Gomisin A Inhibits Tumor Growth and Metastasis through Suppression of Angiogenesis

Cancer chemotherapy drugs command a large share of the market, and the development of new therapeutics with high efficacy and specificity is an active area of study. Recently, the development of cancer therapeutics from natural products targeting angiogenesis has drawn attention due to conventional chemotherapeutics showing serious side effects and resistance in cancer cells. In this study, we investigated the pharmacological efficacy of Gomisin A, an active ingredient of Schizandra chinensis baillon, on tumor growth and metastasis. Administration of Gomisin A at 10 and 100 ${\mu}g/ml$ reduced tumor growth in vivo by $80.5{\pm}8.1%$ and $96.2{\pm}2%$, respectively, compared with positive tumor controls. Treatment of Gomisin A in normal and various tumor cell lines did not exert significant toxicity. Mice treated with Gomisin A at a concentration of 10 and 100 ${\mu}g$/head showed a significant reduction in tumor-induced angiogenesis of $151{\pm}16.9%$ and $98.5{\pm}29.5%$, respectively. Furthermore, tumor metastasis analysis revealed that the administration of Gomisin A at a concentration of 10 and 100 ${\mu}g$/head inhibited tumor metastasis by $13.5{\pm}8.56%$ and $58.3{\pm}9.12%$, respectively. In addition, Gomisin A significantly decreased cell adhesion of the B16BL6 cells to the extracellular matrix. These results demonstrate that Gomisin A inhibits tumor growth via suppression of angiogenesis and tumor metastasis inhibition, without cellular toxicity. The pharmacological efficacy of Gomisin A suggests that it may be a potential candidate for the development of cancer drugs.

Gomisin A의 신혈관형성 저해를 통한 종양 성장 및 전이 억제 효과

항암화학요법제는 의약품 시장 중 가장 큰 시장의 하나이며, 세계적으로 수많은 연구와 신약의 개발이 진행되고 있다. 그러나 암 세포 뿐만 아니라 정상세포와 조직에 대한 독성과 내성으로 인해 심각한 부작용이 지속되어, 최근 신혈관형성 억제와 천연물 유래의 암 치료제 개발이 많은 관심을 얻고 있다. 본 연구에서는 오미자의 활성성분 중 하나인 Gomisin A의 종양성장 및 전이억제 효과와 이들의 작용기전에 대해 확인하고자 하였다. Gomisin A의 종양성장 억제활성은 B16BL6 cell line을 C57/BL6 mice의 피하에 주입하여 유도된 종양모델을 활용 하였으며, Gomisin A 10 ${\mu}g/ml$, 100 ${\mu}g/ml$에서 양성 대조군에 비해 각각 $80.5{\pm}8.1%$, $96.2{\pm}2%$의 유의한 억제활성을 나타내었다. Gomisin A의 암세포에 대한 직접적인 독성은 MTT assay를 통해 확인하였고, 정상세포(HUVECs)와 종양세포주(A549, B16BL6, Du145, Huh7)에 대한 유의한 독성은 관찰되지 않았다. 종양조직에 의해 유도되는 신혈관형성 억제능은 C57/BL6 mice에 배양된 B16BL6 cell line을 피하주사하여 종양조직을 형성하고, 이들이 유도하는 신생혈관에 대한 Gomsin A의 억제활성을 확인하였다. Gomisin A를 10 ${\mu}g$/head와 100 ${\mu}g$/head에서 신혈관형성 억제활성은 양성 대조군에 비해 각각 $151{\pm}16.9%$, $98.5{\pm}29.5%$의 유의한 감소활성을 나타내었다. 종양전이 억제활성은 B16BL6 cell line을 C57/BL6 mice 미정맥에 주입하여 in vivo 폐전이 모델을 만들고 폐에 전이된 종양의 colony를 측정하여 확인하였다. Gomisin A의 농도 10 ${\mu}g$/head, 100 ${\mu}g$/head에서 각각 양성 대조군에 비해 $13.5{\pm}8.56%$, $58.3{\pm}9.12%$의 전이 억제활성을 나타내었다. 또한 Gomisin A는 B16BL6 cell line이 세포외기질에 대한 부착능을 유의하게 감소시킴을 확인하였다. 이러한 결과는 Gomisin A의 종양성장 억제활성이 암세포에 대한 직접적인 독성에 의한 것이 아닌 신혈관형성 억제에 의한 것이며, 또한 종양 전이 억제 활성을 나타냄으로서 향후, 암 예방 및 치료제 개발의 선도물질을 제공할 수 있음을 확인하였다. 본 연구는 오미자의 주요 생리활성 물질인 Gomisin A의 종양성장 억제 활성과 전이억제 활성을 규명하고자 하였다. Gomisin A가 종양성장 억제활성이 있음을 확인하였고, 이러한 효과는 종양세포에 대한 직접적인 독성에 의한 것이 아니라, 종양조직에 의해 유도되는 신혈관형성 저해 활성에 의해 나타나는 것을 규명하였다. 이러한 결과는 대부분의 항암화학요법제가 가지는 독성작용을 극복하고, 선택적인 종양성장 억제제로서의 개발 가능성을 시사하여 주고 있다. 또한 Gomisin A는 종양세포의 세포외기질 부착억제활성을 통해 암 전이 억제활성을 나타냄을 확인하였다. 지금까지의 결과는, Gomisin A를 활용한 부작용이 적으며 효과적인 암 치료제 개발의 선도 물질로서 활용 가능성을 나타내 주고 있으며, 또한 고 기능성 식품 및 화장품의 개발에 활용이 가능할 것이다. 그러나, 향후 종양 면역활성, 암세포 자살 유도능과 같은 다양한 부분의 연구가 수반되어야 할 것이다.