Combination of Sasa quelpaertensis leaf extract (SQE) with cisplatin suppresses cancer stemness and invasion in human lung cancer cells

Abstract

Lung cancer is one of the most common malignancies in the world. Most chemotherapeutic drugs for lung cancer showed limited success and side effects due to the enrichment of cancer stem cells (CSCs) that causes resistance to conventional chemotherapy and tumor relapse. CSCs possess aggressive invasion ability and metastatic properties and tumor metastasis is the main cause of death in lung cancer patients. Therefore, development of nontoxic agents that can potentiate conventional chemotherapy and promote elimination of CSCs would be highly desirable. In the present study, I have examined whether the combinatorial treatment of Sasa quelpaertensis leaf extract (SQE), which is patronized as a popular bamboo tea, with cisplatin could exert anti-CSCs and anti-metastatic effects in human lung cancer cells. We found that either SQE or cisplatin alone inhibited H1299 or A549 human lung cancer cell growth, phosphorylation of phosphoinositide-3 kinase (PI3K), and mammalian target of rapamycin (mTOR) activation. Furthermore, clonogenicity, serial sphere formation, and the expression of major stem cell markers such as Sox2 and CD44 were decreased, indicating the anti-CSC effect of SQE or cisplatin. These results confirmed with sorted CD44+ cancer stem cells. They also suppressed cancer cell migration, invasion, cell matrix matalloprotinase-2 (MMP-2) expression and its activity. Importantly, the combination treatment synergized anti-cancer stemness and anti-metastasis effects. Although tricin as the major bioactive constituent of the SQE has shown to exhibit similar effects to SQE, the anti-CSC and anti-metastatitc effects were less than SQE. In conclusion, our data suggest that SQE by itself or together with cisplatin could be a promising therapeutic strategy for preventing the metastatic lung cancer cells by eliminating cancer stemness and cell invasion potential.;폐암은 세계에서 많이 발생하는 암 중 하나로, 대부분의 항암제는 기존의 화학요법과 종양 재발에 대한 저항을 초래하는 암 줄기세포가 많이 존재하기 때문에 항암치료의 성공이 제한적이고 부작용을 보여왔다. 암 줄기세포는 공격성이 강항 침윤과 전이의 성격을 가지고 있으며, 종양의 전이는 폐암 환자 중 사망의 주된 원인이다. 따라서, 기존의 화학요법의 효능을 증가시키고 암 줄기세포를 억제하기 위한 노력이 필요하다. 본 연구에서는 제주조릿대 추출물과 항암제 시스플라틴의 혼합물이 폐암 세포에 미치는 암 줄기세포 및 암 전이 억제 효능에 대해 알아보았다. 제주조릿대 추출물과 시스플라틴이 사람 폐암 세포인 H1299, A549의 세포 성장, PI3K와 mTOR의 인산화를 억제시켰으며, 암 줄기세포의 군집형성 및 일련의 응집력을 감소시킴으로써 자가재생 능력을 억제시켰고, 암 줄기세포 마커인 Sox2와 CD44의 발현을 감소시켰다. 한편, 제주조릿대 추출물과 시스플라틴은 폐암세포의 이주능력 및 침윤을 억제시켰으며 암전이 관련 효소인 기질금속단백질 분해효소인 MMP-2의 활성을 저하시키는 것으로 나타났다. 또한, 주목하여야 할 점은 제주조릿대 추출물과 시스플라틴의 혼합이 각각의 처리보다 암 줄기세포 억제와 전이억제 효과를 더욱 증가시켰다. 제주조릿대 추출물의 주요 구성 물질인 트리신은 제주조릿대 추출물과 비슷한 효과를 나타냈지만, 암 줄기세포 및 전이 억제효과는 제주조릿대 추출물에 비해 적었다. 결론적으로, 제주조릿대 추출물 또는 시스플라틴의 혼합 사용은 암 줄기세포와 침윤성을 억제하여 전이성 폐암를 예방하기 위한 유망한 치료 전략이 될 수 있을 것이다.