아르테미시닌 유도체에 의한 이종이식 구강편평세포암종 성장억제효과

Abstract

[한글]고대 중국에서 수세기 동안 열증의 치료에 사용되었던 개똥쑥 또는 쓴쑥이라고 불리우는 Artemisia annua L로부터 추출된 천연 삼산화물인 artemisinin은 중국, 베트남 등지에서 Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax 등에 의한 말라리아 감염의 치료제로 사용되고 있으며, 현재 사용되고 있는 다른 말라리아 약물과 교차내성을 보이지 않고 임상적으로 심각한 합병증 역시 없는 것으로 알려져 있다.Artemisinin의 종양세포에 대한 독성은 Woerdenbag 등(1993)에 의해 처음 보고되었으며, 2002년 Efferth 등에 의해 그 유도체들인 artesunate, arteether 그리고 artemether 역시 백혈병, 대장암을 비롯한 흑색종, 유방암, 난소암, 전립선암, 중추신경계 종양, 신장암 세포주 등에서도 세포독성을 나타냄이 보고되었다. Artemisinin이 항말라리아 활성을 나타내는 이유는 높은 반응성을 가지는 endoperoxide를 함유하는 독특한 구조 때문이라고 생각되고 있는데, 이러한 endoperoxide는 말라리아 기생충 세포의 철 이온과 작용하여 free radical을 형성함으로써 세포파괴를 초래하거나 몇몇 표적 단백질의 알킬화를 유도함으로써 효과를 나타낸다고 생각되고 있으며 이와 유사한 기전이 artemisinin과 그 유도체들의 항암작용에도 관련되어 있다고 생각되고 있다. 현재까지의 연구결과로 볼때 artemisinin과 그 유도체들은 carbon-centered radical 및 reactive oxygen species를 형성, 표적 단백질의 손상과 지질의 산화를 초래하여 성장억제효과 및 항혈관신생효과(anti-angiogenic effects), 그리고 세포사멸을 초래하는 것으로 알려져있다. 이에 본 연구에서는 이미 인체 타 부위의 암종에 대해 효과가 있는 것으로 알려진 artemisinin과 그 유도체들이 구강 편평세포암종에도 효과가 있는지를 평가해보고자 In vitro에서는 artemisinin과 그 유도체들이 사람의 혀에 발생한 구강 편평세포암종에서 유래된 YD-10B 세포주에 미치는 효과를 기존에 사용되오던 항암제들과 비교해 살펴보고, 동물실험에서는 누드마우스에 YD-10B 세포주를 이종이식하여 편평세포암종을 유도한 다음 in vitro에서 뛰어난 효과를 나타낸 artemisinin과 그 유도체들을 선별하여 역시 기존의 항암제와 함께 투여함으로써 구강 편평세포암종의 성장 억제와 세포사멸 유도 효과를 알아봄으로써 광범위한 전암병소의 성장을 억제하는 효과와 이미 발생한 일차 암종의 재발과 전이를 막을 수 있는 약제로서 기존의 항암요법의 한계를 극복할 수 있는 새로운 형태의 항암물질인지 여부를 평가하고자 하였으며, 다음의 결과를 얻었다. 1. In vitro에서 Artemisinin과 그 유도체들은 구강 편평세포암종에 대한 성장억제 효과를 나타내었으며, deoxoartemisinin trimer는 기존 항암제인 Taxol보다 더 뛰어난 성장억제 효능을 보였다. 2. In vivo에서 각 농도에 따른 artemisinin 유도체와 Taxol 투여시 실험군에서 시간에 따른 종양의 크기감소는 통계적 유의성을 나타내었지만, 대조군과 실험군 사이의 크기감소는 차이를 나타내지 않았다. 3. In vitro와 in vivo의 결과를 종합해볼때 artemisinin 유도체들은 다양한 기전으로 항암효과를 나타내는 것으로 사료되었으며, 세포사멸 효과에 caspase-3 가 관여되어 있는지의 여부는 알 수 없었다.

이상의 결과에서 Artemisinin과 그 유도체들은 구강 편평세포암종의 불량한 생존율의 향상과 다양한 치료전략의 수립을 위한 새로운 항암요법에 적절한 물질로 사료되었으며, 이에 대한 적극적인 추가연구를 통한 임상응용이 무엇보다도 시급한 것으로 사료되었다.

[영문]Artemisinin is an endoperoxide containing sesquiterpene isolated from the Chinese herbal plant, Artemisia annua L, or sweet worm wood. This compound has been of special biological interest on account of its outstanding antimalarial activity. Recently, it was reported that artemisinin also has antitumor activity. Its derivatives, such as artesunate, arteether, and artemeter, also have antitumor activity against melanoma, breast, ovarian, prostate, CNS, renal cancer cell lines. Recently, monomer, dimer, and trimer derivative forms of artemisinin were synthesized from deoxoartemisinin. The dimers and the trimers were reported to have much more potent antitumor activity than the monomers. Many studies have shown that the cellular responses to artemisinin and its derivatives occur in a multifactorial manner in nature. Artemisinin and its derivatives have antiproliferative and antiangiogenic effects. In addition, they also cause the tumor cells to undergo apoptosis by damaging target proteins and causing lipid peroxidation using carbon-centered radicals or reactive oxygen species. In an oral cancer cell line, artemisinin was also found to be cytotoxic to oral malignant epithelial cells. Moreover, it killed these cells through apoptosis, not necrosis. This study was designed to examine the effects of artemisinin and its derivatives on the growth of the oral squamous carcinoma cell line, YD-10B, and to determine whether the derivatives induce apoptosis through the activation of caspase-3, which is known to be the general mediator of apoptosis. In vitro, three commonly used chemotherapeutic agents, 5-fluorouracil, cisplatin, and taxol, were used as the control. In vivo, the effects of trimer derivatives and taxol were examined on heterotopic xenografted human oral squamous cell carcinoma in nude mice and found some results as follows : 1. Artemisinin and its derivatives had in vitro growth inhibitory effects on oral squamous cell carcinoma cell line and the deoxoartemisinin trimer had greater potency of antitumor effects on tumor cells than the other commonly used chemotherapeutic drugs, such as 5-FU, cisplatin, and paclitaxel. 2. The size of the tumor mass statistically showed significant time - dependent decrease in the treated group, but there was no gross difference in the size decrease between the treated and control group in vivo. 3. Considering the in vitro and in vivo results, the antitumor effects of artemisinin and its derivatives occur in a multifactorial manner in nature and it was unclear whether caspase-3 was involved in apoptosis. In conclusion, artemisinin and its derivatives can be considered as proper anticancer agents that could be useful for establishing various treatment strategies and improve the poor survival rate. Also further study would be required for urgent clinical application.