Metformin and Dichloroacetate Synergistically Kill Hepatocellular Carcinoma Cells by Inhibiting mTOR Complex 1 : Tae-Suk Kim = Metformin과 Dichloroacetate의 병합을 통한 mTOR 복합체-I의 억제가 간암세포의 사멸에 미치는 효과

국문 초록 (Abstract)

암세포의 에너지 생산에 있어 해당과정과 미토콘드리아에 의한 산화적 인산화는 와버그(Warburg) 효과에 의해 유연하게 작동하며 이는 암세포 증식에 있어 중요한 역할을 한다. 본 연구는 해당과정의 저해제인 dichloroacetate (DCA) 와 사립체 호흡사슬(mitochondrial respiratory complex I) 억제제인 Metformin의 병합치료를 통한 항암효과를 규명하는데 목적이 있다. 본 연구에서 Metformin은 간암세포의 해당과정을 상향조절하며, 또한 sensitizer로 작용하여 DCA의 항암효과를 높여주는 결과를 가져와 두 약제를 통한 동반 상승 효과에 의해 간암세포의 사멸을 확인하였다. 이는 아데노신 일인산 활성단백질 인산화효소(AMPK) 신호전달경로와는 독립적으로 regulated in development and DNA damage responses 1 (REDD1)의 상향조절을 통한 mammalian target of rapamycin(mTOR) 복합체-I의 신호전달체계를 저해하는 기전으로 설명할 수 있다. 또한 Metformin과 DCA는 간암 세포 내에 reactive oxygen species(ROS)를 증가시켜 세포사멸을 유도하는 것을 확인하였다. 본 연구는 Metformin과 DCA의 병합치료가 현재까지 간암 치료에 적용되지 않고 있는 에너지 대사 억제 기전 통하여 항암효과를 나타내는 것을 확인하였으며, 이는 간암 치료의 또 다른 대안으로 제시될 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The Warburg effect is important for cancer cell proliferation. This phenomenon can be flexible by interaction between glycolysis and mitochondrial oxidation for energy production. We aimed to investigate the anticancer effects of the glycolytic inhibitor dichloroacetate (DCA) and the mitochondrial respiratory complex I inhibitor metformin in hepatocellular (HCC) cells. The results showed that metformin and DCA synergistically induced apoptosis in HCC cells. Metformin upregulated glycolysis in HCC cells, thereby increasing sensitivity to the DCA treatment. Metformin and DCA inhibited mTOR complex I signaling through upregulated AMPK-independent REDD1. In addition, metformin and DCA increased reactive oxygen species levels in HCC cells, which induced apoptosis. Taken together, the combined treatment of metformin and DCA had a potent anticancer effect in HCC cells. This strategy may be effective for patients with advanced HCC.

목차 (Table of Contents)

• I. Introduction
• II. Materials and methods
• 2.1. Cell lines and Chemicals
• 2.2. Cell Viability Assay
• 2.3. Western blot Analysis
• 2.4. Extracellular Lactate Assay and Intracellular ATP Assay
• 2.5. Assessment of Intracellular Reactive Oxygen Species Generation
• 2.6. Statistical analysis
• III. Results
• 3.1. Metformin and DCA synergistically induced apoptosis in HCC cells.
• 3.2. Metformin sensitized HCC cells to DCA through increasing glycolysis.
• 3.3. Metformin and DCA synergistically suppressed mTORC1 expression by inhibiting
• PI3K/Akt/mTORC1 signaling and upregulating REDD 1
• 3.4. Modulating ROS is important for the synergistic effect of the metformin and DCA treatment.
• IV. Discussion
• V. Reference