여기에서는 SASP 기반 대식세포 분극화를 통해 라파티닙과 네라티닙으로 인한 간독성을 연구하며, 이는 전통적인 독성 테스트를 넘어 더 깊은 기계론적 이해를 제공합니다. 이 접근법은 노화 간세포가 면역 반응에 어떤 영향을 미치는지 보여줍니다. 이는 장기적인 약물 효과를 평가하고 약물 유발 간독성을 관리하기 위한 새로운 치료 표적을 발견하는 데 특히 유용합니다.
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방법 논문
여기에서는 SASP 기반 대식세포 분극화를 통해 라파티닙과 네라티닙으로 인한 간독성을 연구하며, 이는 전통적인 독성 테스트를 넘어 더 깊은 기계론적 이해를 제공합니다. 이 접근법은 노화 간세포가 면역 반응에 어떤 영향을 미치는지 보여줍니다. 이는 장기적인 약물 효과를 평가하고 약물 유발 간독성을 관리하기 위한 새로운 치료 표적을 발견하는 데 특히 유용합니다.
라파티닙과 네라티닙은 HER2 양성 전이성 유방암 치료용으로 승인된 티로신 키나제 억제제(TKI)이지만 간독성으로 인해 임상적 사용이 제한됩니다. 간세포 내에서 시토크롬 P450 효소는 이러한 약물의 반응성 대사산물을 생성하여 DNA 손상, 미토콘드리아 기능 장애 및 산화 스트레스를 유발하여 간세포 손상을 유발합니다. 이 세포 스트레스는 노화 관련 분비 표현형(SASP)이라고 하는 전염증 및 조직 리모델링 인자의 분비를 동반하는 성장 정지 상태인 간세포 노화를 유발합니다. SASP는 간 미세 환경을 크게 수정하고 면역 세포 행동에 영향을 미치며 조직 손상을 악화시킵니다. 우리는 라파티닙과 네라티닙이 HepG2 간 세포주에서 노화 및 SASP를 유도한다는 것을 보여줍니다. 또한, 이러한 노화 세포의 SASP는 RAW264.7 대식세포의 M2 유사 분극화를 촉진합니다. M2 대식세포는 항염증 반응 및 조직 복구와 관련이 있지만 과도하거나 장기간의 활동은 조직 손상 및 섬유증을 유발할 수 있습니다. 우리의 연구 결과는 TKI 유도 간세포 노화 및 SASP가 면역 반응을 조절하고 유방암 환자의 간 독성에 기여할 수 있는 메커니즘을 강조합니다. 이는 간 독성을 줄이고 치료 결과를 개선하기 위해 노화 세포 또는 SASP 인자를 표적으로 삼는 것이 중요하다는 점을 강조하며, 효과적인 선생 치료제를 식별하는 것이 중요한 연구 초점이 됩니다. TKI 유도 간 세포 분비체가 대식세포 분극화에 미치는 영향을 입증하는 문헌 보고는 없습니다.
소분자 티로신 키나제 억제제(TKI)인 라파티닙과 네라티닙은 전이성 유방암 치료제로 2007년과 2017년에 FDA 승인을 받았습니다1. 이러한 약물은 특정 유방암에서 과발현되는 수용체 티로신 키나아제인 인간 표피 성장 인자 수용체 2, HER22를 억제하는 것으로 알려져 있습니다3. 임상적 성공에도 불구하고 라파티닙과 네라티닙은 부작용, 특히 간독성과도 관련이 있습니다 4,5. 상승된 아미노전이효소 수치로 나타나는 급성 간 손상은 라파티닙 또는 네라티닙으로 치료를 받는 환자의 약 14%에서 발생합니다6. 간 독성은 주로 CYP3A4/5 7,8인 시토크롬 P450(CYP) 효소를 포함하는 이러한 약물의 간 대사에 기인합니다. 이들 효소는 친전자성이고 반응성이 높은 퀴논-이민 중간체의 형성을 촉매합니다 9,10. O-탈킬화 라파티닙, N-탈레킬화 라파티닙, N-하이드록시 라파티닙, O-탈킬화 네라티닙 및 N-탈메틸화 네라티닙을 포함한 이러한 반응성 대사산물은 세포 거대분자와 공유 부가물을 형성하여 정상적인 세포 기능을 방해하고 궁극적으로 간 손상을 초래할 수 있습니다11.
라파티닙과 네라티닙의 반응성 대사산물은 또한 세포 노화의 주요 유발 요인인 산화 스트레스를 유도할 수 있습니다12. 세포 노화는 성장이 멈췄지만 대사적으로 활발한 상태로, 다양한 전염증성 사이토카인, 성장 인자 및 프로테아제의 분비를 특징으로 합니다. 이 분비 표현형은 노화 관련 분비 표현형(SASP)13,14,15로 알려져 있습니다. SASP는 주변 미세 환경에 심각한 영향을 미쳐 종종 염증과 조직 리모델링을 촉진할 수 있습니다. 암 치료의 맥락에서 SASP는 암 줄기 세포 집단을 풍부하게 하고 종양 생존에 유리하도록 면역 반응을 수정할 수 있습니다16. 또한 염증성 사이토카인은 조직 손상을 악화시킬 수 있습니다. 우리는 라파티닙과 네라티닙으로 치료받은 환자에서 간 손상이 부분적으로 TKI 유발 노화 및 전염증성 SASP 생성에 의해 기여한다고 추측했습니다.
우리의 실험은 라파티닙과 네라티닙이 간 세포에서 활성 산소종(ROS) 생성을 유도하여 DNA 손상과 미토콘드리아 기능 장애를 유발하여 세포 노화를 유발한다는 것을 보여주었습니다. 이러한 노화는 대식세포 분극화에 영향을 미칠 수 있는 SASP 인자를 방출함으로써 라파티닙/네라티닙 유발 간독성에 기여할 수 있습니다.
대식세포는 면역 반응에서 중요한 역할을 하며, 기능적 표현형은 다양한 자극에 반응하여 변화할 수 있습니다17,18. 고전적인 M1 대식세포 표현형은 일반적으로 TNF-α 및 IL-1β와 같은 사이토카인의 생성을 포함한 전염증 반응과 관련이 있으며 일반적으로 급성 염증의 마커로 간주됩니다19,20. 대조적으로, M2 대식세포 표현형은 섬유증, 조직 복구21, 면역 억제 및 만성 염증에 대한 반응22,23과 관련이 있습니다. SASP의 염증성 사이토카인은 대식세포 분극화에 영향을 미쳐 M1 대식세포가 M2 유사 표현형으로의 전환을 촉진할 수 있습니다23. 이러한 분극화의 변화는 면역 미세 환경에 중요한 영향을 미칠 수 있으며, 잠재적으로 면역 억제, 종양 진행 및 조직 구조의 리모델링으로 이어질 수 있습니다.
라파티닙과 네라티닙에 의해 유도된 대식세포 편극화를 조사하기 위해 면역학 연구에 일반적으로 사용되는 쥐 대식세포 유사 세포주인 RAW264.7 세포주를 사용했습니다24,25. RAW264.7 세포는 BALB/c 마우스에서 유래하며 염증, 식균 작용 및 면역 반응을 연구하는 데 널리 사용됩니다25. 그들은 지질다당류(LPS)를 포함한 다양한 자극에 반응하며 대식세포 기능, 사이토카인 생산 및 암 생물학을 연구하는 데 특히 유용합니다26. 이 연구에서는 인간 간암 세포주인 HepG2를 환자에게서 관찰된 간독성 효과를 모방하기 위해 라파티닙과 네라티닙으로 처리되었습니다. HepG2 세포주는 인간 기원과 간세포 암종 계통으로 인해 약물 대사 및 간독성 연구 모델로 자주 사용됩니다27. HepG2 세포를 TKI로 처리한 후, 컨디셔닝된 배지를 수집하여 RAW264.7 세포에 첨가했습니다. 후속 대식세포 표현형 변화를 모니터링하여 치료가 전염증성 M1 표현형에서 면역억제성 M2 표현형으로의 전환을 유도하는지 여부에 초점을 맞췄습니다.
약물 유발 간독성은 일반적으로 세포독성 분석, 염증 표지자 평가 및 동물 모델 사용을 통해 연구됩니다. 이들과 비교하여 노화 관련 분비 표현형(SASP) 인자를 통해 TKI 라파티닙 및 네라티닙 유도 간독성과 대식세포 분극화에 미치는 영향을 조사하는 방법은 몇 가지 장점이 있습니다. 첫째, 우리의 방법은 약물 유발 노화 간 세포에 의해 생성되는 SASP 인자와 선천성 면역 사이의 연관성을 확립하며, 이는 조직 리모델링, 만성 염증 및 발암과 더 연결될 수 있습니다 28,29,30,31. 기존의 독성 스크리닝은 간과 면역 세포 사이의 단기적인 상호 작용을 포착하는 데 도움이 될 수 없으며, 특히 만성 약물 노출의 맥락에서 간 염증 및 섬유증에 대한 TKI의 장기적인 영향을 밝힐 수도 없습니다. SASP 성분을 식별하기 위해 적절한 단백질체학 접근법과 결합할 때 이 기술은 TKI 유발 간 독성의 예측 바이오마커를 식별하고 이를 완화하기 위한 치료 개입 설계를 알리는 데 도움이 될 수 있습니다 29,30,31.
구현을 위해 연구자는 설명된 대로 간 및 면역 세포주와 공동 배양 또는 조절된 배지 시스템을 활용하고 노화의 바이오마커와 M1 및 M2 대식세포를 평가해야 합니다. 이 방법은 약물 유발 급성 또는 만성 간 손상의 평가 또는 암 치료의 표적 외 효과를 최소화하기 위한 전략을 탐색하는 데 가장 효과적입니다 29,30,31.
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1. 세포 배양
2. MTT 분석
3. SA-β 갈락토시다제 분석
4. ROS 감지
5. 컨디셔닝 미디어(CM) 수집
6. RAW264.7의 M1/M2 편광
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간세포 암종(HepG2) 세포에 대한 TKI 라파티닙과 네라티닙의 영향과 대식세포에 대한 다운스트림 측분비 효과를 평가하기 위해 일련의 분석이 수행되었습니다. HepG2 세포를 다양한 농도의 라파티닙 또는 네라티닙으로 처리하고, MTT 분석을 사용하여 48시간에 세포 생존력을 측정하였다(그림 1A,B). 생존 곡선을 기반으로 추가 실험을 위해 2.5μM의 치사 이하 선량을 선택했습니다.
이 농도는 미토콘드리아 특이적 염료 MitoTracker Green과의 공동 염색에 의해 확인된 CellROX Deep Red 염색에서 알 수 있듯이 미토콘드리아 ROS의 상당한 증가를 유도할 수 있었습니다(그림 2
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현재 연구는 TKI 처리 HepG2 간 세포에서 수집한 조건화된 배지를 통해 대식세포 분극화에 대한 라파티닙 또는 네라티닙 치료의 간접적인 효과를 탐구합니다. RAW264.7 대식세포를 활용하여 ARG1의 상향 조절로 표시되는 바와 같이 조건화된 배지에 노출될 때 M2 표현형을 관찰합니다. 형태학적으로, 처리된 대식세포는 특징적인 확대되고 길쭉한 모양을 나타내어 M2 유사 상태의 유도를 더욱 뒷받침했습니다. 아래에서는 프로토콜의 중요한 단계, 잠재적인 수정 사항, 문제 해결, 제한 사항 및 기존 방법과의 비교에 대해 설명합니다.
가변성은 노화 및 SASP 생성 정도에 영향을 미칠 수 있으므로 TKI에 대한 일관된 투여 및 노출 시간을 유지하는 것이 중요합니다. ROS 및 SA-β-갈락토시다제 활성의 정확한 측정은 노화 유도를 확인하는 데 중요합니다28,29<...
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저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
저자들은 인프라 지원을 해준 Shiv Nadar Institution of Eminence에 감사를 표합니다. 이 연구는 과학기술부 보조금 CRG/2022/003242의 지원을 받습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| HepG2 세포주 | NCCS | 부착 세포주 | |
| RAW264.7 세포주 | NCCS | 부착 세포주 | |
| DMEM (덜바코의 변형 이글 미디엄) | 히미디어 | AT066 | 고혈당, 파우더 |
| MEM (변형 이글 미디엄) | 깁코 | 611100-053 | 가루 |
| PBS(인산염 완충 식염수) | 히미디어 | TS1101 | 가루 |
| 트립신-EDTA 용액 | 히미디어 | TCL007 | 용액 |
| FBS (태아 소 혈청) | 히미디어 | RM1112 | 액체 |
| MTT 다이 | 히미디어 | TC191 | 가루 |
| 라파티닙 | 셀렉켐 | S2111 | 가루 |
| 네라티닙 | 케이맨 케미컬 컴퍼니 | 18404 | 가루 |
| DMSO(디메틸 설폭사이드)와 nbsp; | 히미디어 | TC185 | 용액 |
| 포름알데히드 | 랭켐 | F0080 | 용액 |
| 글루타알데히드 | 시그마-알드리치 | 340855 | 용액 |
| 구연산 모노하이드레이트, 퓨어 | 히미디어 | GRM229 | 가루 |
| 인산나트륨 이염산성 무수수산나트륨; | 히미디어 | MB024 | 가루 |
| 페로시안화 칼륨, K4[Fe(CN)6] | 피셔 사이언티픽 | P-236-500 | |
| 페리시안화물 칼륨, K3[Fe(CN)6] | 피셔 사이언티픽 | P-232-500 | |
| 나클 | SRL | 41721 | 가루 |
| MgCl2 육수화물 | 히미디어 | GRM-1068 | 가루 |
| 엑스-갤 | SRL | 45904 | 가루 |
| 지지방다당류 | 시그마-알드리치 | L6529 | |
| 인간 재조합 인터페론-감마; | 히미디어 | CF040-20MCG | |
| 셀 ROX 진적색 시약 | 서모피셔 사이언티브 | C10422 | |
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| 미토트래커 그린 | 인비트로젠, 서모피셔 사이언티브 | 1842298 | 가루 |
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| 항-iNOS 항체 | 선호도 | 용액, 계산 MW - 130kDa, 관측 MW - 120kDa | |
| 항-GAPDH 항체 | 바이오바라티 생명과학 Pvt.Ltd | BB-AB0060 | 용액 |
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