-2/neu 항체 (recombinant humanized anti-HER2 antibody: Herceptin(r))를 투여함으로서, 병용투여한 항암제의 세포독성을 증가시켜 치료반응율을 증가시킨다. 이에 본 연구에서는 ① 유세포 분석 (FACS)을 시행하여 위암 세포주에서 HER-2/neu 단백의 발현을 조사하고 ② HER-2/neu 단백의 발현에 따른 Herceptin(r) 및 doxorubicin, cisplatin, paclitaxel, 5-FU 등의 항암제의 단독 혹은 병용투여 후의 약제감수성을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 3가지 위암 세포주 (YCC-2, YCC-3, NCI-N87)에 대해 HER-2/neu 단백 발현양상을 유세포계측기 (FACS)로 조사하여 NCI-N87은 강양성 세포주(88%)로, YCC-2는 중양성 세포주(55%)로, YCC-3는 약양성 세포주(48%)로 정하였다. 양성대조세포로 유방암 세포주인 SK-BR-3 (89%), 음성대조세포로 U-87 MG (6%) 뇌종양 세포주를 이용하였다.

2. 단일 약제에 의한 생체 외 약제감수성 검사에서 HER-2/neu 단백발현 양성대조세포주인 SK-BR-3 세포주는 Herceptin(r)에 의해 농도의존적으로 세포성장 억제가 나타났다. HER-2/neu 단백발현 음성판정 기준세포주 U-87 MG는 Herceptin(r)의 농도의 증가에도 불구하고 세포성장 억제가 관찰되지 않았다. 위암세포주는 Herceptin(r) 단독투여에 의해 효과적인 세포성장 억제가 유발되지 않았으며, 4가지 항암제 (doxorubicin, cisplatin, paclitaxel 및 5-FU) 에 대해서는 모두 농도의존적으로 세포성장이 억제되었다.

3. Herceptin(r)과 항암제를 병용 사용하여 병용지수 (CI ; combination index) 산출에 의한 약제 감수성비교시에 Herceptin(r)과 doxorubicin의 병용요법은 모든 세포주에서 상승효과를 나타냈고 Herceptin(r)과 cisplatin의 병용요법에서는 NCI-N87과 SK-BR-3에서, Herceptin(r)과 paclitaxel의 병용투여에서는 YCC-2에서 상승효과를 나타내었다. Herceptin(r)과 5-FU의 병용투여에서 모든 세포주가 길항효과를 나타내었다.

이상과 같은 결과로 많은 위암 세포주에서 HER-2/neu 단백발현 정도에 따라 Herceptin(r)과 병용하는 항암제의 효능이 다르게 나타났다. 따라서 위암에서 Herceptin(r)를 투여시에는 HER-2/neu의 발현정도가 병용약제 선택의 기준으로 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

[영문]Gastric cancer is the most common malignancy in Korea. Although advanced gastric cancer has many limitations and response rate is marginal in chemotherapy. Overexpression of human HER-2/neu gene and its protein are associated with increased cell division and a high rate of tumor growth and have been reported in several malignancies. Especially, approximately 30% of breast cancer patients have overexpression of HER-2/neu protein and the overexpression metastasize faster, induces resistance of the chemotherapy and down-regulate function of estrogen receptor. Recombinant humanized anti-HER2 antibody (trastuzumab, Herceptin®) inhibits proliferation of HER-2/neu overexpressing tumor cells and the use of that in combination in metastatic breast cancer have increased cytotoxicity of chemotherapeutic agents.

In this study, we evaluated followings: ① the expression of HER-2/neu protein in gastric cell lines by FACS, ② comparing the cytotoxicity in chemotherapeutics (doxorubicin, cisplatin, paclitaxel, 5-FU) alone and in combination with Herceptin® according to the expression of HER-2/neu protein by MTT assay

1. After evaluation of the expression of HER-2/neu protein in three gastric cancer cell lines (YCC-2, YCC-3, NCI- N87), NCI-N87 (88%) gastric cancer cell line with strong positivity of HER-2/neu expression. YCC-2 (55%) and YCC-3 (48%) gastric cancer cell line with intermediated, weak positivity respectively. SK-BR-3 (89%) breast cancer cell line and U-87 MG (6%) brain cancer cell line were selected for HER-2/neu positive, negative control respectively.

2. In vitro MTT assay for treatment of Herceptin®, cell growth dose-dependently inhibited in HER-2/neu positive control cell line SK-BR-3. Although dose of Herceptin® increased, Growth inhibition was not observed in HER-2/neu negative control cell line U-87 MG. Effective growth inhibition was not observed in gastric cancer cell lines with single treatment of Herceptin®, all cell lines observed the dose-dependent growth inhibition to chemotherapeutic agents(doxorubicin, cisplatin, paclitaxel and 5-FU).

3. In combination of Herceptin® with chemotherapeutic agents, comparing the drug sensitivity by CI (combination index), combination of Herceptin® with doxorubicin observed synergistic effects in all cancer cell lines except YCC-3, combination of Herceptin® with cisplatin observed NCI-N87 and SK-BR-3 and combination of Herceptin® with paclitaxel observed synergistic effects in YCC-2. combination of Herceptin® with 5-FU observed antagonistic effects in all cancer cell lines.

In conclusion, According to HER-2/neu expression level, effect of anti-cancer agents was observed differently in combination of Herceptin® With chemotherapeutic agents. This suggest that HER-2/neu expression level can be applied standard of combination drug selection in combination of Herceptin® With chemotherapeutic agents in gastric cancer.