• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제40권5호
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• pp.237-242
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• 2006

Knowledge of molecular mechanisms governing malignant transformation brings new opportunities for therapeutic intervention against cancer using novel approaches. One of them is gene therapy based on the transfer of genetic material to an organism with the aim of correcting a disease. The application of gene therapy to the cancer treatment has led to the development of new experimental approaches such as suicidal gene therapy, inhibition of oncogenes and restoration of tumor-suppressor genes. Suicidal gene therapy is based on the expression in tumor cells of a gene encoding an enzyme that converts a prodrug into a toxic product. Representative suicidal genes are Herpes simplex virus type 1 thymidine kinase (HSV1-tk) and cytosine deaminase (CD). Especially, physicians and scientists of nuclear medicine field take an interest In suicidal gene therapy because they can monitor the location and magnitude, and duration of expression of HSV1-tk and CD by PET scanner.

• 대한방사성의약품학회지
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• 제1권2호
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• pp.118-122
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• 2015

Suicidal gene therapy is based on the transduction of tumor cells with "suicide" genes encoding for prodrug-activating enzymes that render target cells susceptible to prodrug treatment. Suicidal gene therapy results in the death of tumor with the expression of gene encoding enzyme that converts non-toxic prodrug into cytotoxic product. Cytochrome P450 4B1 (CYP4B1) activates 4-ipomeanol (4-IPO) or 2-aminoanthracene (2-AA) to cytotoxic furane epoxide and unsaturated dialdehyde intermediate.In this study, therapeutic effects of suicidal gene therapy with rabbit CYP4B1/2-AA or 4-IPO system were evaluated in HT-29 (human colon cancer cell). pcDNA-CYP4B1 vector was transfected into HT-29 by lipofection and stable transfectant was selected by treatment of hygromycin ($500{\mu}g/mL$) for 3 weeks. Reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis was performed for confirmation of CYP4B1 expression in CYP4B1 gene transduced cell. The cytotoxic effects of CYP4B1 transduced cell were determined using dye-exclusion assay after treatment of 2-AA or 4-IPO for 96 hrs. Dye-exclusion assay showed that $IC_{50}$ of HT-29 and CYP4B1 transduced HT-29 was 0.01 mM and 0.003 mM after 4-IPO or 2-AA treatment at 96 hrs exposure, respectively. In conclusion, CYP4B1 based prodrug gene therapy probably have the potential for treatment of colorectal adenocarcinoma.

• Journal of Pharmaceutical Investigation
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• 제33권4호
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• pp.267-272
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• 2003

Herpes simplex virus (HSV) thymidine kinase (TK) has been widely used for suicidal gene therapy in combination with nucleoside analogs such as ganciclovir (GCV). The use of HSV-TK is limited due to the side effect of GCV at high concentrations. Previous studies showed that stable transfectants of mutant HSV-TK with enhanced affinity to GCV were killed at lower GCV concentrations. In this study, we tested whether mutant HSV-TK can provide enhanced suicidal effect when transiently transfected with Epstein-Barr virus (EBV)-based plasmid. EBV-based plasmid which contains OriP and EBNA-1 sequence is well known for a stable episomal maintenance in human cells. Optimal transfection condition was assessed for SNU-638 gastric cancer cell line using polyetylnimine (PEI). Maximum transfection efficiency was achieved when DNA:PEI was 1:3 (w/v). Cytotoxicities of mutant and wild type HSV-TK were compared before and after partially selecting transfected cells. The cells were sensitive to $100\;{\mu}g/ml$ hygromycin. Following GCV treatment, more cells were killed after hygromycin selection than before selection. The mutant HSV-TK showed enhanced cytotoxicity compared with the wild type HSV-TK. Our results suggest that the EBV-based plasmid encoding mutant HSV-TK may be useful to treat the diseases caused by uncontrolled cell proliferation such as cancer and rheumatoid arthritis.

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제46권6호
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• pp.541-547
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• 2003

목 적 : HSVtk 유전자를 암세포에 도입하여 GCV에 대해 선택적으로 감수성을 증가시키는 HSVtk/GCV 유전자 치료에서 방관자 효과는 모든 암세포에 유전자를 도입하지 않고도 치료효과를 얻을 수 있으므로 방관자 효과를 증강시킬 수만 있다면 HSVtk/GCV 유전자 치료의 효과를 극대화시킬 수 있다. HSVtk의 방관자 효과에 관한 기전으로는 간격결합분자들이 주요 역할을 하리라고 알려져 있다. 간격결합분자들은 세포간의 통신을 담당하는 connexin family이며, 주로 Cx43에 관해서는 많이 알려져 왔다. Cx37을 암의 유전자 치료에 이용 가능한 유전자로서의 가능성을 타진하기 위하여 HSVtk/GCV 유전자 치료에 Cx37 유전자를 직접 세포에 발현을 시켜 방관자 효과를 증가시킬 수 있는 새로운 방법의 가능성을 검토하였다. 방 법 : 효과의 검증을 위한 세포주로는 NIH3T3를 사용하였다. HSVtk가 형질도입된 NIH3T3 세포에 GCV의 농도별로 세포사를 관찰하였다. 또한 Cx37의 발현 여부에 따른 세포사멸의 효과를 검토하기 위하여 Cx37 발현 세포주와 비발현 세포주를 서로 다른 비율로 혼합 배양후 나타나는 세포사를 관찰하였다. 최종적으로 Cx37이 세포사멸을 직접적으로 매개하고 있음을 규명하기 위하여 Cx37 발현 표적세포를 크로미움으로 표지화한 후 Cx37 발현 세포주와 비발현 작동세포와 혼합 배양 시 사멸되는 세포로부터 유리되는 크로미움의 양을 측정하였다. 결 과: HSVtk 발현 세포는 GCV 농도에 비례하여 세포가 사멸되었으며 HSVtk/Cx37 동시 발현 세포는 HSVtk만 발현된 세포에 비해 2배 이상의 사멸 효과가 나타났다. 아울러 Cx37에 의해 유도되는 방관자 효과는 표적세포와 작동세포 모두에 Cx37이 발현되는 경우는 세포의 혼합배양 비율에 상관없이 80%에 이르는 세포가 사멸되었다. 특히 작동세포에 Cx37이 없더라도 표적세포에 Cx37이 발현하면 세포사멸은 Cx37이 매개되지 않는 경우에 비교하여 2배 이상의 증가를 보였다. 이러한 결과는 크로미움 유리 실험에서도 동일한 결과가 유도되어 Cx37은 세포사멸을 직접적으로 매개하고 있음이 나타났다. 결 론 : 이상의 결과로부터 HSVtk/GCV 유전자 치료에서 방관자효과를 나타내는 분자의 하나로 Cx37의 기능을 확인하였으며, Cx37은 방관자 효과를 증가시켜 유전자치료의 낮은 유전자 전이율을 극복하고 암의 자살 유전자 치료의 효과를 극대화할 수 있는 분자로 예측된다.