교모세포종 세포주 U87에서 Photofrin을 사용한 광역학 치료가 종양 침습성에 미치는 영향

Photodynamic Therapy with Photofrin Reduces Invasiveness of U87 Malignant Human Glioma Cells

목 적 : 교모세포종은 흔한 원발성 뇌종양이며 생물학적 특성상 빠른 성장률을 보이는 것 외에 침습성이 강하여 종양과 인접한 부분을 파괴 시킬 뿐 아니라 직접접촉하지 않는 부분의 파괴도 일어나게 되어 치료 예후가 매우 불량한 것으로 되어 있다. 광역학치료는 광감각제를 이용하며 광감각제는 적절한 파장의 광원에 노출되면 세포 내에서 산소독성 물질을 생성하여 세포괴사를 유도하는 것이 주 살해작용의 기전이다. 본 실험에서는 사람의 신경교종 세포주인 U87 세포를 이용하여 실험관 내에서 광감각제 photofrin을 이용한 광역학치료가 종양의 침습성에 미치는 영향을 알아보고 동시에 이를 뇌종양치료의 새로운 방법으로 사용될 수 있는지의 여부를 알아보고자 하였다. 재료 및 방법 : 교모세포종 세포주인 U87 세포를 여러 농도의 photofrin으로 처리한 후 632nm $100mJ/cm^2$의 고정된 광선조건에서 본 실험을 시행 하였으며 Microculture tetrazolium(MTT) assay를 이용하여 세포 살해능력을 측정하고 침습성은 matrigel artificial basement membrane assay 및 tumor spheroid fetal rat brain aggregate(FRBA) confrontation assay를 이용하여 측정하였다. 결 과 : MTT assay를 이용하여 측정한 광역학 치료의 세포살해능력은 $100mJ/cm^2$의 광선 세기에서 광감각제인 photofrin의 농도에 비례하여 세포 살해 능력을 보였다. Matrigel artificial basement membrane assay 를 이용한 종양 침습성 검사에서 광역학치료가 종양침습의 억제효과를 나타냄을 알 수 있었으며 특히 세포 살해능력을 별로 보이지 않았던 photofrin 농도 2.5ug/ml에서 뚜렷한 침습억제효과를 나타내고 있었다(p<0.05). tumor spheroid fetal rat brain aggregate(FRBA) confrontation assay에서는 brain aggregate의 파괴와 종양의 침습을 관찰할 수 있었는데 파괴의 모양은 생체내에서 보이는 것과 비슷 하였다. 또한 그 정도와 범위는 처리된 Photofrin의 농도에 비례하여 종양침습이 억제됨을 알 수 있었다. 결 론 : 이러한 결과를 종합해 보았을 때 PDT는 종양세포의 침습성에 중요한 역할을 함을 알 수 있었으며 PDT 는 세포 살해능력뿐 아니라 침습성에도 영향을 미침으로써 종양 치료에 유용한 방법으로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

Objective : We tested the hypothesis that photodynamic therapy(PDT) with Photofrin inhibits tumor invasion of U87 human glioma cells using several in vitro assay to measure tumor invasiveness. The effects of PDT on cell growth, directional migration and cell invasion were investigated. Material and Method : Tumor cells were treated with Photofrin at various doses and at a fixed optical(632nm) dose of $100mJ/cm^2$. Cytotoxicity was tested using the MTT method. Invasion assays including the matrigelartificial basement membrane barrier migration and spheroid confrontation with confocal microscopic analysis were used to study the relationship between PDT and invasiveness. Result : U87 cells showed a dose dependent cytotoxic response to increasing Photofrin dose. Data from the matrigel artificial basement membrane assay indicate that PDT inhibits the U87 cell migration dose dependently. Low doses of subcytotoxic PDT treatment, such as 2.5ug/ml Photofrin dose, also appeared to significantly inhibit migration of U87 cells(p<0.05). In co-cultures between U87 cell spheroids and brain aggregates, progressive invasion with destruction of the brain aggregate occurs. The extent of tumor cell infiltration and proportion or intact brain aggregate remaining after 24h differs in Photofrin PDT treated versus Photofrin only control, with changes suggestive of a dose-response effect. Conclusion : our data indicate that PDT with Photofrin significantly inhibits the invasiveness of U87 cells, and this inhibition is dose dependent.