Targeting PIM Kinase Eliminates ABT263-Resistant Senescent Colorectal Tumor Cells
PIM Kinase 표적화를 통한 ABT263 저항성 노화 대장암 세포의 제거
- 주제(키워드) Cellular Senescence , Senescent Tumor Cell , Senolytics , PIM Kinase
- 주제(DDC) 570
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 Tae Jun Park
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 의생명과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000036625
- 본문언어 영어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
Targeting PIM Kinase Eliminates ABT263-Resistant Senescent Colorectal Tumor Cells Cellular senescence is a stable state of cell cycle arrest induced by various stresses. Although senescence can act as a tumor-suppressive mechanism, persistent senescent cancer cells may contribute to tumor microenvironment remodeling, invasion, metastasis, and therapeutic resistance. Therefore, selective elimination of senescent cancer cells has emerged as a promising anticancer strategy. Several senolytic agents have been developed to selectively eliminate senescent cells; however, their clinical application in cancer treatment remains largely investigational, and robust evidence supporting their efficacy as anticancer therapies is still limited due to senescence heterogeneity, incomplete senolysis, resistance, and toxicity concerns. In this study, we established an H₂O₂-induced senescent cancer cell model using the colorectal cancer cell line SW480 and evaluated the senolytic effect of ABT263, a representative senolytic agent. H₂O₂-treated cells exhibited a senescent phenotype, as evidenced by increased SA-β-gal and C12FDG positivity, reduced cell proliferation, upregulation of SASP-related genes, and decreased Lamin B1 expression, confirming the induction of cellular senescence. However, ABT263 treatment alone failed to completely eliminate senescent colorectal cancer cells, leaving a residual viable population. To characterize these ABT263-tolerant senescent tumor cells, we performed combined bulk and single-cell RNA sequencing and identified increased expression of the PIM kinase family in the surviving ABT263-treated cell population. Combined treatment with ABT263 and the pan-PIM inhibitors AZD1208 or PIM447 increased cell death in senescent colorectal cancer cells. In addition, PIM1 knockdown enhanced ABT263 sensitivity, whereas PIM1 overexpression promoted cell survival, suggesting that PIM kinase, particularly PIM1, contributes to the survival of ABT263-resistant senescent tumor cells. Further analysis showed that anti-apoptotic signaling, including MCL1 expression, was maintained in residual cells after ABT263 and AZD1208 treatment. Combination treatment with the MCL1 inhibitor S63845 further enhanced the elimination of residual senescent cells. Collectively, these findings suggest that PIM kinase contributes to ABT263 resistance in senescent colorectal cancer cells and that combined targeting of PIM kinase and MCL1 may provide an effective strategy to eliminate persistent senescent tumor cells. Keywords: Cellular Senescence, Senescent Tumor Cell, Senolytics, PIM Kinase
more초록/요약
세포노화는 다양한 스트레스에 의해 유도되는 안정적인 세포주기 정지 상태이다. 세포노화는 종양 억제 기전으로 작용할 수 있지만, 지속적으로 생존하는 노화 암세포는 종양 미세환경 재구성, 침윤, 전이 및 치료 저항성에 기여할 수 있다. 따라서 노화 암세포를 선택적으로 제거하는 전략은 유망한 항암 치료 접근법으로 주목받고 있다. 현재 노화 세포를 선택적으로 제거하기 위한 여러 senolytic 약물이 개발되었으나, 암 치료 분야에서의 임상적 적용은 아직 대부분 연구 단계에 머물러 있으며, 노화 세포의 이질성, 불완전한 제거 효과, 약물 저항성 및 독성 문제로 인해 항암 치료제로서의 효능을 뒷받침하는 충분한 근거는 여전히 제한적이다. 본 연구에서는 대장암 세포주 SW480을 이용하여 H₂O₂유도 노화 암세포 모델을 확립하고, 대표적인 senolytic 약물인 ABT263의 효과를 평가하였다. H₂O₂처리 세포는 SA-β-gal 및 C12FDG 양성 세포 증가, 세포 증식 감소, SASP 관련 유전자 발현 증가, Lamin B1 발현 감소를 보였으며, 이를 통해 세포노화가 유도되었음을 확인하였다. 그러나 ABT263 단독 처리는 노화 대장암 세포를 완전히 제거하지 못했으며, 일부 생존 세포가 잔존하였다. ABT263에 내성을 보이는 노화 암세포의 특성을 규명하기 위해 bulk RNA sequencing과 single-cell RNA sequencing을 함께 수행하였고, ABT263 처리 후 생존한 세포군에서 PIM kinase family의 발현 증가를 확인하였다. ABT263과 pan-PIM 억제제인 AZD1208 또는 PIM447을 병용 처리하였을 때 노화 대장암 세포의 세포 사멸이 증가하였다. 또한 PIM1 knockdown은 ABT263 민감성을 증가시킨 반면, PIM1 과발현은 세포 생존을 촉진하였다. 이는 PIM kinase, 특히 PIM1이 ABT263 저항성 노화암세포의 생존에 기여함을 시사한다. 추가 분석 결과, ABT263과 AZD1208 병용 처리 후에도 잔존 세포에서 MCL1 발현을 포함한 항세포사멸 신호가 유지되는 것으로 나타났다. 이에 MCL1 억제제 S63845를 추가로 병용 처리하였을 때 잔존 노화 세포의 제거 효과가 더욱 증가하였다. 종합하면, 본 연구는 PIM kinase가 노화 대장암 세포의 ABT263 저항성에 관여하며, PIMkinase와 MCL1을 동시에 표적하는 전략이 지속적으로 생존하는 노화 암세포를 효과적으로 제거할 수 있는 치료 전략이 될 수 있음을 제시한다.
more목차
I. INTRODUCTION 1
1. Characteristics of Senescent Cells and Senescent Tumor Cells 1
2. Senolytic Targeting of Senescent Tumor Cells 3
3. PIM Kinase-Associated Resistance to Senolytic Therapy 4
II. MATERIALS AND METHODS 7
1. Cell culture and induction of senescence 7
2. SA-β-Gal staining 7
3. Death cell detection by flow cytometry 7
4. RNA Extraction and quantitative real-time PCR 8
5. Luna cell counting 8
6. Western blotting 9
7. C12FDG staining 9
8. siRNA transfection 9
9. Lentivirus production and Lentiviral infection 10
10. Statistical Analysis 10
11. Transcriptomic profiling of bulk RNA-seq data 10
12. Single-cell RNA sequencing data analysis 11
13. Pseudotime trajectory analysis 11
14. Risk score analysis 11
III. RESULTS 12
1. Senescence Induction of Colorectal Tumor Cells Using H₂O₂ 12
2. ABT263 Shows Limited Senolytic Efficacy in H₂O₂-induced Senescent SW480 Cells 17
3. Cellular Characteristics of Senescent Tumor Cells Treated with ABT263 20
4. PIM Inhibition Sensitizes Senescent SW480 Cells to ABT263-mediated Senolysis 24
5. Single-cell Transcriptomic Analysis of The Combined Therapeutic Effects of ABT263 and AZD1208 31
6. Elimination of Senescent Colorectal Tumor Cells Through MCL1 Inhibitor Treatment 36
IV. DISCUSSION 42
V. CONCLUSION 45
VI. REFERENCE 46
국문요약 53
