(The) studies on cross reaction between taxol and arsenic trioxide in HT29

임상병리학과/박사[한글] 대장암은 미국에서 암에 의한 사망률중 두 번째를 차지하는 치명적인 암이며, 한국에서도 최근 발생률이 증가 되고 있다. 최근 다양한 항암제의 복합처방의 효과에 대해서 연구가 진행중이다. 서로 다른 target을 갖는 여러 종류의 항암제를 병행함으로써 부가적 또는 상승작용을 기대하는 연구들이 진행중이다. 본 연구에서는 대장암의 세포주 중의 한 종류인 HT29 세포주에 대하여 arsenic trioxide와 taxol을 처리했을 때 두 약제가 나타내는 항암 작용과 두 약제를 조합하여 처리 하였을 때 두 약제의 상호작용에 의하여 나타나는 항암작용을 비교하였다. 이를위해 본 연구자는 대장암 세포주인 HT29 세포에 taxol과 arsenic trioxide를 약제의 농도와 시간에 따라 각각 처리하고, 또한 두 약제를 복합 처리한 후에, 약제 처리된 세포주에서 apoptosis가 유도되었는지의 여부를 Flow cytometry를 이용한 세포 주기, 세포독성능검사, 그리고 형광현미경 검사를 통해 염색체 농축등을 조사하였다. Taxol을 처리한 HT29 세포에서 세포주기 중 G2/M phase 세포의 분포가 현저하게 증가하는 세포주기 arrest 현상이 나타났으며, 세포독성능과 DNA 분절, 그리고 염색체의 농축 현상도 나타났다. 또한 arsenic trioxide를 처리한 HT29 세포에서도 taxol의 경우와 같은 결과를 나타냈다. 따라서 taxol과 arsenic trioxide는 HT29 세포에 apoptosis를 유발시키는 항암 작용을 나타냈다. 그러나 taxol과 arsenic trioxide를 복합처리한 HT29 세포에서의 실험 결과는 약제를 처리 하지않은 대조 세포에서의 결과와 유사하게 나타났다. Apoptosis가 유발되지 않은 이유는 arsenic trioxide가 taxol의 apoptosis 유발 기전을 저해하는 길항제로 작용했다고 생각된다. 또한 특정 고형암 세포에서 특이적인 항암 작용을 나타내는 새로운 약제를 발견하려는 노력이 시도되고 있다. 따라서 본 연구에서는 고형암과 유사한 특징을 나타내는 HT29 세포의 spheroid 형성을 시도하였다. 본 실험에서는 matrix를 사용하지 않는 multicellular spheroid system을 사용하여 HT29 세포의 spheroid form을 형성하였으며, 그 결과를 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 세포들은 정상적인 분포를 나타냈고, 세포조직과 유사한 형태를 나타냈는데 세포간의 junction이 잘 나타났고, 세포 기관도 잘 발달되었으며 핵 상태로 보아 분화가 잘 일어난 것을 관찰하였다. 또한 형태적 조건이 다른 HT29 세포에 대하여 실시한 taxol에 의한 세포독성시험의 결과는 HT29 세포 monolayer form 보다 spheroid form에서 taxol에 대해 높은 저항성을 나타냈다. 결론적으로 HT29 세포의 sphroid 형성은 다른 세포에서도 적용되어 새로운 항암제의 개발에 기여할 것이다. [영문] Human colon cancer is the second most fatal disease among a variety of cancers to cause cancer death in U.S.A. and its incidence rate is currently increased in Korea. Recently, many studies have been being progressed on the efficacy of diverse combination treatments, which apply different kinds of anticancer drugs targeting independent pathways, in order to get the additional or synergistic effects. This study compared the anticancer reactions between each use of arsenic trioxide and taxol against human colon cancer HT29 cell line and combined use of two drugs. For doing this, the human colon cancer HT29 cell line was separately treated with taxol and arsenic trioxide according to the concentration and time of the drug, and was also treated with the combination of the drugs. Then, chromosome concentration was examined through fluorescence microscopy, and other markers of apoptosis were examinated through cell cycle using flow cytometry, cytotoxicity, to verify whether apoptosis was induced from the drug treated cell line. The HT29 cell line treated with taxol showed cell cycle arrest that presents an apparent increase of cell distribution in G2/M phase of the cell cycle, and also showed cytotoxicity, DNA fragmentation, and chromosome concentration. These results were found in the HT29 cell line treated with arsenic trioxide. Accordingly, taxol and arsenic trioxide were verified to have anticancer effects because those can cause apoptosis in the HT 29 cell line. On the contrary, the results of HT29 cell line treated with the combination of taxol and arsenic trioxide was the same as the outcome of control samples that were not treated with any drug. The reason why apoptosis was not induced in the use of the combination can be thought as that arsenic trioxide might work as an antagonist to inhibit a taxol mechanism to induce apoptosis. In addition, numerous studies are continuously being progressed to find new drugs effective in specific anticancer reactions against solid tumor cells. Therefore, the current study tested the formation of spheroid of HT 29 cells having similar characteristics to the solid tumor. In this experiment, the spheroid of the HT 29 cells was formed by using a multicellular spheroid system, and the result was observed through electron microscopy. The spheroid cells were normally distributed and demonstrated very similar features and morphology such as clear intracellular junction, well-developed cell organelles , and appropriate nuclear differentiation. Moreover, as a result of a cytotoxicity test for taxol in another HT 29 cell line having different morphological condition, the spheroid formed cells represented higher resistance against taxol than the monolayer cells. In conclusion, the spheroid formation of the HT 29 cell line can be applied to other cells and contribute to the new anticancer development.ope