KR20110085318A - Suppression method for doxorubicin resistance in ovarian carcinoma using interference shrna inhibiting nrf2 transcription - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 간섭 shRNA를 이용한 Nrf2 전사 저해를 통한 독소루비신의 난소암 내성 억제 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 활성 산소종 스트레스로부터 세포를 보호하는 NF-E2-관련 인자 2(NF-E2-related factor 2, Nrf2)의 전사를 저해하는 간섭 shRNA를 통한 Nrf2 전사인자 저해를 통해 항암제 독소루비신의 난소암 내성을 억제하기 위한 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for inhibiting ovarian cancer resistance of doxorubicin through the inhibition of Nrf2 transcription using interference shRNA. More specifically, the ovary of the anticancer drug doxorubicin through inhibition of Nrf2 transcription factor through interference shRNA that inhibits transcription of NF-E2-related factor 2 (Nrf2), which protects cells from reactive oxygen species stress. A method for inhibiting cancer resistance.
증가된 활성 산소종(ROS)은 암 미세환경에서 관찰된다. 암세포 내 대사 활성 및 미토콘드리아 기능장애는 ROS 생성을 증가시키는 것으로 알려져 있다. Ras 활성화와 같은 발암 신호는 ROS 생성을 증가시킬 수 있고, 이는 결국 암세포의 미토겐 경로를 자극시킨다. 따라서 항산화 방어 시스템은 특히 외인성 항암 화학물질에 의해 유도될 수 있는 한층 더한 산화 조건의 암세포의 생존에 중요한 인자가 될 수 있다고 추정된다. 실제로 광범위한 암세포에서 항산화 방어 시스템에 관련된 유전자 발현은 정상 세포와 비교시 매우 증가된다. 증가된 수치의 세포 글루타티온(GSH) 함량은 많은 형태의 저항성 종양에서 관찰되었다. 증가된 헴-옥시게나제-1(HO-1) 발현은 종양 세포 생존을 부여하고 아폽토시스를 저해한다. 항산화 방어 시스템의 멤버인 해독 효소의 증가된 수치 및 다중의약-저항성 관련 단백질(MRP)과 같은 약물 운송 단백질은 세포로부터 항암제의 신속한 제거를 촉진시킴으로서 암세포 생존에 기여하는 것으로 알려져 있다.
Increased free radical species (ROS) is observed in the cancer microenvironment. Metabolic activity and mitochondrial dysfunction in cancer cells are known to increase ROS production. Carcinogenic signals, such as Ras activation, can increase ROS production, which in turn stimulates mitogen pathways in cancer cells. Therefore, it is estimated that the antioxidant defense system may be an important factor for the survival of cancer cells in the further oxidative conditions that can be induced by the exogenous anticancer chemicals. Indeed, gene expression associated with the antioxidant defense system in a wide range of cancer cells is greatly increased compared to normal cells. Increased cellular glutathione (GSH) content has been observed in many types of resistant tumors. Increased heme-oxygenase-1 (HO-1) expression confers tumor cell survival and inhibits apoptosis. Increased levels of detoxifying enzymes that are members of the antioxidant defense system and drug transport proteins such as multidrug-resistant protein (MRP) are known to contribute to cancer cell survival by promoting the rapid removal of anticancer agents from cells.
전사 인자 NF-E2-관련 인자-2(Nrf2)는 세포 산화환원 상태를 유지시키고 다양한 산화 손상으로부터 세포를 보호하는데 중요한 역할을 한다. 다양한 세포보호 단백질을 암호화하는 넓은 스펙트럼의 유전자의 유도성 발현은 그의 프로모터 내의 항산화-반응 요소(ARE)에 결합함으로서 Nrf2에 의해 주로 조절된다. 정상 항상성 조건 하에서 KEAP1-의존적 프로테오솜 분해를 통해 낮은 수치의 Nrf2가 유지된다. 본래 세포질에서 Nrf2-결합 단백질로서 분리된 KEAP1은 Nrf2 및 쿨린(Cullin)-3 E3 유비퀴틴 리가제에 대한 골격 단백질로 기능하고 26S 프로테오솜에 의해 Nrf2의 지속적 분해를 증진시킨다.
Transcription factor NF-E2-related factor-2 (Nrf2) plays an important role in maintaining cellular redox status and protecting cells from various oxidative damages. Inducible expression of a broad spectrum of genes encoding various cytoprotective proteins is regulated primarily by Nrf2 by binding to an antioxidant-responsive element (ARE) in its promoter. Low levels of Nrf2 are maintained through KEAP1-dependent proteosome degradation under normal homeostatic conditions. KEAP1, originally isolated from the cytoplasm as an Nrf2-binding protein, functions as a backbone protein for Nrf2 and Cullin-3 E3 ubiquitin ligase and enhances the sustained degradation of Nrf2 by 26S proteosomes.
산화 조건하 또는 유도제 존재시 KEAP1(Kelch-like ECH-관련 단백질 1)로의 Nrf2의 결합은 KEAP1 내 여러 시스테인 잔기의 변형을 통해 영향 받을 수 있고, 이러한 변화는 Nrf2가 단백질분해로부터 벗어나 세포핵 내에 축적되어 항산화 반응 요소(ARE)-포함 유전자의 전이활성을 유발하게 된다. Nrf2-결손 마우스의 성공적인 개발 이후 산화 손상에 반응하여 이들 돌연변이 마우스의 표현형 차이를 조사하는 다양한 상당한 연구가 수행되었고 획득된 결과는 세포보호 유전자로서 Nrf2의 중요성을 확인시켰다. 그러나 발육 신체 증거는 암세포 내 Nrf2의 이상 활성화가 항산화 방어 시스템을 강화시킴으로서 성장 이점 및 화학요법제 저항성을 제공함을 나타낸다. 여러 연구에서 일부 폐암, 쓸개암 및 유방암의 증상 예에서 Nrf2의 구조적 활성화는 KEAP1의 체세포 돌연변이와 관련되었다.
The binding of Nrf2 to KEAP1 (Kelch-like ECH-associated protein 1) under oxidative conditions or in the presence of an inducer can be affected through the modification of several cysteine residues in KEAP1, which alters Nrf2 from proteolysis and accumulates in the cell nucleus. It triggers the metastatic activity of antioxidant response element (ARE) -containing genes. After successful development of Nrf2-deficient mice, a variety of significant studies have been conducted to investigate the phenotypic differences of these mutant mice in response to oxidative damage and the results obtained confirm the importance of Nrf2 as a cytoprotective gene. Developmental body evidence, however, indicates that aberrant activation of Nrf2 in cancer cells enhances the antioxidant defense system, providing growth benefits and chemotherapeutic resistance. Several studies have shown that the structural activation of Nrf2 has been associated with somatic mutations in KEAP1 in some lung, gallbladder and breast cancer examples.
독소루비신(아드리아마이신)은 유효한 안트라사이클린 화학요법제이고 난소암을 포함한 조혈성 고형 종양의 치료에 널리 사용된다. 그러나 그 항암활성 메커니즘은 아직 충분히 규명되지 않았고, 여러 작용 메커니즘이 독소루비신-매개 세포독성 세포사멸의 모델로서 제안될 수 있다: (ⅰ) 독소루비신-유도 DNA 삽입을 통한 DNA 손상, (ⅱ) 퀴논 구조의 산화환원 순환에 의한 ROS 생성 및 (ⅲ) 토포이소머라제 Ⅱ-DNA 복합체의 안정화에 의한 DNA 합성 저해. 독소루비신의 임상적 이용은 심장 세포를 포함한 정상 기관 내 용량-의존적 독성에 의해 주로 제한된다. 독소루비신의 용량-제한 부작용은 종종 치료 실패를 유발하는 저항성 증가에 의해 악화될 수 있다. 독소루비신 저항성을 매개하는 여러 내인 인자가 확인되었고 p53 소실 및 사멸 수용체의 기능장애와 같은 세포 결함은 안트라사이클린에 대한 암세포의 불충분한 반응성과 관련되었다. 특히 세포내 GSH 풀(pool) 증가는 종양 세포의 감소된 독소루비신 감수성과 상호 관련되는 것으로 나타났다. ROS 생성이 독소루비신 항암 메커니즘 중 하나이기 때문에 암세포 내 항산화 방어 시스템의 수치는 독소루비신 화학요법에 대한 감수성을 결정한다. 더욱이 종양 세포가 독소루비신에 반응하여 항산화 방어 시스템의 적응성 활성화를 발휘하는 경우 암세포 선택은 화학저항성의 획득을 유발하게 된다.
Doxorubicin (Adriamycin) is an effective anthracycline chemotherapeutic agent and is widely used for the treatment of hematopoietic solid tumors, including ovarian cancer. However, its anticancer mechanism has not yet been fully understood, and several mechanisms of action can be proposed as models of doxorubicin-mediated cytotoxic apoptosis: (i) DNA damage via doxorubicin-induced DNA insertion, (ii) quinone structure. Inhibition of DNA synthesis by ROS production by redox cycle and (i) stabilization of topoisomerase II-DNA complex. Clinical use of doxorubicin is mainly limited by dose-dependent toxicity in normal organs, including heart cells. Dose-limiting side effects of doxorubicin can often be exacerbated by increased resistance causing treatment failure. Several endogenous factors mediating doxorubicin resistance have been identified and cellular defects such as p53 loss and dysfunction of death receptors have been linked to insufficient reactivity of cancer cells to anthracyclines. In particular, an increase in intracellular GSH pool has been shown to correlate with reduced doxorubicin sensitivity of tumor cells. Since ROS production is one of the doxorubicin anticancer mechanisms, the levels of the antioxidant defense system in cancer cells determine the susceptibility to doxorubicin chemotherapy. Moreover, when tumor cells exert adaptive activation of the antioxidant defense system in response to doxorubicin, cancer cell selection results in the acquisition of chemical resistance.
본 발명에서 본 발명자들은 난소암 세포의 독소루비신 저항성에 있어서 Nrf2-항산화 시스템 역할을 조사하였다. 독소루비신 감수성 및 Nrf2 활성이 상호 관련되는지 여부를 측정하기 위해 4가지 타입의 난소암 세포주가 사용되었고 독소루비신-저항성 A2780DR 세포가 수립되었다.
In the present invention, we investigated the role of Nrf2-antioxidant system in doxorubicin resistance of ovarian cancer cells. Four types of ovarian cancer cell lines were used to determine whether doxorubicin susceptibility and Nrf2 activity were correlated and doxorubicin-resistant A2780DR cells were established.
본 발명의 실험에 따르면 높은 독소루비신-감수성 세포주는 독소루비신-저항성 세포주보다 낮은 Nrf2 활성이 측정되었다. 더욱이 독소루비신 저항성에 대해 선택된 수립 A2780DR 세포는 증가된 수치의 Nrf2 활성 및 총 GSH 풀의 수반된 증가를 지닌 GSH-합성 효소 발현을 나타내었다. 이와 반대로 렌티바이러스 shRNA 전달 시스템 이용에 의한 A2780DR 세포 내 안정한 Nrf2 발현 저해는 항산화 반응 요소(ARE)-작동 유전자 발현의 억제와 함께 독소루비신 감수성을 회복시킬 수 있었다.
According to the experiments of the present invention, high doxorubicin-sensitive cell lines were measured to have lower Nrf2 activity than doxorubicin-resistant cell lines. Moreover, established A2780DR cells selected for doxorubicin resistance showed GSH-synthetic enzyme expression with increased levels of Nrf2 activity and accompanying increase in total GSH pool. In contrast, stable inhibition of Nrf2 expression in A2780DR cells by the use of a lentiviral shRNA delivery system was able to restore doxorubicin sensitivity with inhibition of antioxidant response element (ARE) -acting gene expression.
따라서 본 발명자들은 독소루비신-매개 항암 활성이 Nrf2 단백질 시스템의 부재시 증가됨을 확인하였으며 간섭 shRNA 적용에 의한 Nrf2 전사인자 저해가 독소루비신의 난소암 저항성을 감소시킴을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 된 것이다.
Therefore, the present inventors confirmed that doxorubicin-mediated anticancer activity was increased in the absence of the Nrf2 protein system, and the present invention was completed by confirming that Nrf2 transcription factor inhibition by interference shRNA application reduced ovarian cancer resistance of doxorubicin.
본 발명이 해결하려는 과제는 독소루비신-매개 항암 활성이 Nrf2 단백질 시스템의 부재시 증가됨을 확인하고자 한 것으로, 간섭 shRNA 적용에 의한 Nrf2 전사인자 저해가 독소루비신의 난소암 저항성을 감소시킴을 측정하고자 한 것이다.
The problem to be solved by the present invention is to confirm that doxorubicin-mediated anticancer activity is increased in the absence of the Nrf2 protein system, to determine that inhibition of Nrf2 transcription factor by the application of interference shRNA reduces ovarian cancer resistance of doxorubicin.
본 발명의 목적은 활성 산소종 스트레스로부터 세포를 보호하는 Nrf2(NF-E2-관련 인자 2)의 전사를 저해하는 간섭 shRNA(서열번호: 26)를 이용한 항암제 독소루비신의 난소암 내성 억제방법을 제공하는 것이다.
An object of the present invention to provide a method for inhibiting ovarian cancer resistance of the anticancer drug doxorubicin using an interference shRNA (SEQ ID NO: 26) that inhibits the transcription of Nrf2 (NF-E2-related factor 2) that protects cells from reactive oxygen species stress. will be.
이때 상기 독소루비신의 난소암 내성 억제는 인간 난소암 SKOV3 세포주, 난소암 OV90 세포주 및 난소암 A2780DR 세포주에 유의적으로 독소루비신 감수성을 부여함을 특징으로 한다.
At this time, the inhibition of ovarian cancer resistance of the doxorubicin is characterized by imparting doxorubicin sensitivity significantly to the human ovarian cancer SKOV3 cell line, ovarian cancer OV90 cell line and ovarian cancer A2780DR cell line.
또한 상기 간섭 shRNA를 이용한 독소루비신의 내성 억제는 저항성 난소암 세포주에 Nrf2 전사 저해를 통한 글루타메이트-시스테인 리가제 촉매 서브 유니트(GCLC), 헴-옥시게나제-1(HO-1) 및 글루타티온(GSH)의 발현 저해를 통해 유도됨을 특징으로 한다.
In addition, inhibition of doxorubicin resistance using the interfering shRNA may be inhibited by glutamate-cysteine ligase catalytic subunit (GCLC), heme-oxygenase-1 (HO-1) and glutathione (GSH) through inhibition of Nrf2 transcription in resistant ovarian cancer cell lines. Characterized in that it is induced through inhibition of expression.
한편 본 발명의 또다른 목적은 활성 산소종 스트레스로부터 세포를 보호하는 Nrf2(NF-E2-관련 인자 2)의 전사를 저해하는 간섭 Nrf2-타겟팅 shRNA(서열번호: 26) 발현 플라스미드를 포함하는 렌티바이러스를 제공하는 것이다.
Meanwhile, another object of the present invention is a lentivirus comprising an interfering Nrf2-targeting shRNA (SEQ ID NO: 26) expression plasmid that inhibits transcription of Nrf2 (NF-E2-related factor 2) that protects cells from reactive oxygen species stress. To provide.
본 발명의 효과는 독소루비신-매개 항암 활성이 Nrf2 단백질 시스템의 부재시 증가됨을 확인하고 간섭 shRNA 적용에 의한 Nrf2 전사인자 저해가 독소루비신의 난소암 저항성을 감소시킴을 확인함으로써 Nrf2 간섭 shRNA를 이용한 독소루비신의 난소암 내성 억제 방법을 제공하는 것이다.
The effects of the present invention confirm that doxorubicin-mediated anticancer activity is increased in the absence of Nrf2 protein system and that Nrf2 transcription factor inhibition by interference shRNA application reduces ovarian cancer resistance of doxorubicin by ovarian cancer of doxorubicin using Nrf2 interfering shRNA. It is to provide a method of inhibiting resistance.
도 1은 인간 난소 암종 세포주의 화학 감수성을 나타낸 것이다. A2780, SKOV3(SKOV), TOV21G(TOV) 및 OV90 세포가 웰 당 5000 세포수의 밀도로 96-웰 플레이트 상에 평판배양되었고 운반체와 함께 인큐베이트되었다. 24시간 동안 (A) 시스플라틴(1-32 ㎍/ml), (B) 독소루비신(0.1-80 μM), (C) 사이클로포스파마이드(4-64 mM) 또는 (D) 5-FU(4-64 μM). 세포 생존능은 MTT 분석에 의해 모니터되었다. 수치는 8개 측정치의 평균±SE이다.
도 2는 난소암 세포주의 Nrf2 타겟 유전자 발현 수치를 나타낸 것이다. 도 2(A)는 OV90, SKOV3, TOV21G 및 A2780 세포 내 Nrf2 전사 수치 및 그의 타겟 유전자를 나타낸다. GCL의 서브유니트(GCLC 및 GCLM), GR, NQO1, Nrf2, UGT1A6 및 β-액틴의 수치를 측정하기 위해 전체 RNA가 RT-PCR 분석에 사용되었다. GCLC, GCLM 및 GR의 상대 강도는 β-액틴 수치를 이용한 표준화 후 수득되었다. 유사한 결과가 3회 독립 실험에서 수득되었다. 도 2(B)는 4가지 난소암 세포주 내 총 GSH 함량 및 저항성 SKVO3 및 민감성 A2780 세포 내 시스틴 운반제인 xCT의 전사 수치를 나타낸다. 총 GSH 함량은 단백질 mg 당 GSH 양으로 표기되었다. 수치는 4회 실험의 평균 ±SE이다. 도 2(C)는 SKOV3 및 A2780 세포 내 Nrf2 및 AP-1의 전사 활성을 나타낸다. 3개 복사체의 인간 NQQ1 ARE 또는 단일 복사체의 마우스 GSTA1 ARE를 포함하는 루시페라제 수용체 플라스미드가 세포 내로 트랜스펙트되었고 Dual Luciferase System을 이용하여 루시페라제 활성이 모니터되었다. AP-1 전사 활성 측정을 위해 TRE를 지닌 루시페라제 수용체 플라스미드가 세포 내로 트랜스펙트되었다. 수치는 4회 실험의 평균±SE이다. 도 2(D)는 Nrf2-ARE 결합 활성을 측정하기 위한 EMSA를 나타낸다. 6 ㎍의 세포핵 단백질이 비오틴-표지 ARE와 20분간 인큐베이트되었다. 경쟁 결합을 위해 100-배 초과의 비표지 ARE 또는 Nrf2-특이적 항체(1 ㎍)가 인큐베이션 혼합물에 첨가되었다. 전체 결합 혼합물은 4% 폴라아크릴아미드 겔 상에서 영동되고 나일론 멤브레인으로 이동되었다. 표지된 ARE는 멤브레인을 스트렙트아비딘-당근 과산화효소 컨쥬게이트 및 화학발광 기질과 인큐베이트함으로서 검출되었다. 유사한 결과가 3회 독립 분석에서 수득되었다. 도 2(E)는 SKOV3 및 A2780 세포 내 세포핵 Nrf2 단백질 수치를 나타낸다. SKOV3 및 A2780 세포 유래의 세포핵 단백질 추출물이 Nrf2의 면역블럿 분석에 사용되었다. 도 2(F)는 SKOV3 및 A2780 세포주의 NRF1 및 BACH1의 전사체 수치를 나타낸다.
도 3은 독소루비신이 A2780 세포 내 Nrf2 타겟 유전자 발현을 증가시킴을 나타낸 것이다. 도 3(A)에서 A2780 세포는 운반체(Veh) 또는 독소루비신 (0.75 또는 1.5 μM)과 24시간 동안 인큐베이트되었고 전체 RNA가 추출되었다. GCLC, GR, NQO1, HO-1 및 AKR1C1/2의 전사체 수치는 RT-PCR 분석을 이용하여 측정되었다. 상대 강도는 28S 수치를 이용한 표준화 후 수득되었다. 유사한 결과가 3회 독립 측정에서 수득되었다. 도 3(B)는 A2780 세포에서 2.5 μM SFN과 24시간 인큐베이션 후 GCLC 및 AKR1C1/2의 전사체 수치를 나타낸다. 상대 강도는 28S 수치를 이용한 표준화 후 수득되었다.
도 4는 독소루비신-저항성 A2780DR 세포의 수립을 나타낸 것이다. 도 4(A)에서 A2780DR 세포는 A2780 세포를 단계적으로 증가하는 농도(0.02-0.12 μM)의 독소루비신에 노출시킴으로서 수립되었다. A2780 및 A2780DR 세포는 독소루비신(0-3.2 μM)과 72시간 동안 인큐베이트되었고 세포 생존능은 MTT 분석에 의해 모니터되었다. 수치는 8회 측정치의 평균±SE이다. 도 4(B)는 독소루비신 처리에 대한 A2780DR 세포의 안정적 저항성을 나타낸다. 수립된 A2780 세포는 무-독소루비신 배지 내에서 4주간 유지되었고(A2780DRND) 세포 생존능은 운반체(v) 또는 독소루비신(0.2 또는 1.6 μM)과의 72시간 동안 인큐베이션 후 모니터되었다. 수치는 8회 측정치의 평균±SE이다. 도 4(C)는 A2780DR 세포의 독소루비신 저항성을 나타낸다. 세포는 독소루비신(0-4 μM)과 24시간 동안 인큐베이트되었고 세포 생존능은 MTT 분석에 의해 측정되었다. 도4(D 및 E)는 A2780DR 세포의 시스플라틴 및 사이클로포스파마이드(cyclophos) 감수성을 나타낸다. 세포는 시스플라틴(D; 0-32 μg/ml) 또는 사이클로포스파마이드(E; 0-32 mM)와 24시간 동안 인큐베이트되었고 생존 세포수는 MTT 분석에 의해 모니터되었다. 수치는 8회 측정치의 평균±SE이다. 양친 A2780 대비 a P < 0.05.
도 5는 A2780DR 세포 내 독소루비신-유도 아폽토시스 반응의 감소를 나타낸 것이다. 도 5(A)는 독소루비신 처리 후 TUNEL 분석을 나타낸다. A2780 및 A2780DR 세포는 운반체(Veh) 또는 1.5 μ 독소루비신과 24시간 동안 인큐베이트되었다. 아폽토시스 TUNEL 염색은 DNA 틈(nick)을 플루오레세인-12-dUTP로 표지함으로서 수행되었고 염색질 대조염색은 PI로의 염색에 의해 수행되었다. 아폽토시스 녹색 염색 및 세포핵 적색 염색은 형광 현미경으로 이용하여 관찰되었다. 유사한 결과가 3회 독립 측정에서 수득되었다. 도 5(B)는 A2780DR 세포 내 독소루비신-유도 카스파제-3 활성화의 저해를 나타낸다. 세포는 Veh 또는 독소루비신(2 또는 4 μM)과 24시간 동안 인큐베이트되었고 활성화 카사파제-3 분열 형태(17 kDa) 및 β-튜불린 수치가 특이적 항체로 측정되었다.
도 6은 독소루비신-저항성 A2780DR 세포 내 증가된 Nrf2-GSH 시스템을 나타낸 것이다. 도 6(A)는 A2780 및 A2780DR 세포 내 Nrf2 타겟 유전자의 전사체 수치를 나타낸다. GCLC, GCLM, GR, HO-1, xCT, MRP1 및 β-액틴의 수치는 RT-PCR 분석을 이용하여 측정되었다. 막대 그래프는 β-액틴의 수치에 대해 표준화된 Nrf2 타겟 유전자 수치의 상대 강도를 나타낸다. 수치는 3회 실험의 평균±SE이다. 양친 A2780 대비 a P < 0.05. 도 6(C)는 A2780 및 A2780DR 세포 내 Nrf2 전사 활성을 나타낸다. 세포는 인간 NQQ1 ARE 수용체 플라스미드로 트랜스펙트되었고 ARE-작동 루시페라제 활성이 측정되었다. 수치는 4회 실험의 평균±SE이다. 양친 A2780 대비 a P < 0.05. 도 6(D)는 Nrf2-ARE 결합 활성의 EMSA를 나타낸다. A2780 세포는 운반체 또는 SFN으로 6시간 동안 처리되었고 세포핵 단백질이 추출되었다. 비오틴-표지 ARE는 운반체-처리 A2780(Veh) 또는 SFN-처리 A2780(SFN) 유래의 세포핵 단백질과 인큐베이트되었고, 경쟁 결합을 위해 100-배 초과 비표지 ARE가 운반체 및 A2780을 지닌 인큐베이션 혼합물에 첨가되었다. A2780 및 A2780DR 내 ARE 결합 활성을 비교하기 위해 세포핵 단백질이 처리되지 않은 세포로부터 준비되었다(우측 컬럼). 전체 결합 혼합물은 4% 폴라아크릴아미드 겔 상에서 영동되었고 나일론 멤브레인으로 이동되었다. 표지 ARE는 멤브레인을 스트렙트아비딘-당근 과산화효소 컨쥬게이트 및 화학발광 기질과 인큐베이트함으로서 검출되었다. 유사한 결과가 3회 독립 분석에서 수득되었다. 도 6(E)는 A2780 및 A2780DR 세포 내 세포핵 Nrf2 및 총 KEAP1의 수치를 나타낸다. 세포핵 단백질 및 총 용해질은 면역블럿 분석을 이용하여 각각 Nrf2 및 KEAP1을 검출하는데 사용되었다. 유사한 결과가 3회 독립 분석에서 수득되었다.
도 7은 A2780 세포 내 NF-κB 활성을 나타낸 것이다. 도 7(A)는 A2780DR 세포 내 증가된 NF-κB 활성을 나타낸다. NF-κB 반응 요소를 포함하는 루시페라제 수용체 플라스미드가 세포 내로 트랜스펙트되었고 Dual Luciferase System을 이용하여 루시페라제 활성이 모니터되었다. 도 7(B)는 A2780 및 A2780DR 세포 내 GCLC 프로모터 활성을 나타낸다. NF-κB 결합 사이트를 포함하나 기능성 ARE가 부재한 p1088-GCLC 루시페라제 플라스미드가 세포 내로 트랜스펙트되었고 이중 루시페라제 분석이 수행되었다. 수치는 4회 또는 5회 측정치의 평균±SE이다. 양친 A2780 대비 a P < 0.05.
도 8은 Nrf2-저해 A2780 세포의 수립 및 화학 감수성의 회복을 나타낸 것이다. 도 8(A)는 Nrf2 shRNA의 렌티바이러스 전달에 의한 Nrf2 및 타겟 유전자 발현의 억제를 나타낸다. A2780DR 세포는 스크램블 RNA-발현 바이러스 플라스미드 또는 Nrf2-특이적 shRNA-발현 바이러스 플라스미드를 포함하는 렌티바이러스 입자에 의해 형질도입되었다. 퓨로마이신 선택 후 스크램블 RNA(A2780DR-scRNA) 또는 Nrf2-타겟팅 shRNA(A2780DR-shRNA)를 발현하는 안정한 세포주가 수립되었다. Nrf2, GCLC, HO-1 및 HPRT의 전사체 수치는 RT-PCR 분석에 의해 모니터되었다. 유사한 결과가 3회 독립 실험에서 수득되었다. 도 8(B)는 독소루비신과의 인큐베이션 후 세포 생존능을 나타낸다. A2780DR, A2780DRscRNA 및 A2780DR-shRNA 세포는 운반체 도는 독소루비신(1 및 2 μM)과 48시간 동안 인큐베이트되었다. 세포 생존능은 MTT 분석에 의해 모니터되었다. 수치는 8회 측정치의 평균±SE이다. A2780DR-scRNA 대조군 대비 a P < 0.05. 도 8(C)는 PI 염색된 아폽토시스 세포의 유세포 측정 분석을 나타낸다. A2780DR, A2780DR-scRNA 및 A2780DR-shRNA는 운반체(Veh) 또는 1.5 μ 독소루비신과 24시간 동안 인큐베이트되었고 에탄올 고정 후 PI로 염색되었다. PI FACS 분석이 수행되었고 아폽토시스 세포는 서브-G1기 분획을 측정함으로서 측정되었다. 수치는 20,000개 계측 세포 중 서브-G1기의 세포 분획이다. 도 8(D)는 Nrf2 shRNA 발현 A2780 양친 세포의 독소루비신 감수성을 나타낸다. 비특이적 스크램블 RNA 발현 플라스미드 또는 Nrf2-타겟팅 shRNA 발현 플라스미드를 포함하는 렌티바이러스 입자가 양친 A2780 세포 내로 트랜스펙트되었고, 안정적 세포주가 퓨로마이신 선택 및 콜로니 분리 후 수립되었다. 스크램블 RNA(A2780-scRNA) 또는 Nrf2 shRNA(A2780-shRNA)를 지닌 A2780 세포는 독소루비신(0.2 또는 0.4 μM)과 24시간 동안 인큐베이트되었고 세포 생존능은 MTT 분석에 의해 모니터되었다. 수치는 8회 측정치의 평균±SE이다. 1 shows the chemical sensitivity of human ovarian carcinoma cell lines. A2780, SKOV3 (SKOV), TOV21G (TOV) and OV90 cells were plated on 96-well plates at a density of 5000 cells per well and incubated with the carrier. For 24 hours (A) Cisplatin (1-32 μg / ml), (B) Doxorubicin (0.1-80 μM), (C) Cyclophosphamide (4-64 mM) or (D) 5-FU (4- 64 μM). Cell viability was monitored by MTT assay. Values are mean ± SE of 8 measurements.
2 shows Nrf2 target gene expression levels of ovarian cancer cell lines. 2 (A) shows Nrf2 transcription levels and their target genes in OV90, SKOV3, TOV21G and A2780 cells. Total RNA was used for RT-PCR analysis to measure the levels of subunits of GCL (GCLC and GCLM), GR, NQO1, Nrf2, UGT1A6 and β-actin. Relative intensities of GCLC, GCLM and GR were obtained after normalization using β-actin levels. Similar results were obtained in three independent experiments. 2 (B) shows the total GSH content in four ovarian cancer cell lines and the transcriptional levels of xCT, a cystine transporter in resistant SKVO3 and sensitive A2780 cells. Total GSH content is expressed as the amount of GSH per mg of protein. Values are the mean ± SE of 4 experiments. 2 (C) shows the transcriptional activity of Nrf2 and AP-1 in SKOV3 and A2780 cells. Luciferase receptor plasmids containing three copies of human NQQ1 ARE or a single copy of mouse GSTA1 ARE were transfected into cells and luciferase activity was monitored using the Dual Luciferase System. Luciferase receptor plasmids with TRE were transfected into cells for measuring AP-1 transcriptional activity. Values are mean ± SE of 4 experiments. 2 (D) shows EMSA for measuring Nrf2-ARE binding activity. 6 μg of nucleus protein was incubated with biotin-labeled ARE for 20 minutes. More than 100-fold unlabeled ARE or Nrf2-specific antibody (1 μg) was added to the incubation mixture for competitive binding. The whole binding mixture was run on 4% polyacrylamide gels and transferred to the nylon membrane. Labeled ARE was detected by incubating the membrane with streptavidin-carrot peroxidase conjugate and chemiluminescent substrate. Similar results were obtained in three independent analyzes. 2 (E) shows the nuclear Nrf2 protein levels in SKOV3 and A2780 cells. Nucleic acid protein extracts from SKOV3 and A2780 cells were used for immunoblot analysis of Nrf2. 2 (F) shows transcript levels of NRF1 and BACH1 in SKOV3 and A2780 cell lines.
3 shows that doxorubicin increases Nrf2 target gene expression in A2780 cells. In FIG. 3 (A) A2780 cells were incubated with vehicle (Veh) or doxorubicin (0.75 or 1.5 μM) for 24 hours and total RNA extracted. Transcript levels of GCLC, GR, NQO1, HO-1, and AKR1C1 / 2 were measured using RT-PCR analysis. Relative strength was obtained after normalization with 28S values. Similar results were obtained in three independent measurements. 3 (B) shows transcript levels of GCLC and AKR1C1 / 2 after 24 hours incubation with 2.5 μM SFN in A2780 cells. Relative strength was obtained after normalization with 28S values.
4 shows the establishment of doxorubicin-resistant A2780DR cells. In FIG. 4 (A) A2780DR cells were established by exposing A2780 cells to progressively increasing concentrations of doxorubicin (0.02-0.12 μM). A2780 and A2780DR cells were incubated with doxorubicin (0-3.2 μM) for 72 hours and cell viability was monitored by MTT assay. Values are the mean ± SE of 8 measurements. 4 (B) shows stable resistance of A2780DR cells to doxorubicin treatment. Established A2780 cells were maintained for 4 weeks in medium without doxorubicin (A2780DRND) and cell viability was monitored after 72 hours of incubation with vehicle (v) or doxorubicin (0.2 or 1.6 μM). Values are the mean ± SE of 8 measurements. 4 (C) shows doxorubicin resistance of A2780DR cells. Cells were incubated with doxorubicin (0-4 μM) for 24 hours and cell viability was measured by MTT assay. 4 (D and E) show cisplatin and cyclophoside sensitivity of A2780DR cells. Cells were incubated with cisplatin (D; 0-32 μg / ml) or cyclophosphamide (E; 0-32 mM) for 24 hours and viable cell numbers were monitored by MTT assay. Values are the mean ± SE of 8 measurements. A P <0.05 compared to parent A2780.
5 shows a decrease in doxorubicin-induced apoptosis response in A2780DR cells. 5 (A) shows TUNEL analysis after doxorubicin treatment. A2780 and A2780DR cells were incubated with the vehicle (Veh) or 1.5 μ doxorubicin for 24 hours. Apoptosis TUNEL staining was performed by labeling DNA nicks with fluorescein-12-dUTP and chromatin counterstaining was performed by staining with PI. Apoptosis green staining and nucleus red staining were observed using fluorescence microscopy. Similar results were obtained in three independent measurements. 5 (B) shows inhibition of doxorubicin-induced caspase-3 activation in A2780DR cells. Cells were incubated with Veh or doxorubicin (2 or 4 μM) for 24 hours and activated caspase-3 cleavage form (17 kDa) and β-tubulin levels were measured with specific antibodies.
6 shows an increased Nrf2-GSH system in doxorubicin-resistant A2780DR cells. 6 (A) shows the transcript levels of Nrf2 target genes in A2780 and A2780DR cells. Levels of GCLC, GCLM, GR, HO-1, xCT, MRP1 and β-actin were measured using RT-PCR analysis. Bar graphs show the relative intensities of Nrf2 target gene levels normalized to the levels of β-actin. Values are mean ± SE of 3 experiments. A P <0.05 compared to parent A2780. 6 (C) shows Nrf2 transcriptional activity in A2780 and A2780DR cells. Cells were transfected with human NQQ1 ARE receptor plasmids and ARE-acting luciferase activity was measured. Values are mean ± SE of 4 experiments. A P <0.05 compared to parent A2780. 6 (D) shows EMSA of Nrf2-ARE binding activity. A2780 cells were treated with vehicle or SFN for 6 hours and nucleated protein was extracted. Biotin-labeled AREs were incubated with nucleus proteins from carrier-treated A2780 (Veh) or SFN-treated A2780 (SFN), and more than 100-fold unlabeled AREs were added to the incubation mixture with carrier and A2780 for competitive binding. It became. Nuclear protein was prepared from untreated cells to compare ARE binding activity in A2780 and A2780DR (right column). The whole binding mixture was run on 4% polyacrylamide gels and transferred to the nylon membrane. Labeled ARE was detected by incubating the membrane with streptavidin-carrot peroxidase conjugate and chemiluminescent substrate. Similar results were obtained in three independent analyzes. 6 (E) shows the levels of nucleus Nrf2 and total KEAP1 in A2780 and A2780DR cells. Cell nucleus proteins and total lysates were used to detect Nrf2 and KEAP1, respectively, using immunoblot analysis. Similar results were obtained in three independent analyzes.
Figure 7 shows NF-κB activity in A2780 cells. 7 (A) shows increased NF-κB activity in A2780DR cells. Luciferase receptor plasmids containing NF-κB response elements were transfected into cells and luciferase activity was monitored using the Dual Luciferase System. 7 (B) shows GCLC promoter activity in A2780 and A2780DR cells. The p1088-GCLC luciferase plasmid containing the NF-κB binding site but without functional ARE was transfected into cells and a double luciferase assay was performed. Values are mean ± SE of 4 or 5 measurements. A P <0.05 compared to parent A2780.
8 shows the establishment and recovery of chemical sensitivity of Nrf2-inhibited A2780 cells. 8 (A) shows inhibition of Nrf2 and target gene expression by lentiviral delivery of Nrf2 shRNA. A2780DR cells were transduced with lentiviral particles comprising scrambled RNA-expressing virus plasmids or Nrf2-specific shRNA-expressing virus plasmids. After puromycin selection, stable cell lines expressing scrambled RNA (A2780DR-scRNA) or Nrf2-targeting shRNA (A2780DR-shRNA) were established. Transcript levels of Nrf2, GCLC, HO-1 and HPRT were monitored by RT-PCR analysis. Similar results were obtained in three independent experiments. 8 (B) shows cell viability after incubation with doxorubicin. A2780DR, A2780DRscRNA and A2780DR-shRNA cells were incubated with carrier or doxorubicin (1 and 2 μM) for 48 hours. Cell viability was monitored by MTT assay. Values are the mean ± SE of 8 measurements. A P <0.05 compared to A2780DR-scRNA control. 8 (C) shows flow cytometric analysis of PI stained apoptosis cells. A2780DR, A2780DR-scRNA and A2780DR-shRNA were incubated with vehicle (Veh) or 1.5 μ doxorubicin for 24 hours and stained with PI after ethanol fixation. PI FACS analysis was performed and apoptosis cells were measured by measuring sub-G 1 phase fractions. The figure is the cell fraction of sub-G 1 phase out of 20,000 instrument cells. 8 (D) shows doxorubicin susceptibility of Nrf2 shRNA expressing A2780 parent cells. Lentivirus particles comprising nonspecific scrambled RNA expression plasmids or Nrf2-targeting shRNA expression plasmids were transfected into parent A2780 cells and stable cell lines were established after puromycin selection and colony isolation. A2780 cells with scrambled RNA (A2780-scRNA) or Nrf2 shRNA (A2780-shRNA) were incubated with doxorubicin (0.2 or 0.4 μM) for 24 hours and cell viability was monitored by MTT assay. Values are the mean ± SE of 8 measurements.
전사 인자 Nrf2가 항산화-반응 요소(ARE)에 결합함으로서 광범한 배열의 항산화 유전자를 상향-조절하기 때문에 Nrf2는 산화 스트레스에 반응하여 건강한 세포 생존에 중요한 요소라는 점은 확고하게 알려져 있다. 따라서 암세포의 화학요법제에 대한 노출 후 Nrf2 시스템의 적응성 활성화라는 가설이 수립될 수 있고 종양에 의한 화학저항성 획득을 의미한다.
Since the transcription factor Nrf2 up-regulates a broad array of antioxidant genes by binding to the antioxidant-responsive element (ARE), it is firmly known that Nrf2 is important for healthy cell survival in response to oxidative stress. Therefore, the hypothesis of adaptive activation of the Nrf2 system after exposure of cancer cells to chemotherapeutic agents can be established, which means that chemo resistance is obtained by tumors.
본 발명은 독소루비신에 대한 획득 저항성의 증진시 Nrf2 신호전달의 잠재적 역할을 측정하였다. 독소루비신에 매우 감수성이 높은 인간 난소 암종 세포주 A2780은 저항성 난소 암종 SKOV3 및 OV90 세포와 비교시 낮은 ARE 결합 및 ARE-작동 루시페라제 활성 수치뿐만 아니라 그의 타겟 유전자의 억제된 발현을 나타내었다. 단계적으로 증가하는 농도의 독소루비신에 노출 후 수립된 독소루비신-저항성 A2780DR 세포는 독소루비신-유도 세포사멸에 대한 불응성을 나타내었다. A2780 세포 내 독소루비신 저항성 획득은 Nrf2 활성 증가 및 후속 γ-글루타밀시스테인 리가제의 촉매 서브유니트의 발현 및 총 GSH 함량 증가가 동반되었다.
The present invention measured the potential role of Nrf2 signaling in enhancing acquisition resistance to doxorubicin. The human ovarian carcinoma cell line A2780, which is highly susceptible to doxorubicin, exhibited low ARE binding and ARE-acting luciferase activity levels as well as suppressed expression of its target genes as compared to resistant ovarian carcinoma SKOV3 and OV90 cells. Doxorubicin-resistant A2780DR cells established after exposure to increasing concentrations of doxorubicin showed refractory to doxorubicin-induced apoptosis. Acquisition of doxorubicin resistance in A2780 cells was accompanied by increased Nrf2 activity and subsequent expression of catalytic subunits of γ-glutamylcysteine ligase and increased total GSH content.
A2780DR 세포의 획득 화학저항성에서 Nrf2의 중요한 역할은 A2780DR 세포 내 Nrf2-특이적 shRNA(서열번호: 26)의 안정한 발현 후 독소루비신 감수성의 복구에 의해 확인될 수 있는 반면 Nrf2의 저해는 양친 A2780 세포 내 독소루비신 감수성을 더욱 강화시킬 수 없었다. 이들 결과는 Nrf2 활성 수치가 난소 암종 세포주 내의 독소루비신 감수성에 대한 결정 인자이고 Nrf2 시스템의 적응성 활성화는 안트라사이클린 치료에 대해 획득된 저항성 증가에 관여할 수 있음을 나타낸다.
An important role of Nrf2 in the acquisition chemical resistance of A2780DR cells can be confirmed by the recovery of doxorubicin susceptibility after stable expression of Nrf2-specific shRNA (SEQ ID NO: 26) in A2780DR cells, whereas inhibition of Nrf2 is doxorubicin in parental A2780 cells The sensitivity could not be further enhanced. These results indicate that Nrf2 activity levels are a determinant for doxorubicin sensitivity in ovarian carcinoma cell lines and that adaptive activation of the Nrf2 system may be involved in the increased resistance obtained for anthracycline treatment.
따라서 본 발명은 독소루비신-매개 항암 활성이 Nrf2 단백질 시스템의 부재시 증가됨을 확인하고 간섭 shRNA 적용에 의한 Nrf2 단백질 발현 저해가 독소루비신의 난소암 저항성을 감소시킴을 확인함으로써 Nrf2 간섭 shRNA를 이용한 독소루비신의 난소암 내성 억제 방법을 제공하는 것이다.
Therefore, the present invention confirms that doxorubicin-mediated anticancer activity is increased in the absence of Nrf2 protein system, and that inhibition of Nrf2 protein expression by interference shRNA decreases ovarian cancer resistance of doxorubicin, thereby ovarian cancer resistance of doxorubicin using Nrf2 interfering shRNA. It is to provide a suppression method.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
항암제 독소루비신에 민감성인 A2780 세포A2780 Cells Susceptible to Anticancer Drug Doxorubicin
난소암의 치료를 위해 백금계 항암제가 독소루비신, 알킬화제 및 파클리탁셀과 병용된다. 그러나 이들 세포독성 약물에 대한 내인성 및 획득 저항성이 매우 공통적이다. 화학저항성에 대한 Nrf2의 잠재적인 관련성을 조사하기 위해 본 발명은 OV90, SKOV3, TOV21G 및 A2780을 포함한 4가지 타입의 인간 난소암 세포주를 사용하였고, 여러 항암제에 대한 감수성을 평가하였다.
Platinum-based anticancer agents are used in combination with doxorubicin, alkylating agents and paclitaxel for the treatment of ovarian cancer. However, endogenous and acquired resistance to these cytotoxic drugs is very common. To investigate the potential relationship of Nrf2 to chemical resistance, the present invention used four types of human ovarian cancer cell lines, including OV90, SKOV3, TOV21G and A2780, and evaluated their susceptibility to various anticancer agents.
항암제로서 백금계 시스플라틴, 안트라사이클린 독소루비신, 알킬화 사이클로포스파마이드 및 항-대사물 5-플루오로우라실(5-FU)이 세포 내에서 24시간 동안 인큐베이트되었고 MTT 분석을 이용하여 세포 생존능이 모니터링되었다. SKOV3 및 OV90 세포는 이들 항암제에 대해 높은 저항성을 나타내었고; 시스플라틴, 독소루비신 및 5-FU로의 처리는 세포 생존능을 유의적으로 감소시키지 않았으며, 80 μM 독소루비신은 70-100% 생존을 야기하였다(도 1A, B 및 D). A2780은 이들 화학물질에 가장 민감하였고 72시간 인큐베이션 후 독소루비신의 IC50은 0.033 μM이었으며, 이는 OV90 및 SKOV3과는 현격한 차이이다. 4개의 세포주에 있어서 사이클로포스파마이드에 대한 세포 감수성에서 유의적인 차이는 관찰되지 않았다(도 1C). 그러나 TOV21G 세포는 SKOV3 및 OV90과 비교시 독소루비신 및 시스플라틴에 매우 민감하였다. 이들 결과는 A2780 세포주가 독소루비신 및 시스플라틴에 매우 민감한 반면 SKOV3 및 OV90은 저항성 세포주이다.
Platinum-based cisplatin, anthracycline doxorubicin, alkylated cyclophosphamide and anti-metabolite 5-fluorouracil (5-FU) as anticancer agents were incubated in cells for 24 hours and cell viability was monitored using MTT assay. . SKOV3 and OV90 cells showed high resistance to these anticancer agents; Treatment with cisplatin, doxorubicin and 5-FU did not significantly reduce cell viability and 80 μM doxorubicin resulted in 70-100% survival (FIGS. 1A, B and D). A2780 was most sensitive to these chemicals, and after 72 hours of incubation, the IC 50 for doxorubicin was 0.033 μM, a significant difference from OV90 and SKOV3. No significant difference in cell sensitivity to cyclophosphamide was observed for the four cell lines (FIG. 1C). However, TOV21G cells were very sensitive to doxorubicin and cisplatin compared to SKOV3 and OV90. These results indicate that the A2780 cell line is very sensitive to doxorubicin and cisplatin while SKOV3 and OV90 are resistant cell lines.
저항성 세포주와 비교시 낮은 수치의 Nrf2 활성, 항산화 유전자 발현 및 세포 GSH 함량을 지니는 화학요법 감수성 A2780Chemotherapy-sensitive A2780 with low levels of Nrf2 activity, antioxidant gene expression and cellular GSH content compared to resistant cell lines
이후 본 발명은 이들 세포주 내 Nrf2 타겟 유전자 발현 수치가 조사되었다. Nrf2는 GCLC 및 GCLM, GR, GSTs, NQO1 및 UDP 글루쿠로노실 전이효소(UGT)의 기초 및 유도성 발현 모두를 조절하는데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이들 유전자에 대한 전사체 수치가 RT-PCR 분석을 이용하여 평가되었을 때 독소루비신 저항성 OV90 및 SKOV3 세포는 감수성 A2780 세포보다 높은 수치의 GCLC, GR 및 UGT1A6을 나타낸 반면(도 2A) 저항성 및 감수성 세포 사이의 GCLM 및 NQO16 발현 수치상에 유의적인 차이는 존재하지 않았다. 저항성 OV90이 높은 수치의 Nrf2 mRNA를 발현하였으나 Nrf2 자체에 대한 전사체 수치는 독소루비신 감수성과 두드러진 상관관계를 나타내지 않았다.
The present invention was then examined for Nrf2 target gene expression levels in these cell lines. Nrf2 is known to play an important role in regulating both basal and inducible expression of GCLC and GCLM, GR, GSTs, NQOl and UDP glucuronosyl transferase (UGT). Doxorubicin resistant OV90 and SKOV3 cells showed higher levels of GCLC, GR, and UGT1A6 than those of susceptible A2780 (FIG. 2A) when the transcript levels for these genes were assessed using RT-PCR analysis (FIG. 2A). There was no significant difference in the GCLM and NQO16 expression levels. Although resistant OV90 expressed high levels of Nrf2 mRNA, transcript levels for Nrf2 itself did not show a significant correlation with doxorubicin sensitivity.
증가된 글루타메이트-시스테인 리가제 촉매 서브 유니트(GCLC) 발현은 저항성 세포주 내 증가된 GSH 생합성을 유발할 수 있고, 총 GSH 함량의 측정은 이러한 관련성을 확인시킬 수 있었고 이는 SKOV3 및 OV90은 A2780 및 TOV21G보다 더 높은 수치의 세포성 GSH 풀(pool)을 보유함을 나타내고; SKOV3의 총 GSH 함량은 A2780의 4.5-배이었다(도 2B). 증가된 GSH-합성 효소 발현 이외에 SKOV3 세포는 A2780 세포와 비교시 Nrf2 타겟 유전자의 하나인 유의적으로 높은 수치의 시스틴 운송제 xCT를 나타내었고, 이는 SKOV3 세포 내 증가된 GSH 풀이 증가된 GSH 생합성뿐만 아니라 시스테인의 증가된 이용가능성에 의해 매개됨을 나타낸다. 따라서 이들 결과는 난소 암세포 내 여러 Nrf2 타겟 유전자의 발현 수치 및 총 GSH 수치와 화학저항성 사이의 양성적인 연합을 의미한다.
Increased glutamate-cysteine ligase catalytic subunit (GCLC) expression can lead to increased GSH biosynthesis in resistant cell lines, and measurement of total GSH content could confirm this association, which means that SKOV3 and OV90 are more than A2780 and TOV21G. Has a high level of cellular GSH pools; The total GSH content of SKOV3 was 4.5-fold of A2780 (FIG. 2B). In addition to increased GSH-synthesizing enzyme expression, SKOV3 cells exhibited significantly higher levels of cystine transporter xCT, one of the Nrf2 target genes compared to A2780 cells, as well as increased GSH biosynthesis with increased GSH pool in SKOV3 cells. Mediated by increased availability of cysteine. These results therefore indicate a positive association between the expression levels of several Nrf2 target genes in ovarian cancer cells and the total GSH levels and chemical resistance.
Nrf2 타겟 유전자의 차별적인 발현 수치에 따라 ARE 활성은 저항성과의 관련성을 나타내었고; 인간 NQQ1 ARE의 3개 복사체 유래의 루시페라제 활성은 A2780보다 SKOV3에서 40배 높았다(도 2C). 인간 NQQ1 유전자는 함몰된 TPA-반응 요소(TRE; 5'-TGAG/CTCA-3')를 지닌 ARE(5'-TGACTCAGC-3')를 포함하고, SKOV3 세포에서 나타난 높은 수치의 NQQ1 ARE 활성은 AP-1 활성을 반영한다. 그러나 SKOV3 세포 내 증가된 ARE 활성은 주로 증가된 Nrf2 활성에 원인이 있는 것으로 간주되고; TRE의 3개 복사체 유래의 루시페라제 활성이 A2780 세포보다 SKOV3 세포 내에서 2.7-배 더 높았으나 가능한 AP-1 결합 사이트가 부재한 마우스 GSTA2 ARE(5'-AAATGACATTGCTAATGGTGACAAAGCAAC-3' (서열번호: 1))의 단일 복사체는 A2780보다 SKOV3 세포 내에서 3.3-배 더 높은 활성을 나타내었다.
According to the differential expression level of the Nrf2 target gene, ARE activity was associated with resistance; Luciferase activity from three copies of human NQQ1 ARE was 40-fold higher in SKOV3 than A2780 (FIG. 2C). The human NQQ1 gene contains ARE (5'-TGACTCAGC-3 ') with a recessed TPA-responsive element (TRE; 5'-TGAG / CTCA-3'), and high levels of NQQ1 ARE activity seen in SKOV3 cells Reflects AP-1 activity. However, increased ARE activity in SKOV3 cells is considered primarily due to increased Nrf2 activity; Luciferase activity from three copies of TRE was 2.7-fold higher in SKOV3 cells than in A2780 cells, but without mouse APSTA binding site (5'-AAATGACATTGCTAATGGTGACAAAGCAAC-3 '(SEQ ID NO: 1). A single copy of)) showed 3.3-fold higher activity in SKOV3 cells than A2780.
유사하게 EMSA는 SKOV3 유래의 세포핵 단백질의 NQQ1 ARE-결합 활성이 A2780보다 더욱 더 높음을 나타내었고, 이는 SKOV3 내 증가된 Nrf2 활성이 증가된 DNA 결합 활성과 관련됨을 의미한다(도 2D). NQQ1 ARE에 대한 SKOV3 세포핵 단백질의 결합 활성은 Nrf2 항체뿐만 아니라 비표지 ARE의 첨가에 의해 개시될 수 있고, 이는 Nrf2와 NQQ1 ARE의 특이적 결합을 확인시켰다. 최근 KEAP1 유전자 내 분지성 체세포 돌연변이가 Nrf2의 손상된 분해와 관련되고 이는 여러 종양 내 Nrf2의 축적을 유발함이 나타났다.
Similarly, EMSA showed that the NQQ1 ARE-binding activity of SKOV3-derived nucleus proteins was even higher than A2780, indicating that increased Nrf2 activity in SKOV3 was associated with increased DNA binding activity (FIG. 2D). The binding activity of SKOV3 cell nucleus protein to NQQ1 ARE can be initiated by the addition of Nrf2 antibody as well as unlabeled ARE, which confirmed the specific binding of Nrf2 and NQQ1 ARE. Recently, branched somatic mutations in the KEAP1 gene have been associated with impaired degradation of Nrf2, which leads to the accumulation of Nrf2 in several tumors.
그러나 본 발명은 저항성 SKOV3 세포가 감수성 A2780와 비교시 높은 수치의 Nrf2 단백질을 축적함을 나타낼 수 없었다. Nrf2 단백질의 세포핵 단백질 수치를 측정하는 면역블럿 분석시 저항성 SKOV3와 감수성 A2780 사이에 현격한 차이가 관찰되지 않았다(도 2E). 여러 연구는 ARE가 NRF1 및 BACH1과 같은 여러 저해 인자를 포함한 다른 전사 인자에 의해 인식될 수 있음을 입증한 바 있다. 특히 BACH1은 Nrf2와 비교시 ARE 활성을 억제하는 것으로 알려져 있다. 따라서 매우 높은 수치의 Nrf2 단백질과 상호 관련되지 않은 A2780 세포주에서 나타난 낮은 수치의 ARE 활성은 Nrf1 또는 BACH1의 차별적 발현에 의해 매개된다. 그러나 본 발명의 Nrf1 및 BACH1의 전사체 수치 측정은 2가지 세포주 사이의 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 따라서 본 결과는 독소루비신-감수성 A2780 세포는 낮은 수치의 GSH 풀을 지닌 낮은 구조적 활성의 Nrf2를 나타냄을 제안한다.
However, the present invention could not indicate that resistant SKOV3 cells accumulate high levels of Nrf2 protein when compared to susceptible A2780. In immunoblot analysis, measuring the nuclear protein levels of Nrf2 protein, no significant difference was observed between resistant SKOV3 and sensitive A2780 (FIG. 2E). Several studies have demonstrated that ARE can be recognized by other transcription factors, including several inhibitors such as NRF1 and BACH1. In particular, BACH1 is known to inhibit ARE activity compared to Nrf2. Thus, low levels of ARE activity in A2780 cell lines not correlated with very high levels of Nrf2 protein are mediated by differential expression of Nrf1 or BACH1. However, the measurement of transcript levels of Nrf1 and BACH1 of the present invention showed no significant difference between the two cell lines. The present results therefore suggest that doxorubicin-sensitive A2780 cells exhibit low structural activity of Nrf2 with low levels of GSH pools.
A2780 세포 내 독소루비신으로의 급성 처리에 의해 활성화될 수 있는 Nrf2-항산화 시스템Nrf2-antioxidant system that can be activated by acute treatment with A2780 intracellular doxorubicin
다음으로 본 발명자들은 A2780 세포의 독소루비신 처리에 대한 반응이 Nrf2 타겟 유전자의 변경된 발현을 포함하는지 여부에 의문을 제기하였다. 일부 항암제는 Nrf2의 활성화를 통해 ARE-작동 유전자 발현에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 특히 독소루비신 처리 후 증가된 ROS는 Nrf2 시스템을 활성화시키는 것으로 예측될 수 있다. 암세포가 항암제 환경에 적응하기 위해 Nrf2 방어 시스템을 이용하는 경우 무반응 저항성 종양 세포는 신속하게 증식될 것이다. 이러한 가능성을 조사하기 위해 먼저 A2780 세포는 0.75 및 1.5 μM 독소루비신과 24시간 동안 인큐베이트되었고 Nrf2 타겟 항산화 유전자의 발현 수치를 추정하기 위해 RT-PCR 분석이 수행되었다. 독소루비신 처리는 용량-의존적 방식으로 GCLC, NQO1 및 HO-1을 포함한 Nrf2 타겟 유전자의 전사체를 증가시켰고; GCLC 수치는 1.5 μM 독소루비신으로 24시간 동안 처리 후 2.8-배 증가되었다(도 3A). 더욱이 인간 세포 내에서 Nrf2에 의해 조절되는 것으로 알려진 AKR1C1/2의 발현은 이들 세포 내에서 독소루비신 처리에 의해 현격하게 증가되었다.
We then questioned whether the response to doxorubicin treatment of A2780 cells involves altered expression of the Nrf2 target gene. Some anticancer agents are known to affect ARE-acting gene expression through activation of Nrf2. In particular, increased ROS after doxorubicin treatment can be expected to activate the Nrf2 system. When cancer cells use the Nrf2 defense system to adapt to the anticancer environment, nonresponsive resistant tumor cells will proliferate rapidly. To investigate this possibility, A2780 cells were first incubated with 0.75 and 1.5 μM doxorubicin for 24 hours and RT-PCR analysis was performed to estimate the expression levels of Nrf2 target antioxidant genes. Doxorubicin treatment increased transcripts of Nrf2 target genes including GCLC, NQO1 and HO-1 in a dose-dependent manner; GCLC levels increased 2.8-fold after treatment for 24 hours with 1.5 μM doxorubicin (FIG. 3A). Moreover, the expression of AKR1C1 / 2, known to be regulated by Nrf2 in human cells, was significantly increased by doxorubicin treatment in these cells.
독소루비신 처리에 의해 유도된 Nrf2 타겟 유전자의 수치는 많은 타입의 세포주에서 잘-특성 부여된 Nrf2 활성제인 설포라판(sulforaphane)과 유사하였다: 1.5 μM 독소루비신 및 2.5 μM SFN-처리 세포 내에서 GCLC 유도는 각각 2.8- 및 2.3-배이었고 AKR1C1/2 유도는 7.8- 및 4.6-배이었다(도 3A 및 B). 이들 결과는 독소루비신으로 A2780 세포의 단기간 처리는 Nrf2 경로를 증가시킬 수 있고 이러한 적응은 저항성 획득에 관여함을 나타낸다.
The levels of Nrf2 target genes induced by doxorubicin treatment were similar to sulfoaphane, a well-characterized Nrf2 activator in many types of cell lines: GCLC induction in 1.5 μM doxorubicin and 2.5 μM SFN-treated cells, respectively, was 2.8. -And 2.3-fold and AKR1C1 / 2 induction was 7.8- and 4.6-fold (Figures 3A and B). These results indicate that short-term treatment of A2780 cells with doxorubicin can increase the Nrf2 pathway and this adaptation is involved in obtaining resistance.
독소루비신-저항성 A2780DR 세포의 수립Establishment of doxorubicin-resistant A2780DR cells
독소루비신으로의 일시적인 노출에 의한 Nrf2의 활성화를 가정하면 독소루비신에 대한 장기적 노출은 증가된 방어 시스템을 지닌 저항성 세포주의 수립을 가능하게 할 것으로 추측될 수 있다. 이러한 가설을 기반으로 본 발명은 A2780 세포를 3개월에 걸쳐 점진적으로 증가하는 농도(0.015∼0.12 μM)의 독소루비신에 노출시킴으로서 독소루비신-저항성 A2780DR 세포주를 수립하였다. 수득된 저항성 세포주는 1개월 이상 동안 0.12 μM 독소루비신 내에 유지되었고 추가적인 특성 부여에 사용되었다. 세포가 72시간 동안 독소루비신과 인큐베이트되고 생존 세포수가 MTT 분석을 이용하여 측정되었을 때 A2780DR은 독소루비신에 대한 증가된 저항성을 나타내었고: A2780DR 내 독소루비신의 IC50은 1.27 μM이었고 이러한 수치는 A2780보다 38배 높았다(도 4A). 수립된 저항성의 안정성은 1주간 무-독소루비신 배지 내에 A2780DR을 인큐베이트함으로써 확인되었고, 독소루비신에 대한 유사한 반응성을 확인하였다(도 4B).
Given the activation of Nrf2 by transient exposure to doxorubicin, it can be speculated that long-term exposure to doxorubicin would enable the establishment of resistant cell lines with increased defense systems. Based on this hypothesis, the present invention established a doxorubicin-resistant A2780DR cell line by exposing A2780 cells to doxorubicin at progressively increasing concentrations (0.015-0.12 μM) over three months. The resistant cell lines obtained were maintained in 0.12 μM doxorubicin for at least 1 month and used for further characterization. When cells were incubated with doxorubicin for 72 hours and the number of viable cells was measured using MTT assay, A2780DR showed increased resistance to doxorubicin: IC 50 of doxorubicin in A2780DR was 1.27 μM, which is 38 times higher than A2780. High (FIG. 4A). The stability of the established resistance was confirmed by incubating A2780DR in 1 week of doxorubicin free medium, confirming similar reactivity to doxorubicin (FIG. 4B).
다음으로 본 발명은 A2780DR 세포가 다우노루비신, 시스플라틴 및 사이클로포스파마이드를 포함한 다른 형태의 항암제에 대해 교차-저항성을 지니는지 여부에 의문을 제기하였다. A2780DR은 A2780와 비교시 7.5-배까지 증가된 IC50으로 안트라사이클린 항암제 다우노루비신에 대해 증가된 저항성을 지니는 것으로 발견되었다(도 4C). 그러나 시스플라틴 및 사이클로포스파마이드에 대한 감수성은 A2780와 비교시 A2780DR 세포에서 변경되지 않았다(도 4D 및 E).
The present invention then questioned whether A2780DR cells were cross-resistant to other forms of anticancer agents, including daunorubicin, cisplatin and cyclophosphamide. A2780DR was found to have increased resistance to anthracycline anticancer drug daunorubicin with IC 50 increased by 7.5-fold compared to A2780 (FIG. 4C). However, sensitivity to cisplatin and cyclophosphamide was not altered in A2780DR cells compared to A2780 (FIGS. 4D and E).
독소루비신-유도 아폽토시스에 대한 불충분한 반응을 나타내는 A2780DR 세포A2780DR Cells Showing Insufficient Response to Doxorubicin-Induced Apoptosis
MTT 분석에서 획득된 결과를 확인하기 위해 감수성 및 저항성 A2780 세포에서 독소루비신-유도 아폽토시스가 측정되었다. 세포는 독소루비신으로 24시간 동안 인큐베이트되었고 독소루비신-유도 DNA 분열은 TUNEL 분석을 이용하여 평가되었다. 1.5 μM 독소루비신 인큐베이션시 A2780은 dUTP-표지된 초점을 나타내었고 이는 아폽토시스의 최종 시기를 반영하는 반면 A2780DR은 어떠한 표지된 초점도 나타내지 않았다. TUNEL 분석에 의한 결과에 따라 독소루비신 인큐베이션은 A2780DR이 아닌 A2780 내에서만 4 μM 독소루비신에서 분열 카스파제-3 단백질 수치를 증가시켰다(도 5B). p53 활성의 추가 분석시 A2780DR 세포는 양친 A2780과 비교시 p53 활성의 억제된 전사 활성을 나타내지 않았고, 이는 A2780DR의 독소루비신 저항성이 p53 경로 변경과 관련되지 않음을 나타낸다. 이들 결과는 독소루비신-유도 아폽토시스에 대한 A2780DR 세포의 저항성을 확인시킨다.
Doxorubicin-induced apoptosis was measured in sensitive and resistant A2780 cells to confirm the results obtained in the MTT assay. Cells were incubated with doxorubicin for 24 hours and doxorubicin-induced DNA cleavage was assessed using TUNEL analysis. At 1.5 μM doxorubicin incubation, A2780 showed dUTP-labeled foci, which reflected the final time of apoptosis while A2780DR did not show any labeled focal. As a result of the TUNEL analysis, doxorubicin incubation increased cleavage caspase-3 protein levels at 4 μM doxorubicin only within A2780 but not A2780DR (FIG. 5B). Further analysis of p53 activity showed that A2780DR cells did not exhibit inhibited transcriptional activity of p53 activity compared to parent A2780, indicating that doxorubicin resistance of A2780DR is not associated with p53 pathway alteration. These results confirm the resistance of A2780DR cells to doxorubicin-induced apoptosis.
독소루비신-저항성 A2780DR 세포 내에서 증가되는 Nrf2 활성 및 그의 타겟 유전자 발현Increased Nrf2 activity and its target gene expression in doxorubicin-resistant A2780DR cells
다음으로 본 발명은 A2780DR 내의 Nrf2 활성뿐만 아니라 그 타겟 유전자 발현 및 획득 저항성의 증가 상의 Nrf2의 연루를 조사하고자 하였다. 먼저 RT-PCR 분석을 이용하여 GCLC, GCLM, GR 및 HO-1 발현 평가시 본 발명은 24시간 동안 독소루비신 처리에 의해 증가된 유전자인 GCLC 및 HO-1에 대한 전사체 수치는 A2780보다 A2780DR에서 더 높음을 발견하였다(도 6A). 더욱이 통계적 유의성은 존재하지 않았으나 여러 타입의 세포에서 Nrf2 타겟 유전자 중 하나로 알려진 MRP1 발현은 양친 A2780과 비교시 A2780DR 세포에서 매우 높았다. GCLM, GR 및 xCT에 대한 수치는 유의적인 변경을 나타내지 않았다. 더욱이 독소루비신의 급성 처리에 의해 증가된 AKR1C1/2 발현은 A2780DR에서 증가되지 않았다. 두 번째로 증가된 GCLC은 세포성 GSH 함량과 관련되었다: A2780DR 내 총 세포성 GSH 풀은 A2780보다 2.1-배 더 높았다(도 6B). A2780DR 내의 xCT의 발현 수치가 유의적으로 증가되지 않았기 때문에(도 6A) 이들 저항성 세포 내에서 증가된 GCLC 발현은 주로 증가된 GSH 함량에 원인이 있을 수 있다. 세 번째로 A2780DR 내의 NQQ1 ARE-작동된 루시페라제 활성 A2780보다 2.7-배 더 높았다. 네 번째로 A2780DR 유래의 세포핵 단백질의 ARE-결합 활성은 A2780보다 2-배 더 높았다(도 6D, 레인 5 및 4). 본 발명의 EMSA에서 ARE 결합의 특이성은 Nrf2 활성제 SFN으로 처리된 세포에서 ARE에 결합하는 증가된 세포핵 단백질의 검출(도 6D, 레인 2 및 1) 및 비표지 ARE의 첨가로의 경쟁적 결합 측정(도 6D, 레인 2 및 3)에 의해 확인될 수 있었다. 다섯 번째로 유사한 패턴으로 A2780DR 유래의 총 세포 용해질 내에서 측정된 Nrf2 단백질 수치는 A2780보다 다소 높았다(도 6E). 그러나 본 발명은 KEAP1 단백질 수치의 유의적인 변경을 검출할 수 없었다. 따라서 이들 결과는 A2780DR 세포 내 획득된 독소루비신 저항성은 증가된 Nrf2 기초 활성을 동반하고, 이는 GSH의 증가를 유발할 수 있음을 나타낸다.
Next, the present invention was intended to investigate the involvement of Nrf2 in the increase in Nrf2 activity in A2780DR as well as its target gene expression and acquisition resistance. First, when evaluating GCLC, GCLM, GR and HO-1 expression using RT-PCR analysis, the present invention shows that the transcript levels for GCLC and HO-1, which are genes increased by doxorubicin treatment for 24 hours, are higher in A2780DR than in A2780. Found high (FIG. 6A). Moreover, there was no statistical significance, but MRP1 expression, known as one of the Nrf2 target genes, in various types of cells was very high in A2780DR cells compared to parent A2780. The figures for GCLM, GR and xCT did not show significant changes. Moreover, AKR1C1 / 2 expression increased by acute treatment of doxorubicin was not increased in A2780DR. Secondly increased GCLC was associated with cellular GSH content: total cellular GSH pool in A2780DR was 2.1-fold higher than A2780 (FIG. 6B). Since the expression level of xCT in A2780DR was not significantly increased (FIG. 6A), increased GCLC expression in these resistant cells may be mainly due to increased GSH content. Third, NQQ1 ARE-activated luciferase activity in A2780DR was 2.7-fold higher than A2780. Fourth, the ARE-binding activity of the nuclear protein derived from A2780DR was 2-fold higher than that of A2780 (Figure 6D,
인간 GCLC의 발현은 GCLC 프로모터의 5' 측면 영역 내 ∼3 kb 업스트림에 위치하는 ARE4에 의해 주로 제어되는 것으로 알려져 있다; 그러나 ∼1052 bp의 NF-κB에 대한 추정 결합 사이트도 전-염증 사이토카인에 반응하여 GCLC의 발현을 제어하는 것으로 보고된 바 있다. 핵전사 인자 NF-κB가 많은 형태의 종양에서 증가되고 GCLC 및 SOD와 같은 항산화 유전자의 과발현에 기여하기 때문에 본 발명은 A2780DR 내의 증가된 NF-κB 활성이 증가된 GCLC 발현과 관련되는지 여부에 의문을 제기하였다. 도 7A에 나타난 바와 같이 A2780DR 세포 내 NF-κB-작동된 루시페라제 활성은 A2780 정상 세포보다 유의적으로 높았다. 이러한 결과는 A2780DR 내에서 증가된 NF-κB 활성이 증가된 GCLC 발현의 원인 인자임을 나타낸다. 그러나 ARE가 아닌 기능성 NF-κB 사이트를 포함하는 p1088-GCLC-루시페라제 플라스미드가 A2780 및 A2780DR 세포 내로 트랜스펙트된 경우 GCLC 프로모터 활성은 이들 2개 세포주에서 유사한 수치를 나타내었다(도 7B). 이들 결과는 A2780DR 세포 내 증가된 GCLC 발현 및 수득된 저항성이 증가된 NF-κB 신호전달과 관련되지 않고, Nrf2 신호전달 활성화가 증가된 GCLC 발현에 대한 중추 메커니즘이라는 의견을 지지한다.
Expression of human GCLC is known to be primarily controlled by ARE4 located ˜3 kb upstream in the 5 ′ flanking region of the GCLC promoter; However, putative binding sites for NF-κB of ˜1052 bp have also been reported to control the expression of GCLC in response to pro-inflammatory cytokines. Since the nuclear transcription factor NF-κB is increased in many types of tumors and contributes to overexpression of antioxidant genes such as GCLC and SOD, the present invention questions whether the increased NF-κB activity in A2780DR is associated with increased GCLC expression. Filed. As shown in FIG. 7A, NF-κB-activated luciferase activity in A2780DR cells was significantly higher than A2780 normal cells. These results indicate that increased NF-κB activity in A2780DR is a causative factor for increased GCLC expression. However, when the p1088-GCLC-luciferase plasmid containing a non-ARE NF-κB site was transfected into A2780 and A2780DR cells, GCLC promoter activity showed similar values in these two cell lines (FIG. 7B). These results support the notion that increased GCLC expression and obtained resistance in A2780DR cells are not associated with increased NF-κB signaling and that Nrf2 signaling activation is a central mechanism for increased GCLC expression.
A2780DR 세포 내 독소루비신 감수성을 복구시킬 수 있는 shRNA의 렌티바이러스 전달에 의한 Nrf2 넉다운Nrf2 knockdown by lentiviral delivery of shRNA capable of restoring doxorubicin sensitivity in A2780DR cells
본 발명의 결과는 증가된 Nrf2 생존 신호전달이 난소암 A2780 세포에서 독소루비신에 대한 획득 저항성의 직접적인 원인임을 나타냈기 때문에 본 발명자들은 독소루비신 저항성이 저해에 의해 역전될 수 있는지 여부에 대한 의문을 제기하기 위해 A2780DR 세포 내에서 Nrf2 저해를 시도하였다. 이러한 목적을 위해 렌티바이러스 시스템을 이용하여 Nrf2-특이적 shRNA 또는 비특이적 스크램블 RNA에 대한 발현 플라스미드가 A2780DR 세포 내로 전달되었다. Nrf2 타겟팅 shRNA 플라스미드 또는 스크램블 RNA 플라스미드를 포함하는 렌티바이러스 입자는 HEK 293T 세포에서 생성되었고 A2780DR 내로 24시간 동안 형질도입되었다. 이후 안정한 세포주를 분리하기 위해 퓨로마이신(puromycin) 선택이 3∼4주간 수행되었다. 개별적 콜로니가 분리되었고 Nrf2 저해는 각 콜로니에서 검증되었다.
The results of the present invention indicate that increased Nrf2 survival signaling is a direct cause of acquired resistance to doxorubicin in ovarian cancer A2780 cells, and we therefore question whether doxorubicin resistance may be reversed by inhibition. Nrf2 inhibition was attempted in A2780DR cells. For this purpose, expression plasmids for Nrf2-specific shRNA or nonspecific scrambled RNA were transferred into A2780DR cells using a lentiviral system. Lentiviral particles comprising Nrf2 targeting shRNA plasmids or scrambled RNA plasmids were generated in HEK 293T cells and transduced into A2780DR for 24 hours. Puromycin selection was then performed for 3-4 weeks to isolate stable cell lines. Individual colonies were isolated and Nrf2 inhibition was verified in each colony.
이후 본 발명은 분리된 콜로니에서 수립된 안정한 세포주 중 하나에서 독소루비신에 대한 반응성을 측정하였다. Nrf2에 대한 전사체 수치는 스크램블 대조군 A2780DR-scRNA 세포와 비교시 Nrf2-저해된 A2780DR-shRNA 세포 내에서 80%까지 억제되었다(도 8A). 유사한 패턴으로 GCLC 및 HO-1 mRNA 수치는 각각 70 및 40%로 감소되었고, 이는 A2780DR 내의 증가된 GCLC 및 HO-1 수치가 Nrf2 신호전달의 활성화에 기인함을 나타낸다. 이들 세포가 독소루비신으로 24시간 동안 인큐베이트되고 MTT 분석이 수행되었을 때 독소루비신 처리 후 세포 생존능은 정상 A2780DR과 비교시 scRNA의 투여에 의해 다소 영향 받았다(도 8B). 이러한 생존능 감소는 안정한 scRNA 발현을 지닌 세포가 형질도입되지 않은 A2780DR 세포보다 15∼20% 적은 총 GSH 풀을 지닌다는 본 발명의 관찰에 의해 설명된다. 세포 생존능이 scRNA 대조군 세포와 비교된 경우 Nrf2 shRNA의 안정한 발현은 세포사멸을 유의적으로 증가시켰다: A2780DR-scRNA에서 1 및 2 μM 독소루비신 처리 후 71 및 51% 세포 생존능이 관찰된 반면 A2780DR-shRNA 그룹에서는 단지 35 및 28% 세포만이 생존하였다. 이후 본 발명은 PI-FACS 분석을 이용하여 서브-G1기의 세포 분획을 측정함으로서 아폽토시스 세포의 양을 측정하였다. 세포는 운반체 또는 1.5 μM 독소루비신으로 24시간 동안 처리되었고 고정되고 PI로 염색되었다. 아폽토시스 반응에 있는 세포를 추정하기 위해 서브-G1기 세포의 비율이 측정되었다. 도 8C에 나타난 바와 같이 서브-G1기의 세포 비율은 A2780DR 세포에서 독소루비신 처리에 의해 영향 받지 않았다. 독소루비신과의 인큐베이션은 Nrf2-저해된 A2780DR(A2780DR-shRNA) 내의 서브-G1기 세포의 비율을 증가시켰다: 비율은 A2780DR-shRNA에서 4.7에서 32.5%까지 증가된 반면 A2780DR-scRNA 대조군에서는 6.5에서 12%까지 증가되었다. 그러나 낮은 수치의 Nrf2 활성 및 GSH 풀을 보유하는 Nrf2 shRNA의 양친 A2780 세포 내로의 전달은 독소루비신 감수성을 더욱 증가시키지 못했다(도 8D). 따라서 이들 결과는 A2780DR 세포 내 획득 독소루비신 저항성은 주로 Nrf2 경로 활성화에 의해 매개됨을 확인시켰다.
The present invention then measured the reactivity to doxorubicin in one of the stable cell lines established in isolated colonies. Transcript levels for Nrf2 were inhibited by 80% in Nrf2-inhibited A2780DR-shRNA cells compared to scrambled control A2780DR-scRNA cells (FIG. 8A). In a similar pattern, GCLC and HO-1 mRNA levels were reduced to 70 and 40%, respectively, indicating that increased GCLC and HO-1 levels in A2780DR are due to activation of Nrf2 signaling. When these cells were incubated with doxorubicin for 24 hours and MTT assay was performed, cell viability after doxorubicin treatment was somewhat affected by administration of scRNA compared to normal A2780DR (FIG. 8B). This reduction in viability is explained by the observation of the present invention that cells with stable scRNA expression have 15-20% less total GSH pool than untransduced A2780DR cells. Stable expression of Nrf2 shRNA significantly increased apoptosis when cell viability was compared to scRNA control cells: A2780DR-shRNA group while 71 and 51% cell viability was observed after 1 and 2 μM doxorubicin treatment in A2780DR-scRNA Only 35 and 28% cells survived. The present invention then determined the amount of apoptotic cells by measuring the cell fraction of sub-G 1 phase using PI-FACS analysis. Cells were treated with vehicle or 1.5 μM doxorubicin for 24 hours, fixed and stained with PI. The proportion of sub-G 1 st cells was measured to estimate the cells in the apoptotic response. As shown in FIG. 8C, the cell ratio of sub-G 1 phase was not affected by doxorubicin treatment in A2780DR cells. Incubation with doxorubicin increased the proportion of sub-G 1 cells in Nrf2-inhibited A2780DR (A2780DR-shRNA): the ratio increased from 4.7 to 32.5% in A2780DR-shRNA while 6.5 to 12 in the A2780DR-scRNA control group. Increased by%. However, delivery of Nrf2 shRNA with low levels of Nrf2 activity and GSH pool into parental A2780 cells did not further increase doxorubicin sensitivity (FIG. 8D). Therefore, these results confirmed that the acquired doxorubicin resistance in A2780DR cells was mainly mediated by Nrf2 pathway activation.
전사 인자 Nrf2는 GSH-합성 효소 및 HO-1과 같은 다수의 항산화 단백질 발현의 주요 조절제로 확인되었기 때문에 Nrf2의 암 저항성에 대한 가능한 연계가 추측될 수 있다. 더욱이 50% 이상의 항암제가 산화 스트레스를 유도할 수 있기 때문에 화학요법이 수행되고 있는 환자 유래의 종양 세포가 증가된 Nrf2-항산화 시스템을 지니고 획득 저항성을 지님이 크게 가능하다. 본 발명에서 본 발명자들은 Nrf2의 활성 및 GCLC와 같은 그의 타겟 유전자 발현이 독소루비신 민감성 세포주인 A2780보다 독소루비신-저항성 세포주인 SKOV3 및 OV90에서 유의적으로 더 높음을 나타내었다. 유사하게 수립된 독소루비신-저항성 A2780DR 세포는 증가된 GCLC 발현과 함께 증가된 Nrf2 활성을 나타내었다. Nrf2와 독소루비신 저항성의 직접적인 관련성은 A2780DR 세포에서 Nrf2의 안정적 저해 후 감수성의 부분적 회복을 나타내는 결과에 의해 지지될 수 있다. 그러나 양친 A2780 세포에서 Nrf2의 저해는 독소루비신 감수성에 영향을 미치지 않았고, 이는 A2780DR에서 증가된 Nrf2 활성이 독소루비신 저항성과 명백히 관련됨을 나타낸다.
Since the transcription factor Nrf2 has been identified as a major regulator of GSH-synthetic enzyme and expression of many antioxidant proteins such as HO-1, a possible link to Nrf2's cancer resistance can be inferred. Moreover, since more than 50% of anticancer agents can induce oxidative stress, it is highly possible that tumor cells from patients undergoing chemotherapy have acquired resistance with an increased Nrf2-antioxidant system. In the present invention we show that the activity of Nrf2 and its target gene expression such as GCLC are significantly higher in doxorubicin-resistant cell lines SKOV3 and OV90 than doxorubicin sensitive cell line A2780. Similarly established doxorubicin-resistant A2780DR cells showed increased Nrf2 activity with increased GCLC expression. The direct association of Nrf2 with doxorubicin resistance may be supported by the results indicating partial recovery of sensitivity after stable inhibition of Nrf2 in A2780DR cells. However, inhibition of Nrf2 in parental A2780 cells did not affect doxorubicin sensitivity, indicating that increased Nrf2 activity in A2780DR is clearly associated with doxorubicin resistance.
암세포 생존에 있어서 Nrf2의 연루는 여러 형태의 종양 내의 Nrf2의 구성적 활성화를 확인한 최근의 여러 발견에 의해 지지될 수 있다. 대부분의 경우 종양에서 Nrf2의 활성화는 KEAP1의 돌연변이의 원인이 된다. Padmanabhan, B. et al., Mol. Cell 21:689-700, 2006에서 폐암 환자 유래의 종양 및 세포주에서 글리신에서 시스테인으로의 치환을 유도하는 KEAP1 단백질의 DGR 도메인의 돌연변이를 확인한 바 있다. 이들 돌연변이는 KEAP1의 Nrf2 반응 기능의 결함 및 결과적인 세포 내 Nrf2의 축적을 유발하였다. 유사하게 Singh, A. et al., PLoS Med. 3:e420, 2006에서는 인간 폐 종양이 KEAP1의 Kelch 또는 개재 영역 도메인의 높은 빈도의 돌연변이를 지님을 보고한 바 있다. Singh, A. et al.의 최근 연구는 Nrf2 체세포 돌연변이가 초기 폐암을 지닌 103명 환자 중 11명에서 발견되었고 대부분의 돌연변이는 KEAP1 결합 도메인에 위치하여 Nrf2의 KEAP1으로의 결합의 손상을 유발함을 보고하였다. 이들 최근 발견은 Nrf2의 이상 활성화를 지닌 세포가 높은 산화 종양 조건에서 생존 및 신속한 성장에 유리하고 이들 세포가 발암 과정 동안 용이하게 선택될 수 있다는 견해를 지지한다. 본 발명에서는 SKOV3이 A2780보다 높은 수치의 Nrf2 활성뿐만 아니라 GCLC, UGT1A6 및 xCT와 같은 그의 타겟 유전자 발현을 보유하나 이 두 세포주 사이에 Nrf2 및 KEAP1의 단백질 수치에 유의적인 차이가 발견되지 않는 것으로 나타났다. A2780와 비교시 SKOV3 내의 Nrf2의 높은 전사 활성의 분자 메커니즘을 규명하기 위해 추가 연구가 요구될 것이다; 그러나 SKOV3 저항성에 있어서 Nrf2의 연루는 시스플라틴에 대한 SKOV3의 내인성 저항성이 Nrf2의 siRNA-기반 저해에 의해 약화될 수 있다는 점에서 중요한 것으로 간주된다.
The involvement of Nrf2 in cancer cell survival can be supported by several recent findings confirming the constitutive activation of Nrf2 in various types of tumors. In most cases, activation of Nrf2 in tumors causes mutations in KEAP1. Padmanabhan, B. et al., Mol. Cell 21: 689-700, 2006 identified mutations in the DGR domain of KEAP1 protein that induces glycine to cysteine substitution in tumors and cell lines from lung cancer patients. These mutations resulted in a defect in the Nrf2 response function of KEAP1 and the resulting accumulation of Nrf2 in the cell. Similarly, Singh, A. et al., PLoS Med. 3: e420, 2006 reported that human lung tumors have a high frequency of mutations in the Kelch or interstitial domains of KEAP1. A recent study by Singh, A. et al. Found that Nrf2 somatic mutations were found in 11 of 103 patients with early lung cancer, with most mutations located in the KEAP1 binding domain causing damage to binding of Nrf2 to KEAP1. Reported. These recent findings support the view that cells with aberrant activation of Nrf2 favor survival and rapid growth in high oxidative tumor conditions and that these cells can be readily selected during the carcinogenic process. In the present invention, SKOV3 possesses higher levels of Nrf2 activity than A2780 as well as its target gene expression such as GCLC, UGT1A6 and xCT, but no significant difference was found in the protein levels of Nrf2 and KEAP1 between these two cell lines. Further studies will be needed to elucidate the molecular mechanism of the high transcriptional activity of Nrf2 in SKOV3 compared to A2780; However, the involvement of Nrf2 in SKOV3 resistance is considered important in that the endogenous resistance of SKOV3 to cisplatin can be weakened by siRNA-based inhibition of Nrf2.
본 발명에서 독소루비신 저항성과 증가된 세포성 GSH 풀 사이의 상관관계가 발견될 수 있었다. 독소루비신-저항성 SKOV3 및 A2780DR 세포 내 증가된 수치의 GSH는 효소 생합성의 상향-조절에 영향의 원인이 되었다. 특히 A2780DR 세포의 획득 저항성은 저항성 SKOV3 세포에서 과발현되는 시스틴 운반제 xCT의 증가를 동반하지 않았고, 이는 A2780DR에서 증가된 GSH 풀에서 GCLC의 주요 역할을 의미한다. 증가된 세포성 GSH 풀은 여러 형태의 항암제에 대한 불응성 반응을 나타낸다는 전제가 오랫동안 존재하였다. Bracht, K. et al., Anticancer Drugs 17:41-51, 2006은 14개의 인간 암세포주 패널에서 세포내 GSH 농도와 독소루비신 감수성 사이의 유의적인 역상관관계가 존재함을 입증한 바 있다. 많은 종양에서 GSH-합성 효소는 과발현되었다. GSH는 2가지 점에서 암세포의 화학 감수성 결정시 중요한 역할을 할 수 있다: (ⅰ) GSH는 반응성 항암제의 제거를 중화시키고 촉진시키고, (ⅱ) GSH는 아폽토시스 감수성을 조절한다. 예를 들어 GSH 농도가 증가되는 경우 Fas 리간드에 의한 아폽토시스 경로의 활성화는 크게 약화되었다. 본 발명의 결과는 많은 형태의 불응성 종양에서 나타나는 증가된 GCLC 및 증가된 GSH 풀이 Nrf2 시스템의 적응성 활성화에 의해 매개된다는 새로운 개념을 지지한다. Kim, S. K. et al., Free Radic. Biol. Med. 45:537-546, 2008에 의한 최근 연구는 타목시펜에 대한 획득 저항성을 지닌 유방 암세포가 Nrf2 단백질을 축적시키고 GCLC 발현을 증가시킴을 입증하였다.
In the present invention a correlation between doxorubicin resistance and increased cellular GSH pool could be found. Increased levels of GSH in doxorubicin-resistant SKOV3 and A2780DR cells contributed to the up-regulation of enzyme biosynthesis. In particular, acquisition resistance of A2780DR cells was not accompanied by an increase in cystine transporter xCT overexpressed in resistant SKOV3 cells, indicating a major role of GCLC in the increased GSH pool in A2780DR. There has long been a premise that increased cellular GSH pools exhibit refractory responses to various forms of anticancer agents. Bracht, K. et al., Anticancer Drugs 17: 41-51, 2006 demonstrated a significant inverse correlation between intracellular GSH concentration and doxorubicin sensitivity in a panel of 14 human cancer cell lines. In many tumors, GSH-synthetic enzymes are overexpressed. GSH may play an important role in determining the chemosensitivity of cancer cells in two ways: (i) GSH neutralizes and promotes the removal of reactive anticancer agents, and (ii) GSH modulates apoptosis sensitivity. For example, when the GSH concentration is increased, activation of the apoptosis pathway by Fas ligand is greatly attenuated. The results of the present invention support the new concept that increased GCLC and increased GSH pools present in many types of refractory tumors are mediated by adaptive activation of the Nrf2 system. Kim, SK et al., Free Radic. Biol. Med. A recent study by 45: 537-546, 2008 demonstrated that breast cancer cells with acquired resistance to tamoxifen accumulate Nrf2 protein and increase GCLC expression.
현재 어떤 메커니즘에 의해 독소루비신 저항성 세포가 높은 수치의 Nrf2 활성을 수득하고 선택된 세포가 단지 제한된 양의 Nrf2 타겟 유전자 발현을 증가시키는지는 명백하지 않다. A2780DR 세포에서 Nrf2에 대한 단백질 수치는 양친 A2780에 비해 다소 증가되었고, 이후 ARE 전사 활성과 함께 ARE 결합 활성이 유의적으로 증가된 반면 KEAP1 수치는 두드러진 변화를 나타내지 않았다. 다른 형태의 종양 세포에서 나타난 바와 같이 KEAP1의 변경 및 결과적인 Nrf2의 안정화가 발생하나 A2780DR에서 Nrf2 활성화의 상세한 분자 메커니즘은 규명되어야 한다.
It is not currently clear which mechanism by which doxorubicin resistant cells obtains high levels of Nrf2 activity and that selected cells increase the expression of only a limited amount of Nrf2 target gene. Protein levels for Nrf2 in A2780DR cells were slightly increased compared to parental A2780, after which ARE binding activity was significantly increased along with ARE transcriptional activity, while KEAP1 levels did not show any significant change. As shown in other types of tumor cells, alteration of KEAP1 and resulting stabilization of Nrf2 occur, but the detailed molecular mechanism of Nrf2 activation in A2780DR should be elucidated.
또다른 의문은 왜 GCLM, GR, NQO1, xCT 및 AKR1C을 포함한 많은 다른 알려진 Nrf2 타겟 유전자의 발현이 A2780DR 세포에서는 유의적으로 증가되지 않느냐는 것이다. 이들 관찰은 A2780DR에서 Nrf2 이외의 전사 인자가 GCLC 및 HO-1의 증가된 발현을 매개하는지 여부에 대한 의문을 제기하게 하였다. 인간 GCLC 및 HO-1의 유도성 발현의 경우 Nrf2 및 NF-κB가 중요한 역할을 한다. NF-κB는 A2780DR 세포에서 증가된 것으로 나타났고, 증가된 GCLC 발현에 있어서 NF-κB의 연루는 추측될 수 있다.
Another question is why the expression of many other known Nrf2 target genes, including GCLM, GR, NQO1, xCT and AKR1C, is not significantly increased in A2780DR cells. These observations raised questions about whether transcription factors other than Nrf2 mediate increased expression of GCLC and HO-1 in A2780DR. For inducible expression of human GCLC and HO-1, Nrf2 and NF-κB play an important role. NF-κB has been shown to be increased in A2780DR cells, and the involvement of NF-κB in increased GCLC expression can be inferred.
그러나 본 발명의 결과는 Nrf2가 증가된 GCLC 발현 및 결과적인 독소루비신 저항성을 매개하는 중요한 요소임을 나타낸다. 첫 번째로 NF-κB 반응 요소를 포함하나 기능성 ARE가 부재한 인간 GCLC 프로모터는 A2780 및 A2780DR 모두에서 유사한 수치의 반응을 나타내었고, 이는 NF-κB가 A2780DR 세포에서 GCLC의 차별적 발현에 관련되지 않음을 나타낸다. 두 번째로 A2780DR에서 증가된 GCLC 및 HO-1의 발현 수치는 Nrf2의 안정적 저해에 의해 유의적으로 감소되었다. 세 번째로 A2780DR의 독소루비신 저항성은 Nrf2 넉다운에 의해 효과적으로 약화되었다. 독소루비신-관련 신호전달 경로는 매우 복잡하고 저항성 메커니즘은 충분히 이해되지 않았다. 따라서 A2780DR 세포가 다수의 신호전달 화합물 및 Nrf2 이외의 전사 인자의 변경을 통해 저항성을 발달시킴이 가능하다. 넓은 배열의 전사 인자 활성의 조절이 적응 동안 획득될 수 있고 이들 복잡한 변화는 A2780DR에서 제한된 수의 Nrf2-조절된 유전자의 최종적 증가를 유발한다.
However, the results of the present invention indicate that Nrf2 is an important factor mediating increased GCLC expression and resulting doxorubicin resistance. First, the human GCLC promoter, including the NF-κB response element but lacking functional ARE, showed similar levels of response in both A2780 and A2780DR, indicating that NF-κB was not involved in the differential expression of GCLC in A2780DR cells. Indicates. Secondly, increased expression levels of GCLC and HO-1 in A2780DR were significantly decreased by stable inhibition of Nrf2. Third, the doxorubicin resistance of A2780DR was effectively weakened by Nrf2 knockdown. Doxorubicin-related signaling pathways are very complex and resistance mechanisms are not fully understood. Therefore, it is possible for A2780DR cells to develop resistance through alteration of many signaling compounds and transcription factors other than Nrf2. Modulation of a wide array of transcription factor activity can be obtained during adaptation and these complex changes lead to a final increase in a limited number of Nrf2-regulated genes in A2780DR.
결론적으로 본 발명은 Nrf2 활성의 적응성 증가가 난소 암종 세포 내 안트라사이클린 저항성 획득에 관련될 수 있음을 나타낸다. 따라서 Nrf2 활성의 적당한 조절은 항암제에 대한 획득 저항성의 발달을 방지하는 가능한 전략이 될 수 있다.
In conclusion, the present invention shows that increased adaptability of Nrf2 activity may be related to obtaining anthracycline resistance in ovarian carcinoma cells. Thus, proper regulation of Nrf2 activity may be a possible strategy to prevent the development of acquisition resistance to anticancer agents.
이하 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이러한 실시예들로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these examples do not limit the scope of the present invention.
재료material
독소루비신, 다우노루비신, 사이클로포스파마이드, 시스플라틴 및 5-플루오로우라실(5-FU)은 Sigma(Saint Louis, MO, USA)에서 구입하였다. Nrf2 및 β-액틴을 인식하는 항체는 Santa Cruz Biotechnology(Santa Cruz, CA, USA)에서 구입하였다. 카스파제-3 항체는 Cell Signaling Technology(Beverly, MA, USA)에서 구입하였다. 인간 NQO1 ARE를 포함하는 수용체 플라스미드는 Dr. Nobunao Wakabayashi(Johns Hopkins University, Baltimore, MD, USA)에게 기부받았고 마우스 GSTA1 ARE-포함 루시페라제 플라스미드는 Manandhar, S. et al., Eur. J. Pharmacol. 577:17-27, 2007에 기재된 바와 같이 제조되었다. p1088-GCLC 프로모터-루시페라제 플라스미드는 Dr. J.C. Fernandez-Checa(University of Barcelona, Spain)로부터 제공받았다. NF-κB 및 AP-1 수용체 플라스미드는 Panomics(Redwood City, CA, USA)에서 구입되었다. Nrf2 shRNA를 지닌 렌티바이러스 플라스미드 및 바이러스 팩킹 믹스는 Sigma에서 구입하였다.
Doxorubicin, daunorubicin, cyclophosphamide, cisplatin and 5-fluorouracil (5-FU) were purchased from Sigma (Saint Louis, MO, USA). Antibodies that recognize Nrf2 and β-actin were purchased from Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, CA, USA). Caspase-3 antibodies were purchased from Cell Signaling Technology (Beverly, MA, USA). Receptor plasmids containing human NQO1 ARE are described in Dr. The mouse GSTA1 ARE-containing luciferase plasmid was donated to Nobunao Wakabayashi (Johns Hopkins University, Baltimore, MD, USA) and was described in Manandhar, S. et al., Eur. J. Pharmacol. Prepared as described in 577: 17-27, 2007. The p1088-GCLC promoter-luciferase plasmid Provided by JC Fernandez-Checa (University of Barcelona, Spain). NF-κB and AP-1 receptor plasmids were purchased from Panomics (Redwood City, CA, USA). Lentivirus plasmids and virus packing mixes with Nrf2 shRNA were purchased from Sigma.
(실시예 1) 세포 배양
Example 1 Cell Culture
난소암 세포주 OV90 및 TOV21G는 American Type Culture Collection(ATCC; Rockville, MD, USA)에서 획득되었고 10% 열-불활성화 우태아혈청(FBS; Hyclone, Logan, UT, USA) 및 1% 페니실린/스트렙토마이신(Hyclone)으로 보충된 1:1 MCDB 105(Sigma) 및 M199(Sigma)를 포함한 성장 배지 내에서 배양되었다. A2780 세포주는 European Collection of Cell Cultures(Salisbury, Wiltshire, UK)에서 구입하였고 SKOV3은 Korean Cell Line Bank(Kwanak-gu, Seoul, South Korea)에서 획득되었다. SKOV3 및 A2780은 10% FBS(Hyclone) 및 1% 페니실린/스트렙토마이신(Hyclone)으로 보충된 RPMI 1640(Cambrex Bio Science, Walkersville, MD, USA) 내에서 유지되었다. HEK 293T 세포는 ATCC에서 획득되었고 10% FBS 및 1% 페니실린/스트렙토마이신으로 보충된 DMEM(Hyclone) 내에 유지되었다. 모든 세포는 가습된 5% CO2 대기 내 37℃에서 성장되었다.
Ovarian cancer cell lines OV90 and TOV21G were obtained from the American Type Culture Collection (ATCC; Rockville, MD, USA), 10% heat-inactivated fetal bovine serum (FBS; Hyclone, Logan, UT, USA) and 1% penicillin / streptomycin Cultured in growth medium containing 1: 1 MCDB 105 (Sigma) and M199 (Sigma) supplemented with (Hyclone). A2780 cell line was purchased from European Collection of Cell Cultures (Salisbury, Wiltshire, UK) and SKOV3 was obtained from Korean Cell Line Bank (Kwanak-gu, Seoul, South Korea). SKOV3 and A2780 were maintained in RPMI 1640 (Cambrex Bio Science, Walkersville, MD, USA) supplemented with 10% FBS (Hyclone) and 1% penicillin / streptomycin (Hyclone). HEK 293T cells were obtained from ATCC and maintained in DMEM (Hyclone) supplemented with 10% FBS and 1% penicillin / streptomycin. All cells were grown at 37 ° C. in a humidified 5% CO 2 atmosphere.
(실시예 2) 독소루비신-저항성 A2780DR 세포의 수립
Example 2 Establishment of doxorubicin-resistant A2780DR cells
독소루비신-저항성 A2780 세포(A2780DR)는 세포의 낮은 농도의 독소루비신과의 장기 인큐베이션 후 생존하는 세포를 선택함으로서 수립되었다. 시작 농도로 0.015 μM 독소루비신이 적용되었고 농도는 3개월 기간에 걸쳐 0.12 μM까지 점진적으로 증가되었다. 0.12 μM 독소루비신으로의 1개월 동안의 노출 후 A2780DR 세포에서 측정된 회복된 세포 성장 비율 및 독소루비신의 IC50은 1주간 무-독소루비신 정상 배지 내에서 인큐베이션 후 유의적으로 변경되지 않았고, 이는 수립 세포의 저항성 안정성을 나타낸다.
Doxorubicin-resistant A2780 cells (A2780DR) were established by selecting cells that survived after long-term incubation with low concentrations of doxorubicin. 0.015 μM doxorubicin was applied as starting concentration and the concentration gradually increased to 0.12 μM over a 3 month period. The recovered cell growth rate and IC50 of doxorubicin measured in A2780DR cells after 1 month of exposure to 0.12 μM doxorubicin were not significantly altered after incubation in normal medium without doxorubicin for 1 week, which established resistance stability of established cells. Indicates.
(실시예 3) MTT 분석
Example 3 MTT Analysis
세포는 96-웰 플레이트 내에 5 x 103 세포수/웰의 밀도로 평판배양되었다. 세포 인큐베이션 24시간 후 다양한 농도의 독소루비신, 다우노루비신, 사이클로포스파마이드, 시스플라틴 또는 5-FU로 처리되었다. 이후 MTT 용액(2 mg/ml)이 각 웰에 첨가되었고 세포는 4시간 동안 추가 인큐베이트되었다. MTT 용액의 제거 후 100 ㎕의 디메틸 설폭사이드가 각 웰에 첨가되었고 Versamax 마이크로플레이트 판독기(Sunnyvale, CA, USA)를 이용하여 540 nm에서 흡광도가 측정되었다.
Cells were plated at a density of 5 × 10 3 cell counts / well in 96-well plates. 24 hours post cell incubation were treated with various concentrations of doxorubicin, daunorubicin, cyclophosphamide, cisplatin or 5-FU. MTT solution (2 mg / ml) was then added to each well and cells were further incubated for 4 hours. After removal of the
(실시예 4) 전체 RNA 추출 및 RT-PCR 분석
Example 4 Total RNA Extraction and RT-PCR Analysis
독소루비신으로의 세포 처리 후 Trizol 시약(Invitrogen, Carlsbad, CA, USA)을 이용하여 전체 RNA가 세포에서 분리되었다. cDNA 합성의 경우 200 ng의 전체 RNA를 0.5 ㎍/㎕ 올리고 [4]12-18, 200 U/㎕ Moloney 마우스 백혈병 바이러스 역전사효소s(Invitrogen) 및 Fail Safe 마스터 완충액(Epicentre, Madison, WI, USA)를 함유한 반응 혼합물과 인큐베이트함으로서 역전사효소 반응이 수행되었다. 각각의 유전자의 PCR 증폭은 열 사이클러(Bio-Rad, Hercules, CA, USA) 내에서 수행되었고 증폭 조건은 95℃에서 40초, 56℃에서 30초 및 72℃에서 30초의 27-30 사이클이었다. 프라이머는 Bioneer(Daejeon, South Korea)에서 합성되었고 인간 유전자에 대한 프라이머 서열은 NQO1, 5'-GATATTGTGGCTGAACAA-3' (서열번호: 2) 및 5'-TGCTATATGTCAGTTGAG-3' (서열번호: 3); Nrf2, 5'-ATAGCTGAGCCCAGTATC-3' (서열번호: 4) 및 5'-CATGCACGTGAGTGCTCT-3' (서열번호: 5); NRF1, 5'-TGGCTGATGCTTCAGAATTG-3' (서열번호: 6) 및 5'-ACTGTAGCTCCCTGCTGCAT-3' (서열번호: 7); BACH1, 5'-CAAGGAAATGCAAAAGCCTC-3' (서열번호: 8) 및 5'-CATTTGGCTGAACAGAAGCA-3' (서열번호: 9); GCL의 촉매 서브유니트(GCLC), 5'-AGACATTGATTGTCGCTG-3' (서열번호: 10) 및 5'-TGGTCAGACTCATTAGCA-3' (서열번호: 11); GCL의 조절 서브유니트(GCLM), 5'-CAGATGTCTTGGAATGCACT-3' (서열번호: 12) 및 5'-GCTGTTCCAACTGTGTTTTG-3' (서열번호: 13); 글루타티온 환원효소(GR), 5'-TCTAAGACATCACTGATG-3' (서열번호: 14) 및 5'-GAATTCGTCTACGATGAT-3' (서열번호: 15); HO-1, 5'-CAGAAGAGCTGCACCGCAAG-3' (서열번호: 16) 및 5'-GGTAGAGCTGCTTGAACTTG-3' (서열번호: 17); 시스틴 운반제(xCT), 5'-GCACTTTGAACAAAGGTCAGTGGGG-3' (서열번호: 18) 및 5'-CCACCATGCCCGGCTCACAG-3' (서열번호: 19); 다제약제 저항성-관련 단백질-1(MRP1), 5'-TGACCATTGACGAGAACAAC-3' (서열번호: 20) 및 5'-TGGGAGAGAAAGATCCTCAG-3' (서열번호: 21); 알도케토환원효소 1C1/2(AKR1C1/2), 5'-GCCTAAACAGAAATGTGCGA-3' (서열번호: 22) 및 5'-TCACCAAGCAGGAGAGATTT-3' (서열번호: 23); 및 β-액틴, 5'-CCATGTACGTTGCTATCCAG-3' (서열번호: 24) 및 5'-GGCCATCTCTTGCTCGAAGT-3' (서열번호: 25)이었다. PCR 생성물은 1.2% 아가로스 겔 상에서 분석되었고 이미지는 Visi Doc-It 이미징 시스템(UVP, Upland, CA, USA)을 이용하여 촬영되었다. 각 블럿의 강도는 ImageJ 소프트웨어(National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA)를 이용하여 정량되었다.
After cell treatment with doxorubicin, total RNA was isolated from the cells using Trizol reagent (Invitrogen, Carlsbad, Calif., USA). For cDNA synthesis, 200 μg of total RNA was raised to 0.5 μg / μl [4] 12-18 , 200 U / μl Moloney mouse leukemia virus reverse transcriptases (Invitrogen) and Fail Safe master buffer (Epicentre, Madison, WI, USA) The reverse transcriptase reaction was carried out by incubating with the reaction mixture containing. PCR amplification of each gene was performed in a thermal cycler (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) and the amplification conditions were 27-30 cycles of 40 seconds at 95 ° C., 30 seconds at 56 ° C. and 30 seconds at 72 ° C. . Primers were synthesized in Bioneer (Daejeon, South Korea) and primer sequences for human genes were NQOl, 5'-GATATTGTGGCTGAACAA-3 '(SEQ ID NO: 2) and 5'-TGCTATATGTCAGTTGAG-3' (SEQ ID NO: 3); Nrf2, 5'-ATAGCTGAGCCCAGTATC-3 '(SEQ ID NO: 4) and 5'-CATGCACGTGAGTGCTCT-3' (SEQ ID NO: 5); NRF1, 5'-TGGCTGATGCTTCAGAATTG-3 '(SEQ ID NO: 6) and 5'-ACTGTAGCTCCCTGCTGCAT-3' (SEQ ID NO: 7); BACH1, 5'-CAAGGAAATGCAAAAGCCTC-3 '(SEQ ID NO: 8) and 5'-CATTTGGCTGAACAGAAGCA-3' (SEQ ID NO: 9); Catalytic subunits of GCL (GCLC), 5'-AGACATTGATTGTCGCTG-3 '(SEQ ID NO: 10) and 5'-TGGTCAGACTCATTAGCA-3' (SEQ ID NO: 11); Regulatory subunits of GCL (GCLM), 5'-CAGATGTCTTGGAATGCACT-3 '(SEQ ID NO: 12) and 5'-GCTGTTCCAACTGTGTTTTG-3' (SEQ ID NO: 13); Glutathione reductase (GR), 5'-TCTAAGACATCACTGATG-3 '(SEQ ID NO: 14) and 5'-GAATTCGTCTACGATGAT-3' (SEQ ID NO: 15); HO-1, 5'-CAGAAGAGCTGCACCGCAAG-3 '(SEQ ID NO: 16) and 5'-GGTAGAGCTGCTTGAACTTG-3' (SEQ ID NO: 17); Cystine vehicle (xCT), 5'-GCACTTTGAACAAAGGTCAGTGGGG-3 '(SEQ ID NO: 18) and 5'-CCACCATGCCCGGCTCACAG-3' (SEQ ID NO: 19); Multi-drug resistance-related protein-1 (MRP1), 5'-TGACCATTGACGAGAACAAC-3 '(SEQ ID NO: 20) and 5'-TGGGAGAGAAAGATCCTCAG-3' (SEQ ID NO: 21); Aldoketo-reductase 1C1 / 2 (AKR1C1 / 2), 5'-GCCTAAACAGAAATGTGCGA-3 '(SEQ ID NO: 22) and 5'-TCACCAAGCAGGAGAGATTT-3' (SEQ ID NO: 23); And β-actin, 5'-CCATGTACGTTGCTATCCAG-3 '(SEQ ID NO: 24) and 5'-GGCCATCTCTTGCTCGAAGT-3' (SEQ ID NO: 25). PCR products were analyzed on a 1.2% agarose gel and images were taken using the Visi Doc-It imaging system (UVP, Upland, CA, USA). The intensity of each blot was quantified using ImageJ software (National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA).
(실시예 5) 세포핵 추출물의 준비
Example 5 Preparation of Cell Nucleus Extract
A2780 및 A2780DR 세포 유래의 세포핵 단백질은 Manandhar, S. et al., Eur. J. Pharmacol. 577:17-27, 2007에 기재된 바와 같이 추출되었다. 간단하게는 천연 세포핵 분획은 세포를 균질화 완충액(2 M 슈크로스, 1 M Hepes, 2 M MgCl2, 2 M KCl, 30% 글리세롤, 0.5 M EDTA, 1 M 디티오트레이톨(DTT), 프로테아제 저해제 칵테일(Sigma) 및 10% NP-40)으로 분해한 후 12,000 g로 15분간 원심분리함으로서 수득되었다. 세포핵 단백질은 얼음 위에서 30분간 20 mM Hepes(pH 7.9), 1.5 mM MgCl2, 420 mM NaCl, 10% 글리세롤, 0.2 mM EDTA 및 프로테아제 저해제 칵테일을 함유하는 추출 완충액과 인큐베이트함으로서 수득된 천연 세포핵 분획에서 추출되었다. 단백질 농도는 RC DC 단백질 분석 키트(Bio-Rad)에 의해 측정되었다.
Nucleic acid proteins from A2780 and A2780DR cells are described in Manandhar, S. et al., Eur. J. Pharmacol. Extracted as described in 577: 17-27, 2007. Briefly, the natural nucleus fraction is used to homogenize the cells in homogenization buffer (2 M sucrose, 1 M Hepes, 2 M MgCl 2 , 2 M KCl, 30% glycerol, 0.5 M EDTA, 1 M dithiothreitol (DTT), protease inhibitors). Digestion with cocktail (Sigma) and 10% NP-40) was followed by centrifugation at 12,000 g for 15 minutes. The nucleus protein was obtained from the natural nucleus fraction obtained by incubating with extraction buffer containing 20 mM Hepes (pH 7.9), 1.5 mM MgCl 2 , 420 mM NaCl, 10% glycerol, 0.2 mM EDTA and protease inhibitor cocktail on ice for 30 minutes. Extracted. Protein concentration was measured by RC DC Protein Assay Kit (Bio-Rad).
(실시예 6) 면역블럿 분석
Example 6 Immunoblot Analysis
세포 용해질은 6 또는 12% SDS-폴리아크릴아미드 겔 상에 적가되었고 전기영동에 의해 분리되었다. 겔 상의 단백질은 니트로셀룰로스 멤브레인(Whatman, Dassel, Germany)으로 이동되고 멤브레인은 TPBS 완충액(8 g/L NaCl, 0.2 g/L KCl, 1.44 g/L Na2HPO4, 0.24 g/L KH2PO4 및 2 ml/L Tween 20) 내의 0 5% 스킴 밀크로 1시간 동안 차단되었다. 이후 1차 항체 인큐베이션이 밤새 수행된 후 1시간 동안 당근 과산화효소에 컨쥬게이트된 2차 항체(Bio-Rad)와의 인큐베이션이 이어졌다. 검출은 Enhanced Chemiluminescence 시약(Amersham Biosciences, Buckinghamshire, UK)으로 수행되었다. Nrf2 표준물질로서 Nrf2-트랜스펙트된 마우스 유두종(PE) 세포에서 수득된 세포핵 단백질이 사용되었다.
Cell lysates were added dropwise on 6 or 12% SDS-polyacrylamide gels and separated by electrophoresis. The protein on the gel is transferred to a nitrocellulose membrane (Whatman, Dassel, Germany) and the membrane is TPBS buffer (8 g / L NaCl, 0.2 g / L KCl, 1.44 g / L Na 2 HPO 4 , 0.24 g / L KH 2 PO Blocked for 1 hour with 0 5% Scheme Milk in 4 and 2 ml / L Tween 20). This was followed by incubation with a secondary antibody (Bio-Rad) conjugated to carrot peroxidase for 1 hour after the primary antibody incubation was performed overnight. Detection was performed with Enhanced Chemiluminescence Reagent (Amersham Biosciences, Buckinghamshire, UK). As Nrf2 standard, nucleus protein obtained from Nrf2-transfected mouse papilloma (PE) cells was used.
(실시예 7) 수용체 플라스미드 트랜스펙션 및 루시페라제 활성 측정
Example 7 Receptor Plasmid Transfection and Luciferase Activity Measurement
세포는 Welfect-Ex Plus 트랜스펙션 시약(WelGene, Daegu, South Korea)을 이용하여 50% 융합으로 플라스미드로 트랜스펙트되었다. 간단하게는 세포는 무-혈청 및 무-항생제 OptiMEM(Invitrogen) 내 0.5 ㎍ ARE-루시페라제 플라스미드, 0.05 ㎍ pRLtk 대조군 플라스미드 및 트랜스펙션 시약(Welfect-Ex 2 ㎍ 및 Enhancer-Q 1.5 ㎍)을 포함한 트랜스펙션 복합체와 인큐베이트되었다. 트랜스펙션은 18시간 동안 지속된 후 다음 24시간 동안 완전 배지 내에서 회복되었다. 이후 세포는 용해되었고 20/20n 루미노미터(Turner Biosystems, Sunnyvale, CA, USA)로 이중-루시페라제 분석 키트(Promega)를 이용하여 전체 세포 용해질 내 개똥벌레 및 레닐라(Renilla) 루시페라제 활성이 측정되었다.
Cells were transfected with plasmids at 50% fusion using Welfect-Ex Plus transfection reagent (WelGene, Daegu, South Korea). Briefly, cells were treated with 0.5 μg ARE-luciferase plasmid, 0.05 μg pRLtk control plasmid and transfection reagent (Welfect-
(실시예 8) 전기영동 이동 변화 분석(EMSA)
Example 8 Electrophoretic Movement Change Analysis (EMSA)
Nrf2-ARE 결합 활성의 검출을 위해 제조사의 프로토콜에 따라 Lightshift 화학발광 키트(Pierce, Rockford, IL, USA)를 이용하여 EMSA가 수행되었다. 간단하게는 인간 NQQ1 ARE(5'-GCAGTCACAGTGACTCAGCAGAATCT-3')에 대한 50 ng의 센스 및 안티센스 DNA는 37℃에서 30분간 TdT 완충액 내 5 μM 비오틴-11-dUTP 및 10 U의 말단 디옥시뉴클레오티딘 전이효소(TdT)와의 인큐베이션에 의해 비오틴으로 표지되었다. 반응은 0.2 M EDTA의 첨가로 중단되었다. 표지된 DNA는 50 ㎍의 클로로포름:이소아밀알코올(24:1)의 첨가 후 13,000 g에서의 간단한 원심분리에 의해 추출되었다. 표지된 DNA를 포함하는 상단의 수성상은 표지된 센스 및 안티센스 DNA의 어닐링 및 추가 결합 반응을 위해 보관되었다. ARE에 대한 세포핵 단백질의 결합을 위해 결합 반응 혼합물(1X 결합 완충액(100 mM Tris, 500 mM KCl, 10 mM DTT, pH 7.5), 7.5% 글리세롤, 2 mM MgCl2, 50 ng/㎕ 폴리(dI-dC))은 6 ㎍의 세포핵 단백질과 실온에서 20분간 인큐베이트되었고, 5 ㎕의 5X 적가 완충액이 첨가되었다. 결합 경쟁을 위해 100-배 초과량의 비표지 ARE 또는 Nrf2 항체(1 ㎍)이 인큐베이션 혼합물에 첨가되었다. 이후 전기영동 분리를 위해 20 ㎕의 결합된 혼합물이 4% 천연 폴리아크릴아미드 겔 상에 적가된 후 나일론 멤브레인으로 이동되었다. 이동 완료 후 DNA는 60초 노출 동안 254 nm 진공관 장착된 CL-1000 자외선 교차-결합기(UVP, Upland, CA, USA)로 120 mJ/㎠로 멤브레인에 교차-결합되었다. 멤브레인의 스트렙트아비딘-당근 과산화효소 컨쥬게이트 및 화학발광 기재와의 인큐베이션에 의해 비오틴-표지 DNA의 화학발광 검출이 수행되었다.
EMSA was performed using a Lightshift chemiluminescence kit (Pierce, Rockford, IL, USA) according to the manufacturer's protocol for detection of Nrf2-ARE binding activity. Briefly, 50 ng of sense and antisense DNA for human NQQ1 ARE (5'-GCAGTCACAGTGACTCAGCAGAATCT-3 ') was obtained with 5 μM biotin-11-dUTP and 10 U terminal deoxynucleotidine in TdT buffer for 30 minutes at 37 ° C. Biotin was labeled by incubation with transferase (TdT). The reaction was stopped by the addition of 0.2 M EDTA. Labeled DNA was extracted by simple centrifugation at 13,000 g after addition of 50 μg of chloroform: isoamyl alcohol (24: 1). The top aqueous phase containing labeled DNA was stored for annealing and further binding reactions of the labeled sense and antisense DNA. Binding reaction mixture (1X binding buffer (100 mM Tris, 500 mM KCl, 10 mM DTT, pH 7.5), 7.5% glycerol, 2 mM MgCl 2 , 50 ng / μl poly (dI-) for binding of nucleus proteins to ARE. dC)) was incubated with 6 μg of nuclear protein for 20 minutes at room temperature and 5 μl of 5 × dropping buffer was added. More than 100-fold unlabeled ARE or Nrf2 antibody (1 μg) was added to the incubation mixture for binding competition. 20 μl of the combined mixture was then added dropwise onto 4% natural polyacrylamide gel for electrophoretic separation and then transferred to the nylon membrane. After completion of the transfer DNA was cross-linked to the membrane at 120 mJ /
(실시예 9) GSH 함량 측정
Example 9 GSH Content Measurement
세포는 6-웰 플레이트 내에서 24시간 동안 성장되었고 5% 메타인산 용액으로 용해되었다. 전체 GSH 함량 측정을 위해 30 ㎕의 세포 용해질과 30 ㎕ 5',5-디티오비스(2-니트로벤젠산), GR 및 β-NADPH와의 인큐베이션 후 광학 밀도가 4분간 모니터되었다. 단백질 농도는 BCA 단백질 분석 키트(Pierce)를 이용하여 측정되었다.
Cells were grown for 24 hours in 6-well plates and lysed with 5% metaphosphate solution. Optical density was monitored for 4 minutes after incubation with 30 μl of cell lysate and 30
(실시예 10) TUNEL 분석
Example 10 TUNEL Analysis
A2780 및 A2780DR 세포는 웰 당 5 x 104 세포수의 밀도로 8-웰 챔버 슬라이드 상에 분주되고 밤새 성장되었다. 이후 운반체 또는 독소루비신(1.5 μM) 처리가 추가 24시간 동안 수행되었다. 이후 세포는 4% 파라포름알데하이드 용액으로 4℃에서 30분간 고정되었고 0.2% Triton X-100 용액으로 실온에서 5분간 투과되었다. 말단 디옥시뉴클레오티딜 전이효소 dUTP 틈-말단 표지(TUNEL)이 제조사(Promega)의 프로토콜에 따라 수행되었다. 세포는 요오드화프로피디움(PI; 1 ㎍/ml)으로 실온에서 15분간 대조염색되었고 관찰은 형광 현미경(Eclipse TE 2000U; Nikon, Melville, NY, USA)을 이용하여 수행되었다.
A2780 and A2780DR cells were seeded and grown overnight on 8-well chamber slides at a density of 5 × 10 4 cells per well. Carrier or doxorubicin (1.5 μM) treatment was then performed for an additional 24 hours. Cells were then fixed with 4% paraformaldehyde solution at 4 ° C. for 30 minutes and permeated with 0.2% Triton X-100 solution for 5 minutes at room temperature. Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP gap-terminal labeling (TUNEL) was performed according to the manufacturer's protocol (Promega). Cells were counterstained for 15 minutes at room temperature with propidium iodide (PI; 1 μg / ml) and observation was performed using a fluorescence microscope (Eclipse TE 2000U; Nikon, Melville, NY, USA).
(실시예 11) Nrf2 shRNA 발현 벡터를 지닌 렌티바이러스 입자의 제조
Example 11 Preparation of Lentiviral Particles with Nrf2 shRNA Expression Vectors
shRNA를 지닌 렌티바이러스 입자는 Mission 렌티바이러스 패킹 믹스(Sigma)를 이용하여 Nrf2 shRNA 발현 플라스미드(Sigma)로의 트랜스펙션 후 HEK 293T 세포 내에서 생성되었다. 간단하게는 HEK 293T 세포는 웰 당 7 x 105 세포수의 밀도로 60-mm 플레이트 상에 분주되었다. 다음 날 배지는 항상제 부재 하에 OptiMEM(Invitrogen)으로 대체되었고 이후 인간 Nrf2-특이적 shRNA(5'-CCGGGCTCCTACTGTGATGTGAAATCTCGAGATTTCACATCACAGTAGGA-3') (서열번호: 26)을 포함하는 1.5 ㎍ pLKO.1-Nrf2 shRNA 및 패킹 믹스가 제조사의 지시에 따라 Lipofectamine 2000(Invitrogen)을 이용하여 세포 내로 트랜스펙트되었다. pLKO.1-스크램블 RNA 플라스미드가 비특이적 대조군 RNA로 사용되었다. 두 번째 날 트랜스펙션 복합체를 지닌 배지가 제거되고 완전 배지가 각 웰 내에 놓였다. 세 번째 및 네 번째 날 렌티바이러스 입자를 포함하는 배지가 배양되었고 채취된 바이러스 입자는 세포 파편을 제거하기 위해 저속 원심분리 후 -70℃에서 보관되었다.
Lentivirus particles with shRNA were generated in HEK 293T cells after transfection with Nrf2 shRNA expression plasmid (Sigma) using Mission lentiviral packing mix (Sigma). Briefly HEK 293T cells were dispensed on 60-mm plates at a density of 7 × 10 5 cells per well. The next day medium was replaced with OptiMEM (Invitrogen) in the absence of homeostasis followed by 1.5 μg pLKO.1-Nrf2 shRNA and packing containing human Nrf2-specific shRNA (5'-CCGGGCTCCTACTGTGATGTGAAATCTCGAGATTTCACATCACAGTAGGA-3 ') (SEQ ID NO: 26) The mix was transfected into cells using Lipofectamine 2000 (Invitrogen) according to the manufacturer's instructions. pLKO.1-scrambled RNA plasmid was used as nonspecific control RNA. On the second day medium with the transfection complex was removed and complete medium was placed in each well. Medium containing lentiviral particles on the third and fourth days was incubated and the harvested virus particles were stored at −70 ° C. after low speed centrifugation to remove cellular debris.
(실시예 12) Nrf2-넉다운 A2780DR 세포의 수립
Example 12 Establishment of Nrf2-Knockdown A2780DR Cells
A2780DR 세포는 웰 당 2 x 105 세포수의 밀도로 6-웰 플레이트 상에 분주되었고 8 ㎍/ml 헤마디메트린 브로마이드(Sigma)의 존재 하에 스크램블 비특이적 RNA 발현 플라스미드 또는 Nrf2 shRNA 발현 플라스미드를 포함하는 렌티바이러스 입자로 형질도입되었다. 형질도입은 24시간 동안 지속된 후 완전 배지 내에서 48시간 동안 회복되었다. 타겟 플라스미드를 지닌 세포의 선택을 위해 세포는 웰 당 100 세포수의 밀도로 96-웰 플레이트로 이동되고 1 ㎍/ml 퓨로마이신(Sigma)을 지닌 배지 내에서 성장되었다. 분리된 각각의 콜로니는 3주간 보유되었고 Nrf2 저해는 Nrf2 및 그의 타겟 유전자 수치의 RT-PCR 분석을 이용하여 각 콜로니 내에서 검증되었다. Nrf2-저해된 양친 A2780 세포도 Nrf2 shRNA 발현 플라스미드-포함 렌티바이러스 입자의 형질도입 및 퓨로마이신(1 ㎍/ml) 선택 후 수립되었다.
A2780DR cells were dispensed on 6-well plates at a density of 2 × 10 5 cells per well and comprise scrambled nonspecific RNA expression plasmids or Nrf2 shRNA expression plasmids in the presence of 8 μg / ml hedimethrin bromide (Sigma). Transduced with lentiviral particles. Transduction lasted for 24 hours and then recovered for 48 hours in complete medium. For selection of cells with target plasmids, cells were transferred to 96-well plates at a density of 100 cells per well and grown in medium with 1 μg / ml puromycin (Sigma). Each colony isolated was retained for 3 weeks and Nrf2 inhibition was verified within each colony using RT-PCR analysis of Nrf2 and its target gene levels. Nrf2-inhibited parental A2780 cells were also established after transduction of Nrf2 shRNA expressing plasmid-containing lentivirus particles and selection of puromycin (1 μg / ml).
(실시예 13) 아폽토시스 분석
Example 13 Apoptosis Analysis
세포는 웰 당 2 x 105 세포수의 밀도로 6-웰 플레이트 상에 평판배양되었고 밤새 성장되었다. 1.5 μM 독소루비신과의 24-시간 인큐베이션 후 세포가 채취되고 얼음-냉각된 70% 에탄올로 4℃에서 4시간 이상 동안 고정되었다. 이후 고정된 세포는 250 ㎕의 PI 용액(100 ㎍/ml; Sigma) 내에 재현탁되고 37℃에서 20분간 인큐베이트되었다. 아폽토시스 세포는 Becton-Dickinson FACSCalibur(San Jose, CA, USA) 및 분석 소프트웨어 CellQuest(Becton-Dickinson)를 이용하여 서브-G1기의 세포군을 측정함으로서 측정되었다.
Cells were plated on 6-well plates at a density of 2 × 10 5 cells per well and grown overnight. After 24-hour incubation with 1.5 μM doxorubicin, cells were harvested and fixed with ice-cooled 70% ethanol at 4 ° C. for at least 4 hours. The immobilized cells were then resuspended in 250 μl of PI solution (100 μg / ml; Sigma) and incubated at 37 ° C. for 20 minutes. Apoptotic cells were measured by measuring the cell population of sub-G 1 phase using Becton-Dickinson FACSCalibur (San Jose, Calif., USA) and analysis software CellQuest (Becton-Dickinson).
통계분석Statistical analysis
통계적 유의성은 Studuent 대응 t 테스트 또는 일원 ANOVA 후 Student-Newman-Keuls 비교법(SigmaStat analysis software; SPSS, Chicago, IL, USA)에 의해 측정되었다. IC50 수치 측정은 GraphPad Prism(San Diego, CA, USA)을 이용하여 수행되었다.Statistical significance was measured by Student-Newman-Keuls comparison (SigmaStat analysis software; SPSS, Chicago, IL, USA) after Studuent correspondence t test or one-way ANOVA. IC 50 numerical measurements were performed using GraphPad Prism (San Diego, CA, USA).
<110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Yeungnam University <120> Suppression method for doxorubicin resistance in ovarian carcinoma using interference shRNA inhibiting Nrf2 transcription <160> 26 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 30 <212> DNA <213> a single copy of the murine GSTA2 ARE <400> 1 aaatgacatt gctaatggtg acaaagcaac 30 <210> 2 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 2 gatattgtgg ctgaacaa 18 <210> 3 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 3 tgctatatgt cagttgag 18 <210> 4 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 4 atagctgagc ccagtatc 18 <210> 5 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 5 catgcacgtg agtgctct 18 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 6 tggctgatgc ttcagaattg 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 7 actgtagctc cctgctgcat 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 8 caaggaaatg caaaagcctc 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 9 catttggctg aacagaagca 20 <210> 10 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 10 agacattgat tgtcgctg 18 <210> 11 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 11 tggtcagact cattagca 18 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 12 cagatgtctt ggaatgcact 20 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 13 gctgttccaa ctgtgttttg 20 <210> 14 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 14 tctaagacat cactgatg 18 <210> 15 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 15 gaattcgtct acgatgat 18 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 16 cagaagagct gcaccgcaag 20 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 17 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cacagtagga 50 <110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Yeungnam University <120> Suppression method for doxorubicin resistance in ovarian carcinoma using interference shRNA inhibiting Nrf2 transcription <160> 26 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 30 <212> DNA <213> a single copy of the murine GSTA2 ARE <400> 1 aaatgacatt gctaatggtg acaaagcaac 30 <210> 2 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 2 gatattgtgg ctgaacaa 18 <210> 3 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 3 tgctatatgt cagttgag 18 <210> 4 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 4 atagctgagc ccagtatc 18 <210> 5 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 5 catgcacgtg agtgctct 18 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 6 tggctgatgc ttcagaattg 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 7 actgtagctc cctgctgcat 20 <210> 8 <211> 20 <212> 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gatttcacat cacagtagga 50
Claims (4)
Method for inhibiting ovarian cancer resistance of anticancer drug doxorubicin using interference shRNA (SEQ ID NO: 26) that inhibits transcription of Nrf2 (NF-E2-related factor 2) that protects cells from reactive oxygen species stress
The method of claim 1, wherein the inhibition of ovarian cancer resistance of the doxorubicin is a ovary of the anticancer drug doxorubicin using an interference shRNA, characterized in that it imparts significant doxorubicin sensitivity to human ovarian cancer SKOV3 cell line, ovarian cancer OV90 cell line and ovarian cancer A2780DR cell line How to inhibit cancer resistance
The method of claim 1, wherein the inhibition of doxorubicin resistance using the interfering shRNA is characterized in that glutamate-cysteine ligase catalytic subunit (GCLC), heme-oxygenase-1 (HO-1), through inhibition of Nrf2 transcription in resistant ovarian cancer cell lines. And method for inhibiting ovarian cancer resistance of the anticancer drug doxorubicin using interference shRNA, which is induced by inhibiting the expression of glutathione (GSH)
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Cited By (3)
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WO2017007276A1 (en) * | 2015-07-09 | 2017-01-12 | 부산대학교 산학협력단 | Pharmaceutical composition for inhibiting resistance against anticancer drugs of patient suffering from ovarian cancer comprising nag-1 inhibitor as active ingredient |
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KR20200145115A (en) | 2019-06-20 | 2020-12-30 | 영남대학교 산학협력단 | Anti-cancer hybrid exosome composition having amphiphilic doxorubicin and exosome |
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