C3H/HeJ 마우스 종양에서 MEK 억제제에 의한 방사선 감수성 향상 효과

Abstract

[한글]

Extracellular signal-regulated kinase(ERK)는 mitogen-activated protin kinase cascade의 일원으로서 다양한 종류의 세포독성 자극에 의해 유도되는 apoptosis를 억제한다. 마우스 간암인 HCa-I 는 50% 종양제어선량(TCD50)이 80 Gy 이상으로서 대표적인 방사선 내성종양으로 알려져 있으며, 방사선 민감성을 증진 시키기 위해 다양한 항암제가 시도 되었으나 만족스러운 효과를 나타내지 못했다. 본 연구에서는 in vivo, 특히 방사선 내성 종양에서 ERK 신호전달 체계의 억제가 방사선에 의한 항암 작용을 증진시키는지 알아보고

자 하였다. MEK의 특이적 억제제인 PD98059가 in vivo에서 ERK의 활성화를 억제 하는 것을 관찰하였다. PD98059를 25 Gy 방사선 조사 전(전 처리군) 또는 방사선 조사 후(후 처리군) 처리하여 방사선 감수성에 미치는 영향을 종양 성장 지연을 통해 분석하였다. 전 처리군과 후 처리군에서 증강지수가 각각 1.6과 1.9로 PD98059가 종양의 방사선 감수성을 증가시키는 것으로 관찰되었다. PD98059의 방사선 감수성 증진의 기작을 조사하기 위해 TUNEL을 통해 apoptosis를 계수하였다. Apoptosis index의 최대치는 방사선 조사군에서 1.4%, PD98059 처리군에서 0.9%, 전 처리군에서 4.9%, 후 처리군에서 5.3%를 나타내어 복합 처리군에서 apoptosis가 유의하게 증가하는 양상을 나타내어 방사선 감수성에 apoptosis가 작용함을 확인하였다. Apo-ptosis 조절 물질들을 Western boltting으로 관찰한 결과, p53, p21 WAF1/CIP1, Bcl-XS 의 발현이 방사선 조사군이나 PD98059 처리군에서는 뚜렷한 변화를 보이지 않았으나 복합 처리군에서 현저히 증가되는 것이 관찰되었다. 모든 실험군에서 Bcl-2, Bcl-XL, Bax는 뚜렷한 발현 변화를 보이지 않았다. 이러한 결과는 PD98059를 통한 마우스 간암조직의 방사선 감수성 증진은 p53, p21 WAF1/CIP1, Bcl-XS 등의 apoptosis 조절 물질을 통한 apoptosis의 향상에 의해 이루어짐을 시사한다.결론적으로 MEK 억제제를 방사선 내성 종양인 간암에 방사선 조사와 복합 처리 하면 p53, p21 WAF1/CI

P1, Bcl-XS 등의 apoptosis 조절 물질의 증가로 apoptosis가 유도되어 방사선 감수성이 향상되므로, MEK 억제제를 이용하여 방사선 내성 종양의 치료효율 상승을 유도할 수 있을 것으로 생각된다.

[영문]

Extracellular signal-regulated kinase (ERK), one of mitogen-activated protin kinase cascade, opposes initiation of the apoptotic cell death program by diverse cytotoxic stimuli. Murine hepatocarcinoma, HCa-I is known to be highly radioresistant with a TCD50 (radiation dose yield in 50% cure) of more than 80 Gy.

Various anticancer drugs have been tested to enhance radioresponse of this tumor but none was successful. The objective of this study was to explore whether selective inhibition of MEK could potentiate the antitumor efficacy of radiation in vivo, particularly in radioresistant tumor C3H/HeJ mice bearing 8 mm HCa-I, were treated with PD98059 (intratumoral injection of 0.16 ㎍ in 50 ㎕) and 25 Gy radiation. PD98059 were administered 15min prior to (Group A), or 1h after (Group B) radiation. Tumor response to the treatment was determined by a tumor growth delay assay. In tumor growth delay assay, the drug increased the effect of tumor radioresponse with an enhancement factor (EF) of 1.6 (Group A) and 1.87 (Group B). Combined treatment of 25 Gy radiation with PD98059 significantly increased

radiation ind­uced apoptosis. Peak apoptotic index was 1.2% in radiation alone, 0.9% in drug alone and 4.9% (Group A), 5.3% (Group B) in the combination treatment group. The expression of regulating molecules was analyzed by Western blotting for

p53, Bcl-2, Bax, Bcl-XS, Bcl-XL and p21 WAF1/CIP1. Analysis of apoptosis regulating molecules with Western blotting showed upregulation of p53, p21 WAF1/CIP1 and Bcl-XS in the combination treatment group (Group A and Group B) comparing to those in either radiation alone or drug alone group. Other molecules such as Bcl-XL, Bax and Bcl-2 remained less changed./Selective inhibition of MEK in combination with radiation therapy may have potential benefit in cancer treatment.