Clear cytoplasm of renal cell carcinoma is more than a morphologic phenotype : relation to drug sensitivity, AMPK/PGC-1α pathway, and mitochondria

Abstract

투명세포질은 가장 흔한 신장암의 아형인 투명세포신세포암의 특징적인 조직학적 형상이다. 투명세포질의 병태생리학적인 의의에 대한 연구가 거의 보고된 바 없어서 본 연구에서는 투명세포질의 역할에 대하여 조사하였다. Caki-1과 Caki-2 신세포암 세포주를 지방생성 유발 배지에서 배양하여 투명세포질을 발현시켰다. 신세포암 세포주에서 투명세포질이 형성된 후에 temsirolimus 약제에 대한 반응이 증가하였고, 미토콘드리아 발생이 증가하였고, 그리고 지방생성과 관련된 유전자들의 발현이 차등적이었다. 투명세포질이 형성된 다음에 발현이 유의하게 변화한 유전자들을 투명세포신세포암 조직의 마이크로어레이 데이터에서 조사하였다. PPARGC1A, SFRP1와 GATA2는 정상 신장조직에 비하여 종양 조직에서 감소되어 있었고 본 연구에서 투명세포질이 발현하였을 때 이들 유전자들은 발현이 증가하였다. TWIST1은 정상 신장조직에 비하여 종양 조직에서 발현이 높았고 본 연구에서 투명세포질이 발현한 후에는 해당 유전자의 발현이 감소하였다. 마이크로어레이 데이터에서 조사된 유전자들 중 PPARGC1A 유전자를 추가로 조사하였다. 이 유전자는 미토콘드리아와 지방생성의 중재자 역할을 하는 PGC-1α 단백질을 부호화하고 있기 때문이다. 투명세포질을 발현시켰을 때 AMPK/PGC-1α 경로가 활성화된다는 것을 확인하였다. 결론적으로 투명 세포질은 신세포암 세포의 치료제에 대한 반응에 영향을 주며 미토콘드리아 활동과 AMPK/PGC-1α 경로에 영향을 준다.

Clear cytoplasm is a distinct histologic feature of clear cell renal cell carcinoma (ccRCC), the most prevalent kidney cancer. The pathophysiologic significance of clear cytoplasm has not been previously studied; thus, this study aimed to unveil the role of clear cytoplasm. Clear cytoplasm induction (CCI) of renal cancer cell lines was performed by incubation in adipogenic induction medium. Response to temsirolimus was enhanced, mitochondrial biogenesis was increased, and genes related to adipogenesis were differentially regulated after CCI in ccRCC cells. Genes differentially regulated after CCI were screened in a microarray dataset of ccRCC tissues. The expression of PPARGC1A, SFRP1, and GATA2 was decreased in tumor tissue compared to that in normal kidney tissue; these genes were upregulated after CCI. Expression of TWIST1 inCaki-1 cells was higher in tumor tissue than that in normal kidney tissue and downregulated after CCI. Among the screened genes, PPARGC1A was further studied as it encodes PGC-1α, a regulator of mitochondria and lipogenesis. The AMPK-PGC-1α pathway was found to be activated after CCI. In conclusion, the presence of clear cytoplasm affects the therapeutic response of RCC cells, and the mitochondrial activity and AMPK/PGC-1α pathway are affected by CCI