• Proceedings of the Korean Society of Toxicology Conference
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• 2002.05b
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• pp.106.2-132
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• 2002

형질전환 (유전자 결핍; Knockout) Min 마우스를 이용하여 대장암 발생에서 배추, 양배추 주성분인 indole-3-carbinol (I3C)의 대장암 예방효과를 규명하고자 하였다. 실험동물로는 C57BL/6J-Apc$^{min/+}$(Min 마우스)계의 5내지 6주령의 수컷 이형접합체 형질전환 마우스 70마리와 C57BL/6J계의 동일 산자, 동일 주령의 수컷 wildtype 비형질전환 마우스 10kfl를 The Jackson Laboratory 사 (Bar harber, ME, USA)로부터 직접 구입하였다. C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 (Min)마우스 70마리를 각 군 20내지 25마리씩 세군으로 나누었다. Group 1에는 20마리, Group 2에는 25마리, Group 3에는 25마리를 배치하고, I3C 투여 실험군 (Group 1과 2)에는 실험시작시에 AIN-76A 분말사료에 I3C가 각각 100 및 300ppm이 함유되도록 조제하여 공급하였다. 그리고 실험군(Group 3)에는 실험시작부터 종료시까지 AIN-76A 정제고형사료(Teklad사, WI, USA)를 자유로이 급이하였다. 각군간의 체중, 사료 및 음수소비량을 매 2주마다 측정하였고, 10주간 (16주령)의 실험종료시에는 최종체중과 간장, 신장, 비장 등의 장기무게를 측정하여 상대장기 무게비를 산출하였다. 대조군으로서 C57BL/6J계의 동일 산자, 동일 주령의 수컷 wildtype 비형질전환 마우스 10마리는 같은 조건의 사육실에서 AIN-76A 정제고형사료를 33주간 자유로이 급이하였다. 실험동물은 부검전에 하룻밤 동안 절식하고 이산화탄소 흡입 마취하에서 흉대동맥을 절단하여 방혈하고 각 장기(심장, 폐, 위)를 적출하여 생리심염수에 넣어 장기무게를 측정하고 포르말린에 고정하였다. 소장과 대장의 검사를 위하여 위의 식도부위와 직장을 실로 결찰하여 적출하고 생리심염수를 주입하여 팽창시켜, 십이지장, 공장, 및 회장, 그리고 대장으로 나누어 여과지에 펼친 후 포르말린에 고정하였다. 소장과 대장은 육안 및 자동 영상분석길ㄹ 이용한 분석이 끝난 후에 각 부위별로 4-6개의 절편을 작제하여 포르말린에 재고정하고, 통상적인 조직처리과정, 파리핀 포매 및 3-4$\mu$m 두께의 조직절편을 제작하여 H&E 염색을 실시하여 현미경으로 검경하였다. 약 1주일간의 포르말린 고정이 끝난 소장 및 대장을 부위별, 별 종양개수 및 분포를 자동영상분석기(Kontron Co. Ltd., Germany)로 분석하였다. 체의 변화, 장기무게, 사료소비량 및 마리당 종양의 개수에 대한 통계학적 유의성 검증을 위하여 Duncan's t-test로 통계처리 하였고, 종양 발생빈도에 대하여는 Likelihood ration Chi-square test로 유의성을 검증하였다. C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스에 AIN-76A 정제사료만을 투여한 대조군의 대장선종의 발생률은 84%(Group 3; 21/25례)로써 I3C 100ppm 및 300ppm을 투여한 경우에 있어서는 각군 모두 60%(Group 1; 12/20 례, Group 2; 15/25 례)로 감소하는 경향을 나타내었다. 대장선종의 마리당 발생개수에 있어서는 C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스에 AIN-76A 정제사료만을 투여한 대조군은 1.40$\pm$0.24(100%)에 비하여 I3C 저농도 투여 실험군(Group 1; 0.85$\pm$0.23; 61%, P<0.01), 그리고 I3C 고농도 투여 실험군(Group 2 ; 1.32$\pm$0.29 ; 94%)의 순으로 감소하였다. 선종의 크기별 종양의 발생개수의 분포에 있어서 I3C 저농도 투여 실험군에 있어서는 선종의 크기가 3mm이하의 수가 현저하게 감소하였다. C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스에 AIN-76A 정제사료만을 투여한 대조군의 부위별 소장선종의 발생수는 십이지장부위를 제외하고 각 군에서 유의한 변화는 관찰되지 않았다. 십이지장 종양의 발생개수에서만 I3C 저농도 투여 실험군(Group 1 ; 3.11$\pm$0.85)이 대조군 (Group 3: 1.48$\pm$0.35) 및 I3C 고농도 투여 실험군(Group 2: 1.56$\pm$0.47)에 비하여 유의성 있게 증가하였다. (P<0.05). 따라서 I3C은 소장에서는 암예방 효과가 뚜렷하지 않으나, 대장에 대한 암에방 효과가 있을 것으로 생각된다. 소장 및 대장을 제외한 간장, 신장, 비장, 심장, 폐 그리고 위 등의 기타 장기에서의 조직병리학적 변화는 관찰되지 않았다. 소장 및 대장의 종양은 선종(polyps)으로 관찰되었다. 지난 10여년간 형질전환 및 유전자 결핍 실험동물의 종류가 기하 급수적으로 증가하여 이용되고 있다. 가족성 대장 선종성 용종증(FAP)의 대표적인 모델로 이용되고 있는 C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스를 사용하여 배추나 양배추의 주요성분인 Indole-3-carbinol(I3C)의 대장암 예방효과가 있는지를 검색하여 본 결과 AIN-76A정제사료만을 투여한 대조군의 대장선종의 발생률 84%에 비하여 I3C 100 및 300ppm을 투여한 실험군에 있어서 각군 모두 60%로서 감소하는 경향을 나타내었으며, 대장선종의 마리당 발생개수에 있어서는 대조군의 1.40$\pm$1.041를 100%로 환산하였을 경우 I3C 저농도 및 고농도 투여 실험군에서는 각각 약 61%와 94%를 나타내여 감소하였다. 특히 대장선종의 크기별 분포에 있어서 선종의 크기가 3mm이하의 수가 현저하게 감소하였다. 따라서 저농도 I3C의 투여는 실험적 유전성 가족성 대장 선종성 용종증 모델에 있어서 어느정도 암 예방효과가 있는 것으로 생각된다. 그러나 소장 선종의 발생에는 별 영향이 없는 것으로 생각된다. 그러나 본 실험에 사용된 C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스는 실험개시 시점이 7내지 8주령이 경과하여 이미 태생기부터 소장 및 대장의 선종 발생이 진행되어 온 것을 감안하고 특히 비스테로이드계 항염증 소염제(NSAIDS)와 같은 강력한 COX-2억제제가 아님을 고려하면, 상당한 선종의 발생을 억제할 수 있는 가능성이 매우 높다고 생각한다. 또한 이제까지 배추나 양배추 성분의 복합성분들에 대한 실험적 대장암 모델에서의 촉진효과 등에 대한 보고들이 있어 온 점을 고려할 때 위암(Kim 등, 1994) 간암(Kim 등, 1994), 유방암(Grubbs, 등, 1995; Bradlow 등, 1995)에 대한 예방효과가 있을 것으로 생각된다. 앞으로 이러한 종양조직내에서의 COX-2 및 iNOS mRNA와 단백질의 발현정도를 분자병리학적으로 연구중에 있으며, 향후 십자화과식물 성분인 indole-3-carbinol이 마우스뿐 만 아니라 랫드의 화학발암물질에 의한 대장종양에 대한 억제효과 있는지 연구 필요가 있다. Min 마우스와 같은 형질 전환(유전자결핍;knockout) 실험동물을 이용한 새로운 중기 발암성 시험범의 확립을 통한 각종 환경 유해물질의 발암성 유무 및 COX-2 억제작용이 있는 식품인자의 암예방 후보물질을 체계적으로 검색하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 생각한다.

• The Korean Journal of Nuclear Medicine
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• v.38 no.1
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• pp.85-98
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• 2004

Purpose: Cellular uptake of $^{99}mTc$-sestamibi (MIBI) and $^{99}mTc$-tetrofosmin (TF) is low in cancer cells expressing multidrug resistance(MDR) by p-glycoprotein(Pgp) or multidrug related protein(MRP). Verapamil is known to increase cellular uptake of MIBI in MDR cancer cells, but is recently reported to have different effects on tracer uptake in certain cancer cells. This study was prepared to evaluate effects of verapamil on cellular uptake of MIBI and TF in several cancer cells. Materials and Methods: Celluar uptakes of Tc-99m MIBI and TF were measured in erythroleukermia K562 cell, breast cancer MCF7 cell, and human ovarian cancer SK-OV-3 cells, and data were compared with those of doxorubicin-resistant K562(Ad) cells. RT-PCR and Western blot analysis were used for the detection of mdr1 mRNA and Pgp expression, and to observe changes in isotypes of PKC enzyme. Effects of verapamil on MIBI and TF uptake were evaluated at different concentrations upto $200{\mu}M\;at\;1{\times}10^6\;cells/ml\;at\;37^{\circ}C$. Radioactivity in supernatant and pellet was measured with gamma counter to calculate cellular uptake ratio. Toxicity of verapamil was measured with MTT assay. Results: Cellular uptakes of MIBI and TF were increased by time in four cancer cells studied. Co-incubation with verapamil resulted in an increase in uptake of MIBI and TF in K562(Adr) cell at a concentration of $100{\mu}M$ and the maximal increase at $50{\mu}M$ was 10-times to baseline. In contrast, uptakes of MIBI and TF in K562, MCF7, SK-OV3 cells were decreased with verapamil treatment at a concentration over $1{\mu}M$. With a concentration of $200{\mu}M$ verapamil, MIBI and TF uptakes un K562 cells were decreased to 1.5 % and 2.7% of those without verapamil, respectively. Cellular uptakes of MIBI and TF in MCF7 and SK-OV-3 cells were not changed with $10{\mu}M$, but were also decreased with verapamil higher than $10{\mu}M$, resulting 40% and 5% of baseline at $50{\mu}M$. MTT assay of four cells revealed that K562, MCF7, SK-OV3 were not damaged with verapamil at $200{\mu}M$. Conclusion: Although verapamil increases uptake of MIBI and TF in MDR cancer cells, cellular uptakes were further decreased with verapamil in certain cancer cells, which is not related to cytotoxicity of drug. These results suggest that cellular uptakes of both tracers might differ among different cells, and interpretation of changes in tracer uptake with verapamil in vitro should be different when different cell lines are used.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• v.41 no.4
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• pp.339-353
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• 1994

Background : The p53 gene codes for a DNA-binding nuclear phosphoprotein that appears to inhibit the progression of cells from the G1 to the S phase of the cell cycle. Mutations of the p53 gene are common in a wide variety of human cancers, including lung cancer. In lung cancers, point mutations of the p53 gene have been found in all histological types including approximately 45% of resected NSCLC and even more frequently in SCLC specimens. Mutant forms of the p53 protein have transforming activity and interfere with the cell-cycle regulatory function of the wild-type protein. The majority of p53 gene mutations produce proteins with altered conformation and prolonged half life; these mutant proteins accumulate in the cell nucleus and can be detected by immunohistochemical staining. But protein overexpression has been reported in the absence of mutation. p53 protein overexpression or gene mutation is reported poor prognostic factor in breast cancer, but in lung cancer, its prognostic significance is controversial. Method : We investigated the p53 abnormalities by nucleotide sequencing, polymerase chain reaction-single strand conformation polymorphism(PCR-SSCP), and immunohistochemical staining. We correlated these results with each other and survival in 75 patients with NSCLC resected with curative intent. Overexpression of the p53 protein was studied immunohistochemically in archival paraffin- embedded tumor samples using the D07(Novocastra, U.K.) antibody. Overexpression of p53 protein was defined by the nuclear staining of greater than 25% immunopositive cells in tumors. Detection of p53 gene mutation was done by PCR-SSCP and nucleotide sequencing from the exon 5-9 of p53 gene. Result: 1) Of the 75 patients, 36%(27/75) showed p53 overexpression by immunohistochemical stain. There was no survival difference between positive and negative p53 immunostaining(overall median survival of 26 months, disease free median survival of 13 months in both groups). 2) By PCR-SSCP, 27.6%(16/58) of the patients showed mobility shift. There was no significant difference in survival according to mobility shift(overall median survival of 27 in patients without mobility shift vs 20 months in patients with mobility shift, disease free median survival of 8 months vs 10 months respectively). 3) Nucleotide sequence was analysed from 29 patients, and 34.5%(10/29) had mutant p53 sequence. Patients with the presence of gene mutations showed tendency to shortened survival compared with the patients with no mutation(overall median survival of 22 vs 27 months, disease free median survival of 10 vs 20 months), but there was no statistical significance. 4) The sensitivity and specificity of immunostain based on PCR-SSCP was 67.0%, 74.0%, and that of the PCR-SSCP based on the nucleotide sequencing was 91.8%, 96.2% respectively. The concordance rate between the immunostain and PCR-SSCP was 62.5%, and the rate between the PCR-SSCP and nucleotide sequencing was 95.3%. Conclusion : In terms of detection of p53 gene mutation, PCR-SSCP was superior to immunostaining. p53 gene abnormalities either overexpression or mutation were not a significant prognostic factor in NSCLC patients resected with curative intent. However, patients with the mutated p53 gene showed the trends of early relapse.