Despite of the enormous knowledge accumulated about the genetic basis of human cancer, there have been only a few drugs which target the genetic differences between tumor cells and all normal cells in the body. To identify cancer-specific small molecules, a cell-based assay system which used co-culture strategy was newly developed. Co-culture of normal cells (WI38) and tumor cells (HCT-116) which expressed two different fluorescent proteins (YFP and CFP, respectively) allowed facile screening for cancer-specificity. Among 20,000 compounds screened, a novel compound, CGK3237, was identified that inhibited specifically the growth of HCT-116. Surprisingly, it was found out that only the growth of a certain type of cancer cells which had deregulated Wnt signaling pathway was selectively affected by CGK3237. By using a reporter assay for Wnt-dependent transcriptional activation, it was demonstrated that CGK3237 down-regulated the mRNA level of β -catenin and inhibited the occupancy of β-catenin onto TCF/LEF-responsive element. Consistent with this result, the activity of constitutively activated β-catenin in SW480 cells was also disturbed by CGK3237. The exact cellular target of CGK3237 was not identified yet, but these results suggest that chemical genomic approach is a very powerful method in searching for a novel anti-cancer drug.
약물을 이용한 cancer therapy에 있어서 가장 큰 문제점은 정상 세포 들도 영향을 받아 죽는다는 것이다. 때문에, 암세포와 정상 세포에 대해 서로 다른 sensitivity를 갖는 약물을 찾으려는 연구가 활발히 진행 중이다. 이에, 본 논문에서는 암세포의 성장에만 영향을 주는 small molecule을 co-culture screening 방법을 통해 찾고자 하였다.
서로 다른 fluorescent protein을 발현시키게 한 정상 세포와 암세포를 하나의 plate에서 같이 culture하면서 chemical library를 처리한 뒤, fluorescence 측정을 통해 암세포의 성장에만 특이적으로 영향을 주는 compound들을 screening 했다. MTT cell viability assay를 통한 $2^nd$ screening 과정까지 거쳐 가장 강한 효과를 보이는 CGK3237이라 명명한 hit compound를 찾았는데, 이 compound는 정상 세포에는 영향을 주지 않으면서 암세포의 성장만을 저해하였다. 특히, 다양한 type의 정상 및 암세포들을 가지고 실험해 본 결과 activated Wnt pathway를 가지고 있는 대장암 세포들만이 특이적으로 CGK3237에 의해 성장을 저해 받는다는 사실을 확인할 수 있었다.
따라서, CGK3237이 Wnt pathway를 modulation 할지도 모른다는 가능성을 확인하기 위해 Wnt dependent-transcription activation reporter assay를 수행하였다. 실험 결과, CGK3237은 dose-dependent하게 reporter gene의 발현을 저해하였다. 또한 LiCl을 이용하여 GSK3β activity를 저해 시킨 상태에서의 reporter assay와, Western blot, RT-PCR을 통해 CGK3237이 Wnt pathway component 중 β-catenin의 level을 down-regulation 함을 알 수 있었다. CGK3237에 의한 cell 내의 β-catenin level 감소는 β-catenin의 TCF-responsive element로의 recruitment를 저해하는 효과를 보였으며, 이러한 결과들은 β-catenin이 intrinsically activated 되어있는 SW480 cell에서도 consistent하게 나타났다.
결론적으로, CGK3237은 β-catenin 의 level을 modulation하여 Wnt pathway가 activation 되어있는 cancer cell들의 성장만을 특이적으로 저해하는 효과를 보였다. Chemical genomic approach를 통해 찾은 이러한 novel compounds는 cellular pathway의 효과적이며 특이적인 modulation을 통해, research material로서 뿐만 아니라 drug candidate로서도 큰 가치를 지닌다 하겠다.
