The Effect of All-trans and 13-cis-retinoic Acid in Medulloblastoma and Glioblastoma Cell Culture

Abstract

Propose : It has been reported that retinoic acid, one of the most popular agents for chemoprevention could inhibit the proliferation of many cancer cells including neuroblastoma and glioblastoma. However, there is increasing demand reaccessing its in vitro inhibitory errect on the tumor proliferation because of the poor results from recent clinical trials of retinoic acid in the malignant brain tumor. Retinoic acid promoted the diffferentiation and apoptosis of tumor cell so that its effect might be obvious in the pediatric brain tumor. Therefore we are going to confirm the effectiveness of retinoic acid to inhibit the proliferation of the tumor cells; glioblastoma and medulloblastoma in childhood. Methods : Medulloblastoma cells were derived from the primary culture of the patient's specimen, and glioblastoma cells were cell lines of 373-MG and 87-MG. We estimated growth inhibition rate of each tumor cells using MTT assay in th concentration from 10¯¹²M to 10¯5M of all-trans and 13-cis retinoic acid. Results : 13-cis retinoic acid in the concentration of 10¯6M inhibited cell growth rate 10-22% on the 4th day of incubation, 10% on the 7th day, and 0-12% on the 14th day in the concentration from 10¯6M to 10¯5M. All-trans retinoic acid inhibited cell growth rate less than 5% in the concentration less than 10¯5M though the whole incubation period, but 42% on the 4th day, 37% on the 7th day, and 0% on the 14th in the concentration of 10¯5M. 13-cis retinoic acid inhibited cell growth rate 30% on the 4th day, 20% on the 7th and 14th day in the concentration between 10¯6M and 10¯5M. All-trans retinoic acid inhibited cell growth rate less than 25% by all-trans and 13-cis retnoic acid in the concentration less than 10¯6M. 13-cis retinoic acid showed 25% growth inhibition in the concentration above 10¯6M, but all-trans retnoic acid showed 40% growht inhibition in the same concentration. Conclusion : We could not find the effect of retnoic acid in the glioblastoma cells due to variable responses of the tumor cell growht inhibition in the concentration of maximum tolerable dose. IIowever, there is a significant inhibition effect of medulloblastoma cell proliferation both in the 13-cis and all-trans retinoic acid.

목적 : 암화학요법중에 대표적인 약물중의 하나인 레티노익 산을 이용하여 신경모세포종과 교모세포종을 포함하여 여러 암세포에서 증식억제를 이룰 수 있다고 하지만, 최근에 악성 교종 세포종에서의 임상적 시도에서 약물반응도가 낮았다는 상반된 결과를 해결하기 위해 혈중 유효약물농도에서 종양증식억제 정도를 측정해보고자 하였다. 또한, 레티노익 산의 작용이 종양세포의 분화를 촉진시키고 종양의 증식을 억제하는 것이라면 당연히 성인종양보다는 소아종양에서 효과가 기대되는 만큼 뇌종양에서는 무엇 보다도 대표적인 소아종양인 수아세포종에서 효과를 확인해보고자 하였다. 대상 및 방법 : 수아세포종 환자의 생검조직에서 배양된 수아세포종과 교모세포종 373과 87세 포주를 배양하여 all-trans 와 13-cis 레티노익 산의 농도를 10¯5M에서 10¯¹¹M까지 10¯5M, 10¯6, 10¯7, 10¯8, 10¯9, 10¯10 및 10¯¹¹M등의 7단계로 나누고 4일, 7일 그리고 14일간 배양후 각 단계별 세포성장억제(cell growth inhibition) 정도를 MTT 검사에 의해 비교하였다. 결과 : 87세포주에서 13-cis 레티노익 산의 경우에 10¯8M부터 10¯7M까지에서는 10~15%의 종양증식억제가 이루어졌지만 10¯6M에서 10¯5M의 농도에서는 증식억제가 4일에는 10-22%, 7일에는 10%, 14일에는 0~12%였고, all trans 레티노익산의 경우에는 10¯6M 이하 농도에서는 4일, 7일, 그리고 14일 모두에서 5% 미만의 증식억제를 보였는데 10¯5M 농도에서는 4일과 7일에는 증식억제가 42%와 37%였지만, 14일에는 0%로서 시간 경과에 따라 증식억제가 감소하였다. 373 세포주에서는 10¯6M과 10¯5M 농도의 all-trans 레티노익 산에 의해서 10¯6M과 10¯5M 농도에서 4일과 7일에는 5% 이하의 증식억제를 보이다가 14일에는 10-15%의 증식억제를 보였으며 13-cis 레티노익 산의 경우에는 10¯6M과 10¯5M에서 4일에는 약 30%, 7일에는 약 20%, 그리고 14일에도 약 20%의 증식억제를 보였다. 수아세포종에서는 10¯6M 이하 농도의 all-trans와 13-cis 레티노익 산에 의해서 증식억제가 약 25% 이상 이루어졌으며, 10¯6M 이상 농도에서 13-cis 레티노익 산의 경우 25% 정도의 증식억제를 보였지만 all-trans 레티노익 산에서는 약 40%의 증식억제를 볼 수 있었다. 결론 : 교모세포종의 경우 인체에 투여가능한 정도의 all-trans 또는 13-cis 레티노익 산 농도에서 각 세포주의 반응도가 달라서 그 효과를 예측할 수 없지만, 수아세포종에서는 13-cis 와 all-trans 레티노익 산 모두에서 종양 증식억제 효과가 있었으며, 특히 all-trans 이형체가 효과가 더 좋았으며, 또한 지속적 투여와 저농도(10¯9M 이하)에서도 종양증식 억제에 효과가 있었다.