GRP, Gastrin-releasing peptide는 신경펩타이드로 소화기 및 신경계에서 중요한 조절 역할을 합니다. 최근 연구에서는 GRP와 GRPR(Gastrin-releasing peptide receptor)의 상호작용이 전립선암 조기 진단 및 치료에서 중요한 표적으로 부각되고 있습니다. GRPR은 특히 초기 단계의 전립선암에서 과발현되며, 이를 기반으로 한 GRPR-antagonist는 암세포를 특이적으로 타겟팅할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. GRP를 활용한 연구는 전립선암 환자들을 위한 방사성 진단 및 치료(theranostics) 분야에서 혁신을 이끌며, 암 치료의 효과성을 높이는 데 기여하고 있습니다.
Q1. Ligandtracer를 사용한 이유는 무엇인가요?
A. ligandtracer Yellow는 PC-3 세포에 과발현되어 있는 인간 GRPR(Gastrin-releasing peptide receptor)과 방사성 (111In) 표시된 펩타이드의 결합 친화도 (binding affinity, KD)를 실시간으로 측정하기 위해 사용하였습니다. 이를 통해 GRPR과의 상호작용을 정량화하고, 각 펩타이드의 결합 특성을 비교할 수 있었습니다.
Q2. Ligandtracer를 사용한 실험은 어떻게 진행하였나요?
A. ligandtracer 실험은 다음과 같은 방식으로 진행되었습니다:
1) PC-3 세포를 PetriDish에 배양하였습니다.
2) 방사성 표시된 펩타이드([111In]In-AU-RM26-M2, [111In]In-AU-RM26-M3, [111In]In-AU-RM26-M4)를 1 nM 및 3 nM 농도로 사용하여 결합 곡선을 300분 동안 측정하였습니다.
3) 결합 평형에 도달한 후, 방사성 리간드가 포함된 배지를 신선한 배지로 교체하고 약 16시간 동안 해리 곡선을 측정하였습니다.
4) 얻어진 센서그램 데이터를 분석하여 각 펩타이드의 해리 상수(KD)를 계산하였습니다.
Q3. GRPR(Gastrin-releasing peptide receptor)은 무엇인가요?
A. GRPR(Gastrin-releasing peptide receptor)은 인간의 다양한 조직, 특히 암세포에서 과발현되는 G-protein couple receptor 입니다. 이는 특정 펩타이드인 gastrin-releasing peptide(GRP)와 결합하여 세포 신호전달을 활성화시킵니다. GRPR은 전립선암을 포함한 초기 단계 암에서 특히 높은 발현을 보이며, 이를 활용하여 암의 조기 진단 및 치료 표적(theranostics)으로 사용되고 있습니다.
Q4. gastrin-releasing peptide(GRP)는 무엇인가요?
A. gastrin-releasing peptide(GRP)는 신경펩타이드로, 위산 분비를 촉진하고 소화기 기능을 조절하는 역할을 합니다. GRP는 위장의 G 세포에서 gastrin이라는 호르몬의 분비를 자극하며, 소화기 및 중추신경계에서 다양한 생리적 기능을 조절합니다. 또한, GRP는 암세포에서 과발현될 수 있어 특정 암의 바이오마커로 활용되기도 합니다.
Q5. 위장에 있는G 세포란 무엇인가요?
A. 위의 G 세포는 위벽에 위치한 세포로, “gastrin”이라는 호르몬을 분비하는 역할을 합니다. 이 호르몬은 위산 분비를 촉진하고 위 운동을 활성화하여 음식물 소화를 돕습니다. G 세포는 위산 분비를 조절하는 데 중요한 역할을 하며, 소화 과정에서 핵심적인 기능을 수행합니다. G 세포는 주로 위의 가장 아랫 부분, 즉 유문부(pylorus)라 불리는 소화된 음식물이 십이지장으로 넘어가기 직전의 영역에 위치합니다. 또한 십이지장에서도 발견됩니다.
Q6. G 세포에서 생성된 GRP가 G 세포의 GRPR에 결합하고, 이에 대한 반응으로 G 세포에서 gastrin이 생성되나요?
A. G 세포에서 생성된 gastrin-releasing peptide(GRP)는 G 세포 표면에 있는 GRPR(Gastrin-releasing peptide receptor)에 결합합니다. 이 결합은 신호 전달 과정을 활성화하여 G 세포에서 gastrin이라는 호르몬의 분비를 촉진합니다. 이는 전형적인 autocrine 신호전달 방식에 해당합니다. Gastrin은 위산 분비를 자극하고 소화 과정을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다.
Q7. Gastrin-releasing peptide receptor (GRPR)-antagonists는 어떤 목적으로 사용되었나요?
A. GRPR-antagonists는 전립선암 치료와 진단에 사용되는 theranostic radioligands의 핵심 모티프 역할을 합니다. 이들은 GRPR에 대한 높은 친화도와 특이성을 가지며, 전립선암 초기 단계에서 GRPR이 과발현되는 특징을 이용하여 질병을 효과적으로 타겟팅할 수 있는 가능성을 보여주고 있습니다.
Q8. 연구에서 어떤 GRPR-antagonist 유사체를 개발하였나요?
A. 연구에서는 기존의 Gly11/Sar11을 대체하여 neprilysin에 의해 분해되지 않는 [111In]In-AU-RM26-M1을 포함하여 세 가지 새로운 유사체가 개발되었습니다: (i) AU-RM26-M2 (PEG2-Pip linker) (ii) AU-RM26-M3 (PEG2-Arg linker) (iii) AU-RM26-M4 (Arg-Arg-Pip linker)
Q9. Neprilysin이란 무엇인가요?
A. neprilysin(NEP)은 세포막에 존재하는 금속 단백질 분해효소 (metalloprotease)로, 다양한 생리적 펩타이드를 분해하는 역할을 합니다. 이 효소는 특히 신경펩타이드, 나트륨이뇨펩타이드(natriuretic peptide), 엔케팔린(enkephalin) 등과 같은 펩타이드를 분해하여 신호 전달을 조절합니다. Neprilysin은 혈압 조절, 염분 균형, 통증 조절 등 여러 생리적 과정에서 중요한 역할을 합니다. 하지만, 순환하는 혈액에 존재하는 방사성 리간드의 안정성을 저하시킬 수 있습니다. 따라서 연구에서는 neprilysin에 의해 분해되지 않는 유사체를 설계하여 안정성을 높이고자 했습니다.
Q10. Metalloprotase란 무엇인가요?
A. metalloprotease는 세포막이나 조직 내에서 금속 이온의 도움을 받아 펩타이드 결합을 분해하는 효소입니다. ‘metallo-‘는 금속을, ‘protease’는 단백질을 분해하는 효소를 의미합니다.
Q11. 연구에서 개발한 PRPR 결합 유사체들의 특징은 무엇인가요?
A. 유사체들의 특징은 다음과 같습니다.
* 이 유사체들은 GRPR에 높은 친화도와 특이성을 보였습니다.
* PC-3 세포와 동물 모델에서 [111In]In-AU-RM26-M1(reference)와 비교하여 평가되었습니다.
* AU-RM26-M4는 최고 수준의 종양 섭취 (tumor uptake)와 백그라운드 제거 패턴 (background washout pattern)을 보였으며, [111In]In-AU-RM26-M2도 상대적으로 낮은 백그라운드 수준 (low background level)을 보였습니다.
* [111In]In-AU-RM26-M3는 안정성이 다소 떨어졌습니다.
Q12. Bombesin (BBN)란 무엇인가요?
A. Bombesin(BBN)은 양서류에서 발견되는 테트라데카펩타이드로, Pyr-Gln-Arg-Leu-Gly-Asn-Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-Leu-Met-NH2의 아미노산 서열을 가지고 있습니다. BBN은 세포 신호 전달을 조절하며, 인간 GRPR(Gastrin-releasing peptide receptor)에 대한 높은 친화도를 보입니다. 이를 기반으로 한 유사체는 전립선암 치료를 위한 theranostic radiopharmaceutical 설계에 널리 활용됩니다.
Q13. BBN과 GRPR-antagonists의 관계는 무엇인가요?
A. GRPR-antagonists 설계에서 BBN의 C-말단 nonapeptide ([H-DPhe6]BBN(6–14))가 주로 사용됩니다. 이 구조는 GRPR과의 상호작용 능력을 유지하면서 구조적 개입을 통해 Leu13-Met14-NH2를 Sta13-Leu14-NH2로 대체하여 JMV594(RM26)와 같은 강력한 GRPR-antagonist를 생성합니다. 이러한 유사체는 높은 효율성과 안정성을 가지고 있어 방사성 리간드 설계에 중요한 역할을 합니다.
Q14. Nonapeptide란 무엇인가요?
A. nonapeptide는 아미노산 9개로 구성된 짧은 펩타이드를 의미합니다. 펩타이드는 아미노산이 펩타이드 결합으로 연결된 분자로, 단백질의 기본 단위입니다. nonapeptide는 특정 생리적 기능을 수행하거나, 연구 및 치료 목적으로 설계된 합성 펩타이드로 사용될 수 있습니다. 예를 들어, BBN의 C-말단 nonapeptide는 GRPR과의 상호작용을 유지하면서 GRPR-antagonist 설계에 중요한 역할을 합니다.
[참조]
Obeid, K., Kanellopoulos, P., Abouzayed, A., Mattsson, A., Tolmachev, V., Nock, B. A., Maina, T., & Orlova, A. (2024). GRPR-antagonists carrying DOTAGA-chelator via positively charged linkers: Perspectives for prostate cancer theranostics. Pharmaceutics, 16(4), 513. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics16040513
Cell Binding Affinity (KD) & Kinetics (ka, kd). https://ycluebio.com/
LigandTracer: Cell Binding Affinity, Kinetics 분석방법. https://ycluebio.com/ligand-binding-affinity-package/
LigandTracer Applications. https://www.ligandtracer.com/applications/