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Camptothecin의 세포 내 약물전달 위치에 따른 세포독성연구 원문보기

  • 초록

    소기관 선택적 약물 전달은 약물 효능을 최대화하고 부작용을 감소시키기 위해 약물 전달 시스템의 개발에서 중요하다. 따라서, 약물이 다른 소기관으로 전달 될 때 다양한 약물 효능을 가질 것으로 예상된다. 세포 내 위치와 약물의 효능 사이의 관계를 설명하기 위해, 우리는 세포 활성도를 실시하고, CPT와 CPT 유도체 (Gal-CPT, Butyl-CPT)의 single- 그리고 two photon 공초점 레이저 주사 현미경 측정을 통해 세포 내 다른 위치로 전달되는 것을 확인하였다. 이러한 화학물을 HepG2 세포에 처리했을 때, CPT 및 Butyl-CPT는 1 M에서 세포독성이 가장 크게 나타났지만 Gal-CPT는 50 M에서 독성이 나타나지 않았다. 세포에 전달된 CPT의 형광 세기 측정은 유사한 양의 CPT가 세포 내로 전달된 경우에도 Gal-CPT의 독성이 나타나지 않는 것을 보여준다. 우리는 공초점 레이저 스캐닝 현미경을 사용하여 약물 전달 물질의 colocalization 실험을 통해 Gal-CPT는 lysosome으로 전달되고, Butyl-CPT는 endoplasmic reticulum으로 전달 된다는 것을 확인하였다. 게다가, two photon 공초점 주사 레이저 현미경을 통해 세포 내 CPT의 형광 스펙트럼을 확인하였는데 CPT와 Butyl-CPT는 형광 스펙트럼이 서로 유사한 것으로 나타났지만 Gal-CPT는 CPT와 비교하여 red shift한 스펙트럼으로 나타났다. 이러한 결과에 기초하여, 우리는 CPT가 약물 전달 위치에 따라 세포 독성에 차이가 있다는 결론을 얻었고, 실제로 약물이 초기에 전달된 소기관에서 소기관 특이 약물 대사를 겪게 된 것이라 예상된다.


    Organelle-selective drug delivery is an important issue in development of drug delivery systems to maximize drug efficacy with minimum side effects. Accordingly, drug is expected to have different drug efficacy when it is delivered to a different organelle, poorly revealed. In order to demonstrate the relationship between intracellular location and efficacy of a drug, we carried out cell viability, and single- and two-photon excitation confocal microscopic studies of camptothecin (CPT) and two CPT derivatives (Gal-CPT and Butyl-CPT) which may deliver CPT into different cellular locations. When these compounds were treated into HepG2 cell, a human hepatoma cell line, CPT and Butyl-CPT revealed potent toxicity as low as 1 M, however, Gal-CPT, failed any toxicity even at 50 M, judged MTT cell viability test. Fluorescence intensity measurement of the delivered CPT into the cells showed that the toxicity of Gal-CPT was extremely poor even when a similar amount of CPT was delivered, compared to the others. Instead, we found that Gal-CPT was delivered to lysosome whereas Butyl-CPT released CPT in endoplasmic reticulum, demonstrated by co-localization experiments with organelle-selective probes using confocal scanning laser microscopy. Besides, two-photon excitation confocal scanning laser microscopy showed that the emission spectra of the CPT and Butyl-CPT in the cell were similar each other, but that of Gal-CPT had a large portion of red-shifted spectra compared to the CPT. Based on these results, we conclude that CPT has differential cytotoxicity according to the drug delivery locations, in fact, organelles where the drug was initially delivered into, probably due to the difference in drug metabolism unique to an organelle.


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