통계청에서 발표한 2017년 우리나라 사망원인 통계를 따르면 사망원인 1위는 암(27.6%)으로 밝혀졌다. 암은 식생활이 서구화됨에 따라 나타나는 질병 중 발병률과 사망률이 함께 증가되고 있는 질병이다. 그 중 췌장암은 발생빈도가 높은 10대 호발암에 속하며, 사망률이 높은 5대 암 중 하나이다. 또한, 현대의학기술의 발전에도 불구하고 췌장암 환자의 상대 생존율이 10% 내외로 예후가 극히 불량하다. 췌장암의 치료로는 외과적 수술에 의한 절제술이 완치의 방법이지만, 췌장의 해부학적 위치로 인해 조기발견이 어려운 점 등에 의해 수술이 가능한 경우는 20% 미만이다. 수술을 하지 못하는 대부분의 경우에는 췌장암에 대한 약물 치료가 현재 가장 핵심적인 치료방법이지만, 강한 독성으로 인한 정상세포의 손상이나 약제 저항성과 같은 부작용이 있어, 부작용이 적고 안정적으로 암세포에 특이적 효과를 내는 식물유래 천연물을 이용한 암 치료물질을 개발이 요구되고 있다. 식물유래 천연물 중 페놀 화합물은 유방암, 피부암, 대장암, 자궁내막암 등 다양한 암에서 항암효과를 나타냄이 입증되었고, 본 연구에서는 식물유래 페놀성 화합물인 1,2,3,4,6-penta-O-galloyl-β-D-glucose(PGG)의 췌장암에 대한 항암효과를 보고자 하였다.
PGG란 오배자(Galla Rhois), 붉나무(Rhus Chinensis Mill), 모란(Paeonia Suffruticosa) 등과 같은 다양한 식물에서 검출되는 페놀성 화합물인 gallotannin이다. 이전 실험을 통해 항알레르기효과, 항염증효과에 대해 알아내었고, 추가적으로 당뇨억제효과 및 전립선암, 유방암, 간암, 대장암, 폐암 등에 대한 항암효과와 같은 다양한 생리활성을 가지는 것으로 보고되어 왔다. 이처럼 PGG의 항암효과에 대한 연구는 보고되어 왔으나, 췌장암에서의 PGG 효과에 대한 연구는 보고된 바가 없다. 따라서 본 연구를 통해 PGG가 췌장암에 미치는 영향을 확인하고 그 분자기전을 규명하고자 한다.
췌장암에 대한 PGG 효과를 검토하기 위해 본 연구에서는 인간 췌장암 세포주인 MIA-paca-2와 PANC-1를 사용하였다. PGG와 양성 대조군인 항암제(Gemcitabine, 5-fluorouracil)를 각 세포주에 처리한 결과, PGG 처리시간(24시간-96시간) 및 농도(0, 1, 2.5, 5, 10 M) 의존적으로 암세포의 증식(Proliferation)을 감소시켰고 동일한 조건에서 세포 독성(Cytotoxicity)을 유도하였다. 세포 독성의 상위기전인 Reactive oxygen species(ROS)에 미치는 영향을 확인하기 위해 ROS의 한 종류인 과산화수소(Hydroxy peroxide, H2O2)의 생성량과 과산화효소(Peroxidase)의 활성도를 측정하였다. 그 결과, PGG를 처리함에 따라 과산화수소의 생성량이 증가되고, 과산화효소의 활성도가 높아짐을 확인하였고, 이를 통해 PGG는 ROS를 유도함으로써 독성을 발휘하는 것을 알아내었다. 또한, PGG 및 항암제를 함유하는 배지에서 각각의 췌장암 세포주를 17-19일 동안 배양한 결과 함암제를 처리한 군에 비해 PGG 처리에 의한 군집형성능(Colony formation)이 효과적으로 억제되었다. 게다가, PGG는 암세포 이동(Migration)을 억제하였을 뿐만 아니라 부착분자인 fibronectin에 대한 암세포의 부착능력(Adhesion)도 감소시켰다.
한편, 암 줄기세포 (Cancer Stem Cell, CSC)는 종양을 생성할 수 있는 능력을 가진 줄기세포로 암의 발생, 성장, 전이 및 항암제 저항성과 관련 있는 것으로 알려져 있다. 이로 인해, 최근 암 줄기세포를 표적으로 하는 치료 방법이 대두되고 있으며, 암 줄기세포에 대한 분자 생물학적 연구 및 표적치료제의 개발 및 적용이 필요하다.
PGG의 췌장암세포 억제 효과에 대한 분자기전을 규명하기 위하여 췌장암의 암 줄기세포 중 대표적인 공통 표지자로 알려진 CD44의 발현량에 미치는 영향을 검토하였다. 우선, Real-time PCR을 통해 CD44 mRNA의 발현량 변화에 미치는 영향을 확인한 결과, MIA-paca-2에서 PGG 10 M로 처리하였을 때 약간 감소하는 결과를 보였지만, PANC-1에서는 CD44 mRNA의 발현량에 영향을 미치지 않았다. mRNA에서 번역과정을 거쳐 나타나는 단백질의 발현량을 Western blot을 통해 검토한 결과, PGG 처리에 의해 각각의 췌장암 세포주에서 CD44 단백질 발현량이 농도 및 시간의존적으로 감소하였다. CD44의 세포 내 경로 중 핵 안에서 세포의 성장을 촉진시키는 전사인자인 Nanog, Oct-4, Sox-2의 단백질 발현량을 Western blot을 통해 검토한 결과 PGG 처리에 의해 세 단백질의 발현량이 모두 감소하였다. 이상의 결과로부터, PGG는 췌장암 암 줄기세포인 CD44의 발현량을 감소시킴으로써 췌장암 세포주에 대한 항암효과를 가지는 것으로 나타났다.

Pancreatic cancer is the 5th most prevalent cause of cancer-related death in Korea. One of the reasons associated with high malignancy of pancreatic cancer is cancer stem cells (CSC) which play an important role in pancreatic carcinogenesis and prognosis. 1,2,3,4,6-penta-O-galloyl-β-D-glucose (PGG), one of the gallotannins from Galla Rhois, has been reported that it has various physiological activities such as anti-allergy and anti-inflammatory effect. Although some studies have been reported that PGG has anti-cancer effect in prostate and breast cancer, little is known regarding the effect of PGG in pancreatic cancer. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of PGG in human pancreatic cancer cell lines. PGG decreased the proliferation of and induced cytotoxicity of MIA-paca-2 and PANC-1 cells, respectively. PGG also increased the expression level of ROS, a major mechanism of cytotoxicity. Furthermore, PGG inhibited the colony formation ability of both cancer cells, and PGG not only inhibited the migration of cancer cells, but also reduced the adhesion of cancer cells to fibronectin. Next, we investigated the expression of CD44, a prominent marker of CSC. PGG inhibited the protein expression of CD44. Also, PGG suppressed expression of Nanog, Sox-2, Oct-4, which is a stem-cell-specific transcription factor and is involved with the anti-apoptosis. In conclusions, PGG exerts anti-pancreatic cancer effect by inhibiting CD44, a key marker for CSC.