Streptomyces 배양 여과액내의 종양세포 성장 억제 인자의 분리 및 특성

Abstract

[한글]

암 치료에 있어 화학 요법은 매우 효과적이며 중요한 위치를 차지하고 있으나, 이상적

인 항암 치료를 위하여 기존 화학요법제의 단점을 보완할 수 있는 새로운 항암제의 개발

이 요구되고 있다. 화학요법제의 주요 근원 물질로서는 천연 물질이 주종을 이루고 있으

며, 이중 토양에서 분리된 방선균의 배양액은 매주 유력한 많은 종양 세포 성장 억제 인

자를 내포하고 있다. 본 연구에서는 토양의 방선균 배양 여과액 내의 종양 세포 성장 억

제 인자를 분리하고, 그 특성을 규명하기 위하여 토양으로부터 종양 세포 성장 억제 인자

를 생산하는 방선균을 선별하였고, 그 배양액내의 종양 세포 성장 억제 인자를 순수 분리

정제하여 정제된 억제 인자의 시험관내 종양 세포 독성능및 생체내 항암 활성 측정과 아

울러 물리, 화학적 특성을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 토양으로부터 종양 세포 성장 억제 인자를 생산하는 방선균(Streptomyces SK-302)을

분리하고, 이 균주의 배양액으로부터 종양 세포 성장 억제 인자를 순수 분리 정제하였다

.

2. 정제된 물질을 SK-3O2 B와 SK-3O2C로 명명하였으며, 이 물질들은 메치실린 내성 포

도 구균의 성장을 시험관내에서 억제하는 항균작용이 있었다.

3. SK-302 B와 SK-302 C 물질들의 종양 세포(3LL,B16)에 대한 IC^^50 값을 측정한 결과

SK-302 B는 3LL 세포와 Bl6세포에 대하여 약물 처리군중 가장 높은 시험관내 종양 세포

독성능을 보였으며, SK-3O2 C 처리군은 3LL 세포에 높은 시험관내 종양 세포 독성능을 보

였다.

4. SK-3O2 B, SK-3O2 C, 5-FU와 adriamycin의 대조 세포에 대한 종양 세포의 상대적 독

성능(IC^^50 MEF/1C^^50 3LL, IC^^50 MEF/IC^^50 B16)을 비교하여 보면, 3LL 세포에 대한

상대적 독성능이 가장 높은 것은 SK-3O2C 처리군이었으며, Bl6 세포에 대한 상대적 독성

능이 가장 높은 것은 SK-302 B 처리군이었다.

5. SK-302 B 6㎍/일, SK-302 C 6㎍/일 그리고 adriamycin 40㎍/일을 각각 투여한 C57BL

/6마우스의 조직 병리학적 소견을 보면, 간의 경미한 손상외에는 주요 장기에는 이상 조

직 소견이 발견되지 않았다.

6. Bl6 세포수(1.2×10**6,2.4×10**6,3×10**6)를 달리하여 C578L/6 마우스의 복강내

로 이식하고, SK-302 B 6㎍/일을 투여 후 생체내 항암 활성을 조사한 결과, 생체내 항암

활성을 인정할 수 있었다.

7. C57BL/6 마우스에 이식된 Bl6 흑색종에 대한 SK-3O2 B와 SK-3O2 C의 생체내 항암 활

성을 조사한 결과, SK-3O2 B는 0.6㎍/일∼6㎍/일, SK-3O2 C는 6㎍/일의 투여 용량에서 모

두 의의있는 생체내 항암 활성을 보였다.

8. SK-3O2 B와 SK-3O2 C의 물리, 화학적 특성을 조사한 결과 두 물질 모두 비극성 용매

에 잘 녹는 지용성 물질로서 가시 광선과 열에 안정성이 유지되었고, 분자식이 SK-3O2 B

는 C^^50 H^^66 N^^11 S^^2, SK-3O2 C는 탄소수가 20개정도의 화합물로서 분자량이 모두

1,000이상으로 추정되었다.

이상의 결과를 요약하여 볼 때 토양에서 분리된 방선균(Streptomyces SK-302)의 배양액

에서 순수 분리 정제된 물질인 SK-3O2 B와 SK-3O2 C는 시험관내에서 강력한 종양 세포 독

성능을 보였다. 동시에 마우스 생체에 투여시 의의있는 항암 활성을 나타냈으며, 동일 치

료 용량에서 독성이 낮은 종양 세포 성장 억제 인자로 사료된다.

[영문]

Antitumor antibiotic is one of the most useful chemotherapeutics for anticancer

chemotherapy. For effective anticancer chemotherapy, the development of new

chemotherapeutic agents is essentially in demand because there is not any

known-definite drug which shows tumor cell specificity with little cytotoxicity on

normal cell. Many tumor cell killing factors have been developed from natural

sources and products for resolving this problem. Among these, soil fungus is known

to be one of the richest sources for antitumor antibiotics. In paricular,

Streptomyces has been reported to be the best source organism for developing new

tumor cell growth inhibitory factors.

The present study was undertaken to investigate new tumor cell growth inhibitory

factors derived from Streptomyces. Thus, isolation of Streptomyces from soil, as

well as Purification and characterisation of tumor cell growth inhibitory factors

in the culture filtrate of the Streptomyces were performed. Strains of

Streptomyces were screened from the soil in order to develop new tumor cell growth

inhibitory factor, and one strain of Streptomyces producing active compounds

against several tumor cells invitro was selected. These compounds have been

isolated in pure forms and are considered to be potent tumor cell growth inhibitory

factors. The biological and physico-chemical properties of these tumor cell growth

inhibitory factors were characterized.

The results were summarized as follows :

1. From the culture filtrate of Streptomyces SK-302, two tumor cell killing

factors which showed potent cytotoxicity against L1210, 3LL and Bl6 cells in vitro

were isolated in pure forms by TLC and HPLC. These tumor cell killing factors were

designated SK-302 B and C.

2. Purified SK-302 B and C showed antibacterial activity against

methicillin-resistant Streptomyces aureus.

3. Measurement of cytotoxicity (IC^^50 3LL, IC^^50 Bl6 and IC^^50 MEF) had the

highest tumoricidal activity against 3LL and Bl6 cell for SK-302 B among all

treatment groups, and SK-302 C also had high tumoricidal activity against 3LL cell

compared to 5-FU or adriamycin-treated group.

4. Measurement of relative cytotoxicity (IC^^50 MEF/IC^^50 3LL and IC^^50

MEF/IC^^50 Bl6) showed the highest relative tumoricidal activity against 3LL cell

for SK-302 C and Bl6 cell for SK-302 B, respectively.

5. Histopathological examination of C57BL/6 mouse groups administered with SK-302

B 6㎍/day, SK-302 C 6㎍/day and adriamycin 40㎍/day respectively, showed no

morphologic abnormality in all of the principal organs except minimal hepatic

lesion ; comparison of the liver of SK-302 B, C and adriamycin-treated groups

showed no difference in the degree of hepatic lesion.

6. All C57BL/6 mouse groups, implanted with different Bl6 cell numbers(1.2 ×

10**6, 2.4× 10**6, 3× 10**6 )and treated with SK-302 B(6㎍/day), showed

significantly potent antitumor activity in vivo compared to control groups.

7. SK-302 B and C showed significantly potent antitulnor activity in vivo in the

dose range of SK-302 B(0.6㎍/day∼6㎍/day), SK-302 C(6㎍/day).

8. SK-302 B and C were fairly dissolved in non-polar solvent and relatively

stable in heating and light illumination. Elemental analysis of these molecules

revealed molecular formula of C^^50 H^^66 N^^11 S^^2 for SK-302 B and C^^20-C^^25

for SK-302 C and molecular weight of both molecules were assumed to be above 1,000.

In summary, it can be conch tided that SK-302 B and C, which were Purified from

the culture filtrate of the Streptomyces SK-302 exert a potent tumor cell growth

inhibition in vitro and in vivo and within the same therapeutic does, SK-302 B and

C result in low toxicity on C57BL/6 mouse. Considering these results, further

studies to evaluate in vivo antitumor activity using human tumor cell lines and to

clarify the mechanisms of tumor cell damage will be needed.