세포 내 미토콘드리아 유전자(mitochondrial DNA)의 손상은 활성산소종과 발암유전자의 발현을 증가시켜 암을 유발시키는 원인되고 있다. 최근 건강한 외래 미토콘드리아를 암세포 내로 전달하여 암세포의 증식이 억제 되었다는 연구결과가 발표되었다. 그러나 외인성 미토콘드리아의 기원과 용량에 따른 효과 비교 및 암세포 내부의 신호기전 연구는 아직 미비한 상황이다. 따라서 본 연구는 미토콘드리아 기원과 용량에 따른 암세포 증식억제 효과와 작용기전을 분석하고자 하였다. 각기 다른 세포 자원(암세포, ...
세포 내 미토콘드리아 유전자(mitochondrial DNA)의 손상은 활성산소종과 발암유전자의 발현을 증가시켜 암을 유발시키는 원인되고 있다. 최근 건강한 외래 미토콘드리아를 암세포 내로 전달하여 암세포의 증식이 억제 되었다는 연구결과가 발표되었다. 그러나 외인성 미토콘드리아의 기원과 용량에 따른 효과 비교 및 암세포 내부의 신호기전 연구는 아직 미비한 상황이다. 따라서 본 연구는 미토콘드리아 기원과 용량에 따른 암세포 증식억제 효과와 작용기전을 분석하고자 하였다. 각기 다른 세포 자원(암세포, 중간엽 줄기세포, 체세포)으로부터 분리한 미토콘드리아는 원심분리 전달방법을 이용하여 암세포에 전달하였다. 암세포 증식 및 항암제 민감성은 WST-1 분석 방법을 사용하였다. 세포 내 활성산소종 변화량은 DCF-DA분석을 통해 측정하였다. 세포사멸인자(Bcl-2, Bax), epithelial- mesenchymal transition (EMT) 관여 인자(E-cadherin, a-SMA), 및 Akt, mammalian target of rapamycin (mTOR) 신호전달 인자의 변화는 Western blot 방법으로 분석하였다. 각기 다른 기원의 미토콘드리아 중 체세포에서 분리한 미토콘드리아(25-50 ug)에서 가장 효과적인 암세포 증식억제 및 항암제 민감도 향상 효과가 있었다. 또한 활성산소종 생성 및 암 전이(metastasis) 관련 인자인 EMT 발현이 감소하였다. 세포사멸 유도인자인 Bax는 증가하고 세포사멸 억제인자인 Bcl-2는 감소하였다. 특히 암세포 내 Akt, mTOR 인산화가 억제되었다. 본 연구결과를 통해 건강한 미토콘드리아가 기존 항암제의 부작용과 한계점을 극복할 수 있는 새로운 대사 항암제로 이용될 수 있음을 증명하였다.
세포 내 미토콘드리아 유전자(mitochondrial DNA)의 손상은 활성산소종과 발암유전자의 발현을 증가시켜 암을 유발시키는 원인되고 있다. 최근 건강한 외래 미토콘드리아를 암세포 내로 전달하여 암세포의 증식이 억제 되었다는 연구결과가 발표되었다. 그러나 외인성 미토콘드리아의 기원과 용량에 따른 효과 비교 및 암세포 내부의 신호기전 연구는 아직 미비한 상황이다. 따라서 본 연구는 미토콘드리아 기원과 용량에 따른 암세포 증식억제 효과와 작용기전을 분석하고자 하였다. 각기 다른 세포 자원(암세포, 중간엽 줄기세포, 체세포)으로부터 분리한 미토콘드리아는 원심분리 전달방법을 이용하여 암세포에 전달하였다. 암세포 증식 및 항암제 민감성은 WST-1 분석 방법을 사용하였다. 세포 내 활성산소종 변화량은 DCF-DA분석을 통해 측정하였다. 세포사멸인자(Bcl-2, Bax), epithelial- mesenchymal transition (EMT) 관여 인자(E-cadherin, a-SMA), 및 Akt, mammalian target of rapamycin (mTOR) 신호전달 인자의 변화는 Western blot 방법으로 분석하였다. 각기 다른 기원의 미토콘드리아 중 체세포에서 분리한 미토콘드리아(25-50 ug)에서 가장 효과적인 암세포 증식억제 및 항암제 민감도 향상 효과가 있었다. 또한 활성산소종 생성 및 암 전이(metastasis) 관련 인자인 EMT 발현이 감소하였다. 세포사멸 유도인자인 Bax는 증가하고 세포사멸 억제인자인 Bcl-2는 감소하였다. 특히 암세포 내 Akt, mTOR 인산화가 억제되었다. 본 연구결과를 통해 건강한 미토콘드리아가 기존 항암제의 부작용과 한계점을 극복할 수 있는 새로운 대사 항암제로 이용될 수 있음을 증명하였다.
Increased reactive oxygen species (ROS) and oncogene caused by damaged mitochondrial DNA can cause cancer. Recently, a study reported that growth of cancer cells was down-regulated by transfer of exogenous mitochondria isolated from normal epithelial cells. However, origins of mitochondria and effec...
Increased reactive oxygen species (ROS) and oncogene caused by damaged mitochondrial DNA can cause cancer. Recently, a study reported that growth of cancer cells was down-regulated by transfer of exogenous mitochondria isolated from normal epithelial cells. However, origins of mitochondria and effective doses of mitochondria to be used for cancer therapy is not yet specified. Also, a mechanism of exogenous mitochondrial transfer still need to be investigated. Therefore, this study aimed to demonstrate optimal condition and a mechanism how mitochondria inhibit cancer cell proliferation by comparing different origins and concentration of mitochondria used for treatment. Isolated mitochondria derived from cancer cells, mesenchymal stem cells, and epithelial cells are transferred to cancer cells by centrifugation. Effect of exogenous mitochondria on cancer cells proliferation and drug sensitivity were analyzed by WST-1 assay. Also, we measured DCF-DA fluorescence intensity in cancer cells to detect ROS level. Effect of delivery of exogenous mitochondria on cell signal pathways which are apoptotic marker, epithelial-mesenchymal transition (EMT) related markers and phosphorylation of Akt and mammalia target of rapamycin (mTOR) were analyzed by western blot. Mitochondria (25-50 μg) derived from epithelial cells had the most effect in down-regulating cancer cell proliferation and increasing anti-cancer sensitivity. Also, mitochondria derived from epithelial cells suppressed ROS and EMT. It increased expression of pro-apoptotic marker, Bax, and decreased expression of anti-apoptotic marker, Bcl-2, as well as phophorylation of Akt and mTOR. In conclusion, we defined the optimal condition of mitochondrial transfer, which suppressed the mechanism for cancer phenotype and apoptosis. Mitochondria derived from epithelial cells can potentially be a strategy for novel anti-cancer agent.
Keywords: Mitochondria, Mitochondrial transfer, Cell proliferation, anti-cancer drug sensitivity.
Increased reactive oxygen species (ROS) and oncogene caused by damaged mitochondrial DNA can cause cancer. Recently, a study reported that growth of cancer cells was down-regulated by transfer of exogenous mitochondria isolated from normal epithelial cells. However, origins of mitochondria and effective doses of mitochondria to be used for cancer therapy is not yet specified. Also, a mechanism of exogenous mitochondrial transfer still need to be investigated. Therefore, this study aimed to demonstrate optimal condition and a mechanism how mitochondria inhibit cancer cell proliferation by comparing different origins and concentration of mitochondria used for treatment. Isolated mitochondria derived from cancer cells, mesenchymal stem cells, and epithelial cells are transferred to cancer cells by centrifugation. Effect of exogenous mitochondria on cancer cells proliferation and drug sensitivity were analyzed by WST-1 assay. Also, we measured DCF-DA fluorescence intensity in cancer cells to detect ROS level. Effect of delivery of exogenous mitochondria on cell signal pathways which are apoptotic marker, epithelial-mesenchymal transition (EMT) related markers and phosphorylation of Akt and mammalia target of rapamycin (mTOR) were analyzed by western blot. Mitochondria (25-50 μg) derived from epithelial cells had the most effect in down-regulating cancer cell proliferation and increasing anti-cancer sensitivity. Also, mitochondria derived from epithelial cells suppressed ROS and EMT. It increased expression of pro-apoptotic marker, Bax, and decreased expression of anti-apoptotic marker, Bcl-2, as well as phophorylation of Akt and mTOR. In conclusion, we defined the optimal condition of mitochondrial transfer, which suppressed the mechanism for cancer phenotype and apoptosis. Mitochondria derived from epithelial cells can potentially be a strategy for novel anti-cancer agent.
Keywords: Mitochondria, Mitochondrial transfer, Cell proliferation, anti-cancer drug sensitivity.
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