이 연구는 STC와 구조적으로 유사한 STD를 이용해 백혈병 세포의 세포사멸 유도와 그 분자적 메커니즘이 어떻게 작용하는지를 탐구한다. 세라마이드는 STC에 의한 세포 사멸에 중요하며, 세라마이드 합성효소 저해제 FB1이 STD에 의한 세라마이드 생성과 세포 사멸을 일부 억제함을 발견하였다. 또한, STD에 의한 항암 효과를 실제로 확인하기 위해 면역결핍 생쥐에 백혈병 세포를 이식하였고, STC와 STD 모두 세포 사멸을 유발하는 분자적 메커니즘은 약간 차이가 있지만 백혈병 치료제로 사용될 수 있음을 보여주었다.
<h2>고 찰</h2> <p>해양 천연물질은 암 치료제의 중요한 원료로 인지되어 왔으며 암의 예방과 치료에 있어 그 역할이 최근에 더욱 명백해지고 있다. 이전의 연구에서 Stichoposide chloronotus와 Thelenota ananas로부터 분리한 트리테르펜 글리코시드는 백혈병세포인 P388 세포의 성장을 억제한다는 것을 보여 주었다. 또한 이전의 연구에서 Thelenota anax로부터 분리한 STC가 Fas 및 caspase-8 활성에 의한 산성 SMase의 활성화와 glutathione 고갈에 의한 중성 SMase의 활성화를 통해 세라마이드를 형성하여 백혈병 세포의 세포사멸을 유도하며 HL-60 세포의 이종 이식 종양 모델에서도 항암작용을 나타낸다는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 STC와 구조가 유사한 STD를 사용하여 백혈병 세포의 세포사멸 유도 및 이의 분자적 기전을 규명하여 STC와의 작용 및 기전과 비교하여 보다 효과적인 해양 트리테르펜 글리코시드의 구조적 특징을 살펴보고자 하였다. STC와 STD를 K562 세포에 처리하여 세포 사멸을 확인한 결과 시간과 농도 의존적으로 세포 사멸이 일어남을 확인할 수 있었다. 그리고 다른 백혈병 세포주인 HL-60 세포에서도 STC와 STD에 의해 세포사멸이 유도된다는 것을 알 수 있었다. 또한 STC에 의한 세포사멸 유도에 Fas 활성화를 통한 외인성 경로와 미토콘드리아 손상을 통한 내인성 경로가 관련한다는 것을 알 수 있었고, STD 역시 외인성 경로와 미토콘드리아 손상을 통한 내인성 경로가 관련한다는 것을 확인하였다.</p> <p>세라마이드는 여러 종류의 세포들에서 세포 사멸을 유도하는 중요한 이차전령으로 작용한다고 알려져 있고 또한 STC에 의한 세포 사멸에도 세라마이드의 생성이 중요하다는 것을 이전 연구에서 관찰 하였다. STC에 의한 세라마이드의 생성은 TNF-a에 의한 세포사멸과 유사하게 산성과 중성 SMase의 활성화에 의해 일어남을 알 수 있었다. 그러나 백혈병 세포주에서 STD에 의한 세포사멸 유도에 있어 세라마이드가 중요한지는 밝혀져 있지 않아 본 연구에서 살펴본 결과 STD에 의한 세포 사멸 유도에는 세라마이드의 생성이 중요하지만 생성 기전은 STC와는 다르다는 것을 알 수 있었다. 즉, 세라마이드 합성효소 저해제인 FB1을 전처리하여 STD에 의한 세라마이드의 생성과 세포 사멸이 부분적으로 억제된다는 것을 관찰함으로써 STD에 의한 세라마이드 생성은 세라마이드 합성효소의 활성에 의해 일어나며 STD에 의한 세포 사멸에 중요하다는 것을 알 수 있었다. 그러나 STD에 의해 세라마이드 합성효소가 활성화되는 기전은 아직 알 수 없었고 향후 이에 대한 연구가 필요하다고 생각된다.</p> <p>또한 STD에 의한 항암 효과를 in vivo에서 확인하기 위해 면역결핍 생쥐에 HL-60 세포를 이종 이식하여 종양을 만든 후 STC 또는 STD를 주사하여 종양 크기를 측정하였다. STC와 STD를 주사하지 않은 대조군에 비해 STC 또는 STD를 주사한 실험군에서는 종양의 성장이 크게 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 STC 또는 STD를 주사한 실험군의 종양을 때어 조직을 확인한 결과 세포사멸 및 염증세포의 침윤을 관찰할 수 있었고 세라마이드 역시 증가해 있음을 알 수 있었다. 이러한 in vivo 효과는 in vitro에서의 결과와 유사함을 알 수 있었고, 본 연구에 사용된 STC와 STD는 간독성을 비롯한 약물의 독성이 없는 안전한 약물임을 알 수 있었다(data not shown). 이러한 결과들로부터 해삼 독소로부터 추출한 STC와 STD는 세포사멸을 유도하는 정도와 분자적 기전은 다소 차이가 나지만 모두 백혈병의 치료물질로 사용될 수 있음을 알 수 있었다. 또한 STC와 STD의 분자 내에 있는 aglycone의 구조는 동일하나 여기에 결합하고 있는 당 사슬의 당이 다르므로 인해 이들 작용의 강도와 분자적 기전이 차이가 있다는 것을 알 수 있었다. 본 연구 결과 산성 SMase나 중성 SMase가 결핍된 백혈병 세포에는 STC 보다는 STD가 더 효율적인 항암제로 사용될 수 있을 것이며 세라마이드 합성효소가 결핍된 백혈병 세포에는 STC가 더 효과적인 항암제로 사용될 수 있을 가능성을 제시하였다. 향후 이들 작용의 차이에 대한 더 자세한 분자적 기전을 규명한다면 암세포에 존재하는 효소의 특성에 따라 보다 효과적인 항암제 개발에 필요한 정보를 제공할 수 있을 것이라 생각된다.</p>