Development of Novel Anti-c-Kit Antibody for Allergy and Cancer Treatment
- 주제(키워드) c-Kit , allergy , monoclonal antibody , gastrointestinal stromal tumor , small cell lung cancer , antibody-drug conjugate
- 주제(DDC) 615.1
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 박상규
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 약학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000032483
- 본문언어 영어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
타입 III 티로신 키나아제 수용체인 c-Kit은 c-kit의 리간드인 줄기 세포 인자 (SCF) 에 의해 활성화된다. SCF/c-Kit 신호전달은 다양한 세포에서 세포 증식, 생존 및 분화 를 촉진하고, 특히 조혈작용에서 중추적인 역할을 한다. 하지만 c-Kit의 과발현 및 비 정상적인 활성화는 알레르기 및 암의 진행을 유발할 수 있다. 비만세포의 과도한 증가는 알러기 질환 및 비만세포증을 포함한 비만세포 질환의 근 본적인 원인이 된다. 비만세포는 천식, 두드러기를 비롯한 알러지 질환에서 중요한 역 할을 하기 때문에 비만세포를 표적으로 하는 알러지 치료제가 개발되었다. 항히스타민 제, 코르티코스테로이드제 및 항 IgE 치료제를 포함한 약물들은 알러지 증상을 효과적 으로 완화할 수 있다. 하지만 이러한 치료제들은 비만세포의 증가를 억제할 수는 없다. 파트 I에서, 비만세포 질환을 치료하기 위해 비만세포에서의 SCF/c-Kit 신호 전달을 억제하는 항 c-Kit 항체인 2G4를 개발하였다. 우리는 인간 비만세포주인 LAD2에서 2G4 항체의 시험관내 효능을 평가하였다. 2G4 항체의 항원 결정기가 SCF 결합 부위 와 광범위하게 중첩되기 때문에 2G4 항체는 SCF/c-Kit 신호전달을 완전히 차단하였 다. 이러한 차단은 LAD2 세포의 증식과 이동을 억제하였으며, 이러한 효능은 기존의 치료제들과 다른 장점이다. 또한, 2G4 항체는 비만세포의 탈과립화 및 알러지 증상을 악화시키는 염증성 사이토카인의 분비를 효과적으로 감소시켰다. 종합하면, 이러한 결 과는 2G4 항체가 비만세포 질환에 대한 신규 치료제로서의 잠재력을 갖는다는 것을 시사한다. c-Kit 과발현은 90% 이상의 위장관 기질 종양 (GIST), 70% 이상의 소세포 폐암 (SCLC)에서 발견된다. Imatinib mesylate (Gleevec)는 c-Kit 표적 치료제로써 GIST에 서 뛰어난 효능을 보인다. 그러나 높은 재발률과 내성은 여전히 극복해야 할 과제이다. 특히 imatinib 치료 중 증가하는 2차 c-Kit 돌연변이가 imatinib 내성을 유발하기 때문 에 imatinib 내성을 극복할 수 있는 새로운 GIST 치료제의 개발이 필요하다. SCLC에 서의 c-Kit 돌연변이는 매우 드물지만 c-Kit 양성 종양에서도 imatinib의 치료 효능은 충분하지 않다. 이는 c-Kit 이외도 여러 신호 전달 경로가 종양 성장을 촉진하기 때문 이다. 또한, SCLC는 표준 치료인 백금 기반 화학요법의 뛰어난 치료 효능에도 불구하 고 높은 암의 재발률과 짧은 생존 기간이 특징이다. 파트 II에서, 우리는 GIST와 SCLC 치료제 개발을 위해 2개의 항 c-Kit 항체-약물 접합체 (ADC)인 2G4-DM1과 4C9-DM1을 개발하였다. 두 ADC 모두 미세소관 억제제인 DM1을 암세포 내부로 효 과적으로 전달하여 세포 주기의 정지를 유도하였다. 또한, ADC는 시험관내 및 생체내 에서 c-Kit 돌연변이에 관계없이 강력한 효능을 나타냈다. ADC는 imatinib 또는 화학 요법과의 병용투여에서 종양 성장을 억제하는 기간을 유의하게 연장했다. 이러한 결과 는 2G4-DM1 및 4C9-DM1이 GIST 및 SCLC에 대한 잠재적인 치료제임을 나타내준 다. 핵심어 : c-Kit, 알러지, 단클론 항체, 위장관 기질 종양, 소세포 폐암, 항체-약물 접합체
more초록/요약
Type III receptor tyrosine kinase c-Kit is activated by stem cell factor (SCF), a ligand of c-Kit. The signaling cascade of SCF/c-Kit promotes survival, proliferation, migration and differentiation in a variety of cell types. In particular, SCF/c-Kit plays a pivotal role in reg-ulating hematopoiesis. However, c-Kit overexpression and abnormal activation can trigger progression of allergies and cancers. An excessive increase in mast cells is a fundamental cause of mast cell diseases, such as allergic diseases and mastocytosis. Since mast cells are critical players in allergic diseases including asthma and urticaria, allergy treatments targeting mast cells have been developed. Medicines, including corticosteroids, β2-adrenoceptor agonists, antihistamines, and anti-IgE therapies, can effectively alleviate allergy symptoms. However, they cannot suppress the increase of mast cells. In Part I, I developed 2G4, an anti-c-Kit antibody, which suppresses SCF-mediated c-Kit activation in mast cells. The in vitro effect of the 2G4 antibody was evaluated in a human mast cell line LAD2. Because the epitope of the 2G4 antibody broadly overlapped with the SCF binding site, the 2G4 antibody completely blocked SCF/c-Kit sig-naling. This blockage suppressed the proliferation and migration of LAD2 cells, with effi-cacy that advantageously differed from commercial treatments. Moreover, the 2G4 antibody effectively reduced mast cell degranulation and secretion of inflammatory cytokines, exacerbating symptoms. Consequently, this study suggests that an anti-c-Kit antibody 2G4 has potential as a novel treatment for mast cell diseases. c-Kit overexpression occurs in more than 90% of gastrointestinal stromal tumors (GISTs) and more than 70% of cases of small cell lung cancers (SCLCs). Imatinib mesylate (Gleevec) is a c-Kit-targeted therapy with potent efficacy in GIST. However, high rates of recurrence and resistance are still challenging to overcome. In particular, given that secondary c-Kit mutations that increase during imatinib treatment induce imatinib resistance, it is necessary to develop a novel GIST treatment that can overcome imatinib-resistance. Although c-Kit mutations are rare in SCLC, the therapeutic efficacy of imatinib is insufficient, even in c-Kit-positive tumors. This is because many signaling pathways other than c-Kit promote tu-mor growth. In addition, SCLC is characterized by a high recurrence rate and short survival period, despite the therapeutic efficacy of platinum-based chemotherapy, a standard therapy for SCLC. In Part II, I developed two anti-c-Kit antibody-drug conjugates (ADCs), 2G4-DM1 and 4C9-DM1, to treat GIST and SCLC. Both ADCs effectively delivered DM1, a microtubule inhibitor, to target cancer cells and induce cell cycle arrest. The ADCs exhibited potent efficacy regardless of c-Kit mutations both in vitro and in vivo. Furthermore, the ADCs significantly prolonged the duration of tumor stasis in combination with imatinib or chemotherapy. These results implicate 2G4-DM1 and 4C9-DM1 as potential therapeutic agents for GIST and SCLC.
more목차
PART I : Effect of Anti-c-Kit Antibody to Inhibit Proliferation and Degranu-lation of Mast Cells 1
I. INTRODUCTION 2
II. MATERIALS AND METHOD 10
III. RESULTS 15
IV. DISCUSSION 32
V. REFERENCES 37
PART II : Therapeutic Efficacy of Anti-c-Kit Antibody-Drug Conjugate for Cancer Treatment 49
I. INTRODUCTION 50
II. MATERIALS AND METHOD 57
III. RESULTS 64
IV. DISCUSSION 123
V. REFERENCES 129
