Tumor Suppressive Effect of Zoledronic Acid on Human Osteosarcoma Cells in Vivo

인간 골육종 세포주에서 Zoledronic acid의 종양 억제에 대한 생체내 실험

Purpose: Bisphosphonates (BPs) are the analogues of endogenous pyrophosphates: they have been used in the treatment of skeletal diseases such as Paget's disease, osteoporosis, and tumorinducing ostelysis, and are used in treatment of osteolytic metastasis of breast cancer recently. They are also used as one of the therapeutic agents for metastasis of prostatic cancer of which metastasis makes the mixed nature of osteolysis and ostegenesis. Although the action mechanism of BPs are well known for diseases with excessive osteoclastic bone resorption, the direct effect of BPs has not been known yet. This study was intended to see the tumor suppression capability of Zoledronic acid(ZOL) using nude mouse with osteosarcoma. Materials and Methods: MG-63 and HOS osteosarcoma cell lines were used and the transforemed MG-63-GFP and HOS-GFP cells, which were made for detection under fluorescent light, were subcutaneously injected to make osteosarcoma. The five 6-week male mice were used for the experiment at each group. After the injection, mice were cultivated until tumor pieces grow up to $3{\times}3{\times}3$ $mm^3$ and ZOL of 120 ug/kg was subcutaneously injected twice a week. Sizes of tumor were measured twice a week and photographed under fluorescent light. Results: In in vivo test with HOS osteosarcoma cell lines, mean size of tumors was 2,520 $mm^3$ in control group and was 131 $mm^3$ in ZOL group, which showed 94% of reduction comparing with the control ; with MG-63 osteosarcoma cell lines, mean size of tumors was 2,866 $mm^3$ in control group and was 209 $mm^3$ in test group with 72% of reduction (p<0.05). Conclusion: In in vivo tests with nude mice, we suggest that ZOL has direct effect on osteosarcoma cells and it would be used as one of the therapeutic agents for osteosarcoma, especially to ZOL-sensitive osteosarcoma cells.

목적: Bisphosphonate(BPs)는 endogenous pyrophosphates의 유사체로 Paget's disease, 골다공증, 종양 유발성 골용해와 같은 골격계 질환의 치료에 쓰이고 있으며, 유방암의 골파괴성 전이에 대한 치료제로 사용되어 지고 있다. 골전이의 양상이 골흡수성 및 골생성이 혼합되어 나타나는 전립선암의 전이에서도 치료제의 하나로 이용되고 있다. BPs는 파골세포성 골흡수가 과하게 일어난 질환에 대해서는 비교적 널리 알려져 있지만, 골종양 세포에 대한 직접적인 효과에 대해서는 아직 밝혀져 있지 않다. 가장 강력한 질소 함유(nitrogen-containing) BPs인 Zoledronic acid(ZOL)로서 골육종이 발현된 nude mouse model을 이용하여 ZOL의 종양 억제능을 생체내 실험으로 확인하고자 하였다. 대상 및 방법: 인간 골육종 세포주로는 MG-63과 HOS 골육종 세포주를 이용하였고, 종양의 크기 변화를 육안으로 확인하기 위하여 GFP 유전자가 형질 전환된 MG-63-GFP, HOSGFP 세포를 6주령된 수컷 마우스 10마리에 각각 피하주사하여 종양의 조각이 $3{\times}3{\times}3$ mm이 될 때까지 사육한 후, ZOL을 120 ug/kg의 농도로 일주일에 2번 피하에 주사하였다. 종양의 크기를 일주일에 두 번씩 측정하고, 형광조명을 이용하여 촬영하였다. 결과: HOS 골육종 세포주를 이용한 생체실험에서 대조군의 종양의 평균 크기는 2,520 $mm^3$이며 ZOL 투여군은 131 $mm^3$로서 94%의 감소를 보이며, MG-63 골육종 세포주를 이용한 생체실험에서는 대조군의 종양의 평균 크기는 2,866 $mm^3$이며 실험군은 209 $mm^3$로서 72%의 감소를 보였다(P<0.05). 결론: Nude mouse를 이용한 생체실험에서 ZOL은 골육종의 세포사멸에 직접적인 영향을 미치며 이것은 앞으로 골육종 치료의 약제중 하나로 선택되어 질수 있다고 판단되며, 종양세포주에 따라 ZOL의 영향이 다를 수 있으므로 ZOL에 감수성 있는 종양세포를 찾아 적용하는 것이 좋을 것으로 사료된다.