Activation and Abnormalities of Cell Cycle Regulating Factor in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma Cell Lines: Abnormal Expression of CDKN2 Gene in Laryngeal Squamous Cell Carcinoma

두경부 편평상피세포암 세포주에서 세포주기조절인자의 활성 및 이상 : 후두편평상피세포암에서 종양억제유전자 CDKN2 유전자의 발현이상

Background: Cyclin-dependent kinase (CDK) inhibitors are family of molecules that regulate the cell cycle. The CDKN2, a CDK4 inhibitor, also called p16, has been implicated in human tumorigenesis. The CDKN2 inhibits the cyclin/CDK complexes which regulate the transition from G1 to S phase of cell cycle. There is a previous report that homozygous deletion of CDKN2 region on chromosome 9p21 was detected frequently in astrocytoma, glioma and osteosarcoma, less frequently in lung cancer, leukemia and ovarian cancer, but not detected in colon cancer and neuroblastoma. However, little is known about the relationship between CDKN2 and laryngeal cancer. Therefore this study was initiated to investigate the role of CDKN2 in human laryngeal squamous cell carcinoma development.1) Materials and methods: We used 5 human laryngeal carcinoma cell lines whether they have deletions or losses of CDKN2 gene expression by DNA-PCR or RT-PCR, respectively. We examined 8 fresh frozen human laryngeal cancer tissues to detect the loss of heterozygosity (LOH) of CDKN2. PCR was performed by using microsatellite markers of short arm of human chromosome 9 (D9S126, D9S144, D9S156, D9S161, D9S162, D9S166, D9S171, D9S200 and D9SIFNA). For informative cases, allelic loss was scored if the signal of one allele was significantly decreased in tumor DNA when compared to the same allele in normal DNA. Results: The CDKN2 DNA deletion was observed in 3 cell lines. The CDKN2 mRNA expression was observed in only one cell line, which was very weak. LOH was detected in 7 cases (87.5%). Conclusion: These results suggest that CDKN2 plays a role in the carcinogenesis of human laryngeal squamous cell carcinoma.

정상인의 말초혈액 림프구 DNA를 주형으로 사용하여 DNA PCR을 시행하였다. 그 결과 5례 모두에서 예상되는 167bp 크기의 CDKN2 genomic DNA 단편이 증폭됨을 관찰할 수 있었다. 정상인의 말초혈액 림프구로부터 분리한 mRNA를 사용하여 cDNA를 합성하고 이를 주형으로 사용하여 RT-PCR와 시행하였다. 그 결과 예상되는 355bp 및 468bp의 CDKN2 및 ${\alpha}$-actin의 mRNA 전사산물이 전례에서 발현됨을 관찰할 수 있었다. 또한 CDKN2 mRNA의 RT-PCR 산물을 Sal I 제한효소로 절단하여 252bp와 103bp의 두 단편으로 나뉘어짐을 관찰하였다. 총 5례의 후두 편평상피세포암 세포주에서 CDKN2가 발현되는지를 RT-PCR로 관찰하였으며 각 세포주로부터 mRNA의 분리가 잘되었는지는 ${\alpha}$-actin의 발현을 통하여 RT-PCR로 관찰하였다. 5례의 세포주에서 모두 ${\alpha}$-actin의 발현을 관찰할 수 있었으며 이들의 mRNA를 사용하여 CDKN2 RT-PCR와 시행한 결과 총 4례(80%)의 세포주에서 CDKN2의 발현이 상실되어 있음을 알 수 있었다. CDKN2 발현의 이상이 있는 후두 편평상피세포암 세포주 및 발현이 정상인 후두 편평상피 세포암 세포주 모두에서 CDKN2 유전자의 존재를 DNA-PCR로 관찰하여 총 5례의 세포주 중 2례(40%)에서 CDKN2 유전자의 결손을 관찰할 수 있었다. 이 2례의 후두 편평상피세포암 세포주는 CDKN2의 발현이 일어나지 않은 것으로 RT-PCR의 결과와 일치하였다. 총 8례의 후두 편평상피세포암세포들에서 CDKN2의 이종접합성의 상실이 발견되는지를 DNA-PCR로 관찰하여 7례(87.5%)에서 최소한 한 개 이상의 microsatellite marker에 대한 이종접합성의 상실이 발견되었으며, 6례(75%)에서 최소한 한 개 이상의 microsatellite marker에 대한 증폭이 발견되었다. 또한 2례에서 최소한 한 개 이상의 microsatellite marker에 대한 microsatellite의 불안정이 발견되었다. 이종접합성의 상실, 증폭 또는 microsatellite의 불안정의 세 가지 모두를 보면 전례에서 한가지 이상의 CDKN2의 이상이 발견되었다. 이상의 결과로 볼 때 CDKN2가 후두암의 발생에 중요한 역할을 하고 있을 것으로 사료된다.