글로벌 연구동향
방사선생물학
- 2025년 03월호
[Transl Oncol .] Disruption of bioenergetics enhances the radio-sensitivity of patient-derived glioblastoma tumorspheres생체에너지 억제를 통한 환자 유래 교모세포종 종양구의 방사선 민감도 향상연세의대 / 김서진, 박준성, 강석구*
- 출처
- Transl Oncol .
- 등재일
- 2025 Jan:51:102197. doi: 10.1016/j.tranon.2024.102
- 저널이슈번호
- 내용
-
Abstract
Background: Despite available treatment approaches, including surgical resection along with chemotherapy and radiotherapy, glioblastoma (GBM), the most prevalent primary brain tumor, remains associated with a grim prognosis. Although radiotherapy is central to GBM treatment, its combination with bioenergetics regulators has not been validated in clinical practice. Here, we hypothesized that bioenergetics regulators can enhance the radio-sensitivity of GBM tumorspheres (TSs).Methods: Gene expression profiles of GBM patient-derived TSs were obtained through microarray and RNA-seq. In vitro treatment efficacy was assessed using clonogenic assay, 3D invasion assay, neurosphere formation assay, and flow cytometry. Protein expression was measured via western blot, and γH2AX foci were detected via immunofluorescence. In vivo efficacy was confirmed in an orthotopic xenograft model.
Results: Based on radiation response-associated gene expression, GBM TSs were classified into high- or low-radioresistant groups. Among the five bioenergetics regulators, the pentose phosphate pathway inhibitor DHEA and the glycolysis inhibitor 2-DG notably enhanced the efficacy of ionizing radiation (IR) efficacy in vitro, reducing the survival fraction, stemness, and invasiveness in high- and low-radioresistant TSs. Combination with 2-DG further stimulated IR-induced DNA damage response and apoptosis in low-radioresistant GBM TSs. RNA-seq analysis revealed a downregulation of bioenergetics- and cell cycle-associated genes, whereas extracellular matrix- and cell adhesion-associated genes were enhanced by combined IR and 2-DG treatment. This therapeutic regimen extended survival and diminished tumor size in mouse xenograft models.
Conclusions: Our data suggest that combination with bioenergetics regulator 2-DG enhances the radio-sensitivity of GBM TSs, highlighting the clinical potential of this combined regimen.
방사선 치료는 교모세포종 종양구의 DNA 손상을 유발하며, 여기에 생체에너지 조절제(DHEA 또는 2-DG)를 병행하면 종양 세포의 생존 능력이 약화되어 세포 사멸과 성장 억제가 더욱 효과적으로 촉진됩니다. 따라서, 이러한 병용치료가 방사선 저항성을 낮추고 종양 억제 효과를 극대화할 수 있음을 보여주며, 생체에너지 조절을 활용한 병용 치료가 효과적인 치료 접근법이 될 가능성을 시사합니다.
Affiliations
Seo Jin Kim 1, Junseong Park 2, Jin-Kyoung Shim 1, Ran Joo Choi 1, Ju Hyung Moon 3, Eui Hyun Kim 3, Wan-Yee Teo 4, Jong Hee Chang 3, Seok-Gu Kang 5
1Department of Neurosurgery, Brain Tumor Center, Severance Hospital, Yonsei University College of Medicine, Seoul, South Korea; Brain Tumor Translational Research Laboratory, Department of Biomedical Sciences, Yonsei University College of Medicine, Seoul, South Korea.
2Department of Neurosurgery, Brain Tumor Center, Severance Hospital, Yonsei University College of Medicine, Seoul, South Korea; Cancer Evolution Research Center, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, South Korea.
3Department of Neurosurgery, Brain Tumor Center, Severance Hospital, Yonsei University College of Medicine, Seoul, South Korea.
4Cancer and Stem Cell Biology Program, Duke-NUS Medical School, Singapore, Singapore; Institute of Molecular and Cell Biology, A*STAR, Singapore, Singapore.
5Department of Neurosurgery, Brain Tumor Center, Severance Hospital, Yonsei University College of Medicine, Seoul, South Korea; Brain Tumor Translational Research Laboratory, Department of Biomedical Sciences, Yonsei University College of Medicine, Seoul, South Korea; Department of Medical Science, Yonsei University Graduate School, Seoul, South Korea. Electronic address: seokgu9@gmail.com.
- 키워드
- Bioenergetics; Glioblastoma; Ionizing radiation; Radio-sensitivity; Tumorspheres.
- 연구소개
- 교모세포종은 가장 흔한 원발성 악성 뇌종양으로, 다양한 치료에도 불구하고 예후가 좋지 않습니다. 본 연구에서는 생체에너지대사 조절 약물이 교모세포종 종양구의 방사선 민감도를 향상시킬 수 있다고 가정하였습니다. 5가지 생체에너지 조절제 중 DHEA와 2-DG가 세포 생존율을 낮추고, 줄기성 및 침습성을 억제하며, 방사선 치료의 효능을 크게 향상시키는 효과를 보였습니다. 특히, 2-DG와 방사선의 병용 치료는 마우스 모델에서 생존 기간을 연장하고 종양 크기를 감소시키는 효과를 나타냈습니다. 본 연구는 생체에너지 조절제와 방사선 병용 치료가 방사선 단독 치료보다 더욱 효과적임을 입증하며, 향후 교모세포종의 전략적 치료법으로 활용될 가능성을 제시합니다.
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편집위원
34명의 GBM 환자로부터 구축한 Primary TS model에 방사선과 생체에너지 조절제인 2-DG를 병용 처리하면 GBM TS의 방사선 민감도가 향상됨을 규명하였으며 방사선/2-DG 병용처리로 인한 GBM의 성장 억제 및 세포사멸의 상승효과는 방사선/2-DG 병용 치료법의 임상적 활용 가능성을 보여주고 있습니다. 그리고 이를 뒷받침할 수 있는 유전자 발현 프로파일링 결과를 포함하고 있으므로 향후 방사선 치료기술 발전에 중요한 참고 문헌이 될 수 있을 것이다.
덧글달기닫기2025-03-06 17:30:50
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편집위원2
본 연구는 생체에너지 조절자로서, 해당과정 억제제 (2-Deoxy-D-glucose; 2-DG)와 오탄당 인산 경로 억제제 (Dehydroepiandrosterone; DHEA)가 Glioblastoma Tumorspheres (GBM TSs)의 방사선 감수성을 향상할 수 있음을 확인함. 특히, 2-DG가 방사선 치료와 함께 병용으로 처리할 경우 종양 세포의 생존율 감소, 줄기세포 특성 억제 및 침습성 감소를 유도하고, DNA 손상과 apoptosis를 촉진함을 밝혔다. 이러한 결과는 방사선 치료 효과를 높일 수 있는 새로운 대사 조절 기반 치료 전략의 가능성을 제시했다는 점에서 그 의의가 있다.
덧글달기닫기2025-03-06 17:31:10
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편집위원3
위 논문은 생체에너지 조절제가 교모세포종(Glioblastoma, GBM)의 방사선 감수성을 증가시킬 수 있는지를 조사 했으며, 해당 조절제 중 2-DG가 방사선 치료와 병행할 경우 종양 줄기세포의 생존율, 침습성 및 줄기세포 특성을 감소하고, 마우스 모델에서도 증명하는 결과를 보고하였음.
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