금 나노로드 코어/은 쉘 나노구조의 유전독성에서 ROS와 세포주기 정지의 역할 규명

요약

은 나노입자(AgNPs)와 은 이온에 의한 간 유전독성 이해를 위해 공학적 금 나노로드 코어/은 쉘 나노구조(Au@Ag NR)와 인간화 간세포 HepaRG 세포 사용. 0.4-20 µg mL⁻¹ Au@Ag NR 유도 DNA 및 염색체 손상에서 산화 스트레스와 세포주기 정지 관여 조사: 혜성 분석, γ-H2AX 분석, 소핵 시험. Au@Ag NR 분포 추가 분석. 결과: Ag⁺와 Au@Ag NR 모두 HepaRG 세포서 DNA 절단과 염색체 손상(파괴성) 유도. 핵 내 잔류 Au@Ag NR이 추가 Ag⁺ 방출해 손상 악화, 주원인 세포주기 정지와 ROS 생성. 세포 내 축적, Ag⁺ 이온 방출, AgNPs 잠재적 유전독성 간 상관관계 규명.

서론

크기 1-100 nm 은 나노입자(AgNPs)는 병원체 침투와 대사 효소 내 설프하이드릴기 불활성화로 광범위 항균 특성 발현[1]. 대장균, 임균, 클라미디아에서 강력한 정균/살균 효과 입증, 의료 코팅, 가정용 제품[2], 상처 드레싱[3] 널리 활용. 나노입자 핵 진입 DNA 합성/전사 간섭 입증[4]. 선행 연구서 단일 정맥 투여 5 mg/kg AgNPs Sprague-Dawley 쥐 골수 세포 현저한 염색체 파단 유도[5]. 단일 복강 내 주사 10 mg/kg 이상 AgNPs DNA/염색체 손상 동시 유도[6]. 플라워 등[7] AgNPs 50, 100 µg mL⁻¹ 투여 5분 내 DNA 손상 유발, 급속 방출 은(Ag) 유전독성 강조. 과다 노출 위험 고려 나노유전독성학, 공학적 나노소재 DNA 손상/발암 잠재력 연구 주목[8].

AgNP 유도 유전 손상 주요 기전: 활성 산소종(ROS) 과생성, 염증, 세포주기 교란[9, 10]. 선행 연구 제안: AgNPs 산화적 손상 통한 DNA 직접 상호작용[11], DNA 수준 간기/염색체 수준 유사분열 간섭, 핵단백질/유사분열 방추 장치 상호작용 세포주기 체크포인트 교란[12]. 하지만 AgNP 유도 유전독성이 나노입자 자체[13, 14] 탓인지 방출 Ag⁺ 이온[15, 16] 탓인지 여전히 불명확.

AgNP 유전독성 연구 난제: 조직 내 불안정/지속적 은 방출로 AgNP 국소화 어렵고 나노코어와 Ag 구분 곤란. 우리 그룹 최근 나노입자 유도 독성 연구용 금 나노로드 코어/은 쉘(Au@Ag NR) 나노구조 개발[17]. Au@Ag NR 금 코어 조직 내 생리적 고유성으로 ICP-MS(유도 결합 플라즈마 질량 분석)로 Ag/Au 비율 변화 모니터링해 로드서 Ag⁺ 이온 방출 추적 가능[18]. 이 방법으로 독성 기원 구분 가능. 선행 연구: Au@Ag NR 쉘서 방출 Ag⁺ 이온 신장 산화 손상 유도, 결국 사구체 여과 기능 형태 변화/손상[19]. 장 등[20] Au@Ag NR 입자 특이 활성, 세포 내 은 이온 방출 모두 과립막 세포 독성 반응 기여 제안. 우리도 Au@Ag NR 모델로 AgNP 체내 유전독성 잠재력 연구, 클라스토제니시티(파괴성)가 Ag 쉘과 방출 Ag⁺ 이온 유도 유전독성 주 형태, 독성 패턴 차이 없음 입증[21].

간은 AgNPs 축적 주요 장기, AgNP 유도 유전독성 표적 장기/조직 인식. 선행 연구 단일 정맥 투여 Au@Ag NR 8주 후 SD 쥐 간 은(8.26±3.90 µg/g), 금(80.07±64.72 µg/g) 잔류[21]. 본 연구 Au@Ag NR 인간 간암 유래 HepaRG 세포서 세포주기 정지, 활성 산소 스트레스 역할 규명 시도. 유전독성 분석: 혜성 분석, γ-H2AX 분석, 소핵 시험 병행, 산화 라디칼 청소제로 ROS 기여 탐색. 세포 아폽토시스, 세포주기, 관련 단백질 결정해 AgNP DNA 합성/복제 방해 기전 탐구. 추가 ICP-MS, 투과 전자 현미경(TEM) 결합 Au@Ag NR 세포 내 축적/분포 조사해 나노입자/방출 Ag 이온 역할 구분.

재료 및 방법

세포 배양 및 처리

인간 간암 세포주 HepaRG(써모 피셔 사이언티픽) 사용. 세포 RPMI 1640 배지(10% 태아 소 혈청(FBS, 호주산, Gibco), 1% 페니실린-스트렙토마이신-글루타민 용액(Gibco)) 5% CO₂, 37°C 가습 분위기 배양. 세포 Au@Ag NR 증가 농도 24h 또는 72h 처리, 농도 세포 생존율 분석 IC₅₀ 추정 기준 결정. ROS 유전독성 역할 조사 위해 1mM N-아세틸-L-시스테인(NAC, 시그마-알드리치) Au@Ag NR 처리 1시간 전 처리.

ATP 세포 생존/생존율 분석

세포 96웰 플레이트 5×10³/웰 밀도 파종. 24h 배양 후 배지 제거, 세포 Au@Ag NR 다양한 농도 24h/48h 노출. 광범위 농도 준비, 처리당 4웰 반복. Au@Ag NR 세포독성 아데노신 삼인산(ATP) 분석(CellTiter-Glo® 2.0 Assay, 프로메가)으로 검사: 생존 세포 중요 대사 파라미터 ATP 양 정량해 세포 대사 활성 측정. 발광 신호(생존 세포량 반영) VICTOR 멀티라벨 플레이트 리더(2030-0050, 퍼킨엘머) 검출, IC₅₀ GraphPad Prism 7로 반최대 생존율 농도 추정. 생존율 비율:

$${\text{생존율}}\,{\text{비율}}\,\left( \% \right) = {\text{RLU}}_{{{\text{시료}}}} /{\text{RLU}}_{{{\text{대조}}}} \times {1}00\%$$

RLU: 상대 발광 단위(4웰 평균), RLU_대조: 나노로드 미처리 세포, RLU_시료: Au@Ag NR 다른 농도 처리 세포.

세포 내 은/금 농도 측정

세포 시료 마이크로파 소화 시스템 질산 소화. 소화 후 1% 질산/염산 혼합액 제조. 용액 내 Ag, Au 양 ICP-MS(NexION300X, 퍼킨엘머) 측정. TEM 분석으로 세포 내 Au NR, Au@Ag NR 존재 확인. 세포 시료 2.5% 글루타르알데히드/2% 파라포름알데히드 혼합액 4°C 2시간 고정. 세포 펠렛 고정 후 인산염 완충액(pH 7.4) 3회 세척, 1% 사산화 오스뮴 4°C 2시간 후고정. 증류수 3회 세척 후 에탄올(50%, 70%, 90%, 100%) 15분씩 순차 탈수. 프로필렌 옥사이드 1:1, 1:3 희석 20-26°C 2시간 수지 침투. 중합: 35°C 16h, 45°C 8h, 55°C 14h, 65°C 48h 단계적 가열. 초박절편 초산 우라닐/시트르산 납 25분 염색, 투과 전자 현미경(H-7650, 히타치, 일본) 분석.

통상 및 변형 혜성 분석

세포 12웰 플레이트 2×10⁵/웰(24h) 또는 3×10⁵/웰(72h) 밀도 파종. 과산화수소(H₂O₂) 200 µmol 양성 대조군 1시간 노출. 시료당 통상 처리, 포마미도피리미딘 글리코실라아제(Fpg) 처리 각 2웰 준비. 통상 혜성 분석 알칼리 조건(pH>13) 수행[21]. Fpg 처리 웰: DNA 풀림 전 추가 Fpg 처리, 슬라이드 효소 완충액(0.1M KCl, 0.5mM EDTA, 40mM HEPES, 0.2mg/mL BSA) 3회 5분 침지. Fpg(뉴잉글랜드 바이오랩스, 영국) 효소 완충액 1:50,000 희석. 현미경 슬라이드 젤당 100µL 희석 효소 첨가, 37°C 습도 챔버 30분 배양. 이후 단계 통상 처리 동일. 혜성 분석 3회 반복. 시료당 최소 50개 세포 독립 채점(Nikon Eclipse 80i 형광 현미경), Komet 6.0(앤도 테크놀로지, 영국) 꼬리 DNA%, 올리브 꼬리 모멘트(OTM) 중간값 분석.

유세포 분석 및 고대역 스크리닝 γ-H2AX 포커스 정량

유세포 분석용: 세포 12웰 플레이트 2×10⁵/웰(24h) 또는 3×10⁵/웰(72h) 파종. 고대역 스크리닝용: 96웰 플레이트 6×10³/웰(24h) 또는 1×10⁴/웰(72h) 파종. 양성 대조군 2µM 메틸 메테인설포네이트(MMS, 시그마-알드리치) 1시간 병행. 세포 TBS 세척, 4% 파라포름알데히드 상온 15분 고정. TBS 세척 후 얼음 메탄올 50µL -20°C 30분 배양. TBS 3회 세척, 차단 시약(TBS 0.3% 트리톤 X-100, 10% 염소 혈청) 1시간. 1차 항체(마우스 항-포스포-H2AX Ser139, 밀리포어) 차단 시약 1:200 희석 4°C 오버나이트 배양. 플레이트 TBS 3회 세척, 2차 항체(알렉사 플로어 488 염소 항-마우스, 라이프 테크놀로지) 차단 시약 1:20 희석 첨가. 암실 상온 1시간, DAPI(인비트로젠) 2µg mL⁻¹(20µL/웰) 첨가. 유세포 분석기(FACSCalibur, BD 바이오사이언스) 또는 고대역 분석 시스템(Operetta CLS, 퍼킨엘머) 형광 측정. 유세포 분석: 그룹당 최소 10,000개 세포 데이터 분석, 3회 반복. 고대역 분석: 웰당 20시야, 그룹당 최소 5웰 분석.

사이토키네시스 차단 소핵 세포유전체(CBMN-cyt) 분석

CBMN-cyt 페네크 등[22] 절차 수행. 세포 12웰 플레이트 2×10⁵/웰(24h) 또는 3×10⁵/웰(72h) 파종. 0.2µg mL⁻¹ 마이토마이신 C(MMC, 도쿄 화학 공업) 양성 대조군 24h 노출. 24h/72h 처리 후 3µg mL⁻¹ 사이토칼라신 B 사이토키네시스 차단, 40h 후 수확. 시료 0.075mol L⁻¹ KCl 예비 온난화 후 저농도 처리, 메탄올/초산 3:1 혼합액 고정, 5% 기엠자 염색. 그룹당 3웰 반복, 웰당 최소 1000개 이핵 세포 검사.

MDA, 총 GSH, SOD 함량 측정

세포 12웰 플레이트 5×10⁵/웰(24h) 또는 3×10⁵/웰(72h) 배양. 수확 후 인산염 완충 생리식염수(PBS) 3회 세척. 세포 호모게네이트 말론디알데히드(MDA) 티오바르비투르산법(난징 젠청 바이오엔지니어링) 측정. 총 글루타치온(GSH), 슈퍼옥사이드 디스뮤타제(SOD) 각 정량 키트(도진도 분자 기술, 일본) 측정. 각 웰 광학 밀도(O.D) VICTOR 멀티라벨 플레이트 리더(2030-0050, 퍼킨엘머) 측정.

유세포 분석 세포주기 분석

세포 6웰 플레이트 1×10⁶/웰(24h) 또는 5×10⁵/웰(72h) 배양, 70% 에탄올 4°C 오버나이트 고정. PBS 3회 세척, PI/RNase 염색 완충액(BD 바이오사이언스) 상온 15분 염색. 20,000개 세포 중 G0/G1, S, G2/M 상 세포 집단 FL2 면적 vs FL2 폭 영역으로 결정. 유세포 분석기(FACSCalibur, BD 바이오사이언스), FlowJo(BD 바이오사이언스) 분석, 3회 반복.

유세포 분석 세포 아폽토시스 분석

세포 6웰 플레이트 1×10⁶/웰(24h) 또는 5×10⁵/웰(72h) 배양. PBS 2회 세척, 500µL 1× 결합 완충액(FITC Annexin V 아폽토시스 검출 키트 I, BD 바이오사이언스) ~1×10⁶ cells/mL 현탁액 조절. 100µL 희석액 5µL FITC Annexin V, 5µL PI 혼합. 상온 15분 염색, 최소 10,000개 세포 분석 초기/후기 아폽토시스 세포 집단 FL1H vs FL2H 영역으로 결정. 유세포 분석기(FACSCalibur, BD 바이오사이언스), FlowJo(BD 바이오사이언스), 3회 반복.

웨스턴 블롯 분석

세포 75cm² 플라스크 1×10⁷/웰(24h), 6×10⁶/웰(72h) 배양. 세포 RIPA 용해 완충액(단백질 분해효소 억제제 PMSF 함유) 용해, BCA 단백질 정량 키트(베이오타임 바이오테크, 중국) 단백질 농도 결정. 시료 농도 RIPA 용해 완충액 조절, 95°C 3분 가열 변성. 단백질 시료 12% SDS 폴리아크릴아마이드 겔 전기영동 분리, 니트로셀룰로오스 막(밀리포어) 전이. 막 5% 탈지유 30분 차단, 1차 항체 p53(SC-137174, 산타크루즈), p21(SC-6246, 산타크루즈), β-actin(sc-47778, 산타크루즈), 2차 항체 염소 항-마우스 IgG(H+L)-HRP(SE131, 솔라비오) 배양. 시료 표적 단백질 발현 수준 향상 화학발광(ECL)법 가시화, ImageJ 시스템(NIH) 분석.

통계 분석

데이터 평균±SEM 제시. 일원 분산 분석(ANOVA) 음성 대조군/처리군 간 통계적 유의성 검정, 던넷 다중 비교 검정(SPSS v22, IBM, 미국), P<0.05 유의. 그림 GraphPad Prism 7 윈도우용 작성.

결과

Au NR 및 Au@Ag NR 특성 분석

금 나노로드(Au NR), 금 나노로드 코어/은 쉘 나노구조(Au@Ag NR) 선행 연구[21] 기술대로 제조/특성 분석. 간략히: 평균 직경/길이 Au NR 15.0±2.5nm, 66.7±2.5nm; Au@Ag NR 26.2±3.0nm, 72.7±8.9nm. Ag 쉘 두께 ~5nm. 물 분산 PDDAC 코팅 Au NR, Au@Ag NR 제타 전위 각각 37.7±1.6mV, 52.5±1.4mV. 제조 Au@Ag NR Ag/Au 중량비 2.3 추정. 특성 분석 결과 Fig. 1.

세포 생존율

Au@Ag NR HepaRG 세포 세포독성 ATP 생존율 분석 조사(표 1), 세포 Au@Ag NR 0.125-160 µg mL⁻¹ 농도 24/48h 노출. Au@Ag NR 24/48h 노출 후 시간/농도 의존적 유의 세포독성, % 생존율 IC₅₀ 각각 20, 6 µg mL⁻¹(GraphPad Prism 7.0 피팅). 전체 세포독성 고려 처리 기간 24h/72h 조정, 농도 0.8, 4, 20 µg mL⁻¹ 결정. 추가 Au NR 불활성 대조군 포함, Au NR 그룹 Au 함량 20 µg mL⁻¹ Au@Ag NR 동일(16 µg mL⁻¹). 대조로 1mM NAC 전처리 Au@Ag NR+NAC 그룹 산화 스트레스 반응 대조(20 µg mL⁻¹ Au@Ag NR).

Au NR 및 Au@Ag NR 세포 분포

HepaRG 세포 Au, Ag 함량 ICP-MS 분석. 표 2, 3: Ag 함량 농도 의존적 증가. 하지만 항산화제 NAC 자유 라디칼 청소제 나노입자 세포 섭취 제한 가능성: 동일 Au@Ag NR 농도(20 µg mL⁻¹) 적용에도 Ag 함량 낮음. 24→72h Ag/Au 비율 감소 Au@Ag NR 쉘 지속적 Ag⁺ 방출 지시. 세포 내 Ag 섭취 Au보다 훨씬 많음(표 4). 추가 TEM 데이터: 대부분 Au NR, Au@Ag NR 세포 내 응집체 잔류. 나노로드 구조 세포 내 명확 관찰, 핵 진입 없음(Fig. 2).

DNA 손상

Au@Ag NR 유도 DNA 손상 혜성 분석, γH2AX 분석 평가(Fig. 3). 혜성 분석서 0.8-20 µg mL⁻¹ Au@Ag NR 유의 DNA 손상 유도 관찰. 24/72h Au@Ag NR 노출 후 세포 % 꼬리 DNA, OTM 시간/농도 의존적 증가. 추가 20 µg mL⁻¹ Au@Ag NR 처리 세포 Fpg 효소 변형 혜성 분석서 산화 스트레스 연관 DNA 손상 관찰(Fig. 3a, b). 이중 가닥 절단(암 발생 높은 상관) 평가 위해 γ-H2AX 양성 세포, γ-H2AX 양성 세포 평균 형광 강도 분석. 24h Au@Ag NR 노출 후 γ-H2AX 양성 세포 그룹 간 차이 없음. 하지만 4 µg mL⁻¹ Au@Ag NR 그룹 72h 처리 후 유의 증가. 72h 후 모든 Au@Ag NR 그룹 형광 강도 대조군 대비 유의 증가(Fig. 3c-e, P<0.05).

염색체 손상

소핵 형성 염색체 손상 중요한 바이오마커, DNA 절단보다 유전 물질 더 치명적 손상. 이핵 세포 소핵 포함 비율 채점(Fig. 4c). Au@Ag NR 농도 의존적 소핵 형성 증가. 24h 노출 후 4, 20 µg mL⁻¹ Au@Ag NR 처리 세포 소핵 비율 각각 1.133±0.145%, 1.567±0.318%로 대조군 대비 유의 높음. 72h 노출 후 4 µg mL⁻¹ 1.767±0.233%, 20 µg mL⁻¹ 2.167±0.252% 대조군/16 µg mL⁻¹ Au NR(0.700±0.153%) 대비 유의 높음. 대조: 20 µg mL⁻¹ Au@Ag NR+NAC 그룹 대조군과 차이 없음, Au@Ag NR 유도 염색체 파단 ROS 참여 시사.

Au@Ag NR ROS 생성 영향

Au@Ag NR 유도 DNA/염색체 손상 ROS 형성 역할 추가 탐구 위해 MDA, GSH, SOD 수준 측정. 20 µg mL⁻¹ Au@Ag NR 24/72h 노출 후 MDA 생성 유의 증가(P<0.05)(Fig. 5a). Au@Ag NR 노출 세포 GSH, SOD 수준 시간/농도 의존적 유의 감소(P<0.05), 산화-항산화 불균형 시사(Fig. 5b, c).

Au@Ag NR 세포주기 및 아폽토시스 영향

72h Au@Ag NR 노출 후 G2/M기 세포 수 증가: 4, 20 µg mL⁻¹ Au@Ag NR, Au@Ag NR+NAC 그룹 각각 32.63%±1.77%, 32.267%±2.17%, 32.967%±4.25%로 대조군(22.37%±0.92%) 대비 유의 높음(Fig. 6a, b). 한편 72h 노출 후 Au@Ag NR 유도 세포 아폽토시스 관찰: 20 µg mL⁻¹ Au@Ag NR, Au@Ag NR+NAC 후기 아폽토시스율 각각 78.90±1.19%, 70.20±4.50%(Fig. 6c, d). Au@Ag NR 초기보다 후기 아폽토시스 더 유도, NAC 처리가 Au@Ag NR 유도 후기 아폽토시스율 완화.

p21, p53 발현 수준 웨스턴 블롯 검출, 유사 패턴. 4, 20 µg mL⁻¹ Au@Ag NR 처리 세포 p53, p21 발현 현저 증가(P<0.05), 20 µg mL⁻¹ Au@Ag NR+NAC 처리 세포서 유의 감소(P<0.05, 20 µg mL⁻¹ Au@Ag NR 그룹 대비, Fig. 6e-h). p53 단백질 DNA 손상 반응 G2/M 체크포인트 활성화 핵심 분자, p21 p53 의존적 세포주기 억제제로 알려짐. 따라서 Au@Ag NR DNA 복제 방해, 세포주기 정지로 DNA 수복 저해 가능.

고찰

현재 방출 Ag⁺와 AgNP 유전독성 생성 역할 여전히 불명확. 우리 그룹 선행 연구[21] 등[13] Ag⁺ 독성 주요 원천이나 나노입자도 고독성 가능 입증. 예: AgNP 하이드록실 라디칼 생성 유도 유전독성 기여[13]. Ag⁺ 단독 대비 AgNP 더 심각한 염색체 손상, 산화 스트레스, 아폽토시스 유도[23], 다른 경로 관여 시사. 우리 Au@Ag NR 모델로 세포 내 AgNP 형태/분포 이해, ICP-MS 세포 내 Ag, Au 양 결정. 제조 Au@Ag NR Ag/Au 중량비 2.3 추정. 하지만 24h 노출 후 Au@Ag NR 처리 세포 내 비율 16.5로 급증, 24h 내 Au@Ag NR 쉘 대량 Ag 방출 시사. 노출 72h 연장 시 Au/Au 비율 1.7 감소, Ag⁺ 세포 외 방출, 나노로드 주요 Au@Ag NR 형태 세포 내 장기 잔류 추론. 따라서 Au@Ag NR 세포 진입 후 24h 내 쉘 Ag⁺ 급속 용해, 점진적 세포외 방출, Au@Ag NR 자체 세포 내 장기 잔류.

산화 스트레스 나노입자 독성학 주요 기전[24]. N-아세틸시스테인(NAC) 티올, 점액 용해제, L-시스테인 전구체로 환원 글루타치온. NAC 세포 내 설프하이드릴기 공급원, OH·, H₂O₂와 상호작용 ROS 청소제 활성[25]. 본 연구 Au@Ag NR 노출 후 GSH, SOD 유의 감소, MDA 농도/시간 의존적 증가, Au@Ag NR 세포 내 산화 스트레스 유도 입증.

Ag, Au@Ag NR 유전 물질 간섭 잠재력 유전독성 분석 시리즈 추가 조사. 주목: Au@Ag NR와 NAC 공동 배양 ROS 형성 완화, Au@Ag NR 유도 유전독성 산화 스트레스 참여 뒷받침. 본 연구 혜성, γ-H2AX 분석으로 Au@Ag NR DNA 상호작용 특정 DNA 손상 유도 확인, 혜성 분석 수복 엔도뉴클레아제 Fpg 포함 산화 DNA 손상 식별[26]. Fpg 산화 피리미딘 인식, 산화 퓸린(예: 8-하이드록시구아닌) 제거해 아퓨린/아피리미딘 부위 생성, DNA 가닥 갭 유도. 추가 혜성 분석으로 산화 스트레스 유도 DNA 절단 후속 결정[27]. 혜성 분석 추가 Fpg로 추가 DNA 절단 검출 → Au@Ag NR DNA 손상 유발 시사. 메이 등[28] 5nm AgNP hOGG1, EndoIII, Fpg 엔도뉴클레아제 혜성 분석 활용 산화 병변 특이 DNA 손상 관찰. 리 등[29] PVP/실리카 코팅 AgNP(각 15-100nm, 10-80nm) hOGG1, EndoIII 존재 시 쥐 간세포 DNA 절단 유의 증가 제안. γ-H2AX 포커스 형성 유전독성 스트레스 초기 세포 반응, 이중 가닥 절단(DSB) 검출 가장 민감/특이 바이오마커[30]. 본 연구 입증: Au@Ag NR 노출 세포 γ-H2AX 포커스 24h 후 현저 증가, 72h 후 추가 증가. 20µg mL⁻¹ 그룹 감소는 고농도 HepaRG 세포 세포독성 탓 가능. 다른 코팅 AgNP 유사 결과[31, 32]. 추가 Au@Ag NR HepaRG 세포 염색체 손상 유도: 소핵율 유의 증가. 선행 연구 HaCaT, TK6 세포 AgNP 소핵율 증가 보고와 일치[33]. 대조: 산화 라디칼 청소제 NAC 첨가 Au@Ag NR 유도 소핵 형성 억제. 종합: 산화 스트레스 AgNP 유도 체외 클라스토제니시티 위험 참여 시사.

선행 연구 AgNP 유도 세포주기 정지, 세포독성 조사[33,34,35]. 노출 시간 연장 시 AgNP 세포주기/아폽토시스 영향 강화, 세포독성/유전독성 악화 가능. 보통 세포 DNA 손상 경험 시 세포주기 체크포인트(예: G2/M) 개시, 유사분열(M기) 진입 방지. G2/M 세포주기 정지: 증가 세포% G2기 DNA 수복 위해 정체. 성공적 DNA 수복 세포 유사분열 진행; 치명적 손상 세포 비가역적 G2/M 정지, 세포 아폽토시스[36]. 우리 관찰: Au@Ag NR 대다수 HepaRG 세포 G2/M기 정지, 후기 아폽토시스 유도, p53, p21 발현 증가 - 세포주기 조절 중요 단백질[37]. p53 DNA 수복 불량 시 아폽토시스 유도[38], p21 p53 의존 경로 핵단백질 ICBP90 하향 조절로 DNA 복제/세포주기 조절 관여해 간접적 아폽토시스 참여[39]. 마늘 추출물 투여 후 HepG2 세포 p53/p21 시스템 활성화 아폽토시스, G2/M 정지 보고[40]. 따라서 산화 스트레스 유발 DNA/염색체 손상 p53, p21 발현 촉진 → 세포주기 정지 유도 추론. Au@Ag NR DNA/염색체 복제 중 노출 연장 → 유전독성/아폽토시스 추가 악화 가능.

결론

AgNP 유도 유전독성은 나노입자 유도 산화 스트레스와 방출 이온 탓 가능[41]. 본 연구 Au@Ag NR 모델로 나노입자 세포 진입 후 Ag 분포/방출 거동 규명. 상이한 Au@Ag NR 세포 내 형태 고려: 노출 후 Ag⁺ 은 쉘서 급속 용해. Ag⁺, Au@Ag NR 세포 독성, 유전독성(파괴성) 유도, 핵 잔류 Au@Ag NR 추가 Ag⁺ 방출해 손상 악화, 주원인 세포주기 정지, ROS 생성(Fig. 7 요약). 종합: 세포 내 축적, Ag⁺ 방출, AgNPs 잠재적 유전독성 간 상관관계 규명.

데이터 및 자료 가용성

모든 데이터 및 자료 제한 없이 이용 가능.