변형된 AFP 프로모터에 의해 복제가 조절되는 간암 특이적 아데노바이러스의 항종양 효과 및 생체 내 분포 관찰

Abstract

간암은 한국에서 호발 하는 암으로 진단 당시 대부분 진행성 간암으로 발견된다. 초기 간암에서는 외과적 수술요법이 주로 시행되고 있으나 5년 생존율이 20%에 불과하고 치료 후에도 재발이 흔하여 여전히 사회적 손실이 큰 주요 암으로 보다 효과적이고 안전한 치료 기술의 개발이 시급한 실정이다. 간암의 대표적 종양 표지자인 alpha-fetoprotein(AFP)는 태아의 간 및 위장 관에서 높이 발현되다가 성인이 되면서 발현이 억제되나 hepatocellular carcinoma(HCC)가 발생하면 일부에서 다시 발현량이 현저히 증가한다. 또한 간암 세포의 과도한 증식과 간 혈관계(간문맥, 동맥)의 손상이 발생하면 간 내 혈류량의 감소로 저산소 상태(hypoxia)가 형성 되고 저산소 상태가 급속히 악화되면 혈관 신생 인자(angiogenic factor)의 분비로 혈관형성이 촉진되어 결국은 과도한 혈관 형성 현상이 나타난다. 종양세포 특이적 세포살상 바이러스는 암 세포 내에서만 선택적으로 복제하여 암 세포들을 살상하며 감염된 일차 세포 뿐만 아니라 주변의 종양세포들에도 이차적으로 감염되어 그 치료 효과가 배가될 수 있는 유전자 치료제이다. 그러나, 임상에서 효과적으로 이용되기 위해서는 암 세포 특이적인 치료 유전자의 발현으로 치료 효과를 극대화함과 동시에 정상 세포에서의 비특이적 유전자 발현에 의한 부작용을 최소화 할 수 있는 기술이 개발되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 변형된 AFP 프로모터를 바이러스에 삽입하고, 저산소 상태에서 아데노바이러스의 복제 감소 현상을 극복하기 위해 혈관 신생 인자인 VEGF(vascular endothelial growth factor)의 HRE(hypoxia responsive element) 6 copy를 AFP 프로모터 앞쪽에 삽입함으로써 간암 특이적으로 복제가 가능하며 저산소 상태에서도 바이러스의 복제가 저해되지 않는 아데노바이러스를 개발하였다. 그 결과, 생체 외 및 생체 내 실험 모두에서 변형된 AFP 프로모터에 의해 복제가 조절되는 간암 특이적 세포살상 아데노바이러스에 의한 종양 특이적이며 효과적인 세포 살상능을 확인할 수 있었다. 특히 HRE의 삽입으로 종양에서 흔히 나타나는 저산소 상태에서도 바이러스의 복제가 저해되지 않아 세포살상 효과가 증가됨을 확인하였다. 종양 선택적 복제가능 아데노바이러스를 이용한 유전자 치료는 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 여전히 임상에서암 치료를 위한 단일 치료법으로서 그 효율성이 확실히 입증되지 못하고 있다. 실제로 임상에서 복제가능 아데노바이러스의 기능-복제능, 확산능, 지속 범위, 숙주세포 면역 체계와의 상호작용-에 대해서는 알려진 바가 적다. 따라서 종양 선택적 복제가능 아데노바이러스를 이용한 비침습적 영상 시스템의 개발은 복제가능 아데노바이러스를 임상에 적용하기 위한 이해를 돕는 하나의 해결책이 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 아데노바이러스의 캡시드를 구성하는 IX 단백질에 enhanced green fluorescent protein(EGFP) 또는 luciferase(luc)를 삽입하여 실시간으로 바이러스의 경로 및 분포를 추적할 수 있는 아데노바이러스를 제작하였다. 그 결과, 바이러스의 유전자 내에 표지 유전자가 삽입된 경우 DNA가 단백질로 전환된 후에야 단백질의 발현이 확인된 반면, IX 단백질에 표지 단백질이 결합된 바이러스의 경우 감염 세포에 별다른 영향 없이 바이러스의 감염 초기부터 단백질의 발현 및 바이러스의 위치추적이 가능하였다.그러므로 본 연구를 통하여 개발된 간암 특이적으로 바이러스의 복제가 조절되는 아데노바이러스는 간암을 치료하는데 있어 암 세포 살상능과 암 세포 특이성을 모두 지닌 도구이며, 이를 통하여 암 조직 내의 저산소 상태로 인해 발생하는 치료 내성 또한 극복할 수 있을 것으로 생각된다. 또한 아데노바이러스의 캡시드 단백질에 표지단백질을 결합함으로써 바이러스의 감염 후 분포가 실시간으로 추적 가능하므로 유용한 비침습적 분자영상 도구로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.