Therapeutic effects of α-mangostin on colorectal cancer stem cells

Abstract

본 논문은 대장암 줄기세포(CSCs)를 다루는데, CSCs는 약물내성, 재발, 전이의 특징을 가지고 있기 때문에 암 치료에 중요한 부분을 차지하게 되었다. α-망고스틴(αM)은 기존에 암세포에 대해 증식을 억제하고 세포 사멸하는 효과가 있다고 알려졌다. αM이 대장암(CRC)에서 CSCs를 선택적으로 억제하고 5-FU에 의해 유도된 CSCs를 억제할 수 있는지 확인하기 위하여, 세포 생존분석을 진행하였고, 그 결과를 토대로 αM을 처리할 수 있는 적절한 농도를 찾았다. CSC 억제를 확인하기 위하여, sphere-forming assay과 flow cytometry를 진행하였다. CSCs억제 효과가 Notch signaling pathway의 억제에 의하여 일어난 것인지 확인하기 위하여, western blot분석과 RT-PCR을 진행하였다. 5-FU와 함께 αM 사용이 가능한지 확인하기 위하여, xenograft 마우스 모델을 이용하였다. HT29, SW620 세포에서 αM처리를 하면, 세포 생존 활성이 약물 농도의존적으로 감소하였고, sphere의 수 역시 감소하였다. flow cytometry에서 역시, CSCs의 marker인 CD44와 CD133이 감소하였고, 5-FU에 의해 유도되어 증가된 CSCs의 marker가 감소하는 경향성을 보였다. αM은 시간에 따라, 그리고 용량에 따라서 Notch signaling pathway의 Notch1, NICD1, Hes1 단백질 발현을 감소시켰고, HT29세포에서 αM처리는 DAPT처리와 유사하게 CSCs marker를 감소시키는 것이 확인되었다. Xenograft에서는 5-FU를 처리한 그룹에 비하여, αM을 5-FU와 함께 처리했을 때, 종양 성장이 유의하게 감소하는 경향성을 보였다. 본 연구에서는 CRC에 저용량으로 αM를 처리하면, CSCs를 선택적으로 억제할 수 있고, 5-FU에 의해 유도되는 CSCs를 Notch signaling pathway를 통해 억제할 수 있는 것을 밝혔다. 따라서, 본 연구는 대장암의 암줄기세포를 표적 치료하는 것을 목표로 하며, αM은 대장암 줄기세포 치료제가 될 수 있다고 제시하고자 한다. ;As colon cancer stem cells (CSCs) are involved in chemoresistance, recurrence, and metastasis, targeting CSCs has become a sophisticated cancer therapy strategy. It has been shown that α-mangostin (αM) has anti-proliferative and apoptotic effects on cancer cells. To evaluate if αM could selectively inhibit CSCs in colorectal cancer (CRC) and inhibit 5-fluorouracil (5-FU)-induced CSCs, a cell viability assay was used to establish the appropriate αM concentration. The suppression of CSCs with αM was investigated using a sphere-forming assay and flow cytometric detection of CSC markers. The effects of αM on the Notch signaling system and colon CSCs were examined using Western blot analysis and quantitative real-time PCR. In addition, a xenograft mouse model was used to study the anti-cancer efficacy of αM combined with 5-FU in vivo. In HT29 and SW620 cells, treatment with αM reduced cell viability and the number of spheres. In the flow cytometry analyses, αM treatment downregulated CSCs and suppressed the 5-FU-induced upregulation of CSCs. αM significantly reduced the expression of the Notch signaling pathway proteins such as Notch1, notch intra-cellular domain 1 (NICD1), and hairy/enhancer-of-split 1 (Hes1) across time and dosage. αM also inhibited CSC markers, CD44 and CD133, similar to N-[N-(3,5-difluorophenacetyl)-L-alanyl]-(S)-phenyl glycine-t-butyl ester (DAPT) treatment in HT29 cells. The tumor and CSC proportions in xenograft mice were suppressed in the αM only and 5-FU-treated αM groups. According to this study, low-dose αM inhibits CSCs in CRC and suppresses 5-FU-induced CSC augmentation via the Notch signaling pathway.