Understanding Biology of Endometrial Cancer : In search of valuable targets
유용한 타겟물질 탐색을 위한 자궁내막 암 생물학의 이해
- 주제(키워드) Understanding Biology , Endometrial Cancer , valuable targets , 타겟물질 , 자궁내막암
- 주제(KDC) 570.63
- 주제(DDC) 660.63
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 민철기
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 분자과학기술학과
- 본문언어 영어
초록/요약
Endometrial cancer (EC). is one of major malignancies in women, and it is known that unopposed excess estrogen is a major risk factor. Because carcinogenesis is believed to be a multistep process involving the accumulation of somatic and epigenetic mutations, it would be very helpful for diagnosis and treatment if there are either step-wised biomarkers or those distinguishing epithelial transformation from hyperplasia. In addition, carcinogenesis can be explained as a total outcome of cross-talks between stromal and transforming cells. Therefore, understanding biology of such communications will be beneficial in search of biomarkers, especially diagnosis and controlling tumorigenic growth of cancer cells. Interestingly, up-regulated expression of syndecan-1 has been reported in cases of hormone-related cancers such as osteosarcoma, breast, ovary, thyroid, and prostate cancers. However, there is not much known information about syndecan-1 for endometrial cancers. For these reasons, syndecan-1 was focused as a potential diagnostic and therapeutic marker by examining syndecan-1 expression in 109 tissue samples consisted of non-cancerous and cancerous tissues. Then, the biological meanings of syndecan-1 were sought in three endometrial cancer cell lines, HEC-1A, KLE, and AN3CA. As results, it was demonstrated that syndecan-1 was up-regulated in all cancer tissues while no immunoreaction was detected in non-cancerous tissues and that sydecan-1 acted as a critical membrane protein related with cellular viability and proliferation. Therefore, all of these indicate syndecan-1 as a good candidate for a biomarker. Secondly, attempts were made to elucidate what mediates invasion of endometrial cancer cells under hormonal influences, experienced often in clinical conditions. From previous studies, including ours, evidences suggest that HGF may be a good candidate for the cancer invasion. Therefore, a co-culture model system has been devised using normal stromal cells and endometrial cancer cell lines, HEC-1A and KLE. In order to mimic hormonal environments, culture condition was subdivided into five different ones, no treatment (No)., estrogen dominant (E2)., progesterone dominant (P4)., NK4, a HGF antagosnist, and E2 with NK4. Then, variable factors by paracrine interactions between stroma and cancer cells as well as the origin of HGF were investigated. The results show that HGF was originated from stromal cells and had effects on co-cultured cancer cells by enhancing invasion. This paracrine effect was more prominent in E2, but there was regression in the invasiveness under P4 conditions by which HGF was down-regulated. In addition, the enhanced invasion induced by HGF is appeared to be acquired from increased cellular attachment to substratum through increased expression and association of intergrin αvβ5 and FAK, respectively.
more초록/요약
자궁내막 암은 여성의 주요 악성종양의 하나로 황체호르몬(progesterone) 영향이 없는 난포호르몬(estrogen)의 지속적 영향이 주요 암 발생원이다. 암의 발생 및 진행은 체세포 변이 및 epigenetic 변화를 포함하는 단계적 유전적 변이가 동반되기 때문에, 각 암 진행 단계별 및 과증식증(hyperplaisa)부터 상피세포의 형질전환까지의 단계별 바이오 마커를 발견하는 것은 진단과 치료에 큰 도움을 줄 것이다. 더 나아가 암의 진행은 기질세포와 형질변이를 일으킨 세포들간의 상호작용의 산물로 생각될 수 있기 때문에, 이러한 세포간 교류를 이해하는 것은 암의 진단 및 치료와 같은 영역에 응용될 수 있는 바이오 마커를 찾는데 매우 유용할 것이다. syndecan-1은 유방, 난소, 골육종, 갑상선, 전립선 암과 같은 비정상적 호르몬 제어에 깊은 유연성을 가지는 암에서 과 발현되는 것으로 보고되어 있다. 그러나 이와 유사한 자궁내막 암에 대해서는 아직까지 syndecan-1에 대한 보고가 희박하고 생화학적 연구는 전무하다. 따라서, 자궁내막 암에서의 syndecan-1 발현 여부와 생화학적 기능을 알아보고 암 마커로서의 가능성을 검토하였다. 이를 위해 비 암 조직 및 암 조직으로 구성된 총 109개의 자궁내막 조직절편 샘플을 수집하였고, syndecan-1의 발현을 측정하였으며, 자궁내막 암 세포 주, HEC-1A, AN3CA, KLE를 이용하여 syndecan-1의 세포 생리학적 기능을 연구하였다. 결과적으로 호르몬과 깊은 관계를 가지는 다른 암과 유사하게 syndecan-1의 발현이 암의 진행과는 무관하게 비 암 조직과 비교해 과 발현하고 있으며, 생화학적으로 암의 생존에 결정적인 인자로서 작용하는 것으로 밝혀졌다. 따라서 syndecan-1은 자궁내막 암의 좋은 바이오 마커로서 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 두 번째로 임상적으로 유사한 난소 호르몬 조건에 의해 조절될 수 있는 암과 암 주변 조직(기질층)을 이루는 세포들간의 상호작용을 암의 전이에 대한 관점에서 연구하였다. 본 연구진을 포함한 기 보고된 결과에 근거해 간세포성장인자(HGF)는 암의 침윤에 중요한 역할을 하는 후보 물질로 사료된다. 따라서 HEC-1A와 KLE 그리고 아주대학교 메디컬 센터에서 수집된 자궁 기질세포로 구성된 공 배양 모델 시스템을 사용하여 난소 호르몬의 HGF 발현 및 암에 대한 영향을 조사하였다. 또한 HGF의 길항제인 NK4를 사용하여 황체호르몬의 항 난포호르몬 영향과 HGF의 영향성의 관계를 조사하였다. 결과적으로 난포호르몬에 의해 기질세포로부터 HGF의 발현 및 분비가 증가하였고, 이로 인해 암세포의 이동성 및 전이가 증가하였다. 또한 HGF의 의한 세포 신호전달이 암세포에서 증가하였으며 황체호르몬에 의해 HGF의 수용체인 c-Met의 인산화와 하부신호수용체인 Akt의 인상화가 2배 이상 증가하였으며, 이에 대한 세포의 반응으로 integrin αvβ5 의 발현과 focal adhesion kinase(FAK)의 인산화가 2배 이상 증가하였다. 따라서, 난포호르몬에 의해 증대된 암의 이동성은 난포호르몬에 의해 기질세포로부터 분비가 촉진된 HGF에 의해 증가되었으며, HGF-c-Met-Akt 신호전달 체계를 따르는 것으로 사료된다. 또한 증대된 암의 침윤력은 integrin αvβ5의 발현과 FAK 인산화의 증가에 기인되어 보인다. 이에 반대로 황체호르몬은 HGF의 발현을 억제하고 또한 이에 따른 integrin 및 FAK 신호체계를 약화시켜 암의 침윤을 저해하는 것으로 생각된다. 따라서, HGF는 암의 전이를 억제하는데 중요한 역할을 하는 것으로 생각되며 침윤을 억제하는데 좋은 타깃이 될 것이라 생각된다.
more목차
Chapter 1. Endometrial Cancer = 5
1.1. Introduction = 6
1.2. Menstrual Cycle = 6
1.3. Etiology of Endometrial Cancer = 8
1.4. Mutations associated with excess estrogen = 10
1.5. Stromal roles in carcinogenesis = 11
1.6. Cancers interact with microenvironment by expressing altered cell membrane proteins = 13
1.7. CONCLUSION = 16
1.8. REFERENCE = 18
Chapter 2. Syndecan-1 Expression and its Biological Meanings in Endometrial Cancers = 24
2.1. INTRODUCTION = 25
2.2. MATERIALS AND METHODS = 28
2.2.1. Chemicals and Materials = 28
2.2.2. Endometrial Tissue Samples = 29
2.2.3. Immunohisto- and immunocytochemistry = 29
2.2.4. Design and synthesis of small hairpin antisense RNAs against syndecan- = 30
2.2.5. Cell culture and RNA silencing = 32
2.2.6. Overexpression of syndecan-1 in HEC-1A, AN3CA, and KLE cells = 32
2.2.7. Cell proliferation assay = 33
2.2.8. Soft agar assay = 34
2.2.9. Immunoblotting = 35
2.2.10. Detection of mitochondrial transmembrane potential = 36
2.2.11. Flow cytometric analysis of apoptosis = 36
2.2.12. Protein sample preparation for 2D PAGE = 37
2.2.13. 2D PAGE = 37
2.2.14. Image analysis = 38
2.2.15. Enzymatic digestion of protein in-gel = 39
2.2.16. MALDI-TOF analysis and database search = 39
2.2.17. Statistical analysis = 40
2.3. Results = 41
2.3.1. Expression of syndecan-1 in human endometrial tissues = 41
2.3.2. Syndecan-1 expression and cell proliferation = 42
2.3.3. Syndecan-1 expression and cell death = 43
2.3.4. Silencing syndecan-1 weakens the vital signaling involving Erk and Akt in endometrial cancer cells = 44
2.3.5. Overexpression of syndecan-1 enhances the survival signal = 45
2.3.6. Syndecan-1 regulates expressions of proteins = 46
2.4. DISCUSSION = 49
2.5. REFERENCES = 57
Chapter 3. Hepatocyte Growth Factor(HGF) : a key mediator of cancer-stromal cross-talks induced by ovarian hormones = 85
3.1. INTRODUCTION = 86
3.2. Materials and Methods = 89
3.2.1. Materials = 89
3.2.3. Cell Preparations = 90
3.2.3. Invasion Assay = 91
3.2.4. RT-PCR = 92
3.2.5. Immunoblot Assay = 93
3.2.6. Immunoprecipitation = 94
3.2.7. Wound healing assay = 95
3.3. RESULTS = 97
3.3.1. Cancer invasion is enhanced by estrogen = 97
3.3.2. The estrogen-induced invasion was lost by NK4, a HGF antagonist = 98
3.3.3. HGF was regulated by the ovarian hormones in the stroma = 98
3.3.4. c-Met and Akt activation in endometrial cancer cells were up-regulated by estrogen = 100
3.3.5. A PI3K inhibitor inhibits cancer migration induced by HGF = 101
3.3.6. Expression of integrin αv and β5 and phosphorylation of FAK are associated with estrogen-induced cancer invasion while progesterone down-regulates = 102
3.3.7. HGF induced phosphoryation of both Akt and FAK and increased interaction of integrin β5 with integrin αv and FAK = 104
3.4. Discussion = 106
3.5. Reference = 111
Chapter 4. Closing Remarks = 132
4.1. Reference = 137
