アデノシン5'-三リン酸（ATP）結合カセットトランスポーターG1遺伝子のダウンレギュレーションを介したベチュリン酸ナノ粒子による肺癌の抑制

Lung Cancer Inhibition by Betulinic Acid Nanoparticles via Adenosine 5'-Triphosphate (ATP)-Binding Cassette Transporter G1 Gene Downregulation.

• Hao Zhao
• Xiaoyan Mu
• Xiaopeng Zhang
• Qingyong You

抄録

背景 放射線治療や化学療法の科学的進歩にもかかわらず、肺がん患者の 5 年生存率は約 15％である。本研究では、肺がん細胞に対するベチュリン酸ナノ粒子の抗がん剤としての可能性を探った。ベチュリン酸ナノ粒子による肺がん細胞の増殖変化をMTTアッセイで測定した。また、細胞周期の解析は、フローサイトメトリーを用いて、ヨウ化プロピジウム染色を用いて行った。トランスウェルおよび創傷治癒アッセイは、HKULC2 細胞の転移能の決定に使用された。結果 ベチュリン酸ナノ粒子処理は、HKULC2、H1299、およびH23細胞の増殖を有意に（P<0.05）減少させた。10μMのベチュリン酸ナノ粒子で処理した場合、HKULC2、H1299、H23細胞の増殖はそれぞれ33％、28％、24％に減少した。フローサイトメトリーの結果から、ベチュリン酸ナノ粒子の曝露は、HKULC2細胞のG1期の細胞周期停止につながることが示された。ベチュリン酸ナノ粒子の投与は、HKULC2細胞の遊走能を著しく低下させた。また、ベチュリン酸ナノ粒子への曝露により、HKULC2細胞の浸潤性が著しく抑制された。HKULC2細胞のウエスタンブロットでは、ベチュリン酸ナノ粒子がp21およびp53の発現を促進し、CD133、ALDH、BCL2、MCL1およびc-Mycの発現を低下させることが示された。ベチュリン酸ナノ粒子はABCG1タンパク質の発現を著しく低下させた。結論 本研究では、ベチュリン酸ナノ粒子が ABCG1 癌遺伝子発現のダウンレギュレーションを介して、肺癌細胞の増殖、転移能、細胞周期の停止を抑制することが示された。このことから、ベチュリン酸ナノ粒子は肺がんの治療薬として利用できる可能性があると考えられます。

BACKGROUND Despite scientific advancement in radiotherapy and chemotherapy, the 5-year survival rate of lung cancer patients is around 15%. The present study explored the anticancer potential of betulinic acid nanoparticles against lung cancer cells. MATERIAL AND METHODS The proliferative changes in lung cancer cells by betulinic acid nanoparticles were measured by MTT assay. Cell cycle analysis was performed by flow cytometry using propidium iodide stain. Transwell and wound healing assay were used for determination of HKULC2 cell metastatic potential. RESULTS The betulinic acid nanoparticle treatment significantly (P<0.05) reduced proliferation of HKULC2, H1299, and H23 cells. The proliferation of HKULC2, H1299, and H23 cells was reduced to 33%, 28% and 24%, respectively on treatment with 10 µM of betulinic acid nanoparticles. The results from flow cytometry showed that betulinic acid nanoparticle exposure lead to cell cycle arrest in G1 phase in HKULC2 cells. Treatment with betulinic acid nanoparticles markedly decreased migration potential of HKULC2 cells. The invasive ability of HKULC2 cells was also suppressed markedly on exposure to betulinic acid nanoparticles. Western blotting of HKULC2 cells showed that betulinic acid nanoparticles promoted the expression of p21 and p53 and downregulated CD133, ALDH, BCL2, MCL1, and c-Myc expression. Betulinic acid nanoparticles reduced the expression of ABCG1 protein markedly. CONCLUSIONS The present study demonstrated that betulinic acid nanoparticles inhibit proliferation, metastatic ability, and arrest cell cycle in lung cancer cells through downregulation of ABCG1 oncogene expression. Therefore, betulinic acid nanoparticles may be used as therapeutic agent for the treatment of lung cancer.