피부암 중 가장 공격적인 피부암인 악성흑색종은 전 세계적으로 피부암 관련 사망률의 65%를 차지한다. 악성흑색종은 UV 손상으로부터 피부를 보호하고 피부암의 발병을 예방하는 데 중요한 역할을 하는 멜라닌 세포에서 유래하지만, 일시적/만성적인 UV 노출 또는 멜라닌 세포의 유전적 돌연변이는 악성흑색종 발병으로 이어질 수 있다. 초기 악성흑색종 환자의 경우, 조기 진단 및 적절한 치료는 완치율과 생존율을 향상시킬 수 있다. 그러나, 악성흑색종 치료에 사용되는 화학요법의 내화학성과 부작용으로 인해 높은 치료 효과를 기대하기 어려우며, 유전적 및 조직학적 구성이 매우 복잡하기 때문에 악성흑색종의 진행 및 치료 효과를 예측하기 어렵다. 따라서, 효과적인 악성흑색종 치료를 위한 진단 및 예후 바이오마커를 찾는 것이 중요하다.
많은 연구에서 apolipoprotein 은 다양한 종양에 대한 바이오 마커로 작용하며 종양 진행에 직접적으로 관여한다는 보고가 있다.
Apolipoprotein (APO)은 주로 지질 수송 및 대사뿐만 아니라 염증 및 면역 반응과 같은 다양한 생물학적 과정에 관여하는 것으로 알려져 있다. 총 22 개의 Apolipoprotein 은 10 개의 하위군 APOA-APOJ 로 분류된다. APO 하위군 중에서 Apolipoprotein D (APOD)는 악성흑색종의 새로운 예후 인자로 밝혀졌으며, Apolipoprotein E (APOE)는 악성흑색종의 진행과 전이를 억제한다고 알려졌다. 또한, Apolipoprotein A1 (APOA1)은 악성흑색종에서 선천성 및 적응성 면역 반응의 조절을 통해 강력한 항암 활성을 나타냈다. 악성흑색종에서 다양한 APO 의 역할이 알려져 있지만, 악성흑색종에서 Apolipoprotein L1 (APOL1)의 역할은 아직 연구되지 않았다. 따라서, 본 연구는 multiomics 분석을 사용하여 악성흑색종 환자의 예후와 APOL1 mRNA 발현을 통한 임상적 연관성을 확인했다. 유전자 발현 프로파일링 및 임상 데이터베이스 분석을 통해, APOL1 mRNA 발현은 정상 조직에 비해 악성흑색종 조직에서 유의하게 증가하였고, 높은 APOL1 발현은 악성흑색종 환자의 양호한 예후와 연관이 있었다. 또한, APOL1 mRNA 발현은 항종양 활성을 나타내는 effector 세포뿐만 아니라 effector 세포를 유도하는 케모카인 및 세포 독성 분자와도 유의한 양의 상관관계를 나타냈다. 전반적으로 이러한 결과는 APOL1 발현이 종양 내로 침윤된 effector 세포의 세포 독성 활성으로 인한 항종양 효과가 환자의 양호한 예후에 영향을 준다는 것을 시사한다.
Multiomics 분석을 통해 악성흑색종에서 APOL1 의 임상적 연관성 및 항종양 효과을 확인하였지만, 생체 및 세포 내에서 APOL1 의 역할은 명확하게 조사되지 않았다. 따라서, 본 연구는 생체 및 세포 내에서 APOL1 의 역할과 관련된 기전에 초점을 두었다.
세포 내에서 APOL1 의 역할을 확인하기 위해 APOL1 vector 를 인간 악성흑색종 세포주 A375sm 세포에 형질감염시켜 악성흑색종 성장 및 전이에 미치는 영향을 확인하였다. APOL1 과발현은 Bax 의 증가 및 Bcl-2 의 감소에 의해 세포자멸사를 유도하였고, A375sm 세포 증식 및 세포 주기를 억제하였다. 또한, APOL1 과발현은 A375sm 세포의 이동능 및 전이를 억제하였다. 이러한 결과는 APOL1 과발현이 A375sm 세포의 성장 및 전이를 억제하는 항종양 효과를 나타냄을 시사한다. 또한, APOL1 의 항종양 효과 기전을 확인하기 위해 MAPK 신호 전달 경로 관련 억제제와 신호 전달 관련 인자를 확인했다. 그결과, APOL1 과발현은 p38 과 c-Jun N-terminal kinase (JNK)를 활성화시키고, Wnt/β-catenin 신호 전달을 억제시켰다. 또한, APOL1 과발현은 NK 세포를 종양 내로 침윤시키는 케모카인인 CXCL10 의 발현을 증가시켜 NK 세포 이동을 유도했다. 이러한 결과는 APOL1 이 항종양 면역 반응과 p38/JNK 및 Wnt/β-catenin 신호전달 조절하여 A375sm 세포의 성장 및 전이를 억제하는 것을 시사한다.
생체 내에서 APOL1 의 역할을 확인하기 위해 APOL1 과발현-A375sm 세포를 Xenograft 모델에 주입하여 종양 성장 및 전이 비교했다. 그 결과, APOL1 그룹의 종양 및 폐 전이가 대조군에 비해 유의미하게 억제되었다. 종합적으로, 이 연구는 APOL1 이 세포 신호 전달 경로 및 항종양 면역 반응의 조절을 통해 흑색종의 성장 및 전이를 억제한다는 것을 보여주며, 이는 APOL1 이 흑색종을 억제할 수 있는 새로운 항종양 인자임을 제시한다.