인체 전립선암과 유암 세포준에서 Apoptosis에 관한 연구
Study on the Apoptosis in Human Prostate and Breast Cancer Cells
대한암학회지 1999년 31권 4호 p.728 ~ 738
김은정, 이명선,
소속 상세정보
김은정 ( )
청주대학교 이공대학 유전공학과
이명선 ( )
청주대학교 이공대학 유전공학과
KMID : 0360319990310040728
Abstract
서론
사람의 전립선은 무게가 약 18∼25 g정도로 방광의 아래쪽에 위치하고 있고, 전립선 특이
항원(prostate specific antigen : PSA)을 분비, 합성하며, 혈중 testosterone에 의하여 크기와
기능이 유지되고, 성장을 자극 받기도 한다.
이러한 전립선이 비정상적으로 비대 성장하게 되면 80세 남성의 약 80%에서 전립선 비대
증(BPH)을 가지게 되며, 약 20%는 외과적 수술이 불가피하다. 전립선암은 BPH보다 발생률
이 낮으나, 훨씬 치명적이며, 1996년의 통계에 의하면 미국에서 317,100명이 새로 전립선암
으로 진단되었고 약 41,400명이 전립선암으로 사망하여, 남성 중에서 암으로 인한 사망률 제
2위를 나타내고 있다. 우리 나라에서도 전립선암의 발병률이 계속 증가하고 있는 추세에 있
으며, 전이 전립선암은 임상 양상이 다양하고 내분비 요법 또는 항암요법에 대한 반응, 생존
양상 및 생존기간이 환자에 따라 많은 차이가 있다. 환자들의 예후를 예측할 수 있는 예후
인자의 개발이 필요하며 이러한 예후인자에 따라 환자를 구분하여 치료하는 것이 필요하다.
또한 내분비 요법에 듣지 않는 경우에 이용될 수 있는 화학요법 등 다른 항암요법의 개발이
절실히 요구되고 있다.
유암은 미국과 일본에서 각각 제1 및 2위의 여성 암이고, 우리 나라에서도 비만여성이 증
가함에 따라 유암의 빈도가 증가하여 제3위를 차지하고 있는 여성 암으로서 치료의 중요성
이 부가되고 있는 실정이다. 사람의 유방은 epithelial, endothelial, adipose cells로 구성되어
있는데, 이중 유암의 약 95%가 상피 세포에서 일어나며, 우리 나라 유암의 특징은 비교적
젊은 층인 폐경기 전 여성 유암이 63.8%나 되고 40대에서 제일 많이 발병한다. 현재 유암의
생존율을 향상시키고 국소재발률을 저하시킬 목적으로 여러종류의 수술방법 및 보조요법들
이 시행되고 있으나 전체 5년 생존율은 약 67.5∼70%이고, 제4기에서 5년 생존율은 20%에
불과하다.
Cis-diamminedichloroplatinum (Ⅱ) (CDDP)는 일반적으로 platinum 성분으로 알려져 있
으며, 정소암의 치료에 중요한 항암제일 뿐만 아니라 머리와 목의 표피암과 난소암, 대장암
등의 치료에 매우 효과적인 반면에, 전립선암에는 고환절제 시술과 더불어 가끔 사용되고
있을 뿐이다. 이 성분은 DNA 이중나선을 절단하여 전사와 복제를 모두 억제하고 예정된
세포 사망(programed cell death)을 유도하여 세포독성을 나타내는 것으로 추정된다.
12-O-tetradecanoyl phorbol 13-acetate (TPA)는 protein kinase C (PKC) 활성제로서,
Mouse embryo에 화학적 발암물질, 자외선, X선 등을 노출시킨 후 TPA를 처리하면 DNA
합성률이 증가하고 악성 형질전환이 증가된다는 보고가 있는 반면 DNA 손상으로 성장을
감소시키고 오히려 apoptosis를 유도하는 세포 독성효과들을 나타낸다는 엇갈린 보고가 있
다. 이제까지 TPA의 apoptosis 유도기전에 대하여 정확하게 알려진 바는 없으나, 다만
TPA가 수용체와의 결합으로 Ca++, phospholipid의존성 PKC의 활성을 증가시
켜서 단계적인 연쇄반응을 일으켜 전사조절인자인 AP-1과 NF-k β가 활성화되어 DNA를
손상시키고, DNA의 손상으로 세포주기가 정지되고 p53의 영향으로 apoptosis가 유도되는
것으로 추정하는 연구보고가 있을 뿐이다. 따라서 항암제로서 효과가 확실하게 밝혀져 있지
않으므로 암 치료에 직접 사용하고 있지는 않다.
Apoptosis는 핵 chromatin 구조의 응축 및 apoptotic body 형성 등의 형태학적 검출방법
과 genome DNA가 약 180∼200 bp nucleosome 단위의 배수로 단편화되어 전기영동에 의
해 ladder로 확인하는 생화학적 검출방법이 있다. 세포 내 핵을 포함한 apoptosis의 형태학
적 증거들을 확인하기 위해 투과 전자현미경(transmission electron microscope; TEM)이 이
용되고 있고, 고배율의 inverted microscope에서도 관찰, 확인이 가능하며, apoptosis 정량법
으로 flow cytometry (FC)가 사용되고 있다. FC를 이용한 세포주기의 해석에서는
G1기로 측정되는 세포중에 G2기의 세포가 포함될 수 있고
G2기와 M기의 구별이 불가능하기 때문에
G0/G1), S, G2/M기로 표기한다. DNA단편을 가
지고 있는 세포는 G0/G1의 왼쪽 영역, 즉 apoptotic 부위
(A0)에 나타나며, 손상되지 않은 genomic DNA는
G0/G1 부위에서 관찰된다.
본 연구는 인체 전립선암 세포주인 LNCaP (남성호르몬 의존형), DU-145(남성호르몬 비
의존형)와 유암 세포주 MCF-7에서 TPA와 CDDP에 대한 apoptosis 유발정도를 알아보기
위하여 세포의 성장, 형태분석 및 DNA 단편화 분석을 하고, flow cytometry에 의한 세포주
기를 분석하였다.
Purpose : Apoptosis is a form of cell death characterized by specific morphological
changes in the dying cell including contraction of cytoplasm, chromatic condensation, and
cellular fragmentation into membrane-bound bodies. A common biological marker of
apoptosis is the degradation of nuclear DNA resulting in a ladder of nucleosome-sized
DNA fragments when resolved by electrophoresis. The potential therapeutic implications
of simultaneous activation of apoptosis in androgen-dependent and androgen-independent
prostatic cells are clearly very important in the development of cancer treatment
modalities for advanced prostate cancer. The efficacy of chemotherapeutic agents
correlates with their ability to induce apoptosis. Therefore, quantification of
experimentally induced apoptosis in cancer cell lines is likely to be a predictor of the
outcome of treatment. The main objective of this study was to examine the induction of
apoptosis as a new strategy for cancer therapy by cis-diamminedichloroplatinum (CDDP)
or 12-O-tetradecanoyl phorbol 13-acetate (TPA) in human prostate (androgen-dependent
LNCaP and androgen-independent DU-145), and breast cancer cells (MCF-7).
Materials and Methods : DNA gel electrophoresis, flow cytometry and transmission
electron microscopy for morphological analysis were used to further characterize drug
response in human prostate and breast cancer cells.
Results : Treatment of the LNCaP and DU-145 cells with CDDP or TPA resulted in
dose-dependent growth inhibition and accumulation of cells in Ao (apoptotic region), and
caused significant degradation of the genomic DNA into internucleosomal-sized DNA
fragments, indicating apoptosis. In contrast, MCF-7 cells showed little or no DNA
fragmentation.
Conclusion : These studies suggest that a differential susceptibility to apoptosis and
chemosensitivity may be related to the efficacy of chemotherapeutic agents. CDDP and
TPA may have clinical implication in the treatment of prostate cancer. In particular,
cytotoxic effects of TPA may well lead to new possibilities for improved strategy.
키워드
Apoptosis; Prostate cancer cells; Breast cancer cells; CDDP; TPA;
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