• 생명과학회지
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• 제19권1호
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• pp.123-128
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• 2009

식물 생명공학 기술을 이용해 인간에게 유용한 치료단백질 및 백신을 생산하는 것은 최근에 각광받고 있는 연구 분야이다. 식물을 이용한 유용 단백질 생산은 다른 시스템에 비하여 경제적일 뿐만 아니라 병원성 인자에 대한 안전성이 있어서 유용하다고 할 수 있다. 암세포 표면에 특이적으로 발현하고 있는 분자 와 당 구조를 각각 인지할 수 있는 두 종류의 항체를 동시에 투여하는 면역 치료는 질병의 치료를 유도하는 데 있어서 효과적일 수 있다. 본 연구는 기존에 본 연구팀에서 확보하고 있었던 두 종류의 항체 단백질(mAb CO17-1A, mAb BR55) 생산 형질전환 식물체를 이용하여 상호교배를 통하여 한 식물에서 두 종류의 항체 단백질을 모두 생산하는 식물 발현 시스템 구축에 관한 연구이다. 각기 다른 유전자를 갖고 있는 식물체로부터 수분을 유도하여 씨앗을 얻고 이 씨앗을 배양하여 완벽한 식품 개체로 성장시켰으며, 그 식물체로부터 DNA, RNA, 단백질을 분리하여 형질전환 유전자를 포함하고 있는지 여부를 확인하였다. 그 결과, 개체에 차이는 있지만, 한 식물에서 두 항체 유전자를 갖고 있음을 확인할 수 있었고, 이 유전자는 식물체 내에서 안정적으로 transcription 되었음을 확인하였다. 또한, 두 종류의 항체를 동시 생산하는 식물체에서 분리한 단백질은 한 종류의 항체 단백질만 생산하는 식물체에 비하여 수용성 단백질 단위당 항체 발현률이 높게 나타나는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구를 통하여 식물을 이 용한 유용 단백질 생산 효율을 높일 수 있는 시스템을 확립하였으며 앞으로 추가적으로 생산한 항체의 생물학적 활성 및 항암 효능, 당 구조 분석 등에 대한 연구용 수행한다면, 식물 생명공학적 방법을 통한 항체 생산에 대한 새로운 가능성을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제19권12호
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• pp.1690-1697
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• 2009

CD11c와 CD80 및 CD86과 같은 보조 수용체는 주로 수지상 세포에서 발현되는 세포 표지 인자이다. 본 연구에서는 KG-1, HL-60, NB4 및 THP-1 세포와 같은 여러 종류의 백혈병 세포를 이용하여 이들 세포에 재조합 Flt-3 리간드를 처리하였을 때 수지상 세포의 표면 인자인 CD11c의 발현에 어떠한 변화가 있는가를 조사하였다. KG-1 세포뿐만 아니라 NB4세포와 HL-60 세포에서도 Flt-3 수용체가 발현됨을 확인하였으나 THP-1 세포에서는 이들 수용체가 발현되지 않았다. KG-1 세포를 Flt-3 리간드나 granulocyte macrophage-colony stimulating factor (GM-CSF)와 tumor necrosis factor (TNF)-$\alpha$를 섞은 배양액에서 배양하였을 때 세포 증식은 억제되었으며 CD11c 발현은 현저히 증가되었다. 그러나 Flt-3 리간드를 처리한 KG-1세포에서는 GM-CSF와 TNF-$\alpha$를 처리한 세포에서와는 다르게 major histocompatibility complex (MHC)-I 및 MHC-II의 발현은 증가되지 않았다. Flt-3 리간드는 HL-60 세포와 NB4 세포의 CD11c 발현도 증가시켰으나 THP-1 세포에서는 아무런 영향이 없었다. CD11c의 발현과 비교하여 CD11b의 발현은 Flt-3 리간드에 의하여 KG-1 세포에서는 약하게 증가하였으나 NB4 세포와 HL-60 세포에서는 증가되지 않았다. KG-1 세포를 Flt-3 리간드로 처리하였을 때 extracellular signal-regulated kinase-1/2 (ERK-1/2)와 p38-mitogen-activated protein kinase (p38-MAPK)의 단백질 인산화가 증가되었으며 Flt-3 리간드에 의한 CD11c 발현의 증가는 MEK의 억제제인PD98059에 의하여 사라짐을 확인하였다. 본 연구 결과는 Flt-3 수용체 리간드의 처리에 의하여 $CD34^+$ myelomonocyte분화 단계인 KG-1 세포와 promyelocyte 분화 단계의 백혈병 세포에서 수지상 세포와 유사한 세포 형으로 분화된다는 것을 보였고 Flt-3 수용체 리간드에 의한 이들 백혈병 세포의 수지상 세포유사 세포로의 분화는 ERK-1/2의 활성화에 의하여 일어날 수 있음을 보여 준다.

• 생명과학회지
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• 제26권12호
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• pp.1376-1382
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• 2016

Xylitol은 식품 및 의료산업에서 이용가치가 높은 물질로, lignocellulosic biomass인 xylose의 환원으로부터 생산되며, 대부분 유전적으로 안전한 Saccharomyces cerevisiae 균주를 사용하여 생산되고 있다. 따라서 본 연구에서는 S. cerevisiae에서 xylitol을 효율적으로 생산하기 위해 xylose reductase를 code하는 GRE3 (YHT104W)유전자의 발현시스템을 구축하여, xylose reductase의 분비생산 및 xylitol 생산성을 조사하고자 하였다. 먼저 GRE3 유전자의 발현에 적합한 promoter의 선별을 위해 GAL10 promoter와 ADH1 promoter 하류에 각각 mating factor ${\alpha}$ ($MF{\alpha}$) signal sequence와 GRE3 유전자를 가진 pGMF-GRE3와 pAMF-GRE3 plasmid를 구축하였다. 각각의 plasmid는 S. cerevisiae $SEY2102{\Delta}trp1$균주에 형질전환되었고, $SEY2102{\Delta}trp1$/pGMF-GRE3와 $SEY2102{\Delta}trp1$/pAMF-GRE3 형질전환주가 선별되었다. 그 중 $SEY2102{\Delta}trp1$/pGMF-GRE3 균주에서 NADPH를 cofactor로 사용했을 때 0.34 unit/mg-protein의 xylose reductase 활성(total activity)을 보였고, ADH1 promoter를 가진 $SEY2102{\Delta}trp1$/pAMF-GRE3 균주에 비해 1.5배 높은 활성증가를 확인 할 수 있었다. 또한 두 균주에서 모두 91%의 분비효율을 보여 대부분의 재조합 xylose reductase가 세포 밖으로 효율적으로 발현 분비되었음을 알 수 있었다. $SEY2102{\Delta}trp1$/pGMF-GRE3 균주를 사용한 baffled flask 배양에서 xylitol 생산량을 조사해 본 결과, 20 g/l의 xylose로부터 12.1 g/l의 xylitol을 생산하였고, 소모된 xylose의 약 83%정도가 xylitol로 환원되었음을 알 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제30권2호
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• pp.137-146
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• 2020

식물에서 Ca²⁺는 세포의 중요한 2차 신호 전달 분자 중 하나이다. Ca²⁺ 및 인산화 효소의 센서 단백질인 칼슘-의존성 단백질 카이네즈(CDPKs)는 식물 세포에서 가장 풍부한 세린/트레오닌 키나아제이다. 이들은 다양한 자극에 대한 신호를 변환하여 식물에서 특정 반응을 일으킨다. 벼에는 31개의 CDPK 유전자 족이 확인되었다. 그들은 주로 식물의 생장과 발달에 관여하며 다양한 스트레스 조건에 반응하여 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 CDPK 단백질의 생화학적 특성에 대해서는 알려진 바가 별로 없다. 이 연구에서는 벼의 CDPK 중 하나인 OsCPK11을 부분 정제하여 그 생화학적 특성을 조사하고자 하였다. 벼 유식물에서 3단계 칼럼 크로마토그래피 과정을 거쳐 부분 정제된 OsCPK11을 얻었다. 정제 과정에는 DEAE를 사용한 음이온 교환 크로마토그래피, Phenyl-Sepharose를 사용한 소수성 상호작용 크로마토그래피 및 Sephacryl-200HR를 사용한 겔 여과 크로마토그래피를 포함하였다. 부분 정제된 OsCPK11은 분자량이 54kDa이며 소수성 수지와 강한 소수성 상호작용을 보였다. 부분 정제된 OsCPK11으로 in vitro kinase assay를 실시한 결과, OsCPK11은 Ca²⁺-의존성 자가인산화 활성을 가짐을 보여 주었다. OsCPK11은 histone III-S를 인산화 하였으며, 카이네즈 활성의 최적 pH는 7.5-8.0이었다. Native OsCPK11은 이전에 연구된 재조합 OsCPK11과 몇 가지 생화학적 특징을 공유하였는데, 둘 다 Ca²⁺-의존성 자가인산화 활성을 나타냈다. 또한, 둘 모두 카이네즈 활성을 위한 기질로서 histone III-S를 선호하였으며, Ca²⁺ 의존성을 보여 주었다.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제43권5호
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• pp.487-494
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• 2009

목적: 작은 크기의 재조합 단일사슬 항체는 빠른 혈중 제거율과 종양의 항체 집적율이 증가되는 등의 장점을 가지고 있다. 반면에 항체의 작은 크기는 방사성 또는 형광물질의 표지를 위한 킬레이터 결합에 중요한 아미노산 그룹의 감소를 의미하기도 한다. 본 연구에서는 단일사슬 lym-1 염기서열 C-말단에 lysine 아미노산 태그를 삽입하여 형광 물질의 직접표지 및 그 표지수율 증가를 확인하고자 하였다. 대상 및 방법: 대장균 pET-22b (+) 벡터에 재조합 된 lysine 삽입 단일사슬 lym-1유전자는 대장균 BL21 (DE3)에 형질전환하여 발현하였다. 생산된 lysine lym-1 항체는 Ni-NTA 컬럽과 분자량 컬럼을 사용해 정제하였고. 단백질 전기 영동과 western blot을 통해 확인하였다. lysine lym-1 항체에 방사성 동위원소인 I-124, I-125, I-131 과 Tc-99m를 표지하여 그 수율을 확인하였으며 유세포계측기를 사용해 형광물질인 FITC가 직접표지된 라이신 lym-1 항체의 면역반응성을 사람의 버킷 림프종 세포주인 Raji 세포주에서 면역반응성을 확인하였다. 결과 Lysine도입 단일사슬 lym-1 항체는 두 과정의 정제를 통하여 획득하였으며 그 크기는 약 48 KDa이었고, 방사성동위원소인 I-124, I-125, I-131과 Tc-99m의 표지수율은 각각 >99%, >99%, >95%, >99%로 확인되었다. 유세포계측을 통한 lysine 도입 단일사슬 lym-1항체의 면역반응성은 기존의 단일사슬 lym-1항체와 유사함을 확인하였다. 결론: 재조합 lym-1 항체에 형광 물질을 직접 표지하기 위한 lysine 아미노산의 도입은 항체의 면역반응성 감소를 최소화 시키면서 직접표지 수율을 증가시킬 수 있는 유용한 방법임을 확인하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제33권2호
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• pp.96-105
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• 2005

공시균인 S. longwoodensis IFO 14251의 autoregulators 및 receptor gene 탐색의 일환으로 기존의 Streptomyces속 receptor gene의 공통배열을 primer로 이용하여 PCR을 수행하였다. 예상되는 100 bp 크기의 단편을 pUC19 vector에 ligation하여 E. coli $DH5{\alpha}$에 transformation한 후, plasmid를 분리하여 BamHI을 처리하여 $2\%$ agarose gel에 전기영동한 결과, pUC19 외에 receptor gene PCR product가 100 bp 위치에 존재하는 것을 확인하였다. 형질전환된 plasmid로 PCR을 수행한 후, 염기배열을 결정하여 분석한 결과, Streptomyces sp. 유래의 receptor gene의 일부분임이 확인되었다. 따라서 S. longwoodensis IFO 14251에는 lysocellin 생산에 관여한다고 추정되는 autoregulator receptor protein을 코드하는 유전자가 존재할 것으로 예상되어 100 bp의 PCR product를 probe로 이용하여 Southern 및 colony hybridization을 통하여 4.4 kb의 SphI 단편을 가지는 plasmid(pSLT)를 제작하였고 이를 sequencing한 결과, Streptomyces 속 유래의 autoregulator receptor 단백질을 코드하는 유전자와 3개의 open reading frame(651 bp)을 확인하여 sltR이라 명명하였다. 유전자 해석 결과, 기존의 autoregulator receptor proteins과 비교시 $35{\sim}46\%$의 homology를 나타내었다. 재조합 단백질의 발현을 위해, sltR/pET-l7b plasmid를 제작하고 E. coli BL21(DE3)/pLysS을 host cell로 이용하여 재조합 단백질을 발현시켰다. SltR 재조합 단백질의 정제는 DEAE-Sephacel column chromatography와 DEAE-5PW chromatography(HPLC)를 통해 수행하였다. Gel filtration chromatography(HPLC, 55 kDa)와 SDS-PAGE(28 kDa)를 통해 분자량을 확인한 결과, 재조합 단백질은 dimer형태로 존재하는 것으로 확인되었다. 또한, 결합활성에 있어 A-factor type의 autoregulator에 대해 가장 강한 결합활성을 나타내었다.

• 생명과학회지
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• 제21권7호
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• pp.1032-1038
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• 2011

최근에 Ciona intestinalis에서 확인된 막 전위 감지 탈인산화 효소는 이온 채널과 유사한 막 통과 도메인과 유사 탈인산화 효소 도메인으로 이루어져 있다. 이 Ci-VSP는 그 막 통과 도메인에 의해 막 전위 변화를 감지하고 유사 탈인산화 효소에 의해 인산화된 이노시틸 인지질들에 대한 탈인산화 활성을 보이는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 6개의 히스티딘이 융합된 Ci-VSP의 유사 탈인산화 효소 도메인의 발현 시스템 구축을 추구하였다. 그래서 본 논문은 그 시스템의 구축과 발현 그리고 정제 조건 확립, 마지막으로 그 효소 동력학적인 활성을 pNPP에 대한 검토한 결과를 보고한다. 본 연구 결과에 따르면 Ci-VSP(248-576)-His 단백질 발현 및 정제시에 다른 단백질들의 정제 조건과 다르게 25 mM NaCl과 100 mM 정도의 이미다졸이 필요함을 확인하였다. 정제된 단백질을 가지고 탈인산화 효소의 대표적인 기질인 pNPP를 이용하여 그 동력학적인 상수 측정을 시도한 결과 정상 상태 동력학 측정 조건으로 온도 $37^{\circ}C$, pH 5.0 내지 5.5, 반응 시간 30분 이내, 반응 단백질 양 $2.0\;{\mu}g$ 이내가 적합하다는 점을 알게 되었다. 이러한 확립된 조건을 토대로 pNPP에 대한 동력학적 상수를 측정한 결과 $K_m$ 값은 $354{\pm}0.143\;{\mu}M$이며 $V_{max}$는 $0.0607{\pm}0.0137\;{\mu}mol$/min/mg이며 $k_{cat}$ 값은 $2.359{\pm}0.009751\;min^{-1}$인 것으로 확인되었다. 이를 통해 본 연구는 Ci-VSP(248-576)-His의 순도 높은 정제 결과와 pNPP에 대한 높은 활성 보임을 제시하였다. 이러한 연구 결과를 통해 향후 Ci-VSP에 대한 구조적인 연구 등을 포함하는 다양한 생화학적인 연구가 수행되리라 본다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권1호
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• pp.103-109
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• 2005

토끼 구강점막 상피 세포의 분리 및 일차배양 방법, 세포성장에 미치는 환경인자의 영향에 대한 연구를 T75-플라스크를 사용하여 수행하였다. 토끼의 구강점막조직을 채취(biopsy)한 후 트립신(trypsin) 효소처리방법을 이용하여 $0.25cm^2$ 점막 조직으로부터 $1.92{\pm}0.59{\times}10^6$개의 점막 상피세포를 회수할 수 있었다. 회수한 점막 상피세포를 50 mg/L BPE(bovine pituitary extract), $5.0{\mu}g/L$ EGF(human recombinant epidermal growth factor), 0.15 mM $Ca^{2+}$을 함유한 K-SFM(keratinocyte serum free medium)을 10 mL씩 사용하여 일차 배양한 결과 8일 만에 배양용기표면에 세포가 포화(confluent)하게 성장하였고 배가시간은 2.45일이었다. 일차 배양한 세포를 회수한 후 배지종류, 배지부피, 첨가물 종류가 상피세포성장에 미치는 영향을 조사하였다. 혈청첨가배지는 세포성장에 부정적인 효과를 나타냈고, 혈청농도가 증가함에 따라 세포성장은 큰 변화가 없었다. 배지부피가 증가함에 따라 세포성장은 감소하였고, 칼슘농도가 증가할수록 세포성장은 증가하였으며 2.0 mM에서 최적치를 나타내었다. 이상으로 토끼 구강점막 상피세포를 T75-플라스크를 사용하여 배양하는 경우 50 mg/L BPE, $5.0{\mu}g/L$ EGF, 2.0 mM $Ca^{2+}$을 함유한 K-SFM을 10 mL씩 사용하는 조건이 가장 적합하였고 배가시간은 1.32일이었다. 이러한 연구결과는 향후 점막뿐만 아니라 피부, 각막 등 인체에 존재하는 상피세포배양을 위한 공정개발이나 생물반응기 설계에 유용한 정보를 제공할 것으로 사료된다.

• 대한한방부인과학회지
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• 제15권4호
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• pp.61-75
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• 2002

유전자 재조합으로 제조한 사람 $interleukin-1{\beta}$ $(rhIL-1{\beta})$는 생쥐의 calvarial 골세포계에서 분리한 골아세포에 여러 가지 조절기능을 갖는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서 $rhIL-1{\beta}$가 농도의존적으로 골세포에 영향을 주는지 해명하기 위하여 배양된 골아세포의 세포증식과 prostaglandin $E_2$합성 그리고 plasminogen activator활성에 대한 영향을 검토한 결과 이들을 촉진하였다. 그러나 비타민D에 따라 반응하는 골아세포의 특징으로 알려진 osteocalcin생합성과 alkaine phosphatase활성의 유도생성은 $rhIL-1{\beta}$에 의해 오히려 길항적이었다. 이러한 결과는 골세포대사의 병리학적인 조절과정에서 $IL-1{\beta}$가 골다공증의 병리학적 역할을 규명하는 새로운 결과이다. $IL-1{\beta}$에 의한 골흡수현상이 생쥐의 calvarial골세포에서 calcitonin처리로 크게 억제되어, 결과적으로 이러한 결과는 $IL-1{\beta}$에 의해 유발되는 골재흡수란 osteoclast에 의한다는 사실을 시사하였다. 한편, 한방에서 골다공증치료와 예방에 사용되는 대영전-자하거추출물의 기능을 해명하기 위하여, $IL-1{\beta}$-유발 $PGE_2$합성만을 특이적으로 저해하였다. 또한, 대영전-자하거 extract을 1시간 동안 여러 가지 농도로 전처리하고 다음으로 $PGE_2$-유도시약을 처리한 결과, $PGE_2$합성을 억제하였으며 동시에 $IL-1{\beta}$에 의해 유도된 plasminogen 의존적인 fibrinolysis을 억제하는 보호효과가 인정되었다. 한편, calcitonin처리가 $IL-1{\beta}$-촉진 골재흡수에 대한 저해활성을 보였으며 이러한 결과들은 calcitonin과 대영전-자하거 extract이 osteoclast매개성 골재흡수의 억제에 핵심적인 역할을 함을 시사하며 한방치료제로서의 근거를 제시하였다고 사료된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제16권3호
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• pp.225-231
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• 1998

목적 : 마우스 동종암에 TNF-$\alpha$와 방사선을 병용하여 방사선의 항암 효과가 TNF-$\alpha$에 의하여 증강될 수 있는지 연구하고자 하였다. 대상 및 방법 : C3Hf/HeJ 마우스에 유방암인 MCa-K, MCa-4, 난소암인 OCa-I, 그리고 간암인 HCa-I 등 종양을 이식하였다. 종양의 크기가 6 mm에 이를 때 TNF-$\alpha$, 방사선, 또는 병용군 등 실험군을 나누어 적절한 치료를 하였다. 방사선조사는 Cobalt-60 방사선 조사기를 이용하여 HCa-I 에는 30 Gy를, 나머지 종양에는 15 Gy를 단일 조사하였다. TNF-$\alpha$는 실험실 마우스당 하루 10 ug씩 7일간 연속 주사하였다. 치료 결과는 종양성장지연 분석법으로 평가하였다. 결과 : TNF-$\alpha$ 단독 투여시 네가지 종양 중 MCa-K 및 OCa-I 종양에서 absolute growth delay (AGD)가 각각 5.0일, 6.5일로 유의한 항암 효과가 있었다. TNF-$\alpha$와 방사선을 병용한 경우 OCa-I에서는 AGD가 TNF-$\alpha$ 단독의 6.5일, 방사선의 26.9일에 비하여 TNF-$\alpha$와 방사선 병용시 41.1일로 의의있게 증가하였다 (p<0.05). EF는 1이상으로서 (EF: 1.29) TNF-$\alpha$와 방사선 병용시 증강효과가 있는 것으로 나타났다. 나머지 세 종양에서는 TNF-$\alpha$ 단독 및 방사선 단독에 비하여 TNF-$\alpha$와 방사선 병용시 AGD의 유의한 증가는 관찰되지 않았다. 결론 : TNF-$\alpha$는 마우스 동종암 중 일부 종양 (MCa-K 및 OCa-I)에서 항암 효과를 보였다. 방사선과 병용한 경우에도 일부 종양에서만 (OCa-I) 방사선의 항암 효과를 증강시키는 것으로 나타났다. 이같이 종양에 따라 방사선과 TNF-$\alpha$의 병용치료 효과의 정도가 다르다는 점은 향후 임상적 적용에 대비한 유용한 기초자료로 쓰일 것으로 기대된다.