자가포식과 각종 암의 치료

암의 자가포식 조절: 행동 및 치료에 대한 최신 지식

Oxid Med Cell Longev. 2018년; 2018: 8023821.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5831833/

 

 

Autophagy는 세포 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 한다.

자가포식 조정 과정은 autophagy-결함 효모 돌연변이에서 발견된 autophagy-(ATG-) 관련 단백질에 의해 조절된다.[ 5 ].

 

autophagy의 세 가지 유형

macro autophagy,

micro autophagy

chaperone-mediated autophagy(CMA). 

 

첫 번째 유형인 macroautophagy는 주요 autophagy 경로이므로 "autophagy"라는 용어는 달리 명시되지 않는한 일반적으로 macroautophagy를 나타냅니다. 

 

거대 자가포식(macroautophagy) 동안 이중막 구조인 식세포(phagophore)가 형성되며, 이는 선택적 또는 비선택적 방식으로 분해될 세포질 화물을 삼킵니다. 

식세포는 일단 형태를 갖추면 점차 성숙하고 밀봉하여 폐쇄된 자가포식 소체(autophagosome)를 형성하여 최종적으로 리소좀과 융합하여  자가포식체에 갇힌 화물을 분해합니다. 

마지막으로 분해 산물은 세포 동화 작용을 통해 재활용됩니다. 

 

대조적으로, 미세 자가포식(micro autophagy) 동안, 리소좀 막 자체가 세포질 화물을 함입시켜 리소좀 내강에서 분해된다. 

 

세 번째 유형의 자가포식인 CMA에서 70kDa의 샤페론 열 충격 동족 단백질(HSC70)은 KFERQ 또는 KFERQ-유사 서열 모티브를 포함하는 가용성 세포질 표적 단백질을 인식하고, 이에 따라 표적 단백질은 HSC70 단백질 복합체 및 리소좀 관련 막 당단백질 유형 2A(LAMP2A)사이의 특이적 상호작용을 통해 리소좀 내강으로 전달됩니다. 

 

 

 

유망한 치료 표적으로서의 자가포식 조절

자가포식 장애는 암, 신경퇴행성 질환(알츠하이머병, 파킨슨병), 감염성 및 염증성 질환(크론병), 당뇨병, 비만, 심혈관 및 근육 질환과 같은 수많은 질병의 근본 원인이다. 

따라서 자가포식 조절에 대한 관점과 유망한 치료 표적에 초점을 맞춘 연구가 지속적으로 증가하고 있다. 

 

라파마이신 및 그 수용성 유도체(템시롤리무스 및 에베롤리무스)와 같은 일부 자가포식 조절제는 이미 암 치료에 사용되고 있습니다. 

2007년과 2009년에는 각각 템시롤리무스와 에베롤리무스가 진행성 신장암 치료제로 식품의약국(FDA)으로부터 승인을 받았습니다[ 36 , 37].

 

2011년에 FDA는 췌장 기원의 진행성 신경내분비 종양(PNET)[ 38 ]과 함께 진행성 호르몬 수용체 양성 및 HER2 음성 유방암의 치료에 에베롤리무스를 엑세메스탄[ 39 ] 과 조합하여 승인했습니다 . 

 

또한 2012년 유럽 연합은 재발성 및/또는 불응성 외투 세포 림프종(mantle cell lymphoma)의 치료에 템시롤리무스 단독 요법의 사용을 승인했습니다[ 40 ].

 

mTORC1 억제제인 ​​에베롤리무스(everolimus), 템시롤리무스(temsirolimus)는 승인을 받아 현재 암 치료제로 사용되고 있으며, 라파마이신(sirolimus)은 관상동맥 스텐트와 희귀 폐질환에 사용된다[ 41 , 43 , 44]. 

 

메트포르민(제2형 당뇨병 치료용) 및 레티노산과 같은 약물도 작용 방식이 아직 불분명하지만 암 치료에 승인되었습니다[ 45 ].

 

자가포식 억제제에는 PI3K 억제제, 시클로헥시미드, 액포형 H(+)-ATPase 억제제, 리소좀 루멘 알칼리화제 및 산 프로테아제 억제제가 포함됩니다. 

 

클로로퀸(CQ)과 하이드록시클로로퀸(HCQ)은 이전에 일부 유형의 말라리아 예방 및 치료에 사용되었던 리소좀 억제제입니다[ 46 ]. 

 

다발성 세균 감염의 치료에 자주 사용되는 마크로라이드계 항생제인 아지트로마이신(azithromycin)은 낭포성 섬유증 환자에서 항염증제로 사용된 후 자가포식 억제제로 발견되었습니다. 

Azithromycin은 리소좀 산성화를 방지하여 자가포식 분해를 차단합니다. [ 47]. 

 

 

자가포식을 조절하는 가장 일반적인 접근법은 5' 아데노신 모노포스페이트 활성화 단백질 키나제(AMPK)와 mTOR 경로라는 두 가지 서로 다른 자가포식 조절 경로를 표적으로 삼는 것입니다. 

 

AMPK는 스트레스를 받거나 포도당이 부족한 상태에서 활성화되는 세포 에너지 센서입니다. 

활성화된 AMPK는 다양한 경로를 통해 자가포식을 유도합니다. 

따라서 이는 자가포식의 주요 조절자입니다. 

 

이는 ULK1 및 TSC1/TSC2 복합체의 AMPK 인산화를 통해 달성되며, 이는 결과적으로 앞서 설명한 대로 mTORC1 활성화에 작용합니다. 

 

AMPK는 또한 선택적 미토콘드리아 자가포식(미토파지)과 미토콘드리아 생합성에서 매우 중요한 역할을 합니다. 

또한, 미토콘드리아 단백질의 발현을 조절하는 퍼옥시좀 수용체 감마 보조 활성화제 1 알파 (PGC1-α)의 활성화를 담당합니다. 

 

두 번째 표적인 mTOR는 포유동물의 세포 성장, 생존, 증식 및 자가포식을 조절하는 세포 영양소, 에너지 및 산소 센서 키나제입니다. 

mTOR 키나아제는 PI3K 관련 키나아제 계열에 속하며 mTOR 복합체 1(mTORC1)과 mTOR 복합체 2(mTORC2)의 두 가지 복합체의 주성분입니다. 

 

mTORC1은 자가포식을 차단하고 단백질 합성, 지질 생합성 및 세포 성장을 제어합니다. [ 48]. 

세포 증식의 조절은 mTORC2에 의해 조절되며 세포 생존과 액틴 세포골격의 유지에 중요합니다. 

mTOR 경로의 조절 장애는 종종 암, 신경 퇴행성, 심혈관 및 신장 질환과 관련이 있으며 이러한 이유로 이상적인 치료 표적이 됩니다.

 

 

 

종양 억제 메커니즘으로서의 자가포식

모든 악성 세포 변형의 기초는 원암 유전자의 활성화 또는 종양 억제 유전자의 비활성화입니다. 

그러나 많은 연구에서 암세포가 발현 수준이나 유전 정보가 변경되는 핵심 자가포식 조절인자를 변경한 것으로 확인되었습니다. 

이를 알면 자가포식은 종양 억제인자(종양 개시를 방지하는 작용) 또는 세포자멸사 억제를 통해 종양의 수명을 보장하는 종양 촉진자로서 유사하게 행동할 수 있습니다.

 

1990년대의 첫 번째 연구에서는 자가포식과 종양형성 사이의 관계를 지적했으며 전립선암, 유방암 및 난소암의 약 50% 에서 핵심 구성요소인 Beclin1을 암호화하는 Beclin1 대립 유전자가 하나 없는 것으로 나타났습니다[ 70 – 72 ].

 

자가포식소체 핵 형성. 종양억제인자 Beclin1 유전자의 반수체 부족으로 인해 건강한 조직에 비해 Beclin1의 수치가 감소하여 결과적으로 자가포식을 억제하여 암 진행을 유발한다. 

 

지금까지 자궁경부 편평세포암[73 ], 간세포암[74 ], 골육종[75], 교모세포종[76 ]을 포함한 수많은 암에서 감소된 Beclin1 발현이 확인되었습니다.

 

흥미롭게도 일부 연구에서는 Beclin1 유전자 발현이 IIIB기 결장암[77] 또는 비호지킨 림프종[78 ]에서 증가하는 것으로 나타났으며, 이는 Beclin1이 종양 발생의 원인이 될수 있습니다.

 

여러 다른 핵심 autophagy 유전자의 이형 접합체 결실은 암에서 autophagy의 종양 억제 역할을 촉진하는 것으로 보고되었습니다. 

양성 Beclin1/PI(3)K 복합 조절자인 UVRAG(UV radiation resistance-associated gene)의 단일 대립유전자 결핍은 자가포식을 억제하고 인간 결장[ 79 ] 및 위암[ 80 ] 의 출현에 기여합니다 . 

또 다른 UVRAG-Beclin1 복합 상호작용자인 Bax-interacting factor-1(Bif-1)은 위암과 전립선암에서 삭제된 것으로 밝혀졌습니다[ 81]. 

 

자가포식소체 형성의 핵심 신호전달 경로는 일련의 아미노산이기 때문에 많은 발달 종양에서 흔히 나타나는 TORC1-ULK1-VPS34-Beclin1, 영양 결핍 및 에너지 결핍은 ULK1 키나제 활성의 mTORC1 억제 및 재활성화로 이어집니다. 

이 활성화는 Ser14에서 Beclin1을 인산화하고 proautophagy VPS34 복합체를 시작하여 autophagy 유도 및 성숙을 촉진합니다. 

 

Tanget al. ULK1 발현 감소가 암 진행과 관련이 있음을 발견한 후 ULK1이 유방암에 대한 새로운 예후 바이오마커로 사용될 수 있다고 강조했습니다[ 82 ]. 

 

대조적으로,식도 편평 세포 암종[ 83], 간세포 암종[84 ], 비인두 암종[85 ], 그리고 최신 인간 위암[ 86 ]에서 ULK1 발현의 증가는 암에서 종양 억제인자 및 종양 촉진자로서의 자가포식의 이중 역할을 암시합니다.

 

 

 

종양 촉진 메커니즘으로서의 자가포식

자가포식은 발암의 초기 단계에서 종양 억제 역할을 하는 반면, 진행된 암에서는 종종 종양 생존 또는 심지어 종양 촉진메커니즘으로 작용합니다. 

이것은 주로 종양 세포가 종양 조직 내에서 극도로 스트레스가 많은 조건, 즉 영양 및 산소 결핍같은 조건에 저항하기 때문입니다. 

이러한 조건은 자가포식 수준이 주변부보다 상당히 높은 고형 종양의 중앙 부분에서 훨씬 더 엄격합니다[ 87 ]. 

이것은 일부 종양의 자가포식이 주요 생존 요인이 없을때 종양의 진행을 가능하게 하는 적응 메커니즘으로도 작용함을 시사합니다. 

쉽게 말해서 암이 먹을게 없는 열악한 환경에서는 자가포식을 통해 생존한다는...

 

쥐 췌장암에서 증가된 자가포식 수준이 종양 퇴행 및 수명 연장으로 이어진다는 것을 발견했습니다 [ 88]. 

이 이론을 뒷받침하는 또 다른 근거는 핵심 자가포식 단백질인 ATG5, ATG7 또는 FIP200의 녹아웃을 분석한 연구에서 비롯됩니다. 

인간 유방암 마우스 모델에서 FIP200을 제거하면 종양의 시작과 진행이 억제된다는 것을 분석하고 보고했습니다[ 89 ]. 

 

여러 암을 분석한 결과 위암[ 90 ]과 전립선암[ 91 ] 에서 ATG5의 과발현이 나타났고 방광암[ 92 ] 에서는 ATG7의 과발현이 관찰되었습니다 . 

대조적으로, Atg5 또는 Atg7의 전신 모자이크 결실이 있는 마우스는 선암종으로 진행되지 않거나 전이되지 않는 양성 간 선종이 발생하였다[ 93]. 

 

종합하면, 이러한 결과는 종양 발달 및 진행에서 핵심 자가포식 단백질의 관련성을 입증합니다.

결론적으로, 종양의 유형과 발달 단계에 따라 자가포식의 활성화 또는 비활성화가 종양 발생에 다르게 기여할 수 있습니다. 

감소된 자가포식은 종양 진행에 기여할 수 있는 반면, 증가된 자가포식은 저산소, 대사 또는 치료적 스트레스 조건에서 종양 생존을 위한 메커니즘일 수 있습니다. 

 

따라서 자가포식 과정의 조절은 항암 치료의 향상을 위한 유망하지만 복잡한 치료 전략입니다. 

종양 모델에서 자가포식에 대한 더 나은 이해는 암 치료를 위한 새롭고 효과적인 치료 전략을 식별하는 데 중요합니다. 

 

 

autophagy 억제에 대한 가장 최근의 연구는 autophagosome-lysosome 융합을 효과적으로 억제하는 말기 autophagy 억제제, CQ 또는 HCQ의 사용에 대해 보고했습니다. 

 

그러나 암 치료에서 autophagy 억제제로 사용하는 것은 꽤 논란의 여지가 있습니다. 

현재 데이터는 CQ 또는 HCQ에 의한 후기 자가포식 억제가 암에서 작용하는 유일한 메커니즘이 아닐 수 있다고 제안합니다[ 94 – 97 ].

따라서 그들은 종양 세포에 대한 면역 세포 작용의 억제를 통해 종양 세포 생존성에 영향을 줄 수 있습니다 [ 97]

또는 리소좀 막의 투과성에 영향을 주어 세포자멸사에 영향을 미칩니다[ 95 ]. 

 

CQ는 종종 고용량에서 세포독성을 나타내며 세포 주기 정지[ 96 ] 또는 암발생을 유도하는 DNA 손상[ 94 ]을 촉진할 수 있습니다 . 

 

암 치료에 대한 전임상 연구 및 임상 시험에서 자가포식 조절제

암 유형	자가포식조절제	행동 모드	모델테스트/임상시험단계	참조
PDAC	클로로퀸	리소좀 억제제	췌장암 이종이식 및 마우스 모델	[ 100 ]
PDAC	하이드록시클로로퀸	리소좀 억제제	PDAC 마우스 모델	[ 101 ]
IIb 또는 III기 췌장 선암종	HCQ + 젬시타빈	리소좀 억제제 + DNA합성 억제제	1/2단계	NCT01128296
진행성 및 전이성 췌장 선암종	HCQ + 젬시타빈/아브락산	리소좀 억제제 + DNA합성 억제제/세포 분열 억제제	1/2단계	NCT01506973
전이성 췌장 선암종	HCQ	리소좀 억제제	2단계	[ 102 ]/ NCT01273805
절제 가능한 췌장암	HCQ + 카페시타빈	리소좀 억제제 + DNA합성 억제제	2단계	NCT01494155
절제 가능한 췌장 선암	HCQ + 젬시타빈 + nab-파클리탁셀	리소좀 억제제 + DNA 합성 억제제 + 세포 분열 억제제	2단계	NCT01978184
절제 가능한 췌장 선암	젬시타빈, nab-파클리탁셀, HCQ +/- 아벨루맙	DNA 합성 억제제 + 세포분열 억제제 + 리소좀 억제제 +/- T 세포 활성화제	2단계	NCT03344172
전이성 유방암	HCQ + 익사베필론	리소좀 억제제 + 세포분열 억제제	1/2단계	NCT00765765
진행성 또는 전이성 유방암	클로로퀸 + 탁산	리소좀 억제제 + 세포분열 억제제	2단계	NCT01446016
상피내 유관암	클로로퀸	리소좀 억제제	1/2단계	NCT01023477
원발성 침윤성 유방암	클로로퀸	리소좀 억제제	2단계	NCT02333890
간 이식 후 간세포암종	시롤리무스	mTORC1 억제제	2/3단계	[ 125 ]/ NCT00328770
고급 간세포암종	시롤리무스	mTORC1 억제제	2단계	[ 126 ]/ NCT01079767
간세포암종	RAD001(에베로리무스)	mTORC1 억제제	인간 HCC의 이종이식 모델	[ 127 ]
고급 간세포암종	RAD001(에베로리무스)	mTORC1 억제제	3단계	[ 128 ]/ NCT01035229
간세포암종	RAD001(에베로리무스) + BEZ235	mTORC1 억제제 + 차세대 mTORC1(mTORC2) 억제제	인간 HCC 세포주 및 HCC 마우스 모델	[ 130 ]
간세포암종	RAD001(에베로리무스) + SBI-0206965	mTORC1 억제제 + ULK1 억제제	다른 인간 암 세포주	[ 129 ]
고급 간세포암종	소라페닙	mTORC1 억제제	3단계	[ 132 ]/ NCT00105443
고급 간세포암종	소라페닙	mTORC1 억제제	3단계	[ 133 ]/ NCT00492752
간세포암종	소라페닙과 SC-59	mTORC1 억제제	인간 HCC 세포주 및 HCC 마우스 모델	[ 134 ]
간세포암종	소라페닙 + 페메트렉시드	mTORC1 억제제	다양한 인간 암 세포주 및 마우스 모델	[ 135 ]
고급 간세포암종	소라페닙 + HCQ	mTORC1 억제제 + 리소좀 억제제	2단계	NCT03037437
절제할수 없는 간세포암종	HCQ	리소좀 억제제	1/2단계	NCT02013778
CRC	클로로퀸 + 5-FU	리소좀 억제제 + DNA합성 억제제	CRC 세포주	[ 142 , 150 ]
CRC	3-MA + 5-FU	리소좀 억제제 + DNA합성 억제제	CRC 세포주	[ 77 ]
CRC	클로로퀸 + 5-FU	리소좀 억제제 + DNA합성 억제제	CRC 세포주 + 마우스 모델	[ 150 ]
CRC	클로로퀸 + 보리노스타트	리소좀 억제제 + 히스톤 데아세틸라제 억제제	CRC 세포주 + 마우스 모델	[ 151 ]
CRC	클로로퀸 + 보르테조밉	리소좀 억제제 + 프로테아좀 억제제	CRC 세포주 + 마우스 모델	[ 152 ]
비소세포폐암	클로로퀸 + 엘로티닙	리소좀 억제제 + EGFR-TKI	비소세포폐암 세포주	[ 157 ]
비소세포폐암	클로로퀸 + 게피티닙 + 시스플라틴	리소좀 억제제 + EGFR-TKI + DNA 합성 억제제	비소세포폐암 세포주	[ 158 ]
비소세포폐암	클로로퀸 + SIRP α D1-Fc	리소좀 억제제 + 세포분열 억제제	비소세포폐암 세포주	[ 161 ]
고급 비소세포폐암	HCQ	리소좀 억제제	1단계	[ 162 ]/ NCT01026844
고급 비소세포폐암	HCQ + 엘로티닙	리소좀 억제제 + EGFR-TKI	1단계	[ 162 ]/ NCT01026844
고급 비소세포폐암	HCQ + 엘로티닙	리소좀 억제제 + EGFR-TKI	2단계	NCT00977470

PDAC: 췌관 선암종,  HCC: 간세포 암종,  CRC: 결장직장암,  NSCLC: 비소세포폐암,   HCQ: 하이드록시클로로퀸,  5-FU: 5-플루오로우라실,  3-MA: 3-메틸아데닌,  SIRP α D1-Fc: 신호 조절 단백질 α D1-Fc,  mTORC: 라파마이신 복합체의 포유동물 표적,  ULK1: unc-51-유사 키나제 1,  EGFR-TKI: 표피 성장 인자 수용체-티로신 키나제 억제제.

 

 

췌장암

췌장암의 가장 흔한 형태(거의 85%)는 전 세계적으로 가장 치명적인 암 중 하나인 췌장관 선암종(PDAC)입니다.

대부분의 PDAC 환자는 이미 전이된 진행형 암으로 진단되고 5년 생존율은 약 4%입니다.

 

클로로퀸에 의한 자가포식 억제 또는 siRNA에 의한 유전적 조작은 PDAC 모델에서 양성 종양 퇴행 반응을 보였다[ 88 ]. 

KRAS 돌연변이 활성화는 PDAC의 90% 이상에서 발견되었으며[ 100 ], 이는 마우스 모델에서 유래한 PDAC 발암에서 KRAS의 중요한 역할을 추가로 확인시켜줍니다[ 101 , 102 ]. 

 

추가적인 p53 종양 억제 유전자 돌연변이와 이형접합성의 상실은 종양 진행에 기여하는 PDAC 사례의 ~75%에서 발견되었습니다[ 103]. 

중략~

저자들은 p53 돌연변이 모델에서 자가포식이 활발히 촉진되지 않는다고 결론지었습니다. 

 

 

현재 PDAC에 대한 HCQ의 효과를 조사하는 6개의 임상 시험이 있습니다. 

첫 번째 연구인 "Study of Pre-surgery Gemcitabine + Hydroxychloroquine (GcHc) in Stage IIb or III Adenocarcinoma of the Pancreas"에서는 p53 돌연변이 상태가 무병 기간 및 전반적인 생존 가능성에 미치는 영향을 조사했습니다.

( NCT01128296 )

 

결과는 p53 돌연변이와 자가포식 비활성화가 PDAC 환자의 나쁜 예후에 기여하여 무병 기간을 단축시킨 이전의 전임상 연구의 데이터를 확인시켜줍니다.

 

또 다른 연구는 현재 모집 단계에 있는 "췌장암에서 자가포식을 억제하기 위한 젬시타빈/아브락산과 병용한 하이드록시클로로퀸의 I/II상 약력학적 연구"입니다.

이 시험의 종점은 KRAS 유전 상태를 고려한 HCQ의 약동학으로 향할 것입니다. ( NCT01506973 ). 

 

비록 p53 유전자 돌연변이 또는 이형 결손증 환자들 대부분이 활성 KRAS 돌연변이(PDAC 환자의 90% 이상에서 존재하는 것으로 알려짐)도 가질 것으로 예상되지만, 임상 시험은 p53의 발현 상태와 KRAS 사이의 관계를 조사하지 않습니다. 

따라서 향후 임상 시험에서 p53-KRAS 상호 작용을 조사하여 PDAC 치료 개발에서 적절한 치료 표적 및 전략을 보장해야 합니다.

 

현재 임상 시험에 따르면 단독 요법으로 HCQ에 의한 자가포식 억제는 충분하지 않습니다[ 106 ]. 

그러나, DNA 합성 (젬시타빈 및 카페시타빈) 또는 세포 분열 (Abraxane) 억제제와 자가포식 억제제의 조합이 사용되는 다섯 가지 임상 시험은 여전히 진행중이며 그 결과는 매우 기대된다.

(NCT01128296 , NCT01506973 , NCT01494155 , NCT01978184 및 NCT03344172 ). 

 

복합 요법이 HCQ 단독 요법보다 더 잘 작동하는 이유에 대한 가능한 설명은 암 세포에 대한 화학 요법 약물 손상의 결과로 생성된 유해 물질을 분해하기 위해 자가포식이 필요할 수 있기 때문입니다. 

다른 이유는 단일 가능한 경로의 억제가 단순히 충분하지 않기 때문일 수 있습니다.

 

 

 

유방암

Beclin1 발현

=인간 유방 상피 암종 세포주 및 조직에서 빈번하게 낮지만 정상 유방 상피에서 높은 수준으로 발현된다.

 

p62

=선택적 autophagy 수용체

=autophagy, apoptosis 및 암의 교차로에서 중요한 역할

=protumorigenesis에 역할

=p62 축적이 세포자멸사-결핍 세포에서 자가포식 억제시 증가된 산화 스트레스 및 NF- κ B 신호전달의 탈조절을 통해 종양 형성을 증가

=p62 녹다운 또는 p62 결핍이 종양 성장을 극적으로 감소시킴

=p62 손상과 자가포식 억제가 상승작용을 일으켜 종양 성장을 억제할 수 있다.

 

 

PALB2-(BRCA2의 파트너 및 로컬라이저)

=정상적인 조건에서 PALB2는 게놈 안정성 및 세포 항상성을 유지하는데 있어 BRCA1 및 BRCA2와 유사하게 종양 억제인자로 기능.

 

 

HCQ와 미세소관을 안정화시키는 화학요법제 익사베필론의 병용 치료를 사용하여 전이성 유방암 환자에 대한 자가포식 억제의 역할을 조사하기 위해 1/2상 임상 시험이 수행되었습니다( NCT00765765 )

이 임상 시험의 목적은 익사베필론 단독 화학요법에 비해 종양 성장의 감소와 더 높은 종양 반응을 보여주는 것.

불행히도, 느린 환자 발생으로 인해 연구를 완료할 수 없었습니다(낮은 발생의 주요 원인은 너무 엄격한 배제 기준이었습니다). 

 

클로로퀸을 테스트하는 2개의 임상 시험이 현재 모집 단계에 있습니다. 

 

첫 번째, 2상 연구( NCT01446016 )

=이전에 안트라사이클린 화학요법에 실패한 전이성 유방암 환자에서 탁산 또는 탁산 유사 화학요법과 함께 클로로퀸의 효과를 테스트하고 있습니다. 

 

두 번째, 1/2 상 연구( NCT01023477)

=클로로퀸 투여 후 ductal carcinoma in situ(DCIS)의 감소를 조사합니다. 

 

또 다른 2상 시험은 유방 종양 세포 증식 및 세포자멸사에 대한 클로로퀸 효과를 조사합니다( NCT02333890 ) 

이 연구의 요점은 클로로퀸이 현재 외과적 개입 전에 선행 화학요법으로 치료를 받고 있지 않은 환자의 유방암 성장을 예방할 수 있는지 여부를 결정하는 것입니다. 

 

 

 

간세포암 HCC

Autophagy는 간 항상성을 유지하는데 여러 역할을 합니다. 

주요 자가포식 유전자인 Atg5와 Atg7이 없으면 비기능성 단백질과 세포소기관이 간 세포에 축적됩니다. 

조건부 Atg7 녹아웃 마우스에서 간비대 및 다양한 대사성 간 장애를 발생시키는 것으로 나타났습니다.

 

HCC는 종양에서 이중 자가포식 역할의 가장 좋은 예 중 하나입니다. 

HCC의 초기 단계에서 간세포 형성 이상 동안 항종양 역할이 적용됩니다. 

Autophagy는 유해한 미토콘드리아 및 형질전환된 세포를 제거하여 게놈 안정성을 유지하고 악성 형질전환을 예방하는 데 기여합니다. 

 

Beclin1 결실은 자가포식 활성을 감소시키며 이러한 마우스는 HCC를 포함한 암에 걸릴 가능성이 더 높습니다[ 108 ]. 

또한 Beclin1의 이질적 결실은 자가포식을 감소시켜 세포 증식을 증가시키고 악성 병변의 자발적 형성을 시작합니다[ 108 , 109 ]. 

Beclin1의 발현 감소와 HCC 등급 사이의 상관 관계를 주목하는 것도 흥미롭습니다[ 74 ]. 

이것은 Beclin1 유전자를 간세포암종 예후 바이오마커로 사용할 가능성을 펼칩니다. [ 74]. 

 

 

Takamura 등은 Atg5의 전신 모자이크 결실이 있는 마우스에서 독점적으로 양성 간 선종이 발생한다고 보고했다. [ 93 ]

이 종양은 미토콘드리아 팽창, p62 축적, 산화 스트레스 및 게놈 손상 반응과 같은 무질서한 자가포식 기능을 보여줍니다. 

간 특이적 Atg7 결핍 마우스에서도 p62 결실 후 크기가 감소한 간 종양이 발생했습니다[ 93 ]. 

이것은 autophagy가 간의 종양 형성 억제에 중요하고 autophagy 결핍으로 인한 p62의 축적이 종양 진행에 기여한다는 두 가지를 시사합니다.

 

 

Chen등에 의해 긴 비암호화 RNA(lncRNA)가 간세포암종에서 조절 역할을 한다는 것을 입증했습니다.  [ 124]

건강한 세포에서 포스파타제 및 텐신 동족체(PTEN) 및 이의 상동체 PTENP1의 발현 증가는 PI3K/AKT 경로 억제를 초래하고 결과적으로  세포 증식을 억제하고 autophagy와 apoptosis를 유도합니다. 

 

이와 대조적으로 PTEN과 PTENP1의 발현이 여러 HCC 세포주에서 하향 조절된다는 것을 발견했는데, 그러나 그들은 PTENP1 활성이 lncRNA 또는 miRNA에 의해 회복될 수 있음을 보여주었다. 

언급된 miRNA는 또한 ULK1, ATG7 또는 p62를 포함한 자가포식 유전자의 발현을 증가시키고 자가포식을 촉발하고 HCC 종양 성장을 억제할 수 있습니다. 

 

 

암세포는 자가포식을 사용하여 높은 저산소증, 부족한 영양소 및 매우 스트레스가 많은 종양 미세 환경에서 성장과 생존을 위한 대체 에너지원을 보장합니다. 

 

진행된 간세포암종에서 자가포식은 증가된 LC3-II 발현(악성 진행 및 불량한 예후와 관계)으로 관찰되는 발암성 역할을 한다고 보고되었습니다[ 125]. 

그러나 autophagic 활동에 대한 LC3-II 과발현의 영향에 관한 결론을 내릴 때는 주의해야 합니다. 

따라서, LC3-II 과발현은 증가된 자가포식 활성에 대한 마커로서 단독으로 사용될 수 없습니다.

LC3-II 증가된 발현은 지질화 후 단계에서 자가포식 억제로 인한 축적때문입니다. 

 

자가포식은 악성 간 질환의 병태생리학에서 이중 역할을 하기 때문에 특정 암 유형이 자가포식 유도 또는 전파 억제를 필요로 하는지 정의하는 것이 중요합니다. 

 

1985년. 자가포식이 세포의 단백질 축적 속도를 제한함으로써 간 발암과 간 세포 암종의 성장을 억제. [ 65 ]. 

 

1993년. 정상 간세포와 비교하여 HCC 세포와 그 전구체에서 감소된 자가포식 활성을 관찰.[ 127 ]. 

 

라파마이신과 그 유도체는 mTOR 경로를 억제하여 자가포식 유도제로 작용합니다 [ 128]. 

 

임상 시험에서 라파마이신의 도입으로 간세포 암종 간 이식 후 환자에서 개선된 전체 생존율과 함께 항종양 효과가 나타났습니다( NCT00328770 ) [ 129 ]. 

 

간 이식을 받지 않은 진행된 간세포암종 환자에서 시롤리무스를 사용한 후에도 유사한 효과가 관찰되었습니다.

( NCT01079767 ) [ 130 ]. 

 

이것은 억제 뿐만 아니라 자가포식 활성화가 HCC 치료에 유익할 수 있음을 나타내기 때문에 강조되어야 합니다. 

불행히도, 라파마이신 유도체인 에베롤리무스는 그러한 유망한 결과를 제공하지 않았고 상충되는 데이터를 얻었습니다. 

Everolimus는 인간 간세포 암종의 이종이식 모델에서 종양 성장을 억제합니다[ 131 ]. 

그러나 소라페닙 치료 후 간세포암종이 진행된 환자나 소라페닙에 과민증을 보인 환자를 대상으로 수행한 후기 임상 3상 시험인 EVOLVE-1은 에베롤리무스 투여시 전체 생존율에서 유의한 차이를 보이지 않았다( NCT01035229 ) [ 132 ]. 

 

이를 위해 서로 다른 자가포식 경로 표적의 조합을 사용한 세포주 실험은 이것이 HCC 치료에서 유망한 치료 전략이 될 수 있음을 나타냅니다.

예를 들어, 에베롤리무스와 다른 차세대 포스파티딜이노시톨 3-키나아제/mTOR 아데노신 삼인산-부위 경쟁 억제제 BEZ235의 조합 또는 ULK1 억제제[ 133 ] 와 함께 mTOR를 표적화하는 시너지 효과는 종양 세포의 증식을 억제합니다.

 

자가포식을 유도하는 FDA 승인 약물인 mTOR 경로의 멀티티로신 키나제 억제제인 ​​소라페닙도 진행성 간세포암종 치료에 사용됩니다[ 135 , 136 ]. 

 

전임상 연구 및 여러 임상 시험에서 소라페닙이 독립적으로 진행된 간세포암종 환자의 생존을 향상시키는 것으로 확인되었습니다( NCT00105443 , NCT00492752 ), [ 136 , 137 ]

또는 자가포식 유도를 통해 HCC 성장을 억제하는 다른 소분자 약물과의 공동 투여 [ 138 , 139 ]. 

 

소라페닙 유도 자가포식의 문제는 간세포암종 환자의 약물 내성 가능성이다[ 140 ]. 

따라서 간세포암종 치료에서 자가포식 유도 요법 접근법의 역할을 명확히 하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다. 

 

또한 autophagy 억제는 HCC 치료를 위한 잠재적인 치료 전략이 될 수도 있습니다.

autophagy는 특히 초기 단계에서 HCC 세포 생존에 필요하기 때문입니다[ 141]. 

 

암 치료를 위한 자가포식을 표적으로 하는 약 50개의 진행 중인 임상 시험이 있지만, 현재 2개의 임상 시험만이 간세포암종에서 HCQ를 사용한 자가포식 억제에 초점을 맞추고 있습니다. 

 

첫 번째 임상 2상 시험은 간세포암종에서 소라페닙/HCQ로 유도된 자가포식이 소라페닙 단독 치료와 비교했을 때 개선된 효능을 가지고 있는지, 그리고 HCQ를 추가하는 것이 진행성 간세포암종 환자에서 질병 안정성으로 이어질지 연구하는 것입니다( NCT03037437 ). 

 

두 번째 임상 시험은 절제 불가능한 간세포암종에서 HCQ를 사용한 자가포식 억제에 초점을 맞춘 모집 I/II상입니다( NCT02013778 ).

 

 

 

대장암

최근 몇 년 동안 autophagy는 CRC 세포의 악성 형질 전환을 조절하는 분자 메커니즘 중 하나로 인식되었습니다. 

또한, 여러 연구에서 성공적인 자가포식 조절은 CRC 치료로서 매우 유망한 것으로 입증되었습니다.

 

자가포식과 CRC 사이의 첫 번째 연결은 자가포식소체 마커인 LC3-II 단백질이 정상 주변 조직과 비교하여 진행된 CRC에서 과발현된 것으로 발견되었을 때입니다.[ 142 , 143 ].

 

이는 변경된 LC3 발현 수준이 암에서 자가포식 관련을 나타낼 수 있음을 시사합니다. 

또한, 낮은 LC3 수준은 진행된 CRC 환자의 더 나은 치료 반응 및 예후와 관련이 있습니다. [ 144 , 145]

CRC 예후마커로서 LC3 단백질의 가능한 역할을 제안합니다. 

 

자가포식 억제제, 3-메틸아데닌(3-MA) ​​또는 CQ를 5-플루오로우라실(5-FU) 및 방사선 요법과 조합하여 치료한 후 CRC 세포주 모델에서 자가포식의 생존 역할이 제안되었습니다[ 77 , 146 ].

 

결장직장암에서 Beclin1 유전자의 역할에 대한 현재 지식은 여러 연구에서 CRC 발암에서 Beclin1의 반대 역할을 보여주기 때문에 상당히 논란의 여지가 있습니다. 

 

연구에 따르면 Beclin1 과발현은 종양 형성을 지원할 수 있지만 [ 147 ] CRC 세포 성장을 억제할 수도 있습니다 [ 148 ]. 

이러한 논쟁은 생존 예후가 Beclin1 발현 및 CRC와 상관관계가 있을 때 특히 강조된다. 

 

Zhang등의 연구에서 건강한 점막에 비해 결장직장암 조직에서 높은 Beclin1 발현을 보였습니다 [ 147 , 149]. 

또한, 침습, 전이 및 암 단계와 관련하여 이 높은 Beclin1 발현을 연구했습니다. 

그러나 Beclin1 발현과 임상병리학적 특성의 유의한 연관성은 보고되지 않았다[ 149 ].

 

흥미롭게도 CRC 환자의 Beclin1 발현을 분석한 또 다른 연구에서는 Beclin1 발현이 높은 환자가 Beclin1 발현이 낮은 환자에 비해 무병이 될 가능성이 더 높았고 전체 생존율이 더 높았으며, 이는 Beclin1 발현이 높다는 것을 나타냅니다.

 

 

CRC 발암에서 Beclin1의 논란의 여지가 있는 역할은 절제 후 5-FU 기반 보조 요법을 받은 CRC 환자에서 Beclin1 발현과 최종 임상 결과 사이의 연관성을 설명하려는 두 가지 상반된 연구 결과에 의해 입증되었습니다. 

 

첫 번째 연구에서는 절제 6개월 후 5-FU 화학요법을 받은 환자에서 BECN1의 증가된 발현이 더 나은 임상 예후와 관련이 있음을 보여주었습니다[ 151 ]. 

두 번째 연구에서는 Beclin1 과발현이 5-FU로 치료한 CRC 환자의 생존 감소와 관련이 있다고 보고했으며 이는 약물 내성에서 자가포식의 역할을 나타냅니다[ 152 ]. 

또한, cetuximab으로 치료받은 진행성 CRC 환자에서 낮은 Beclin1 발현은 더 긴 무병 생존 기간과 관련이 있었습니다. [144 ]

 

반면 2014년부터 2015년까지의 이후 연구에서는 낮은 Beclin1 발현이 나쁜 최종 임상 결과에 대한 예후 바이오마커로 제안되었습니다[ 145 , 153 ]. 

이를 염두에 두고 CRC에서 Beclin1의 역할은 여전히 ​​더 광범위한 연구가 필요한 복잡한 퍼즐을 나타냅니다.

 

Atg5의 돌연변이와 감소된 발현은 CRC를 포함한 많은 위장관 암종에서 발견되었으며[ 154 ], 이는 CRC에서 자가포식의 종양 억제 역할을 시사합니다. 

Atg5와 달리 autophagosomal membrane의 신장에 중요한 Atg10의 발현은 CRC에서 증가하였고 침습성과 일반적으로 더 나쁜 예후와 연관되었다[ 155 ].

 

현재 5-FU[ 156 ], 히스톤 데아세틸라제 억제제 - vorinostat [ 157 ] 또는 프로테아좀 억제제 - bortezomib [ 158 ] 와 같은 다른 약제와 함께 자가포식 억제제 CQ를 사용하는 CRC 세포주 또는 마우스 모델에 대한 여러 전임상 연구가 있습니다. 

종양 성장 감소와 관련하여 단일 요법보다 병용 요법에서 더 성공적인 효과가 달성되는 것으로 나타났습니다.

 

 

 

폐암

조직학적 모양에 따라 소세포 폐암(SCLC)과 비소세포 폐암(NSCLC)의 두 가지 주요 하위 그룹으로 분류됩니다. 

NSCLC는 모든 폐암 진단의 85%를 차지하는 가장 흔한 유형입니다.

현재, NSCLC 개시 및 진행이 발암성 KRAS 또는 BRAF 돌연변이에 의해 구동되는 유전자 조작된 마우스 모델은 질병의 분자적 측면을 연구하는데 사용됩니다.

 

Ras에서 활성화 돌연변이가 있는 다른 암 세포주에 대한 이전 연구에서는 자가포식 수준이 건강한 세포보다 더 높은 것으로 나타났으며, 이는 이러한 종양이 자가포식 의존적이며 자가포식이 NSCLC 치료에서 잠재적인 치료 표적이 될 수 있음을 시사합니다[ 116 , 160 ]. 

 

NSCLC가 있는 마우스 폐에서 Atg7이 결실되었을 때 종양 세포 증식의 억제가 나타났습니다 [ 116 , 160]. 

 

이러한 실험은 또한 손상된 자가포식을 갖는 NSCLC 세포가 형태학적으로 비정상적인 미토콘드리아를 축적한다는 것을 보여주었으며 이는 온전한 미토콘드리아 기능이 NSCLC의 성장 및 악성 종양에 중요함을 나타냅니다. 

또한 호흡 장애와 지방산 산화로 인해 이러한 종양은 지질을 축적하는 경향이 있고 기아에 더 취약한 것으로 나타났습니다. 

 

유사하게, BRAF 유발 폐 종양이 있는 마우스에서 Atg7 결핍은 기능 장애 미토콘드리아의 축적을 초래하여 궁극적으로 종양 성장 제한을 초래합니다[ 161]. 

 

그러나 KRAS 및 BRAF 기반 NSCLC 사이의 흥미로운 차이점 중 하나는 마우스 전체 생존과 관련이 있다는 점에서도 관찰되었습니다.

Atg7 결실이 있는 BRAF 돌연변이는 암 대신 폐렴으로 사망하는 KRAS 돌연변이가 있는 마우스와 달리 더 오래 사는 경향이 있어 자가포식 결핍이 염증을 촉진할 수 있음을 시사합니다[ 162 ].

 

Atg7이 결핍된 KRAS 또는 BRAF에 의한 NSCLC에서 글루타민을 추가하면 종양 진행을 구제한다는 사실이 밝혀졌으며, 이는 자가포식이 TCA(트리카르복실산 순환)에 연료를 공급하는데 필요한 아미노산을 제공함을 시사.[ 160 , 161 ]. 

 

또한 일부 NSCLC 세포는 EGFR 티로신 키나제 억제제(TKI) 치료의 결과로 자가포식 수준이 상승한 것으로 나타났습니다[ 163]. 

관찰된 자가포식의 상향조절은 EGFR-TKI 치료에 내성이 있는 NSCLC 세포에서 종양 세포 생존을 촉진하는 대체 메커니즘이 될 수 있다고 추측되었습니다. 

 

따라서 EGFR-TKI와 함께 자가포식을 표적으로 하는 것은 이러한 약물의 내성을 극복하고 항종양 효과를 향상시킬 수 있는 좋은 치료 옵션으로 보였습니다. 

 

실제로, 두 연구에서 자가포식 억제제 CQ를 EGFR-TKI와 함께 사용할 때 NSCLC 세포가 야생형 EGFR NSCLC의 내성을 극복하거나 EGFR의 길항 효과를 극복함으로써 치료에 더 잘 반응하는 경향이 있음을 보여주었습니다.

-야생형 및 돌연변이 EGFR NSCLC에서 TKI 및 치료제 [ 163 , 164 ].

 

NSCLC 치료에도 사용되는 화학요법 약물인 파클리탁셀은 일부 NSCLC에서 효과가 없는 것으로 나타났습니다. 

분명히, paclitaxel은 Beclin1 활성화를 정상적으로 하향 조절하는 감소된 miR-216b 수준을 통해 autophagy를 유도하고 paclitaxel 처리된 세포에서 autophagy 활성화를 유발하여 autophagic 암세포 생존의 활성화로 인해 paclitaxel에 의해 유도된 세포 사멸을 감소시킵니다[ 165 ]. 

 

비슷한 맥락에서 NSCLC 세포에 대해 수행된 다른 전임상 연구에서는 방사선과 함께 호르몬 활성 형태의 비타민 D(1,25-D3)와 비타민 D 유사체(EB1089)의 효과를 조사했습니다. 

EB1089가 NSCLC 증식을 억제하는 새로운 세포 증식 억제 형태의 자가포식을 유도하는 것으로 밝혀졌습니다[ 166]. 

 

또한 NSCLC 이종이식 모델에서 CD47과 자가포식을 동시에 표적화하면 caspase-3의 활성화, 대식세포 모집 및 ROS 과잉 생산을 통해 항종양 활성이 향상된다는 것을 보여주었습니다[ 167 ].

 

지금까지 NSCLC 치료에서 HCQ와 EGFR-TKI의 조합 효과를 조사한 임상 연구는 두 건에 불과했습니다. 

2012년에 발표된 이러한 연구 중 하나는 EGFR-TKI 억제제인 ​​에를로티닙을 포함하거나 포함하지 않는 HCQ의 안전성, 최대 용량 내약성, 임상 반응 및 약동학을 조사하기 위해 수행되었습니다[ 168 ]. 

이 연구는 HCQ가 이전에 EGFR-TKI로 치료받은 NSCLC 환자에서 일반적으로 내약성이 우수하고 안전하다는 것을 보여주었습니다. 

그러나 연구 코호트에서 관찰된 낮은 반응률은 잠재적으로 비효율적인 HCQ 용량 또는 과도하게 사전 치료된 환자 집단에 할당되었습니다( NCT01026844 ).