KR100892980B1 - Method of screening for anticancer agent or method of anticancer treatment using calcein-AM in multicellular layer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다층 암세포 배양계(multicellular layer, MCL)에서 칼세인-AM을 이용한 항암 물질 또는 항암 처리 방법의 스크리닝 방법에 관한 것으로, 구체적으로 고형암에 유효한 항암 후보 물질의 발굴을 위한 검색계 중의 하나인 MCL 모델에 항암 후보 물질을 처리 또는 후보 항암 처리 방법을 수행한 다음, 연속적으로 칼세인-AM(calcein-acetoxymethyl ester)을 처리하고, MCL을 투과한 칼세인-AM의 형광 강도 분포를 측정함으로써 항암 물질 또는 항암 처리 방법을 스크리닝하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 상기 방법을 이용하면 항암 후보 물질의 조직 투과성 및 항암 효과를 알 수 있으므로, 고형암에 대한 새로운 항암제 또는 항암병용요법의 효능을 검색하거나 평가하는데 유용하게 이용될 수 있다.The present invention relates to a method for screening an anticancer substance or anticancer treatment method using calcein-AM in a multicellular cancer cell (multicellular layer, MCL), specifically, one of the screening systems for the discovery of anticancer candidates effective for solid cancer The anticancer agent was treated by the anticancer candidate substance or candidate anticancer treatment method in the MCL model, followed by successive treatments with calcein-AM (calcein-acetoxymethyl ester), and by measuring the fluorescence intensity distribution of calcein-AM that has passed through the MCL. A method of screening a substance or anticancer treatment method. Using the method of the present invention can know the tissue permeability and anticancer effect of the anticancer candidate, it can be usefully used to search for or evaluate the efficacy of a new anticancer or anticancer therapy for solid cancer.

고형암, 다층 암세포 배양계(multicellular layer of cancer cell), 직장결장암세포주(DLD-1), 칼세인-AM(calcein-acetoxymethyl ester) Solid cancer, multicellular layer of cancer cell, colorectal cancer cell line (DLD-1), calcein-AM (calcein-acetoxymethyl ester)

Description

다층 암세포 배양계에서 칼세인―AM을 이용한 항암 물질 또는 항암 처리 방법의 스크리닝 방법{Method of screening for anticancer agent or method of anticancer treatment using calcein-AM in multicellular layer}Method of screening for anticancer agent or method of anticancer treatment using calcein-AM in multicellular layer}

도 1은 다층 암세포 배양계(multicellular layer, MCL)를 배양시키는 챔버를 나타내는 그림이다.1 is a diagram illustrating a chamber for culturing a multicellular layer (MCL).

도 2는 MCL로 배양된 직장결장암세포주(DLD-1)의 성장을 나타내는 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the growth of colorectal cancer cell line (DLD-1) cultured with MCL.

도 3은 MCL로 배양된 직장결장암세포주(HT29)의 성장을 나타내는 그림이다.3 is a diagram showing the growth of colorectal cancer cell line (HT29) cultured with MCL.

도 4는 칼세인-AM 농도 및 세포 수에 따른 형광밀도를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing fluorescence density according to calcein-AM concentration and cell number.

도 5는 MCL로 배양된 DLD-1에서 상온에서 배양된 칼세인-AM 분포 범위를 나타내는 사진이다:5 is a photograph showing the distribution of calcein-AM cultured at room temperature in DLD-1 cultured with MCL:

A: DLD-1의 위상차 이미지; 및    A: phase difference image of DLD-1; And

B: DLD-1의 칼세인-AM의 분포.    B: Distribution of calcein-AM of DLD-1.

도 6은 MCL로 배양된 직장결장암세포주(HT29 및 DLD-1)에서 냉각 전-배양 방법으로 배양된 칼세인-AM 분포 범위를 나타내는 사진이다:Figure 6 is a photograph showing the distribution of calcein-AM cultured in a pre-culture method of colorectal cancer cell lines (HT29 and DLD-1) cultured with MCL:

A: HT-29의 위상차 이미지;    A: phase difference image of HT-29;

B: HT-29의 칼세인-AM의 분포;    B: distribution of calcein-AM of HT-29;

C: DLD-1의 위상차 이미지; 및    C: phase difference image of DLD-1; And

D: DLD-1의 칼세인-AM의 분포;     D: distribution of calcein-AM of DLD-1;

도 7은 MCL로 배양된 DLD-1에서 상온에서 배양된 칼세인-AM의 표면으로부터 다양한 깊이의 절편의 형광밀도를 측정한 그래프이다.7 is a graph measuring the fluorescence density of fragments of various depths from the surface of calcein-AM cultured at room temperature in DLD-1 cultured with MCL.

도 8은 MCL로 배양된 직장결장암세포주(HT29 및 DLD-1)에서 냉각 전-배양 방법으로 배양된 칼세인-AM의 표면으로부터 다양한 깊이의 절편의 형광밀도를 측정한 그래프이다:FIG. 8 is a graph measuring the fluorescence density of fragments of various depths from the surface of calcein-AM cultured by cooling pre-culture method in colorectal cancer cell lines (HT29 and DLD-1) cultured with MCL:

도 9는 MCL로 배양된 DLD-1에 DOX(Doxorubicin) 및 칼세인-AM을 노출시킨 후, DOX 및 칼세인-AM의 분포를 나타내는 사진이다:Figure 9 is a photograph showing the distribution of DOX and calcein-AM after exposure to DOX (Doxorubicin) and calcein-AM in DLD-1 incubated with MCL:

A: 위상차 이미지;    A: phase difference image;

B: DOX의 분포; 및    B: distribution of DOX; And

C: 칼세인-AM의 분포.    C: distribution of calcein-AM.

도 10은 MCL로 배양된 HT-29에 PTX-Rd(Paclitaxel-rhodamine) 및 칼세인-AM을 노출시킨 후, 칼세인-AM 분포를 나타내는 사진이다:10 is a photograph showing the calcein-AM distribution after PTX-Rd (Paclitaxel-rhodamine) and calcein-AM were exposed to HT-29 incubated with MCL:

A: HT-29에서 PTX-Rd 처리 전, 칼세인-AM의 분포;    A: distribution of calcein-AM prior to PTX-Rd treatment in HT-29;

B: HT-29에서 PTX-Rd 처리 후, 칼세인-AM의 분포; 및    B: distribution of calcein-AM after PTX-Rd treatment in HT-29; And

C: HT-29에서 PTX-Rd 처리 전 및 후의 칼세인-AM의 분포.    C: Distribution of calcein-AM before and after PTX-Rd treatment in HT-29.

도 11은 MCL로 배양된 DLD-1에 PTX-Rd(Paclitaxel-rhodamine) 및 칼세인-AM을 노출시킨 후, 칼세인-AM 분포를 나타내는 사진이다:11 is a photograph showing the distribution of calcein-AM after exposure to PTX-Rd (Paclitaxel-rhodamine) and calcein-AM in DLD-1 cultured with MCL:

A: DLD-1에서 PTX-Rd 처리 전, 칼세인-AM의 분포;    A: distribution of calcein-AM prior to PTX-Rd treatment in DLD-1;

B: DLD-1에서 PTX-Rd 처리 후, 칼세인-AM의 분포; 및    B: distribution of calcein-AM after PTX-Rd treatment in DLD-1; And

C: DLD-1에서 PTX-Rd 처리 전 및 후의칼세인-AM의 분포.    C: Distribution of calcein-AM before and after PTX-Rd treatment in DLD-1.

도 12는 MCL로 배양된 HT-29 및 DLD-1에 PTX-Rd(Paclitaxel-rhodamine) 및 칼세인-AM을 노출시킨 후, 시간에 따른 PTX-Rd의 분포를 나타내는 사진이다. 12 is a photograph showing the distribution of PTX-Rd over time after PTX-Rd (Paclitaxel-rhodamine) and calcein-AM were exposed to HT-29 and DLD-1 incubated with MCL.

본 발명은 다층 암세포 배양계(multicellular layer, MCL)에서 칼세인-AM을 이용한 항암 물질 또는 항암 처리 방법의 스크리닝 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고형암에 유효한 항암 후보 물질의 발굴을 위한 검색계 중의 하나인 MCL 모델에 항암 후보 물질을 처리 또는 후보 항암 처리 방법을 수행한 다음, 연속적으로 칼세인-AM(calcein-acetoxymethyl ester)을 처리하고, MCL을 투과한 칼세인-AM의 형광 강도 분포를 측정함으로써 항암 물질 또는 항암 처리 방법을 스크리닝하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a screening method of an anticancer substance or an anticancer treatment method using calcein-AM in a multicellular cancer cell (multicellular layer, MCL), and more particularly in a screening system for the discovery of an anticancer candidate substance effective for solid cancer. After treatment with a candidate anticancer agent or a candidate anticancer treatment method in one MCL model, and subsequently treated with calcein-AM (calcein-acetoxymethyl ester), measuring the fluorescence intensity distribution of calcein-AM that has passed through the MCL The present invention relates to a method for screening an anticancer substance or an anticancer treatment method.

항암신약이나 새로운 항암화학요법을 개발하기 위한 전임상 연구의 핵심은 항암활성을 정확하고 신속하게 평가하는 데에 있다. 새로운 항암제 및 항암화학요법을 개발하기 위해서는 비용 및 신속성의 면에서 시험관(in vitro) 실험계가 생체 내(in vivo) 실험계에 비해 경제적이고 우수하지만, 시험관 실험계에 있어서 효능평가의 유효성은 상기 실험계가 생체내 상황을 충분히 대변하여 임상적으로 의미있는 효능이 검증될 수 있는지의 여부에 달려있다. 현재까지 전임상 개발 단계를 거쳐 임상시험에 진입한 항암 후보 물질들의 약 90%가 최종개발에 실패하였는데 이는 적절한 실험계의 부재로 인해 임상 효능의 가능성을 지닌 화합물의 발굴에 실패했기 때문이다(Staquet M.J. et al., Cancer Treat Rep:67, 753-765, 1983; Twentyman P.R., Ann Oncol:5, 394-396, 1994; von Hoff D.D., Clin Cancer Res:4, 1079-1086, 1998).The key to preclinical studies to develop anticancer drugs or new chemotherapy is to accurately and quickly assess anticancer activity. Although the in vitro laboratory system is economical and superior to the in vivo laboratory system in terms of cost and speed for developing new anticancer drugs and chemotherapy, the efficacy of the efficacy evaluation in the in vitro laboratory system is improved. It depends on whether I can fully represent my situation and demonstrate clinically meaningful efficacy. To date, about 90% of anti-cancer candidates that have entered clinical trials through the preclinical development phase have failed in final development because of the lack of adequate experimental systems that have failed to identify compounds with potential for clinical efficacy (Staquet MJ et. al., Cancer Treat Rep : 67, 753-765, 1983; Twentyman PR, Ann Oncol : 5, 394-396, 1994; von Hoff DD, Clin Cancer Res : 4, 1079-1086, 1998).

지금까지 널리 쓰이고 있는 시험관 내 화학감수성 분석방법(in vitro chemosensitivity assay)으로는 콜로니 형성 분석법(clonogenic assay), 염료 배제 분석법(dye exclusion assay), MTT 분석법(tetrazolium salt 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide assay) 또는 SRB 분석법(sulforhodamine B assay)이 있다. 상기한 방법은 항암신약개발에 있어서 대량검색 (high-throughput)이 필요한 1차 스크리닝계로서는 의미가 있으나, 인체 고형암의 생체내 조건과는 조건이 매우 달라서, 고형암에 대한 반응률을 예측하기에는 무리가 있다. 고형암의 경우, 항암화학요법제에 대한 반응률이 낮은 이유는 고형암 세포의 삼차원적 조직화와 다세포계(multicellular system)에서 기인하는 세포간 및 세포와 세포간질(extracellular matrix, ECM)간의 상호작용 등이 항암약물의 암조직내 침투저하 및 조직내 농도 저하를 가져오는 등의 여러 기전으로 말미암아 약물에 대한 내성을 유발하기 때문으로 알려져 있다(Wolfgang M.K., Crit Rev Oncol Hematol:36, 123-139, 2000; Bernard D. et al., Crit Rev Oncol Hematol:36, 193-207, 2000).In vitro chemosensitivity assays which are widely used to date include colony assay, dye exclusion assay, and tetrazolium salt 3- (4,5-dimethylthiazol- 2-yl) -2,5-diphenyl tetrazolium bromide assay or sulforhodamine B assay. The above method is meaningful as a primary screening system that requires high-throughput in anticancer drug development, but conditions are very different from in vivo conditions of human solid cancer, and it is difficult to predict the reaction rate for solid cancer. . In the case of solid cancer, the low response rate to chemotherapy is due to the three-dimensional organization of solid cancer cells and the interaction between cells and extracellular matrix (ECM) resulting from the multicellular system. It is known to induce drug resistance due to various mechanisms such as lowered penetration of cancer drug and lower concentration in tissue (Wolfgang MK, Crit Rev Oncol Hematol : 36, 123-139, 2000; Bernard; D. et al., Crit Rev Oncol Hematol: 36, 193-207, 2000).

상기한 고형암세포의 약물투과 장애 및 암세포의 구조적 특성에 기인한 항암제의 문제점을 해결하기 위하여, 그간 많은 학자들이 실제 생체 내에서 고형암의 내성의 원인이 되는 고형암의 특성을 최대한 반영하는 시험관 실험계 모델을 제작하여 항암 후보 물질의 전임상 효능검색계로서 실제 임상 결과를 보다 정확히 예측하고자 노력하였다.In order to solve the problems of the anticancer drugs due to the drug penetration disorder of the solid cancer cells and the structural characteristics of the cancer cells, many scholars have developed an in vitro experimental system model that reflects the characteristics of solid cancers that cause the resistance of solid cancers in vivo. We tried to predict the clinical results more accurately as a preclinical efficacy screening system for anticancer candidates.

초기모델로서 구형 다세포계(multicellular spheroid ; MCS) 모델이 Inch 등에 의해 처음 보고되었는데(Inch W. R. et al., Growth:34, 271-282, 1970), 상기 모델은 Hoechst 33342등을 이용한 간접적 방법으로 고형암 세포 부위에 따른 성장필수성분의 농도, 산소분압, 약물농도, 세포성장속도 및 성장분율의 차이에 초점을 맞춘 실험계로서 고형암에서 약효결정과 관련된 분자유전학적 인자들의 발현 연구에 주로 이용되는 실험계이다. 이후, 다층 암세포 배양계(multicellular layer, MCL)가 Cowan 등에 의해 처음으로 개발되어(Cowan D. S. et al., Br J Cancer Suppl:27, S28-31, 1996), 많은 학자들에 의해 변형되거나 단순화되어 약물의 투과장애, 투과에 따른 약물 대사 및 약물의 비활성화의 비교 등의 연구에 유용하게 이용되어 왔다.As an early model, a spherical multicellular spheroid (MCS) model was first reported by Inch et al. (Inch WR et al., Growth : 34, 271-282, 1970). This experimental system focuses on the differences in the concentration of essential ingredients, oxygen partial pressure, drug concentration, cell growth rate, and growth fraction according to cell sites. It is an experimental system mainly used for the expression of molecular genetic factors related to drug efficacy in solid cancer. Later, a multicellular layer (MCL) was developed for the first time by Cowan et al. (Cowan DS et al., Br J Cancer Suppl : 27, S28-31, 1996), and has been modified or simplified by many scholars. It has been usefully used in studies such as a comparison between drug penetration, drug metabolism and drug inactivation.

1990년대 말 Cowan등이 처음으로 MCL을 이용하여 DNA 인터컬레이터(intercalator)들의 암조직 투과성이 낮다는 사실을 보고한 이후, Tannock 등은 MCL과 쥐 이종이식암조직에서 여러 ECM(extracellular matrix) 성분들의 발현이 유 사함을 보이고 MCL에서 항암제의 조직투과성이 세포주와 약물에 따라 특이적임을 밝혔다(Tannock I. F. et al., Clin Cancer Res:8, 878-884, 2002). 또한 Phillips 등은 약물에 따라 MCL 투과능에 차이가 있으며, 이를 좌우하는 요인의 하나는 세포내 약물의 대사임을 밝혔다(Phillips R. M. et al., Br J Cancer:77, 2112-2119, 1998). Hicks 등은 MCL을 이용하여 DNA 인터컬레이터 중 하나인 DAPA의 투과 장애 이유가 라이소좀(lysosome) 내 약물 포획임을 증명하였다(Hicks K. O. et al., Br J Cancer:76, 894-903, 1997). 또한, Hicks등은 MCL 투과를 수학적으로 모델링하고 이를 생체내(in vivo) 약물동태(Pharmacokinetics, PK) 모델과 결합하여 생체내에서 암조직내 약물 농도를 예측할 수 있도록 하여, 우수한 DNA 인터컬레이터의 설계에 응용할 수 있음을 보고하였으며(Hicks K. O. et al., J Pharmacol Exp Ther:297, 1088-1098, 2001), 고형암 조직 내부의 저산소분압 부위에서 활성을 발휘하는 하이포톡신(hypotoxin)인 티라파자민(tirapazamine)의 활성이 암조직 내로의 침투거리가 길어질수록 감소한다는 연구 결과를 바탕으로 시험관내(in vitro) MCL 투과 모델-생체내(in vivo) PK-실제 암조직내 혈관 기하 등을 연계하여 암조직 내 약물 농도를 예측할 수 있는 모델을 만들었다(Hicks K. O. et al., Int J Radiat Oncol Biol Phys:42, 641-649, 1998). 즉, 우수한 하이포톡신(hypotoxin) 후보 물질의 특성 조건을 제시함으로써 신약개발 과정에 있어서 정보 피드백 방법으로서 MCL의 가능성을 증명하였다(Hicks K. O. et al., Cancer Res:15, 5970-5977, 2003; Hicks K. O. et al., American Association for Cancer Research, 2003 Jul 11-14; Wilson W. R., American Association for Cancer Research, 2003 Jul 11-14).Since Cowan et al. Reported for the first time that cancer cell permeability of DNA intercalators was low using MCL in the late 1990s, Tannock et al. These expressions were similar and the tissue permeability of anticancer drugs in MCL was specific for cell lines and drugs (Tannock IF et al., Clin Cancer Res : 8, 878-884, 2002). Phillips et al. Also found that MCL permeability varies depending on the drug, and one of the factors that influence this is metabolism of intracellular drugs (Phillips RM et al., Br J Cancer : 77, 2112-2119, 1998). Hicks et al. Used MCL to demonstrate that the reason for the impairment of penetration of DAPA, one of the DNA intercalators, was drug capture in lysosomes (Hicks KO et al., Br J Cancer : 76, 894-903, 1997). . In addition, Hicks et al. Mathematically modeled MCL permeation and combined it with in vivo pharmacokinetics (PK) models to predict drug concentrations in cancer tissues in vivo, leading to excellent DNA intercalators. It has been reported that it can be applied to the design (Hicks KO et al., J Pharmacol Exp Ther: 297, 1088-1098, 2001), and it is hypothaxin, a tyra pazamine, which is active at the hypoxic part of the solid cancer tissue. Based on the results of studies that the activity of (tirapazamine) decreases as the penetration distance into the cancer tissue increases, in vitro MCL permeation model-in vivo PK-vascular structure in actual cancer tissue A model was developed to predict drug concentrations in cancer tissues (Hicks KO et al., Int J Radiat Oncol Biol Phys : 42, 641-649, 1998). In other words, by suggesting the characteristics of excellent hypotoxin candidates, we demonstrated the possibility of MCL as an information feedback method in drug development (Hicks KO et al., Cancer Res : 15, 5970-5977, 2003; Hicks). KO et al., American Association for Cancer Research, 2003 Jul 11-14; Wilson WR, American Association for Cancer Research , 2003 Jul 11-14).

상기 방법들을 이용한 항암약물의 고형암 조직의 투과 및 투과후 활성 평가는 약물의 농도를 직접 정량하는 방법이기 때문에, 신약 개발 단계의 스크리닝 대상 화합물들에 대해서는 비용이나 시간 면에서 큰 어려움이 따랐다. 따라서, 본 발명자들은 항암제의 조직투과후 항암활성을 직접 평가할 수 있는 새로운 생물학적 평가방법(bioassay)을 적용시킨다면 기존의 MCL 방법의 일부 단점들이 보완되어 항암제 신약개발에 있어서 경제성과 응용성이 크게 증가할 것으로 기대하고, 고형암에 유효한 항암후보 물질 발굴을 위한 검색계로서 인체 직장결장 암세포주 DLD-1을 이용한 MCL 모델을 세포독성 분석법(cytotoxicity assay)과 결합시킴으로써 항암제의 조직 투과 후 항암활성을 직접 평가할 수 있도록 설계한 항암 물질의 활성 측정 방법을 개발하였다(대한민국 특허 제 0689107호). Since the evaluation of the permeation and post-permeation activity of solid cancer tissues of anticancer drugs using the above methods is a method of directly quantifying the concentration of the drug, there was a great difficulty in terms of cost and time for the compounds to be screened at the stage of drug development. Therefore, if the present inventors apply a new bioassay that directly evaluates anticancer activity after tissue permeation of the anticancer agent, some disadvantages of the existing MCL method will be compensated for, and the economics and applicability of the anticancer drug development will be greatly increased. As a screening system for discovering effective anticancer candidates for solid cancer, MCL model using human colon cancer cell line DLD-1 can be directly assessed for anticancer activity after tissue penetration of anticancer agent by cytotoxicity assay. A method for measuring the activity of anticancer substances designed to be developed was developed (Korean Patent No. 0689107).

한편, 칼세인-AM(calcein-AM)은 생존 세포를 확인하는 소수성 염료로서 세포막을 통과하며 세포 내 존재하는 에스테르 가수분해효소(esterase)에 의해 유리되는 칼세인(calcein)으로부터 형광을 나타낸다(B. Jonsson, et al ., European Journal of Cancer , 32A(5), 883-997, 1996).On the other hand, calcein-AM (calcein-AM) is a hydrophobic dye that identifies viable cells and shows fluorescence from calcein (calcein) that passes through the cell membrane and is released by the esterase present in the cell (B Jonsson, et al ., European Journal of Cancer , 32A (5), 883-997, 1996).

이에, 본 발명자들은 임상에서 빈용되는 파크리탁셀(Paclitaxel) 및 독소루비신(Doxorubicin)을 모델 항암제로 선정하여 이들의 암조직 투과 분포와 칼세인-AM(calcein-acetoxymethyl ester) 조직 분포도의 변화가 일치함을 밝히고, 상기 칼 세인-AM의 분포도가 항암처리(항암제 처리 또는 방사선 등 기타 항암처리)조건 하에서 유도되는 암조직 내 세포 생존율을 대변할 수 있으므로 항암 물질 또는 항암처리 방법 선별에 효과적으로 이용될 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors selected paclitaxel and doxorubicin, which are frequently used in clinical practice, as models of anticancer drugs, and their changes in cancer tissue permeation distribution and calcein-AM (calcein-acetoxymethyl ester) tissue distribution coincide. Since the distribution of calcein-AM may represent cell viability in cancer tissues induced under anticancer treatment (an anticancer treatment or other anticancer treatment such as radiation), it may be effectively used for screening anticancer substances or anticancer treatment methods. Confirmed and completed the present invention.

본 발명의 목적은 다층 암세포 배양계(multicellular layer, MCL)에서 칼세인-AM을 이용한 항암 물질 또는 항암 처리 방법의 스크리닝 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a screening method of an anticancer substance or an anticancer treatment method using calcein-AM in a multicellular cancer cell (multicellular layer, MCL).

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다층 암세포 배양계에서 칼세인-AM(calcein-acetoxymethyl ester)을 이용한 항암 물질 또는 항암 처리 방법의 스크리닝 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a screening method of an anticancer substance or an anticancer treatment method using calcein-AM (calcein-acetoxymethyl ester) in a multilayer cancer cell culture system.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은The present invention

1) 바닥이 세공막으로 구성되고 측면이 불투과성 소재로 이루어진 챔버를 세포배양 접시의 웰 내에 삽입시킨 후 상기 챔버에 암세포를 배양하여 다층 암세포 배양계(multicellular layer, MCL)를 수립하는 단계;1) inserting a chamber consisting of a pore membrane at the bottom and an impermeable material at the side into a well of a cell culture dish, and then culturing cancer cells in the chamber to establish a multicellular layer (MCL);

2) 상기 단계 1)의 챔버 내에 항암 후보 물질을 처리하거나 후보 항암 처리 방법을 수행하는 단계;2) treating an anticancer candidate substance or performing a candidate anticancer treatment method in the chamber of step 1);

3) 상기 단계 2)를 수행한 후, 연속적으로 상기 챔버 내에 칼세인-AM(calcein-acetoxymethyl ester)을 처리하는 단계;3) after performing step 2), continuously treating calcein-AM (calcein-acetoxymethyl ester) in the chamber;

4) 상기 단계 3)의 MCL을 절편으로 제조하는 단계; 4) preparing the MCL of step 3) into fragments;

5) 상기 절편의 형광 강도 분포를 측정하는 단계; 및5) measuring the fluorescence intensity distribution of the segment; And

6) 대조군과 비교하여 상기 형광 강도 분포가 유의하게 감소된 항암 후보 물질 또는 후보 항암 처리 방법을 선별하는 단계를 포함하는 항암 물질 또는 항암 처리 방법의 스크리닝 방법을 제공한다.6) provides a screening method of an anticancer substance or an anticancer treatment method comprising the step of selecting an anticancer candidate substance or a candidate anticancer treatment method in which the fluorescence intensity distribution is significantly reduced compared to the control group.

상기 단계 1)의 챔버는 트랜스웰 인서트(Transwell insert, Corning Costar, Acton, MA)인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The chamber of step 1) is preferably a transwell insert (Transwell insert ® , Corning Costar, Acton, MA), but is not limited thereto.

상기 단계 1)의 다층 암세포 배양계(multicellular layer)는The multi-layered cancer cell culture system of step 1)

ⅰ) 바닥이 세공막으로 구성되고 측면이 불투과성 소재로 이루어진 챔버를 세포배양 접시의 웰 내에 삽입시킨 후 상기 챔버 내에 계대 배양한 암세포주를 접종하는 단계;Iii) inoculating a chamber consisting of a pore membrane and an impermeable material at the bottom into a well of a cell culture dish, and then inoculating passaged cancer cell lines in the chamber;

ⅱ) 접종한 암세포주를 부착시키는 단계; 및Ii) attaching the inoculated cancer cell line; And

ⅲ) 상기 세포배양 접시에 배지를 첨가하고 37℃의 CO2 배양기에서 배양하는 단계로 수립된다(도 1 참조).Iii) adding the medium to the cell culture dish and incubating in a CO 2 incubator at 37 ° C. (see FIG. 1).

상기 단계 ⅰ)의 암세포주는 위암세포주, 폐암세포주, 간암세포주, 자궁암세포주 또는 유방암세포주 등의 고형암 세포주를 사용할 수 있으며, 본 발명의 하기 바람직한 실시 예에서는 인체 직장결장암 세포주인 DLD-1과 HT-29를 사용한다. The cancer cell line of step iii) may use solid cancer cell lines such as gastric cancer cell line, lung cancer cell line, liver cancer cell line, uterine cancer cell line or breast cancer cell line, and in the following preferred embodiment of the present invention, human colon cancer cell lines DLD-1 and HT-29 Use

상기 단계 ⅲ)의 배지는 10% FBS(Sigma, USA), 페니실린 100 unit/㎖(Sigma, USA), 스트렙토마이신(streptomycin) 100 ㎍/㎖(Sigma, USA)이 함유된 RPMI-1640(Gibco BRL, Grand Island, NY)인 것이 바람직하다. The medium of step iii) was RPMI-1640 (Gibco BRL) containing 10% FBS (Sigma, USA), penicillin 100 unit / ml (Sigma, USA), streptomycin 100 μg / ml (Sigma, USA) , Grand Island, NY).

상기와 같은 단계로 수립되어진 다층 암세포 배양계(multicellular layer)를 하기 "MCL"이라 칭한다. 상기와 같은 단계로 8 일간 연속배양된 MCL의 두께는 약 80 ~ 190 ㎛(파라핀 절편)이며, 배양한 지 5일이 경과하면 성장속도가 둔화(도 2 및 도 3 참조)되므로, 본 발명의 하기 바람직한 실시예에서는 5일 내지 7 배양한 MCL을 이용한다.Multi-layered cancer cell culture system (multicellular layer) established in such a step is referred to as "MCL". The thickness of the MCL continuously cultured for 8 days in the same step as described above is about 80 ~ 190 ㎛ (paraffin fragment), the growth rate is slowed down after 5 days of culture (see Figs. 2 and 3), In the following preferred embodiment, MCL cultured from 5 days to 7 days is used.

단층세포 배양에서 칼세인-AM(calcein-AM)을 처리하면, 형광밀도는 높은 농도로 처리한 칼세인-AM에서 증가하고 세포 수가 증가할수록 높아지는데(도 4 참조), 이는 활성 프로브로서 칼세인-AM을 이용할 수 있음을 의미한다.When treated with calcein-AM in monolayer cell culture, the fluorescence density increased in calcein-AM treated with high concentration and increased with increasing cell number (see FIG. 4), which was calcein as an active probe. -AM can be used.

상기 단계 2)의 항암 후보 물질로는 펩티드, 단백질, 비펩티드성 화합물, 합성 화합물, 발효 생산물, 세포 추출액, 식물 추출액 또는 동물 조직 추출액 등이 있으나 이제 특별히 제한되는 것은 아니며, 본발명의 바람직한 실시예에서는 항암 물질의 일종인 파크리탁셀(paclitaxel, 이하 "PTX"로 약칭함) 및 독소루비신(Doxorubicin, 이하 "DOX"로 약칭함)을 처리하였다. 처리되는 온도는 후보 물질에 따라 달리할 수 있으나 생체 조건과 유사한 37℃인 것이 바람직하다.Anticancer candidates of step 2) include peptides, proteins, non-peptidic compounds, synthetic compounds, fermentation products, cell extracts, plant extracts or animal tissue extracts, but are not particularly limited now, preferred embodiments of the present invention In the treatment of paclitaxel (hereinafter abbreviated as "PTX") and doxorubicin (abbreviated as "DOX") which is a kind of anticancer substance. The temperature to be treated may vary depending on the candidate material but is preferably 37 ° C., similar to in vivo conditions.

상기 단계 2)의 후보 항암 처리 방법은 상기 항암 후보 물질 이외에 방사능 요법 또는 물리적인 방법에 의한 처리 방법을 의미한다.The candidate anticancer treatment method of step 2) means a treatment method by radiotherapy or a physical method in addition to the anticancer candidate substance.

상기 단계 2)를 수행하자마자 연속적으로 칼세인-AM(calcein-acetoxymethyl ester)을 상기 트랜스웰 인서트의 상부 챔버에 처리한다(상기 단계 3). 칼세인-AM의 농도는 20 ~ 60 μM인 것이 바람직하며, 30 ~ 50 μM인것이 더욱 바람직하며, 40 μM인것이 더욱 바람직하다. 칼세인-AM의 처리시간은 30분 ~ 3 시간인것이 바람직하며, 1 ~ 2 시간인 것이 더욱 바람직하며, 1 시간인 것이 가장 바람직하다. As soon as step 2) is performed, calcein-AM (calcein-acetoxymethyl ester) is successively treated in the upper chamber of the transwell insert (step 3 above). The concentration of calcein-AM is preferably 20 to 60 µM, more preferably 30 to 50 µM, and more preferably 40 µM. The treatment time of calcein-AM is preferably 30 minutes to 3 hours, more preferably 1 to 2 hours, and most preferably 1 hour.

칼세인-AM을 MCL에 첨가하고, 상온에서 60분 동안 배양(상온 배양)한 MCL과 4℃에서 45분 배양 후, 상온에서 15분 배양(냉각 전-배양, cold pre-incubation)하는 MCL에서의 칼세인-AM 분포 범위는 비슷하나, 냉각 전-배양에서 좀 더 넓고(도 5 및 도 6 참조), 절편 표면으로부터의 상대적 깊이에 대한 형광밀도의 그래프도 비슷한 형태를 보이나, 냉각 전-배양에서 형광 신호 혼동의 정도가 다소 감소한다(도 7 및 도 8 참조). 그러므로, 칼세인-AM의 처리 온도는 상온인 것이 바람직하며,상기와 같은 냉각 전-배양(cold pre-incubation)인 것이 더욱 바람직하다. Calcein-AM was added to MCL, incubated for 60 minutes at room temperature (room temperature) with MCL for 45 minutes at 4 ° C, and 15 minutes at room temperature (cold pre-incubation) in MCL. The calcein-AM distribution ranges for are similar, but wider in pre-culture (see FIGS. 5 and 6), and graphs of fluorescence density versus relative depth from the section surface show similar shapes, but pre-culture The degree of fluorescence signal confusion is somewhat reduced (see FIGS. 7 and 8). Therefore, the treatment temperature of calcein-AM is preferably at room temperature, and more preferably cold pre-incubation as described above.

상기 단계 4)의 절편은 두께가 20 ㎛인 것이 가장 바람직하며 10 ~ 70 ㎛이어도 가능하며 또한, 동결 절편(cryo-section)인 것이 가장 바람직다.Most preferably, the section of step 4) has a thickness of 20 µm and may be 10-70 µm, and most preferably a cryo-section.

상기 단계 5)의 형광 강도 분포는 상기 절편에서, 가장 바람직하게는 동결 절편에서 형광현미경으로 측정하는 것이 바람직하며, 본발명의 바람직한 실시예에서는 올림푸스(Olympus, Japan)의 AX70TR-62A02를 이용하였다.The fluorescence intensity distribution of step 5) is preferably measured by fluorescence microscopy in the section, most preferably in the frozen section, and in the preferred embodiment of the present invention, AX70TR-62A02 of Olympus (Japan) was used.

본 발명의 방법으로 DOX를 노출시킨 MCL에서 DOX의 분포와 칼세인-AM 분포를 동시에 측정할 수 있으며(도 9 참조) PTX-Rd를 노출시킨 MCL에서도 동시에 측정할 수 있다(도 10 내지 도 12 참조). 상기 두 항암제의 처리 후에도 생존능이 남아있 는 세포가 칼세인-AM으로 염색되어 상기 약제의 MCL 투과 분포도의 변화와 칼세인-AM 분포도의 변화가 일치하게 된다. HT-29 및 DLD-1에 PTX-Rd를 노출시킨 후, 시간의 경과에 따른 PTX-Rd의 분포를 관찰하면, HT-29에서보다 DLD-1에서 PTX-Rd의 분포 변화가 적은 것으로 나타나는데(도 12 참조) 이는 DLD-1의 PTX에 대한 내성 때문일 것이다.In the method of the present invention, the distribution of DOX and calcein-AM can be measured simultaneously in the MCL exposed to DOX (see FIG. 9), and can be measured simultaneously in the MCL exposed to PTX-Rd (FIGS. 10 to 12). Reference). Even after treatment with the two anticancer agents, the cells remaining viable were stained with calcein-AM, so that the change of MCL permeability distribution of the drug and the change of calcein-AM distribution coincide. After exposure of PTX-Rd to HT-29 and DLD-1, the distribution of PTX-Rd over time was observed, indicating that the distribution of PTX-Rd in DLD-1 was smaller than that of HT-29 ( This may be due to the resistance of DLD-1 to PTX.

그러므로, 항암 후보 물질 처리 후 또는 후보 항암 처리 방법을 수행한 후, 칼세인-AM을 처리하고 MCL을 투과한 형광 강도 분포를 측정한 값과 항암 후보 물질을 처리하지 않거나 후보 항암 처리 방법을 수행하지 않은 대조군의 칼세인-AM의 형광 강도 분포를 비교함으로써 후보 물질 또는 항암 처리 방법의 항암에 대한 효능, 특히 고형암에 대한 효능을 선별하는데 유용하게 이용될 수 있다. Therefore, after treatment with the anticancer candidate or after the candidate anticancer treatment method, the value of the measured fluorescence intensity distribution treated with calcein-AM and transmitted through the MCL and the anticancer candidate substance are not treated or the candidate anticancer treatment method is not performed. By comparing the fluorescence intensity distribution of calcein-AM of the non-control group, it can be usefully used to select the efficacy of the candidate substance or the anticancer treatment method on the anti-cancer, in particular on the solid cancer.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.The following examples are only examples for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited by the following examples.

<실시예 1> 다층 암세포 배양계(Multicellular layer, MCL)의 수립Example 1 Establishment of a Multicellular Layer (MCL)

<1-1> 세포배양<1-1> Cell Culture

항암 물질의 암조직에 대한 투과 및 투과후 활성을 평가하기 위한 다층 암세포 배양계를 구축하기 위하여, 먼저 암세포를 배양하였다.In order to establish a multi-layered cancer cell culture system for evaluating the permeation and post-permeation activity of cancer drug substance on cancer tissue, cancer cells were first cultured.

본 발명에서 사용한 암세포는 인체 직장결장암 세포주(DLD-1 및 HT29)로서 한국 세포주은행(서울, 한국)에서 분양받았다. 상기 인체 직장결장암 세포주를 10% FBS(Sigma, USA), 페니실린 100 unit/㎖(Sigma, USA), 스트렙토마이신(streptomycin) 100 ㎍/㎖(Sigma, USA)이 함유된 RPMI-1640(Gibco BRL, Grand Island, NY)으로 계대배양하였다. 배양기에는 5% CO2와 95% 공기를 공급하였고, 37℃의 온도를 유지시켰다.The cancer cells used in the present invention were distributed by the Korean Cell Line Bank (Seoul, Korea) as human colorectal cancer cell lines (DLD-1 and HT29). The human colorectal cancer cell line was RPMI-1640 (Gibco BRL, 10% FBS (Sigma, USA), penicillin 100 unit / ㎖ (Sigma, USA), streptomycin 100 ㎍ / ㎖ (Sigma, USA) Grand Island, NY). The incubator was supplied with 5% CO 2 and 95% air, and maintained at a temperature of 37 ° C.

<1-2><1-2> 다층 암세포 배양계(Multicellular layer, MCL)의 배양Culture of Multicellular Layer (MCL)

6개의 세공 크기가 0.4 ㎛인 트랜스웰 인서트(Transwell insert, Corning Costar, Acton, MA)에 콜라겐(collagen)으로 코팅된 상부 쳄버(top chamber, TC)에 상기 실시예 <1-1>에서 배양한 3×105개/100 ㎕의 암세포를 접종하고, 3 내지 4 시간 동안 부착시킨 후 하부 쳄버(bottom chamber, BC)에 상기 RPMI-1640 배지를 150 ㎖ 첨가하고 트랜스웰 인서트를 37℃의 CO2 배양기에서 교반(R.M. Phillips, et, al., Br J. Cancer, 77, 2112-9, 1998; D.S. Cowan, et, al., Br J. Cancer Suppl, 27, S28-31, 1996)하여 배양하였다(도 1). 상기과정으로부터 형성된 MCL을 1 일부터 8 일까지의 배양일별로 4% 포름알데히드로 고정 하여 파라핀에 포매시킨 후, 5 ㎛ 두께로 잘라 그 절편을 헤마톡실린-에오신(H&E)으로 염색하여 MCL의 형성상태와 배양 두께를 관찰하였다. Culture in Example <1-1> to six pore size 0.4 ㎛ the transwell inserts (Transwell insert ⓡ, Corning Costar, Acton, MA) collagen (collagen) of the upper chamber (top chamber, TC) coated with a a 3 × 10 5 pieces / inoculated of 100 ㎕ cancer cells, 150 ㎖ added to the RPMI-1640 medium in the lower chamber (bottom chamber, BC) was adhered for 3 to 4 hours at 37 ℃ the transwell insert CO Culture by stirring in two incubators (RM Phillips, et, al., Br J. Cancer , 77, 2112-9, 1998; DS Cowan, et, al., Br J. Cancer Suppl, 27, S28-31, 1996) (FIG. 1). 4% of MCL formed from the above procedure for each culture day from 1 to 8 days Formaldehyde was fixed and embedded in paraffin, cut into 5 μm thick sections, and the sections were stained with hematoxylin-eosin (H & E) to observe MCL formation and culture thickness.

그 결과, MCL로 배양된 DLD-1 및 HT29가 평평하고 고르게 다층의 형태로 자 라는 것을 관찰할 수 있었다. 또한, 세공막(Microporous membrane, pore size=0.4 ㎛)으로부터의 거리에 따라 세포의 형태에 차이가 있으며, 최상층은 세포가 납작하게 퍼진 모양을 이루면서 성장하였다. 8 일간 연속배양했을 때의 두께는 약 80 ~ 190 ㎛였다. 또한, 다층 암세포 배양계의 두께 증가로 측정된 성장배가시간(doubling time, TD)은 배양 초기(4일 까지)에는 약 2일이었고, 시간이 경과(5일 이후)함에 따라 약 4일로 성장속도가 둔화되었다(도 2 및 도 3).As a result, it was observed that DLD-1 and HT29 incubated with MCL grow flat and evenly in a multi-layered form. In addition, there is a difference in the shape of the cells depending on the distance from the pore membrane (Microporous membrane, pore size = 0.4 ㎛), the top layer was grown while forming a flat spread shape. When the continuous culture for 8 days, the thickness was about 80 ~ 190 ㎛. In addition, the growth doubling time (TD) measured by increasing the thickness of the multi-layered cancer cell culture system was about 2 days at the beginning of culture (up to 4 days), and the growth rate was about 4 days as time passed (after 5 days). Slowed down (FIGS. 2 and 3).

상기와 같이 MCL은 배양한 지 5일이 경과하면 성장속도가 둔화되므로, 하기 실시예에서는 5일 배양한 MCL을 이용하였다.As described above, since the growth rate is slowed down after 5 days of culturing, MCL was used for 5 days.

<실시예 2> 단층세포 배양에서 칼세인-AM(calcein-AM) 신호의 조사Example 2 Investigation of Calcein-AM Signal in Monolayer Cell Culture

상기 실시예 <1-1>과 같이 하여 배양된 세포를 웰당 0.1×105, 0.5×105, 1×105, 1.5×105 하룻밤 동안 배양하였다. 다음으로, 칼세인-AM(calcein-AM)이 함유(2 μM 및 4 μM)된 배지에 45분 동안 노출시킨 후, 세포를 얼음으로 냉각시킨 PBS(phosphate buffered saline)로 2회 세척하였고 형광밀도는 λEx/Em=494/517 nm(K. Yazawa, et al., Cancer Sci., 96, 93-9, 2005)에서 형광 측정 장치(VICTOR3, PerKin Elmer LAS, MA)를 이용하여 측정하였다. 결과는 평균 ± 표준오차(Standard Error, SE)로 나타내었다.Cells cultured in the same manner as in Example <1-1> were cultured overnight at 0.1 × 10 5 , 0.5 × 10 5 , 1 × 10 5 , 1.5 × 10 5 per well. Next, after exposure to calcein-AM (calcin-AM) -containing medium (2 μM and 4 μM) for 45 minutes, the cells were washed twice with ice-cooled PBS (phosphate buffered saline) and the fluorescence density Was measured using a fluorescence measuring device (VICTOR 3 , PerKin Elmer LAS, MA) at λ Ex / Em = 494/517 nm (K. Yazawa, et al., Cancer Sci., 96, 93-9, 2005). . The results are expressed as mean ± standard error (SE).

그 결과, 형광밀도는 4 μM 칼세인-AM에서 2 μM 칼세인-AM보다 증가하였으 나 2배 보다는 작았다. 또한 형광밀도는 세포 수가 증가할수록 높아졌으나, 1.5×105 세포 수까지만 직선 형태로 높아졌다(도 4).As a result, the fluorescence density increased from 4 μM calcein-AM to 2 μM calcein-AM but was less than twice. In addition, the fluorescence density increased as the number of cells increased, but increased in a straight line form up to 1.5 × 10 5 cells only (FIG. 4).

<실시예 3> MCL에서 동결 절편(cryo-section)을 이용한 칼세인-AM의<Example 3> Calcein-AM using cryo-section in MCL 활성조사Activity

칼세인-AM을 상기 실시예 <1-2>에서 준비된 MCL의 상위 챔버에 최종 농도 40 μM이 되도록 첨가하고, 상온에서 60분 동안 배양하는 MCL과 4℃에서 45분 배양 후, 상온에서 15분 배양하는 MCL로 나누어 배양하였다. 하기에, 상온에서 60분 동안 배양하는 MCL을 "상온배양"이라 칭하였고, 45분 배양 후, 상온에서 15분 배양하는 MCL을 "냉각 전-배양(cold pre-incubation)"이라고 칭하였다. 다음으로, MCL을 동결용 포매제(OCT compound, Leica, Germany)로 포매하고 액체질소에서 급속냉동시켰다. 그 후, 초박절편기(Cryostat microtome, CM 1800, Leica, Germany)를 이용하여 동결 절편 표면으로부터 0%, 20%, 40%, 60%, 80% 및 100%의 상대적 깊이에서 절편을 수득하고, 형광 현미경(Olympus, AX70TR-62A02, Japan)을 이용하여 λEx/Em=488/517 nm에서 각각 형광밀도를 측정하였다. 이미지는 이미지 분석 프로그램(Optimas ver. 6.5, Media Cybernetics, Inc., USA)을 이용하여 분석하였다.Calcein-AM was added to the upper chamber of the MCL prepared in Example <1-2> to a final concentration of 40 μM, incubated for 60 minutes at room temperature and incubated for 45 minutes at 4 ° C., followed by 15 minutes at room temperature. The culture was divided into MCL to be cultured. In the following, MCL incubated for 60 minutes at room temperature was referred to as "room temperature incubation", and after 45 minutes incubation, MCL incubated for 15 minutes at room temperature was referred to as "cold pre-incubation". Next, the MCL was embedded with a freezing embedding agent (OCT compound, Leica, Germany) and rapidly frozen in liquid nitrogen. The sections were then obtained at relative depths of 0%, 20%, 40%, 60%, 80% and 100% from the frozen section surface using an ultrathin sectioner (Cryostat microtome, CM 1800, Leica, Germany), Fluorescence density was measured at λ Ex / Em = 488/517 nm using a fluorescence microscope (Olympus, AX70TR-62A02, Japan). Images were analyzed using an image analysis program (Optimas ver. 6.5, Media Cybernetics, Inc., USA).

그 결과, 상온배양보다 냉각 전-배양에서 칼세인-AM 분포 범위가 넓었으며(도 5 및 도 6), 상온배양보다 냉각 전-배양에서 절편 표면으로부터 상대적으로 더 깊은 깊이의 절편에까지 형광밀도를 측정할 수 있었으며, 형광 신호 혼동의 정도가 감소하였다(도 7 및 도 8). As a result, the calcein-AM distribution was wider in pre-culture than in room temperature culture (FIGS. 5 and 6), and the fluorescence density was increased from the section surface to a section of relatively deeper depth in the cooling pre-culture than in room temperature culture. It was possible to measure, and the degree of fluorescence signal confusion was reduced (FIGS. 7 and 8).

<실시예 4> MCL에서 약제 분포(drug Example 4 Drug Distribution in MCL distributiondistribution ) 및 ) And 칼세인Calcein -- AMAM 분포의 조사 Survey of distribution

MCL에서 약제 분포와 칼세인-AM 분포와의 관계를 조사하기 위하여, MCL을 상기 실시예 3과 같은 방법으로 총 5일 배양된 MCL이 포함된 트랜스웰 인서트의 상위 챔버에 PTX-Rd(Paclitaxel-rhodamine, 100 μM) 또는 DOX(Doxorubicin, 100 μM)에 37℃의 CO2 배양기에서 72 시간 동안 노출시킨 다음, 연속적으로 상기의 냉각-전 배양법을 이용하여 칼세인-AM(40 μM)에 노출시켰다. 다음으로, 상기 실시예 4와 같은 방법으로 동결 절편 20 ㎛를 수득하고, 형광 현미경(Olympus, AX70TR-62A02, Japan)을 이용하여 칼세인-AM은 λEx/Em=488/517 nm에서, DOX 및 PTX-Rd(Paclitaxel-rhodamine)은 λEx/Em=482/505 nm에서 각각 형광밀도를 측정하였다. To investigate the relationship between drug distribution and calcein-AM distribution in MCL, MCL was added to the upper chamber of the transwell insert containing MCL cultured for 5 days in the same manner as in Example 3 above. rhodamine, 100 μM) or DOX (Doxorubicin, 100 μM) was exposed for 72 hours in a CO 2 incubator at 37 ° C., followed by subsequent exposure to calcein-AM (40 μM) using the above pre-cooling culture method. . Next, 20 µm of frozen sections were obtained by the same method as in Example 4, and calcein-AM was OX Ex / Em = 488/517 nm using a fluorescence microscope (Olympus, AX70TR-62A02, Japan). And PTX-Rd (Paclitaxel-rhodamine) measured fluorescence density at λ Ex / Em = 482/505 nm, respectively.

그 결과, DOX를 노출시킨 MCL에서는 DOX의 분포 및 칼세인-AM 분포를 동시에 관찰할 수 있었으며(도 9) 및 PTX-Rd 노출시킨 MCL에서도 PTX-Rd 분포 및 칼세인-AM 분포를 동시에 관찰할 수 있었다(도 10 내지 도 12). 또한, HT-29에 비해 DLD-1이 시간에 따른 PTX-Rd의 형광 분포도 변화가 적었는데(도 12), 이는 DLD-1이 PTX에 대한 내성이 있기 때문일 것이다. As a result, DOX-exposed MCL was able to observe the distribution of DOX and Calcein-AM at the same time (FIG. 9) and PTX-Rd distribution and Calcein-AM distribution were also observed in PTX-Rd-exposed MCL. Could be (FIGS. 10-12). In addition, compared to HT-29, DLD-1 showed a smaller change in the fluorescence distribution of PTX-Rd over time (FIG. 12), since DLD-1 is resistant to PTX.

이 경우, 칼세인-AM에 염색된 세포는 생존하고 있는 세포로서, 칼세인-AM에 염색된 세포가 많다는 것은 당해 암세포가 처리한 항암제 또는 항암처리방법에 대하여 저항성을 갖거나, 처리된 항암제 또는 항암처리방법이 다층 암세포의 하층까지 침투하지 못하였음을 보여주는 것이다. 반대로, 칼세인-AM에 염색된 세포의 수 가 적다는 것은 당해 암세포가 처리한 항암제 또는 항암처리방법에 대하여 저항성이 크지 않거나, 처리된 항암제 또는 항암처리방법이 다층 암세포의 하층까지 침투하여 효과를 발휘할 수 있음을 보여주는 것이다. 따라서, 본 발명의 방법은 MCL의 다양한 절편에서의 칼세인-AM의 염색 여부를 확인함으로써, 당해 처리된 항암제 후보 물질 또는 항암처리방법의 효과를 확인할 수 있어, 효율적인 항암제 스크리닝에 유용하게 사용될 수 있다. In this case, the cells stained with calcein-AM are living cells, and a large number of cells stained with calcein-AM are resistant to the anticancer agent or the anticancer treatment method treated by the cancer cell, or the treated anticancer agent or It shows that the anticancer treatment did not penetrate the lower layers of the multi-layered cancer cells. On the contrary, the small number of cells stained with calcein-AM is not highly resistant to the anticancer agent or anticancer treatment treated by the cancer cells, or the treated anticancer agent or anticancer treatment penetrates to the lower layers of the multi-layered cancer cells. To show that it can be exercised. Therefore, the method of the present invention can confirm the effect of the treated anticancer drug candidate or anticancer treatment method by confirming the staining of calcein-AM in various fragments of the MCL, it can be usefully used for effective anticancer screening .

상기에서 살펴본 바와 같이, 다층 암세포 배양계(multicellular layer, MCL)에서 칼세인-AM(calcein-acetoxymethyl ester)을 이용하여 항암 물질 또는 항암 처리 방법을 스크리닝하는 본 발명의 방법은 MCL 투과한 칼세인-AM의 형광 강도 분포의 측정으로 후보 항암 물질 또는 후보 항암 처리 방법의 MCL 투과 정도 및 항암 효과를 판단하는 것이 가능하므로, 빠르고 간편하게 고형암에 대한 새로운 항암제 또는 항암병용요법의 효능을 검색하거나 평가하는데 유용하게 이용될 수 있다.As described above, the method of the present invention for screening an anticancer substance or an anticancer treatment method using calcein-AM (calcein-acetoxymethyl ester) in a multicellular cancer cell culture (multicellular layer, MCL) is an MCL-permeated calcein- By measuring AM fluorescence intensity distribution, it is possible to determine the degree of MCL penetration and anticancer effect of a candidate anticancer substance or a candidate anticancer treatment method, which is useful for quickly and conveniently searching for or evaluating the efficacy of a new anticancer agent or anticancer therapy on solid cancer. Can be used.

Claims (7)

1) 바닥이 세공막으로 구성되고 측면이 불투과성 소재로 이루어진 챔버를 세포배양 접시의 웰 내에 삽입시킨 후 상기 챔버에 암세포를 배양하여 다층 암세포 배양계(multicellular layer, MCL)를 수립하는 단계;1) inserting a chamber consisting of a pore membrane at the bottom and an impermeable material at the side into a well of a cell culture dish, and then culturing cancer cells in the chamber to establish a multicellular layer (MCL); 2) 상기 단계 1)의 챔버 내에 항암 후보 물질을 처리하거나 후보 항암 처리 방법을 수행하는 단계;2) treating an anticancer candidate substance or performing a candidate anticancer treatment method in the chamber of step 1); 3) 상기 단계 2)를 수행한 후, 연속적으로 상기 챔버 내에 칼세인-AM(calcein-acetoxymethyl ester)을 처리하는 단계;3) after performing step 2), continuously treating calcein-AM (calcein-acetoxymethyl ester) in the chamber; 4) 상기 단계 3)의 MCL을 절편으로 제조하는 단계; 4) preparing the MCL of step 3) into fragments; 5) 상기 절편의 형광 강도 분포를 측정하는 단계; 및5) measuring the fluorescence intensity distribution of the segment; And 6) 대조군과 비교하여 상기 형광 강도 분포가 유의하게 감소된 항암 후보 물질 또는 후보 항암 처리 방법을 선별하는 단계를 포함하는, 생체 내(in vivo)에서 효과가 있는 항암 물질 또는 항암 처리 방법의 스크리닝 방법.6) Screening method of anti-cancer substance or anti-cancer treatment method effective in vivo, comprising the step of screening the anti-cancer candidate substance or candidate anti-cancer treatment method with significantly reduced fluorescence intensity distribution compared to the control group . 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 단계 1)의 다층 암세포 배양계(multicellular layer)는According to claim 1, wherein the multicellular cancer cell culture (multicellular layer) of step 1) ⅰ) 바닥이 세공막으로 구성되고 측면이 불투과성 소재로 이루어진 챔버를 세포배양 접시의 웰 내에 삽입시킨 후 상기 챔버 내에 계대 배양한 암세포주를 접종하는 단계;Iii) inoculating a chamber consisting of a pore membrane and an impermeable material at the bottom into a well of a cell culture dish, and then inoculating passaged cancer cell lines in the chamber; ⅱ) 접종한 암세포주를 부착시키는 단계; 및Ii) attaching the inoculated cancer cell line; And ⅲ) 상기 세포배양 접시에 배지를 첨가하고 37℃의 CO2 배양기에서 배양하는 단계로 수립되는 것을 특징으로 하는 방법.Iii) adding the medium to the cell culture dish and culturing in a CO 2 incubator at 37 ° C. 제 3항에 있어서, 상기 단계 ⅰ)의 암세포주는 인체 직장결장암 세포주(DLD-1 또는 HT-29)인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 3, wherein the cancer cell line of step iii) is a human colorectal cancer cell line (DLD-1 or HT-29). 제 1항에 있어서, 상기 단계 2)의 항암 후보 물질은 펩티드, 단백질, 비펩티드성 화합물, 합성 화합물, 발효 생산물, 세포 추출액, 식물 추출액 또는 동물 조직 추출액 인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the anticancer candidate of step 2) is a peptide, a protein, a non-peptidic compound, a synthetic compound, a fermentation product, a cell extract, a plant extract or an animal tissue extract. 제 1항에 있어서, 상기 단계 2)의 후보 항암 처리 방법은 방사능 요법인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the candidate anticancer treatment method of step 2) is radiotherapy. 제 1항에 있어서, 상기 단계 5)의 형광 강도 분포는 형광 현미경을 이용하여 측정되는 것임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the fluorescence intensity distribution of step 5) is measured using a fluorescence microscope.
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