NNMT 억제, 탁산 내성 전립선암 세포의 약물 감수성 회복
탁산 내성 세포에서 찾은 대사 효소
탁산 항암제에 내성을 보이는 일부 전립선암 세포에서 대사 효소 NNMT를 줄이면 약물 감수성이 회복된다는 연구 결과가 나왔다. 연구진은 세포 실험과 공개 환자 데이터 분석으로 NNMT의 역할을 조사했다. 효과는 세포 모델에 따라 달랐으며, 환자에서 치료 효과를 검증한 연구는 아니다. 연구는 학술지 Cell Death Discovery에 게재됐다.
거세저항성 전립선암(CRPC)은 안드로겐 차단 치료에 반응하지 않는 상태로, 도세탁셀과 카바지탁셀 같은 탁산이 중요한 치료 선택지다. 연구진은 DU145 전립선암 세포에 약물 노출과 회복을 반복해 두 약물에 각각 내성을 지닌 모델을 만들었다. 이후 원래 세포와 내성 세포의 전사체·단백질체를 비교했다. 유전체 서열이 아니라 RNA와 단백질의 발현 변화를 함께 살핀 접근이다.
두 내성 모델에서는 알려진 약물 배출 단백질 ABCB1과 함께 NNMT 발현이 증가했다. NNMT는 니코틴아마이드에 메틸기를 붙이는 대사 효소다. 연구진은 NNMT가 내성에 실제로 기여하는지 확인하기 위해 발현을 낮추거나 반대로 높였다.
NNMT 조작에 따라 달라진 약물 반응
카바지탁셀 내성 DU145 세포에서 siRNA로 NNMT 발현을 낮추자 대조군보다 집락 형성과 증식이 감소하고 카바지탁셀 감수성이 높아졌다. 도세탁셀 내성 세포는 siRNA 처리만으로 생존이 크게 저하돼 약물 반응을 평가하기 어려웠다. 연구진은 CRISPR-Cas9으로 NNMT를 제거한 세포를 확보했고, 대조군과 비교한 72시간 약물 처리 실험에서 탁산 감수성 증가를 확인했다.
반대로 원래 약물에 반응하던 DU145와 22Rv1 세포에 NNMT를 과발현시키면 도세탁셀과 카바지탁셀에 대한 감수성이 낮아졌다. 약물 처리 뒤 집락을 형성하는 능력도 증가했다. NNMT 발현과 내성이 함께 증가한다는 관찰을 넘어, NNMT를 직접 조작했을 때 약물 반응이 바뀌었다는 점이 기능적 근거다.
연구진이 피드백 억제제로 사용한 1-메틸니코틴아마이드(1-MNA)도 1–4 mM 농도의 세포 실험에서 탁산 감수성을 높이고 집락 형성을 줄였다. 이 결과로 환자에게 사용할 용량이나 안전성이 확인된 것은 아니다.
TGFβ·EMT와의 연결과 모델별 한계
NNMT를 제거한 도세탁셀 내성 세포의 RNA 분석에서는 TGFβ 신호와 상피-간엽 이행(EMT) 관련 유전자 프로그램이 감소했다. EMT는 세포의 부착·이동 특성 변화와 관련된 과정이다. 여기에 TGFβ 경로 억제제 SB431542를 처리하자 탁산 감수성이 추가로 높아졌다. 이는 NNMT와 관련된 내성에 해당 경로가 관여함을 뒷받침하지만, 모든 분자 단계가 규명됐다는 뜻은 아니다.
안드로겐 수용체(AR) 음성인 PC3 세포에서도 NNMT 표적화에 따른 증식 감소와 탁산 감수성 증가가 관찰됐다. 반면 AR 양성인 22Rv1 계열에서는 내성이 생겨도 NNMT 발현이 유도되지 않았고, NNMT를 낮춰도 생존이나 약물 반응에 측정 가능한 변화가 없었다. 대부분의 임상 CRPC가 AR 양성이라는 점에서 결과를 전체 환자군으로 일반화하기는 어렵다.
환자 데이터가 뒷받침하는 범위
전이성 전립선암 데이터에서는 NNMT와 일부 EMT 관련 유전자의 발현 사이에 상관관계가 확인됐다. 그러나 탁산 포함 병용항암요법의 비반응군에서 NNMT가 높았다는 결과는 자궁내막 장액성 선암과 유방암 코호트에서 나왔다. 여러 약물을 함께 사용한 자료이므로 탁산 단독 반응과도 구분해야 한다. EMT가 높은 종양에서 NNMT 고발현과 짧은 전체생존기간이 연결된 분석은 위선암 자료에 해당한다. 이 결과들을 전립선암 환자의 탁산 반응이나 생존에 관한 직접 근거로 옮겨 해석할 수는 없다.
이번 연구는 확립된 세포주와 공개 데이터에 기반했으며 동물실험이나 환자 대상 중재시험은 포함하지 않았다. 주요 기능 실험에는 독립 생물학적 반복이 2회인 경우도 있어 재현성 검증이 필요하다. 실험 조건과 분석 결과는 논문 원문과 PubMed 서지·초록에서 확인할 수 있다.
Drug resistance in patients remains a significant obstacle to successful treatment, even with improvements in cancer treatment strategies. Resistance to taxanes, such as docetaxel (Dtx) and cabazitaxel (Cbz), frequently emerges in castration resistant prostate cancer (CRPC). Through pulse selection of the parental cells (DU145), we established Dtx- and Cbz-resistant CRPC cell models and integrated different omic approaches, including transcriptomics and proteomics, to determine the molecular signatures underlying taxane resistance. Interestingly, several genes were regulated in the same direction (up- or down-regulation) at both the gene and protein expression levels in resistant cells compared to parental cells, suggesting that alterations primarily occur at the transcriptional level and manifest at the protein level. Among the differentially regulated genes, Cysteine Rich Protein 2 (CRIP2), a gene associated with tumor suppressor function, has been found to be the most downregulated in taxane-resistant cells. Conversely, Nicotinamide N-Methyltransferase (NNMT) exhibited a significant upregulation and has been validated in the context of taxane resistance. Its overexpression was shown to promote taxane resistance in two different CRPC cell lines, whereas depletion via siRNA or gRNA, as well as treatment with 1-methylnicotinamide (1-MNA, used as a feedback inhibitor)resensitized the resistant cells. RNA-sequencing of NNMT-knockout (CRISPR-Cas9) cells has indicated involvement of TGFβ signaling, and suppressing this pathway has further increased the taxane sensitivity. Epithelial Mesenchymal Transition (EMT) was another pathway depleted upon knockout, and subsequent analysis revealed a significant correlation between NNMT and EMT-related genes (VIM, CDH2, FN1, TGFB1, and ZEB2) in both the Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE) panel and patient data. Additionally, in cancers other than PC, NNMT has been observed to predict treatment outcomes, and notably, among the pat
이 연구는 NNMT 의존성이 있는 전립선암 세포에서 탁산 내성을 공략할 표적 후보를 제시했다. NNMT를 낮추거나 높였을 때 약물 감수성이 반대 방향으로 변했다는 점은 단순한 발현 상관관계보다 강한 기능적 근거다. 동시에 자연적으로 NNMT가 증가하지 않은 AR 양성 내성 모델에서는 표적화 효과가 없었다. 따라서 후속 연구에서는 NNMT 발현과 AR 상태 등 모델의 특성을 함께 고려해 효과가 재현되는 범위를 확인해야 한다. 생체 내 효능·안전성과 적절한 억제 전략도 검증 과제다. 현재 결과만으로 환자의 생존 연장이나 임상 병용요법의 유효성을 판단할 수는 없다.