Han, Hee Dong;Jung, Suk Hyun;Seong, Hasoo;Cho, Sun Hang;Shin, Byung Cheol
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제34권1호
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pp.154-158
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2013
Development of dual functional liposome has been studied for cancer theragnostics. Therefore, we focused on ultrasound-sensitive liposomes with doxorubicin (DOX) and gadolinium (Gd) as a theragnostic carrier having a potential for cancer therapy and diagnosis. In this study, Gd(III)-DOTA-modified sonosensitive liposomes (GL) was developed using chemically synthesized Gd(III)-DOTA-DPPE lipid. Sonosensitivity of GL to 1 MHz ultrasound induced 25% of DOX release. The relaxivities ($r_1$) of GL were $7.33-10.34\;mM^{-1}s^{-1}$, which was higher than that of MR-bester$^{(R)}$. Intracellular delivery of DOX from GL by ultrasound irradiation was evaluated according to ultrasound intensity, resulting in increase of uptake of DOX released from ultrasound-triggered GLs compared to GL3 or Doxil$^{(R)}$ without ultrasound. Taken together, this study shows that the paramagnetic and sonosensitive liposomes, GL, is a novel and highly effective delivery system for drug with the potential for broad applications in human disease.
Jang, Young-Jin;Lee, Dongbin;Hossain, Mohammad Amjad;Aravinthan, Adithan;Kang, Chang-Won;Kim, Nam Soo;Kim, Jong-Hoon
Journal of Ginseng Research
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제44권3호
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pp.483-489
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2020
Background: Korean Red Ginseng (KRG) has been known to possess many ginsenosides. These ginsenosides are used for curing cardiovascular problems. The present study show the protective potential of KRG against doxorubicin (DOX)-induced myocardial dysfunction, by assessing electrocardiographic, hemodynamic, and biochemical parameters and histopathological findings. Methods: Animals were fed a standard chow and adjusted to their environment for 3 days before the experiments. Next, the rats were equally divided into five groups (n = 9, each group). The animals were administered with KRG (250 and 500 mg/kg) for 10 days and injected with DOX (20 mg/kg, subcutaneously, twice at a 24-h interval) on the 8th and 9th day. Electrocardiography and echocardiography were performed to study hemodynamics. Plasma levels of superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase, and malondialdehyde were measured. In addition, the dose of troponin I and activity of myeloperoxidase in serum and cardiac tissue were analyzed, and the histopathological findings were evaluated using light microscopy. Results: Administration of KRG at a dose of 250 and 500 mg/kg recovered electrocardiographic changes, ejection fraction, fractional shortening, left ventricular systolic pressure, the maximal rate of change in left ventricle contraction (-dP/dtmax), and left ventricle relaxation (-dP/dtmax). In addition, KRG treatment significantly normalized the oxidative stress markers in plasma, dose dependently. In addition, the values of troponin I and myeloperoxidase were ameliorated by KRG treatment, dose dependently. And, KRG treatment showed better histopathological findings when compared with the DOX control group. Conclusion: These mean that KRG mitigates myocardial damage by modulating the hemodynamics, histopathological abnormality, and oxidative stress related to DOX-induced cardiomyopathy in rats. The results of the present study show protective effects of KRG on cardiac toxicity.
Doxorubicin (DOX) was introduced as an effective chemotherapeutic for a wide range of cancers but with some severe side effects especially on myocardia. 2-Deoxy-D-glucose (2DG) enhances the damage caused by chemotherapeutics and ionizing radiation (IR) selectively in cancer cells. We have studied the effects of $1{\mu}M$ DOX and $500{\mu}M$ 2DG on radiation induced cell death, apoptosis and also on the expression levels of p53 and PTEN genes in T47D and SKBR3 breast cancer cells irradiated with 100, 150 and 200 cGy x-rays. DOX and 2DG treatments resulted in altered radiation-induced expression levels of p53 and PTEN genes in T47D as well as SKBR3 cells. In addition, the combination along with IR decreased the viability of both cell lines. The radiobiological parameter (D0) of T47D cells treated with 2DG/DOX and IR was 140 cGy compared to 160 cGy obtained with IR alone. The same parameters for SKBR3 cell lines were calculated as 120 and 140 cGy, respectively. The sensitivity enhancement ratios (SERs) for the combined chemo-radiotherapy on T47D and SKBR3 cell lines were 1.14 and 1.16, respectively. According to the obtained results, the combination treatment may use as an effective targeted treatment of breast cancer either by reducing the single modality treatment side effects.
본 연구는 Phellinus gilvus(PGE), Phellinus linteus (PLE) 그리고 Phellinus baumil(PBE)의 열수추출물에 대하여 SRB법과 MTT법으로 종양세포주(Sarcoma 180과 P388)를 이용하여 항암활성을 비교ㆍ평가하였다. 종양세포주는 PGE, PLE, PBE(7., 15, 30 ug/ml) 그리고 Doxorubicin(DOX)(0.001~10 mM)으로 처리되었다. 그 결과 DOX, PGE 그리고 PLE는 종양세포주에 대하여 농도의존적으로 억제하는 결과를 보였지만, PBEssm 30 ug/ml의 농도에서만 억제되는 항암활성을 보여주었다. 결론적으로 이 연구에서 사용된 PGE, PLE 및 PBE는 Sarcoma 180과 P388에 항암활성을 보여주었다. PLE는 sarcoma 180종양세포에 가장 효과가 뛰어났으나(p<0.05), SRB법에서는 PGE가 P388에 대해 가장 큰 항암활성을 나타내었다(p<0.05).
Background: Oral squamous cell carcinoma (OSCC) is the sixth most common malignancy worldwide. Cancer development and progression require inactivation of tumor suppressor genes and activation of proto-oncogenes. The well recognized mechanism of action demonstrated for chemotherapeutic agents is induction of apoptosis via reactivation of p53. In this context, we evaluate the efficacy of IV and oral routes of our novel PH and temperature sensitive doxorubicin-methotrexate-loaded nanoparticles (DOX-MTX NP) in affecting p53 profile in an OSCC rat model. Methods: In this study, 120 male rats were divided into 8 groups of 15 animals each. The new formulated DOX-MTX NP and free doxorubicin were IV and orally given to rats with 4-nitroquinoline-1-oxide induced OSCC. Results: Results showed that both DOX and DOX-MTX-NP caused significant increase in mRNA levels of P53 compared to the untreated group (p<0.000). With both DOX and DOX-MTX NP, the IV mode was more effective than the oral (gavage) route (p<0.000). Surprisingly, in oral mode, p53 mRNA was not affected in DOX treated groups (p>0.05), Nonetheless, both IV and oral administration of MTX-DOX NP showed superior activity (~3 fold) over free DOX in reactivation of p53 in OSCC (p<0.000). The effectiveness of oral route in group treated with nanodrug accounts for the enhanced bioavailability of nanoparticulated DOX-MTX compared to free DOX. Moreover, in treated groups, tumor stage was markedly related to the amount of p53 mRNA (p<0.05). Conclusion: Both oral and IV application of our novel nanodrug possesses superior activity over free DOX-in up-regulation of p53 in a OSCC model and this increase in p53 level associated with less aggressive tumors in our study. Although, impressive results obtained with IV form of nanodrug (-21 fold increase in p53 mRNA level) but both forms of nanodrug are effective in OSCC, with less toxicity normal cells.
Ji Yoon Kim;Un Chul Shin;Ji Yong Park;Ran Ji Yoo;Soeku Bae;Tae Hyeon Choi;Kyuwan Kim;Young Chan Ann;Jin Sil Kim;Yu Jin Shin;Hokyu Lee;Yong Jin Lee;Kyo Chul Lee;Suhng Wook Kim;Yun-Sang Lee
대한방사성의약품학회지
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제9권1호
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pp.9-16
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2023
Liposomes as drug delivery system have proved useful carrier for various disease, including cancer. In addition, perfluorocarbon cored microbubbles are utilized in conjunction with high-intensity focused-ultrasound (HIFU) to enable simultaneous diagnosis and treatment. However, microbubbles generally exhibit lower drug loading efficiency, so the need for the development of a novel liposome-based drug delivery material that can efficiently load and deliver drugs to targeted areas via HIFU. This study aims to develop a liposome-based drug delivery material by introducing a substance that can burst liposomes using ultrasound energy and confirm the ability to target tumors using PET imaging. Liposomes (Lipo-DOX, Lipo-DOX-Au, Lipo-DOX-Au-RGD) were synthesized with gold nanoparticles using an avidin-biotin bond, and doxorubicin was mounted inside by pH gradient method. The size distribution was measured by DLS, and encapsulation efficiency of doxorubicin was analyzed by UV-vis spectrometer. The target specificity and cytotoxicity of liposomes were assessed in vitro by glioblastoma U87mg cells to HIFU treatment and analyzed using CCK-8 assay, and fluorescence microscopy at 6-hour intervals for up to 24 hours. For the in vivo study, U87mg model mouse were injected intravenously with 1.48 MBq of 64Cu-labeled Lipo-DOX-Au and Lipo-DOX-Au-RGD, and PET images were taken at 0, 2, 4, 8, and 24 hours. As a result, the size of liposomes was 108.3 ± 5.0 nm at Lipo-DOX-Au and 94.1 ± 12.2 nm at Lipo-DOX-Au-RGD, and it was observed that doxorubicin was mounted inside the liposome up to 52%. After 6 hours of HIFU treatment, the viability of U87mg cells treated with Lipo-DOX-Au decreased by around 20% compared to Lipo-DOX, and Lipo-DOX-Au-RGD had a higher uptake rate than Lipo-DOX. In vivo study using PET images, it was confirmed that 64Cu-Lipo-DOX-Au-RGD was taken up into the tumor immediately after injection and maintained for up to 4 hours. In this study, drugs released from liposomes-gold nanoparticles via ultrasound and RGD targeting were confirmed by non-invasive imaging. In cell-level experiments, HIFU treatment of gold nanoparticle-coupled liposomes significantly decreased tumor survival, while RGD-liposomes exhibited high tumor targeting and rapid release in vivo imaging. It is expected that the combination of these models with ultrasound is served as an effective drug delivery material with therapeutic outcomes.
Doxorubicin is a highly-valuable anthracycline-family polyketide drug with a very potent anticancer activity, typically produced by a Gram-positive soil bacterium called Streptomyces peucetius. Thanks to the recent development of Streptomyces genomics-based technologies, the random mutagenesis approach for Streptomyces strain improvement has been switched toward the genomics-based technologies including the application of DNA microarray systems. In order to identify and characterize the genomics-driven potential target genes critical for doxorubincin overproduction, three different types of doxorubicin overproducing strains, a dnrI(doxorubicin-specific positive regulatory gene)-overexpressor, a doxA (gene involved in the conversion from daunorubicin to doxorubicin)-overexpressor, and a recursively-mutated industrial strain, were generated and examined their genomic transcription profiles using Streptomyces DNA microarray systems. The DNA microarray results revealed several potential target genes in S. peucetius genome, whose expressions were significantly either up- or down-regulated comparing with the wild-type strain. A systematic understanding of doxorubicin overproduction at the genomic level presented in this research should lead us a rational design of molecular genetic strain improvement strategy.
Chaudhary, Amit Kumar;Singh, Bijay;Maharjan, Sushila;Jha, Amit Kumar;Kim, Byung-Gee;Sohng, Jae Kyung
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제24권8호
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pp.1065-1072
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2014
Doxorubicin, produced by Streptomyces peucetius ATCC 27952, is tightly regulated by dnrO, dnrN, and dnrI regulators. Genome mining of S. peucetius revealed the presence of the IclR (doxR) type family of transcription regulator mediating the signal-dependent expression of operons at the nonribosomal peptide synthetase gene cluster. Overexpression of doxR in native strain strongly repressed the drug production. Furthermore, it also had a negative effect on the regulatory system of doxorubicin, wherein the transcript of dnrI was reduced to the maximum level in comparision with the other two. Interestingly, the overexpression of the same gene also had strong inhibitory effects on the production of actinorhodin (blue pigment) and undecylprodigiosin (red pigment) in Streptomyces coelicolor M145, herboxidiene production in Streptomyces chromofuscus ATCC 49982, and spinosyn production in Saccharopolyspora spinosa NRRL 18395, respectively. Moreover, DoxR exhibited pleiotropic effects on the production of blue and red pigments in S. coelicolor when grown in different agar media, wherein the production of blue pigment was inhibited in R2YE medium and the red pigment was inhibited in YEME medium. However, the production of both blue and red pigments from S. coelicolor harboring doxR was halted in ISP2 medium, whereas S. coelicolor produced both pigmented antibiotics in the same plate. These consequences demonstrate that the on and off production of these antibiotics was not due to salt stress or media compositions, but was selectively controlled in actinomycetes.
The late-stage doxorubicin biosynthesis pathway acting enzyme (DoxA) from Streptomyces peucetius CYP129A2 exhibited substrate promiscuity towards the stilbene group of compounds such as resveratrol. DoxA along with two accessory enzymes ferrdoxin reductase and ferredoxin from spinach hydroxylated resveratrol at the 3'-position in vitro to produce piceatannol. The product was identified by HPLC-PDA and high-resolution HR-qTOF-ESI/MS analyses in positive mode. The ESI/MS fragments resembled the hydroxylated product of resveratrol.
DNA sequence analysis of doxA from Streptomyces peucetius subsp. caesius ATCC 27952 revealed a $95\%$ amino acid identity with that of Streptomyces strain C5. DoxA from S. peucetius subsp. caesius ATCC 27952 encodes a peptide with both conserved heme-binding and dioxygen-binding motifs. Expression of this gene in S. lividans 1326 resulted in bioconversion of daunorubicin to doxorubicin.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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