플라즈마에 의한 암세포 사멸기전 및 전이 억제 효과 분석

Abstract

최근 플라즈마를 이용한 의학분야 적용 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 암치료에 있어 플라즈마를 적용하려는 시도들이 이어지고 있고, 다양한 연구를 통해 암세포의 침습 및 억제 기전과 세포사멸기전 등이 연구되었다. 종양세포의 전이는 암환자의 주요 사망 원인 중 하나이다. 특히, 두경부암중의 하나인 두경부 편평상피암(head and neck squamous cell carcinoma)은 림프절 및 혈관을 통한 전이로 인하여, 사망자가 증가하고 있어, 종양 전이 억제 치료방법이 필요성이 대두되고 있다. 갑상선암은 가장 많이 발병되고 있는 암이지만 생존율을 높은 편에 속하는 반면에, 갑상선암중에서 역형성 갑상선암(anaplastic thyroid cancer)은 발병율이 가장 낮음에도 불구하고 5년 생존율이 7-9%로 매우 낮은편이어서, 아직까지 생존율을 높일 수 있는 치료법의 부재로 역형성 갑상선암 치료에 어려움이 있다. 첫 번째, 연구에서는 두경부 편평상피암 세포주(SCC-1483, MSK-QLL1)에서 질소, 헬륨, 아르곤 플라즈마의 암세포 이동 및 침습 억제효과를 비교 분석하였다. wound healing assay와 invasion assay로 암세포의 이동 및 침습억제 효과 양상을 세 가지 가스(질소, 헬륨, 아르곤) 플라즈마 조건에서 비교하였다. 세 가지 플라즈마 중 질소 플라즈마의 암세포의 이동 및 침습 억제 효과가 가장 강하게 나타났다. 또한, matrix metalloproteinase MMP-2/-9 활성도를 zymography을 통해 분석하고, focal adhesion kinase(FAK), intgerin β3, paxillin의 발현량을 Western blot과 immunocytochemistry로 분석하였다. 질소 플라즈마가 가장 많이 FAK, intgerin β3, paxillin 의 발현량과, MMP-2/-9의 활성도를 감소시켰다. 이번 연구를 통하여 질소 플라즈마가 전이성암 치료에 있어서, 아르곤 플라즈마와 헬륨 플라즈마에 비하여 효과적임을 입증하였다. 두 번째 연구에서는 플라즈마에 의한 갑상선암 세포주의 사멸기전을 연구하였다. Akt는 cell survival과 cell proliferation에 영향을 주는 핵심 분자일뿐만 아니라, 세포사멸을 억제 한다. 역형성 갑상선암 다섯 개 세포주(C643, 8505C, HTH83, U-HTH7, SW-1736)에 플라즈마 처리 시, 세포사멸이 유도되었고, colony assay에서 colony형성이 억제 되었다. 플라즈마 처리 시, phosphorylated Akt와 total Akt가 감소하였고, E3 ligase 인 MULAN이 증가하였다. Proteasomal inhibitor인 MG132를 같이 처리하였을 때, phophorylated Akt 플라즈마에 의한 감소양상이 줄어들었으며, MULAN siRNA 처리시 플라즈마에 의한 phophorylated Akt ubiquitination이 억제 되었다. 지속적인 활성화가 되어있는 active Akt(myristoylated)가 inactive Akt(T308A / S473A double mutant) 보다 ubiquitination 양상이 더 많이 나타났고, 세포사멸 양상은 active Akt(myristoylated)에서 가장 적게 나타났다. 플라즈마가 Akt의 발현량을 감소시키는 것과 같이 세포사멸과 관련 있는 p53(ser15), p21, Bid, Bax의 발현량은 증가하였다. 결론적으로. 액상플라즈마는 Akt E3 ligase인 MULAN을 유도하여 phophorylated Akt를 감소시켜 역형성 갑상선암의 세포사멸을 유도함을 밝혔다. 이번 연구를 통해서, 플라즈마 가스(질소, 헬륨, 아르곤)에 따른 두경부 편평 상피암의 이동 및 침습억제 효과를 비교 분석하였고, 플라즈마가 역형성 상피암세포에서 MULAN E3 ligase를 유도하여 Akt를 분해시켜, 세포사멸을 초래함을 보여주었다. 이러한 결과는 향후 플라즈마를 이용한 두경부암에서 항암치료의 가능성을 보여주는 기초연구라 할 수 있다.