エトポシド、カンプトテシン、およびその他の細胞毒性抗がん剤によるヒト急性骨髄性白血病細胞におけるエンド核分解DNA切断の誘導：警告ノート

トポイソメラーゼII阻害剤エトポシドによるヒトHL-60またはKG1A白血病細胞の治療は、広範なDNA分解をもたらしました。アガロースゲル電気泳動によりDNAの完全性を分析すると、ヌクレオソームのはしごがエトポシドを添加してから1.5〜2時間後に明らかになり、6時間にわたって強度が増加し、24時間に持続しました。薬物の添加後6時間後、94 +/- 4％の細胞は、DNAの90％がオリゴソーム断片に分解されていたにもかかわらず、トリパンブルーを除外しました。10時間後にこのDNA損傷を誘導するには、細胞を10マイクログラム/mL（17マイクローム）エトポシドにわずか45分間曝露するだけで十分でした。ジニトロフェノールによるプレインキュベーションは、エトポシドの効果を廃止し、核分解性切断の前後にエネルギーを要求するステップが発生したことを示唆しています。対照的に、Etoposideの効果は、RNA合成阻害剤5,6-ジクロロ-1-ベタノシルベンジミダゾールまたはタンパク質合成阻害剤シクロヘキシミドまたはプロマイシンとのHL-60細胞のプレインキュベーションによって予防されませんでした。それどころか、高濃度の5,6-ジクロロ-1-ベータ - リボフラノシルベンジミダゾール、シクロヘキシミド、またはプロマイシンはそれ自体、カントスチン（0.1マイクローム）、コルシミド（0.1マイクローム）を含むさまざまな多様な細胞毒性剤（0.1マイクローム）を含む同じ多様な細胞毒性剤を誘導しました。マイクログラム/ml）、シスプラチナム（20ミクロム）、メトトレキサート（1ミクロム）、および1-ベータ-D-アラビノフラノシルシトシン（3ミクロム）。これらの結果は、既存の細胞酵素による核分解DNA損傷が、さまざまな細胞毒性剤のいずれかでHL-60細胞を処理した直後に発生することを示唆しています。さまざまな核タンパク質[Poly（ADP-リボース）ポリメラーゼ、ラミンB、トポイソメラーゼI、トポイソメラーゼII、およびヒストンH1を含む]は、DNAの分解プロセスの選択性に疑問を投げかけるDNA断片化と同時に分解されます。（a）細胞死の間の重要な早期イベントとしてのDNAのエンドヌクレオリ溶解損傷に焦点を当てた現在の理論、および（b）活性クロマチンのトポイソメラーゼ結合部位をマッピングするためのトポイソメラーゼ指向薬の使用についての影響について説明します。

Treatment of human HL-60 or KG1A leukemia cells with the topoisomerase II inhibitor etoposide resulted in extensive DNA degradation. When DNA integrity was analyzed by agarose gel electrophoresis, a nucleosomal ladder became evident 1.5-2 h after addition of etoposide to cells, increased in intensity over 6 h, and persisted at 24 h. Six h after addition of the drug, 94 +/- 4% of the cells excluded trypan blue even though as much as 90% of the DNA had been degraded to oligosomal fragments. Exposure of cells to 10 micrograms/ml (17 microM) etoposide for as little as 45 min was sufficient to induce this DNA damage 4 h later. Preincubation with dinitrophenol abolished the effect of etoposide, suggesting that an energy-requiring step occurred prior to or during the endonucleolytic cleavage. In contrast, the effect of etoposide was not prevented by preincubation of HL-60 cells with the RNA synthesis inhibitor 5,6-dichloro-1-beta-ribofuranosylbenzimidazole or the protein synthesis inhibitors cycloheximide or puromycin. On the contrary, high concentrations of 5,6-dichloro-1-beta-ribofuranosylbenzimidazole, cycloheximide, or puromycin by themselves induced the same endonucleolytic cleavage, as did a variety of diverse cytotoxic agents, including camptothecin (0.1 microM), colcemid (0.1 microgram/ml), cis-platinum (20 microM), methotrexate (1 microM), and 1-beta-D-arabinofuranosylcytosine (3 microM). These results suggest that endonucleolytic DNA damage by a preexisting cellular enzyme occurs soon after treatment of HL-60 cells with any of a variety of cytotoxic agents. The observation that a variety of nuclear proteins [including poly(ADP-ribose) polymerase, lamin B, topoisomerase I, topoisomerase II, and histone H1] are degraded concomitant with the DNA fragmentation calls into question the selectivity of the degradative process for DNA. The implications of these results for (a) current theories which focus upon endonucleolytic damage of DNA as a critical early event during cell death, and (b) use of topoisomerase-directed drugs to map topoisomerase-binding sites in active chromatin are discussed.