• Molecules and Cells
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• 제44권1호
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• pp.50-62
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• 2021

Among all cancer types, lung cancer ranks highest worldwide in terms of both incidence and mortality. The crosstalk between lung cancer cells and their tumor microenvironment (TME) has begun to emerge as the "Achilles heel" of the disease and thus constitutes an attractive target for anticancer therapy. We previously revealed that crosstalk between lung cancer cells and endothelial cells (ECs) induces chemoresistance in multicellular tumor spheroids (MCTSs). In this study, we demonstrated that factors secreted in response to crosstalk between ECs and lung cancer cells play pivotal roles in the development of chemoresistance in lung cancer spheroids. We subsequently determined that the expression of hypoxia up-regulated protein 1 (HYOU1) in lung cancer spheroids was increased by factors secreted in response to crosstalk between ECs and lung cancer cells. Direct interaction between lung cancer cells and ECs also caused an elevation in the expression of HYOU1 in MCTSs. Inhibition of HYOU1 expression not only suppressed stemness and malignancy, but also facilitated apoptosis and chemosensitivity in lung cancer MCTSs. Inhibition of HYOU1 expression also significantly increased the expression of interferon signaling components in lung cancer cells. Moreover, the activation of the PI3K/AKT/mTOR pathway was involved in the HYOU1-induced aggression of lung cancer cells. Taken together, our results identify HYOU1, which is induced in response to crosstalk between ECs and lung cancer cells within the TME, as a potential therapeutic target for combating the aggressive behavior of cancer cells.

• 생명과학회지
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• 제22권9호
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• pp.1145-1151
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• 2012

아스피린과 아스피린의 deacetylated form인 sodium salicylate (NaSal)은 대장암, 폐암 및 유방암을 비롯한 다양한 암의 항암제 활성을 나타내는 것으로 잘 알려져 있다. A549 폐암 세포주에 저농도의 NaSal과 genistein을 함께 복합 처리시 상승작용에 의해 세포사멸을 증가시켜서 NaSal에 의한 암억제 효과를 증대시킴을 이미 밝힌바 있다. 본 연구에서는 A549가 아닌 다른 암세포주와 in vitro solid tumor model인 multicellular spheroids (MTS)을 이용하여 NaSal과 genistein 복합처리 효과를 조사하였다. NaSal/genistein 복합 처리시 A549 세포주와 마찬가지로 HCT116 세포주에서도 세포사멸이 유도되었지만, MCF-7 세포주에서는 유도되지 않았다. 흥미롭게도, MCF-7 세포주는 MTS로 배양되는 동안 NaSal/genistein 복합 처리에 의해 세포 죽음을 나타내었다. 세포 죽음의 형태는 MCF-7 MTS의 발달 단계에 따라 세포사멸 또는 세포괴사로 나타났다. MCF-7 MTS에서의 세포사멸은 불완전한 양상을 보였다. 즉 염색체가 응축되고 쪼개지지만, 핵막은 여전히 관찰되었다. 이상의 연구 결과 NaSal/genistein 복합처리는 MCF-7 MTS 배양 system에서 불완전한 세포사멸과 세포괴사를 일으킴을 알 수 있었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제7권2호
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• pp.149-156
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• 1989

HeLa 세포의 spheroid를 배 양시켜 cis-platinum과 carboplatin으로 처리한 후 그 반응을 세포의 생존분획으로 분석하였다. 체외실험 model인 spheroid를 사용하여 platinum유사체의 약효와 방사선 감수성을 평가하고 약제에 대한 단층 세포와 spheroid의 감수성 차이를 세포-생존곡선에서 규명하기 위하여 본 실험을 시행하였다. Cis-platinum 농도-곡선에서 spheroid의 $Cq=3.4{\mu}M$이고 $Co=1.2{\mu}M$이었다. 이 것은 단층세포에 비하여 Co는 큰 변화가 없으나 Cq가 증가되어 cis-platinum이 저산소층 세포보다 활동적으로 분화하는 표면세포에 주로 작용하였으며, 반대로 carboplatin의 효과는 spheroid에 대한 $(Co=15.0{\mu}M)$ 감수성이 단층세포$(Co=32.5{\mu}M)$에 비하여 크게 증가되어, spheroid의 심층 세포에 주로 작용하였다. 방사선과 carboplation의 병용효과를 세포 생존분획이 0.01 수준에서 isobologram으로 분석한 결과 상호작용으로 supra-additive 효과를 나타내었다. 따라서, carboplatin은 cis-platinum에 비하여 신장과 위장에 대한 독성작용이 적고, 방사선과 병용함으로써 향후 더욱 효과적 인 종양 치료에 중요한 역할을 할 것으로 기대한다.

• Journal of Pharmaceutical Investigation
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• 제34권5호
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• pp.393-399
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• 2004

For the efficient determination of activity against solid tumors, an in vitro tumor model that resembles the condition of in vivo solid tumors, is required. The purpose of this study was to establish a rapid culture method and viability assay for an in vitro 3-dimensional tumor model, multicellular spheroid (MCS). Among 12 human cancer cell lines, a few cell lines including DLD-1 (human colorectal carcinoma cells) formed fully compact MCS which was adequate for in vitro viability assay. DLD-1 MCS showed steady growth reaching $700\;{\mu}m$ diameter after 11 day culture. DLD-1 cells grown as MCS showed significant increase in $G_0/G_1$ phase compared to the monolayer cells (73.9% vs 45.7%), but necrotic regions or apoptotic cells were not observed. The cells cultured as MCS showed resistance to 5-FU (10.3 fold higher $IC_{50}$) compared to monolayers, however, tirapazamine (a hypotoxin) showed similar activity in both culture systems. In summary, MCS may be a valid in vitro model for activity screening of anticancer agents against human solid tumors and also exploitable for studying molecular markers of drug resistance in human solid tumors.

• 생명과학회지
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• 제29권1호
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• pp.9-17
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• 2019

암조직의 내부에서 hypoxia와 glucose depletion 등의 microenvironmental stress를 받게 되면 necrosis가 유도되고, 실제로 암 조직 내부에서 necrotic core 형성이 관찰된다. Necrotic cells은 high mobility group box 1(HMGB1)를 extracellular space로 방출하는 것으로 알려져 있다. 방출된 HMGB1은 tumor-promoting cytokine으로 작용함으로써 tumor development 시 inflammation, metabolism 및 metastasis에 기여한다. 본 연구에서 non-invasive breast cancer cells MCF-7이 solid tumor의 in vitro model인 multicellular tumor spheroid (MTS) 배양을 통해 완전한 구형의 MTS를 형성하며 MTS가 성장함에 따라 inner region에 necrosis가 유도됨을 밝혔다. 또한 MCF-7 세포의 MTS 배양은 Snail 의존적으로 epithelial-mesenchymal transition (EMT)를 유도함을 관찰하였다. HMGB1의 cell surface receptors인 RAGE, TLR2, TLR4 발현이 MTS 배양에 의해 증가됨을 발견하였다. RAGE, TLR2, TLR4 를 knockdown한 결과 MTS 성장을 억제할 뿐만 아니라 MTS에 의해 증가되는 Snail 발현을 억제함을 밝혔다. 이는 MTS-induced Snail 발현이 RAGE/TLR2/TLR4의존적으로 조절되며 RAGE/TLR2/TLR4-Snail이 MTS 성장에 관여하는 것으로 보인다. 또한 Snail, RAGE, TLR2, TLR4 shRNA는 MTS 배양에 의해 유도되는 EMT를 억제함을 밝혔다. 실제 인간 암조직에서 정상조직에 비해 RAGE, TLR2, TLR4 유전자의 발현이 높음을 관찰하였다. 따라서 HMGB1이 RAGE/TLR2/4-Snail axis를 통해 MTS 배양에 따른 성장 및 EMT에 중요하게 작용할 것으로 예상된다.

• 한국응용약물학회:학술대회논문집
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• 한국응용약물학회 1994년도 춘계학술대회 and 제3회 신약개발 연구발표회
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• pp.129-130
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• 1994

The science of toxicology is the understanding of the mechanisms by which exogenous agents produce deleterious effects in biological systems. The actions of chemicals such as drugs are ultimately exerted at the cellular and gene levels. Over the past decade. several in vitro alternative methods such as cultured cells for assessing the toxicity of various xenobiotics have been proposed to reduce the use of animals. In this workshop three advanced methods will be presented. These methods are novel important models for toxicologic studies. Dr. Tabuchis group has establishcd two immortalized gastric surface mucosa cell lines from the pminary cultore of gastric fundic mucosal cells of adult transgenic mice harboring a temperature sensitive simian virus 40 large T-anugen gene. As the immortalized cell lines of various tissues possess unique characteristics to maintain their normal functions for several months, these cell lines are extremely useful for not only toxicity testing but also pharmacological screening in new drug development. Professor Funatsu have studied the formation of spherical multicelluar aggregates of adult rat hepatocytes(spheroid) having tissue like structure. The sphcroid shown thre is a prototype module of an artificial liver support system. Thus, the urea synthesis activity of the artificial liver was maintained at least to days in 100％ rat blood plasma. Dr. Takezawa and his coworkers have developed a novel culture system of multicellular spheroids considered 〃organoids〃 by utilizing a thermo-responsive polymer as a substratum of anchorage dependent cells. His final goal is to reconstitute the organoids of various normal organs, e.g., liver, skin etc. and also abnormal deseased organs such as tumor.

• 생명과학회지
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• 제21권7호
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• pp.953-960
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• 2011

세포괴사는 세포막의 파열, HMGB1을 포함한 세포 내용물의 세포외부로의 방출 등을 수반하는 세포죽음이다. HMGB1은 핵 단백질로 전사조절자로 작용하지만 세포괴사에 의해 세포 밖으로 방출되면 염증을 유발하고 암을 촉진하는 cytokine으로 작용한다. HMGB1의 과발현은 암 발생 및 항암제 저항과 밀접한 연관성을 가지고 있지만, 그 기작에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는, HMGB1이 항암제에 의한 세포 죽음에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과, HMGB1은 MCF-7, MDA-MB231, MDA-MB361 세포에서 cisplatin에 의한 세포사멸을 억제하고 세포운명을 세포괴사로 바꾼다는 사실을 확인하였다. HMGB1의 세포사멸-세포괴사 전환 작용을 4-HC를 처리한 세포에서도 관찰되었다. 그러나, HMGB1은 docetaxel (DOC)에 의한 세포사멸에는 영향을 주지 않음을 확인하였다. MTS를 이용하여 항암제에 의한 세포 죽음에 미치는 영향을 조사한 결과, necrotic core가 형성된 8일째 MCF-7 MTS에서 cisplatin에 의한 세포사멸이 세포괴사로 바뀌는 반면, DOC에 의한 세포사멸은 세포괴사로 전환되지 않는 것을 확인하였다. 또한 spheroid에서 HMGB1 receptor인 RAGE의 발현이 증가함을 확인하였다. 이러한 결과를 통해, HMGB1이 alkylating agent에 의한 세포사멸을 세포괴사로 전환시킴을 알 수 있었다. 따라서, alkylating agent에 의한 항암제 효능을 나타내기 위해선, 이들 항암제의 부작용 즉 세포괴사를 억제하는 전략이 필요한 것으로 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제34권7호
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• pp.476-484
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• 2024

항암 활성 연구를 위한 최적의 모델로서 2-D culture 모델은 여전히 널리 사용되고 있으나, 종양 환경에 더 잘 근접할 수 있는 3D MTS 모델은 시험관 내 모델 연구와 동물 모델 연구 간의 격차를 해소하기 위한 대안이 될 수 있다. Isoalantolactone은 목향(木香: Elecampane, Inula helenium L.)을 포함한 약용 식물에서 발견되는 sesquiterpene lactone 중의 하나로서 항암 활성을 포함한 다양한 약리학적 활성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 HCC Hep3B 세포에서 유래된 2D 모델에서 관찰된 isoalantolactone의 항암 활성이 3D MTS 모델에서도 재현될 수 있는지를 조사하였다. 우리들의 결과에 의하면 isoalantolactone은 처리 농도 의존적으로 MTSs 형성을 억제하였으며, ROS 생성의 증가를 동반하였다. 특히 isoalantolactone 처리 및 배양 시간이 증가하면서 증식성 세포 영역이 세포사멸이 유발된 세포로 대체되었다. 또한, MTSs에서 isoalantolactone은 DR 관련 단백질들의 발현과 caspase-3의 활성을 증가시켰고, Bax/Bcl-2 발현 비율 및 총 PARP 단백질의 발현은 감소시켰다. 그러나 ROS의 생성을 인위적으로 차단하였을 경우, isoalantolactone에 의한 이러한 변화들이 모두 차단되면서 MTSs 구성 세포들의 세포 생존율을 회복시켰다. 따라서 본 연구의 결과는 isoalantolactone에 의한 Hep3B 세포 유래 MTSs의 세포사멸 유도는 외인성 및 내인성 경로의 활성화를 통하여 이루어지며 이는 ROS 의존적임을 시사한다.