목적: mdr1유전자를 표적으로 한 short hairpin RNA (shMDR)는 다약재내성을 나타내는 암세포에서 효과적으로 mdr1 유전자의 발현을 억제 할 수 있고 sodium iodide symporter (NIS)는 유전자 치료와 리포터로의 기능을 동시에 나타낼 수 있다. 이 연구에서는 사람 대장암세포(HCT15)에 shMDR과 NIS를 동시에 이입하고 Tc-99m sestamibi와 I-125 섭취를 측정하였고 doxorubicin과 I-131 치료효과도 관찰하였다. 대상 및 방법: 사람 태아 신장 세포주(Human Embryonic Kidney cells; HEK293)에 liposome 시약으로 shMDR을 이입하고 RT-PCR과 western blot으로 분석하였다. shMDR와 NIS 유전자가 발현하는 adenovirus를 만들고 HCT15 세포에 이입 후 48시간에 shMDR에 의한 Pgp의 기능 억제를 확인하기위해 Tc-99m sestamibi 섭취와 doxorubicin 세포독성을 측정하였다. 또한 NIS유전자의 기능을 확인 하기위해 I-125 섭취와 I-131 세포독성도 확인하였다. 결과: shMDR이 이입 된 HEK293 세포에서 mdr1의 mRNA와 Pgp의 발현이 각각 75%, 80% 감소하였다. NIS 유전자가 발현하는 adenovirus를 HCT15 세포에 이입하고 NIS 유전자 발현을 확인 한 결과 대조군에 비해 월등히 높게 발현하였다. Ad-shMDR 300 MOI, Ad-shMDR 300 MOI 와 Ad-NIS 10 MOI를 처리한 경우 Tc-99m sestamibi의 섭취가 대조군보다 1.5배 정도 증가하였다. HCT15 세포에 Ad-NIS 10 MOI를 감염시킨 경우 I-125 섭취가 대조군에 비해 25배 이상 증가였다. 또한 Ad-shMDR와 Ad-NIS를 동시 감염 시켰을 경우 doxorubicin의 세포 독성이 증가하여 나타났고 Ad-NIS 20 MOI를 감염시켰을 때 I-131에 의한 세포독성이 대조군보다 증가하였다. 결론: 세포에 shMDR의 이입으로 mdr1 유전자의 발현이 억제되고 Tc-99m sestamibi의 섭취와 doxorubicin의 세포독성이 증가하였으며 NIS 유전자의 이입으로 I-125의 섭취와 I-131의 세포독성이 증가하였다. 다약제내성세포에 shMDR와 NIS 유전자의 동시 이입은 doxorubicin과 방사성 옥소의 이중치료 효과를 높일 수 있을 것으로 본다.
Purpose: Multidrug resistance (MDR) of the cancer cells related to mdr1 gene expression can be effectively treated by selective short hairpin RNA for mdr1 gene (shMDR). Sodium/iodide symporter (NIS) gene is well known to have both reporter and therapeutic gene characteristics. We have co-transfected both shMDR and NIS gene into colon cancer cells (HCT15 cell) expressing MDR and Tc-99m sestamibi and I-125 uptake were measured. In addition, cytotoxic effects of doxorubicin and I-131 therapy were also assessed after transfection. Material and Methods: At first, shMDR was transfected with liposome reagent into human embryonic kidney cells (HEK293) and HCT cells. shMDR transfection was confirmed by RT-PCR and western blot analysis. Adenovirus expressing NIS (Ad-NIS) gene and shMDR (Ad-shMDR) were co-transfected with Ad-NIS into HCT15 cells. Forty-eight hours after infection, inhibition of P-gycoprotein (Pgp) function by shMDR was analyzed by a change of Tc-99m sestamibi uptake and doxorubicin cytotoxicity, and functional activity of induced NIS gene expression was assessed with I-125 uptake assay. Results: In HEK293 cells transfected with shMDR, mdr1 mRNA and Pgp protein expressions were down regulated. HCT15 cells infected with 20 MOI of Ad-NIS was higher NIS protein expression than control cells. After transfection of 300 MOI of Ad-shMDR either with or without 10 MOI of Ad-NIS, uptake of Tc-99m sestamibi increased up to 1.5-fold than control cells. HCT15 cells infected with 10 MOI of Ad-NIS showed approximately 25-fold higher I-125 uptake than control cells. Cotransfection of Ad-shMDR and Ad-NIS resulted in enhanced cytotoxic by doxorubicin in HCT15 cells. I-131 treatment on HCT15 cells infected with 20 MOI of Ad-NIS revealed increased cytotoxic effect. Conclusion: Suppression of mdr1 gene expression, retention of Tc-99m sestamibi, enhanced doxorubicin cytotoxicity and increases in I-125 uptake were achieved in MDR expressing cancer cell by co-transfection of shMDR and NIS gene. Dual therapy with doxorubicin and radioiodine after cotransfection shMDR and NIS gene can be used to overcome MDR.
