방사선생물학

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  • [Nanomedicine.] Ionizing radiation attracts tumor targeting and apoptosis by radiotropic lysyl oxidase traceable nanoparticles

    KIRAMS / 조휘문, 김천호*

  • 출처
    Nanomedicine.
  • 등재일
    2020 Feb
  • 저널이슈번호
    24:102141. doi: 10.1016/j.nano.2019.102141. Epub 2019 Dec 10.
  • 내용

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    Abstract
    Lysyl oxidase (LOX) is a cell-secreted amine oxidase that crosslinks collagen and elastin in extracellular microenvironment. LOX-traceable nanoparticles (LOXab-NPs) consisting of LOX antibodies (LOXab) and paclitaxel, can accumulate at high concentrations at radiation-treated target sites, as a tumor-targeting drug carrier for chemotherapy. Tumor-targeting and anticancer effects of PLGA based LOXab-NPs in vitro and in vivo were evaluated at radiation-targeted site. In the in vivo A549 lung carcinoma xenograft model, we showed highly specific tumor targeting (above 7.0 times higher) of LOXab-NPs on irradiated tumors. Notably, systemically administered NPs delayed tumor growth, reducing tumor volumes by more than 2 times compared with non-irradiated groups (222% vs. >500%) over 2 weeks. Radiotropic LOXab-NPs can serve as chemotherapeutic vehicles for combined targeted chemo-radiotherapy in clinical oncology.

     

     

     

    Affiliations

    Wheemoon Cho  1 , Min Sup Kim  2 , Kee-Ho Lee  3 , Sang Jun Park  2 , Hyun-Jin Shin  3 , Yong Jin Lee  4 , Sang Bum Kim  5 , Youngsook Son  6 , Chun-Ho Kim  7
    1 Laboratory of Tissue Engineering, Korea Institute of Radiological and Medical Sciences, Seoul, Republic of Korea; Department of Genetic Engineering, College of Life Sciences and Graduate School of Biotechnology, Kyung Hee University, Yongin, Republic of Korea.
    2 Laboratory of Tissue Engineering, Korea Institute of Radiological and Medical Sciences, Seoul, Republic of Korea.
    3 Division of Radiation Cancer Research, Korea Institute of Radiological and Medical Sciences, Seoul, Republic of Korea.
    4 Division of RI-Convergence Research, Korea Institute of Radiological & Medical Sciences, Seoul, Republic of Korea.
    5 Department of Surgery, Korea Institute of Radiological and Medical Sciences, Seoul, Republic of Korea.
    6 Department of Genetic Engineering, College of Life Sciences and Graduate School of Biotechnology, Kyung Hee University, Yongin, Republic of Korea.
    7 Laboratory of Tissue Engineering, Korea Institute of Radiological and Medical Sciences, Seoul, Republic of Korea. Electronic address: chkim@kcch.re.kr.

  • 키워드
    Chemo-radiotherapy; Ionizing radiation; LOX-traceable nanoparticles; Radiotropic; Stimulus inducible; Targeting.
  • 연구소개
    세포 외 미세환경에서 콜라겐과 엘라스틴을 가교하는 리실옥시데이즈(LOX)가 방사선 암 치료 시 종양 부위에 과발현됨. 방사선 병용 치료를 위한 표적단백질로 적용 가능한 LOX를 감지할 수 있는 생분해성의 표적 항암약물 전달체를 제조하였음. 항암제인 파클리탁셀을 담지한 생분해성 PLGA 나노입자의 표면에 LOX 항체를 도입하여 방사선 처리 후, 종양 표적 효율 및 항암 유효성을 확인하였음. 2차원적 배양에서는 확인되지 않은 나노전달체의 표적 효율을 3차원 in vitro 스페로이드(spheroid) 모델에서 확인할 수 있었음. 확립한 in vivo 모델인 A549 xenograft nude mouse의 꼬리를 통해 나노전달체를 iv 주입하여, 방사선 처리 후 종양 부위로의 표적화 및 표적 항암 효과를 평가 함. 방사선 조사한 군에서 종양 부위에서의 생분해성 나노전달체가 700% 이상 축적됨을 확인하여 약물 전달 효율이 크게 향상됨을 확인함. 또한, 2주 간 A549 xenograft nude mouse 내의 종양 크기를 확인한 결과, 크게 개선된 나노전달체의 선택적 항암약물 전달효과는 종양의 성장을 효율적으로 억제함을 알 수 있었음. 즉, 방사선 조사 비교군에 비해 방사선 및 표적화 나노 전달체를 동시에 처리한 군에서 종양 부피가 200% 이상 감소되었으며, 면역염색을 통해 세포사멸율이 240% 이상 증가됨을 확인함. 본 실험을 통해 방사선에 의해 종양 부위에 특이적으로 유도되는 종양 미세환경조절 단백질을 이용한 방사선-약물 병용치료의 가능성을 확인하여 최적의 용량 적용으로 항암 부작용을 감소시키고, 치료 효율을 극대화할 수 있는 생분해성의 나노 항암약물 전달체의 사용 가능성을 확인하였으며, 현재 실용화를 위한 추가 연구를 진행 중에 있음.
  • 편집위원

    Nanoparticles을 활용하여 radiation에 반응하는 tumor target을 찾을 수 있는 방법을 제시한 흥미로운 논문이라고 사료됨.

    2021-01-26 15:21:37

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