본 연구에서는 제주도 한라산에 광범위하게 자생하는 제주조릿대의 항암 제제로써의 이용 가능성을 평가하기 위하여 6개 암세포(A549, MCF-7, HepG-2, Hela, HCT116, A375)를 대상으로 세포주기 교란 작용 및 자연사멸 효과를 탐색하였다. MTT 분석 결과 제주조릿대가 다양한 암세포의 증식을 효과적으로 저해하였으며, sub-G1기의 증가와 DNA 분절로 인한 자연사멸 증가에 산화질소가 연관성이 있었다. 이와 별개로 제주조릿대는 세포주기의 장애를 야기하여 암세포의 생장을 억제하는 것으로 나타나 상기의 결과들로 예측하여 볼 때 제주조릿대를 항암 활성을 지닌 소재로 활용 가능할 것이며, 향후 정확한 자연사멸기전 규명을 위한 연구가 진행되어야 할 것이다.
본 연구에서는 제주도 한라산에 광범위하게 자생하는 제주조릿대의 항암 제제로써의 이용 가능성을 평가하기 위하여 6개 암세포(A549, MCF-7, HepG-2, Hela, HCT116, A375)를 대상으로 세포주기 교란 작용 및 자연사멸 효과를 탐색하였다. MTT 분석 결과 제주조릿대가 다양한 암세포의 증식을 효과적으로 저해하였으며, sub-G1기의 증가와 DNA 분절로 인한 자연사멸 증가에 산화질소가 연관성이 있었다. 이와 별개로 제주조릿대는 세포주기의 장애를 야기하여 암세포의 생장을 억제하는 것으로 나타나 상기의 결과들로 예측하여 볼 때 제주조릿대를 항암 활성을 지닌 소재로 활용 가능할 것이며, 향후 정확한 자연사멸기전 규명을 위한 연구가 진행되어야 할 것이다.
Plants are an invaluable source of potential new anti-cancer drugs. Sasa quelpaertensis Nakai (Korean name, Jeju-Joritdae) is one of these plants with medical value, which is a bamboo grass widely distributed in Mt. Halla on Jeju Island, Korea. Here, we investigated the apoptotic effects of S. quelp...
Plants are an invaluable source of potential new anti-cancer drugs. Sasa quelpaertensis Nakai (Korean name, Jeju-Joritdae) is one of these plants with medical value, which is a bamboo grass widely distributed in Mt. Halla on Jeju Island, Korea. Here, we investigated the apoptotic effects of S. quelpaertensis leaf extracts in six human cancer cell lines (A549, MCF-7, HepG-2, Hela, HCT116 and A375). MTT assay signified the antiproliferative nature of S. quelpaertensis extracts against all tested cancer cells: S. quelpaertensis displayed slight cytotoxicity against A549, MCF-7 and HepG-2 cells, whereas it was exclusively cytotoxic to Hela, HCT116 and A375 cells. Apoptotic cells were evaluated using PI staining of DNA fragmentation by flow cytometry (sub-G1 peak). PI staining indicated increasing accumulation of Hela, HCT116 and A375 cells at sub-G1 phase. Further events like generation of nitric oxide ($NO^{\bullet}$) were accompanied in the S. quelpaertensis Nakai-induced apoptosis. Augmented $NO^{\bullet}$ generation resulted in the DNA fragmentation of Hela, HCT116 and A375 cells by treatment with S. quelpaertensis leaf extracts. These results suggest that S. quelpaertensis may be a potential natural resource for treating cancer cell. To identify the exact mechanisms of molecular mechanism of S. quelpaertensis induced apoptosis awaits further investigation.
Plants are an invaluable source of potential new anti-cancer drugs. Sasa quelpaertensis Nakai (Korean name, Jeju-Joritdae) is one of these plants with medical value, which is a bamboo grass widely distributed in Mt. Halla on Jeju Island, Korea. Here, we investigated the apoptotic effects of S. quelpaertensis leaf extracts in six human cancer cell lines (A549, MCF-7, HepG-2, Hela, HCT116 and A375). MTT assay signified the antiproliferative nature of S. quelpaertensis extracts against all tested cancer cells: S. quelpaertensis displayed slight cytotoxicity against A549, MCF-7 and HepG-2 cells, whereas it was exclusively cytotoxic to Hela, HCT116 and A375 cells. Apoptotic cells were evaluated using PI staining of DNA fragmentation by flow cytometry (sub-G1 peak). PI staining indicated increasing accumulation of Hela, HCT116 and A375 cells at sub-G1 phase. Further events like generation of nitric oxide ($NO^{\bullet}$) were accompanied in the S. quelpaertensis Nakai-induced apoptosis. Augmented $NO^{\bullet}$ generation resulted in the DNA fragmentation of Hela, HCT116 and A375 cells by treatment with S. quelpaertensis leaf extracts. These results suggest that S. quelpaertensis may be a potential natural resource for treating cancer cell. To identify the exact mechanisms of molecular mechanism of S. quelpaertensis induced apoptosis awaits further investigation.
이 밖에도 항암제의 정상 세포에 대한 독성 및 유해성 여부가 여전히 논란이 되고 있어 안정성과 관능상 문제가 적은 천연 자원을 소재로 한 항암제 및 항암보조제의 연구개발이 각광받고 있으며, 이에 본 연구에서도 제주조릿대의 항암 제제로써의 가능성을 검증하여 지역산업 발전을 도모하고 효율적인 자원화 방안을 마련하고자 한다.
제안 방법
Nitrite 생성량은 Green 등[8]의 방법에 따라, 위와 동일한 조건의 배양용기에서 100 μl 씩의 배지를 취하여 동량의 griess reagent를 첨가하고 이를 10분간 실온에서 반응시켜 oxidation product인 NO2- 생성 정도를 540 nm 파장에서 측정하였으며, 이때 NO2- 농도에 대한 표준곡선은 NaNO2를 사용하여 작성하였다.
여러 암종에 대한 제주조릿대의 증식 억제 작용에 apoptosis가 수반되는지 파악하기 위하여 우수한 항암 활성을 보인 A375, Hela, HCT116 세포를 대상으로 sub-G1 발생빈도와 DNA 분절 형성 유무를 조사하였다. 제주조릿대 추출물이 나타내는 세포사멸 작용을 0-200 μg/ml의 농도까지 검색하였을때, sub-G1의 발생빈도가 농도의존적으로 증가하였고, 최고농도(200 μg/ml)에서 A375 세포(30.
제주조릿대의 항암 활성을 알아보기 위하여 다양한 인간암세포종(A549: 인간폐암세포, MCF-7: 인간유방암세포, HepG2: 인간간암세포, Hela: 인간자궁경부암세포, HCT116: 인간대장암세포, A375: 인간흑색종세포)을 대상으로 증식억제 효과를 탐색하였다. 제주조릿대를 농도별(0-200 μg/ml)로 처리하였을 때 시간이 경과함에 따라 암세포주의 생존율이 비례적으로 감소함을 보였으며, 72시간 배양한 결과 A375세포의 성장을 50% 억제하는 농도(IC50) 값이 35.
대상 데이터
본 실험에 사용된 A549 (인간폐암세포)는 Ham’s F-12, HCT116 (인간대장암세포)는 McCoy’s 5A medium, HepG-2 (인간간암세포)는 minimum essential medium eagle, MCF-7 (인간유방암세포), Hela (인간자궁경부암세포) 및 A375 (인간흑색종세포)는 Dulbecco's modified eagle medium 배지에 10% heat-inactivated fetal bovine serum (FBS), 100 units/ml penicillin, 100 μg/ml streptomycin과 L-glutamine을 첨가하여 37℃ 습윤한 CO2 incubator (5% CO2/95% air)에서 배양하였다. 세포가 배양용기의 80% 정도 증식하였을 때 적정수의 세포를 유지하기 위하여 phosphate-buffered saline (PBS)으로 세척한 후 0.
본 연구에 사용된 제주조릿대는 증류수로 세척하여 24시간 동안 동결건조 후 분쇄하였다. 건조된 제주조릿대에 1 g/10 ml의 농도가 되도록 70% ethanol을 첨가하여 25℃, 150 rpm으로 6시간 동안 3회 반복하여 유효성분을 추출하였다.
데이터처리
본 실험의 결과는 평균 ± 표준편차로 표시하였으며, 통계처리는 student’s t-test에 의해 p<0.05인 경우 유의한 것으로 판정하였다.
이론/모형
Cell cycle 분석은 Li 등[24]의 방법에 따라 분석하였다. 시험 세포주(2×106 cells/well)에 제주조릿대를 48시간 동안 처리하여 회수한 뒤 70% ethanol로 고정하였다.
성능/효과
pathway가 관여하고 있다는 사실을 암시한다. 또한 추가적인 자료를 확보하기 위하여 세포주기 분석을 진행한 결과 일부 암세포주에서 G0/G1, G2/M기 교란 현상이 관찰되었으며 이는 제주조릿대가 비정상적인 세포주기 이행에 따라 초래되는 암세포의 과잉 생장을 방지함으로써 항종양 효과 가진다는 것을 의미하는 결과로, NO• pathway 이외에 cell cycle 조절을 통한 자연사멸 기전을 동반함을 잠정적으로 시사하는 것이다. 이에 대한 구체적인 분자생물학적 기전 분석이 이루어지지 않은 상태에서 단정할 수 없으나 이상의 결과를 토대로 볼 때 제주조릿대의 항암 제제로써의 개발 가능성이 입증되었으며, 추가적인 기전 규명을 통해 더욱 경제적인 암세포 자연사멸 유도 전략을 수립하는데 기여할 수 있을 것으로 예상된다.
상기의 결과를 종합하여 보면 제주조릿대의 여러 암종에 대한 독성이 apoptosis 와 밀접한 연관성이 있으며, 일부 암종에서 제주조릿대 처리시 NO• 발생이 동반되는 것으로 미루어 보아 제주조릿대에 의한 apoptosis 유발 기전에 NO• pathway가 관여하고 있다는 사실을 암시한다. 또한 추가적인 자료를 확보하기 위하여 세포주기 분석을 진행한 결과 일부 암세포주에서 G0/G1, G2/M기 교란 현상이 관찰되었으며 이는 제주조릿대가 비정상적인 세포주기 이행에 따라 초래되는 암세포의 과잉 생장을 방지함으로써 항종양 효과 가진다는 것을 의미하는 결과로, NO• pathway 이외에 cell cycle 조절을 통한 자연사멸 기전을 동반함을 잠정적으로 시사하는 것이다.
후속연구
이에 대한 구체적인 분자생물학적 기전 분석이 이루어지지 않은 상태에서 단정할 수 없으나 이상의 결과를 토대로 볼 때 제주조릿대의 항암 제제로써의 개발 가능성이 입증되었으며, 추가적인 기전 규명을 통해 더욱 경제적인 암세포 자연사멸 유도 전략을 수립하는데 기여할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 향후 암 치료제로서 제주조릿대를 활용하기 위해서는 이에 따른 동물실험 및 임상실험을 수행해야 할 것으로 사료된다.
본 연구 결과는 대다수의 선행 연구 결과가 G1 arrest에 한정되어 있다는 점에서 볼 때 중요한 기초자료가 될 것으로 사료되며, 세포주기의 교란이 암세포의 자연사멸을 유도하는 과정에 있어 매우 유용한 요소임을 고려하여 볼 때 이후 HCT116 및 A375 세포주에 대해 더욱 심도있는 연구가 요구되어진다.
또한 추가적인 자료를 확보하기 위하여 세포주기 분석을 진행한 결과 일부 암세포주에서 G0/G1, G2/M기 교란 현상이 관찰되었으며 이는 제주조릿대가 비정상적인 세포주기 이행에 따라 초래되는 암세포의 과잉 생장을 방지함으로써 항종양 효과 가진다는 것을 의미하는 결과로, NO• pathway 이외에 cell cycle 조절을 통한 자연사멸 기전을 동반함을 잠정적으로 시사하는 것이다. 이에 대한 구체적인 분자생물학적 기전 분석이 이루어지지 않은 상태에서 단정할 수 없으나 이상의 결과를 토대로 볼 때 제주조릿대의 항암 제제로써의 개발 가능성이 입증되었으며, 추가적인 기전 규명을 통해 더욱 경제적인 암세포 자연사멸 유도 전략을 수립하는데 기여할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 향후 암 치료제로서 제주조릿대를 활용하기 위해서는 이에 따른 동물실험 및 임상실험을 수행해야 할 것으로 사료된다.
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