The forkhead transcription factor FOXO1 mediates cisplatin resistance in gastric cancer cells by activating phosphoinositide 3-kinase/Akt pathway

Abstract

목적: Cisplatin (CDDP)은 위암의 치료에 가장 중요한 항암제 중 하나이지만 내성으로 인한 치료 효율저하가 문제점으로 남아있다. 전사인자인 FOXO1이 여러 암에서 항암제 내성과 관련이 있음이 관찰되어 있으므로 본 연구는 위암세포에서 FOXO1이 CDDP에 대한 내성에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 시행되었다.

방법: 위암세포주들인 MKN45와 SNU-601 세포에 유전자이입 (transfection)을 사용하여 FOXO1 AAA mutant gene 또는 FOXO1 shRNA를 과발현시킴으로써 FOXO1의 발현 및 활성도를 변화시켰다. 위 세포주에 CDDP를 처리 한 후 crystal violet assay를 실시하여 세포의 항암제 내성을 측정하였으며, 세포사멸 (apoptosis)에 미치는 영향을 알아보기 위하여 Western blotting으로 PARP cleavage를 관찰하였고, DAPI 염색을 진행하였다. FOXO1, p110α, Akt 및 pAkt의 발현을 관찰하기 위하여 Western blotting시행하였고, luciferase reporter assay를 이용하여 FOXO1의 활성도를 측정하였다.

결과: CDDP를 처리하였을 때, FOXO1의 발현과 활성이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 FOXO1 AAA mutant gene을 과발현 시키면 CDDP에 대한 내성이 증가하였고, 반대로 FOXO1 shRNA를 통하여 FOXO1을 억제하면 CDDP에 대한 내성이 감소하였다. FOXO1 발현양을 조절한 세포주에서 FOXO1이 p110α 및 pAkt와 양의 상관관계가 있음을 관찰하였고, CDDP를 MKN45세포에 처리하였을 때, FOXO1과 함께 p110α와 pAkt가 증가하는 것을 관찰하였다. 그리고 FOXO1을 과발현 시킨 세포주에 PI3K inhibitor인 LY294002를 처리하였을 때, FOXO1 과발현에 의해 증가된 CDDP에 대한 내성이 다시 감소한 것을 확인하였다.

결론: 본 연구는 FOXO1이 PI3K/Akt를 통하여 위암세포의 CDDP에 대한 내성을 증가시키는 것을 확인하였다. 본 연구의 결과로부터 FOXO1이 위암의 CDDP 치료에 있어서 치료 효율 예측 인자로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 추정된다.

Background: Cisplatin (CDDP) is the most important chemotherapeutic agent in the treatment of advanced gastric cancer. However, its efficacy is limited due to CDDP resistance. Since the transcription factor FOXO1 is related to chemoresistance in various cancer cells, the present study investigated the function of FOXO1 on chemoresistance to CDDP in human gastric cancer cells. Methods: Human gastric cancer cell lines MKN45 and SNU-601 were used. FOXO1 activation was modulated by expression of FOXO1 AAA mutant gene or FOXO1 shRNA. The effects of FOXO1 on cell growth and CDDP cytotoxicity were assessed by crystal violet assay. Protein expressions of FOXO1, p110α, pAkt and Akt were analyzed by Western blotting, and FOXO1 activity was determined by luciferase reporter assay. Cell apoptosis was assessed by Western blotting for PARP cleavage and DAPI staining. Results: CDDP induced FOXO1 expression and activation in gastric cancer cells. FOXO1 activation by FOXO1 AAA mutant gene increased the CDDP resistance in gastric cancer cells without changes in cell growth, whereas FOXO1 silencing by FOXO1shRNA enhanced CDDP cytotoxicity along with apoptotic characteristics. Constitutive activation of FOXO1in MKN45 cells were accompanied by an increase in the expressions of p110α and pAkt, respectively. Furthermore, Akt inhibition by LY294002 treatment resumed the CDDP cytotoxicity suppressed by FOXO1 AAA mutant gene transfection. Conclusions: FOXO1 inhibits CDDP-induced apoptosis via activating PI3K/Akt pathway. Thus, FOXO1 may be an useful pharmacologic indicator to predict CDDP efficacy in gastric cancer treatment.