본 연구에서는 random walk하는 입자와 암세포 확산을 비교하여 Fick's law를 따르는 확산 모형과 암세포 확산의 차이를 밝힌다. 암세포 확산은 암 전이 메커니즘을 이해하는데 매우 중요하다. 하지만 아직까지 암세포 확산은 정확하게 이해되지 않고 있다. 따라서 이번 연구에서는 가장 간단한 2차원 random walk와 암세포 확산을 비교하고, 동역학적인 차이를 규명해 암세포 확산을 이해하고자 한다. Random walk하는 입자는 EDISON 전산화학 전문센터의 프로그램 중 dynamic Monte Carlo(dynamic MC) 전산 모사 소프트웨어를 이용하여 2차원에서 움직이는 레나드-존스 입자의 운동을 통해 살펴보았다. 암세포 확산은 실제 암세포의 시간에 따른 위치 변화 정보 (세포의 궤적)를 직접 구하여 분석하였다. Dynamic MC 결과는 Fickian 확산 모형을 잘 따르는 것을 평균 제곱 거리와 밀도 함수를 통해 확인할 수 있었다. 암세포 확산의 경우 평균 제곱 거리는 시간에 대해서 선형적으로 비례하지만 밀도 함수는 가우시안 형태로 나오지 않으며 Fick's law를 따르는 확산 모형과 다른 확산 형태를 보인다. 이러한 확산 형태는 암세포의 동역학적인 다양성 때문에 나타나며 각각의 암세포가 다른 운동성을 가지는 것에 기인하는 것으로 보인다.
암환자의 생명을 가장 위협하는 암세포의 전이는 숙주와 암세포의 상호작용을 포함하는 여러단계의 연쇄적인 과정이다. 전이의 발생은 하나의 세포나 집단의 암세포가 첫번째 암발생 부위에서 분리되어 국소적으로 침투하고 순환기계에 들어가 다른곳에 흡착 후 다른 장기의 interstitium과 parcnchyma에 입출(extravasate)하게 되며 2차적 colony로서 자라나 stroma나 basement membrine과 같은 생물학적 울타리를 파괴한다. 전이의 각단계에서 암세포는 면역세포의 공격을 피하여야만 한다. 세포의 이동은 태아의 생성(embryonic events), 성장세포의 재조함(remodeling), 상처 치유(wound healing), 맥관형성 (angiogenesis), 면역 방어 (immune defence)의 경우에 아주 중요한 역활을 한다. 정상적인 경우에 세포의 이동은 잘 통제가 되지만 암세포의 이동은 비정상적으로 통제가 되거나 자체내에서 통제가 된다. 암세포는 숙주에서 생산되는 scatter factors, growth factor, extracellular matrix components, 그리고 암세포에서 발생되는 autocrine utility factors를 포함한 여러가지 인자에 의해 영향을 받는다.
본 연구의 목적은 다양한 생리활성물질을 함유한 비트 추출물의 다양한 농도를 이용하여 인체 유래 암세포 증식 저해를 살펴보기 위하여 실시하였다. 실험에 사용한 인체 유래 암세포는 6종으로 전립샘암세포 DU145, 폐암세포 A549, 유방암세포 MCF-7, 자궁암세포 HeLa, 간암세포 SNU-182, 담도암세포 SNU-1196을 사용하였으며, 비트 추출물의 다양한 농도에 대한 암세포증식 저해를 CCK-8 방법으로 측정하였다. 암세포증식 저해를 살펴본 결과 비트 추출물은 전립샘암세포 DU145를 모든 농도에서 유의성있게 농도 의존적으로 저해하였으며, 폐암세포 A549, 전립샘암세포 DU-145는 100ug/mL, 1000ug/mL에서 자궁암세포 HeLa, 간암세포 SNU-182, 담도암세포 SNU-1196는 1000ug/mL에서 유의한 증식 저해를 보였다. 실험 결과, 다양한 인체 유래 암세포를 이용한 비트 추출물의 암세포증식 저해는 암 예방 효과 및 기능성 식품 개발의 가능성을 제공한다고 볼 수 있다.
본 연구는 다양한 항암성분을 함유한 Celeriac Extract의 암세포 증식에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 실시되었다. 실험에 사용한 암 세포주는 5종으로 폐암세포 A549, 전립샘암세포 DU-145, 자궁암세포 HeLa, 유방암세포 MCF-7, 간암세포 SNU-182 로 모두 인체 유래 암 세포주를 사용하였으며 Celeriac Extract 10ug/mL, 100ug/mL, 1000ug/mL 에 대한 암세포의 증식 억제는 CCK-8 방법을 이용하여 측정하였다. 암세포 증식 억제를 살펴본 결과 Celeriac Extract 1000ug/mL는 폐암세포 A549, 전립샘암세포 DU-145, 자궁암세포 HeLa, 간암세포 SNU-182에서 유의한 증식 억제를 보였으며 농도 의존성을 나타냈다. 그러나 유방암세포 MCF-7 에서는 농도 의존적인 감소만 보였다. 결론적으로, 다양한 인간유래 암 세포주를 이용한 Celeriac Extract의 세포 증식 억제기전들은 암 예방효과 및 치료제 개발의 잠재력을 제공한다고 볼 수 있다.
인체 암세포계(MG-63 골육암 세포, HT-29 인체 결장암세포, K-562 백혈암세포)를 이용하여 느릅나무 근피 메탄올 추출물, 열탕 추출물 및 즙액에 의한 암세포 성장에 미치는 효과를 검토하였다. 느릅나무 근피 메탄올 추출물, 열탕 추출물 및 즙액은 낮은 농도에서부터 인체 골육암 세포의 증식을 억제시켰다. 인체 결장암세포와 백혈암세포에서도 느릅나무 근피 메탄올 추출물, 열탕 추출물 및 즙액은 낮은 농도인 1 mg/ml에서부터 활성을 나타내어 40% 이상으로 암세포 증식 억제효과를 나타내어 앞서의 MG-63 골육암 세포에서 보다 그 증식 억제효과가 높은 것으로 나타났다. 느릅나무 근피 메탄올 추출물, 열탕 추출물 및 즙액을 골육암과 결장암세포에 투여한 2일 후에 세포내의 DNA 합성에 미치는 영향을 측정한 결과, 농도 의존적으로 암세포의 DNA 합성을 저해하는 것을 살펴 볼 수가 있었다. 따라서 느릅나무 근피 추출물은 인체 암세포 증식을 크게 억제하였으며 열탕 추출물에서도 항암활성 효과를 보여 느릅나무 근피 유래 생리활성 물질은 열에 안정한 것으로 여겨진다.
MG-63 골육암세포 및 AZ-521 인체 위 암세포 성장에 미치는 리놀레산(LA)의 성장 억제효과와 이때 암세포막의 인지질 유리지방산 조성 변화에 대한 연구를 하였다. LA 첨가 농도 0.005%에서 MG-63 암세포와 AZ-521 암세포는 대조군에 비해 각각 54% 및 52%의 암세포 성장이 억제되었다. 또한 LA 첨가(0.01%)시 이들 암세포의 [$^3$H] thymindine 결합능은 90% 이상이 억제되어 암세포의 DNA합성이 크게 억제되었다. 한편 LA(0.005 %) 첨가시 각 암세포의 형태학적인 변형을 유발시켰으며 세포막의 인지질 지방산 조성의 변화가 관찰되었다. LA처리는 이런 세포의 형태적 변형과 함께 세포막의 인지질 중 16:0과 18:0의 지방산은 현저히 감소되었으나 탄소수가 20 이상의 탄소수를 가지거나 불포화 도가 높은 지방산(20 : 4, 22 6, 24 : 4)은 증가되었다.
Flavonoid류와 진정제의 시험관 내 암세포증식억제효과를 관찰하기 위하여, 암세포의 말초형 benzodiazepine 수용체(이하 PBR로 약함) 활성도와 포도당 활용도에 대한 효과를 유방암 세포를 대상으로 검색하였다. 동시에 이미 항암활성이 잘 알려진 flavonoid류와의 상호작용도 관찰하였다. Fisetin (3,7,3',4'-tetrahydroxyflavone)과 diazepam의 암세포 증식 억제 효과는 악성도가 높은 MDA-MB-231 유방암 세포에서 MCF-7 유방암세포보다 저명하게 관찰되었다. MDA-MB-231 유방암세포에서, Apigenin (4',5,7-Trihydroxyflavone)과 fisetin 같은 flavonoid류처럼, $10^{-6}$ M 농도의 dazepam을 3일간 처치하였을 때 암세포 증식 억제효과를 나타내었으며, 이는 PBR 배위자들의 암세포 증식 증진효과와는 차이를 나타낸 것이다. Flavonoid 류처럼, MDA-MB-231 유방암세포에서, $10^{-6}$ M dazepam의 3일간 처치는 암세포의 PBR mRNA 발현에 큰 영향을 미치지 않았다. $10^{-6}$ M diazepam의 6 일간 처치는 암세포의 증식억제 효과가 증가되어 나타났으며, 암세포의 PBR mRNA 발현도 억제되었다. MDA-MB-231 유방암 세포에서, apigenin, fisetin과 diazepam은 포도당 유용도를 억제하였으며, 인슐린에 의한 포도당 유용도 증강효과도 억압하였다. Apigenin은 diazepam의 암세포 증식 억제 효과를 부가적으로 증강시켰다. 요약하면, 본 연구결과는 flavonoid류와 진정제의 시험관내 암세포 증식 억제효과와 부가적인 상호작용을 보여주고 있다. 결론적으로, 본 연구는 향후 좀더 진척된 시험을 위한 실험적인 기반 정보이다.
예부터 약용 또는 식용으로 쓰였으며, 사람의 체질을 강하게 하고, 혈관연화, 콜레스테롤 저하작용 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있는 구기자를 추출, 분획하여 4종의 암세포 주(HepG2, HeLa, MCF-7, C6)를 이용하여 암세포 증식억제 실험을 한 결과, 4종의 암세포주 모두에게 구기자의 ethyl-ether층(LFMEE)이 아주 높은 암세포 증식억제 효과가 나타났으며, 특히 유방암세포주인 MCF-7에서도 hexane층 (LFMH)에서 아주 높은 암세포 증식억제 효과가 나타났다. 한편, 인체 간암세포인 HePG2를 이용하여 quinone reductase 효소 유도 활성 여부를 측정한 결과 분획물 첨가농도 100 $\mu\textrm{g}$/mL에서 1.85배의 높은 효과가 나타났다. 구기자에 미치는 비타민 C의 암세포 성장억제 상승효과를 실험한 결과, 구기자와 비타민 C를 각각 혼합 처리시 낮은 농도에서도 아주 높은 암세포 증식억제 효과가 나타났다. 즉, HeLa와 MCF-7 암세포주에서도 정도의 차이는 있었으나, 구기자 성분과 비타민 C의 조합에 의해 암세포 증식이 억제 또는 사멸되는 나타났으며 본 연구에서 사용한 2종류의 암세포주 모두 구기자와 비타민 C 혼합물의 투여로 인해 증식억제가 현저히 상승됨을 보여주었다. 본 실험을 통해, 구기자의 hexane층(LFMH)과 ethylether층(LFMEE)에서 높은 암세포 증식억제 효과와 암예방 효과가 있는 것으로 추정되며, 비타민 C와 함께 첨가했을 때 낮은 농도의 첨가 시료에서도 높은 암세포 증식억제 상승효과가 나타났음을 알 수 있었다. 구기자의 항암 효과를 상승시키기 위해서는 비타민 C 일정량을 함께 첨가하는 것이 효과적임을 본 실험 결과를 통해 알 수 있었다.
주치의에게는 암환자의 암 전이 여부가 초미의 관심사다. 암환자의 10명 중 9명이 전이암으로 사망하기 때문이다. 암의 전이 초기에 그 전이 여부를 방사선 진단법으로 가능하지 않다. 혈액을 채취하여 암의 전이 유무를 진단 하는 기술이 개발되고 있다. 이 혈중 암세포는 혈구세포 10억개당 1~100개 정도의 극히 미량이 존재하여 암세포 분리기술이 특별히 잘 개발되어야 한다. 최근 마이크로바이오칩 형태의 분리기술이 큰 기술적 진화를 보이고 있어 본고에 소개하고자 한다. 이 기술은 한 가지 큰 의미를 갖는다. 그것은 암환자의 암 전이 모니터링에 필요한 도구가 될 수 있기 때문이다. 전이암세포 검출 키트로 전이암세포를 계수 하여 환자에게 투약한 항암제가 적합한지에 대한 답을 의사는 얻을 수 있다. 전이암세포 진단용 마이크로바이오칩 기술이 기존의 영상진단법만큼 중요한 임상 수단이 될 것으로 전망된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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