대장암

미국 암 협회에 따르면 대장암은 세 번째로 흔히 진단되는 암이며 암 사망의 세 번째 주요 원인입니다. 대장암 발생은 선종성 폴립의 발생으로 시작되며, 이는 일반적으로 양성이지만 치료하지 않거나 발견되지 않으면 전이성 암으로 발전할 수 있습니다. 대부분의 암과 마찬가지로 대장암은 신호 전달이 중단됩니다. 대장암에서 중단되는 주요 경로 중 하나는 wnt/β-catenin 신호 전달 경로로, 종종 대장암으로 이어지는 초기 사건의 일부로 간주됩니다 ^1 , 2 _{. 정상 세포에서 wnt/β-catenin 신호 전달 경로는 엄격하게 조절됩니다. β-catenin은 일반적으로 글리코겐 합성효소 키나제-3β(GSK3)에 의한 NH 2} 말단 영역 의 인산화에 의해 조절됩니다 . 세포질 단백질인 axin과 adenomatous polyposis coli(APC)는 GSK3가 β-catenin을 적절히 인산화하는 데 필요하며, 그런 다음 분해를 위해 표적이 될 수 있습니다 ^3 – 5 . 대장암에서는 β-카테닌이나 APC의 돌연변이로 인해 wnt/β-카테닌 경로가 파괴됩니다.예를 들어, APC는 대장암의 80~90%에서 돌연변이가 발생합니다 ^.6 이러한 돌연변이는 β-카테닌의 인산화를 방지하고 세포의 세포질에 축적되는 데 기여합니다.그러면 인산화되지 않은 β-카테닌이 이동하여 핵에 축적될 수 있습니다 ^.7 , 8 핵에 들어가면 β-카테닌이 DNA 결합 T 세포 인자(TCF1~4)와 이합체를 형성하여 정상 세포를 종양 유발 표현형으로 변형시킬 수 있는 유전자(예: c-myc, cyclin D1)가 발현됩니다 ^.9 ~ 12 최근 연구에 따르면 비타민 D 경로의 구성 요소가 조절되지 않은 wnt/β-카테닌 신호전달을 조절할 수 있다고 합니다.

대장암에서의 낮은 VDR 발현: 유전체적 설명

이전에 언급했듯이 대부분의 대장암은 발달 후반 단계에서 매우 낮은 수준의 VDR을 발현합니다. 따라서 1α25(OH ₂₎ D ₃ 로 치료하는 것이 어렵습니다. 대장암 발생에서 VDR 발현 수준이 어떻게 또는 왜 감소하는지에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 그러나 이 메커니즘이 발견되면 치료 전략은 대장암 발생 후반 단계에서 VDR 발현을 증가시키는 것을 목표로 할 수 있습니다. 대장암에서 VDR 발현이 낮은 잠재적인 메커니즘 중 하나는 SNAIL1이라는 전사 인자와 관련이 있습니다. SNAIL1은 인간 대장암에서 VDR 발현이 낮은 것과 관련이 있는 것으로 나타났습니다 . ^49. SNAIL1은 VDR 유전자 프로모터에 결합하여 활동을 억제하고 따라서 VDR mRNA 발현 수준을 감소시키는 아연 손가락 전사 인자입니다. ^23 , 49. 이는 다음에 요약되어 있습니다.그림 2a. SNAIL1은 종양 침습 및 상피 중간엽 전이(EMT)에서 잘 특성화되었으며, e-카드헤린 유전자 발현을 억제하는 것으로도 나타났습니다 ^50 , 51 . Larriba 등에서, 심각한 면역 결핍 암컷 scid 마우스에 5×10^6 SNAIL1 또는 모의 감염된 SW480 세포를 주입하고 위약 또는 EB1089(비타민 D 유사체)로 치료했습니다 ²¹ . 또한, 그들은 수많은 시험관 내 실험에 SW480-ADH 세포와 1α25 (OH ₂₎ D _{3를 사용했습니다} ²¹ _{. 시험관 내 연구에서 저자는 SNAIL1이 SW480 세포에서 1α25 (OH 2)} D ₃ 에 의해 유도된 핵으로부터 β-카테닌의 전이를 감소시킨다는 것을 발견했습니다. 따라서 β-카테닌에 의해 활성화된 유전자의 발현이 증가했습니다. 또한, SNAIL1의 존재는 세포 증식에 ​​대한 1α25 (OH ₂₎ D ₃ 억제를 제거하고 VDR 단백질 발현을 감소시켰다. 동물 연구의 경우, Larriba 등은 SNAIL1 SW480 세포를 주사한 동물에서 EB1089에 의해 유도된 β-catenin의 핵 수출이 모의 감염 동물에 비해 상당히 감소했다는 것을 발견했다 ²¹ _{. 간단히 말해서, 위 연구는 SNAIL1이 wnt/β-catenin 경로를 긍정적으로 조절하고, VDR 발현을 감소시키고, 1α25 (OH 2)} D _3가 결장 세포를 분화시키는 능력을 잠재적으로 없앨 수 있다는 결론을 내렸다.

그림 2

대장암에서의 낮은 VDR 발현: 유전체적 설명

(A) SNAIL1은 VDR 유전자 프로모터에 결합하여 활동을 억제하고 따라서 VDR mRNA 발현 수준을 감소시키는 아연 손가락 전사 인자입니다. (B) ZEB1 및 2는 이량체화될 수 있고 VDR 프로모터 영역에 결합하여 p300 및 CtBP와 같은 보조 인자의 존재에 따라 VDR mRNA의 전사를 활성화하거나 억제할 수 있는 전사 인자입니다.

전사 인자는 표적 유전자의 전사를 미세 조정하기 위해 다른 전사 인자와 함께 작용한다는 것은 잘 알려진 사실이다. 따라서 연구자들이 SNAIL1이 VDR 발현 수준을 조절하기 위해 다른 전사 인자와 협력한다는 사실을 발견한 것은 별로 놀라운 일이 아니다. 이러한 잠재적인 전사 인자 중 하나가 ZEB1이다. 이 독특한 전사 인자는 e-카드헤린 발현을 하향 조절하고 VDR 단백질 수준을 자극하는 능력이 있다 ^52 , 53. ZEB1은 ZEB2와 동종이합체화되며 둘 다 VDR 프로모터 영역에 결합할 수 있는 아연 손가락 전사 인자이다 ^54. ZEB1은 핵심 유전자(e-카드헤린, VDR)의 전사를 활성화하거나 억제하는 능력이 있지만, 이는 각각 공동 활성화 인자 또는 공동 억제 인자의 모집에 따라 달라진다. ZEB1은 공동 활성화 인자인 p300, 즉 크로마틴 구조를 개방형 구조로 바꿀 수 있는 아세틸트랜스퍼라제에 결합할 수 있는 N 말단 영역을 가지고 있다 ^55 , 56 . 한편, ZEB1/ZEB2가 전사를 억제하기 위해서는 공동억제자인 CtBP ⁵⁷ 을 모집해야 합니다 . 이는 다음에 요약되어 있습니다.그림 2b. 대장암의 경우, Pena 등은 SNAIL1, ZEB1, VDR, e-카드헤린, P300, CtBP 사이에 흥미로운 관계가 있음을 발견했습니다 ²⁰ . 대장암 환자로부터 수집한 종양을 사용하여 연구자들은 RT-PCR을 사용하여 위의 mRNA 수치를 측정했습니다. 결과에 따르면 SNAIL1이 과발현되면 e-카드헤린과 VDR 발현 수치가 감소했습니다. 그러나 ZEB1과 e-카드헤린 발현 수치는 모두 VDR 수치 상승과 상관 관계가 있었지만, 공동 억제자인 CtBP가 발현되면 ZEB1과 e-카드헤린은 역상관 관계가 있었습니다. 더욱이, 높은 수준의 p300은 ZEB1과 VDR 발현 사이에 더 강한 상관 관계를 촉진했습니다. ZEB1-CtBP 관계보다 이 관계를 촉진하기 위해 p300 유사체를 설계하는 것이 유익할 수 있다고 제안할 수 있습니다 ²⁰ . 전반적으로 이 연구는 SNAIL1과 ZEB1의 활동이 엄격하게 조절되고 보조 활성제나 보조 억제제의 존재에 의존한다는 것을 보여줍니다.

연구자들은 나중에 대장암에서 VDR을 억제하는 데 SNAIL2의 잠재적 역할을 발견했습니다. SNAIL1과 마찬가지로 SLUG로도 알려진 SNAIL2는 EMT에 기여하는 아연 손가락 전사 인자입니다 ^. SNAIL2는 e-카드헤린 유전자 발현과 다른 상피 유전자를 감소시키고 불량한 예후와 관련이 있습니다. ⁵⁹ , 이는 다음에 요약되어 있습니다.그림 2c. 약 60~70%의 인간 대장 종양이 SNAIL1 mRNA를 발현하고 VDR 발현이 낮습니다 ^22 , 49 . 그러나 VDR 발현은 약 80~90%의 대장암에서 낮습니다. 따라서 다른 전사 인자가 대장암에서 VDR의 하향 조절에 기여할 수 있다고 제안할 수 있습니다. 따라서 Larriba 등은 SNAIL2가 VDR 프로모터 활성을 억제하고 결과적으로 VDR mRNA와 단백질 발현을 감소시킨다고 제안했습니다 ²² . SW480-ADH 세포를 사용하여 SNAIL 2가 VDR 활성을 감소시키고 SNAIL1과 함께 존재할 때 VDR 프로모터 활성 억제의 가산 효과가 있음을 발견했습니다. SNAIL1과 마찬가지로 SNAIL 2는 1α25 (OH ₂₎ D _3가 e-카드헤린 발현 증가와 핵에서 β-카테닌의 수출에 미치는 영향을 차단했습니다. 인간에서 수집한 대장 종양을 사용하여 Larriba 등은 SNAIL2가 종양의 58%에서 상향 조절된 것을 발견했습니다 ^.22 게다가 SNAIL1과 SNAIL2가 모두 존재하는 경우 VDR 발현은 위의 전사 인자 중 하나만 발현하는 종양에 비해 상당히 낮았습니다 ^.22 SNAIL1과 SNAIL2는 악성 전환이 만연하고 VDR 발현이 낮은 발암의 후기 단계에 존재하기 때문에 wnt/β-catenin 경로의 구성적 활성화에 기여할 수 있으며 잠재적인 치료 표적이 될 수 있습니다.

지금까지 논의한 바와 같이, 1α25(OH ₂₎ D ₃ 는 대장암 세포의 분화를 촉진하는 능력이 있지만, 이는 VDR 발현이 충분한 경우에만 가능합니다. 이전에 우리는 VDR 발현이 대장암에서 다운 레귤레이션되는 이유에 대한 가능한 유전체적 설명을 논의했지만, 낮은 VDR 발현 수준은 후성유전학으로 설명될 수 있습니다.