A single-chain variable fragment of pro-matrix metalloproteinase-7 antibody exhibits anticancer effects by interfering its interaction with syndecan-2 in colon cancer

Abstract

Matrix metalloproteinase-7 (MMP-7)은 syndecan-2 (SDC-2)와의 상호 작용을 통해 대장암 활성을 조절하는 것으로 알려져 있으며, 이 상호 작용의 방해는 대장암에서 유의한 항암 효과를 보여준다. 따라서 이러한 상호작용을 억제하는 항암제를 개발하기 위 해 M13 박테리오파지 디스플레이 스크리닝을 사용하여 MMP-7의 프로 도메인에 대한 단일 사슬 가변 단편 (scFv) 항체를 생성하고, MMP-7의 프로 도메인에 대한 결합 친화도를 기준으로 5개의 scFv를 선택하였다. 선별된 scFv 모두 MMP-7의 프로 도메인을 인식했지만 특히, 1B7과 1C3이 HT29 인간 결장 선암종 세포주에서의 암 활성 (세포의 이동, 침습 및 콜로니 형성)과 in vitro에서 MMP-7의 프로 도메인과 SDC-2의 직접적인 상호 작용을 가장 강력하게 억제하였다. 일관적으로, 1B7과 1C3은 HCT116 인간 전이성 결장암종 세포주에서 pro-MMP-7의 세포 표면 국소화, MMP-7의 젤라틴 분해 활성 및 악성 암 특성을 억제하였다. 특히, 1B7은 마우스 종양 모델에서 CT26 마우스 결장 암종 세포의 원발성 종양 형성 및 폐 전이를 억제하였다. 또한, 1B7-Fc 융합 항체는 1B7 보다 HCT116 세포주에서 더 우수한 항 종양 활성을 보여주었다. 위 결과는 종합적으로, 1B7이 MMP-7과 SDC-2의 상호 작용을 방해함으로써 항암 효과를 발휘하고, 대장암 예방 및 치료를 위한 유망한 치료 항체가 될 수 있음을 시사한다. ;Matrix metalloproteinase-7 (MMP-7) is known to regulate colon cancer activities through interaction with syndecan-2 (SDC-2), and disruption of this interaction exhibits significant anticancer effects in colon cancer. Therefore, to further develop anticancer agents to inhibit this interaction, a single-chain variable fragment (scFv) against the pro-domain of MMP-7 was generated using M13 bacteriophage display screening, and five scFvs were selected based on their binding affinities to the pro-domain of MMP-7. Although they all recognized the MMP-7 pro-domain, 1B7 and 1C3 showed the strongest ability to inhibit the cancer activities (e.g. cell migration, invasion, and colony formation) of human HT29 colon adenocarcinoma cells and the direct interaction of pro-domain of MMP-7 and SDC-2 in vitro. Consistently, both 1B7 and 1C3 inhibited cell surface localization of pro-MMP-7, the gelatinolytic activity of MMP-7, and the malignant cancer properties of metastatic HCT116 human colon carcinoma cells. Particularly, 1B7 inhibited the primary tumor formation and pulmonary metastasis of CT26 murine colon carcinoma in the mouse tumor model. Furthermore, the 1B7- Fc fusion antibody showed better anti-tumorigenic activity of HCT116 cells than 1B7. Together, these data suggest that 1B7 exerts anticancer effects by interfering with the interaction of MMP-7 and SDC-2 and could be a promising therapeutic antibody for the prevention and treatment of colon cancer.