K562세포에 대한 imatinib mesylate와 bortezomib의 시험관 내 부가적 항암효과

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background Imatinib mesylate is a standard therapeutic agent for chronic myelogenous leukemia (CML). Bortezomib, a proteasome inhibitor, is mainly prescribed in patients with multiple myeloma at present time, but it has been shown that bortezomib also induces apoptosis and inhibits proliferation of CML cells in vitro. In this study, I investigated whether the combination of imatinib mesylate and bortezomib exerts better anti-tumor effects in CML in vitro.

Materials and methods Effects of the combination of imatinib mesylate and bortezomib on proliferation and apoptosis of K562 cells were studied. After incubation of the cells in serum-free medium for up to 72 hours, cell proliferation was measured by a modified MTT assay (CCK-8 assay), and cell cycle and apoptosis was analyzed by flow cytometry, based on the checkerboard principles. Expression of apoptosis-related proteins and activation of pro-caspases were analyzed by Western blotting.

Results Imatinib mesylate 0.3 nM, bortzomib 5 nM and their combination inhibited proliferation of K562 cells by 34.2%, 21.1% and 59.1% in 48-hour incubation, respectively, indicating that these two agent exert additive anti-proliferation effects. Decrease in S phase cell fraction in similar fashion was noticed. Imatinib mesylate 300 nM, bortezomib 5 nM, and their combination induced apoptosis of K562 cells by 63.0%, 48.7% and 79.1% in 48-hour incubation, respectively, indicating that these agents also exert additive effects in terms of apoptosis induction. Imatinib mesylate down-regulated the expression of Bcl-2, and the combination with bortezomib induced further down-regulation of this molecule. Imatinib mesylate and bortexomib, respectively, up-regulated the expression of Bad, and their combination induced further down-regulation of this molecule. Imatinib mesylate and bortezomib, respectively, activated pro-caspase-9 and pro-caspase-3, and their combination further enhanced the activation of these pro-caspases.

Conclusion These results indicate that imatinib mesylate and bortezomib exert additive antitumor effects in K562 cells in vitro.

국문 초록 (Abstract)

배경 : Imatinib mesylate는 만성골수성백혈병에 대한 표준적인 치료제이다. Bortezomib은 프로테아좀 억제제로, 주로 다발성골수종의 치료제로 사용되고 있으나 만성골수성백혈병 세포의 세포사멸을 유발하고 세포증식을 억제한다고 알려져 있다. 본 연구자는 이러한 두 가지 약제의 병용이 시험관내에서 만성골수성백혈병 세포에 대한 항종양효과를 증진시킬 수 있는지에 관하여 연구하였다.

대상 및 방법 : K562세포를 무 혈청배지를 사용하여 72시간 동안 imatinib mesylate와 bortezomib를 각각 단독적인 처리하거나 두 가지 약제를 동시에 처리하여 배양하였다. Imatinib mesylate와 bortezomib은 각각 여러 농도로 병용 처리하여 checkerboard 분석을 수행하였다. 세포 증식은 MTT 분석을 기초로 한 CCK-8 분석을 통하여 측정하였고, 유세포 분석기를 이용하여 세포사멸과 세포주기를 분석하였다. 세포사멸 관련 단백의 발현과 procaspase의 활성화는 Western blot으로 측정하였다.

결과 : K562 세포에 imatinib mesylate 0.3 nM 과 bortezomib 5 nM을 각각 또는 두 약제를 병용 처리한 후 48시간동안 배양하였을 때 각각 34.2%, 21.1% 및 59.1% 세포증식이 억제되었는데, 이는 imatinib 와 bortezomib을 병용으로 부가적인 범위 내에서 세포의 증식이 억제된다는 것을 의미한다. 이와 유사한 양상으로 세포합성단계(S phase)의 세포수가 감소하였다. K562세포에 300 nM 의 imanitib 와 5nM 의 bortezomib을 각각 처리하거나 동시에 처리하여 48시간동안 배양한 결과, 각각 63.0%, 48.7% 및 79.1%에서 세포사멸이 관찰되었다. 이러한 결과는 두 약제의 병용이 K562세포의 세포사멸의 증진에도 부가적인 효과를 나타낸다는 것을 의미한다. Imatinib은 Bcl-2 발현을 감소시켰으며, 이 단백의 발현은 bortezomib의 병용으로 더 감소하였다. Imatinib과 bortezomib은 각각 Bad의 발현을 증가시켰으며, 두 약제의 병용으로 이 단백의 발현은 더 증가하였다. Imatinib과 bortezomib은 각각 procaspase-9과 procaspase-3의 활성화를 유도하였으며, 두 약제의 병용으로 두 효소의 활성은 더 증가하였다.

결론 : Imatinib mesylate와 bortezomib은 시험관내에서 K562세포에 부가적인(additive) 항암효과를 나타낸다.

목차 (Table of Contents)

• 목차 1
• I. 서론 2
• II. 대상 및 방법 6
• III. 결과 10
• IV. 고찰 및 결론 16
• V. 요약 21
• VI. 그림 23
• VII. 참고 문헌 34
• abstract 45