Atorvastatin (ATV)은 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA)의 환원효소 저해제이며 고지혈증 치료제로 사용되고 있다. ATV는 HMG-CoA 환원효소를 차단함으로써 콜레스테롤의 합성을 억제하는 것으로 알려져 있는데 최근 연구에 따르면 이러한 statin 계열의 약물들이 여러 종류의 암 치료 효과에 대해 활성이 있다고 확인되었다. ATV 또한 암세포와 암줄기세포의 성장과 증식을 억제해 유방암을 치료하는 항암제로 사용하기 위하여 많은 연구들이 진행되고 있다.
본 연구에서는 ATV를 약물전달체인 리포좀에 봉입하여 이용하고자 하였다. 리포좀은 L-alpha-phosphatidylcholine from egg (EPC), 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (DOPE) 그리고 cholesterol이 6:1:2 몰 비율로 구성되었으며 thin lipid film으로 제조되었고, freezing-thawing 방법을 이용하여 리포좀에 ATV를 봉입하였다.
ATV를 리포좀에 봉입하고 히알루론산(HA)을 리포좀의 표면에 결합시켜 CD44를 표적화하였다. 이를 통해 ATV가 reticuloendothelial system으로 불필요하게 흡수되는 것을 효과적으로 방지하고 혈액 내 반감기를 증가시켜 안정성을 높이며, Enhanced Permeability and Retention 효과를 이용하여 ATV가 암세포로 더욱 효과적으로 전달될 수 있도록 하여 유방암 세포와 유방암 줄기세포를 사멸시키고자 하였다.
본 연구에서 사용된 ATV를 봉입한 리포좀(ATV-L)과 ATV를 봉입하고 히알루론산이 결합된 리포좀(HA-ATV-L)의 지름은 각각 177.3 nm 와 172.1 nm 로 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 ATV를 봉입한 리포좀 표면의 전하는 -42.2 mV 로 관찰되었고, ATV를 봉입하고 히알루론산을 결합한 리포좀의 표면 전하는 고분자 음이온인 히알루론산의 영향으로 인하여 더 음의 전하를 띄는 -74.2 mV 로 확인되었다. 또한 이들의 ATV 봉입 효율은 약 46-48%로, 히알루론산의 결합 여부는 봉입효율에 큰 영향을 미치지 않았다. 이러한 특징은 리포좀이 약물전달시스템에 이용되기에 적합한 조건을 가지고 있다는 것을 보여주었다.
이어지는 in vitro 실험에는 유방암 세포 중 MCF-7 cell line을 사용하였다. Anti-CD24-PE와 anti-CD44-FITC를 이용하여 flow cytometer를 통해 유방암 줄기세포의 CD44가 유방암 세포에 비해 높게 발현된 것을 볼 수 있었고, 따라서 히알루론산을 이용한 CD44 표적화가 유방암 줄기세포를 표적 치료하기에 적합하다는 것을 확인하였다.
또한 ATV의 항암 효능을 확인하기 위해 MCF-7 adherent cell과 breast cancer stem cells (BCSCs)에 다양한 제형의 ATV를 처리하고 MTT assay를 통해 세포 생존률을 확인하는 실험을 진행하였다. ATV, ATV를 봉입한 리포좀, ATV를 봉입하고 히알루론산을 결합한 리포좀 세 가지 제형을 이용하여 ATV가 세포의 생존에 미치는 영향을 확인하였다. 그 결과 ATV가 리포좀에 봉입되어 있을 때 유방암 세포와 유방암 줄기세포의 생존률이 감소하였으며, 유방암 줄기세포에서는 특히 ATV를 봉입한 리포좀의 표면에 히알루론산이 결합되어 있을 때 세포 성장이 더욱 효과적으로 저해된다는 것을 확인하였다.
이러한 결과는 리포좀이 더욱 효과적인 ATV 전달을 위한 약물전달체로서 작용하며, 또한 히알루론산이 유방암 줄기세포를 표적하여 사멸시키기에 적합하다는 것을 보여주었다. 이는 유방암 세포와 유방암 줄기세포를 대상으로 하는 항암 효능을 기대하는데 사용될 수 있다.
결과적으로, 본 연구를 통해 atorvastatin을 봉입하고 히알루론산을 결합시킨 리포좀은 유방암 세포 뿐만 아니라 유방암 줄기세포까지 함께 표적으로 하는 유방암 치료제로서의 발전 가능성이 있으며 추가 연구를 통해 유방암의 안전하고 효과적인 새로운 치료제의 개발로 이어질 것을 기대할 수 있다.