Effects of Regional Hyperthermia with Moderate Temperature on Cancer Treatment

Chi-Dug Kang(강치덕),Sun-Hee Kim(김선희) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.9

중등도 온열요법이 종양세포에 대한 세포독성, 종양혈관에 미치는 영향 및 면역학적 영향 등 다양한 항종양 활성을 가지고 있음에도 불구하고, 중등도 온열요법은 그 자체만으로는 항암효과가 뚜렷하지 않아, 방사선치료나 항암제 치료와 병용하여 암치료에 사용되고 있으면서, 심각한 부작용이 없이 어느 정도의 긍정적인 효과를 보이고 있다. 모든 연구에서 긍정적인 결과를 보이지 못한 것은 열충격 반응 그 자체가 온열요법의 항암효과를 방해하기 때문이다. 그러므로 온열요법의 효과를 증가시키기 위해서는 온열요법의 항암효과에 대한 부정적인 영향을 제거해야 한다. 암세포뿐만 아니라 혈관, 면역 세포 및 결체조직 등을 포함하고 있는 종양조직의 열 스트레스에 대한 반응은 매우 복잡하지만, 임상적으로 사용되고 있는 약물 중 열 스트레스 반응을 조절할 수 있는 약물들이 암환자의 온열요법 치료 효과를 개선시킬 수 있는 지에 대한 연구가 필요하다. 이 종설에서는 현재 임상에서 사용하고 있는 온열요법 장치로서 최신의 기술이며, 중등도 온도가 정상 조직에 대한 부작용 없이 기존 치료법의 효과를 증가시킬 수 있기 때문에, 비침습적 체외용 고주파 중등도 온열요법을 중심으로 다룬다. Despite that moderate hyperthermia can exert various antitumor activities such as direct cytotoxic effects on tumor cells, effects on tumor vasculatures and immunological effects, hyperthermia has been usually combined with radiotherapy or chemotherapy due to its limited efficacy in cancer treatment, showing some positive clinical benefits with generally well-tolerated side effects. Since heat shock responses itself can interfere with the anti-tumor effects of hyperthermia, not all of these studies might have demonstrated positive clinical outcomes in cancer patients. Therefore, the negative anti-tumor effect of hyperthermia should be reduced to enhance the effectiveness of hyperthermia. Although the responses to heat stress of tumor tissues containing vessels, immune cells, connective tissues as well as cancer cells, are very complicated, it is needed to study in the near future if some clinically available drugs, which can modulate heat stress responses, can improve the efficacy of hyperthermia in patients with cancer. In this review, the effect of clinical hyperthermia centered on non-invasive external hyperthermia using radiofrequency at moderate temperature will be discussed, since it is the state-of-the-art technology in the current clinical practice of hyperthermia, and a moderate operational temperature is used to increase the therapeutic effectiveness of conventional therapy without additional toxicity to normal tissues.

Identification of differentially expressed proteins in the bacterial biofilm

강치덕,최점일,Kang, Chi-Dug,Choi, Jeam-Il The Korean Academy of Periodontoloy 2005 Journal of Periodontal & Implant Science Vol.35 No.2

본 연구는 치주낭에 biofilm형태로 부착되어 질환을 유발시키고 항생제 빚 항균제에 저항을 일으키는 세균 독성요소를 규명하기 위해 시행된 기초연구이다. 치주질환의 주 병원균의 하나인 Porphyromonas gingivalis 381 biofilm의 세포외막에 특이하게 발현되는 단백질을 규명하기 위한 기초적인 자료를 얻기 위해 시행하였다. Porphyromonas gingivalis 381을 통상적인 세균 배양용 broth를 사용하여 혐기성 세균 배양기로 24시간 배양한 것을 대조군으로 하고, tissue culture plate를 이용하여 혐기성 배양조건 하에서24시간동안 biofilm을 형성하여 실험군으로 설정하였다. 세균을 수획하여 세포외막을 분리하고 isotonic isoelectric focusing을 시행한 결과 주로 약 20-30 kilodaltons에 해당하는 수종의 세균세포막 단백질이biofilm으로 배양한 세균에서 더 상승적으로 발현됨이 관찰되었고, 상이한 수종의 단백질도 planktonic culture broth로 배양한 세균에서 다 상승적으로 발현됨을 관찰할 수 있었다. 이것은 세균의 배양조건과 환경에 따라 그 외막 단백질이 서로 다르게 발현됨을 입증하는 기초적인 자료로서 향후 단백질의 동정과 성격을 규명하는 근간 실험으로 추진할 계획이다.

Expression of DNA-dependent Protein Kinase and Its Relationship with Epidermal Growth Factor Receptor Signaling in Metastatic Cancer Cell Lines

황지영,김선희,강치덕,윤만수,Hwang Jee Young,Kim Sun Hee,Kang Chi Dug,Yoon Man Soo Korean Society of Life Science 2005 생명과학회지 Vol.15 No.3

암세포의 유전적 불안정성은 부적절하게 활성화된 DNA수복경로와 관련되어 있다. 전이성 암은 높은 유전적 불안정성을 나타내는데, 이와 관련하여 본 연구에서는 전이성 암세포에서의 중요한 DNA수복 단백질의 하나인 DN의존성 단백질 키나아제(DNA-PK)의 발현 변화를 조사하였다. 여러 종류의 전이도가 다른 암세포들을 대상으로 한 실험에서 전이성 암세포들은 각각의 모세포에 비하여 DNA-PK 성분의 조절 소단위인 Ku70/80의 발현 및 Ku의 DNA 결합 활성이 증강되어 있었다. 또한 DNA-PK의 촉매 소단위인 DNA-PKcs의 발현 및 whole DNA-PK복합체의 kinase의 활성도 전이도가 큰 암세포에서 그 모세포보다 증강되어 있음을 알 수 있어, 전이성 암세포의 증강된 DNA수복능은 부적절한 DNA수복을 일으켜 암의 진행 및 전이를 촉진시키는 원인이 될 수 있음을 시사하였다. 한편 암세포의 표피성장인자수용체의 신호전달의 증강은 암의 침윤과 전이에 관련되어 있으며, DNA-PK의 기 기능에도 영향을 줄 수 있는 가능성이 보고 된 바 있는데, 본 연구에서는 표피성장인자수용체의 신호전달과 DNA-PK의 관련성을 명확히 밝히기 위하여 새로 개발된 EGFR tyrosine kinase inhibitor인 PKI166의 DNA-PK의 활성에 미치는 영향을 조사하였다. PKI166는 Ku70/80 및 DNA-PKcs의 발현을 억제하였고 이와 관련하여 전이성 및 항암제 다제내성 암세포에서 PKI166에 의하여 항암제에 대한 감수성을 증가시켜 항암제 내성을 나타내는 전이성 암세포 대한 치료법 연구에 DNA-PK가 분자적 표적이 될 수 있음을 밝혔다. The genetic instability of cancer cells may be related to inappropriately activated DNA repair pathways. In present study, the modulated expression of DNA-dependent protein kinase (DNA-PK), a major DNA repair protein, in human cancer metastatic cells was tested. The expressions of Ku70/80, regulatory subunit of DNA-PK, and the Ku DNA-binding activity in various highly metastatic cell lines were higher than those in each parental cell line. Also, the expression of DNA-PKcs, catalytic subunit of DNA-PK, and the kinase activity of the whole DNA-PK complex in highly metastatic cells were significantly increased as compared to those of parental cells, suggesting that the enhanced DNA repair capacity of metastatic cells could be associated with aberrant use of DNA repair, which may mediate tumor progression and metastatic potential. Increased EGFR (epidermal growth factor receptor) signaling has been associated with tumor invasion and metastasis, and the linkage between EGFR-mediated signaling and DNA-PK has been suggested. This study showed that PKI166, the new EGFR tyrosine kinase inhibitor, modulated the expressions of Ku70/80 and DNA-PKcs and also revealed the chemosensitization effect of PKI166 against metastatic cells may be in part due to inhibition of Ku70/80. These results suggest that interference in EGFR signaling by EGFR inhibitor resulted in the impairment of DNA repair activity, and thus DNA-PK could be possible molecular targets for therapy against metastatic cancer cells.

Potentiation of the Cytotoxic Effects of Imatinib and TRAIL by Nonsteroidal Anti-inflammatory Drugs on Human Cancer Cells

Hyun-Jung Moon(문현정),Chi-Dug Kang(강치덕),Sun-Hee Kim(김선희) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.8

항암 요법의 실패의 주요 원인으로 암세포의 항암제에 대한 내성 획득이 잘 알려져 있다. 비스테로이드소염제(NSAID)는 항염증작용뿐만 아니라 항암제와의 병용요법으로 임상적인 암 치료 요법에 응용되고있다. 본 연구에서는 NSAIDs 인 celecoxib 및 이의 구조 유사체인 2,5-dimethyl celecoxib 그리고 ibuprofen의 인간 암세포에 대한 imatinib 및 TNF-related apoptosis inducing ligand (TRAIL) 세포 독성 변화에 미치는 영향을 조사하였다. NSAID는 TRAIL 및 imatinib에 각각 약제 내성을 나타내는 간암 세포와 백혈병 세포에서 이들 약물의 세포독성을 증강시키는 활성을 나타내었다. NSAID는 ATF4/CHOP의 발현 증강으로 소포체 스트레스 및 오토파지(Autophagy, 자가포식)를 유도하였다. 이로 인한 DR5 발현 증강과 함께 c-FLIP 발현 억제로 TRAIL의 세포독성을 증강시키는 기전을 나타내었다. NSAID로 유도되는 오토파지 활성은 imatinib-resistant CD44<SUP>high</SUP>K562 백혈병세포의 imatinib 감수성을 증강시켰으며, NSAID는 이 세포에서 높은 발현을 나타내는 다양한 stemness-related marker 단백질의 발현 감소를 촉진시키는 활성으로 세포사멸을 유도하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 NSAID의 오토파지 유도 활성이 TRAIL과 imatinib의 세포 독성을 증강시키는 것으로서, NSAID와 이들 약물과 병용 처리 방법은 인간 암세포의 TRAIL 및 imatinib 내성을 극복 시킴과 동시에 암세포에 이들 약물의 독성 부작용을 감소시킬 수 있는 낮은 농도의 처리를 가능하게 할 것으로 사료된다. The resistance of cancer cells to anti-cancer drugs is the leading cause of chemotherapy failure. The clinical use of nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) has been gradually extended to cancer treatment through combination with anti-cancer drugs. In the current study, we investigated whether NSAIDs including celecoxib (CCB), 2,5-dimethyl celecoxib (DMC), and ibuprofen (IBU) could enhance the cytotoxic effects of imatinib and TNF-related apoptosis inducing ligand (TRAIL) on human cancer cells. We found that the NSAIDs potentiated TRAIL and imatinib cytotoxicity against human hepatocellular carcinoma (HCC) cell lines SNU-354, SNU-423, SNU-449, and SNU-475/TR and against leukemic K562 cells with high level of CD44 (CD44<SUP>high</SUP>K562), respectively. More specifically, CCB induced endoplasmic reticulum stress via up-regulation of ATF4/CHOP which is associated with the induction of autophagy against HCC and CD44<SUP>high</SUP> K562 cells. NSAID-induced autophagic activity accelerated TRAIL cytotoxicity of HCC cells through up- and down-regulation of DR5 and c-FLIP, respectively. The NSAIDs also potentiated imatinib-induced cytotoxicity and apoptosis through down-regulation of markers in CD44<SUP>high</SUP>K562 cells that express a stemness phenotype. Our results suggest that the ability of NSAIDs to induce autophagy could enhance the cytotoxicity of TRAIL and imatinib, leading to a reverse resistance to these drugs in the cancer cells. In conclusion, NSAIDs in combination with low-dose TRAIL or imatinib may constitute a novel clinical strategy that maximizes therapeutic efficacy of each drug and effectively reduces the toxic side effects.

Camptothecin 에 의한 ST1571 의 항암 활성 증강

김미주,이상민,배재호,정병선,강치덕,김선희,Kim, Mi-Ju,Lee, Sang-Min,Bae, Jae-Ho,Chung, Byung-Seon,Kang, Chi-Dug,Kim, Sun-Hee 한국생명과학회 2007 생명과학회지 Vol.17 No.6

본 연구에서는 전이성 암세포와 항암제 다제내성 세포에 있어서 항암제 내성에 영향을 미치는 것으로 알려진 DNA-dependent protein kinase (DNA-PK) 가 Abl protein-tyrosine kinases저해제인 STl571 내성에도 연관되어 있는지에 대하여 조사하였다. 또한 STl571 과 topoisomerase I 저해제인 camptothecin (CPT) 의 단독 및 병용처리에 의한 항암 활성을 전이성 암세포와 항암제 다제내성 세포를 대상으로 조사하였다. 세포의 전이도와 내성정도에 따라 STl571 의 감수성이 다르게 나타났다. 이와 함께 ST1571의 처리후 농도에 따라 전이도가 낮은 KMl2, PC3 세포와 항암제 감수성인 CEM, MCF-7 세포에서는 DNA-PK 의 발현이 감소하는 반면, 전이도가 높은 KML4a, PC-MM2 세포와 다제내성 CEM/MDR 및 MCR/MDR 세포에서는 그 발현이 증가되어 있음을 알 수 있었다. 이는 DNA-PK 의 발현이 STl571 의 내성에 관여한다는 것을 시사한다. 이와 같은 결과에 근거하여 DNA-PK 의 발현을 감소시키는 CPT를 STl571 내성을 나타내는 암세포에 대하여 STl571 과 병용처리 하였다. 그 결과 DNA-PK의 발현이 감소되고 세포증식이 억제됨으로써 ST1571 의 감수성이 CPT에 의해 증가하는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 DNA-PK가 STl571 의 내성을 극복하는데 있어서 새로운 표적이 될 수 있으며, STl571 의 치료내성 극복에 CPT 와의 병용처리가 유효함을 알 수 있었다. The in vitro activity of ST1571, an inhibitor of the Abl group of protein-tyrosine kinases, alone or in combination with camptothecin (CPT), a specific topoisomerase I inhibitor, was evaluated against human cancer cells with different metastatic capacity and drug resistance potency. These cell lines showed different sensitivity to ST157 on growth inhibition, and the expression of DNA-dependent protein kinase (DNA-PK), which interacts constitutively with c-Abl, was significantly decreased in drug sensitive CEM and MCF-7 cells and poorly metastatic PC3 and KMl2 cells as compared with that of multidrug resistant CEM/MDR and MCF-7/MDR cells and highly metastatic PC3-MM2 and KM/L4a cells, respectively. These results suggest differential modulation of DNA-PK by ST1571 treatment in drug resistance and metastatic degree dependent manner. We showed that CPT as well as ST1571 significantly inhibits the expression of DNA-PK. The combined treatment with ST15fl and CPT revealed synergistic effect, and the effect was accompanied by inhibition of cell proliferation due to significant reduced expression of DNA-PK components, which resulted in CPT sensitizes human cancer cells resistant to ST1571. Therefore, the results of our study suggested that the suppression of DNA-PK using combination of ST1571 and CPT could be a novel molecular target for against drugresistant and metastatic cancer cells.

일부 함정내 소음폭로 근무자의 소음성난청에 관한 연구

손석준 ( Seok Joon Sohn ),강치덕 ( Chi Dug Kang ),전인기 ( In Ki Chun ),김해준 ( Hae Joon Kim ) 국군의무사령부 1992 대한군진의학학술지 Vol.23 No.1

Potentiation of Anticancer Effect of Artesunate by Combination with Nonsteroidal Anti-inflammatory Drugs on Human Cancer Cells

Hyun-Jung Moon(문현정),Chi-Dug Kang(강치덕),Sun-Hee Kim(김선희) 한국생명과학회 2021 생명과학회지 Vol.31 No.10

본 연구에서는 다양한 인체 암포주를 대상으로 NSAID의 항암 효과를 증강시키는 artesunate (ART)의 역할과 이에 대한 분자적 기전을 연구하였다. 다양한 타입의 암세포주를 대상으로 암세포 성장 억제 활성을 조사한 결과, ART는 NSAID인 celecoxib (CCB) 또는 dimethyl-CCB (DMC)와의 병용 효과를 나타내었다. ART 처리로 ATF4/CHOP의 발현 증강과 함께 오토파지 유도 표식인 p62 감소의 결과로서, ATF4/CHOP 경로가 ART의 오토파지 유도 활성에 관여할 것으로 예상되었으며, ART의 오토파지 활성과 관련하여 NRF2 및 암 줄기 세포 관련 단백질인 CD44, CD133, ALDH1, Oct4, mutated p53 (mutp53) 및 c-Myc의 발현이 감소되었다. 또한 DMC 단독처리 보다 ART와 DMC의 병용으로 ATF4/CHOP의 발현 증강과 p62의 감소가 더욱 촉진되고, NRF2 및 암 줄기세포 관련 단백질 발현 감소도 현저히 촉진되면서 궁극적으로 PARP 활성화에 의해 apoptosis가 유도됨을 알 수 있었다. 이러한 결과는 ART/DMC 병용 처리가 각 물질 단독 처리보다 암세포의 성장 억제 및 apoptosis 유도에 더욱 효과적이고, ART 및 DMC 의 오토파지 유도 활성은 암 줄기 세포 관련 단백질의 분해를 촉진함으로써, 암줄기 세포가 제거될 수 있음을 시사하였다. 이와 같이 ART는 NSAID 뿐만 아니라 imatinib의 항암 효과를 증강시키는 활성으로, chemosensitizer로서 중요한 후보 물질이 될 수 있음을 밝혔다. The purpose of present study is to investigate the role of artesunate (ART) in enhancing anticancer effect of nonsteroidal anti-inflammatory drug (NSAID) on human cancer cells, and we elucidate a possible molecular mechanism of this combination effect. We showed that the combined effect of ART with NSAID such as celecoxib (CCB) or dimethyl-CCB (DMC) in various type of human cancer cells. After ART treatment, the expression of p62, nuclear factor erythroid 2-like 2 (NRF2) and cancer stemness (CS)-related proteins including CD44, CD133, aldehyde dehydrogenase 1 (ALDH1), octamer-binding transcription factor 4 (Oct4), mutated p53 (mutp53) and c-Myc was down-regulated. ART induced autophagy as reduction of the autophagy receptor p62, which was associated with up-regulation of activating transcription factor 4 (ATF4) and C/EBP homologous protein (CHOP), and simultaneous down-regulation of NRF2 and CS-related proteins was occurred in the human cancer cells. These results indicate a possibility that ART activates autophagy through ATF4-CHOP cascade leading to down-regulation of CS-related proteins and subsequently eradicated cancer stem cells. In addition, co-treatment with ART and imatinib was more effective than either drug alone on growth inhibition and apoptosis induction of cancer cells. In conclusion, induction of autophagy-dependent cell death by ART might play a critical role in mediating the synergistic effect of drug combination (ART/NSAID and ART/imatinib). Therefore, ART could be a promising candidate as a chemosensitizer to enhance the anticancer effects of NSAID and imatinib.

Differential Sensitivities of Human Multidrug-resistant Cancer Cells to BIIB021 and Modulation of Hsp90 Inhibitors by NSAIDs and Niclosamide

Hyun-Jung Moon(문현정),Su-Hoon Lee(이수훈),Sun-Hee Kim(김선희),Chi-Dug Kang(강치덕) 한국생명과학회 2018 생명과학회지 Vol.28 No.10

열 충격 단백질인 heat shock protein 90 (Hsp90)은 종양 형성 과정에서 중요한 역할을 하고 있으며, 이에 따라 1세대 및 2세대 Hsp90저해제들이 개발되어, 다양한 암에서의 항암 효과가 보고되어 있다. 2세대 Hsp90저해제로 개발된 BIIB021는 1세대 Hsp90저해제인 17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin (17-AAG)에 내성을 나타내는 항암제 다제내성(MDR) 암세포에 감수성을 가진다고 알려져 있지만, 본 연구에서 BIIB021에 내성인 MDR세포로서, MCF7-MDR 및 HeyA8-MDR세포가 해당됨을 밝혔다. BIIB021 감수성을 증강시키는 물질로 비스테로이드성 항염증약물(NSAID)인 dimethyl-celecoxib (DMC)의 BIIB021의 효과 증강 활성을 BIIB021-내성 및 -감수성 MDR세포에서 확인하였다. MDR세포에 NSAID와 BIIB021의 병합 처리한 경우, NSAID의 자가분해(autophagy) 유도활성에 의해 MDR세포에서 과잉 발현하는 변이형 mutant p53 (mutp53)을 분해할 뿐만 아니라 BIIB021 처리로 유도되는 Hsp70 발현을 억제하므로써, 암세포의 BIIB021 내성을 극복할 수 있는 활성을 나타내었다. 또한 NSAID물질인 sulindac sulfate 및 FDA 승인 약물인 niclosamide 도 자가분해 유도 활성으로 Hsp90의 타켓 단백질 인 mutp53 및 c-Myc의 분해를 유도하므로서, 17-AAG 효과를 증강시켰다. 그러므로 본 연구에서는 새로운 BIIB021에 대한 효과 증강 및 내성 극복 물질로서, NSAIDs 및 niclosamide를 발굴하였으며, 이들 물질의 자가분해 경로활성화에 의하여, BIIB021 효과를 극대화 시킴을 밝혔다. The critical role of heat shock protein 90 (Hsp90) in tumorigenesis led to the development of several firstand second-generation Hsp90 inhibitors, which have demonstrated promising responses in cancers. In this study, we found second-generation Hsp90 inhibitor BIIB021-resistant multidrug-resistant (MDR) human cancer cells, although BIIB021 was shown to be active in first-generation Hsp90 inhibitor 17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin (17-AAG)-resistant MDR cells. MCF7-MDR and HeyA8- MDR cells were more resistant to BIIB021 than their parental counterparts, indicating that BIIB021 cannot be applicable to all cancer cells expressing MDR proteins. We revealed that dimethyl-celecoxib (DMC), one of the non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), potentiated cytotoxicity of BIIB021 against both BIIB021-resistant and BIIB021-sensitive MDR cells. The effectiveness of NSAIDs involving celecoxib and DMC in combination with BIIB021 led to the autophagic degradation/down-regulation of mutant p53 (mutp53) that overexpressed MDR cells and the suppression of Hsp70 induction. This resulted in sensitization of MDR cells to BIIB021. Moreover, autophagy induction by sulindac sulfide, another type of NSAID, and niclosamide, an FDA-approved anthelmintic drug, potentiated 17-AAGmediated autophagic degradation/down-regulation of mutp53 and c-Myc, client proteins of Hsp90. Therefore, our results suggest that NSAIDs and niclosamide positively enhance the anticancer activity of Hsp90 inhibitors through an autophagic pathway. They may also be new candidates for sensitizing MDR cells to Hsp90 inhibitors.

Celecoxib Enhances Susceptibility of Multidrug Resistant Cancer Cells to 17-Allylamino-17-demethoxy geldanamycin through Dual Induction of Apoptotic and Autophagic Cell Death

Hyun-Jung Moon(문현정),So-Young Park(박소영),Su-Hoon Lee(이수훈),Chi-Dug Kang(강치덕),Sun-Hee Kim(김선희) 한국생명과학회 2018 생명과학회지 Vol.28 No.7

오토파지(Autophagy, 자가포식)는 복합적인 신호과정으로, 암세포의 증식 억제 및 항암제에 대한 내성 획득의 상반적인 조절에도 관여한다. 오토파지의 암 억제 효과는 아팝토시스(apoptosis)와 상호협력으로 오토파지성세포사멸의 유도에 기인된다. 본 연구에서는 NSAID 계열의 다기능 약물인 celecoxib (CCB)이 아팝토시스 및 오토파지의 복합적인 유도로, 항암제 다제내성(multidrug resistant, MDR) 암세포의 Hsp90 molecular chaperone inhibitor인 17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin (17-AAG)에 대한 감수성을 증가시키는 활성이 있음을 밝혔다. 17-AAG 처리에 의한 항암제 다제내성 암세포의 변이형p53 분해 및 caspase-3 활성은 CCB 처리로 촉진되었다. MCF7-MDR세포에서 Z-DEVD-FMK 처리에 의한 caspase-3-매개의 아팝토시스 경로 차단은 CCB 유도의 세포사멸을 완전히 차단시키지 못함을 알 수 있었으며, 또한 17-AAG과 CCB 병합 처리에 의한 오토파지 활성화는 Z-DEVD-FMK에 의해 방해되지 않는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 토대로, CCB의 오토파지 유도 활성은 항암제 다제내성 암의 Hsp90 inhibitor에 대한 감수성 증가를 위한 약물 개발에, CCB가 효과적인 병용 약물로서 제안 될 수 있다. Autophagy is a complex signaling process and has been implicated in tumor suppression and anticancer therapy resistance. Autophagy can produce tumor-suppressive effect by inducing autophagic cell death, either in collaboration with apoptosis. In this current study, we found that celecoxib (CCB), a nonsteroidal anti-inflammatory drug (NSAID) with multifaceted effects, induced autophagy including enhanced LC3 conversion (LC3-I to LC3-II) and reduced autophagy substrate protein p62 level in multidrug-resistant (MDR) cancer cells. CCB sensitized human multidrug resistant (MDR) cancer cells to the ansamycin-based HSP90 inhibitor 17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin (17-AAG), a benzoquinoid ansamycin, which causes the degradation of several oncogenic and signaling proteins, by inducing autophagic cell death and apoptosis. CCB significantly augmented 17-AAG-mediated level of LC3-II/LC-I, indicating the combined effect of 17-AAG and CCB on the induction of autophagy. Autophagic degradation of mutant p53 (mutp53) and activation of caspase-3 in 17-AAG-treated MDR cells were accelerated by CCB. Inhibition of caspase-3-mediated apoptotic pathway by Z-DEVD-FMK, a caspase-3 inhibitor, did not completely block CCB-induced cell death in MCF7-MDR cells. In addition, treatment of MDR cells with Z-DEVD-FMK failed to prevent activation of autophagy by combined treatment with 17-AAG and CCB. Based on our findings, the ability of clinically used drug CCB to induce autophagy has important implications for its development as a sensitizing agent in combination with Hsp90 inhibitor of MDR cancer.

Presence of Leukemia-maintaining Cells in Differentiation-resistant Fraction of K562 Chronic Myelogenous Leukemia

Hong-Rae Lee(이홍래),Mi-Ju Kim(김미주),Gahee Ha(하가희),So-Jung Kim(김소중),Sun-Hee Kim(김선희),Chi-Dug Kang(강치덕) 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.2

본 연구에서는 K562 만성 골수성 백혈병 세포를 이용하여, 분화 유도에 의해 암 유지/개시 세포의 자기 재생 능력이 소실되는 지를 조사하였다. K562 세포의 집락(colony) 형성 능력은 PMA 처리에 의하여 현저히 억제되었고, 1 nM 이상의 PMA 처리시에는 집락이 형성되지 않았으나, 약 40%의 세포는 여전히 연한천(soft agar)에서 살아 있었다. PMA 4 nM을 3일간 처리하고 제거한 후 분리한 집락 형성 세포에 다시 10 nM PMA를 3일간 처리 하였을 때, 약 70% 정도의 세포가 분화되었고, 6주 후에 PMA를 처리하였을 때는 분화율이 약 90%로 K562 모세포에 PMA를 처리한 수준에 도달하였다. 한편, imatinib-내성 K562 변종 세포들은 연한천에서 집락을 형성하지 않았으며, 대부분의 세포가 CD44 양성이었다. Imatinib 무첨가 배지에서 4개월 배양 후, 이 세포들의 표면 CD44 발현량은 감소하였고, K562/R3 imatinib-내성 변종 세포에서는 연한천에서 작은 집락이 형성되었다. 이 세포에서는 imatinib-내성 변종 세포에서 소실되었던 Bcr-Abl이 다시 발현되기 시작하였고, 다른 표현형들도 부분적으로 회복되었다. 이러한 결과는 백혈병 유지 세포가 분화에 내성을 나타내는 세포이며, 분화 유도제를 오랜 기간 동안 고농도로 처리할 수 있다면 백혈병 줄기 세포를 제거하기 위한 분화 요법이 백혈병 치료에 적용될 수 있음을 시사하였다. The present study investigated whether leukemia-maintaining cells reside in a differentiation-resistant fraction using a megakaryocytic differentiation model of K562 cells. Treatment with phorbol-12-myristate- 13-acetate (PMA) significantly inhibited the colony-forming efficiency of the K562 cells. At a PMA concentration of 1 nM or higher, colony was not formed, but approximately 40% of K562 cells still survived in soft agar. Approximately 70% of colony-forming cells that were isolated following the removal of PMA after exposure to the agent were differentiated after treatment with 10 nM PMA for 3 days. The differentiation rate of the colony-forming cells was gradually increased and reached about 90% 6 weeks after colony isolation, which was comparable to the level of a PMA-treated K562 control. Meanwhile, imatinib-resistant variants from the K562 cells, including K562/R1, K562/R2, and K562/R3 cells, did not show any colony-forming activity, and most imatinib-resistant variants were CD44 positive. After 4 months of culture in drug-free medium, the surface level of CD44 was decreased in comparison with primary imatinib-resistant variants, and a few colonies were formed from K562/R3 cells. In these cells, Bcr-Abl, which was lost in the imatinib-resistant variants, was re-expressed, and the original phenotypes of the K562 cells were partially recovered. These results suggest that leukemia-maintaining cells might reside in a differentiation-resistant population. Differentiation therapy to eliminate leukemia-maintaining cells could be a successful treatment for leukemia if the leukemia-maintaining cells were exposed to a differentiation inducer for a long time and at a high dose.