다약제내성 암세포에서 shMDR과 Sodium/Iodide Symporter 유전자의 이입에 의한 Doxorubicin 감수성과 방사성옥소 섭취의 증가

안손주; 이용진; 이유라; 최창익; 이상우; 유정수; 안병철; 이인규; 이재태

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저자정보: 안손주 (경북대학교 의과대학 핵의학교실) 이용진 (경북대학교 의과대학 핵의학교실) 이유라 (경북대학교 의과대학 핵의학교실) 최창익 (경북대학교 의과대학 핵의학교실) 이상우 (경북대학교 의과대학 핵의학교실) 유정수 (경북대학교 의과대학 핵의학교실) 안병철 (경북대학교 의과대학 핵의학교실) 이인규 (경북대학교 의과대학 내분비내과학교실) 이재태 (경북대학교 의과대학 핵의학교실)

저널정보: 대한핵의학회 핵의학분자영상 핵의학 분자영상 제41권 제3호

발행연도: 2007.1

수록면: 209 - 217 (9page)

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목적: mdr1유전자를 표적으로 한 short hairpin RNA (shMDR)는 다약재내성을 나타내는 암세포에서 효과적으로 mdr1 유전자의 발현을 억제 할 수 있고 sodium iodide symporter (NIS)는 유전자 치료와 리포터로의 기능을 동시에 나타낼 수 있다. 이 연구에서는 사람 대장암세포(HCT15)에 shMDR과 NIS를 동시에 이입하고 Tc-99m sestamibi와 I-125 섭취를 측정하였고 doxorubicin과 I-131 치료효과도 관찰하였다. 대상 및 방법: 사람 태아 신장 세포주(Human Embryonic Kidney cells; HEK293)에 liposome 시약으로 shMDR을 이입하고 RT-PCR과 western blot으로 분석하였다. shMDR와 NIS 유전자가 발현하는 adenovirus를 만들고 HCT15 세포에 이입 후 48시간에 shMDR에 의한 Pgp의 기능 억제를 확인하기위해 Tc-99m sestamibi 섭취와 doxorubicin 세포독성을 측정하였다. 또한 NIS유전자의 기능을 확인 하기위해 I-125 섭취와 I-131 세포독성도 확인하였다. 결과: shMDR이 이입 된 HEK293 세포에서 mdr1의 mRNA와 Pgp의 발현이 각각 75%, 80% 감소하였다. NIS 유전자가 발현하는 adenovirus를 HCT15 세포에 이입하고 NIS 유전자 발현을 확인 한 결과 대조군에 비해 월등히 높게 발현하였다. Ad-shMDR 300 MOI, Ad-shMDR 300 MOI 와 Ad-NIS 10 MOI를 처리한 경우 Tc-99m sestamibi의 섭취가 대조군보다 1.5배 정도 증가하였다. HCT15 세포에 Ad-NIS 10 MOI를 감염시킨 경우 I-125 섭취가 대조군에 비해 25배 이상 증가였다. 또한 Ad-shMDR와 Ad-NIS를 동시 감염 시켰을 경우 doxorubicin의 세포 독성이 증가하여 나타났고 Ad-NIS 20 MOI를 감염시켰을 때 I-131에 의한 세포독성이 대조군보다 증가하였다. 결론: 세포에 shMDR의 이입으로 mdr1 유전자의 발현이 억제되고 Tc-99m sestamibi의 섭취와 doxorubicin의 세포독성이 증가하였으며 NIS 유전자의 이입으로 I-125의 섭취와 I-131의 세포독성이 증가하였다. 다약제내성세포에 shMDR와 NIS 유전자의 동시 이입은 doxorubicin과 방사성 옥소의 이중치료 효과를 높일 수 있을 것으로 본다.

Purpose: Multidrug resistance (MDR) of the cancer cells related to mdr1 gene expression can be effectively treated by selective short hairpin RNA for mdr1 gene (shMDR). Sodium/iodide symporter (NIS) gene is well known to have both reporter and therapeutic gene characteristics. We have co-transfected both shMDR and NIS gene into colon cancer cells (HCT15 cell) expressing MDR and Tc-99m sestamibi and I-125 uptake were measured. In addition, cytotoxic effects of doxorubicin and I-131 therapy were also assessed after transfection. Material and Methods: At first, shMDR was transfected with liposome reagent into human embryonic kidney cells (HEK293) and HCT cells. shMDR transfection was confirmed by RT-PCR and western blot analysis. Adenovirus expressing NIS (Ad-NIS) gene and shMDR (Ad-shMDR) were co-transfected with Ad-NIS into HCT15 cells. Forty-eight hours after infection, inhibition of P-gycoprotein (Pgp) function by shMDR was analyzed by a change of Tc-99m sestamibi uptake and doxorubicin cytotoxicity, and functional activity of induced NIS gene expression was assessed with I-125 uptake assay. Results: In HEK293 cells transfected with shMDR, mdr1 mRNA and Pgp protein expressions were down regulated. HCT15 cells infected with 20 MOI of Ad-NIS was higher NIS protein expression than control cells. After transfection of 300 MOI of Ad-shMDR either with or without 10 MOI of Ad-NIS, uptake of Tc-99m sestamibi increased up to 1.5-fold than control cells. HCT15 cells infected with 10 MOI of Ad-NIS showed approximately 25-fold higher I-125 uptake than control cells. Cotransfection of Ad-shMDR and Ad-NIS resulted in enhanced cytotoxic by doxorubicin in HCT15 cells. I-131 treatment on HCT15 cells infected with 20 MOI of Ad-NIS revealed increased cytotoxic effect. Conclusion: Suppression of mdr1 gene expression, retention of Tc-99m sestamibi, enhanced doxorubicin cytotoxicity and increases in I-125 uptake were achieved in MDR expressing cancer cell by co-transfection of shMDR and NIS gene. Dual therapy with doxorubicin and radioiodine after cotransfection shMDR and NIS gene can be used to overcome MDR.

#short hairpin RNA #shRNA) #Multidrug resistance #Sodium/Iodide Symporter #Tc-99m sestamibi #Doxorubicin

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