Anti-tumor effects of adipose-derived mesenchymal stem cell-based interferon-β on melanoma cell in vitro in dog

Abstract

Melanoma, a relatively common malignant neoplasm in dogs, has been highly resistant to treatment of chemotherapy. Recent evidence suggests that Interferon-β (IFNβ) inhibiting both angiogenesis and tumor growth has increased tumor cell immunogenicity as well as antitumor immune responses. Moreover, adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (AT-MSC) have been verified as a potential source for cell mediated gene treatment against cancer. This study is to evaluate the anti-tumor effects of cIFNβ-cAT-MSC in the canine melanoma cell line. In order to identify the anti-proliferation effects of cIFNβ-cAT-MSCs in vitro, cAT-MSCs releasing canine IFNβ were engineered with a lentiviral vector (pLenti6/V5-D-TOPO®) and LMeC, canine melanoma cell. This was then incubated with conditioned media (CM) from cIFNβ-cAT MSC both with cisplatin and without it. As a result, the cytotoxicity of the cIFNβ-cAT-MSC CM treated groups and cisplatin combination treated groups (5, 10μM) was found to be more effective at inhibiting the growth of melanoma cells compared with either the normal cultured media treated groups or the unengineering cAT-MSC CM treated groups. Apoptotic effects induced by cIFNβ gene therapy in LMeC were also observed through the western blot assay detecting caspase-3 and BAK. The levels of the active forms of caspase-3 and BAK increased in response to cIFNβ- cAT-MSCs CM which indicated that cIFNβ-cAT-MSCs CM may initiates apoptosis. The data demonstrated that cIFNβ-cAT-MSCs had anti-tumor effects including anti-proliferation and apoptosis of melanoma cells. Furthermore, the treatment with cIFNβ-cAT-MSCs and cisplatin showed a synergistic anti-tumor effect on melanoma cells, suggesting a potentially effective therapeutic procedure for canine melanoma.

지방조직 유래 중간엽 줄기세포는 종양환자에서 세포 매개성 유전자치료를 유용한 잠재적인 수송체로서 알려져 있고 인터페론 베타는 세포의 면역성과 항암면역반응을 증진시켜 혈관생성과 종양의 성장을 억제하는 것으로 알려져 있다. 본 실험의 목적은 개 지방 유래 중간엽 줄기세포에 개 인터페론 베타 유전자를 삽입하여 개 흑색종 세포에서 항암효과에 대한 검토를 위한 것이다. 개 인터페론 베타를 분비하는 개 지방조직 유래 줄기세포는 렌티바이러스 벡터 (pLenti/V5-D-TOPO®)를 이용하여 형질 도입을 하였다. LMeC라는 개 흑색종 세포는 개 인터페론 베타를 분비하는 개의 지방조직에서 유래하는 줄기세포 배양액을 처리하여 항 증식효과를 평가 하였다. 그 결과 개 인터페론 베타 배양액내 인터페론베타 자체의 세포독성학적 효과뿐만 아니라 시스플라틴 항암제와 병용했을시에도 대조군에 비교하여 더 나은 세포독성학적 효과를 나타내었다. 또한 개 인터페론 베타를 분비하는 개 지방조직 유래 줄기세포의 자가세포사멸의 효과를 확인하기 위해 웨스턴 블로팅을 이용한 단백정량을 실시하여 활성화된 caspase 3와 전구체를 확인하여 개 인터페론베타의 세포사멸의 가능성을 확인하였다. 결론적으로 본 연구에서 개 인터페론 베타를 분비하는 개 지방조직 유래 줄기세포의 개 흑색종 세포에서 항암효과는 항증식효과와 자가세포사멸을 통해서 이루어진다는 것이 확인되었다. 또 개 인터페론 베타를 분비하는 개 지방조직 유래 줄기세포와 시스플라틴의 합제효과 역시 확인되었다. 결국 이러한 결과들은 개 인터페론 베타를 분비하는 개 지방유래 줄기세포가 잠재적인 흑색종 치료에 도움을 줄 수 있다는 가능성을 제시한다.