전립선 암세포에 대한 Cobrotoxin의 항암(抗癌) 기전(機轉) 연구(硏究)

The Study of anti-cancer mechanism with Cobrotoxin on Human prostatic cancer cell line(PC-3)

Cobrotoxin의 항암효과를 알아보고자 암세포인 PC-3 cell에 cobrotoxin을 처리한 후 cell viability, cell death, apoptosis, cell cycle 및 관련단백질, Adk, 및 MAP kinase 관련 단백질의 변화를 관찰하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. PC-3 세포에 각각 cobrotoxin을 각각 0-16 nM까지 투여시 대조군에 비하여 모두 농도 의존적으로 세포들의 모양이 길죽한 나선형 모양에서 둥글게 응축되는 모습으로 변하였으며 고농도로 갈수록 세포들의 성장이 억제를 보였다. 2. MTT assay를 이용하여 세포 생존력을 측정 한 결과, 0.1, 1 및 4nM의 cobrotoxin 처리군은 정상군에 비하여 세포활성의 감소를 나타내었고, 8, 16nM의 cobrotoxin 처리군은 정상군에 비하여 세포활성의 유의한 감소를 보였다. 3. PC3-cell에 cobrotoxin을 처리한후 FACS analysis를 통하여 세포주기를 측정한 결과 세포주기 중 S phase에서 0.0lnM cobrotoxin 처리군은 변함이 없지만, 1, 2, 4, 8 및 16 nM 의 cobrotoxin 처리군에서는 정상군에 비해 감소를 보였다. G2-M phase에서 0.1, 1, 2, 4, 8 및 16M의 cobrotoxin 처리군에서 정상군 에 비하여 증가를 보였다. 4. Cobrotoxin 처리후 Cox-2의 발현을 48시간 관찰한 결과 12시간에서 최대치를 이루었고, 6, 12 및 24시간후에서 대조군에 비하여 유의한 감소를 나타내었다. 5. G1 phase에서 활성을 이루는 Cdk4, cyclin Dl의 발현을 살펴본 결과 Cdk4는 cobrotoxin 1, 2, 4 및 8nM 처리군에서 정상군에 비하여 농도 의존적으로 감소하였고, cobrotoxin 4, 8nM 처리군은 정상군에 비하여 유의한 감소를 나타내었다. Cyclin Dl은 cobrotoxin 1, 2, 4 및 8nM 처리 군에서 정상군에 비하여 농도 의존적으로 감소하였다. Cycline E는 cobrotoxin 1, 2, 4 및 8nM 처리 군에서 정상군에 비해 큰 변화가 없었다. G2/M phase에 관여하는 단백질인 Cyclin Bl 은 cobrotoxin 1, 2, 4 및 8nM 처리군에서 정상군에 비하여 농도 의존적으로 감소하였고, cobrotoxin 2, 4, 8M 처리군은 정상군에 비하여 유의한 감소를 나타내었다. 6. 세포성장 단백질인 Akt의 발현을 살펴본 결과 1, 2, 4 및 8nM의 cobrotoxin 처리군에서 정상군에 비하여 농도 의존적으로 감소하였고, 4, 8nM친 cobrotoxln 처리군은 정상에 비하여 유의한 감소를 나타내었다. 7. MAP kinase에 관여하는 단백질인 ERK, p-ERK, JNK, p-JNK p38, p-p38에 미치는 영향을 살펴본 결과, ERK은 1, 2nM의 cobrotoxin 처리군에서 정상군에 비하여 증가를, 4, 8nM의 cobrotokin 처리군에서 정상군에 비하여 감소를 나타내었다. p-ERK은 1, 2, 4nM의 cobrotoxin 처리군에서 정상군에 비하여 증가를, 8nM의 cobrotoxin 처리군에서 정상군에 비하여 감소를 나타내었다. JNK와 p-JNK는 1, 2, 4 및 8nM의 cobrotoxin 처리군에서 정상군에 비하여 증가를 나타내었다. p38는 1, 4, 8nM의 cobrotoxin 처리군에서 정상군에 비하여 감소를, 2nM의 cobrotoxin 처리군에서는 정상군에 비하여 감소를 나타내었다. p-p38는 1nM의 cobrotoxin 처리군에서 정상군에 비하여 증가를, 2, 4, 8nM의 cobrotoxin 처리군에서는 정상군에 비하여 유의한 감소를 나타내었다. 8. PC 3-cells 성장의 억제 역시 세포사멸을 유도한 세포성장억제 인지를 알아보기 위해 DAPI staining을 통한 세포의 핵을 염색하여 그 모양을 관찰한 결과, 정상세포가 동글동글 하고 균일한데 비하여 세포사멸이 일어난 세 포는 핵이 응축되고, 여러 조각으로 나뉜 모습을 관찰할 수 있었다. 또한, 세포사멸을 살펴본 결과 1, 2, 4, 8 및 16nM cobrotoxin 처 8nM의 cobrotoxin 처리군에서 정상군에 비하여 유의한 변동을 나타내지 않았다. Bcl-2 는 1, 2, 4 및 8nM의 cobrotoxin 처리군에서 정상군에 비해 농도 의존적으로 유의한 감소를 나타내었다. 9. 세포사멸 관련 유전자인 caspase family (caspase 3, 9)와 Bcl-2 family (Bcl-2, Bax), p53의 발현을 살펴본 결과, Bax는 1, 2, 4 및 Caspase 3과 9는 1, 2, 4nM의 cobrotoxin 처리군에서 정상군에 비하여 유의한 변동을 나타내지 않았으나, 8nM cobrotoxin 처리군에서는 유의한 감소를 나타내었다. 이상의 결과를 종합해보면, 일정수준(pico 또는 namo molar 수준)의 cobrotoxin이 prostate cancer cell의 성장을 억제하고, 세포사멸을 유도 하여 항암 효과가 있음을 확인할 수 있었으며 향후 cobrotoxin의 항암 효과를 실제 임상에 활용할 수 있게 되기를 기대한다.

Objective : The purpose of this study was to investigate the anti-caner effect of cobrotoxin on the prostatic cancer cell line (PC-3).The goal of study is to ascertain whether cobrotoxin inhibits tile cell growth and cell cycle of PC-3, or the expression of relative genes and whether the regression of PC-3 cell growth is due to cell death or the expression of gene related to apoptosis. Methods : After the treatment of Pc-3 cells with cobrotoxin, we performed 형광현미경, MTT assay, Western blotting, Flow cytometry, PAGE electrophoresis and Surface plasmon resonance analysis to identify the cell viability, cell death, apoptosis, the changes of cell cycle and the related protein, Adk, MAP kinase. Results : 1. Compared with normal cell, the inhibition of cell growth reduced in proportion with the dose of cobrotoxin(0-16nM) in PC-3. 2. Cell viabilities of 0.1, 1, 4nM cobrotoxin treatment were decreased and those of 8, 16nM were decreased significantly. 3. S phase of cell cycle was decreased at the group of 1, 2, 4, 8, 16nM cobrotoxin, but M phase was increased at 0.1, 1, 2, 4, 8, 16nM cobrotoxin. 4. Cox-2 expression after cobrotoxin was peaked at 12hours and was decreased significantly after 6, 12, 24 hours. 5. The expression of Cdk4 was decreased dose-dependently at 1, 2, 4, 8nM cobrotoxin and was decreased siginificantly at 4, 8nM Cyclin D1 was decreased at 1, 2, 4, 8nM and Cycline E was not changed. Cycline B was decreased at 1, 2, 4, 8nM dose-dependently and was decreased siginificanlty at 2, 4, 8nM. 6. The expression of Akt was decreased at 1, 2, 4, 8nM dose-dependently and was decreased significantly at 2, 4, 8nM. 7. ERK was increased at 1, 2nM and decreased at 4, 8nM, p-ERK was increased at 1, 2, 4 nM, but decreased at 8nM. JNK and p-JNK were increased at 1, 4, 8 nM. p38 was increased at 2nM p-p38 was increased at lnM but decreased significantly at 2, 4, 8nM. 8. The nucli of normal cells were stained round and homogenous in DAPI staining, but those of PC-3 were stained condense and splitted. Apoptosis was increased dose-dependently at 2, 4, 8, 16nM and increased significantly at 2, 4, 8, 16nM. 9. Bax wasn`t changed at 1, 2, 4, 8nM and Bcl-2 was decreased significantly at 1, 2, 4, 8nM. Caspase 3 and 9 weren`t changed at 1, 2, 4nM but were decreased significantly at 8nM. Conclusions : These results indicate that cobrotoxin inhibits the growth of prostate Cancer cells, has anti-cancer effects by inducing apoptosis.