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아라 화
5 years ago
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Wnt and EMT Metastasis site에서암세포의전파와성장. Primary tumor보다 metastasis가대부분 cancer에의한죽음에관련있다. 이죽음을막기위해선전이된질병에대한치료개발이요구된다. Metastasis는혈류와다른 factor에의해암세포가특정기관으로전달되는것을시작으로그새로운기관에서는암세포의 interaction을통해다시성장한다.

1 Wnt and EMT Metastasis site에서암세포의전파와성장. Primary tumor보다 metastasis가대부분 cancer에의한죽음에관련있다. 이죽음을막기위해선전이된질병에대한치료개발이요구된다. Metastasis는혈류와다른 factor에의해암세포가특정기관으로전달되는것을시작으로그새로운기관에서는암세포의 interaction을통해다시성장한다. 이새로운곳에전이된세포의성장을막는것이암치료에있어목표이다. 전파되기전의초기단계에서암을발견하여수술이나절제를하면성공적으로치료할수있다. 하지만초기진단에서는징후를보이지않다가수년혹은수십년후에암이나타난다. 전이의임상적중요성을인식하지만그과정의생물학적특성에관해선더연구할것이남았다. 전이는숨겨진과정으로여겨질만큼몸안에서일어나기때문에관찰하기어렵다. 암세포는 secondary site에서세단계로존재하는데, 분열하지않는 solitary cells, tumour size의증가없이세포사멸과균형을맞추어세포증식을하는 active preangiogenic micrometastases, 임상적으로관찰할수도있는작은혈관이생성된 metastases이다. Microarrary expression profiling을통해전이된상태와연관된많은 molecule들과 gene들이발견되긴했지만그자체만으로는어떻게이것들이전이에영향을준다고하는정보는알기어려운실정이다. 어떤전이단계가효율적인지판단하여더좋은암치료방법을개발하는데있어, 전이과정 a: 암세포는 tumour에서나와혈관을통해이동하다모세혈관의크기에따라각각세로운 organ에서멈춘다. 또한그곳의혈관모양과혈압에의해다른형태를갖는다. 혈압이높은근육과혈압이낮은간에서의모양 b:secondary site에서하나의세포로존재하다대부분휴먼상태나죽고일부만이임상적으로관찰할수있다. (Nature,2002) 우리가이 data 를효율적으로이용하여전이과정의생물학적으로중요한단계를 targeting

2 함으로써초기단계에서의임상적치료응용에가능성을제시할수있다. Tumour 발달에있어 EMT Polarized epithelial cell이 motile cell로전환되는 EMT(epithelial-mesenchymal transition) 는배아발생뿐아니라 carcinoma가 dedifferentiated 되고더 malignant 상태로진행되는연구에있어모델을제시한다. EMT 과정에는몇몇 RTK와 TGF-β가관련되어있고이신호전달의 downstream에있는 E-cadherin gene의 transcription repressors 들이 activated 되어결국 epithelial phenotype이없어지게된다. epithelial cell에서유래된 carcinomas와 mesenchymal cell에서유래된 sarcomas는아주드문 tumour 형태인 sarcomtoid carcinoma를제외하고는서로전환되지않는다. 하지만 in vitro 에서여러 cell lines에서 EMT현상이일어난다. ( Nature, 2002) 정상 epithelia의세포분화에의해형성된 adenoma는 epigenetic/genetic 변화에의해 basement membrane의깥쪽에존재하게되는 carcinoma in situ를형성한다. EMT에의해 carcinoma cell은부분적을퍼지고 basement membrane은조각나림프나혈관으로들어온다. secondary site에도달한 solitary carcinoma cell은일부는 micrometastasis 형태로남아있고일부는관외로흘러나와 MET(mesenchymal-eipthelial trasition) 를통해새로운 carcinoma를형성하게된다. EMT 에관여되는기전은 embryonic development, tissue culture, tumour 과정에서유사하게밝

3 혀지고있다. 따라서 EMT연구는 carcinoma의 dedifferentiated와 malignant state로진행에있어중요한 gene을발견하는새로운방법의제시한다. gastrulation 과정에서일어나는 intercalation, invagination, evagination, branching과 multilayering 등여러과정에의해 cell들은 remodeling 되고이과정에서 epithelial cell은 mesenchymal cell로변형된다. 초기발생단계에서뿐만아니라 heart, musculoskeletal system, craniofacial structure, peripheral nervous system과같은조직형성과정에서도 EMT가일어난다. Knockout mice의조직과기관형성동안의 EMT와 MET에관한연구를통해중요한 gene들이발견되어왔다. 발생과암형성과정에있어서 cadherin 발현 Ca 2+ -dependent homophilic adhesion molecule인 cadherin superfamily는 cell-to-cell interaction에중요한역할을하고발생과정에서는 morphogenesis와여러조직의 establishment / maintenance에관여하기때문에여러 cadherin의발현양상이아주 dynamic하다. cadherin superfamily는구조와기능에따라 5가지의 sub-families로나뉜다. ( Int.J.Dev.Biol, 2004) 1) 주로 adhere junction 에있는 classical cadherins(type I),

2) 이와유사한 type II, 3)desmosomal junction을형성하는 desmosomal cadhrins(desmocollins, desmogleins), 4)neural development에관련된 protocadherin, 5) Flamingo와 fat-like cadherin 같은 cadhrin-related protein.

4 2) 이와유사한 type II, 3)desmosomal junction을형성하는 desmosomal cadhrins(desmocollins, desmogleins), 4)neural development에관련된 protocadherin, 5) Flamingo와 fat-like cadherin 같은 cadhrin-related protein. carcinogenesis 동안 cadherin 의발현과기능이이상을보이는데, 이과정은 EMT 에서 E- cadhrin 의발현이줄어드는양상을보이는것을생각할때발생과암형성을연구하는데있 어 cadherin 의조절이중요하게여겨진다. E-cadherin은 type I cadherin으로 extracellular region에서 homophilic interaction을하고 cytoplasm에서는 α-,β-catenin을통해 actin microfilament와연결되어있다. E-와 N-cadherin의발현이 mouse 배아형성과정에서 morphogenesis의조절인자로중요한역할을한다는보고와함께 epithelial과 mesenchymal tissues에서대표적인 cadhrin으로여겨지고있다. E-caderin은 8-cell stage에서발현되며 morula를비롯한 epithelial tissuse의 organization에중요하고 EMT동안은사라진다. N-cadherin은 cardiogenesis와 somitogenesis 그리고 nervous system의올바른발달에필요하다. 초기발생단계에서는 E-와 N-cadhrin의발현이 dynamic하고 reciprocal하게변한다.( cadherin switching ) primitive streak에서 EMT가일어날때 E-에서 N-으로바뀌고 neural tube에서 neural creat cell이이동해나갈때는변함이없다. Pre-migratory neural crest cell에서는이두 caherin이발현되지않다가 neural crest cell이완전히형성된후 N-cadhrin이나타난다. kidney 형성에있어 MET(mesenchymalepithelia transition) 가일어나는데이는복잡하고많은 cadherin이관여한다. 이와같이발생과정에있어서어떤특정 cadherin을올리고내림에따라 cell-cell adhesion이변함을알았다. 이는 EMT와 MET에서 cadhrin의 transcription level에서발현이조절되고그 stability에영향을주는신호전달에의해기능이조절됨을생각할수있다. 발생동안변하는 cell-cell interaction의양상은 carcinogenesis동안에도유사하게나타나는데대부분 carcinomas의암형성과정에서는 E-cadhrin의발현이감소하거나기능이떨어짐을관찰할수있다. 초기에는 E-cadherin이 invasion suppressor gene으로여겨져왔다. 최근 N- cadherin의과발현이 breast cancer cell의 invasive를증가시키고 E-,P-cadherin의발현을감소시킨다는보고가있는데이는어떤발생과정에서나타나는때 E-에서 N-로바뀌는 switching과유사하다. 또한몇몇연구에서는 cadhrin-11은 breast와 prostate cancer cell lines 에서 cadhrin-6은 renal cell carcinomas 에서과발현되었고 P-cadherin의감소는 lung

5 carcinoma 와 melanomas 의 invasiveness 와연관되어있고 P-cadherin 은 breast, cervical, oesophaus 와 basal cell carcinomas 에서관찰된다는보고가있다. E-cadherin 조절기전 E-cadherin의조절기전은 specific transcriptional repressor의발견으로시작되었다. yeast onehybrid screen을통해발견된 Snail은 E-cadherin의 transcriptional start site에인접한 E2 box 에결합하는 zinc-finger protein으로 Drosophila의 gastrulation을조절한다. Snail과이와유사한 Slug는 EMT 부분에서관찰된다. 이들모두는 vertebrate species이지만 Snail은 mouse에서 Slug는 amphibians 와 bird에서작용한다. 또다른 E-box-binding zinc-finger protein인 SIP1은 E-cadherin에대한 binding site가 Snail과 overlap되어있다. 특히 TGF-β에의해유도되는 EMT 부분에서 Snail 발현에영향없이나타난다. 일부 carcinoma cell line에서 SIP1혼자발현되기도하지만 E-cadherin-negative carcinoma 에서는 Snail과함께발현된다. SIP1이발현되는 cell line에서는 E-cadherin promoter가 hypermethylated된것을볼수있는데이를통해 E-cadherin gene이 transcriptional repression이관련되어있음을알수있다. 최근발견된 Twist는 basic helix-loop-helix transcription factor로 gastrulation동안 mesoderm 발생의신호전달에관여되어있고 Snail과 SIP1 같이 EMT 과정을유도한다. 하지만 upstream에관여하는 molecule은아직보고된바가없다. (Cell,2004) 발생과암의형성과정에서관찰되는이들 E-cadhrin repressor의다른발현양상을통해이 factor들이서열화되었음을알수있는데, EMT 유도에있어 Snail이주된역할을하고 SIP1은각각의 neural crest cell의 migration과 specification에있어더작은역할을, Slug와

E12/F47 은 mesoderm 을유지하는역할을한다. (Int.J.Dev.Biol, 2004) Snail과 SIP1은암형성과정의처음단계에서관여하여 E-cadherin과다른 epithelial marker를 down-regulation하고 invasion을촉진하는 mesenchymal marker를발현시킨다.

6 E12/F47 은 mesoderm 을유지하는역할을한다. (Int.J.Dev.Biol, 2004) Snail과 SIP1은암형성과정의처음단계에서관여하여 E-cadherin과다른 epithelial marker를 down-regulation하고 invasion을촉진하는 mesenchymal marker를발현시킨다. Slug나 E-47같은다른 repressor는 E-cadherin repression 을유지시키고 ECM의분해와 cell motility를촉진함으로써 malignant phenotype을지속시키는데관여한다. E-cadherin 의 inactivation 에있어서 genetic alteration 과 epigenetic modification 의상호작용 tumour 형성을억제하는 gene의 genetic mutation이암의형성에있어주된원인중의하나로오랫동안여겨져왔다. 지금까지 familial gastric caner의원인으로 E-cadherin gene에서 mutation이발견되어져왔고 epithelial tumour 형성에있어많은부분에서 E-cadherin의발현이감소된것을보아 E-cadhrin의 inactivation은거의모든 epithelial derived tumour의형성에중요한과정으로생각됐다. 하지만 sporadic cancer의대부분 type에서는 E- cadherin의 mutation이아주드물게발견되고유럽과뉴질랜드의몇몇집안에서는 E- cadherin gene의한 allele의 inactivating germ-line mutation을보여 gastric cancer를나타낼가능성이많지만 70% 만형성된보고가있다. 이는 gene modification이일어난것을알수있다. 더군다나암형성과정에서 E-cadhrin과중요한 gene을 inactivation 시키는 DNA methylation 같은다른기전이존재함이최근밝혀졌다. 따라서암형성동안 E-cadherin의 inactivation에있어 genetic(mutation) 기전과 epigenetic(dna methylation) 기전사이의중요성을생각해보면아래 table에보이는것처럼 mutation에의한원인과 hypermethylation에의한원인모두에의해 cancer가유발되며 LOH에서도 cancer가일어나는것을볼때다른기전이나 signaling에의해유발됨을알수있다.

7 (Cancer Biology, 2002) EMT and Wnt EMT가일어난 colorectal cancer의 E-cdherin과 β-catenin의분포를보면 E-cdherin은줄어들고 β-catenin이핵속에분포함을볼수있다. 앞에서살펴보았듯이 E-cdherin의 loss가 cancer와정상발생에서 EMT를나타냄을볼수있었다. 하지만 β-catenin을 overproduction 시키면 EMT가일어나지않고대신 apoptosis가유발된다. In vivo와 in vitro 에서 EMT를유발시키는 signaling으로는 FGF(fibroblast growth factor), IGF(insulin-like growth factor) 와 ERBB family이있는데여기에중요한메게역할을하는 ILK(integrin-linked kinase) 는 GSK-3β를 phosphorylation 시킨다는보고에의해 Wnt 신호전달과 EMT의관련성을제시할수있다. 또한 GSK-3β에의한 Snail의 phosphorylation이 Snail 의 stability와 shuttling에 dual regulation한다는보고가있다. References Arusha oloumi, et al., (2004), Biochimica et Biophysica Acta, 1691, 1-15 Ann F. chamber, et al. (2002), Nature, 2, Binhua P. zhou, (2004), Nature Cell Biology, 6, Gordon strathdee, (2002), Cancer Biology, 12, Hector peinado, et al., (2004), Int.J.Dev.Biol., 48, Jean paul thiery, (2002), Nature, 2, Yibin kang, et al.,(2004), Cell, 118,

8 (Biochimica et Biophysica Acta,2004)

Kaes010.hwp

Kaes010.hwp 갑상선자극호르몬이갑상선암세포의 VEGF, 신생혈관형성, 성장, 침윤및전이에미치는영향 Effects of TSH on the Production of VEGF, Angiogenesis, Growth, Invasion and Metastasis in Thyroid Cancer Cells Euy Young Soh, M.D., Hee Boong Park, M.D.,