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표제지

목차

국문 초록 12

I. 연구 배경 15

1. 암의 진행과정 15

2. 암 연구의 동향 16

3. 연구 목적 17

II. 여성유래 위암세포주의 이식암 동물모델에서 에스트로겐의 영향 18

1. 서론 18

2. 실험 재료 및 방법 22

2-1. 실험 재료 및 기기 22

2-2. 실험 방법 23

3. 결과 27

3-1. 여성유래 위암세포주에서 에스트로겐에 의한 세포독성 27

3-2. 난소적출 위암 이식 모델에서 에스트로겐에 의한 종양 증식 효과 29

3-3. SNU-16 유래 종양 조직의 RNA sequencing 분석 31

3-4. SNU-16 유래 종양 조직에서의 단백질 발현 분석 35

3-5. 발현 변화 유전자와 환자 생존율과의 상관관계 38

4. 고찰 41

III. 대장암 환자유래 동물모델의 개선 및 그 활용 46

1. 서론 46

2. 실험 재료 및 방법 50

2-1. 실험 재료 및 기기 50

2-2. 실험 방법 50

3. 결과 55

3-1. 대장암 환자 유래 오가노이드 이식암 모델 (OPDX) 구축 55

3-2. OPDX를 활용한 항암효능 평가 1: 5-FU 60

3-3. OPDX를 활용한 항암효능 평가 1: 옥살리플라틴 63

3-4. 오가노이드/내피 집락 형성 세포와의 공동 이식 동물 모델 65

4. 고찰 69

IV. 삼중음성유방암 유래 전이암 모델에서 항암 효능 평가 72

1. 서론 72

2. 실험 재료 및 방법 75

2-1. 실험 재료 및 기기 75

2-2. 실험 방법 77

3. 결과 83

3-1. In vitro에서 크리신-나노입자의 항암 효능 평가 83

3-2. In vivo에서 크리신-나노입자의 항암효능 평가 87

3-3. 전이암 모델에서 크리신-나노입자의 전이억제능 평가 96

4. 고찰 98

V. 결론 102

Reference 103

Abstract 126

표목차

Table 1. Median survival about overall survival by gender difference 40

Table 2. The summary table of 1 and 2 passage in vivo model. 58

그림목차

Figure 1. Stepwise of cancer progression 15

Figure 2. The incidence and mortality of gastric cancer (National information... 19

Figure 3. Cell viability of 17β-estradiol in female gastric cancer cell (SNU-16) 28

Figure 4. SNU-16-derived tumor growth by estrogen in ovariectomized mice 30

Figure 5. Different expression genes depending on estrogen presence or not in... 32

Figure 6. Expression genes classified as biological process depending on... 33

Figure 7. Expression genes classified as biological process only in OVX + E2... 34

Figure 8. Expression of 3 protein differences by endogenous, exogenous... 36

Figure 9. Expression of estrogen receptor by estrogen 37

Figure 10. Correlation of gene expression and overall survival rate by gender... 39

Figure 11. The incidence and mortality of colorectal cancer (National... 46

Figure 12. The production process of colon cancer patient derived organoid... 51

Figure 13. The production process of OPDX tumor passage transplantation... 53

Figure 14. Tumor growth curves in colorectal cancer patient-derived organoid... 57

Figure 15. The representative genetic changes of organoid, tumor tissue of P1... 59

Figure 16. Evaluation of anticancer efficacy by 5-Fu in P2 OPDX model 61

Figure 17. Comparison of WBC composition between control and 5-FU... 62

Figure 18. Patient-dependent anticancer efficacy of oxaliplatin in P2 OPDX... 64

Figure 19. Tumorigenesis of P1 OPDX model by co-transplantation with ECFCs... 67

Figure 20. Enhancement of tumor growth by co-transplantation of organoid... 68

Figure 21. Preparation of chrysin-NPs 78

Figure 22. Chrysin inhibited cell proliferation in MDA-MB-231 cells 84

Figure 23. Chrysin suppressed metastasis-induced signaling pathways in MDA-... 86

Figure 24. Anticancer effect of chrysin-NPs in MDA-MB-231-derived xenograft... 88

Figure 25. Confirmation of tumor proliferation inhibition by chrysin-NPs 90

Figure 26. Downregulation of MMP-related proteins in tumor bearing MDA-... 92

Figure 27. Suppression metastasis-induced signaling pathways and activation... 95

Figure 28. Inhibition tumor growth in metastasis model 97

초록보기

 암은 전 세계적으로 사망 원인이 1 위인 질병이다. 이에 암을 극복하기 위하여, 지난 수십 년 동안 암의 발생 및 형성에 대한 연구가 진행되어 왔으며, 암종에 따른 치료 방법들이 연구되었다. 그럼에도 불구하고, 암 미세환경에 따라 변화하는 종양세포의 이질성은 재발, 전이, 항암제 내성을 가져왔으며, 이는 해결해야 할 난제로 남아 있다. 암 치료 전략 개발을 위한 플랫폼으로 사용되고 있는 전임상 모델로서 in vitro 및 in vivo 모델도 많은 시도를 통해 개선되어 왔음에도 불구하고, 암 환자들의 특성을 완벽하게 재현하기에는 여러 제한점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 종양세포와 종양 증식에 영향을 줄 수 있는 주변 인자의 상호작용을 고려하여 이질적인 종양세포를 구현할 수 있는 이종이식 모델을 구축하였고, 이를 통해 임상결과와의 상관성을 높임으로써 암 치료 전략을 개선하고자 하였다.

이를 위하여, 본 연구는 3장으로 나누어 1장에서는 폐경기 여성을 모방한 난소적출 마우스를 이용하여 에스트로겐이 종양세포에 미치는 영향을 평가한 이종이식암 모델, 2장에서는 환자유래 암 오가노이드 이종이식암 모델을 구축하는데 혈관형성 작용을 하는 내피 집락 형성 세포와의 상호작용을 모사한 개선된 암 오가노이드 이종이식암 모델, 3장에서는 정맥주사를 통한 암세포 이식으로 제작된 전이 유발 이종이식암 모델을 구축하였고, 각 평가 모델을 활용하여 항암효능 평가를 적용하였다.

첫째, 난소적출 마우스에 여성유래 위암세포주 (SNU-16 세포)를 이식한 이종이식 모델에서 유의적이지는 않았으나, 종양의 증식이 약간 느려졌다. 이는 이전 연구에서 SNU-16 유래 이종이식암 모델을 암컷과 수컷에 이식했을 때, 수컷에서 증식이 느렸던 것과 일치하였다. 난소적출 마우스의 SUN-16 유래 이종이식암 모델에서 에스트로겐의 투여는 종양 증식을 유의적으로 촉진시켰다. 에스트로겐이 종양 증식을 촉진하는 기전을 연구하고자, 종양 조직을 적출하여 RNAseq 분석을 실시하였으며 에스트로겐을 투여한 난소적출 이종이식암 모델에서만 증가한 유전자를 대상으로 단백질 발현, 임상데이터베이스의 생존기간 차이를 분석한 결과, metallothionein3, artemin 및 JAK2 의 3 가지 인자를 도출할 수 있었다. 이는 여성 위암환자의 예후를 평가할 수 있는 바이오 마커로 활용 가능할 것이라 기대된다. 더불어, 폐경기의 위암 여성환자에게 호르몬 요법은 주의가 필요하다고 여겨진다.

둘째, 1장의 결과를 토대로 이후의 이종이식암 모델은 동물의 성별과 환자세포의 성별을 일치시켜 실험을 진행하였다. 대장암 환자 유래 오가노이드를 이식한 이종이식암 모델 (OPDX) 은 환자의 유전자 정보를 그대로 반영할 수 있음을 확인하였고, 임상에서 사용되는 5-FU 와 옥살리플라틴을 투여하여 항암제 평가시스템으로서의 가능성을 확인하였다. 또한, 5-FU 를 투여한 OPDX 모델에서 혈액 독성이 나타나는 것을 확인함으로써, 항암제 효능 및 부작용을 함께 평가할 수 있음을 확인하였다. 하지만, 임상에서 수술한 암환자가 항암치료를 받기 전에 항암제 감수성 평가를 하기 위해서는 빠른 평가가 필요하므로, 기존의 OPDX 의 구축시간을 단축하기 위하여 내피 집락 형성 세포 (ECFC) 을 활용하였다. ECFC 는 혈관 내피세포로 분화하는 세포로 암세포 증식에 있어서 중요한 주변인자이다. ECFC 와 함께 공동 이식한 대장암환자 유래 오가노이드 이종이식암 모델은 종양 형성 및 증식을 유의적으로 촉진하였으며, 옥살리플라틴을 투여하였을 때 환자에 따라 다른 반응성을 보이는 것을 확인하였다. 이 연구에서 구축한 암환자 유래 오가노이드 이종이식 모델은 구축 율을 높이고, 소요시간은 단축함으로써 항암제의 반응성 평가에 유용하게 적용될 수 있으리라 기대된다.

셋째, 원 발성 암에서 떨어져 나온 암세포는 혈액을 타고 전이를 일으키게 된다. 이를 모사하여 정맥 내로 암세포를 이식한 전이암 모델을 제작하여 항암제를 평가하였다. 삼중음성 유방암 세포주인 MDA-MB-231 유래 전이암 모델에서 항암물질인 크리신-나노입자의 효능을 평가하였다. 난용성인 크리신을 나노입자에 봉입하여 생체 이용률을 높인 것은 이전 연구에서 보고한 바 있었으며, 본 연구에서는 크리신-나노입자를 제작하여 전이암 모델에서 유의적인 전이 억제를 확인하였다. 이는 MDAMB-231 유래 이종이식암 모델의 종양 조직에서도 증식 억제를 관찰하였다. 종양 조직 내에 세포사멸을 유도하고, 세포증식에 관련한 단백질의 발현이 억제되었으며, 더 나아가 침윤 및 전이 관련한 MMPs 와 TIMP-1 의 발현도 억제되었다. 또한, 크리신-나노입자의 종양 증식 억제는 GPER 의 활성으로 인한 NK-kB (p65) 의 억제를 통해 나타나는 것을 확인하였다. 이들 결과로부터, 크리신-나노입자가 원 발성뿐 아니라 전이 억제를 위한 항암보조제로의 활용이 기대된다.

본 연구로부터 구축된 이종이식암 모델은 기존의 이종이식암 모델이 가지고 있던 단점들을 개선함으로써 항암제 효능 평가시스템으로 활용될 수 있을 것이며, 임상결과를 해석하는데 중요한 정보를 제공할 수 있을 것이다.

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