Effect of Flavopiridol on Radiation-induced Apoptosis of Human Laryngeal and Lung Cancer Cells

Purpose: To investigate the flavopiridol effect on radiation-induced apoptosis and expression of apoptosisrelated genes of human laryngeal and lung cancer cells. Materials and Methods: A human laryngeal cancer cell line, AMC-HN3 and a human lung cancer cell line, NCI-H460, were used in the study. The cells were divided into four groups according to the type of treatment: 1) control groups; 2) cells that were only irradiated; 3) cells treated only with flavopiridol; 4) cells treated with flavopiridol and radiation simultaneously. The cells were irradiated with 10 Gy of X-rays using a 4 MV linear accelerator. Flavopiridol was administered to the media at a concentration of 100 nM for 24 hours. We compared the fraction of apoptotic cells of each group 24 hours after the initiation of treatment. The fraction of apoptotic cells was detected by measurement of the sub-G1 fractions from a flow cytometric analysis. The expression of apoptosis-regulating genes, including cleaved caspase-3, cleaved PARP (poly (ADP-ribose) polymerase), p53, p21, cyclin D1, and phosphorylated Akt (protein kinase B) were analyzed by Western blotting. Results: The sub-G1 fraction of cells was significantly increased in the combination treatment group, as compared to cells exposed to radiation alone or flavopiridol alone. Western blotting also showed an increased expression of cleaved caspase-3 and cleaved PARP expression in cells of the combination treatment group, as compared with cells exposed to radiation alone or flavopiridol alone. Treatment with flavopiridol down regulated cyclin 01 expression of both cell lines but its effect on p53 and p21 expression was different according to each individual cell line. Flavopiridol did not affect the expression of phophorylated Akt in both cell lines. Conclusion: Treatment with flavopiridol increased radiation-induced apoptosis of both the human laryngeal and lung cancer cell lines. Flavopiridol effects on p53 and p21 expression were different according to the individual cell line and it did not affect Akt activation of both cell lines.

후두암 및 폐암 세포주에서 Flavopiridol이 방사선에 의한 아포토시스에 미치는 영향

목적: 세포 주기 억제제인 flavopirldol이 후두암과 폐암 세포주에서 방사선으로 인한 아포토시스에 미치는 영향을 알아보고 세포 내 아포토시스 조절 물질들의 발현에 어떤 변화를 가져오는지 알아본다. 대상 및 방법: 사람 후두암 세포주인 AMC-HN3와 폐암 세포주인 NCI-H460을 배양하여 1) 아무 처치도 하지 않은 군, 2) 방사선 조사만 한 군, 3) flavopiridol 약물 처치만 한 군, 4) 방사선과 flavopriodol 동시 병합 치료를 한 군으로 나누어 비교하였다. 방사선 조사시 4 MV 선형가속기의 X-ray를 10 Gy 조사하였고 flavopiridol은 세포 배양액에 100 nM 농도로 희석하여 24시간 동안 투여했다. 치료를 시작한 시점으로부터 24시간 후에 네 군의 아포토시스율을 비교하였다. 아포토시스율은 유세포 분석기를 이용하여 sub-G1 세포의 분율로 구했다. 또한 네 군에서 cleaved caspase-3, cleaved PARP (poly(ADP-ribose) polymerase), p53, p21, cyclin D1, phosphorylated Akt (protein kinase B) 발현 양상을 비교하기 위해 면역단백분석을 시행하였다. 결 과: 방사선 단독 처치 또는 flavoplridol 단독 처치한 군에 비해 방사선과 flavopiridol을 동시 병합 치료한 군에서 아포토시스율이 증가하는 것을 두 가지 암세포주 모두에서 확인할 수 있었다. 면역단백분석에서도 cleaved caspase-3, cleaved PARP 발현이 동시 병합 치료 군에서 높게 나타나는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 두 세포주 모두에서 flavopiridol에 의해 cyclin D1 발현이 감소되는 것을 확인하였으나 flavopiridol이 p53, p21 발현에 미치는 영향은 세포주에 따라 다르게 나타났으며 Akt 발현은 두 세포주 모두에서 flavopiridol 투여에 의한 변화가 없었다. 결 론: 본 실험을 통해 사람 후두암 및 폐 암 세포주에서 flavoplridol이 방사선에 의한 아포토시스를 증가시킴으로써 방사선 치료 효과를 증진시킬 수 있음을 확인하였다. Flavopiridol이 p53, p21 발현에 미치는 영향은 세포주에 따라 다른 것으로 나타났으며 phosphorylated Akt 발현은 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.