The study for factors determining primary response and acquired resistance to EGFR tyrosine kinase inhibitors in non-small cell lung cancer
저자
발행사항
서울 : 고려대학교 의과대학원 , 2009
학위논문사항
학위논문(박사)-- 고려대학교 대학원 의학과 : 종양생물학전공 2009. 8
발행연도
2009
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
비소세포 폐암에서 EGFR 활성 억제제의 반응성 및 내성 획득에 관한 인자 연구
형태사항
viii, 115p. : 삽도 ; 26 cm.
일반주기명
단면인쇄임.
지도교수: 유영도
참고문헌 : p. 100-112
DOI식별코드
소장기관
EGFR tyrosine kinase inhibitors인 gefitinib/erlotinib는 비소세포성 폐암 환자에게서 때때로 탁월한 치료 효과를 보이고 있다. 비록 EGFR mutation이 EGFR inhibitor의 반응성에 있어서 지표 인자로 사용되고 있지만, 이들이 모든 환자들에게서 적용되지는 않는다. 따라서 EGFR mutation 외에 EGFR inhibitor의 반응성을 결정하는 또 다른 인자를 찾는 것이 필료하다. 본 연구에서는 EGFR inhibitor의 반응성에 p53이 관여성과 EGFR mutation이 존재에도 불구하고 EGFR inhibitor에 내성을 나타내게 하는 인자를 찾고자 하였다. 첫 번째 결과로서, p53 발현 유도는 Fas 단백질 및 caspase 활성도의 증가를 통해 gefitinib 에 의한 cell inhibition과 apoptosis를 증가시켰다. 반대로, p53 단백질 발현을 억제하였을 때 gefitinib 반응성은 감소되었다. 두번째로, EGFR mutation을 가지고 있으면서 EGFR inhibitor에 내성을 보이는 세포주에서 IGF1R 활성도를 억제하였을 때 EGFR inhibitor의 반응성은 향상되었다. 이러한 반응성의 증가는 두 막 단백질의 동시 억제가 효과적인 Akt 활성도의 억제를 효과적으로 유도 한 것으로 사료된다. 또한 이러한 결과는 IGF1R tyrosine kinase inhibitor인 AG1024를 사용하여도 같은 결과를 얻을 수 있었다. 결론적으로, p53은 gefitinib 반응성을 결정하는 인자로써 작용 할 수 있음을 확인하였다. 또한 EGFR과 IGF1R의 동시 억제는 EGFR inhibitors의 primary 내성을 보이는 세포를 극복 할 수 있는 방안이 될 수 있다.
EGFR inhibitor에 우수한 반응을 보였던 환자들도 장 기간 사용에 따라 약제 내성이 발생한다. 현재 내성 유발 기전으로 T790M 돌연 변이와 MET 유전자의 amplification이 밝혀져 있지만, 아직까지 명확하지가 않다. 우리는 PC-9 세포주를 이용하여 MET단백질의 활성도 증가가 EGFR inhibitors의 반응에 어떠한 영향을 미치는지 와 세포 모양의 변화인 EMT가 내성에 관여하는지 알아보고자 하였다. PC-9 세포주를 이용하여 반복적으로 EGFR inhibitors에 노출시켜gefitinib와 erlotinib의 내성 세포주를 구축하였다. 이들 내성주들은 증가된 MET 활성도를 보유하고 있었지만 MET 유전자 amplification은 발생되지 않았다. 또한 MET inhibitor를 처리하여도 EGFR inhibitors의 내성을 극복하지는 않았다. 흥미롭게도 EGFR inhibitors의 노출 없이 장기간 세포의 계대 배양만으로도 MET 활성도는 증가되었으며 이러한 세포주에서 EGFR inhibitors의 반응성은 변함이 없었다. PC-9 세포주와 같은 방법으로 A549 세포주를 이용하여 gefitinib 내성주를 확립하였다. 이러한 세포주에서는 길쭉한 세포의 모양과 함께 pseudopodia가 증가되어 있는 것을 관찰하였으며 이는 epithelial-to-mesenchymal transition (EMT)의 molecular marker 단백질인 E-cadherin의 감소 및 vimentin 증가를 보임으로써 EMT의 발생을 확인하였다. 결론적으로, MET 유전자의 amplification이 수반되지 않은 MET 활성도의 증가는 EGFR 표적 치료제의 내성 인자로 사용될 수 없다. 또한 EGFR 표적 치료제의 또 다른 내성 기전으로 EMT가 발생 될 수 있음을 확인하였다.
Patients with non-small-cell lung cancer sometimes show a dramatic clinical response to gefitinib or erlotinib, small-molecule tyrosine kinase inhibitors (TKI) specific for the epidermal growth factor receptor (EGFR). Although EGFR mutations were used as a marker in response to EGFR-TKIs, they did not contain all cases. Thus, it needs to search for another molecular markers determining sensitivity to EGFR-TKIs. We investigated the role of p53 in growth-inhibitory and apoptotic effects of gefitinib and another factor (IGFR) leading primary resistance to EGFR-TKIs in cells harboring deletion mutation on exon 19 of EGFR gene. First, the introduction of p53 enhanced growth inhibition and apoptosis by gefitinib through the up-regulation of Fas and restoration of caspase activation. Conversely, inhibition of p53 using antisense oligonucleotide in A549 caused a significant decrease in apoptosis by gefitinib and down-regulation of Fas under the same conditions. Second, Combined treatment of ??-IR3, a monoclonal antibody blocking IGF1R, enhanced the growth-inhibitory effect of gefitinib in primary resistant cells. The expression of p-Akt in addition to p-EGFR and p-IGF1R was down-regulated by the combination treatment. These results were confirmed by using IGF1R tyrosine kinase inhibitor, AG1024. In conclusion, p53 may play a role in determining gefitinib sensitivity by regulating Fas expression in NSCLC. Combined inhibition of IGF1R signaling enhanced the effect of gefitinib in cells with primary resistance to EGFR-TKIs.
Development of resistance to EGFR tyrosine kinase inhibitors (EGFR-TKIs) eventually emerges, and even in patients with a non-small cell lung cancer who initially show an excellent response to EGFR-TKIs. Although the second mutation (T790M) and MET amplification has identified as mechanisms to escape the anti-cancer effect of EGFR inhibitors, it still remained unclear. We investigated the role of MET activation on determining the sensitivity to EGFR-TKIs in PC-9 cells. Moreover, we evaluated whether epithelial-to mesenchymal transition (EMT) would play a role as another mechanism of acquired resistance to EGFR-TKIs. First, the gefitinib/erlotinib-resistant sublines were established by chronic, repeated exposure of these drugs to the parental PC-9 cell line. Activated MET increased in the resistant cells, and this was not accompanied by gene amplification. However, MET inhibitor could not restore the sensitivity to EGFR-TKIs. Interestingly, an increased passage number itself without exposure to any drugs caused the activation of MET, which did not affect the sensitivity to EGFR-TKIs. Second, we established a gefitinib-resistant subline (A549/GR), which was derived from the parental A549 cell line by chronic, repeated exposure to gefitinib. Phenotypic changes such as a spindle-cell shape and increased pseudopodia formation suggesting EMT was present in the A549/GR cells. These changes were accompanied by a decrease of E-cadherin and an increase of vimentin, which is a mesenchymal marker. In conclusion, MET activation not caused by MET gene amplification may not be a suitable surrogate marker for the resistance to EGFR-TKIs. In addition, chronic, repeated exposure to gefitinib leads to EMT, which may be one of the possible mechanisms to acquired gefitinib resistance during treatment.
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