IL-16 유전자 형질 도입에 의한 마우스 신경모세포종의 항 종양 효과

Abstract

[한글]

IL-16은 CD4+ T 세포, 단핵구, 호산구에 대해 화학 주성 인자로 작용하고, CD4+ T 세포 표면에 IL-2 수용체의 발현을 증가시키며 항원 전달 세포의 기능을 조절하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 신경모세포종 세포내로 IL-16 유전자 도입이 신경모세포종이 성장이 생체내에서 억제되는지 그리고 향후 신경모세포종의 면역 유전자 치료에의 이용 가능성을 알아보고자 본 연구를 시행하였다.

1) 사람의 IL-16 유전자를 재조합시킨 retrovirus를 A/J 마우스의 신경모세포종 세포주인 neuro-2a 세포에 감염시킨 후 약 1x10^5개의 IL-16 유전자가 발현된 신경모세포종 세포(neuro-2a/IL-16)를 시험관 내에서 24시간 배양하고 상층액에 있는 IL-16의 농도를 측정하였다. 2) IL-16의 발현이 종양 형성능에 미치는 영향을 알아보기 위해 neuro-2a/IL-16 세포를 마우스 피하에 주사한 후 neuro-2a/IL-16 세포에 의한 종양 발생 및 마우스의 생존 여부를 일주일 단위로 측정하였다. 이때 대조군으로 IL-16 유전자가 도입되지 않은 neuro-2a 세포(neuro-2a/LNCX)를 이용하였다. 3) 종양 백신 효과를 알아보기 위해 neuro-2a/IL-16 세포를 A/J 마우스에 먼저 피하 주사하고, 2주 후 unmodified neuro-2a 세포를 동일 마우스의 피하에 투여하여 종양의 성장을 효과적으로 억제하는지 조사하였다. 대조군으로 neuro-2a/LNCX 세포를 이용하였다. 4) 치료 효과를 관찰하기 위해 wild type neuro-2a 세포를 마우스 피하에 주사하여 5-10mm 크기의 종양을 형성시킨 후 반대측 피하에 neuro-2a/IL-16 세포를 투여하고 wild type neuro-2a 세포에 의해 형성된 종양의 크기 및 생존 여부를 관찰하였다. 5) IL-16의 항 종양 효과와 T 세포와의 관련성을 알아보기 위해 nude 마우스에서 상기 2), 3)실험을 진행하였다. 6) 면역 세포의 침윤 정도를 알아보기 위해 neuro-2a/IL-16 세포를 피하 주사한 부위에서 조직을 절개하여 면역 조직 화학 검사를 시행하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1) 각각의 clone에서 IL-16의 분비 능력은 4.2 ng/10^5 cells/24hr에서 부터 6.0 ng/10^5 cells/24hr까지 다양하였다. 2) neuro-2a/IL-16 세포를 투여한 마우스에서는 종양이 형성되지 않아 8마리 모두 6주 이상 생존하였다. 그러나, unmodified neuro-2a 세포를 투여받은 마우스는 1 주 후 부터 종양이 형성되기 시작하여 6 주 후까지 생존한 마우스는 없었다. 3) neuro-2a/IL-16 세포를 투여 받고 2주 후 unmodified neuro-2a 세포를 투여 받은 마우스에서는 종양이 형성되지 않았다. 이에 반해 neuro-2a/LNCX 세포를 투여한 후 unmodified neuro-2a 세포를 투여 받은 마우스에서는 종괴가 형성되었으며 6주 이후에 생존한 마우스는 없었다. 4) neuro-2a/IL-16 세포를 마우스 피하에 투여한 결과 이미 형성된 종양을 갖고 있는 마우스의 생존율은 대조군과 차이가 없었다. 5) nude마우스에서 종양

형성능은 A/J 마우스와 차이가 없었으며 종양의 예방 효과는 없었다. 6) 면역 조직화학 염색 검사에서 림프구, 호산구, 호중구, 조직구의 침윤을 관찰할 수 있었다.

결론적으로 IL-16 유전자로 도입시킨 neuro-2a/IL-16 종양 세포는 국소적 IL-16 분비에 의해 마우스에서 종양 형성이 되지 않는 반면에 종양 백신의 효과를 나타내었다. 이 세포에 의한 종양 형성 실패는 A/J 마우스 및 T 세포가 결여된 nude 마우스 모두에서 관찰되나 종양 백신의 효과는 단지 A/J 마우스에서만 관찰되었다. 이러한 사실에서 neuro-2a/IL-16 세포의 종양 백신의 효과는 T 세포에 기인되지만 종양 형성의 실패는 T 세포 외에 다른 면역 기전이 관여하였을 것으로 사료된다.

[영문]

Interleukin(IL)-16 is a potent chemoattractant factor for CD4+ T cells, monocytes, and eosinophils and up-regulates IL-2R on CD4+ T lymphocytes and regulates the function of antigen presenting cell. Retroviral-mediated gene transfer of the human IL-16 gene into the neuro-2a cells, murine neuroblastoma cells, was used to

investigate whether locally secreted IL-16 might generate anti-tumor immune responses. It was estimated whether the local secretion of IL-16 from the genetically modified tumor cells would affect their tumorigenicity in vivo, and then, IL-16-transfected neuroblastoma cells would have prophylactic effect and therapeutic effect in A/J mice. The mechanism of IL-16 was investigated by nude mice trial of an anti-tumor immune response and by the evaluation of the infiltration of immune cells at neuro-2a/IL-16 cell injection sites.

The IL-16 gene-transduced neuro-2a cell clones were secreted 4.2-6.0 ng of IL-16 per mL per 10^5 cells during 24hr. None of the mice (N=8) which injected with 2 x 10^6 IL-16 gene-transfected neuro-2a cells developed tumors within 6 weeks while

all of the mice (N=8) which injected with wild-type neuro-2a cells developed tumors. Immunization of mice (N=8) with 2 x 10^6 IL-16 gene-transfected neuro-2a cells protected these animals against a subsequent challenge with 2 x 10^6 wild-type tumor cells. The growth of large neuroblastomas was slightly delayed

after IL-16-secreting neuro-2a cell injection into mice compared with the control group.

Nude mice were also shown an anti-tumorigenicity effect, but there was not shown the prophylactic effect against murine neuroblastoma. Immunohistochemical stain of the subcutaneous tissue injected with neuro-2a/IL-16 cells revealed frequently the

infiltration of lymphocytes, neutrophils, eosinophils and histiocytes.

These results suggest that the local secretion of IL-16 by transduced tumor cells abrogated their tumorigenicity and induced protective immunity. It may depend on T cells, but some other immune cells might also induce an anti-tumor immune response

in murine neuroblastoma model.