암세포주에 양이온성 리피드 복합체를 이용한 유전자 전달의 효율성 비교
Efficiency of Gene Delivery-complexed with Cationic Lipid in Human Cancer Cell Lines
최종선, 이석준, 곽희진, 홍승희,
소속 상세정보
최종선 ( Choe Jong-Seon ) - 강원대학교 의학전문대학원 의학과 미생물학교실
이석준 ( Lee Suk-Jun ) - 단국대학교 체육대학 태권도학과
곽희진 ( Kwak Hee-Jin ) - 한국보건복지인력개발원
홍승희 ( Hong Seung-Hee ) - 한북대학교 식품영양학과
KMID : 0829220110350050273
Abstract
연구목적: 유전자의 기능을 밝히고 생체 내에서의 역할을 연구하는데 필요한 다양한 유전자 전달 방법들이 개발되고 있으며, 효율성과 안전성 등 여러 조건들을 만족시킬 수 있는 최적의 방법을 확립하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 연구에서는 유전자 전달 방법으로 양이온성 지질을 이용하여 사람의 여러 암 세포주에서 유전자 전달의 효율을 비교하고자 하였다.
연구방법: 연구방법으로는 GFP plasmid를 양이온성 지질인 lipofectamin LTX와 복합체를 형성시킨 후, 여러 종류의 암 세포주에 전달하여 GFP의 발현 양상을 형광현미경과 FACS를 통하여 분석하였다.
결과: 각각의 암 세포주에서 GFP 유전자 발현을 관찰해보면, HepG2와 A549의 경우는 유전자 전달 24시간 후에는 GFP를 발현하는 세포가 거의 없으나 48시간 후에는 500 ng에서 약간 증가하는 것을 알 수 있다. HCT116는 24시간 후에 100 ng에서 적은 수의 GFP 발현 세포를 관찰 할 수 있으며 500 ng에서는 더욱 많은 세포들이 GFP를 발현하고 있다. 48시간 후에는 24시간과 크게 차이는 없으며 약간의 증가를 보이고 있다. SKOV3는 유전자 전달 24시간 후에 500 ng에서 상당히 많은 세포들이 GFP를 발현하고 있으며, 48시간 후에는 100 ng과 500 ng에서 24시간보다 더욱 증가된 양의 GFP 발현을 관찰 할 수 있었다.
유전자 전달 48시간 후에 FACS를 통한 GFP 발현을 분석한 결과, HepG2는 10 ng, 100 ng, 500 ng 농도에서 모두 유전가 거의 발현되지 않고 있다. HCT116과 A549는 10 ng과 100 ng에서는 유전자 발현이 거의 일어나지 않고 있으며 농도를 500 ng으로 증가시키면 각각 14.19%와 16.57%로 GFP의 발현이 증가하는 것을 관찰 할 수 있다. SKOV3의 경우, 10 ng에서는 유전자 발현이 거의 없고 100 ng의 농도에서 급격히 증가하여 13.14%를 보이고 있다. 500 ng의 농도에서는 전체 세포의 58.10%가 GFP를 발현하는 것으로 나타났다. 암 세포주들간의 유전자 전달의 효율성을 비교하면, 10 ng에서는 세포들간의 차이를 보이지 않고 있다가 100 ng에서 차이를 보이기 시작하여 500 ng에서 더욱 큰 차이를 보이고 있다. 500 ng의 농도에서 비교하면, SKOV3가 HepG2에 비하여 약 10배, HCT116과 A549에 비하여 약 4배 이상의 GFP 발현이 높은것을 알 수 있다.
결론: 결론적으로 양이온성 지질을 이용한 유전자 전달의 효율은 자궁암 세포주인 SKOV3가 가장 높고, 다음으로 폐암세포주인 A549와 대장암 세포주인 HCT116으로 나타났다. 간암의 hepatocellular에서 유래한 HepG2가 가장 낮은 유전자 전달 효율을 나타내고 있다. 유전자 전달 및 발현의 효율은 서로 다른 기관에서 유래한 암 세포주에 따라 많은 차이를 보이고 있는 것을 확인 할 수 있었다. 그러므로 세포 내 유전자 발현은 각 세포주의 특성을 고려하여 가장 효율적인 유전자 전달 조건을 확립하는 것이 필요할 것으로 생각된다.
For investigate intracellular function and role of genes in the biological processes, various gene delivery methods into cell have been developed. Many studies performed to construct optimum conditions of gene delivery into cells and tissues. In this study, we examined efficiency of gene delivery-complexed with cationic lipid vector in human cancer cell lines. GFP plasmids were complexed with cationic lipid and transfected into human cancer cell lines at different concentrations. And then, expression of GFP was analysed with fluorescent microscope and FACS. To determine efficiency of gene delivery, we investigated GFP expression level in various cancer cell lines. GFP expression cells were not shown in hepatocellular carcinoma cell line HepG2 and lung carcimona cell line A549 after 24hr transfection, while, GFP expression cells were observed at 500ng concentration after 48hr transfection. In colorectal carcinoma cell line HCT116, GFP expression cells were observed at 100ng and 500ng concentrations after 24hr transfection and slightly increased at 48hr. After transfection into ovary adenocarcinoma cell line SKOV3, we could found that many cells expressed GFP at 500ng concentration after 24hr and highly elevated GFP expression cells after 48hr. For further evaluate gene expression level, we confirmed GFP expression level by using FACS analysis after 48hr transfection. As a result, HepG2 was expressed GFP in very low level at 10ng, 100ng, and 500ng concentrations. We also identified that GFP was expressed low level at 10ng and 100ng in HCT116 and A549, but highly increased at 500ng concentration to 14.19% and 16.57%, respectively. In case of SKOV3, GFP expression was highly elevated to 13.14% at 100ng and 58.10% at 500ng compared with 10ng transfection. By Comparing efficiency of gene expression among cancer cell lines, GFP expression was similar with cell lines at 10ng transfection, but significantly differed from cell lines at 500ng higher concentration. Additionally, GFP expression level of SKOV3 was showed about 10 fold higher than HepG2, and about 4 fold higher than HCT116 and A549 at 500ng. These results demonstrated that efficiency of gene delivery-complexed with cationic lipid vector was the highest in SKOV3, while HepG2 was showed the lowest efficiency. Taken together, we could determined that efficiency of gene delivery into cells differed from each human cancer cell lines. Our study suggest that cellular properties should be considered in gene delivery-complexed with cationic lipid vector to improve cellular expression efficiency of gene.
키워드
Cationic lipid; Gene delivery; GFP; Human cancer cell lines
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