암세포의 악명 높은 높은 증식 속도는 이들이 산화 스트레스 과부하와 상향 조절된 보호 항산화 경로 간의 균형을 지속적으로 조정하도록 요구한다. 이 퍼즐의 한 조각이라도 통제에서 벗어나면, 암세포는 취약한 상태에 놓이게 된다. 비열 플라즈마(Non-thermal plasma, NTP)는 체온에서 또는 그와 유사한 온도에서 작동하는 부분 이온화 가스로, ROS, RNS 및 기타 유리 라디칼을 방출·유도할 수 있고 UV-광자 및 전자기장을 생성할 수 있다는 점 때문에 새로운 잠재적 항암 치료로 부상해 왔다. 그러나 특정 기전과 암세포에 대한 특이성은 여전히 논란의 여지가 있다. 전사체 분석을 이용해 우리는 이전에 NTP 활성화 배지(NTPAM)와 세포사멸 사이의 연관성을 보고했으나, 시퀀싱 데이터는 우리가 확인한 6개의 두경부암(Head and Neck) 세포주 모두에서 강한 페롭토시스(ferroptosis) 반응이 나타남을 또한 보여주었다. 페롭토시스는 철 의존적 지질 과산화(lipid peroxidation) 생성이 특징인 새로 확인된 산화 조절 세포사멸이다. 본 연구에서 우리는 비정준(non-canonical) 페롭토시스 경로를 통해 세포내 독성 2가 철(ferrous iron, Fe2+)을 직접 증가시킴으로써, NTPAM 유도 세포사멸이 지속적으로(장기간) 일어남을 확인하였다. 장기간의 NTPAM 유도 산화 스트레스 하에서 HMOX1의 과도한 과발현이, 헤임(heme) 분해 증가에 의해 세포내 Fe2+ 급증을 실제로 초래하는 원인임을 확인했다. 약리학적 HMOX1 억제 또는 HMOX1에 대한 RNA 침묵은 생체 내(in vivo) 및 시험관 내(in vitro)에서 모두 NTPAM에 의해 증가한 철 농도 및 페롭토시스 세포사멸로부터 2개의 HNC 세포주를 구제(rescue)할 수 있었다. 이러한 결과는 NTP가 NRF2–HMOX1 항산화 시스템의 과반응을 유발함으로써 Fe2+ 농도를 증가시켜 페롭토시스를 직접 유도함을 시사한다. 본 발견은 향후 NTP 기반 항암 치료를 개발하는 데는 물론, 다른 철-민감성(iron sensitive) 항종양 제제와의 병용에까지 활용될 수 있으며, 기존 암 치료의 내성에 대응하기 위한 잠재적 방법이 될 수 있다. 인용 양식: QuocKhanh Nguyen, Chan Oh, Seung-Nam Jung, Yudan Piao, Mi Ae Lim, Young Il Kim, Yanli Jin, Hae Jong Kim, Bon Seok Koo. Non-thermal plasma-activated medium induces ferroptotic cell death by intracellular ferrous iron overload in head and neck cancer [abstract]. In: Proceedings of the American Association for Cancer Research Annual Meeting 2023; Part 1 (Regular and Invited Abstracts); 2023 Apr 14-19; Orlando, FL. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2023;83(7_Suppl):Abstract nr 1388.