방사선생물학

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  • [J Control Release.] Hydroxychloroquine-loaded hollow mesoporous silica nanoparticles for enhanced autophagy inhibition and radiation therapy

    [J Control Release.] Hydroxychloroquine-loaded hollow mesoporous silica nanoparticles for enhanced autophagy inhibition and radiation therapy 하이드록시클로로퀸이 탑재된 다공성 실리카 나노입자의 암세포 자가포식능 제어에 의한 방사선 치료효율 증진 기능 규명

    국립암센터 / 리안, 정희선*, 최용두*

  • 출처
    J Control Release.
  • 등재일
    2020 Jul 1
  • 저널이슈번호
    325:100-110. doi: 10.1016/j.jconrel.2020.06.025. Online ahead of print.
  • 내용

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    Abstract
    Radiotherapy (RT) is a major modality for cancer treatment, along with surgery and chemotherapy. Despite its therapeutic effect, the recurrence and metastasis of tumors due to the acquired resistance of cancer cells to RT remain significant clinical problems. Therefore, it is imperative to overcome radioresistance and improve radiosensitivity in cancer patients. Here, we synthesized hydroxychloroquine (HCQ)-loaded hollow mesoporous silica nanoparticles (HMSNs) to enable effective inhibition of radiation-induced cytoprotective autophagy and enhance the therapeutic efficacy of RT. HCQ-HMSN-treated HCT116 colon cancer cells showed a 200-fold higher intracellular uptake of HCQ than that of free HCQ-treated cells, thereby effectively inhibiting the radiation-induced autophagy of cancer cells. In vivo imaging and therapy studies of a tumor xenograft model showed preferential accumulation of HCQ-HMSNs in tumor tissues and significant enhancement of RT by inhibiting autophagy in the tumor sites. Histopathology analyses of major organs, blood chemistry profiles, and changes in body weights of mice confirmed the good biocompatibility of HCQ-HMSNs.

     

    그림. 히드록시 클로로퀸이 탑재된 중공다공성 실리카나노입자를 방사선 치료전 정맥투여 함으로써, 방사선 치료시 암세포에서 일어나는 오토파지를 효과적으로 억제하고 방사선 치료효과를 향상시킬 수 있음.

     

    Affiliations

    Yan Li  1 , Mi Hyeon Cho  1 , Seon Sook Lee  1 , Dong-Eun Lee  2 , Heesun Cheong  3 , Yongdoo Choi  4
    1 Division of Translational Science, Research Institute, National Cancer Center, 323 Ilsan-ro, Goyang, Gyeonggi 10408, Republic of Korea.
    2 Division of Cancer Biology, Research Institute, National Cancer Center, 323 Ilsan-ro, Goyang, Gyeonggi 10408, Republic of Korea.
    3 Division of Cancer Biology, Research Institute, National Cancer Center, 323 Ilsan-ro, Goyang, Gyeonggi 10408, Republic of Korea. Electronic address: heesunch@ncc.re.kr.
    4 Division of Translational Science, Research Institute, National Cancer Center, 323 Ilsan-ro, Goyang, Gyeonggi 10408, Republic of Korea. Electronic address: ydchoi@ncc.re.kr.

     

  • 키워드
    Autophagy; Cancer; Hollow mesoporous silica nanoparticle; Hydroxychloroquine; Radiation therapy.
  • 연구소개
    방사선 치료시 방사선을 쪼여서 죽어가는 암세포들은, “오토파지(autophagy)”작용을 통하여 자신의 세포 내에 갖고 있는 단백질 등을 분해하여 스스로 영양분을 공급받음으로써, 방사선 조사에도 불구하고 죽지 않고 치료에 대한 저항성을 보이는 것으로 알려져 있다. 말라리아 치료제로 사용되는 히드록시클로로퀸은 이러한 오토파지를 특이적으로 억제하는 효능이 확인되어, 방사선 치료전 암 환자에게 투여함으로써 방사선 치료시 유발된 오토파지에 의한 방사선 치료 저항성을 해결하고, 방사선 치료 효과를 높이고자 하는 임상시험들이 진행되고 있다. 그러나, 암환자에게 투여된 히드록시 클로로퀸은 암세포 안으로 들어가는 양이 낮아서 기대했던 효과가 미미하게 임상시험에서 얻어 졌으며, 세포내 약물 전달양을 높이기 위해서 히드록시 클로로퀸의 투여량을 높이는 경우에는 혈소판 감소증 등의 부작용이 나타나는 문제점이 드러났다. 히드록시 클로로퀸의 암환자 투여 시 나타나는 이러한 난제를 해결하기 위하여, 중공 다공성 실리카나노입자 안에 히드록시 클로로퀸을 탑재하였더니, 나노입자안에 약물이 탑재된 경우에 약 200배 더 높은 양이 암세포내로 전달됨을 확인 하였고, 종양 동물 모델을 이용한 동물 실험에서도 방사선치료 단독의 경우보다 히드록시 클로로퀸이 탑재된 중공 다공성 실리카나노입자를 처리시 방사선 치료 단독의 경우보다 암 치료 효과가 2배 더 높게 달성될 수 있으면서도, 혈액검사 및 조직검사 분석 결과, 정상조직에 대한 부작용도 나타나지 않음을 확인했다.
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