보고서 정보
주관연구기관 |
가톨릭대학교 산학협력단 |
연구책임자 |
나건
|
참여연구자 |
박우람
,
정영석
,
임현아
,
정두용
,
문수미
,
이지은
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2010-11 |
과제시작연도 |
2009 |
주관부처 |
보건복지부 |
사업 관리 기관 |
한국보건산업진흥원 Korea Health Industry Development Institute |
등록번호 |
TRKO201300028283 |
과제고유번호 |
1355060442 |
사업명 |
보건의료기술연구개발 |
DB 구축일자 |
2013-09-14
|
키워드 |
다중약제내성.소화기계통암.나노복합체.생분해성.나노홀.multidrug resistance.gastric cancer.nanoparticle.biodegradable.nanohole.
|
초록
▼
대부분의 다약제내성은 170kDa의 P-glycoprotein(P-gp)에 의해 나타남. P-gp단백질은 세포막에 발현되는 것으로 암치료를 방해하는 치명적인 장애물로 여겨짐. 이는 ATP-binding cassette 트렌스 포터 중하 나 로 다 양 한 방 법 으 로 항 암 역 할 을 하 는 항 암 제 (anthracyclines, vincaalkaloids, epipodophyllotoxins,and taxanes)들을 세포 밖으로 배출하는 역할을 한다고 알려짐. 이러한 현상은 결과적으로 약물의 세포 내 축적을 감소 시켜 약물의
대부분의 다약제내성은 170kDa의 P-glycoprotein(P-gp)에 의해 나타남. P-gp단백질은 세포막에 발현되는 것으로 암치료를 방해하는 치명적인 장애물로 여겨짐. 이는 ATP-binding cassette 트렌스 포터 중하 나 로 다 양 한 방 법 으 로 항 암 역 할 을 하 는 항 암 제 (anthracyclines, vincaalkaloids, epipodophyllotoxins,and taxanes)들을 세포 밖으로 배출하는 역할을 한다고 알려짐. 이러한 현상은 결과적으로 약물의 세포 내 축적을 감소 시켜 약물의 독성을 낮추게됨. P-gp 단백질은 소화기와 관련된 다양한 일반 세포에 발현이 되거나 암세포들이 항암제에 대한 내성을 보이며 나타나게 됨. 소화기관은 일반적으로 외무 물질에 노출되는 부위 중 하나로 특별한 항암제에 노출 되지 않더라도 자연스럽게 P-gp를 발현함. 이러한 특징은 소화기관에 발생하는 암세포의 화학치료에 대한 낮은 효과를 가져다 줌.
다약제 내성을 극복하기 위해 P-gp의 분비기능을 억제할 수 있는 P-gp inhibitor를 이용하는 방법이 동물, 세포 실험을 통해 다양하게 연구되고 있음. 실제로 verapamil , tamoxifen , cyclosporin A, quinine/quinidine과 같은 많은 P-gp inhibitor 들은 항암제의 감수성을 증가시켜줄 수 있을 것으로 생각되었지만 임상에서 그 효과가 매우 미비한 것으로 알려지고 있음. 또한 심장, 간, 신장과 같은 다양한 기관에서 독성을 보이는 것으로 나타나고 있음. 이러한 많은 문제들 때문에 실제로 임상에서는 P-gp inhibitor 는 거의 사라지고 있으며 다음 세대의 P-gp inhibitor의 등장을 위해 연구 중임.
이 연구에서는 세포막에 홀을 구성할 수 있는 새로운 형태의 항암물질로 다약제내성세포 치료방법을 제시하고자 함. 특별히 양이온성 폴리머인 Polyethyleneimine(PEI)과 음이온성 폴리머인 Hyaluronic acid(HA)를 이용하고자 함. 양전하는 음전하는 띄는 세포막과 전정기적 작용을 가져 그 독성이 매우 높은 것으로 알려짐. 하지만 음이온성 폴리머인 HA는 일반세포에서 PEI의 독성을 완벽하게 감소시켜 주지만 Hyaluronidase(HAase)를 과다 발현하는 암부위에서는 HA가 분해되어 PEI의 독성을 효과적으로 노출시 켜줌. 이러한 세포막의 phosphorylation의 산화와 전기적 이 발생하고 이러한 변화는 세포막인 phospholipid bilayer의 정렬에 악영향을 미치며 결과적으로 hole을 형성하게 된다. 이러한 문제는 세포 죽음을 빠르게 유도하게 됨.
이번 연구에서는 양이온성 폴리머를 이용하여 그 자체의 독성을 이용하거나 세포내로의 투과성을 증가시켜 다약제내성을 보이는 소화기계통의 암세포의 항암 효과를 높이는 방법을 확인함. PEI를 이용한 다양한 형태의 나노 입자를 만들고 NMR, FT-IR, DLS 를 이용하여 물리, 화학적 특징을 분석했음. 각각의 독성은 MTT assay를 통해 이루어 지며 FACs 를 이용하여 세포의 투과성을 확인해 보았음. 또한 광학 현미경과 confocal을 통해 세포 내로의 나노 입자 및 약물의 전달 및 축적을 확인하고 세포 모양의 변화를 확인했음. 다약제내성 암세포의 특징을 가지는 세포를 실험에 사용하기 위해 대장암에 해당하는 HCT-8과 위암인 SNU-484를 사용함.
Abstract
▼
Multidrug resistance (MDR) induced by the overexpression of the 170kDa plasma membrane-associated glycoprotein known as P-glycoprotein (P-gp) is a major obstacle for the successful treatment of cancer. P-gp, a member of the superfamily of ATP-binding cassette transporters, pumps a wide range of stru
Multidrug resistance (MDR) induced by the overexpression of the 170kDa plasma membrane-associated glycoprotein known as P-glycoprotein (P-gp) is a major obstacle for the successful treatment of cancer. P-gp, a member of the superfamily of ATP-binding cassette transporters, pumps a wide range of structurally diverse amphipathic anticancer drugs out of the cell, including anthracyclines, vinca alkaloids, epipodophyllotoxins,and taxanes. This phenomenon results in decreased intracellular accumulation of drugs, thus, lowering their cytotoxicity. P-gp expression is either intrinsic (cells in gastrointestinal tract) or acquired (cancer cells) according to the cell. gastrointestinal tract is one of the organs exposed foreign substrate. For this reason, P-gp is naturally expressed on gastrointestinal tissue. In clinical specimens, MDR tumors in gastrointestinal track reveal a very low response rate to chemotherapy.
To overcome MDR, various P-gp inhibitors (chemosensitizers) with the ability to suppress drug efflux from cells have been developed and their efficacy in vitro and in vivo has been reported. Although chemosensitizers such as verapamil, tamoxifen, cyclosporin A, and quinine/quinidine enhance the sensitivity of MDR cancer cells to anticancer drugs, they did not demonstrate dramatic efficacy during treatment in clinical studies. Moreover, side effects such as cardiac, hepatic, and renal toxicities have been associated with their use. Due to these disadvantages, the use of chemosensitizers in clinical studies is limited in the treatment of cancer cells overexpressing P-gp. Recently, a nanocarrier system for overcoming MDR has been proposed that relies on an internalization mechanism different from that of free anticancer drugs.
Therefore, we suggest new anticancer material is able to overcome MDR by nano-hole on cell membrane. Specially, Polyethyleneimine(PEI), cationic polymer, and Hyaluronic acid(HA), anion polymer is used to treat MDR cell. the positive charge is highly cytotoxic due to an electrokinetic interaction with the negatively charged cell surface via a polarization effect.The cytotoxicity of PEI in normal tissue is dramatically decreased due to reduction of the positive charge by HA. However, at the tumor site, HA is degraded by hyaluronidase (HAase).Such an interaction could interfere with enzyme activity involved in electron transport and oxidative phosphorylation in the cell membrane. In addition, it is known to induce membrane damage via the disruption of the phospholipid bilayers, resulting in the formation of holes. Cellular damage of this nature leads to rapid cell death.
In this study, the pearmeability and toxicity of nanoparticle was induced by cationic polymer(PEI) show the effect on p-gp overexpressing MDR cell. These nano particles were analyzed by NMR, FT-IR, DLS to characterize physical-chemical feature. Each toxicity of particles were measured by the method of transcriptional and translational (MTT) assay and fluorescence activated cell sorting (FACs) analysis. The morphology of cells was also observed by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and confocal microscopy. In addition, to determine the feasibility of using this system to kill MDR cells, we targeted SNU-484 (stomach cancer) and HCT-8 (colon cancer) cells, both of which intrinsically overexpress P-gp.
목차 Contents
- 1. 표지 ... 1
- 2. 제출문 ... 3
- 3. 보고서 요약서 ... 4
- 4. 요약문 (한글) ... 5
- 5. 요약문 (영문) ... 6
- 6. 연구 성과 실적 및 향후 계획 ... 8
- 7. 참여연구원 현황표 ... 11
- II. 총괄연구과제 연구결과 ... 12
- 1. 연구개발과제의 배경 및 필요성 ... 13
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 15
- 3. 연구개발과제의 추진체계 ... 17
- 4. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 18
- 5. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 46
- 6. 향후 연구성과 추진 계획 ... 48
- 7. 연구개발결과의 파급효과 ... 48
- 8. 연구개발결과의 활용계획 ... 50
- 9. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 50
- 10. 참고문헌 ... 50
- 최종보고서 비공개 승인요청서 ... 52
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.