A study on the mechanism of DAA induced apoptosis and cell cycle arrest in gastric cancer

Abstract

위암은 전 세계적으로 높은 발병률을 나타내는 심각한 질병 중 하나이다. 화학요법과 방사선치료가 위암 치료에 많이 사용되고 있지만, 현재 사용되고 있는 항암제로는 효과가 제한되어 있기 때문에 새로운 항암제의 개발이 중요하게 여겨진다. Dehydroabietic acid (DAA) 는 많은 종류의 나무 송진에서 발견되는 단일 화합물 중 다이테르펜 형태의 한 종류이다. 이러한 다이테르펜은 항균, 항염증 그리고 항암 효과가 있다고 알려졌지만, 위암에서는 그 효과가 아직 보고되지 않았다. 이번 연구를 통해서 우리는 DAA가 인체 위암 세포주에서 성장을 억제하는 효과를 확인하였다. 그 결과는 DAA가 인체 위암 세포주 (AGS, MKN-28, YCC-2, SNU-216, SNU-601, 그리고 SNU-668) 의 세포증식을 농도 의존적으로 감소시켰다. 또한 AGS 세포에서는 PI 염색을 이용한 유세포분석을 통해 DAA가 Sub-G1을 증가시키고, G1기의 세포 주기 정지를 유도한다는 것을 확인하였고, Annexin V-FITC/PI 염색을 이용하여, DAA에 의해 세포사멸이 유도된다는 것을 확인하였다. AGS 세포에서 DAA를 처리하였을 때, 세포사멸을 유도할 수 있는 단백질인 Bax의 발현을 상향 조절하였고, 세포사멸을 억제하는 것으로 알려진 Bcl-2 단백질을 하향 조절하였다. 게다가 Caspase-9, Caspase-3, Poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) 의 활성화를 유도하였다. 이러한 결과는 위암세포에서 DAA가 세포 주기를 정지함으로, 미토콘드리아 매개 신호전달 경로를 통하여 세포사멸을 유도한다는 것을 나타낸다. 추가로 RNA sequencing을 수행하여, DAA를 처리하였을 때 변화하는 다양한 유전자의 발현을 확인하였다. 결과적으로 DAA는 잘 알려진 세포주기 정지와 세포사멸 경로를 통하여 암세포의 세포성장을 억제하는 것뿐만 아니라, 세포성장을 억제하는 다양한 유전자의 발현을 조절한다는 것을 확인하였다. 이러한 발견들은 DAA가 intrinsic 경로를 매개로 한 apoptosis를 통하여 잠재적인 항암효과를 가질 수 있다는 점을 제안하고, 위암 치료에 강력한 치료약이 될 수 있는 가능성을 제시해준다.|Gastric cancer is one of the serious diseases with a high incidence worldwide. Chemotherapy and radiation therapy are commonly used to treat gastric cancer. Conventional anti-cancer drugs have limited effectiveness. Therefore, the development of new anti-cancer drugs is important. Dehydroabietic acid (DAA) is a type of diterpene and is a single compound found in many tree rosin. These diterpenes are known to have anti-bacterial, anti-inflammatory and anti-cancer effects. However, the effects on human gastric cancer cell lines have not been reported much. In this study, i examined the effects of DAA on cell growth inhibition in human gastric cancer cell lines. The results showed that DAA could inhibit the proliferation of gastric cancer cells (AGS, MKN-28, YCC-2, SNU-216, SNU-601, and SNU-668) in a dose-dependent manner. Also followed DAA induced accumulation of Sub-G1 DNA content and G1 arrest, apoptotic cell population in AGS cells. In addition, the expression of Bax known as pro-apoptotic protein was up-regulated, Bcl-2 known as anti-apoptotic protein was down-regulated in DAA treated AGS cells. Moreover, induce cleavage of Caspase-9 and –3, Poly (ADP-ribose) polymerase (PARP). These results suggest that DAA induced cell death though the mitochondrial mediated apoptosis & G1 cell cycle arrest. Furthermore, i want to which gene was changed through the DAA treatment. So i performed RNA sequencing was DAA and DMSO treatment in AGS cells. Not only does DAA suppress cancer cell growth through the well-known cell cycle arrest and apoptosis pathways, but it also regulates the expression of various genes to suppress cancer cell growth. Take the results suggest that DAA has a potential anti-cancer effect via intrinsic pathway-mediated apoptosis, possibly making it a strong therapeutic agent for human gastric cancer.