HNSCC 암 환자의 분자 생물검정과 결합된 순환 종양 세포를 위한 3D 배양 모델 사용

놀랍게도, 세계보건기구(WHO)의 통계 자료에 따르면, 2008년에 760만 명의 사망자(전체 사망자의 약 13%)를 차지하는 암은 전 세계적으로 주요 사망 원인입니다. WHO는 또한 2030년에는 전 세계적으로 암으로 인한 사망자가 1,200만 명에 이를 것으로 추정합니다. 영국에서는 매년 285,000명 이상의 사람들이 암 진단을 받고 있으며, 현재 추산에 따르면 3명 중 1명 이상이 일생 중 어느 시점에 암에 걸릴 것으로 추정됩니다. 대만 보건부(대만)의 통계 자료에 따르면, 대만에서는 암이 대만 인구의 주요 사망 원인 중 하나이기도 합니다. 암환자의 진료 및 치료에 소요되는 비용은 높으며, 암환자 가족에게는 부담이 됩니다. 따라서 암은 인간의 생명에 큰 위협이 될 뿐만 아니라, 사회적, 국민건강에도 심각한 영향을 끼치는 질병이다. 따라서 암 퇴치는 생물 의학 연구의 최우선 과제 중 하나입니다. 암은 신체의 어느 부위에나 영향을 미칠 수 있는 대규모 질병 그룹을 가리키는 일반적인 용어입니다. 사용되는 다른 용어는 악성 종양 및 신생물입니다. 암을 정의하는 한 가지 특징은 일반적인 경계를 넘어 성장하여 신체의 인접한 부분을 침범하고 다른 기관으로 퍼질 수 있는 비정상적인 세포가 빠르게 생성된다는 것입니다. 이 과정을 전이라고 합니다. 원발성 암은 정상 세포가 종양 세포로 처음 전환되는 부위에 존재하는 종양 덩어리입니다. 모든 세포가 원발 종양에 남아 있다면 암은 임상적으로 거의 중요하지 않습니다. 종양의 성장은 주변 조직에 압력을 가하게 되지만 잘 정의된 종양 덩어리는 수술을 통해 간단하고 영구적인 방법으로 절제할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 종양 세포는 항상 원발 부위에 남아 있는 것이 아니라 두 가지 과정 중 하나에 의해 이동합니다: (a) 침입, 또는 다른 조직이 차지하는 인접 공간으로의 세포 이동; (b) 전이, 일반적으로 혈류, 림프계 또는 체강을 통해 원발 종양에 직접 인접하지 않은 영역으로 세포가 퍼지는 것입니다. 전이는 일반적으로 여러 단계로 발생합니다: (c) 원발 종양으로부터 세포의 분리, (2) 종양 세포의 림프관 또는 혈관으로의 침투 및 이동, (3) 먼 기관의 혈관에 종양 세포의 숙박, (d) ) 혈관벽을 통해 2차 부위의 조직으로 종양 세포가 침입함, (e) 2차 부위에서 2차 종양의 성장. 암 전이는 암으로 인한 치사율의 주요 원인입니다.

순환종양세포(CTC)는 1869년 이래로 기록된 말초혈액에 존재하는 희귀한 세포종입니다. 순환계에 CTC가 존재하면 암 전이와 관련이 있다는 것이 잘 알려져 있습니다. CTC에 대한 기본 연구는 암 전이, 암 관련 유전자 돌연변이[8] 또는 바이오마커 발견의 기초가 되는 분자 메커니즘에 대한 생물학적 통찰력을 조사할 수 있는 엄청난 잠재력을 갖고 있으며, 이는 과학자들이 미래 암 치료를 위한 새로운 치료 솔루션을 개발하는 것을 촉진하고 가속화할 수 있습니다. . 또한, 혈액 순환에 있는 CTC는 주로 암의 진행이나 재발을 담당하는 것으로 생각되므로 암 치료의 명백한 표적입니다. 여러 가지 새로운 연구에 따르면 CTC는 신약 개발에 활용될 수 있는 실시간 종양 생검 및 치료법 선택에 따라 치료에 대한 CTC의 약력학 또는 임상 반응이 각각 확립될 수 있는 것으로 나타났습니다. 후자의 임상적 유용성을 위해 화학요법에 대한 CTC의 반응(예: 약물 감수성 또는 내성)은 맞춤형 암 화학 요법을 안내하는 데 사용될 수 있을 뿐만 아니라 장기 치료 효능, 질병 재발 및 순환종양세포의 생물학적 특성 변화를 실시간 및 비침습적 방식으로 모니터링하는 데 임상적으로 중요한 지표가 될 수 있습니다. . 이는 암 치료 단계 전반에 걸쳐 치료 계획 조정을 위한 예측 정보를 제공할 수 있습니다. 그러나 연구자들이 아는 한, CTC의 사용은 주로 혈액 단핵구 105~107개당 대략 1CTC라는 희귀성 때문에 제한되어 왔으며 이러한 희귀성으로 인해 감지 및 분리가 어렵습니다. 더욱이, 생물학적 또는 화학적-물리적 특성에 대한 연구자의 이해는 충분한 수로 이를 분리할 수 있는 기술의 가용성으로 인해 제한되었습니다. 분리된 CTC의 양은 너무 적어서 많은 상세한 분자 및 기능 실험의 최저 샘플 한계에 도달할 수 없습니다. 낮은 회복률로 인해 발생하는 이러한 요인은 CTC의 임상적 사용을 지연시킵니다. 현재 CTC 분리 방법의 한계에도 불구하고 순환하는 암세포는 유방암, 전립선암, 폐암, 대장암과 같은 대부분의 상피암에서 발견되었습니다. 전이성 병변이 있는 환자의 혈액에서 CTC가 검출되는 경향이 있습니다. 그러나 이는 일부 국소 암에서도 보고되었습니다. 따라서, CTC의 특성 및 원격 전이 메커니즘에 대한 보다 상세한 연구를 위해, 분리된 CTC의 고순도를 통해 신뢰할 수 있고 높은 회복률을 개발하는 것이 현재 가장 어렵고 중요합니다.

정밀 의학은 개인 종양의 게놈 특성을 기반으로 각 환자의 질병에 대한 최선의 치료법을 식별하는 비교적 새로운 전략입니다. 이 접근 방식은 엄청난 가능성을 갖고 있지만 개별 종양 세포의 복잡한 유전적 및 후생적 프로필로 인해 이 접근 방식이 어려워졌습니다. . 치료 반응을 예측하는 또 다른 접근법은 약물 스크리닝 연구에서 확립된 2차원(2D) 모델을 사용하여 환자의 종양 세포를 직접 테스트하는 것이었습니다. Yoshii와 동료들의 최근 연구에 따르면 3차원(3D) 배양 조건은 2D 세포 배양보다 생체 내 종양 성장 조건을 더 잘 반영할 수 있습니다. 이를 탐구하기 위해 우리는 이전에 HNSCC에 대한 3D 배양 모델을 확립하고 2D 배양 및 생체 내 종양 모델과 비교했습니다.

환자 유래 이종 이식편(PDX)은 2D 스크리닝 연구의 한계를 극복하기 위해 약물 스크리닝 연구에 널리 사용되어 왔습니다. 그러나 PDX 모델에도 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 누드 마우스의 낮은 암 생착률, 두 사람과 마우스 사이의 약동학의 눈에 띄는 차이, PDX의 약물 스크리닝(4-8개월) 연구에 필요한 긴 시간 등이 포함됩니다. 최근에는 약물 스크리닝 연구 및 바이오마커 분석에 3D 세포 배양 모델이 사용되었습니다. 환자 조직에서 유래된 종양의 2D 배양물로부터 세포주를 확립하는 것은 성공률이 낮으며, 선택된 종양 세포만 2D 환경에서 생존할 수 있으며 이는 원래 종양의 변경된 종양 이질성에 반영될 수 있습니다. 더욱이, 장기 배양이 유전적 변화를 선택할 수 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. 확립된 2D 세포주에서 파생된 대부분의 3D 배양 모델은 원래 종양 표현형을 유지하지 않기 때문에 암 줄기 세포를 포함하는 환자의 암 조직에서 직접 3D 암 오가노이드 배양을 개발하면 환자 종양의 특성을 더 잘 재현할 수 있습니다. 이전에 2D 배양으로 통과된 세포. 다양한 암 유형에서 암 오가노이드를 생성하는 방법이 발표되었지만 HNSCC 암 오가노이드의 확립은 시도되지 않았습니다. 따라서 연구자들은 HNSCC 암 오가노이드 모델을 개발하고 그 특성을 특성화하고 이를 원본의 특징과 비교하는 데 관심이 있었습니다.

CTOS(Cancer Tissue-Originated Spheroids) 방법은 Kondo 등이 보고한 암 오가노이드 라인을 구축하는 기술입니다. 이는 대장암, 폐암, 방광암에서 높은 확고한 비율을 보였습니다. 이 방법에서는 얻은 세포주를 배양하여 오가노이드로 유지합니다. 오가노이드는 원래 종양과 동일한 조직학적 특징을 유지하는 능력을 가지고 있습니다. 또한, 암 줄기세포의 집단은 원래 종양과 오가노이드 계통 사이에서 매우 유사하며, 이는 CTOS 방법이 원래 종양의 특성을 재현할 수 있음을 나타냅니다. 이 제안에서 연구자들은 HNSCC 오가노이드의 확립 및 특성화의 타당성과 약물 스크리닝 및 테스트를 위한 모델로서 이러한 세포주의 유용성을 평가하려고 시도합니다.