HER2 양성 유방암 대상 뉴로키닌 1 수용체 길항제 아프레피턴트의 트라스투주맙 내성 극복 항암 기전 연구

Abstract

유방암은 여성호르몬 수용체 양성, HER2 양성, 삼중음성유방암 3가지로 분류하며, 그 중 HER2 양성 유방암은 전체 유방암 중 25% 정도를 차지하고 있다. HER2 양성 유방암은 일반적인 유방암에 비해 공격적인 진행 양상을 보이나, HER2를 타깃으로 한 표적치료제가 가장 먼저 개발 되어 치료에 도입되면서 이전에 비해 환자들의 예후가 매우 향상되었다. 그러나 여전히 상당수의 환자는 적절한 치료에도 불구하고 재발을 경험하며 HER2 양성 전이성 유방암의 경우 완치가 불가능하다. 이는 근본적으로 암세포의HER2 표적치료제에 대한 내성 발현에 기인하며 트라스투주맙으로 대표되는 HER2 표적치료제의 내성을 극복하기 위한 새로운 약제 개발을 위해 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 신경전달물질인 substance P와 그의 수용체인 뉴로키닌 1 수용체 (neurokinin 1 receptor, NK1R)의 결합이 암세포의 tumorigenesis에 관여하며, 특히 HER2 양성 유방암에서 HER2 활성화와도 관련이 있다는 이전 연구 결과들을 바탕으로 현재 임상에서 항구토제로 쓰이고 있는 NK1R 길항제인 아프레피턴트 (aprepitant)의 HER2 양성 유방암 대상 항암효과와 트라스투주맙 내성 극복 가능성에 대해 연구하였다. 본 연구에서는 트라스투주맙 민감성 세포주인 SKBR3, BT474와 내성 세포주인 JIMT-1 세포를 이용하여 실험을 진행하였다. 그 결과 아프레피턴트는 트라스투주맙 내성 여부와 관계 없이 HER2 양성 유방암 세포주 모두에서 세포생존율을 유의하게 감소시켰고 caspase 의존적인 세포사멸을 유도하였으며 이러한 과정에는 MEK/ERK 활성 억제가 관여한다는 것이 확인되었다. HER2 신호전달계와 관련하여 아프레피턴트는 HER2 양성 유방암 세포에서 HER3의 downregulation을 유도하였으며 p95HER2의 발현도 현저히 감소시켰다. 또한 아프레피턴트는 HER2 양성 유방암 세포군 내 유방암 줄기세포 군집을 억제하는 효과를 보여주었는데 이는 세포 내 ALDH1 활성 억제 뿐 아니라 JIMT-1 세포에서 CD44high/CD24low 표현 집단의 감소, 그리고 BT474 세포를 이용한 mammosphere 형성능 억제를 통해 증명되었다. 트라스투주맙과 아프레피턴트의 병용 처리 결과 아프레피턴트는 트라스투주맙 내성 세포에서 트라스투주맙의 효능을 증대시킬 수 있는 sensitizer로서의 역할은 보이지 않았다. 그러나 아프레피턴트 단독 처리로도 JIMT-1 과 같은 다약제 내성 세포 (multidrug resistance)의 현저한 세포 억제 효과를 나타낸 것은 아프레피턴트가 그 자체로 트라스투주맙 내성을 극복하여 항암효과를 나타낼 수 있음을 의미한다. 암세포에 영향을 미치는 아프레피턴트의 정확한 기전은 아직 밝혀지지 않았고, 항암 효과를 발휘하는 아프레피턴트의 안전하지만 효과적인 용량을 확인하고 실제 암 환자에 대한 적절한 치료 전략을 수립하기 위해서는 상당한 연구가 필요하지만, 본 연구의 결과는 아프레피턴트가 트라스투주맙 치료에 실패한 HER2 양성 유방암 환자를 위한 새로운 대체 약제로 신약재창출 (drug repurposing)이 가능한 매력적인 후보가 될 수 있음을 시사한다. |Despite the use of anti-HER2 therapies, many patients with HER2-positive breast cancer experience relapse or metastatic disease. Based on the observations of the oncogenic properties of substance P (SP) and the neurokinin 1 receptor (NK1R) in breast cancer tumorigenesis including HER2 activation, we investigated the novel effects of aprepitant, a NK1R antagonist that is generally used as an antiemetic drug, in the context of overcoming drug resistance in HER2-positive breast cancer patients. There was a significant reduction in cell viability and induction of apoptosis, accompanied by caspase activation and suppression of MEK/ERK phosphorylation in both trastuzumab-sensitive and -resistant cells, with the use of aprepitant. With regard to HER2 signaling, aprepitant use resulted in an apparent downregulation of HER3 and a notable reduction of truncated p95HER2. Moreover, aprepitant showed the ability to suppress the breast cancer stem cell (BCSC)-like properties in HER2-positive breast cancer cells, as evidenced by a marked inhibition of ALDH1 activity, reduction of the CD44high/CD24low subpopulation, and impairment of mammosphere formation. Although aprepitant was not able to sensitize trastuzumab-resistant cells to trastuzumab, these anticancer effects were also observed in trastuzumab- and lapatinib-resistant JIMT-1 cells, implying that aprepitant could overcome multidrug-resistance. Therefore, the findings of this study suggested that aprepitant could be an attractive candidate for drug repurposing as an alternative agent for HER2-positive breast cancer patients who have experienced treatment failure with trastuzumab.