종양세포의 시험관내 항암제 감수성 검사에 대한 연구

Abstract

[영문]

[한글]

항암제 요법은 최근 암의 치료성적을 향상시킨 중요한 요인이다. 그러나 항암제의 작용

에 특이성이 없어 종양세포는 물론 정상세포도 동시에 손상된다는 사실과 heterogeneity

때문에 항암제에 대한 각 암세포의 감수성이 다르다는 점은 해결되어야 할 문제로 남아있

다.

이러한 문제점들을 해결하기 위찬 연구들의 한 방법으로 시험관내 항암제 감수성 검사

법이 개발되었다. 이 검사는 항암제 선택시 환자에 위험부담없이 이상적인 약제를 선택찰

수 있는 매우 중요한 검사이나, 기존의 검사방법들은 암세포만을 대상으로 항암제에 대할

감수성을 검사하므로 각 약제의 치료효과를 예측할 뿐, 약제에 의한 정상세포의 손상을

알 수는 없다.

이 연구의 목적은 S-180YS 생쥐 복강암세포와 ICR 생쥐의 정상 골수세포를 동일 조건하

에 시험관내 배양하여 각 세포들의 수종의 항암제에 대한 감수성을 검사 비교하여 정상

골수세포와 암세포의 감수성의 차이가 큰, 즉 암세포에 대한 독성은 높고 정상 골수세포

에는 독성이 낮은 선택독성이 현저한 약제를 찾아보고자 하였다.

실험에는 생쥐 복강암세포인 S-180YS세포 및 ICR 생쥐외 골수세포를 사용하였고, 실험

동물은 체중 20gm 내외의 ICR 생쥐 20마리를 사용하였다. S-180YS세포를 ICR 생쥐의 복강

내에 계대시켜 1주간 생체배양으로 증식시킨 뒤 생쥐를 죽여서 복강내에서는 암세포를,

대퇴골에서 골수세포를 얻었다. 이들 세포를 다시 1주간 시험관내 배양한뒤 1, 3-bis(2-c

hloroethyl)-1-nitro-sourea(BCNU), 5-fluorouracil(5-FU), adriamycin(ADR) 및 vincrist

ine(VCR) 4종의 항암제를 체액내에 분배되는 농도로 12시간동안 투여한 후, 약제를 세척

해내고 새로운 배지에서 계속 배양하며 약제투여후 12시간, 36시간, 60시간 및 84시간 뒤

현미경시야 1㎟내의 세포를 무작위로 3회 반복 관찰하여 세포의 생사여부를 판독하였고,

이를 근거로 각 약물의 독성지수(cytotoxic index) 및 선택독성지수(selective toxicity

index)를 계산하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

1. 시험관내 배양시 골수세포가 배양직후부터 지속적인 증식을 보인 것과는 달리 S-180

YS암세포는 배양 초기에 일시적인 생존 세포수의 감소를 보이다가 12시간 경과후 증식되

었다.

2. 항암제 투여후 S-180YS 암세포와 정상 골수세포의 각 함암제에 대한 반응 및 약제의

세포에 대한 독성은 다양한 결과를 나타냈다. 항암제중 S-180YS 암세포에 가장 높은 독

성을 보인 약제는 ADR과 VCR으로 약제투여후 60시간 경과시 각자 88%, 84%의 독성을 나타

냈다. 반면 골수세포는 같은 시간에 VCR이 69%로 가장 높은 독성을 보였고, BCNU가 47%,

ADR이 49%의 독성을 나타냈다.

3. S-180YS 암세포에 대한 함암제의 선택적 세포독성은 ADR이 가장 높았고, BCNU, 5-FU

, VCR의 순으로 낮았다.

이상의 결과를 종합하여 보면 암세포와 정상세포의 항암제에 대한 감수성은 세포의 종

류 및 각 항암제에 따라 다양함이 입증되었다. 또한 ADR 및 VCR이 S-180YS 암세포에 대해

가장심한 독성을 나타냈으나 정상 골수세포에 미치는 독성을 비교하여 계산된 선택적 세

포독성은 ADR이 VCR보다 약 1.4배 높음을 알수 있었다. 특히 VCR의 경우 암세포에 대해서

는 5-FU, BCNU 보다 높은 독성을 보였으나, 골수세포에 대한 독성 역시 높아 선택적 세포

독성은 BCNU, 5-FU 보다도 낮았다.

따라서 본 실험과 같이 암세포와 정상세포의 항암제에 대한 감수성의 차이를 규명하는

검사방법을 개발하여 이를 임상에 응용하여 암환자의 항암제 선택에 이용한다면 항암제

요법을 더욱 발전시킬 수 있을 것으로 사료된다.

In vitro Chemosensitivity Test of S-l80 YS Cells and Bone Marrow Cells of ICR Mouse

Kyu Sung Lee

Defartment of Medical Science The Graduate School, Yonsei University

(Directed by Professor Kyu Chang Lee, M.D., D.M. Sc. and Associate

Professor Won Young Lee, Sc. D.)

Fundamental changes have taken place in the treatment of cancer since the advent

of cancer chemotherapy. However, there are two major problems in the field of

chemotherapy. One is lack of specificity of drug action and the other is varying

responses of cancer cells to anticancer drugs due to the heterogeneity of cancer

cells.

One of the approaches to obtain necessary knowledge to solve these problems is

the use of in vitro model. In vitro chemosensitivity test can serve as a valuable

screening tool eliminating unnecessary toxicity of blind procedure for drug

selection. However, testing the cancer cells alone might lead to Unexpected

toxicity, because such study is impossible to predict the toxicity of normal cells.

This study was designed to evaluate inherent drug sensitivities of tumor and bone

marrow progenitor calls and to select the most ideal drug of treatment for the

tested S-180 YS mouse sarcoma cells implanted into the ICR mouse.

The experimental animal was ICR mouse weighing 20±2gm. The S-l80 YS cells were

implanted intraperitioneallt to the 20 ICR mice and grown in vive for 7 days. The

mice were then killed and S-180 YS cells were harvested by the peritoneal lavage.

The bone marrow cells were obtained from femurs of the ICR mice. The S-180 YS cells

and the bone marrow cells were cultivated in vitro for 7 days prior to the

treatment with anticancer drugs. The experimental group consisted of four

subgroups, and each subgroup had two cell types, that is, the S-l80 YS cells and

the bone marrow cells of ICR mouse. Each subgroup was treated with 6.6 mcg/ml of

BCNU, 20 mcg/ml of 5-FU, 0.4 mcg/ml of ADR and 0.2 mcg/ml of VCR for 12 hours and

then the cultivation was continued in fresh media devoid of drugs. Triplicate

observations of the cell survival were done under the microscopic field of 1 ㎟

area at 12, 36, 60 and 84 hours after the drug exposure. Cytotoxic index (C.I.) and

selective toxicity index (S.I.) of each drug were calculated from the mean values

of the cell survival data.

The results of the experiment are summarized as followg :

1) There was transient decrease of survival percentages of the control S-180 YS

cells in the early phase of in vitro culture, in contrast to continuously

increasing control bone marrow cells.

2) Cytotoxic indices of the drugs to the S-l80 YS cells and the bone marrow cells

showed varying responses. The toxicity of 88% was observed in ADR and 84% in VCR to

the S-180 YS cells 60 hours after the druh treatment.

3) ADR showed the highest selective toxicity index for the S-180 YS cells,

followed by BCNU and 5-FU in deoreasing order. The S.I. of VCR was the lowest of

the four tested drugs.

In summary, the cytotoxic index is not a good indicator for the drug effect,

because VCR, which had as high C.I. as ADR, showed the lowest S.I. which is more

important in the clinical treatment. Considering the differences of

chemosensitivities observes on the S-180 YS cells and the bone marrow cells,

development of an in vitro selective toxicity testing, that compares inherent drug

sensitivities of tumor progenitor cells with bone marrow progenitor cells, not only

has a rationale in tumor biology but it could also be useful to help planning

rational chemotherapy.