KR101592081B1 - Selective apoptosis of p53 deficient cancer cells or drug resistant cancer cells using non-thermal atmospheric pressure plasma - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저온 상압 플라즈마를 이용한 p53 결핍 암세포 또는 약물 내성 암세포의 선택적 세포사멸 방법에 관한 것으로, 저온 상압 플라즈마 노출 시 모세포나 줄기세포에는 영향을 주지 않으면서 특히 p53 결핍 암세포 및 약물 내성 암세포에서 활성 산소 종의 생성을 통해 p53 기능이 있는 암세포 대비 선택적이고 효과적으로 세포사멸이 유도되므로 기존의 화학요법에 의한 낮은 치료적 효능을 개선할 수 있어 새로운 암 치료법으로 사용할 수 있다.The present invention relates to a selective cell death method for p53-deficient cancer cells or drug-resistant cancer cells using low-temperature atmospheric plasma, and more particularly, to a method for selectively removing apoptotic cells from p53-deficient cancer cells and drug- Because of the selective and effective induction of cell death compared to cancer cells with p53 function through the generation of species, it can be used as a new cancer treatment method because it can improve low therapeutic efficacy by existing chemotherapy.

Description

저온 상압 플라즈마를 이용한 p53 결핍 암세포 또는 약물 내성 암세포의 선택적 세포사멸 방법{Selective apoptosis of p53 deficient cancer cells or drug resistant cancer cells using non-thermal atmospheric pressure plasma}{Selective apoptosis of p53 deficient cancer cells or drug resistant cancer cells using non-thermal atmospheric pressure plasma}

본 발명은 저온 상압 플라즈마를 이용한 p53 결핍 암세포 또는 약물 내성 암세포의 선택적 세포사멸 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a selective cell death method of p53-deficient cancer cells or drug-resistant cancer cells using low-temperature atmospheric plasma.

암세포에서 세포사멸의 선택적 유도는 암 치료를 위한 이상적인 접근법으로 간주하여 이 메커니즘을 갖는 많은 항암제들이 개발되었다. 그러나, 현재 접근법들은 여전히 약물 내성을 비롯하여 낮은 치료적 효능과 암세포 선택성을 극복하기 위한 의미 있는 도전들에 직면해 있다. 세포가 다양한 유전 독성 및 세포 스트레스에 처한 경우, p53이 활성화되고 그것의 유비퀴틴-의존적 분해가 차단되어 활성 p53 전사인자가 축적되고 세포주기의 정지, 항-산화 및 DNA 복구 활성화, 그리고 세포사멸을 위한 표적 유전자들이 조절된다. 유전 독성에 의한 손상에 대한 반응에서 세포사멸의 p53-의존적 유도는 종양 억제의 중요한 양상이다. 따라서, p53의 손실 또는 p53 활성화를 유도하는 경로가 붕괴하는 것은 주로 공격적인 종양 거동 때문이며, 종종 방사선 및 항암 약물에 대한 암세포의 내성을 촉진한다. 예컨대, p53+/+ 마우스 흉선세포에 방사선을 조사한 결과 세포사멸이 일어나나, p53-/- 흉선세포는 내성을 나타낸다. 유사하게, 아데노바이러스 E1A 단백질과 Ha-ras 종양유전자로 형질전환된 p53+/+ 마우스 배아 섬유아세포는 γ-조사 또는 항암제에 반응하여 세포사멸을 겪으나, p53-/- 섬유아세포는 두 처리에 대해 내성을 갖는다. 또한, 암에서 p53 돌연변이는 p53-독립적인 메커니즘을 통해 세포사멸을 유도하는 p73의 기능을 억제한다. 따라서, 암세포에서 p53 기능의 일반적인 손실은 항암 치료를 위한 주요 한계를 나타낸다. Considering the selective induction of apoptosis in cancer cells as an ideal approach for cancer treatment, many anticancer agents with this mechanism have been developed. However, current approaches are still facing meaningful challenges to overcome drug resistance, low therapeutic efficacy and cancer cell selectivity. When cells are subjected to various genetic toxicities and cellular stresses, p53 is activated and its ubiquitin-dependent degradation is blocked, resulting in accumulation of active p53 transcription factors, cell cycle arrest, anti-oxidative and DNA repair activation, and cell death Target genes are regulated. P53-dependent induction of apoptosis in response to genotoxic damage is an important aspect of tumor suppression. Thus, loss of p53 or disruption of the pathway leading to p53 activation is mainly due to aggressive tumor behavior, often promoting the resistance of cancer cells to radiation and anti-cancer drugs. For example, irradiation with p53 + / + mouse thymocytes results in apoptosis, whereas p53 - / - thymocyte cells show resistance. Similarly, p53 + / + mouse embryonic fibroblasts transformed with adenovirus E1A protein and Ha-ras tumor gene undergo apoptosis in response to gamma-irradiation or anti-cancer agents, while p53 - / - Resistant. In addition, p53 mutation in cancer inhibits the function of p73 to induce apoptosis through a p53-independent mechanism. Thus, the general loss of p53 function in cancer cells represents a major limitation for chemotherapy.

플라즈마는 부분적으로 이온화된 가스에서 하전된 입자와 라디칼의 준-중성(quasi-neutral) 혼합물로 묘사된다. 플라즈마 니들 (plasma needle), 플라즈마 제트 (plasma jets) 및 유전체 장벽 방전 (dielectric barrier discharges, DBDs) 같은 몇 가지 타입의 NTAPP가 있다. 가스 성분과 전계 강도 및 펄스폭은 정확한 플라즈마 조성을 결정한다. 최근에 많은 연구들은 플라즈마 화학 및 카이네틱스의 조절능력으로 인해 생체의료 적용을 위한 비-열적 상압 플라즈마 (NTAPPs)의 저온의 장점을 얻고자 하였다. 생체 조직에 대한 NTAPP의 효과는 멸균, 상처 치유 및 세포 이동 변화 등이 있다. 플라즈마의 여러 가지 다른 효과들은 플라즈마 발생 방식에서 그들의 복잡한 화학 조성과 변수로 설명될 수 있다. Plasma is depicted as a quasi-neutral mixture of charged particles and radicals in a partially ionized gas. There are several types of NTAPPs, such as plasma needles, plasma jets, and dielectric barrier discharges (DBDs). The gas composition, field strength and pulse width determine the exact plasma composition. Recently, many studies have sought to obtain the low temperature advantages of nonthermal atmospheric pressure plasma (NTAPPs) for biomedical applications due to the ability to control plasma chemistry and kinetic. The effects of NTAPP on biotissues include sterilization, wound healing, and cell migration. Several other effects of plasma can be explained by their complex chemical composition and parameters in the plasma generation process.

포유동물 세포에 대한 NTAPP의 임상적 적용에 관한 선행 연구들은 주로 세포 죽음에 대한 NTAPP의 효과에 초점이 맞춰져 왔다. 세포 점착 감소 등 NTAPP를 매개로 한 세포 죽음에 관련된 몇몇 가능한 메커니즘들이 보고되어 있다. 특히, 몇몇 연구진들은 NTAPP가 어떤 종류의 암세포에서 세포사멸을 유도하여 암 치료법에 이용될 수 있는지를 입증한 바 있다. 활성 산소 종들이 인 비트로에서 NTAPP에 의해 유도된 세포사멸의 주요 플레이어임을 시사하는 더 확실해지고 있는 증거가 있다. 잠재적 암 치료법으로서 NTAPP를 개발하기 위한 첫 단계는 암세포에 대한 그것의 선택적 효능을 평가하는 것이다. Previous studies on the clinical application of NTAPP to mammalian cells have focused primarily on the effect of NTAPP on cell death. Several possible mechanisms have been reported related to NTAPP mediated cell death such as decreased cell adhesion. In particular, some researchers have demonstrated that NTAPP can induce apoptosis in certain types of cancer cells and be used in cancer therapy. There is further evidence that active oxygen species are a major player in NTAPP-induced apoptosis in vitro. The first step to develop NTAPP as a potential cancer therapy is to evaluate its selective efficacy against cancer cells.

이에, 본 발명자들은 저온 상압 플라즈마 (NTAPP)의 선택적 세포사멸과 암 치료를 위한 표준화된 플라즈마 성분 및 조성을 결정하고자 노력한 결과, NTAPP가 우호적으로 p53 결핍 암세포에서는 세포사멸을 유도하나 모세포 (primary cell)나 줄기세포는 그렇지 않음을 입증하였고, NTAPP를 매개로 한 세포 내 ROS의 증가는 농도-의존적인 방식으로 세포사멸적인 세포 죽음을 유도함을 확인하였으며, 약물 내성 암세포에서조차 선택적 사멸을 유도할 수 있음을 입증하여 NTAPP의 새로운 암 치료법으로서의 잠재력을 제시함으로써 본 발명을 완성하였다.
Therefore, the present inventors have found that NTAPP can induce apoptosis in p53-deficient cancer cells but not in primary cells or tumor cells, as a result of trying to determine standardized plasma components and composition for selective cell death and cancer treatment of low temperature atmospheric plasma (NTAPP) And that NTAPP-mediated increase in intracellular ROS induces apoptotic cell death in a concentration-dependent manner, demonstrating that it can induce selective death even in drug-resistant cancer cells And thus the present invention has been completed by suggesting the potential of NTAPP as a new cancer treatment method.

대한민국 공개특허 제2012-0103293 (2012.09.19)Korea Open Patent No. 2012-0103293 (September 19, 2012) 일본 공개특허 제2011-514814호 (2011.05.12)Japanese Laid-open Patent No. 2011-514814 (2011.05.12)

Jae Koo et al. Jpn. J. Appl. Phys. 50 (2011.08.22) Jae Koo et al. Jpn. J. Appl. Phys. 50 (2011.08.22)

본 발명의 목적은 저온 상압 플라즈마를 이용한 암세포의 선택적 세포사멸 방법을 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide a selective cell death method of cancer cells using low temperature atmospheric plasma.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 p53 결핍 암세포 또는 약물 내성 암세포를 교류 전원을 이용한 DBD (Dielectric Barrier Discharge) 방식의 저온 상압 플라즈마 발생장치에서 발생하는 저온 상압 플라즈마에 노출시켜 배양하는 단계를 포함하는 암세포의 선택적 세포사멸 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a step of exposing p53-deficient cancer cells or drug-resistant cancer cells to a low-temperature atmospheric-pressure plasma generated in a low temperature atmospheric pressure plasma generator using a DBD (Dielectric Barrier Discharge) Thereby providing a selective cell death method of cancer cells.

상기 p53 결핍 암세포는 p53 유전자 돌연변이가 있는 암세포를 의미한다.The p53-deficient cancer cell means a cancer cell having a p53 gene mutation.

상기 약물 내성 암세포는 구체적으로 항암 약물에 내성을 갖는 암세포를 의미한다.The drug-resistant cancer cell specifically refers to a cancer cell having resistance to an anti-cancer drug.

상기 p53 결핍 암세포 또는 약물 내성 암세포의 저온 상압 플라즈마 노출은 저온 상압 플라즈마 발생장치의 플라즈마 발생원으로부터 암세포까지의 거리를 2 내지 5 cm로 셋팅하고, 1 내지 5 slm의 헬륨 가스 플로우, 5 내지 12 V의 입력 전압으로 1시간 마다 30초 내지 2분 간 2회 내지 10회 플라즈마 처리하거나, 플라즈마 노출 후 암세포를 10 내지 24 시간 동안 배양하는 것일 수 있다.The low-temperature atmospheric plasma exposure of the p53-deficient cancer cell or the drug-resistant cancer cell is set at a distance of 2 to 5 cm from the plasma generation source of the low-temperature atmospheric plasma generator to the cancer cell, and the helium gas flow of 1 to 5 slm, Plasma treatment may be performed at an input voltage of 2 to 10 times for 30 seconds to 2 minutes every hour, or for 10 to 24 hours after the plasma exposure.

상기 저온 상압 플라즈마 발생장치는 He 가스 피딩 시스템, AC 전원장치 및 활성 산소 종 (ROS) 확산 방지를 위해 플라스틱 케이스로 덮여있는 DBD 장치를 포함할 수 있다.The low temperature atmospheric pressure plasma generator may include a He gas feeding system, an AC power source, and a DBD device covered with a plastic case to prevent active oxygen species (ROS) diffusion.

본 발명에서, p53 결핍 암세포 또는 약물 내성 암세포는 분사된 플라즈마에서 생산된 다양한 종의 ROS에 의해 사멸되는 것임을 특징으로 한다.
In the present invention, p53-deficient cancer cells or drug-resistant cancer cells are characterized by being killed by ROS of various species produced in the sprayed plasma.

본 발명은 저온 상압 플라즈마 노출 시 모세포나 줄기세포에는 영향을 주지 않으면서 특히 p53 결핍 암세포 및 약물 내성 암세포에서 활성 산소 종의 생성을 통해 p53 기능이 있는 암세포 대비 선택적이고 효과적으로 세포사멸이 유도되므로 기존의 화학요법에 의한 낮은 치료적 효능을 개선할 수 있어 새로운 암 치료법으로 사용할 수 있다.
Since the present invention selectively and effectively induces apoptosis in cancer cells that have p53 function through the production of reactive oxygen species in p53-deficient cancer cells and drug-resistant cancer cells without affecting the blastocysts or stem cells upon exposure to the cold atmospheric pressure plasma, It can be used as a new cancer treatment because it can improve the low therapeutic efficacy by chemotherapy.

도 1은 본 발명의 암세포의 선택적 세포사멸에 사용된 저온 상압 플라즈마 (NTAPP) 발생 장치를 도시한 것이다.
도 2는 NTAPP 노출된 세포의 생존능 정량 결과이다.
도 3은 세포 종류 별로 선택적으로 항-증식 효과를 나타내는 NTAPP 노출 조건 규명 결과를 나타낸 것으로, A, C 및 E는 5V 입력전압의 NTAPP 10 반복 노출 및 추가 인큐베이션에 따른 HeLa 세포 (A), ASC (C) 및 IMR90 (E)의 항-증식 효과를 관찰한 결과이고, B, D 및 F는 이들 세포들에서 발현되는 절단된 카스파제-3, 이의 다운스트림 작동체인 PARP 및 γ-H2AX 의 발현을 측정한 결과이다.
도 4는 피부 및 구강상피암 유래의 세포주에 대한 NTAPP의 항-증식 효과를 나타낸 것으로, A 및 C는 5V 입력전압의 NTAPP 10 반복 노출 및 추가 인큐베이션에 따른 YD-9 세포 (A) 및 G-361 세포 (C)의 항-증식 효과를 관찰한 결과이고, B 및 D는 이들 세포들에서 발현되는 절단된 카스파제-3, 이의 다운스트림 작동체인 PARP 및 γ-H2AX 의 발현을 측정한 결과이다.
도 5는 NTAPP 노출된 p53 양성 및 음성 암세포주의 항-증식 효과를 비교한 결과로, (A)는 대장암 세포주 HCT116 (p53+/+), (B)는 HCT116-E6 (p53-/-), (C)는 야생형 p53이 있는 암세포 (LoVo, MES-SA, HepG2 및 RKO)와 기능성 p53이 없는 암세포 (DLD-1, H1299, HT29 및 HCT15), (D)는 p53 발현 벡터 및 대조군으로 벡터만 형질주입된 p53-음성 HT29 세포의 항-증식 결과이고, 웨스턴 블랏 이미지는 HT29 세포에서 형질주입된 p53의 발현을 확인한 결과이다.
도 6은 항산화제 및 ROS 소거제를 사용하여 NTAPP 노출에 의한 세포내 및 세포외 ROS의 항-증식 효과를 실험한 결과로, (A)는 NTAPP 노출 후 NAC 처리에 따른 세포내 ROS 수준 모니터링 결과, (B)는 NAC 처리 농도에 따른 HeLa 세포의 상대적 세포 생존능 확인 결과, (C)는 NTAPP 노출된 HeLa 세포에서 NAC 처리에 따른 γ-H2AX, 절단된 카스파제-3 및 PARP의 발현을 확인 한 결과, (D)는 SP 처리 농도에 따른 NTAPP 노출된 HeLa 세포의 상대적 세포 생존능 확인 결과, (E)는 NTAPP 노출 후 SP 처리에 따른 세포내 ROS 수준 모니터링 결과, (F)는 NTAPP 노출된 HeLa 세포에서 SP 처리에 따른 γ-H2AX, 절단된 카스파제-3 및 PARP의 발현을 확인한 결과이다.
도 7은 NAC 처리에 따른 세포독성 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 NTAPP 노출 후 배지 내 NO의 농도를 측정한 결과이다.
도 9는 NTAPP 노출 후 배지 내 NO에 의한 항-증식 효과를 평가한 결과이다.
도 10은 80 W의 입력 전력에서 습도와 헬륨 (He) 몰 분획의 변수를 갖는 글로벌 모델링의 결과를 도시한 것으로, (A)는 방전 영역에서 He 가스 분획 별로 플라즈마 장치 내부의 ROS 밀도를 나타낸 것이고, (B)는 방전 영역에서 99% He 및 1% 공기의 혼합에서 ROS 밀도에 대한 습도의 효과를 나타낸 것이며, (C)는 배양접시와 접촉하는 중성 가스 영역에서 종들의 도달시간 별 평가 결과이고, (D)는 배양접시와 접촉하는 중성 가스 영역에서 단위 면적 및 단위 시간 당 배양접시에 도달하는 ROS의 몰 수를 나타낸 것이다.
도 11은 NTAPP 노출 후 추가 인큐베이션에 따른 독소루비신-내성 암세포 종류별 항-증식 효과를 나타낸 것으로, (A)는 HCT15/CLO2 세포와, (B)는 MES-SA/DX5 세포에서의 생존 세포의 상대적인 비율을 나타낸 것이고, (C)는 HCT15/CLO2 세포와, (D)는 MES-SA/DX5 세포에서 γ-H2AX, 절단된 카스파제-3, PARP의 발현을 확인한 결과이다.
FIG. 1 shows a low temperature atmospheric pressure plasma (NTAPP) generator used for selective cell death of cancer cells of the present invention.
Figure 2 shows the viability results of NTAPP exposed cells.
FIG. 3 shows results of NTAPP exposure conditions showing selective anti-proliferative effect by cell type. A, C and E show the results of NTAPP 10 repeated exposure of 5V input voltage and HeLa cell (A), ASC C, and IMR90 (E), and B, D and F show the expression of truncated caspase-3, its downstream activities PARP and gamma-H2AX, expressed in these cells .
FIG. 4 shows the anti-proliferative effect of NTAPP on cell lines derived from skin and oral epithelial cancer, wherein A and C show the effect of NTAPP 10 repeated exposure of 5 V input voltage and YD-9 cells (A) and G-361 (C), and B and D are the results of measuring the expression of truncated caspase-3, its downstream action, PARP and gamma-H2AX, expressed in these cells.
5 is NTAPP exposed p53 positive and negative tumor cells care anti-as a result of comparing the proliferative effect, (A) is a colon cancer cell line HCT116 (p53 + / +), (B) is HCT116-E6 (p53 - / - ) , (C), and (D), cancer cells (LoVo, MES-SA, HepG2 and RKO) with wild-type p53 and cancer cells without functional p53 (DLD-1, H1299, HT29 and HCT15) Proliferation of p53-negative HT29 cells transfected with HT29 cells, and the Western blot image shows the expression of transfected p53 in HT29 cells.
FIG. 6 shows the results of an anti-proliferation effect of intracellular and extracellular ROS by NTAPP exposure using an antioxidant and an ROS scavenger, (A) showing the results of monitoring intracellular ROS levels by NAC treatment after NTAPP exposure (B) shows the relative cell viability of HeLa cells according to NAC treatment concentration, (C) shows the expression of γ-H2AX, truncated caspase-3 and PARP by NAC treatment in NTAPP-exposed HeLa cells (D) shows the relative cell viability of NTAPP-exposed HeLa cells according to SP treatment concentration, (E) shows the result of monitoring intracellular ROS level by SP treatment after NTAPP exposure, (F) H2AX, truncated caspase-3 and PARP expression by SP treatment.
Fig. 7 shows the results of cytotoxicity test according to NAC treatment.
FIG. 8 shows the results of measurement of NO concentration in the medium after NTAPP exposure.
Figure 9 shows the results of evaluating the anti-proliferative effect of NO in the medium after NTAPP exposure.
Figure 10 shows the results of global modeling with variables of humidity and helium (He) moles fractions at an input power of 80 W, where (A) shows the ROS density in the plasma device for each He gas fraction in the discharge region , (B) shows the effect of humidity on the ROS density in the mixture of 99% He and 1% air in the discharge region, (C) shows the results of the arrival times of the species in the neutral gas region in contact with the culture dish , And (D) represent the number of moles of ROS reaching the culture dish per unit area and unit time in the neutral gas region in contact with the culture dish.
FIG. 11 shows anti-proliferative effect of doxorubicin-resistant cancer cells according to the additional incubation after NTAPP exposure, wherein (A) shows HCT15 / CLO2 cells and (B) shows the relative proportion of surviving cells in MES-SA / DX5 cells (C) shows HCT15 / CLO2 cells, and (D) shows the results of confirming the expression of γ-H2AX, truncated caspase-3 and PARP in MES-SA / DX5 cells.

이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail.

본 발명은 p53 결핍 암세포 또는 약물 내성 암세포를 교류 전원을 이용한 DBD (Dielectric Barrier Discharge) 방식의 저온 상압 플라즈마 발생장치에서 발생하는 저온 상압 플라즈마에 노출시켜 배양하는 단계를 포함하는 암세포의 선택적 세포사멸 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a selective cell death method for cancer cells, which comprises culturing p53-deficient cancer cells or drug-resistant cancer cells by exposure to a low-temperature atmospheric pressure plasma generated in a low temperature atmospheric pressure plasma generator using a DBD (Dielectric Barrier Discharge) .

본 발명의 암세포의 선택적 세포사멸 방법은 암세포를 저온 상압 플라즈마에 노출할 경우 정상 p53 유전자를 갖는 암세포 대비 특히 p53 결핍 암세포 또는 약물 내성 암세포에 대해 우수한 세포사멸 효과를 나타내는 것을 특징으로 한다. 이러한 세포사멸 효과는 플라즈마 노출에 의해 세포 내외 활성 산소 종의 수준이 증가하였기 때문이며, 항산화제 또는 ROS 소거제 처리 시 세포사멸 효과가 감소함을 통해 입증된다.The selective cell death method of cancer cells of the present invention is characterized in that when cancer cells are exposed to a low-temperature atmospheric plasma, they exhibit a superior cell death effect against cancer cells having normal p53 gene, particularly p53-deficient cancer cells or drug-resistant cancer cells. This apoptosis effect is evidenced by increased levels of extracellular and extracellular reactive oxygen species by plasma exposure, and by a decrease in apoptotic effects upon antioxidant or ROS scavenging treatment.

본 명세서에서 언급하는 "저온 상압 (대기압) 플라즈마 (Non-thermal atmospheric pressure plasma)"란 열적 변화 없이 대상 물체에 대한 화학적 반응성은 크면서 비교적 에너지가 안정하고 반응하는 물질의 표면에서만 작용하기 때문에 상호 작용하는 물질의 상태를 변화시키거나, 손상시키지 않는 장점을 가지고 있다.The term " non-thermal atmospheric pressure plasma "referred to in the present specification means that the chemical reactivity to a target object is high without thermal change, and relatively energy is stable and acts only on the surface of the reacting substance. It has the advantage of not changing or damaging the state of the material.

본 발명의 암세포의 선택적 세포사멸 방법에 사용된 저온 상압 플라즈마 발생장치는 He 가스 피딩 시스템, AC 전원장치 및 ROS 확산 방지를 위해 플라스틱 케이스로 덮여있는 DBD 장치가 서로 연결되어 있어 분사된 플라즈마에서 ROS를 생산하는 것일 수 있다. 이 장치는 고-전압 정현파를 형성하거나 절연 처리된 양 전극 사이에 짧은 펄스 폭이 인가될 때 공기나 다른 종류의 가스 하에서 저온 상압 플라즈마 발생을 위해 특화된 교류전원을 이용한 고리형(annular type) 유전체 장벽 방전 (dielectric barrier discharge, DBD) 방식이다(도 1 참조). The low-temperature atmospheric plasma generator used in the selective cell death method of cancer cells of the present invention includes a He gas feeding system, an AC power source, and a DBD device covered with a plastic case to prevent diffusion of ROS. It can be something to produce. This device has an annular-type dielectric barrier with a high-voltage sinusoidal wave or a special alternating current source for generating low-temperature atmospheric plasma under air or other types of gases when short pulse widths are applied between the electrodes, A dielectric barrier discharge (DBD) method (see FIG. 1).

상기 저온 상압 플라즈마 발생 장치의 입구를 통해 헬륨 가스 플로우가 1 내지 5 standard liters/m(SLM)의 속도로 제공되며, 가스 플로우 속도는 mass flow controller로 제어한다. AC 전압은 11.4 kHz의 주파수 및 정류 다이오드와 바이폴라 파워용 트랜지스터로 구성된 변압 회로를 사용하여 발생한 7 내지 20 kV의 피크 전압에 대해 인가된 피크에서 DBD 장치의 내부 전극에 인가된다. DC 입력 전압 범위는 5 내지 12V이다. 따라서, 입력 전압 5, 6 및 12V는 각각 피크 대 피크 출력 전압 7.5, 8.9 및 18.8kV에 해당한다.The helium gas flow is provided at a rate of 1 to 5 standard liters / m (SLM) through the inlet of the low temperature atmospheric pressure plasma generator, and the gas flow rate is controlled by a mass flow controller. The AC voltage is applied to the internal electrodes of the DBD device at a peak applied for a peak voltage of 7 to 20 kV generated using a frequency of 11.4 kHz and a transformer circuit comprised of a rectifier diode and a transistor for bipolar power. The DC input voltage range is 5 to 12V. Thus, input voltages 5, 6, and 12V correspond to peak-to-peak output voltages 7.5, 8.9, and 18.8 kV, respectively.

요약하면, 상기 저온 상압 플라즈마 발생장치는 다음의 적용가능 범위를 갖는 것을 특징으로 한다:In summary, the low temperature atmospheric pressure plasma generator is characterized by having the following applicability:

플라즈마 발생원으로부터의 거리 : 2-5 cmDistance from plasma source: 2-5 cm

Standard liter per minute (slm) : 1-5 slmStandard liter per minute (slm): 1-5 slm

소스 : 헬륨 가스 (He gas)Source: He gas

주파수 (Frequency) : 20 kHzFrequency: 20 kHz

입력 전압 (Input voltage) : 5-12 VInput voltage: 5-12 V

출력 전압 (Output voltage) : 7-20 kVOutput voltage: 7-20 kV

상기 입력 전압은 저온 상압 플라즈마 발생장치에 가하는 전압을 의미하고, 구체적으로 5-12 V일 수 있다.The input voltage means a voltage applied to the low-temperature atmospheric plasma generator, specifically 5-12 volts.

상기 플라즈마 발생원으로부터의 거리는 저온 상압 플라즈마 발생장치에서 노출되는 배양세포까지의 거리를 뜻한다. 바람직하게는, 발생원과의 거리는 2-5 cm, 보다 바람직하게는 3 cm 일 수 있다.The distance from the plasma generating source means a distance from the low temperature atmospheric plasma generator to the cultured cells. Preferably, the distance from the source can be 2-5 cm, more preferably 3 cm.

플라즈마 노출 조건은 배양 세포로의 플라즈마 노출 횟수 및 시간을 의미하고, 본 발명에서는 1시간 마다 30초 내지 2분 간 2회 내지 10회 노출할 수 있다.The plasma exposure condition means the number of times and time of plasma exposure to the cultured cells, and in the present invention, it is possible to expose it twice to 10 times every 30 seconds to 2 minutes.

상술한 점을 고려하여 본 발명의 암세포의 선택적 세포사멸은 p53 결핍 암세포 또는 약물 내성 암세포를 저온 상압 플라즈마 발생장치의 플라즈마 발생원으로부터 암세포까지의 거리를 3 cm로 셋팅하고, 1 내지 5 slm의 헬륨 가스 플로우, 5 내지 12 V의 입력 전압으로 1시간 마다 30초 내지 2분 간 2회 내지 10회 플라즈마 처리하거나, 플라즈마 노출 후 암세포를 10 내지 24 시간 동안 배양하는 것일 수 있다. 이러한 플라즈마 노출 조건은 정상세포 및 줄기세포 등의 증식을 억제하지 않으면서, p53 기능이 정상인 암세포에 비해 p53 기능이 결핍된 암세포 또는 약물 내성 암세포에서 효과적이고 선택적으로 세포사멸을 유도할 수 있는 것을 특징으로 한다.Considering the above points, the selective cell death of the cancer cells of the present invention is performed by setting the distance from the plasma generation source of the low-temperature atmospheric pressure plasma generator to the cancer cells to 3 cm and adding 1 to 5 slm of helium gas Flow, 2 to 10 times plasma treatment for 30 seconds to 2 minutes every hour with an input voltage of 5 to 12 V, or culturing cancer cells for 10 to 24 hours after plasma exposure. These plasma exposure conditions can effectively and selectively induce apoptosis in cancer cells or drug-resistant cancer cells deficient in p53 function as compared to normal p53-functioning cancer cells, without inhibiting proliferation of normal cells and stem cells. .

상기 저온 상압 플라즈마 장치에서 발생하는 플라즈마는 세포 외 및 세포 내에 다양한 종의 ROS를 발생하며, 이들 ROS에 의해 세포사멸 메카니즘을 따라 p53 결핍 암세포 또는 약물 내성 암세포의 세포사멸이 유도될 수 있다.Plasma generated in the low-temperature atmospheric pressure plasma apparatus generates various kinds of ROS in extracellular and intracellular cells, and cell death of p53-deficient cancer cells or drug-resistant cancer cells can be induced by the ROS through the cell apoptosis mechanism.

일 구현예에 따르면, 저온 상압 플라즈마 발생장치에서 발생하는 세포 외 ROS는 OH, H, H2O2, HNO2, HNO3, HO2, 또는 H2 등이 있고, 방전 영역에서 가장 우세한 종은 산소 원자이나 공기 중으로 확산된 ROS 중 가장 우세한 종은 오존이다.According to one embodiment, the extracellular ROS generated in a low temperature atmospheric pressure plasma generator is at least one of OH, H, H 2 O 2 , HNO 2 , HNO 3 , HO 2 , or H 2 , And the most dominant species in the discharge region is oxygen atoms or ozone, the most dominant species of ROS diffused into the air.

상기 p53 결핍 암세포는 p53 유전자 돌연변이를 통해 p53 기능이 결핍된 암세포를 의미하며, p53 유전자 돌연변이가 있는 암세포라면 제한 없이 사용할 수 있다. 예컨대, 암종 (carcinoma), 림프종 (lymphoma), 모세포종 (blastoma), 육종 (sarcoma), 지방육종 (liposarcoma), 신경내분비종 (neuroendocrine tumor), 중피종 (mesothelioma), 신경초종 (schwanoma), 수막종 (meningioma), 선암 (adenocarcinoma), 흑색종 (melanoma), 백혈병 (leukemia), 악성 림프종 (lymphoidmalignancy), 편평세포암 (squamous cell cancer), 편평상피세포암 (epithelial squamous cell cancer), 폐암 (lung cancer), 소세포성 폐암 (small-cell lung cancer), 비-소세포성 폐암 (non-small cell lung cancer), 폐선암 (adenocarcinoma of the lung), 폐편평암 (squamous carcinoma of the lung), 복막암 (cancer of the peritoneum), 간세포성암 (hepatocellular cancer), 위암 (gastric or stomach cancer), 위장관암 (gastrointestinal cancer), 췌장암 (pancreatic cancer), 뇌암, 아교모세포종 (glioblastoma), 자궁경부암 (cervical cancer), 난소암 (ovarian cancer), 간암(liver cancer), 방광암 (bladder cancer), 간암 (hepatoma), 유방암 (breast cancer), 대장암 (colon cancer), 직장암 (rectal cancer), 결장직장암 (colorectal cancer), 자궁내막 또는 자궁암 (endometrial or uterine carcinoma), 침샘암종 (salivary gland carcinoma), 신장암 (kidney and renal cancer), 전립선암 (prostate cancer), 외음암 (vulval cancer), 갑상선암 (thyroid cancer), 간암종 (hepatic carcinoma), 항문암종 (anal carcinoma), 음경암종 (penile carcinoma), 고환암 (testicular cancer), 식도정맥류암 (esophageal cancer), 담도암 (biliary tract cancer) 또는 두경부암 (head and neck cancer)의 암세포 중 p53 유전자 돌연변이가 있는 암세포일 수 있다.The p53-deficient cancer cell refers to a cancer cell that lacks p53 function through mutation of p53 gene, and any cancer cell with p53 gene mutation can be used without limitation. For example, it can be used for the treatment of cancer such as carcinoma, lymphoma, blastoma, sarcoma, liposarcoma, neuroendocrine tumor, mesothelioma, schwanoma, meningioma, Adenocarcinoma, melanoma, leukemia, lymphoid malignancy, squamous cell cancer, epithelial squamous cell cancer, lung cancer, small cell lung cancer, Small-cell lung cancer, non-small cell lung cancer, adenocarcinoma of the lung, squamous carcinoma of the lung, cancer of the lung, peritoneum, hepatocellular cancer, gastric or stomach cancer, gastrointestinal cancer, pancreatic cancer, brain cancer, glioblastoma, cervical cancer, ovarian cancer, ovarian cancer, cancer, liver cancer, bladder cancer, Cancer, colon cancer, colorectal cancer, endometrial or uterine carcinoma, salivary gland carcinoma, endometrial carcinoma, endometrial or uterine carcinoma, Cancer, kidney and renal cancer, prostate cancer, vulval cancer, thyroid cancer, hepatic carcinoma, anal carcinoma, penile carcinoma, It may be a cancer cell with p53 gene mutation in testicular cancer, esophageal cancer, biliary tract cancer or cancer of head and neck cancer.

상기 약물 내성 암세포는 항암 약물 저항성을 나타내는 암세포로, p53 유전자 돌연변이가 일어나 p53 기능이 상실된 약물 내성 암세포, 또는 야생형 p53 유전자에 의해 기능성 p53이 발현되는 약물 내성 암세포에 상관 없이 약물 내성 암세포라면 제한 없이 사용할 수 있다. 예컨대, 메클로레타민, 시클로포스파미드, 클로람부실, 멜팔란, 이포스파미드, 티오테파, 헥사메틸멜라민, 부술판, 알트레타민, 프로카르바진, 다카르바진, 테모졸로마이드, 카르뮤스틴, 로뮤스틴, 스트렙토조신, 카르보플라틴, 시스플라틴, 옥살리플라틴, 빈크리스틴, 빈블라스틴, 빈오렐빈, 파클리탁셀, 도세탁셀, 에토포시드, 테니소피드, 이리노테칸, 토포테칸, 독소루비신, 다우노루비신, 에피루비신, 미톡산트론, 이다루비신, 닥티노마이신, 플리카마이신, 미토마이신, 블레오마이신, 메토트렉세이트, 5-플루오로우라실, 폭수리딘, 시타라빈, 카페시타빈, 젬시타빈, 6-메르캅토퓨린, 6-티오구아닌, 클라드리빈, 플루다라빈, 넬라라빈, 펜토스타틴, 이로노테칸, 토포테칸, 암사크린, 에토포시드, 에토포시드 포스페이트, 테니포시드, 히드록시유레아, 미토탄, 아스파라기나제, 페가스파르가제, 에스트라뮤스틴, 벡사로텐, 이소트레티노인 또는 트레티노인(ATRA) 등의 항암 약물에 내성이 있는 암세포일 수 있다. The drug-resistant cancer cell is a cancer cell showing resistance to an anti-cancer drug. The drug-resistant cancer cell is a drug-resistant cancer cell in which a p53 gene mutation occurs and a p53 function is lost or a drug-resistant cancer cell in which a functional p53 is expressed by a wild-type p53 gene. . For example, there may be mentioned, for example, at least one compound selected from the group consisting of mechlorethamine, cyclophosphamide, chlorambucil, melphalan, ifosfamide, thiotepa, hexamethylmelamine, But are not limited to, corticosteroids, corticosteroids, streptozocin, streptozocin, carboplatin, cisplatin, oxaliplatin, vincristine, vinblastine, binolelin, paclitaxel, docetaxel, etoposide, tenisopeed, irinotecan, topotecan, doxorubicin, Methotrexate, 5-fluorouracil, wormsidyne, cytarabine, capecitabine, gemcitabine, 6-fluorouracil, ditaminomycin, plicamycin, mitomycin, But are not limited to, mercaptopurine, mercaptopurine, 6-thioguanine, cladribine, fludarabine, nelarabine, pentostatin, ironotecan, topotecan, amsacrine, etoposide, etoposide phosphate, beauty Tan, may be asparaginase, the first page Gaspard, estradiol mu sustaining, Beck captured X, cancer cells that are resistant to anti-cancer drugs, such as isotretinoin or tretinoin (ATRA).

본 발명의 암세포의 선택적 세포사멸 방법은 직접적으로 항암 요법으로 사용하거나, p53 기능이 결핍된 암세포 또는 약물 내성 암세포의 세포사멸을 효과적으로 유도하므로 기존의 항암 요법에 병용 사용하여 치료적 효능을 개선할 수 있다.
The selective cell death method of cancer cells of the present invention can be used directly as an anti-cancer therapy or induce apoptosis of cancer cells or drug-resistant cancer cells lacking p53 function effectively, so that the therapeutic efficacy can be improved by using them in combination with existing chemotherapy have.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1> 저온 상압 플라즈마 (NTAPP) 노출을 이용한 암세포의 선택적 세포사멸Example 1 Selective Cell Death of Cancer Cells Using Low Temperature Atmospheric Pressure Plasma (NTAPP) Exposure

우선, 살아있는 세포에 NTAPP를 노출하기 위한 NTAPP 발생 장치를 설계하였다 (도 1). 하전된 입자를 직접적으로 표적에 전달하는 플라즈마 제트 같은 직접 플라즈마 장치와 비교하여 이 장치는 주로 플라즈마에서 ROS를 생산한다. 전기장의 방향은 가스 플로우의 방향에 수직함으로써 발생된 ROS는 널리 확산되지만, 하전된 입자들은 플라즈마 발생 영역 내에 갇혀있다. 또한, 도 1의 NTAPP 발생 장치는 고-전압 정현파 (sinusoidal wave)를 형성하거나, 절연 처리가 된 적어도 하나의 두 전극 사이에 짧은 펄스 폭이 인가될 때, 공기 또는 다른 가스 하에서 NTAPP 발생을 위해 특화된 고리형 (annular type) DBD (dielectric barrier discharge) 방식이다. 절연기는 실질적인 가스 가열 없이 전기적으로 안전한 플라즈마를 생성하면서 전극 사이의 전류 형성을 억제한다. 또한, NTAPP 발생 장치는 He 가스-피딩 시스템, AC 전원장치 및 ROS 확산을 줄이기 위해 플라스틱 케이스로 덮여있는 DBD 장치와 연결되어 있다. 이 장치의 입구로 제공되는 He 가스 플로우는 1 내지 5 standard liters/m (SLM)의 속도이고, mass flow controller (MKP, MPR-2000)로 제어한다. AC 전압은 11.4 kHz의 주파수 및 정류 다이오드와 바이폴라 파워용 트랜지스터로 구성된 변압 회로 (Ramsey Electronics, PG13 plasma generator kit)를 사용하여 발생한 7 내지 20 kV의 피크 전압에 대해 인가된 피크에서 DBD 장치의 내부 전극에 인가된다. DC 입력 전압 범위는 5 내지 12V로, DBD 장치에 인가된 전압을 바꾸기 위한 대조군 파라미터로 설계되었다. 예를 들어, 입력 전압 5, 6 및 12V는 각각 피크 대 피크 출력 전압 7.5, 8.9 및 18.8kV에 해당한다. First, an NTAPP generator for exposing NTAPP to living cells was designed (Fig. 1). Compared to direct plasma devices such as plasma jets, which transfer charged particles directly to the target, this device mainly produces ROS in plasma. The direction of the electric field is perpendicular to the direction of the gas flow, so that the generated ROS is widely diffused, but the charged particles are trapped within the plasma generation region. In addition, the NTAPP generator of FIG. 1 can be used to generate a high-voltage sinusoidal wave or, when a short pulse width is applied between at least two electrodes that are insulated, It is an annular type DBD (dielectric barrier discharge) system. The insulator suppresses current formation between the electrodes while generating an electrically safe plasma without substantial gas heating. In addition, the NTAPP generator is connected to a He gas-feeding system, an AC power supply, and a DBD device covered with a plastic case to reduce ROS diffusion. The He gas flow delivered to the inlet of this device is at a rate of 1 to 5 standard liters / m (SLM) and is controlled by a mass flow controller (MKP, MPR-2000). The AC voltage was applied to the inner electrode of the DBD device at a peak applied for a peak voltage of 7 to 20 kV generated using a transformer circuit (Ramsey Electronics, PG13 plasma generator kit) having a frequency of 11.4 kHz and a transistor for rectifying diode and bipolar power. . The DC input voltage range is 5-12 V, designed as a control parameter to change the voltage applied to the DBD device. For example, input voltages 5, 6, and 12V correspond to peak-to-peak output voltages 7.5, 8.9, and 18.8 kV, respectively.

암세포의 선택적 세포사멸에 사용된 HeLa 세포 (사람 자궁경부암종) 및 Hep G2 (사람 간암종) 세포는 10%(v/v)의 우 태아 혈청 (FBS) 및 10 mL/L의 페니실린-스트렙토마이신이 첨가된 Dulbecco? modified Eagle? medium (DMEM)에서 배양하였다. G361 (흑색종), HCT116 (사람 대장암종), HCT116 P53-/- (사람 대장암종), HCT15 (사람 대장암종), MES-SA (사람 자궁 육종), H1299 (비-소세포성 폐암종), HT29 (사람 대장암종), DLD-1 (사람 대장암종), LoVo (사람 대장 선암종), 독소루비신 내성 세포 (HCT15/CL02, 사람 대장암종 및 MES-SA/dx5, 사람 자궁 육종)는 10%(v/v)의 FBS 및 10 mL/L의 페니실린-스트렙토마이신이 첨가된 RPMI-1640에서 배양하였다. IMR90 (사람 폐 섬유아세포) 및 RKO (사람 대장암종) 세포는 10%(v/v)의 FBS 및 10 mL/L의 페니실린-스트렙토마이신이 첨가된 Minimum Essential Medium (MEM)에서 배양하였다. ASCs (adipose derived stem cells, 지방조직 유래 줄기세포)는 10%(v/v)의 FBS 및 10 mL/L의 페니실린-스트렙토마이신이 첨가된 DMEM/Ham's F-12 (DMEM/F12)에서 배양하였다. YD-9 (사람 구강 상피암종) 세포는 10%(v/v)의 FBS 및 10 mL/L의 페니실린-스트렙토마이신이 첨가된 DMEM:DMEM/F12 (1:1)에서 배양하였다. HeLa cells (human cervical carcinoma) and Hep G2 (human liver carcinoma) cells used for selective cell death of cancer cells were treated with 10% (v / v) fetal bovine serum (FBS) and 10 mL / L penicillin-streptomycin The added Dulbecco? modified Eagle? medium (DMEM). G361 (melanoma), HCT116 (human colon carcinoma), HCT116 P53 - / - (human colon carcinoma), HCT15 (human colon carcinoma), MES-SA (human uterine sarcoma), H1299 (Non-kind small-cell lung cancer), (HCT15 / CL02, human colorectal carcinoma and MES-SA / dx5, human uterine sarcoma) were treated with 10% (v / v) / v) FBS and 10 mL / L penicillin-streptomycin-supplemented RPMI-1640. IMR90 (human lung fibroblasts) and RKO (human colon carcinoma) cells were cultured in Minimum Essential Medium (MEM) supplemented with 10% (v / v) FBS and 10 mL / L penicillin-streptomycin. Adipose derived stem cells (ASCs) were cultured in DMEM / Ham's F-12 (DMEM / F12) supplemented with 10% (v / v) FBS and 10 mL / L penicillin-streptomycin . YD-9 (human oral carcinoma) cells were cultured in DMEM: DMEM / F12 (1: 1) supplemented with 10% (v / v) FBS and 10 mL / L penicillin-streptomycin.

모든 세포는 5% CO2의 가습 조건 하에서 37℃에서 유지되었다. NTAPP에 세포를 노출하기 위해 1×105 세포를 35-mm 배양 접시에 씨딩하고, 24시간 동안 인큐베이션 하였다. 특정 조사량 (5 standard L/min [SLM], 5 V)의 NTAPP를 매 시간 마다 30초 내지 1분 동안 최대 10회 세포를 노출하였다. 필요할 때마다, NTAPP 노출된 세포를 다른 실험 전에 15시간 동안 추가로 배양하였다. All cells were maintained at 37 ° C under humidification conditions of 5% CO 2 . To expose the cells to 1 × 10 5 cells NTAPP seeded in 35-mm culture dishes and incubated for 24 hours. NTAPP at a specific dose (5 standard L / min [SLM], 5 V) was exposed to cells for up to 10 times every 30 seconds to 1 minute every hour. When necessary, NTAPP-exposed cells were further cultured for 15 hours before another experiment.

세포 내 p53 발현 분석을 위해 사용된 웨스턴 블랏팅은 다음과 같이 수행하였다. The Western blotting used for the analysis of intracellular p53 expression was performed as follows.

NTAPP-노출된 세포를 수확하고, 기술된 대로 용해하고 (Kim et al ., 2010b, Biochemical and biophysical research communications 400: 739-744), 0.6N HCl로 히스톤을 추출하였다. 전체 단백질 시료 (50㎍) 또는 히스톤은 항-카스파제-3 (Cell Signaling Technology), 항-폴리 ADP 라이보스 폴리머라아제 (PARP, Cell Signaling Technology), 항-액틴 (Sigma-Aldrich) 혈청, 및 항-phospho-H2AX (γ-H2AX) 혈청 (Millipore)로 분석하였다. 서양고추냉이 페록시다아제-컨쥬게이티드 항-마우스 및 항-래빗 (Jackson Immuno Research) 2차 항체를 사용하고, 처리된 멤브레인은 ECL 키트 (Amersham Biosciences)를 사용하여 가시화 하였다. NTAPP-exposed cells were harvested, lysed as described (Kim et &lt; RTI ID = 0.0 &gt; al . , 2010b, Biochemical and biophysical research communications 400: 739-744) and histones were extracted with 0.6N HCl. Whole protein samples (50 μg) or histones were incubated with anti-caspase-3 (PARP), cell signaling technology (PARP), anti-actin (Sigma-Aldrich) And analyzed with anti-phospho-H2AX (gamma-H2AX) serum (Millipore). Western wasabi peroxidase-conjugated anti-mouse and anti-rabbit (Jackson Immuno Research) secondary antibodies were used, and the treated membranes were visualized using an ECL kit (Amersham Biosciences).

세포 내 ROS 검출을 위해, HeLa 세포 (1×105)를 유리 커버슬립이 구비된 35-mm 배양접시에 씨딩하고, 5V NTAPP로 매시간 마다 30초 동안 총 7회 반복적으로 노출하여 ROS 검출 키트 (Invitrogen)를 사용하여 제조업체의 설명서에 따라 세포내 ROS 수준을 평가하였다. 비-형광 카르복실- H2DCFDA는 살아있는 세포에 쉽게 투과할 수 있고 세포내 ROS에 의해 산화되어 밝은 녹색 형광 시그널을 방출한다. 세포내 ROS를 유도하는 것으로 알려진 터트-부틸 하이드로페록사이드 (Tert-butyl hydroperoxide, TBHP)를 양성 대조군으로 사용하였다. N-아세틸 시스테인 (N-acetyl cysteine, NAC) 및 소듐 피루베이트 (sodium pyruvate, SP)를 각각 세포내 및 세포외 ROS 소거제로 사용하였다. For intracellular ROS detection, HeLa cells (1 × 10 5 ) were seeded in a 35-mm culture dish equipped with a glass cover slip and exposed to 5 times NTAPP for 30 seconds every hour for a total of 7 repetitions, Invitrogen) was used to assess intracellular ROS levels according to the manufacturer &apos; s instructions. Non-fluorescent carboxyl-H 2 DCFDA is readily permeable to living cells and is oxidized by intracellular ROS to release a bright green fluorescent signal. Tert-butyl hydroperoxide (TBHP), which is known to induce intracellular ROS, was used as a positive control. N-acetyl cysteine (NAC) and sodium pyruvate (SP) were used as intracellular and extracellular ROS scavengers, respectively.

배양배지로 분비되는 산화질소의 안정한 대사물질인 아질산염(nitrite)의 축적을 측정하여 NTAPP 노출 후 세포외 산화질소의 생성을 검출하였다. The accumulation of nitrite, a stable metabolite of nitric oxide secreted by the culture medium, was measured to detect the production of extracellular nitric oxide after NTAPP exposure.

이를 위해, 세포를 NTAPP에 노출한 후, 50㎕의 배양배지를 얻고, 동량의 Griess 시약 (1% 설파닐아마이드 (sulfanilamide), 0.1% 나프틸에틸렌디아민 디하이드로클로라이드 (naphthylethylenediamine dihydrochloride) 및 2% 인산 (phosphoric acid))과 혼합하고 실온에서 10분 동안 인큐베이션 하였다. 마이크로플레이트 리더 (SoftMax Pro 4.0, Molecular Devices)로 NaNO2의 0-100μM 농도의 범위에서 표준화 곡선을 사용하여 540nm에서 흡광도를 측정하였다. 산화질소 소거제 실험에서, NTAPP에 노출하기 전에 산화질소와 화학양론적으로 반응하는 30, 50 또는 100μM 농도의 carboxy-PTIO (Sigma-Aldrich)로 세포를 전처리 하였다. To this end, the cells were exposed to NTAPP and then 50 ㎕ of culture medium was obtained and incubated with an equal volume of Griess reagent (1% sulfanilamide, 0.1% naphthylethylenediamine dihydrochloride and 2% phosphoric acid (phosphoric acid) and incubated at room temperature for 10 minutes. Absorbance was measured at 540 nm using a standardization curve in the range of 0-100 μM concentration of NaNO 2 with a microplate reader (SoftMax Pro 4.0, Molecular Devices). In the nitric oxide scavenging experiment, the cells were pretreated with carboxy-PTIO (Sigma-Aldrich) at 30, 50 or 100 μM concentrations stoichiometrically reacting with nitric oxide prior to exposure to NTAPP.

암세포에서 p53의 기능과 NTAPP의 항-증식 효과 간의 역 상관관계를 입증하기 위해, p53 발현 벡터 및 대조군으로 벡터만 형질주입된 p53-음성 HT29 세포에서 NTAPP 노출 후 생존 세포의 수를 비교하였다.To demonstrate the inverse correlation between the function of p53 and the anti-proliferative effect of NTAPP in cancer cells, the number of viable cells after NTAPP exposure was compared in p53-expressing vector and vector-only transfected p53-negative HT29 cells as a control group.

pcDNA-p53-HA의 형질주입을 위해, 6㎕의 선형 L-PEI (polyethylenimine)에 2㎍의 플라스미드 pcDNA-p53-HA (연세대학교 J. Song 박사로부터 얻음)를 부가하고, 150mM NaCl과 혼합하여 실온에서 10분 동안 인큐베이션 하였다. 혼합물을 HT29 세포에 처리하여 오버나이트 동안 인큐베이션 하였다. 2 μg of the plasmid pcDNA-p53-HA (obtained from J. Song, Yonsei University) was added to 6 μl of the linear L-PEI (polyethylenimine) for transfection of pcDNA-p53-HA and mixed with 150 mM NaCl Incubation was carried out at room temperature for 10 minutes. The mixture was treated with HT29 cells and incubated overnight.

NTAPP에 존재하는 모든 종들을 실험적으로 측정하기는 어렵기 때문에, 플라즈마 공학자들은 각 종들을 위한 시간-의존적 연속 식을 이용하여 외부 회로의 제공된 운행 여건 하에서 하전된 입자들뿐만 아니라 공간적으로 평준화된 화학 종들을 계산하는 글로벌 모델을 개발하였다 (Liu et al ., 2010, Plasma Sources Sci Technol 19: 025018; Sakiyama et al ., 2012, J Phys D: Appl Phys 45: 425201). 자극 도메인은 플라즈마 소스 영역과 플라즈마가 없는 중성 가스 도메인의 2개의 영역으로 나눈다. 후자 영역은 세포를 포함하는 배양접시와 접촉된다. 실험에 사용된 NTAPP 장치의 버퍼 가스로 사용된 헬륨 종을 추가한 것을 제외하고는 고려된 화학 반응은 Sakiyama 등의 문헌에 개시된 바와 같다 (J Phys D: Appl Phys 45: 425201). 전체 종 (species)의 수는 68이고, 반응 총 수는 826개이다. Because it is difficult to experimentally measure all the species present in the NTAPP, plasma engineers can use time-dependent continuous equations for each species to determine the extent to which not only charged particles but also spatially normalized species (Liu et &lt; RTI ID = 0.0 &gt; al . , 2010, Plasma Sources Sci Technol 19: 025018; Sakiyama et al . , 2012, J Phys D: Appl Phys 45: 425201). The excitation domain is divided into two regions, a plasma source region and a neutral gas region without a plasma. The latter region is contacted with a culture dish containing cells. Except for the addition of the helium species used as the buffer gas for the NTAPP apparatus used in the experiment, the chemical reactions considered are as described in Sakiyama et al. ( J Phys D: Appl Phys 45: 425201). The total number of species is 68 and the total number of reactions is 826.

모든 데이터는 최소 3회 독립 실험의 평균±표준편차 (SEM)로 나타내었다. 또한, 통계적으로 유의적인 차이를 평가하기 위해 t-테스트를 적용하였다. p <0.05 (*) 및 p < 0.01 (**)는 대조군과 비교하여 통계적 유의를 의미한다.
All data are expressed as mean ± standard deviation (SEM) of independent experiments at least 3 times. In addition, t-test was applied to evaluate statistically significant differences. p <0.05 (*) and p <0.01 (**) mean statistical significance compared with the control group.

<실험예 1> 사람 세포의 타입 별 NTAPP의 효과<Experimental Example 1> Effect of NTAPP on human cell type

암세포 증식을 억제하기 위한 NTAPP의 최적 노출 조건을 결정하기 위해, 우선 정상세포 및 암세포에서 세포 생존능에 대한 NTAPP 강도 별 효과를 평가하였다. 첫째로, 입력 전압 (5?10V) 범위로 암세포주 HepG2, 정상 배아 폐 섬유아세포주 WI38 및 ASCs에 NTAPP를 1분 동안 1회 인가하고 나서, 세포를 24시간 동안 인큐베이션하여 MTT 분석을 통해 세포 생존능을 정량하였다. 이 실험에서 NTAPP 장치와 세포 사이의 거리 (3 cm) 및 가스 플로우 (5 SLM)는 고정하였다. To determine the optimal exposure conditions of NTAPP for inhibiting cancer cell proliferation, the effect of NTAPP intensity on cell viability in normal cells and cancer cells was first evaluated. First, NTAPP was applied once per minute to cancer cell line HepG2, normal embryonic lung fibroblast cell line WI38 and ASCs at an input voltage (5? 10 V), then cells were incubated for 24 hours for MTT analysis to determine cell viability Respectively. In this experiment, the distance between the NTAPP device and the cell (3 cm) and the gas flow (5 SLM) were fixed.

도 2에 나타난 바와 같이, 처리 및 미처리 HepG2 세포에서는 생존능에서의 차이는 관찰되지 않지만, WI38-VA13 및 ASC 세포들은 미처리 대조군 세포에 비해 약간 더 증가하였다. 이는 NTAPP 노출이 비-암성 세포 및 암세포에서 다른 생리적 반응들을 유도할 것임을 시사한다. As shown in Fig. 2, no difference in viability was observed in treated and untreated HepG2 cells, but WI38-VA13 and ASC cells were slightly increased compared to untreated control cells. Suggesting that NTAPP exposure would induce other physiological responses in non-cancerous and cancer cells.

다음으로, 암세포에서는 증식을 차단하지만 정상세포에서는 그렇지 않은 적당한 NTAPP 조건을 밝히고자 하였다. Next, we attempted to identify suitable NTAPP conditions that inhibit proliferation in cancer cells but not in normal cells.

도 3A에 나타난 바와 같이, HeLa 세포가 5V NTAPP를 매 시간 마다 30초 동안 최대 9시간 동안 노출되면 (10 반복 NTAPP 노출), 생존 세포의 상대적인 비율은 노출되지 않은 대조군 세포 (145%)와 비교하여 노출된 세포 (134%)에서 약간 덜 증가하였다. 게다가, NTAPP 처리 및 미처리 HeLa 세포 간의 상대적인 생존 세포에서의 차이는 10 NTAPP 노출 후 세포를 15시간 동안 추가로 인큐베이션하였을 때 보다 뚜렷해졌다. 즉, 생존 세포의 상대적인 비율은 미처리 대조군에서 200%인 것과 비교하여 10 반복 NTAPP 노출 후 추가로 15시간 인큐베이션한 세포(도 3에서 인큐베이션 타임 0은 NTAPP 노출 시작 시점이고, 인큐베이션 타임 24는 NTAPP 노출 후 추가로 15시간 인큐베이션한 시점을 의미함; 이후 도면에서도 동일함)에서는 단지 106%였다. As shown in FIG. 3A, when HeLa cells were exposed to 5V NTAPP for 30 seconds every hour for a maximum of 9 hours (10 repeated NTAPP exposures), the relative proportion of viable cells compared to unexposed control cells (145%) But slightly increased in exposed cells (134%). In addition, differences in relative survival cells between NTAPP treated and untreated HeLa cells were more pronounced after 10 NTAPP exposure than when cells were further incubated for 15 hours. In other words, the relative percentage of surviving cells was an additional 15 hours incubation after 10 repeated NTAPP exposures compared to 200% in the untreated control (incubation time 0 is the start time of NTAPP exposure in FIG. 3 and incubation time 24 is the time after NTAPP exposure The incubation time was 15 hours, which is the same in the following figures).

흥미롭게도, 모섬유아세포 IMR90 및 ASCs에 같은 조건의 NTAPP를 인가하였을 때, 상대적인 세포 수는 미처리 대조군과 비교하여 NTAPP 노출 세포에서 증가하였다 (도 3C 및 E). 10 반복 NTAPP 노출 및 15시간 동안 추가 인큐베이션된 ASC 및 IMR90 세포에서 생존 세포의 상대적인 비율은 각각 178% 및 168%인 반면, 미처리 세포의 것은 대략 150%였다 (도 3C 및 E). 이는 상기 플라즈마 노출 조건이 HeLa 세포의 증식을 선택적으로 억제하고 IMR90 모세포 및 ASCs에서는 증식을 활성화하는 올바른 NTAPP 노출 조건(5V 입력전압의 NTAPP 반복 노출 및 추가 인큐베이션)임을 강하게 시사한다. Interestingly, relative cell counts were increased in NTAPP exposed cells compared to untreated control when NTAPP of the same conditions was applied to follicular IMR90 and ASCs (FIGS. 3C and E). The relative percentages of viable cells in 10 additional NTAPP exposures and additional incubated ASC and IMR90 cells for 15 hours were 178% and 168%, respectively, while those of untreated cells were approximately 150% (FIGS. 3C and E). This strongly suggests that the plasma exposure conditions selectively inhibit the proliferation of HeLa cells and the correct NTAPP exposure conditions (NTAPP repeated exposure and additional incubation at 5V input voltage) to activate proliferation in IMR90 cells and ASCs.

그리고 나서, 반복 NTAPP 노출 후 감소된 HeLa 세포 증식이 세포사멸에 의한 것인지를 시험하기 위해 세포사멸에 의해 활성화되는 카스파제-3의 절단 및 이의 다운스트림 작동체인 PARP를 모니터링 하였다. Then, to test whether reduced HeLa cell proliferation after repeated NTAPP exposure was due to apoptosis, the cleavage of caspase-3, which is activated by apoptosis, and its downstream action, PARP, was monitored.

10 반복 5V NTAPP에 30초 동안 각각 노출될 때, 절단된 카스파제-3 및 PARP가 HeLa 세포에서는 검출되나, IMR90 또는 ASC 세포에서는 검출되지 않았다 (도 3B). 상대적인 세포 수에서 보여주는 것과 마찬가지로 (도 3A, C 및 E), 절단된 카스파제-3 및 PARP는 HeLa 세포에서 추가 15시간 인큐베이션에 의해 유의적으로 증가하나, ASCs 또는 IMR90 세포에서는 관찰되지 않았다 (도 3B, D 및 F). 이들 결과는 NTAPP 처리가 HeLa 세포에서는 세포사멸을 유도하나 정상 ASCs 또는 IMR90 세포에서는 그렇지 않음을 입증하는 것이다. 3 and PARP were detected in HeLa cells but not in IMR90 or ASC cells when exposed to 10 repeated 5V NTAPP for 30 seconds, respectively (Fig. 3B). As shown in the relative cell numbers (Figures 3A, C and E), truncated caspase-3 and PARP were significantly increased by an additional 15 hour incubation in HeLa cells, but not in ASCs or IMR90 cells 3B, D and F). These results demonstrate that NTAPP treatment induces apoptosis in HeLa cells but not normal ASCs or IMR90 cells.

DNA 손상에 의한 유전적 불안정이 세포사멸의 주요 원인임을 고려하여 NTAPP 노출이 세포사멸 HeLa 세포에서 DNA 손상을 유도하는지를 조사하였다. 히스톤 H2AX의 인산화는 DNA 이중가닥 절단에 대한 반응에서 일어나는 최초의 세포성 사건 중 하나이므로 이의 발현을 확인하였다.Considering that genetic instability caused by DNA damage is a major cause of apoptosis, we examined whether NTAPP exposure induces DNA damage in apoptotic HeLa cells. Phosphorylation of histone H2AX was one of the first cellular events to occur in response to DNA double strand breaks, thus confirming its expression.

HeLa 세포를 포함하여 암세포는 보통 어떠한 스트레스가 없는 경우 낮은 기초 수준의 γ-H2AX 발현을 보여주나, NTAPP 노출된 HeLa 세포에서는 유의적으로 증가하였다 (도 3B). 놀랄 것도 없이, ASCs 또는 IMR90 모세포에서는 γ-H2AX 발현이 검출되지 않았다 (도 3D 및 F). 이는 NTAPP 노출이 HeLa 세포의 세포사멸을 유도하는 DNA 손상을 선택적으로 유도함을 암시한다. Cancer cells, including HeLa cells, showed low basal level of γ-H2AX expression in the absence of any stress, but increased significantly in NTAPP-exposed HeLa cells (FIG. 3B). Surprisingly, no expression of gamma-H2AX was detected in ASCs or IMR90 blasts (Figures 3D and F). This suggests that NTAPP exposure selectively induces DNA damage leading to apoptosis of HeLa cells.

NTAPP 노출이 HeLa 세포에서는 선택적으로 세포사멸을 유도하지만 IMR90 모세포 또는 ASCs에서는 그렇지 않기 때문에, 플라즈마 처리가 즉시 적용될 수 있는 신체의 표면에서 발견되는 암 유래의 흑색종 G361 및 구강상피암 YD-9 세포를 포함하여 암세포의 다른 종류에 대한 NTAPP의 효과를 시험하였다. Because NTAPP exposure selectively induces apoptosis in HeLa cells but not IMR90 cells or ASCs, it includes melanoma-derived melanoma G361 and oral epithelial cancer YD-9 cells found on the surface of the body where plasma treatment can be applied immediately To test the effect of NTAPP on different types of cancer cells.

도 4A 및 C에 나타난 바와 같이, 5 V NTAPP의 10 반복 노출 후 15시간 인큐베이션 결과 미처리 대조군 세포와 비교하여 G-361 및 YD-9 세포에 대해 항-증식 효과를 나타냈다. NTAPP 노출은 또한 G-361 및 YD-9 세포에서 DNA 손상 및 세포사멸에 의한 γ-H2AX 발현을 유도하였다 (도 4B 및 D). 이들 결과는 HeLa 세포에서와 같이, NTAPP 노출이 흑색종 및 구강 상피암 세포에서 세포사멸성 세포 죽음을 유도함을 입증하는 것이고, 이는 피부 및 구강암에 대한 플라즈마 노출의 잠재력을 시사하는 것이다. As shown in FIGS. 4A and 4C, 15 hour incubation after 10 repeated exposures of 5 V NTAPP resulted in an anti-proliferative effect on G-361 and YD-9 cells as compared to untreated control cells. NTAPP exposure also induced the expression of y-H2AX by DNA damage and apoptosis in G-361 and YD-9 cells (Fig. 4B and D). These results, as in HeLa cells, demonstrate that NTAPP exposure induces apoptotic cell death in melanoma and oral epithelial cancer cells, suggesting the potential for plasma exposure to skin and oral cancer.

같은 NTAPP 조건 하에서 비록 모든 세포 타입들이 결국 세포사멸을 겪기는 하나 그것의 항-증식 효과는 G-361 및 YD-9 세포에서 보다 HeLa 세포에서 더 컸다 (도 3A 및 B). γ-H2AX 인산화 및 세포사멸은 반복 NTAPP 자극이 가해졌을 때 HeLa 세포에서 관찰되나, 이는 NTAPP 노출 후 15시간 동안 추가 인큐베이션 되었을 때만 G-361 및 YD-9 세포에서 관찰되었다. HeLa, G-361, 및 YD-9 세포는 모두 암세포이지만, HeLa 세포만 기능적인 p53이 결핍되어 있다. NTAPP가 DNA 손상을 통해 세포사멸을 유도하고, p53이 유전독성 스트레스에 대한 반응에서 주요 종양 억제자인 점을 고려하여 HeLa, G-361 및 YD-9 세포에서 기능성 p53이 있거나 없는 것이 NTAPP의 항-증식 효과에서의 차이를 만들 수 있을 것으로 생각하였다. p53의 기능과 NTAPP에 대한 암세포의 민감도 간의 관계를 입증하기 위해, 기능성 p53을 제외하고는 유전적 배경이 정확히 같은 대장암 세포주 HCT116 (p53+/+) 및 HCT116-E6 (p53-/-)의 항-증식 효과를 비교하였다. Although all cell types eventually undergo apoptosis under the same NTAPP conditions, its anti-proliferative effect was greater in HeLa cells than in G-361 and YD-9 cells (Figures 3A and B). γ-H2AX phosphorylation and apoptosis were observed in HeLa cells when repeated NTAPP stimulation was applied, but were observed in G-361 and YD-9 cells only when further incubated for 15 hours after NTAPP exposure. HeLa, G-361, and YD-9 cells are all cancer cells, but HeLa cells are deficient in functional p53. Given that NTAPP induces apoptosis through DNA damage and that p53 is a major tumor suppressor in response to genotoxic stress, the presence or absence of functional p53 in HeLa, G-361 and YD-9 cells suggests that NTAPP- We could make a difference in the proliferative effect. (p53 + / + ) and HCT116-E6 (p53 - / - ) with the exact same genetic background, except functional p53, to demonstrate the relationship between p53 function and the sensitivity of cancer cells to NTAPP Anti-proliferative effects were compared.

HCT116 (p53+/+) 및 HCT116-E6 (p53-/-)는 10 반복 5V NTAPP 자극 후 15시간 동안 추가 인큐베이션되었을 때, 선행 NTAPP 처리에서 사용된 같은 조건에서, 생존 세포의 상대적인 비율은 미처리 대조군 세포와 비교하여 두 HCT116 (p53+/+) 및 HCT116-E6 (p53-/-)에서 감소하였다 (도 5A 및 B). 흥미롭게도, HCT116-E6 (p53-/-) 세포는 HCT116 (p53+/+)과 비교하여 NTAPP에 대한 과민증을 보여주었다. 즉, 생존 세포의 상대적인 비율은 미처리 대조군에서 180%인 것과 비교하여 HCT116-E6 세포에서 80%, HCT116 세포에서 140%였다 (도 5A 및 B). 이들 결과는 HeLa, YD-9, 및 G361 세포에서 관찰된 NTAPP 효과와 일치하여 기능성 p53이 없는 암세포는 기능성 p53이 있는 암세포 보다 NTAPP에 대해 유의적으로 더 민감함을 강하게 시사한다. When HCT116 (p53 + / + ) and HCT116-E6 (p53 - / - ) were further incubated for 15 hours after 10 repeats of 5V NTAPP stimulation, the relative ratios of viable cells, under the same conditions used in the preceding NTAPP treatment, (P53 &lt; + &gt; ) and HCT116-E6 (p53 - / - ) as compared to cells (Fig. 5A and B). Interestingly, HCT116-E6 (p53 - / - ) cells showed hypersensitivity to NTAPP compared to HCT116 (p53 + / + ). That is, the relative proportion of viable cells was 80% in HCT116-E6 cells and 140% in HCT116 cells compared to 180% in the untreated control (FIGS. 5A and B). These results are consistent with the NTAPP effect observed in HeLa, YD-9, and G361 cells, suggesting that cancer cells without functional p53 are significantly more sensitive to NTAPP than cancer cells with functional p53.

50% 이상의 암세포는 p53의 기능 결함을 유도하는 p53 유전자 돌연변이를 가지고 있고, 기능적 p53의 부족은 종종 암세포가 감마선 또는 항암제에 내성을 갖도록 하기 때문에, 기능적인 p53이 없는 암세포에 대한 NTAPP의 매우 특별한 항-증식 효과는 매우 흥미롭다. 기능적인 p53이 없는 암세포에 대한 NTAPP의 매우 특별한 항-증식 효과를 확인하기 위해, NTAPP 처리 후 p53의 기능이 있거나 없는 다양한 암세포 타입에서 생존 세포의 상대적인 비율을 시험하였다. More than 50% of cancer cells have a p53 gene mutation that induces functional defects of p53. Since the deficiency of functional p53 often causes cancer cells to be resistant to gamma-ray or anticancer drugs, NTAPP's very special term for cancer cells without functional p53 - The proliferation effect is very interesting. To confirm the very specific anti-proliferative effect of NTAPP on cancerous cells without functional p53, the relative proportion of surviving cells was tested in various cancer cell types with or without p53 function after NTAPP treatment.

생존 세포의 수는 NTAPP에 노출되지 않은 세포와 비교하여 p53-양성 및 - 음성 세포 둘 다에서 NTAPP 노출에 의해 감소하였다 (도 5C). 예상했던 대로, NTAPP의 항-증식 효과는 야생형 p53이 있는 암세포 (LoVo, MES-SA, HepG2 및 RKO)에서 보다 기능적인 p53이 없는 암세포 (DLD-1, H1299, HT29, 및 HCT15)에서 훨씬 더 효과적이었다. 즉, 생존 세포의 상대적인 비율은 p53-음성 암세포에서 약 60-80% 근처인 반면, p53-양성 암세포에서는 대략 120?140%였다 (도 5C). 이들 결과는 NTAPP의 항-증식 효과가 p53-음성 암세포에 대해 매우 선택적임을 입증하는 것이다. The number of viable cells was reduced by NTAPP exposure in both p53-positive and negative cells compared to cells not exposed to NTAPP (Fig. 5C). As expected, the anti-proliferative effect of NTAPP was much greater in cancer cells (DLD-1, H1299, HT29, and HCT15) without functional p53 than in cancer cells with wild-type p53 (LoVo, MES-SA, HepG2 and RKO) It was effective. That is, the relative proportion of surviving cells was approximately 60-80% in p53-negative cancer cells, while approximately 120-140% in p53-positive cancer cells (Fig. 5C). These results demonstrate that the anti-proliferative effect of NTAPP is highly selective for p53-negative cancer cells.

암세포에서 p53의 기능과 NTAPP의 항-증식 효과 간의 역 상관관계를 추가로 입증하기 위해, p53 발현 벡터 및 대조군으로 벡터만 형질주입된 p53-음성 HT29 세포에서 NTAPP 노출 후 생존 세포의 수를 비교하였다. HT29 세포에서 형질주입된 p53의 발현은 웨스턴 블랏으로 확인하였다 (도 5D). To further demonstrate the inverse correlation between the function of p53 and the anti-proliferative effect of NTAPP in cancer cells, the number of viable cells after NTAPP exposure was compared in the p53-expressing vector and the vector-only transfected p53-negative HT29 cells . Expression of transfected p53 in HT29 cells was confirmed by Western blot (Fig. 5D).

HT29 암세포주는 기능적인 p53을 포함하지 않으며, 그것의 생존능은 NTAPP 처리 후 급격히 감소하였다 (도 5C). 그러나, 생존 세포의 상대적인 수는 야생형 p53을 발현하는 HT29 세포에서 다른 p53-능숙한 암세포 (p53-proficient)에서 관찰된 수준으로 증가하나 (도 5C), 벡터만 형질주입된 대조군 HT29 세포에서는 생존능에서의 변화가 없었다 (도 5D). 이들 결과는 세포 생존능이 p53-형질주입된 암세포에서 회복되었음을 입증하는 것이다. 간단히 말해, 이는 NTAPP의 항-증식 효과가 p53-결핍 암세포 쪽으로 매우 우호적이어서 NTAPP가 기능적인 p53의 부족으로 인한 감마-선 또는 항암제에 대한 암세포 내성에서 효율적인 치료임을 강하게 시사한다.
The HT29 cancer cell line did not contain functional p53 and its viability decreased sharply after NTAPP treatment (Figure 5C). However, the relative number of surviving cells is increased in HT29 cells expressing wild-type p53 to the level observed in other p53-proficient cancer cells (Fig. 5C), but in the vector-only transfected HT29 cells, There was no change (Fig. 5D). These results demonstrate that cell viability is restored in p53-transfected cancer cells. In short, this strongly suggests that the anti-proliferative effect of NTAPP is very favorable towards p53-deficient cancer cells, so that NTAPP is an effective treatment for cancer cell resistance to gamma-ray or anticancer drugs due to a deficiency of functional p53.

<실험예 2> NTAPP에 의해 발생한 ROS의 항-증식 역할<Experimental Example 2> Anti-proliferative role of ROS caused by NTAPP

몇몇 연구 그룹에 의한 선행 연구들은 ROS가 플라즈마에 의해 유도된 세포 반응에서 주요 플레이어임을 시사한다. 상기 실시예 및 실험예에서 NTAPP는 암세포, 특히 p53-결핍 암세포에서 DNA DSBs 및 세포사멸을 유도하여 이루어지는 선택적 항-증식 효과를 가짐을 입증하였다. 따라서, 이러한 NTAPP의 선택적 항-증식 효과가 ROS 때문인지, 만약 그렇다면, 세포내 또는 세포외 ROS가 NTAPP의 생물학적 효과를 매개하는지를 알고자 하였다. 이를 위해, 잘 알려진 티올 항산화제인 NAC와, 과산화수소 (H2O2)의 잘 알려진 소거제인 SP를 사용하였다. 우선, 산화에 민감한 형광 염료인 DCFDA를 이용하여 NTAPP에 노출된 HeLa 세포에서 세포내 ROS 수준을 모니터링 하였다. TBHP 처리된 세포는 세포내 ROS에 대한 양성 대조군으로 사용하였다.Previous studies by several research groups suggest that ROS is a major player in plasma-induced cellular responses. In the above Examples and Experimental Examples, NTAPP proved to have selective anti-proliferative effect by inducing DNA DSBs and apoptosis in cancer cells, particularly p53-deficient cancer cells. Therefore, we wanted to know whether the selective anti-proliferative effect of this NTAPP is due to ROS, and if so, intracellular or extracellular ROS mediates the biological effects of NTAPP. For this purpose, NAC, a well - known thiol antioxidant, and SP, a well known clearing agent for hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), were used. First, intracellular ROS levels were monitored in HeLa cells exposed to NTAPP using DCFDA, an oxidation sensitive fluorescent dye. TBHP treated cells were used as a positive control for intracellular ROS.

도 6A에 나타난 바와 같이, 미처리 대조군과 비교하여 세포내 ROS는 5V NTAPP로 7 반복 30초 노출(시간 마다 노출) 후 HeLa 세포에 빠르게 축적하였다. 반대로, 5mM NAC를 처리한 경우 같은 NTAPP 조건에 노출된 HeLa 세포에서 세포내 ROS 축적을 효과적으로 차단하였다. NAC를 이용하기 전에, NAC의 세포독성을 평가하고, 5 mM NAC가 세포 생존능에 영향을 주지 않음을 확인하였다 (도 7).As shown in FIG. 6A, intracellular ROS accumulated rapidly in HeLa cells after 7 repeated 30 second exposures (every hour exposure) with 5V NTAPP as compared to the untreated control. Conversely, treatment with 5 mM NAC effectively blocked intracellular ROS accumulation in HeLa cells exposed to the same NTAPP conditions. Before using NAC, the cytotoxicity of NAC was evaluated and it was confirmed that 5 mM NAC did not affect cell viability (FIG. 7).

NTAPP의 항-증식 효과에서 세포내 ROS의 역할을 시험하기 위해, NAC 농도별(3 및 5 mM) 존재에서 NTAPP 처리하거나 그렇지 않은 HeLa 세포의 상대적 세포 생존능을 평가하였다. To test the role of intracellular ROS in the anti-proliferative effect of NTAPP, the relative cell viability of HeLa cells treated with NTAPP or not in the presence of NAC concentrations (3 and 5 mM) was evaluated.

도 6B에 나타난 바와 같이 HeLa 세포 생존능은 NTAPP 노출에 의해 급격히 감소하였으나, 농도-의존적인 방식으로 NAC의 존재에 의해 회복되었다. 즉, NTAPP 미처리된 세포에 대한 생존 세포의 상대적인 비율 (100%)은 5 mM NAC에서 70%, 3 mM NAC에서 60%, NAC를 처리하지 않은 경우 40%였다. 이들 결과는 NTAPP에 의해 생성된 세포내 ROS가 NTAPP의 항-증식 효과에서 주요 역할을 담당함을 입증하는 것이다. As shown in Figure 6B, HeLa cell viability was abruptly reduced by NTAPP exposure, but was restored by the presence of NAC in a concentration-dependent manner. In other words, the relative proportion of surviving cells (100%) to NTAPP untreated cells was 70% at 5 mM NAC, 60% at 3 mM NAC, and 40% without NAC treatment. These results demonstrate that intracellular ROS produced by NTAPP plays a major role in the anti-proliferative effect of NTAPP.

이점을 고려하여, 5 mM NAC가 있거나 없는 조건에서 NTAPP에 노출된 HeLa 세포에서 DNA 손상과 세포사멸을 비교하였을 때, DNA 손상과 세포사멸에 의한 γ-H2AX 인산화는 NAC 존재 하에서 지연되었다 (도 6C). NTAPP로부터 생성된 세포내 ROS의 항-증식 효과는 세포내 ROS 소거제인 SP를 사용하여 추가로 확인되었다. HeLa 세포는 SP 존재 하에서 NTAPP에 노출되었을 때, 세포내 ROS는 감소하였고, 생존 세포의 상대적인 수는 SP를 처리하지 않은 NTAPP-노출된 세포와 비교하여 농도-의존적인 방식으로 증가하였다(도 6D 및 E).Taking this into consideration, γ-H2AX phosphorylation by DNA damage and apoptosis was delayed in the presence of NAC when comparing DNA damage and apoptosis in HeLa cells exposed to NTAPP with or without 5 mM NAC (FIG. 6C ). The anti - proliferative effect of intracellular ROS generated from NTAPP was further confirmed using SP, an intracellular ROS scavenger. When HeLa cells were exposed to NTAPP in the presence of SP, intracellular ROS decreased and the relative number of viable cells increased in a concentration-dependent manner compared to NTAPP-untreated cells not treated with SP (Figures 6D and 6D) E).

미처리 대조군에 대한 생존 세포의 상대적인 비율 (100%)은 SP를 처리하지 않은 HeLa 세포에서 단지 50%인 것과 비교하여 10 mM SP에서 85%, 5 mM에서 75%, 3 mM에서 70%였다(도 6E). DNA 손상 및 세포사멸에 의한 γ-H2AX 인산화 또한 NAC에서와 같이 SP 존재 하에서 지연되었고, 감소하였다(도 6F). The relative percentage (100%) of surviving cells to the untreated control was 85% at 10 mM SP, 75% at 5 mM, 70% at 3 mM compared to only 50% in HeLa cells without SP 6E). Γ-H2AX phosphorylation by DNA damage and apoptosis was also delayed and decreased in the presence of SP as in NAC (FIG. 6F).

전체적으로, 이 결과들은 NTAPP에 의해 생성된 세포내 ROS는 암세포 증식을 차단하기 위해 DNA 손상과 세포사멸을 유도하는 데 주요한 역할을 담당하리라는 생각을 지지한다. Overall, these results support the idea that intracellular ROS produced by NTAPP will play a major role in inducing DNA damage and apoptosis to block cancer cell proliferation.

NTAPP 노출은 세포내 및 세포외 ROS 둘 다 증가시킨다. 따라서, 세포외 ROS에서 플라즈마에 의한 증가가 암세포에서 NTAPP의 항-증식 효과에 직접적으로 영향을 주는지를 측정하고자 하였다. 특히 플라즈마가 공기 중에서 N2 및 O2를 만났을 때 NO가 쉽게 생성되는지에 관심을 가졌다. 즉, NO는 포유동물에서 많은 생리적 및 신호전달경로에 관여하는 중요한 세포성 메신저 물질인 것으로 알려져 있다. 그러므로 세포를 NTAPP에 노출한 후 Griess 시약 분석을 사용하여 배지에서 NO를 검출하였다. NTAPP exposure increases both intracellular and extracellular ROS. Therefore, we tried to determine whether the increase in plasma in extracellular ROS directly affects the anti-proliferative effect of NTAPP in cancer cells. In particular, it was of interest that NO was easily produced when the plasma met N 2 and O 2 in air. In other words, NO is known to be an important cellular messenger substance involved in many physiological and signaling pathways in mammals. Therefore, cells were exposed to NTAPP and NO was detected in the medium using Griess reagent assay.

도 8에 나타난 바와 같이, NTAPP 처리 후 배지 내 NO의 농도는 미처리 대조군과 비교하여 7-8배 이상 증가하였고, NTAPP 노출 후 15시간 동안 추가 인큐베이션한 배지에서 증가된 NO는 지속되었다. As shown in Fig. 8, the NO concentration in the medium after NTAPP treatment was increased by 7-8 times as compared with the untreated control, and the NO increased in the incubated medium for 15 hours after NTAPP exposure.

NTAPP에 의해 배지에서 생성된 NO의 항-증식 효과를 평가하기 위해, NO 소거제인 2-(4-carboxyphenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl 3-oxide (carboxy-PTIO)를 사용하였다 (Fang et al ., 2006, Acta Anaesthesiol Taiwan 44: 141-146). 배지에서 carboxy-PTIO의 농도별 존재(30, 50, 또는 100 μM) 하에서 NTAPP를 처리하거나 처리하지 않은 후 HeLa 세포의 상대적인 생존능을 시험하였다.(4-carboxyphenyl) -4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl 3-oxide (carboxy-PTIO), which is a NO scavenger, was used to evaluate the anti- (Fang et &lt; RTI ID = 0.0 &gt; al . , 2006, Acta Anesthesiol Taiwan 44: 141-146). The relative viability of HeLa cells was tested after treatment with NTAPP or without treatment at the concentration of carboxy-PTIO in the medium (30, 50, or 100 μM).

이미 NTAPP-노출된 HeLa 세포에서 보여준 바와 같이, 생존 세포의 상대적인 비율은 미처리 세포 (100%)와 비교하여 NTAPP 노출로 약 60%로 감소하였다 (도 9). 그러나, carboxy-PTIO 추가 없이 NTAPP 노출 후 생존능에는 차이가 없어 (도 9), NTAPP에 의해 생성된 세포외 NO는 NTAPP의 항-증식 효과에 영향을 주지 않음을 시사한다. 더불어, 이 결과는 NTAPP 노출에 의해 생성된 세포내 ROS가 암세포에서 세포사멸과 항-증식 효과를 유도하는데 중요한 역할을 담당하나, 세포외 NO는 그렇지 않음을 암시한다.
As shown in NTAPP-exposed HeLa cells, the relative percentage of viable cells was reduced to about 60% by NTAPP exposure compared to untreated cells (100%) (Figure 9). However, there was no difference in viability after NTAPP exposure without addition of carboxy-PTIO (Fig. 9), suggesting that extracellular NO produced by NTAPP does not affect the anti-proliferative effect of NTAPP. In addition, these results suggest that intracellular ROS produced by NTAPP exposure plays an important role in inducing apoptosis and anti - proliferative effects in cancer cells, but not extracellular NO.

<실험예 3> NTAPP의 성분 및 조성의 특성 규명<Experimental Example 3> Characterization of composition and composition of NTAPP

NTAPP에 의해 생성된 ROS는 암세포에서 NTAPP의 선택적 항-증식 효과에서 필수적인 역할을 담당하므로, 본 발명의 NTAPP 발생 장치로부터 생성된 플라즈마의 강도와 활성 종들을 반드시 측정할 필요가 있다. 플라즈마 성분 및 조성은 재현을 위해 꼭 필요한 정보이며, 작용 메카니즘은 항-암 치료법으로서 NTAPP를 개발하는데 필요하다. 그러나, 많은 ROS는 광학발광분석기 (optical emission spectroscopy)에서 검출될 수 있도록 하는 빛을 방출하지 않고 질량분석법 역시 이 압력에서 사용하기는 어렵기 때문에 특히 상압에서 이 플라즈마 장치에서 생성된 각 요소들을 측정하기 위한 도전이 진행 중이다. 그러므로, 제공된 작동 조건 하에서 NTAPP 반응 카이네틱스 및 플라즈마 화학의 분석을 위해 글로벌 모델링이 일반적으로 사용된다. 따라서, 본 발명자들은 상기 장치의 플라즈마 화학을 분석하기 위해 글로벌 모델링을 사용하였다. Since the ROS produced by NTAPP plays an essential role in the selective anti-proliferative effect of NTAPP in cancer cells, it is necessary to measure the intensity and active species of the plasma generated from the NTAPP generator of the present invention. Plasma components and composition are essential information for reproduction, and the mechanism of action is needed to develop NTAPP as an anti-cancer therapy. However, many ROS do not emit light that can be detected in optical emission spectroscopy, and mass spectrometry is also difficult to use at this pressure, so it is important to measure each element generated at this plasma system, Challenges are underway. Therefore, global modeling is commonly used for the analysis of NTAPP reaction kinetic and plasma chemistry under given operating conditions. Thus, the inventors used global modeling to analyze the plasma chemistry of the device.

도 10은 80 W의 입력 전력에서 습도와 헬륨 (He) 몰 분획의 변수를 갖는 글로벌 모델링의 결과를 도시한 것이다. 여기에서 사용된 글로벌 모델의 기초는 He 관련 반응을 추가한 것을 제외하고는 Sakiyama 등의 문헌에 개시된 것과 매우 유사하다. 습도가 0인 건조한 기류의 경우 물에 관련된 반응들은 제외하였고, 전체 종의 수와 전체 반응의 수는 각각 43 및 44로 감소되었다. Sakiyama 등이 방전층 (discharge layer)과 중성 가스 도메인을 위한 2개의 다른 자극 영역을 보여준 것처럼, 방전 영역과 중성 가스 영역의 자극 도메인들은 별도로 간주되었다.Figure 10 shows the results of global modeling with variables of humidity and helium (He) mole fraction at 80 W input power. The basis of the global model used here is very similar to that disclosed in the Sakiyama et al. In the case of dry air with a humidity of 0, the water-related reactions were excluded and the total number of species and the total number of reactions were reduced to 43 and 44, respectively. As Sakiyama et al. Showed two different stimulation regions for the discharge layer and the neutral gas domain, the stimulation domains of the discharge region and the neutral gas region were considered separately.

도 10A 및 B는 방전 영역의 결과이고, 도 10C 및 D는 배양접시와 접촉하는 중성 가스 영역에서의 결과이다. 도 10A는 가스 플로우 속도를 바꿔줌으로써 제어될 수 있는 He 가스 분획별로 플라즈마 장치 내부의 ROS 밀도를 보여준다. ROS와의 상호작용을 위한 한계 에너지는 He과의 것보다 낮기 때문에, ROS 밀도는 주로 공기 양에 의해 결정되며, O2 및 O3의 전자 충돌 분열 과정으로 인해 방전 영역 내부에서 가장 우세한 종들은 산소 원자이다. 혼합 공기 분획이 1%보다 클 때, 가장 많은 종들은 산소원자, 산화질소 및 오존이다. Figs. 10A and B are the results of the discharge region, and Figs. 10C and D are the results in the neutral gas region in contact with the culture dish. 10A shows the ROS density inside the plasma device for each He gas fraction that can be controlled by varying the gas flow rate. Since the critical energy for interaction with ROS is lower than that of He, the density of ROS is mainly determined by the amount of air, and the most dominant species within the discharge region due to the electron collision process of O 2 and O 3 are oxygen atoms to be. When the mixed air fraction is greater than 1%, the most species are oxygen atoms, nitrogen oxides and ozone.

도 10B는 99% He 및 1% 공기의 혼합에서 ROS 밀도에 대한 습도의 효과를 보여준다. 수증기의 평가된 몰 분획은 1%이고, 실온에서 30% 상대 습도에 해당한다. ROS 밀도에서의 변화는 OH, H, H2O2, HNO2, HNO3, HO2, 및 H2가 추가로 존재하는 것을 제외하고는 습도의 효과의 함유물과 더불어 유의적이지 않다. Figure 10B shows the effect of humidity on ROS density in a mixture of 99% He and 1% air. The estimated molar fraction of water vapor is 1% and corresponds to 30% relative humidity at room temperature. The change in ROS density is not significant with the inclusion of the effect of humidity except that OH, H, H 2 O 2 , HNO 2 , HNO 3 , HO 2 , and H 2 are additionally present.

플라즈마 장치에서 생성된 ROS는 공기 중으로 확산하며, 도 10C의 그래프에서와 같이, 그들은 0.1 ms의 확산 시간 후 플라즈마 노즐에서 배양접시까지 상기 종들의 도달시간 별로 평가하였다. 공기를 통한 ROS의 확산 과정 후, 가장 우세한 종은 산소원자 대신 오존이며, O2에 쉽게 부착하여 O3를 생성한다. The ROS generated in the plasma apparatus diffuse into the air and, as in the graph of Fig. 10C, they were evaluated by time of arrival of the species from the plasma nozzle to the culture dish after a diffusion time of 0.1 ms. After the diffusion of ROS through the air, the predominant species is ozone instead of oxygen atom, and easily attached to the O 2 generates O 3.

마지막으로, 도 10D는 단위 면적 및 단위 시간 당 배양접시에 도달하는 ROS의 몰 수를 보여준다. 전체 몰 수는 접시의 표면적과 전체 작용 시간량을 곱하여 평가할 수 있다. 예를 들어, 접시 직경이 3.5 cm이고, 작동 시간이 30초인 경우, 전체 증배율은 289이다. 그러므로, 배지로 전달된 오존의 최대 몰 수는 대략 30 mmol이다. 액체 배지 내 ROS의 전달은 잘 이해되지 않으며, 계산하기도 매우 어렵지만, 수용액에서 돌아다니는 전달 양자뿐만 아니라 수화된 전자 및 하이드록실 라디칼의 반응 속도를 위해 어느 정도 참조가 된다. 만약 본 발명자들이 가스성 ROS의 10-30%가 액체 배지로 전달된다고 가정하면, 액체 내 전체 몰 수는 3-9 mmol 범위이다. 이 수치는 도 6에서 세포내 ROS를 제어하기 위해 사용된 ROS 소거제의 함량과 연관이 있다.
Finally, Figure 10D shows the number of moles of ROS reaching the culture dish per unit area and unit time. The total number of moles can be evaluated by multiplying the surface area of the dish by the total time of action. For example, if the dish diameter is 3.5 cm and the operating time is 30 seconds, the overall multiplication factor is 289. Therefore, the maximum number of moles of ozone delivered to the medium is approximately 30 mmol. The transport of ROS in the liquid medium is not well understood and is very difficult to calculate, but to some extent is referred to for the rate of reaction of hydrated electrons and hydroxyl radicals as well as the amount of transferring in aqueous solution. If we assume that 10-30% of the gaseous ROS is delivered to the liquid medium, the total molar number in the liquid is in the range of 3-9 mmol. This figure is related to the content of ROS scavenger used to control intracellular ROS in FIG.

<실험예 4> 독소루비신-내성 암세포에 대한 NTAPP의 항-증식 효과Experimental Example 4 Anti-proliferative effect of NTAPP on doxorubicin-resistant cancer cells

화학요법에서 주요 장애물은 암세포의 약물-내성을 극복하는 것이다. 상기에서 NTAPP가 암세포에 대한 선택적 항-증식 효과를 가지고, 잠재적 항-암 치료법이 될 수 있음을 입증하였기 때문에, NTAPP 노출이 항암 약물-내성 암세포의 증식을 억제하는지를 시험하였다. 이를 위해, 2개의 다른 독소루비신 내성 암세포주인 사람 대장암 유래 HCT15/CL02 및 사람 자궁 육종에서 기원된 MES-SA/dx5 세포를 사용하였다. 독소루비신은 혈액종양을 포함하는 암, 다양한 종류의 암종 및 연조직 육종의 넓은 범위의 치료에서 일반적으로 사용되는 화학요법이다. A major hurdle in chemotherapy is overcoming the drug-resistance of cancer cells. Since NTAPP demonstrated selective anti-proliferative effect on cancer cells and could be a potent anti-cancer therapy, it was tested whether NTAPP exposure inhibited the proliferation of anti-cancer drug-resistant cancer cells. For this, MES-SA / dx5 cells originated from HCT15 / CL02 derived from two different doxorubicin-resistant cancer cells host colon cancer and human uterine sarcoma were used. Doxorubicin is a chemotherapy commonly used in the treatment of a wide range of cancers, including hematologic tumors, various types of carcinomas and soft-tissue sarcomas.

10 반복 30초 5V 입력 전압의 NTAPP(매시간 마다 1회 노출)를 노출하고 15시간 동안 추가로 인큐베이션할 때, 상기에서 다른 암세포에 사용된 것과 같은 노출 조건에서, 생존 세포의 상대적인 비율은 미처리 세포와 비교하여 (200%), HCT15/CLO2 및 MES-SA/DX5 세포에서 둘 다 유의적으로 감소하였다 (150% 미만)(도 11A 및 B). 게다가 NTAPP 노출은 HCT15/CLO2 및 MES-SA/DX5 세포에서 DNA 손상 및 세포사멸에 의한 γ-H2AX 인산화를 유도하였다(도 11C 및 D). 이 결과는 NTAPP가 또한 세포사멸을 유도하고, 독소루비신-내성 암세포의 증식을 억제함을 보여주어 NTAPP는 알려진 약물치료에 내성을 나타내는 암세포에서조차 효과적인 항암치료가 될 수 있음을 강하게 시사한다. 10 Repeat 30 sec. When exposed to NTAPP (1 exposures per hour) of 5V input voltage and further incubated for 15 h, at the same exposure conditions as those used in the other cancer cells above, the relative percentage of viable cells (200%), both significantly decreased (less than 150%) in HCT15 / CLO2 and MES-SA / DX5 cells (Figs. 11A and B). In addition, NTAPP exposure induced γ-H2AX phosphorylation by DNA damage and apoptosis in HCT15 / CLO2 and MES-SA / DX5 cells (FIGS. 11C and D). These results indicate that NTAPP also induces apoptosis and inhibits the proliferation of doxorubicin-resistant cancer cells, suggesting that NTAPP can be an effective chemotherapy even in cancer cells resistant to known drug therapies.

Claims (6)

p53 결핍 암세포 또는 약물 내성 암세포 배양 시 교류 전원을 이용한 DBD (Dielectric Barrier Discharge) 방식의 저온 상압 플라즈마 발생장치에서 발생하는 저온 상압 플라즈마의 노출 조건을 제어하는 단계를 포함하고,
상기 노출 조건은 저온 상압 플라즈마 발생장치의 플라즈마 발생원으로부터 암세포까지의 거리를 2 내지 5 cm로 셋팅하고, 1 내지 5 slm의 헬륨 가스 플로우, 5 내지 12 V의 입력 전압으로 1시간 마다 30초 내지 2분 간 2회 내지 10회 플라즈마 노출 후 암세포를 10 내지 24 시간 동안 배양하는 것인, 인 비트로에서 암세포의 선택적 세포사멸 방법.
controlling the exposure conditions of the low-temperature atmospheric-pressure plasma generated in the low-temperature atmospheric-pressure plasma generator of a DBD (Dielectric Barrier Discharge) method using an AC power source in culturing p53-deficient cancer cells or drug-resistant cancer cells,
The exposure conditions were set at a distance of 2 to 5 cm from the plasma generation source of the low-temperature atmospheric pressure plasma generator to the cancer cells, and a helium gas flow of 1 to 5 slm, an input voltage of 5 to 12 V for 30 seconds to 2 Wherein the cancer cells are cultured for 10 to 24 hours after 2 to 10 times of plasma exposure.
제1항에 있어서,
p53 결핍 암세포는 암종 (carcinoma), 림프종 (lymphoma), 모세포종 (blastoma), 육종 (sarcoma), 지방육종 (liposarcoma), 신경내분비종 (neuroendocrine tumor), 중피종 (mesothelioma), 신경초종 (schwanoma), 수막종 (meningioma), 선암종 (adenocarcinoma), 흑색종 (melanoma), 백혈병 (leukemia), 악성 림프종 (lymphoidmalignancy), 편평세포암 (squamous cell cancer), 편평상피세포암 (epithelial squamous cell cancer), 폐암 (lung cancer), 소세포성 폐암 (small-cell lung cancer), 비-소세포성 폐암 (non-small cell lung cancer), 폐선암 (adenocarcinoma of the lung), 폐편평암 (squamous carcinoma of the lung), 복막암 (cancer of the peritoneum), 간세포성암 (hepatocellular cancer), 위암 (gastric or stomach cancer), 위장관암 (gastrointestinal cancer), 췌장암 (pancreatic cancer), 뇌암, 아교모세포종 (glioblastoma), 자궁경부암 (cervical cancer), 난소암 (ovarian cancer), 간암 (liver cancer), 방광암 (bladder cancer), 간암 (hepatoma), 유방암 (breast cancer), 대장암 (colon cancer), 직장암 (rectal cancer), 결장직장암 (colorectal cancer), 자궁내막 또는 자궁암 (endometrial or uterine carcinoma), 침샘암종 (salivary gland carcinoma), 신장암 (kidney and renal cancer), 전립선암 (prostate cancer), 외음암 (vulval cancer), 갑상선암 (thyroid cancer), 간암종 (hepatic carcinoma), 항문암종 (anal carcinoma), 음경암종 (penile carcinoma), 고환암 (testicular cancer), 식도정맥류암 (esophageal cancer), 담도암 (biliary tract cancer) 및 두경부암 (head and neck cancer)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 암세포 중 p53 유전자 돌연변이가 있는 암세포인, 인 비트로에서 암세포의 선택적 세포사멸 방법.
The method according to claim 1,
The p53-deficient cancer cells may be selected from the group consisting of carcinoma, lymphoma, blastoma, sarcoma, liposarcoma, neuroendocrine tumor, mesothelioma, schwanoma, meningioma meningioma, adenocarcinoma, melanoma, leukemia, lymphoid malignancy, squamous cell cancer, epithelial squamous cell cancer, lung cancer, Small-cell lung cancer, non-small cell lung cancer, adenocarcinoma of the lung, squamous carcinoma of the lung, cancer of the peritoneum of the peritoneum, hepatocellular cancer, gastric or stomach cancer, gastrointestinal cancer, pancreatic cancer, brain cancer, glioblastoma, cervical cancer, ovarian cancer, ovarian cancer, liver cancer, bladder cancer (b laryngeal cancer, ladder cancer, hepatoma, breast cancer, colon cancer, rectal cancer, colorectal cancer, endometrial or uterine carcinoma, salivary cancer, gland carcinoma, kidney and renal cancer, prostate cancer, vulval cancer, thyroid cancer, hepatic carcinoma, anal carcinoma, cancer cells that are selected from the group consisting of pancreatic cancer, penile carcinoma, testicular cancer, esophageal cancer, biliary tract cancer, and head and neck cancer. A method for selective cell death of cancer cells in vitro.
제1항에 있어서,
약물 내성 암세포는 메클로레타민, 시클로포스파미드, 클로람부실, 멜팔란, 이포스파미드, 티오테파, 헥사메틸멜라민, 부술판, 알트레타민, 프로카르바진, 다카르바진, 테모졸로마이드, 카르뮤스틴, 로뮤스틴, 스트렙토조신, 카르보플라틴, 시스플라틴, 옥살리플라틴, 빈크리스틴, 빈블라스틴, 빈오렐빈, 파클리탁셀, 도세탁셀, 에토포시드, 테니소피드, 이리노테칸, 토포테칸, 독소루비신, 다우노루비신, 에피루비신, 미톡산트론, 이다루비신, 닥티노마이신, 플리카마이신, 미토마이신, 블레오마이신, 메토트렉세이트, 5-플루오로우라실, 폭수리딘, 시타라빈, 카페시타빈, 젬시타빈, 6-메르캅토퓨린, 6-티오구아닌, 클라드리빈, 플루다라빈, 넬라라빈, 펜토스타틴, 이로노테칸, 토포테칸, 암사크린, 에토포시드, 에토포시드 포스페이트, 테니포시드, 히드록시유레아, 미토탄, 아스파라기나제, 페가스파르가제, 에스트라뮤스틴, 벡사로텐, 이소트레티노인 및 트레티노인(ATRA)로 이루어진 군으로부터 선택된 항암 약물에 내성이 있는 암세포인, 인 비트로에서 암세포의 선택적 세포사멸 방법.
The method according to claim 1,
The drug resistant cancer cells may be selected from the group consisting of mechlorethamine, cyclophosphamide, chlorambucil, melphalan, isoparmid, thiotepa, hexamethylmelamine, hexadecanol, altretamine, procavagin, dacarbazine, temozolomide, Carnosine, carmustine, streptozocin, carboplatin, cisplatin, oxaliplatin, vincristine, vinblastine, vinorelbine, paclitaxel, docetaxel, etoposide, tenisopeed, irinotecan, topotecan, doxorubicin, daunoru But are not limited to, bisphosphonates, bisphosphonates, epimersin, epinephrine, epinephrine, epinephrine, epinephrine, epinephrine, But are not limited to, 6-mercaptopurine, 6-thioguanine, cladribine, fludarabine, nelalabine, pentostatin, ironotecan, topotecan, amsacrine, etoposide, etoposide phosphate, Selective apoptosis of cancer cells in vitro, which is a cancer cell resistant to anti-cancer drugs selected from the group consisting of urea, mitotane, asparaginase, pegasperazine, estramustine, bexarotene, isotretinoin and tretinoin (ATRA) Way.
삭제delete 제1항에 있어서,
저온 상압 플라즈마 발생장치는 He 가스 피딩 시스템, AC 전원장치 및 활성 산소 종 (ROS) 확산 방지를 위해 플라스틱 케이스로 덮여있는 DBD 장치를 포함하는, 인 비트로에서 암세포의 선택적 세포사멸 방법.
The method according to claim 1,
A low temperature atmospheric plasma generation apparatus includes a He gas feeding system, an AC power source, and a DBD device covered with a plastic case to prevent diffusion of reactive oxygen species (ROS).
제1항에 있어서,
p53 결핍 암세포 또는 약물 내성 암세포는 분사된 플라즈마에서 생산된 ROS에 의해 사멸되는 것인, 인 비트로에서 암세포의 선택적 세포사멸 방법.
The method according to claim 1,
wherein the p53-deficient cancer cell or the drug-resistant cancer cell is killed by ROS produced in the sprayed plasma.
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