Therapeutic Effect of Melittin-Modified Peptide in Reducing Triple-Negative Breast Cancer Metastasis in vitro

국문 초록 (Abstract)

삼중음성유방암(TNBC)은 빠른 전이가 특징이며, 종양관련대식세포(TAM)는 종양 미세 환경의 많은 부분을 차지하는 세포이다. TAM은 종양을 억제하는 M1 유형과 종양을 촉진하는 M2유형으로 분류된다. M2유형의 TAM은 암의 개시, 면역 감시, 이동, 침습 및 전이에 기여한다.
봉독의 주성분인 멜리틴은 M2 유형 TAM에 우선적으로 결합하는 특성 때문에 항암 효과와 관련하여 많은 주목을 받아왔다. 펩타이드 약물 접합체(PDC)는 약물을 원하는 표적에 전달하는 펩타이드와 표적을 죽이는 세포독성제를 융합한 약물로서 봉독의 주요 성분인 멜리틴을 변형한 PDC인 melittin-modified peptide가 M2 유형 대식세포를 감소시키고, TNBC 세포 (MDA-MB-231)의 전이를 억제하는지 여부를 조사하였다.
MTS assay를 이용한 세포생존능 측정 결과 melittin-modified peptide는 M0, M1 유형 대식세포보다 M2유형 대식세포에서 세포독성을 띠는 것으로 나타났으며, M2 유형 대식세포에 melittin-modified peptide를 사전처리하여 TNBC와 함께 배양하였을 때 TNBC 세포의 상피-중간엽 이행(EMT)이 감소됨을 확인하였다. 또한 wound healing assay에서 TNBC에 melittin-modified peptide를 사전처리하는 농도가 증가할수록 세포운동성이 감소됨을 확인할 수 있었다.
Melittin-modified peptide 는 시험관 내에서 M2 유형 대식세포를 억제하여 전이의 중요한 과정인 EMT를 조절하는 경향이 있었다. 또한, melittin-modified peptide 이 M2 유형 대식세포를 감소시켜 암세포의 운동성을 유의하게 손상시킴을 확인하였다.
종합적으로, 이 연구 결과 melittin-modified peptide 가 M2 유형 대식세포 조절을 통하여 TNBC의 전이를 억제하는 치료효과를 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Triple-negative breast cancer (TNBC) is characterized by rapid metastasis. Tumorassociated macrophages (TAMs) account for a large proportion of the tumor microenvironment. TAMs are sorted into anti-tumoral M1 and pro-tumoral M2. M2-like TAMs contribute to cancer inhibition, immune surveillance, migration, invasion, and metastasis. Peptide-drug conjugates (PDCs) are drugs that fuse with peptides and cytotoxic agents in order to deliver drugs to the desired targets. Melittin has received much attention for its anti-cancer effects because of its preferential binding to M2-like TAMs.
This study aimed to investigate the melittin-modified peptide, which is a PDC modified from melittin, whether melittin-modified peptide targeted M2 macrophage and TNBC cell (MDA-MB-231) metastasis was suppressed by depleting M2 macrophages in vitro.
MTS assay showed that melittin-modified peptide has cytotoxicity at a lower concentration in M2 macrophages than that of M0 or M1 macrophages. And Western blotting also showed that in condition of M2 macrophage with melittin-modified peptide, the epithelial-mesenchymal transition (EMT) rate was reduced. In the same context, the motility of TNBC cells decreased when treated with M2 macrophages that were pretreated with melittin-modified peptide by wound healing assay using ImageJ.
In conclusion, melittin-modified peptides deplete M2 macrophages rather than cancer cells or other types of macrophages. And EMT, an important process in metastasis, is regulated through the inhibition of M2 macrophages. Furthermore, melittin-modified peptides significantly impaired the motility of cancer cells by depleting M2 macrophages.
Taken together, these results suggest that melittin-modified peptide has the potential to inhibit the metastasis of TNBC.

목차 (Table of Contents)

• Contents ---------------------------------------------------------------------------------------- i
• List of Figures -------------------------------------------------------------------------------iii
• Abstract ---------------------------------------------------------------------------------------iv
• I. Introduction -----------------------------------------------------------------------------------1
• II. Materials and Methods ----------------------------------------------------------------------3
• 1. Peptides -----------------------------------------------------------------------------------3
• 2. Cell -----------------------------------------------------------------------------------------3
• 3. MTS assay --------------------------------------------------------------------------------3
• 4. Real-time polymerase chain reaction -------------------------------------------------4
• 5. Western blotting --------------------------------------------------------------------------4
• 6. Wound healing assay --------------------------------------------------------------------5
• 7. Statistics -----------------------------------------------------------------------------------6
• III. Results -----------------------------------------------------------------------------------------7
• 1. Characterization of different phenotypes of macrophages -------------------------7
• 2. Cytotoxicity of melittin-modified peptide ----------------------------------------- 11
• 3. Regulation of epithelial-mesenchymal transition in MDA-MB-231 triplenegative breast cancer cells --------------------------------------------------------------- 13
• 4. Reduction of migration in MDA-MB-231 ----------------------------------------- 15
• IV. Discussion ----------------------------------------------------------------------------------- 18
• V. Conclusion ----------------------------------------------------------------------------------- 22
• VI. Reference ------------------------------------------------------------------------------------ 23
• Abstract in Korean ------------------------------------------------------------------------------- 27