CXCR4 Signaling Confers Resistance to Ionizing Radiation in Non-small Cell Lung Cancer Cells
- 주제(키워드) CXCR4 , Lung cancer stem cell , Irradiation
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 김준
- 지도교수 박명진
- 발행년도 2014
- 학위수여년월 2014. 2
- 학위구분 석사
- 학과 일반대학원 생명과학과
- 세부전공 생화학전공
- 원문페이지 52 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000049254
- 본문언어 영어
- 제출원본 000045793136
초록/요약
Therapeutic resistance is one of the hallmarks of stem-like cancer cells, also called cancer stem cells (CSCs). Recent reports have shown that CSCs are resistant to ionizing radiation (IR) and regarded as the major cause of failure in radiation therapy. Therefore, understanding the mechanism for IR resistance of CSCs is important to improve efficacy of radio-therapy of cancer. In previously report, it has demonstrated that CXCR4 is functionally crucial for maintenance of stemness in non-small cell lung cancer (NSCLC) cells. Here, it was shown that the same signaling is responsible for IR resistance of these cells. CXCR4 overexpressing A549/GR cells exhibited high colony forming ability and resolution of -H2AX foci after IR compared with A549 cells. Similarly, ectopic expression of CXCR4 in A549 and H460 also enhanced clonogenic survival after IR. Conversely, transfection of si-CXCR4 or treatment of AMD3100 sensitized these cells to IR through increasing DNA damages measured by -H2AX foci formation. In contrast, CXCR4 overexpressing cells elevated the activation of DNA damage signaling and promoted the resolution of -H2AX foci compared with control vector transfected cells, indicating that CXCR4 signaling is crucial for repairing IR-induced DNA damage in NSCLC cells. After IR, CXCR4 expression and concomitant phosphorylation of STAT3 were increased in NSCLC cells. Inhibition of STAT3 by WP1066 or si-STAT3 suppressed the colony forming ability and the resolution of -H2AX foci, indicating that CXCR4-mediated STAT3 signaling is important for IR resistance in NSCLCs. Taken together, My data suggest that CXCR4/STAT3 signaling axis is crucial for IR resistance of NSCLCs and is able to be considered as a therapeutic target for enhancing IR sensitivity of this devastating cancer.
more초록/요약
암줄기세포는 항암치료의 주요 실패 원인으로 제시되어 왔다. 최근 연구에 따르면 암줄기세포는 방사선에 저항성을 가지고 있기 때문에 방사선치료 실패의 주요 원인이 되고 있다고 보고되었다. 그러므로 암줄기세포가 방사선에 저항성을 갖게 되는 기작을 이해한다면 방사선치료의 효율을 높일 수 있을 것이다. 이전 연구결과, 비소세포폐암은 CXCR4 신호기전을 통해 줄기화를 유지하고 있었다. 본 연구에서는 비소세포폐암이 방사선 저항성을 획득하는데 CXCR4가 중요한 역할을 하고 있는 것을 확인하였다. CXCR4를 많이 발현하고 있는 A549/GR 세포들은 모세포에 비해 콜로니 형성능력과 -H2AX foci 해리 능력이 강했다. 유사하게, CXCR4를 과발현 시킨 A549, H460 세포들 또한 방사선 조사 후 clonogenic survival이 증가하였다. 그리고 CXCR4 억제인자인 AMD3100의 처리나 CXCR4 siRNA의 도입으로 CXCR4 신호기전을 억제하였을 때, DNA 손상의 증가로 인해 방사선에 민감해지는 것을 확인하였다. 반면에 CXCR4가 과발현된 세포들은 모세포들에 비해 DNA 손상 신호경로 의 활성화가 증가되어 있어 -H2AX foci의 해리 능력이 증진되었다. 이것은 CXCR4 신호기전이 비소세포폐암에서 방사선에 의해 유도된 DNA 손상을 복구하는데 중요하다는 것을 시사한다. 비소세포폐암에 방사선을 조사하면, CXCR4 발현의 증가에 이어 STAT3의 인산화가 증가되었다. STAT3의 억제제인 WP1066과 STAT3 siRNA를 도입하여 STAT3를 저해하면 콜로니 형성 능력뿐만 아니라 -H2AX foci의 해리능력도 감소되었다. 이것은 CXCR4를 매개로 한 STAT3 신호기전이 비소세포폐암의 방사선 저항성에 중요하다는 것을 시사한다. 이러한 결과들을 종합하여 볼 때, 비소세포폐암 세포에서 CXCR4를 매개로 하는 STAT3 신호기전을 통해 방사선 저항성이 획득된다는 것을 확인하였다 따라서 CXCR4/STAT3 신호기전은 다양한 악성종양에서 방사선에 대한 민감성을 높이는 치료표적으로 가능성이 있다고 판단된다.
more목차
CONTENTS ⅰ
LIST OF FIGURES ⅲ
ABSTRACT ⅳ
INTRODUCTION 1
MATERIALS AND METHOD
1. Reagent 4
2. Cell culture 5
3. Transfection of plasmid and small interfering RNA (siRNA) 5
4. Immunocytochemistry 6
5. Flow cytometric analysis 6
6. Irradiation (IR) and drug treatment 7
7. Reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) and Quantitative real-time PCR (qRT-PCR) 8
8. TUNEL assay 8
9. Luciferase assay 9
10. Western blot analysis 9
RESULTS
1. A549/GR cells are more resistant to Ionizing radiation (IR) than parent cells 11
2. A549/GR cells exhibited enhanced activation of DNA damage signaling 14
3. CXCR4 signaling is crucial for clonogenic survival of NSCLC cells after IR 16
4. Targeting ATM/Chk1/2 DNA damage signaling sensitizes A549/GR cells to IR 19
5. CXCR4 knockdown sensitizes A549/GR cells to ionizing radiation 21
6. CXCR4 upregulation enhances IR resistance in NSCLC cells 24
7. IR induces expression and activation of CXCR4 in NSCLC cells 27
8. IR-selected NSCLC cells exhibit enhanced CXCR4 and stemness related molecules expression 30
9. CXCR4 mediated STAT3 signaling pathway is crucial for IR resistance in A549/GR cells 32
DISCUSSION 35
REFERENCES 39
ABSTRACT in KOREAN 43
