2010
https://bmccancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/1471-2407-10-143
Potent inhibition of tumoral hypoxia-inducible factor 1α by albendazole - BMC Cancer
Background Emerging reports suggest resistance, increased tumor invasiveness and metastasis arising from treatment with drugs targeting vascular endothelial growth factor (VEGF). It is believed that increased tumoral hypoxia plays a prominent role in the d
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Potent inhibition of tumoral hypoxia-inducible factor 1α by albendazole
새로운 보고에 따르면 혈관 내피 성장 인자(VEGF)를 표적으로 하는 약물 치료로 인해 내성, 증가된 종양 침습 및 전이가 발생합니다.
증가된 종양성 저산소증이 이러한 현상의 발달에 중요한 역할을 한다고 믿어집니다.
따라서 종양성 저산소증 유도 인자(HIF-1α)의 억제는 암 치료에서 점점 더 매력적인 치료 표적이 되고 있습니다. 우
리는 알벤다졸(ABZ)의 항-VEGF 효과가 종양 HIF-1α의 억제를 통해 매개될 수 있다는 가설을 세웠다.
결과는 종양 내에서 HIF-1α와 VEGF를 모두 심각하게 억제하는 ABZ의 급성 투여 효과를 처음으로 보여줍니다.
이러한 이중 억제는 혈관신생 억제에 추가적인 가치를 제공할 수 있으며 종양 HIF-1α 급증, 종양 침습 및 전이 억제에 적어도 부분적으로 효과적일 수 있습니다.
배경
확인된 광범위한 혈관신생 분자 중에서 VEGF는 종양 혈관신생에서 중추적인 역할을 하는 것으로 나타났습니다.
VEGF는 내피 세포 생존, 유사분열, 이동 및 분화의 강력한 자극제입니다.
VEGF를 표적으로 하는 혈관신생 억제제는 전임상 및 임상 시험에서 항암 활성을 보였습니다.
그러나 최근에 나온 보고서에 따르면 암에 대한 이러한 약물의 효과는 일시적일 뿐이며 종양 수축 또는 휴면 또는 장기 생존 측면에서 지속적인 효능을 나타내지 않아 궁극적으로 약물 내성, 혈관 회복 및 진행성 종양 성장으로의 재발을 초래합니다.
섬유아세포 성장 인자(FGF), 기질 메탈로프로테이나제(MMP)의 상향 조절 및 HIF-1α의 유도를 포함하여 많은 기여 메커니즘이 제안되었습니다.
감소된 산소 가용성에 대한 세포의 반응에 대해 지금까지 확인된 가장 중요한 매개체인 HIF-1α는 감소된 산소 가용성에 대한 반응으로 보존되고 활성화됩니다
HIF-1α는 다양한 유전자의 발현에 영향을 미침으로써 혈관신생과 종양의 적응 및 생존을 조절하는 데 중심적인 역할을 합니다
아마도 이것은 어느 정도 VEGF의 전사 조절이 HIF-1α에 결정적으로 의존하기 때문일 것입니다.
여러 연구의 결과는 항-VEGF 제제의 존재 하에 다른 혈관신생 인자의 저산소증 유발 상향 조절이 VEGF 의존성 또는 VEGF 독립적인 경로를 통해 종양 혈관신생을 재자극할 수 있다는 강력한 증거를 제공했습니다
더 중요한 것은 저산소증에 의한 HIF-1α 유도가 보다 공격적인 종양 표현형의 출현과 관련이 있다는 것입니다
이를 기반으로 HIF-1α의 억제를 통해 VEGF 및 혈관신생을 억제하는 약물은 VEGF 또는 그 신호전달 경로만을 표적으로 하는 약물에 비해 치료적 이점을 제공할 수 있습니다.
메틸 5-프로필티오-1H-벤즈이미다졸-2-일 카바메이트인 알벤다졸은 원래 1975년에 수의학 제품으로 개발된 벤즈이미다졸 카바메이트이며 사람과 농장 동물에서 광범위하게 사용되지만 사용과 관련된 부작용은 거의 없습니다.
구충 작용은 기생충 β-튜불린에 결합하여 해중합, 세포 주기 정지 및 사망을 초래하는 것으로 알려져 있습니다.
미세소관과의 상호작용으로 인해 최근에는 benzimidazole carbamates, 예를 들어 albendazole 및 mebendazole이 항암제로 연구되고 있다.
인간 암세포를 이용한 세포 배양 및 동물 연구에 따르면 이 두 약제가 모두 강력한 세포자멸사 유도제이자 종양 성장 억제제인 것으로 나타났습니다
보다 최근에, 악성 복수 형성이 있는 난소암의 실험 모델을 사용하여, 우리는 ABZ를 사용한 만성 치료가 VEGF 수준의 억제, 악성 복수 형성의 억제 및 종양 성장의 정지로 이어진다는 것을 입증했습니다
종양 HIF-1α 및 VEGF 발현에 대한 단일 용량의 ABZ 효과에 대한 연구는 HIF-1α 및 VEGF 단백질 수준의 심각한 억제를 보여주었습니다.
따라서 이 연구의 결과는 ABZ가 시험관 내 및 생체 내 조건 모두에서 HIF-1α의 강력한 억제제임을 입증합니다.
결과
ABZ는 정상산소 조건에서 HIF-1α에 영향을 미치지 않습니다.
배양된 OVCAR-3 세포에 ABZ(0.1-1μM)를 4시간 동안 처리한 후 HIF-1α 단백질의 발현을 조사하였다. 세포는 정상산소 조건에서 측정 가능한 양의 HIF-1α 단백질을 발현하지 않았으며 ABZ 처리는 HIF-1α 단백질 발현에 영향을 미치지 않았습니다.
ABZ 처리된 세포를 저산소 챔버에 4시간 동안 두어 HIF-1α의 발현을 분석했습니다. 저산소 상태는 HIF-1α 수준의 극적인 증가로 이어진 반면, ABZ로 세포를 전처리하면 용량 의존적 방식으로 HIF-1α 축적이 억제되었습니다
HIF-1α 수준은 0.1 및 1μM ABZ 처리된 세포에서 각각 41%(p < 0.05) 및 79%(p < 0.001) 감소했습니다.
세포를 저산소증 모방제 DFO에 노출시키면 HIF-1α 단백질 발현이 3배 증가했습니다.
ABZ로 세포를 전처리하면 HIF-1α 수준이 농도 의존적으로 감소합니다.
대조군과 비교하여 1μM ABZ에 노출된 세포의 HIF-1α 단백질 함량은 크게 감소했습니다(p < 0.001).
ABZ 치료는 종양의 HIF-1α 발현을 감소시킵니다
이러한 시험관내 관찰이 생체내 항-HIF 효과로 해석되는지 확인하기 위해 종양 보유 마우스에 ABZ의 단일 용량을 제공하고 약물 투여 후 다양한 시점에서 종양을 절제하였다.
웨스턴 블롯 분석을 사용하여 이러한 종양의 HIF-1α 수준을 평가했습니다.
그림 2A 와 같이, 종양 HIF-1α 단백질 수준은 ABZ 투여 후 최대 48시간 동안 크게 감소했습니다.
피크 ABZ 항-HIF-1α 효과는 약물 투여 후 24시간에 수확된 종양에서 발견되었습니다.
VEGF 발현은 HIF-1α에 의해 엄격하게 제어되므로 HIF-1α 발현의 감소는 VEGF 발현에 직접 반영되어야 합니다.
따라서 우리는 VEGF의 발현에 대해 종양 조직을 조사했습니다.
VEGF는 이들 종양에서 고도로 발현되며 단일 용량의 ABZ로의 치료는 종양 VEGF 수준에 대한 극적이고 시간 의존적 감소를 초래하였다.
이 효과는 HIF-1α의 시간 의존적 억제와 ABZ 효과가 약물 투여 후 24-48시간 동안 정점을 이루는 것과 유사했습니다(24시간 및 48시간 샘플에서 p < 0.001 시간 대조군과 비교).
VEGFmRNA 수준은 24시간 및 48시간 종양 샘플에서 고도로 억제되었습니다.
이러한 결과는 생체 내에서 ABZ의 항-HIF 활성을 뒷받침하는 강력한 증거를 제공 하고 따라서 강력한 항-VEGF 효과 뒤에 있는 메커니즘을 드러냅니다.
ABZ는 종양의 VEGF 단백질과 mRNA를 억제 합니다. 복강 내 OVCAR-3 종양이 있는 마우스에서 알벤다졸(150 mg/kg, ip)을 사용한 급성 치료는 종양 VEGF 수준의 시간 의존적 억제로 이어졌습니다.
최고 항-VEGF 효과는 약물 투여 후 24-48시간에 수확된 종양에서 관찰되었습니다(A). 종양 샘플의 RT-PCR 분석은 이들 종양에서 VEGFmRNA의 완전한 고갈을 나타내었다(B).
논의
만성 ABZ 치료는 최근 항종양 및 항VEGF 효과를 나타내는 것으로 나타났습니다.
본 연구의 결과는 ABZ가 급성 투여 후 HIF-1α 축적과 VEGF 생성을 억제한다는 것을 보여줍니다.
우리는 정상 산소 및 저산소 조건 모두에서 세포 배양의 HIF-1α 수준에 대한 ABZ의 영향을 조사했습니다.
HIF-1α 유전자는 구성적으로 전사되지만 정상산소 조건에서 HIF-1α 단백질은 프로필 하이드록실라아제에 의한 산소 의존적 분해로 인해 사실상 감지할 수 없습니다
그러나 저산소증에 노출되면 HIF-1α 분해가 중단되어 세포에 빠르게 축적됩니다
본 연구 에서 ABZ를 단일 용량으로 생체내 투여하면 종양 HIF-1α 및 VEGF가 크게 억제된다는 사실이 밝혀졌습니다.
고형 종양 성장은 혈관신생에 의존적이며 저산소증은 혈관신생을 조절하는 주요 병태생리학적 상태라는 것이 잘 확립되어 있습니다
종양 저산소증은 빠르게 증식하는 종양 세포에 의한 증가된 대사 활동 및 산소 소비의 결과로 발생합니다.
HIF-1α는 다수의 성장 인자와 사이토카인의 유도를 통해 저산소증에 대한 적응 반응을 매개하는 전사 활성화제입니다
고형 종양에서 HIF-1α는 VEGF의 강력한 유도제이며 이는 혈관신생 과정에서 중추적인 역할을 합니다
이를 기반으로 종양 HIF-1α를 표적으로 하는 것은 혈관 신생 및 종양 성장을 억제하는 치료 전략으로 집중적으로 연구되고 있습니다.
빠르게 성장하는 고형 종양에서 감소된 산소 가용성은 프로필 하이드록실라아제의 억제, HIF-1α 단백질 수준의 극적인 급증 및 결과적으로 VEGF mRNA 및 단백질의 유도로 이어집니다
VEGF의 상향 조절은 필요한 산소와 영양소로 빠르게 분열하는 세포를 지원하는 새로운 혈관의 형성으로 절정에 이르는 일련의 사건으로 이어집니다
VEGF 발현의 상향 조절 외에도 HIF-1α 자체는 생존과 혈관신생의 중요한 매개체로 밝혀졌으며 대부분의 인간 암에서 HIF-1α의 과발현은 환자 사망률 및 치료에 대한 열악한 반응과 관련이 있습니다
더욱이, VEGF 표적 요법의 새로운 실험 및 임상 데이터는 내성의 발달과 종양 침습성 및 전이의 증가를 시사하고 있습니다
내성 기전이 다양하고 종양 유형과 사용하는 약물에 따라 달라질 수 있지만 태반 성장 인자(PIGF), 섬유아세포 성장 인자(FGF), 기질 금속단백분해효소(matrix metalloproteinases)와 같은 몇 가지 잘 정의된 신호 전달 경로의 상향 조절( MMP), 노치 및 HIF 경로 가 제안되었습니다
이에 따라, 최근 연구에서는 저산소증/HIF-1α가 침습 및 전이의 선동자로 연관되어 있습니다
따라서 종양의 HIF-1α 억제는 암 치료에서 점점 더 매력적인 치료 표적이 되고 있습니다.
이 연구에서 우리는 ABZ가 시험관 내 및 생체 내 조건 모두에서 HIF-1α의 강력한 억제제임을 처음으로 보여줍니다 .
생체 내 에서 ABZ 처리는 종양의 HIF-1α 수준을 감소시켰습니다.
이에 따라 종양의 VEGF 수치도 크게 억제되었습니다.
ABZ에 의한 HIF-VEGF 축 억제가 VEGF 또는 다운스트림 신호 전달 경로만을 억제하는 약제에 비해 추가적인 치료 이점을 제공하는지 여부를 보여주기 위해서는 추가 실험이 필요합니다.
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