배경: 대장암(Colorectal cancer, CRC)은 가장 흔한 암의 한 유형이다. 이 질환은 유전자 돌연변이와 후성유전학적 변화로 인해 결장 상피세포가 결장 선암 세포로 전환되면서 발생하며, 이들 세포는 정상 세포와 비교하여 고유한 유전자 발현 양상을 보인다. 구체적으로 CRC 세포는 DNA 복구 또는 복제에 관여하는 유전자들의 발현 수준이 현저히 높으며, 이는 빠른 세포주기 진행으로 인해 누적되는 DNA 절단 손상에 기인한다. 목적: 본 연구는 CRC 세포에 대한 카페인의 생체 내(in vivo) 효과를 규명하고, CRC 치료에 널리 사용되는 topoisomerase I 억제제인 이리노테칸(irinotecan)에 대한 이들 세포의 민감도에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 방법: 두 가지 CRC 세포주인 HCT116과 HT29를 이리노테칸과 카페인으로 처리하였다. Western blot 분석을 통해 카페인/이리노테칸 처리 CRC 세포에서의 단백질 발현 수준을 평가하였다. 면역형광 염색은 단백질의 위치를 확인하고 DNA 절단을 측정했으며, 세포주기 진행 중 DNA 손상 유도 물질의 영향을 탐색하였다. 또한 유세포분석을 통해 세포 생존율을 측정하였다. 섬유(파이버) 분석은 S기 동안 DNA 손상 세포에서의 DNA 합성을 조사하였고, comet assay는 DNA 절단으로 인한 DNA 단편화를 평가하였다. 결과: 본 연구 결과, 이리노테칸과 카페인을 병용하면 CRC 세포 증식을 억제하고 세포 사멸을 유도하는 데 시너지 효과가 있음을 확인하였다. 이리노테칸 또는 카페인 단독 처리에 비해, 이리노테칸과 카페인을 병용한 처리는 RAD51을 DNA 절단 부위에서 치환(displacing)함으로써 DNA 손상을 더 효과적으로 유도하고 DNA 복구 진행을 억제하여 세포주기 정지를 유발하였다. 또한 이러한 병용은 DNA 단편화와 미토시스(mitotic) 카타스트로피를 포함한 더 심각한 효과도 나타냈다. 결론: 카페인은 CRC 세포의 생존율에 큰 영향을 주지 않으면서도 CRC 치료에 사용되는 기존 약물의 효과를 강화할 수 있을 가능성이 있다. 본 연구 결과는 카페인의 유익한 보조(adjuvant) 효과가 CRC에만 적용되는 것이 아니라 발달 단계가 다른 다양한 다른 암 유형에도 적용될 수 있음을 시사한다.

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