MEDI:GATE NEWS 차세대 암 세포 모델, 오가노이드와 PDX

기사입력시간 17.11.16 19:00최종 업데이트 17.11.16 19:00

사진: 서울대 암병원이 주최한 ‘암 정밀의학의 차세대 기술’에 관한 제3차 암 정밀의학 심포지엄 ©메디게이트뉴스 [메디게이트뉴스 이지원 기자] 서울대 암병원은 암 환자를 위한 정밀의료 실현을 목표로 16일 ‘암 정밀의학의 차세대 기술’이라는 주제의 심포지엄을 개최했다. 정밀의학(precision medicine)은 환자 개인의 유전자 정보를 비롯해 생활습관 등 라이프로그 데이터를 분석해 개개인의 특성에 맞게 치료하는 ‘개인 맞춤형 의료’의 개념을 말한다. 최근 유전체 분석시장이 크게 성장하고 관련 사업에 대한 정부 투자가 함께 이뤄지면서 정밀의료를 위한 연구개발 역시 활발하다. 정밀의학을 실현하기 위해서는 개인의 유전적 특성에 따른 약물반응을 예측하기 위해 개별 환자의 바이오마커(biomarker) 보유 여부를 진단하는 기술은 물론, 빅데이터를 분석하는 기술, 궁극적으로는 임상데이터와 라이프로그 데이터 등을 연결해 통합적으로 분석해내는 기술 등이 필요하다. 이번 심포지엄에서는 이 중에 암 유전체 특성에 따른 항암치료제에 대한 약물반응을 측정하는데 필요한 전임상(preclinical) 암 모델의 최신 기술동향에 대한 발표가 있었다. 그 동안은 항암제의 약물치료 반응을 이해하는데 환자의 암 세포주(cancer cell lines)를 체외에서 2D 배양한 연구가 주를 이루었지만, 살아있는 상태의 암 세포 관찰이 어렵고 암의 유전적 다양성을 반영하는데 있어서의 한계 등으로 새로운 대안 모델의 적용이 시도되고 있다. 그 대안 중 하나로 환자의 종양을 아바타 쥐에 이식해 다양한 항암치료제에 대한 반응을 실험하는 전임상 플랫폼으로 ‘PDX 모델’이 제시됐다. 서울대 생화학교실 김종일 교수는 PDX 모델에 대해 “암세포를 살아있는 상태로 유지할 수 있고, 재현 가능한(reproducible) 약물반응과 전이성을 테스트 할 수 있어 임상정보를 보완하는 실험데이터를 얻을 수 있는 장점이 있다”고 설명했다. 김 교수는 현재 유방암과 위암 조직을 이식한 150개 이상의 PDX 모델을 만들고, 환자의 암 조직과 PDX 암 조직의 전체엑솜(whole exome)과 전사체(transcriptome)의 염기서열을 분석함은 물론, 동일한 환자의 혈액 샘플에서 얻은 전체엑솜(whole exome)과 정상 유방조직의 전사체(transcriptome)를 염기서열 분석한 연구를 진행했다고 밝혔다. 암세포 모델의 또 다른 대안으로 떠오르는 것은 바로 오가노이드(organoid)다. 오가노이드 혹은 3차원 미니 장기는 줄기세포를 3차원적으로 배양해 만든 모델로 정밀의료 분야를 비롯해 현재 과학계에서 주목 받고 있는 신기술이다. 사진: 웰컴트러스트생거연구소(WTSI)의 헤일리 프란시스 박사(MD, PhD) ©메디게이트뉴스 오가노이드 암 모델에 대해 발표한 웰컴트러스트생거연구소(WTSI)의 헤일리 프란시스 박사(MD, PhD)는 ”인체 암 모델 개발기구(HCMI)에서 대장암, 췌장암, 식도암을 대상으로 320개의 인체 오가노이드 모델을 생성했으며, 암의 이질성(heterogeneity)을 반영하는 1천 개의 새로운 암 세포 모델을 구축할 계획에 있다”고 밝혔다. 인체 암 모델 개발기구(HCMI: Human Cancer Models Initiative)는 차세대 암 세포 모델을 개발하기 위해 미국 국립암연구소(NCI)와 영국 암 연구소, 휴버트 오가노이드 기술 재단, 웰컴트러스트생거연구소(WTSI)가 기금을 조성해 만든 컨소시엄이다. HCMI은 특히 소아 암이나 희귀 암 등 임상에서 미충족된 요구(unmet clinical need)에 초점을 맞추고, 연구 기관 및 산업을 대상으로 개방형 접근이 가능하도록 할 계획이다. 프란시스 박사는 “조직 본래의 특성을 보다 잘 반영하는 오가노이드를 이용한 3D 세포 배양은 정상 조직 및 암 조직에서 높은 배양 성공률을 보이고 있다”며 “특히 대장암 바이오뱅크에 저장된 20명의 환자에게서 도출한 22개의 종양 오가노이드는 90% 이상의 배양 성공률을 보였다”고 소개했다. 위에서 제시된 새로운 차세대 암 세포 모델의 구축을 통해 개인의 암 세포가 보이는 약물유전체 특성을 보다 잘 반영해 정밀의료에 한 발 더 다가가는 시기가 머지 않아 보인다.

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차세대 암 세포 모델, 오가노이드와 PDX

암 정밀의학 구현을 위한 차세대 기술

사진: 서울대 암병원이 주최한 ‘암 정밀의학의 차세대 기술’에 관한 제3차 암 정밀의학 심포지엄 ©메디게이트뉴스

[메디게이트뉴스 이지원 기자] 서울대 암병원은 암 환자를 위한 정밀의료 실현을 목표로 16일 ‘암 정밀의학의 차세대 기술’이라는 주제의 심포지엄을 개최했다.

정밀의학(precision medicine)은 환자 개인의 유전자 정보를 비롯해 생활습관 등 라이프로그 데이터를 분석해 개개인의 특성에 맞게 치료하는 ‘개인 맞춤형 의료’의 개념을 말한다. 최근 유전체 분석시장이 크게 성장하고 관련 사업에 대한 정부 투자가 함께 이뤄지면서 정밀의료를 위한 연구개발 역시 활발하다.

정밀의학을 실현하기 위해서는 개인의 유전적 특성에 따른 약물반응을 예측하기 위해 개별 환자의 바이오마커(biomarker) 보유 여부를 진단하는 기술은 물론, 빅데이터를 분석하는 기술, 궁극적으로는 임상데이터와 라이프로그 데이터 등을 연결해 통합적으로 분석해내는 기술 등이 필요하다.

이번 심포지엄에서는 이 중에 암 유전체 특성에 따른 항암치료제에 대한 약물반응을 측정하는데 필요한 전임상(preclinical) 암 모델의 최신 기술동향에 대한 발표가 있었다.

그 동안은 항암제의 약물치료 반응을 이해하는데 환자의 암 세포주(cancer cell lines)를 체외에서 2D 배양한 연구가 주를 이루었지만, 살아있는 상태의 암 세포 관찰이 어렵고 암의 유전적 다양성을 반영하는데 있어서의 한계 등으로 새로운 대안 모델의 적용이 시도되고 있다.

그 대안 중 하나로 환자의 종양을 아바타 쥐에 이식해 다양한 항암치료제에 대한 반응을 실험하는 전임상 플랫폼으로 ‘PDX 모델’이 제시됐다.

서울대 생화학교실 김종일 교수는 PDX 모델에 대해 “암세포를 살아있는 상태로 유지할 수 있고, 재현 가능한(reproducible) 약물반응과 전이성을 테스트 할 수 있어 임상정보를 보완하는 실험데이터를 얻을 수 있는 장점이 있다”고 설명했다.

김 교수는 현재 유방암과 위암 조직을 이식한 150개 이상의 PDX 모델을 만들고, 환자의 암 조직과 PDX 암 조직의 전체엑솜(whole exome)과 전사체(transcriptome)의 염기서열을 분석함은 물론, 동일한 환자의 혈액 샘플에서 얻은 전체엑솜(whole exome)과 정상 유방조직의 전사체(transcriptome)를 염기서열 분석한 연구를 진행했다고 밝혔다.

암세포 모델의 또 다른 대안으로 떠오르는 것은 바로 오가노이드(organoid)다. 오가노이드 혹은 3차원 미니 장기는 줄기세포를 3차원적으로 배양해 만든 모델로 정밀의료 분야를 비롯해 현재 과학계에서 주목 받고 있는 신기술이다.

사진: 웰컴트러스트생거연구소(WTSI)의 헤일리 프란시스 박사(MD, PhD) ©메디게이트뉴스

오가노이드 암 모델에 대해 발표한 웰컴트러스트생거연구소(WTSI)의 헤일리 프란시스 박사(MD, PhD)는 ”인체 암 모델 개발기구(HCMI)에서 대장암, 췌장암, 식도암을 대상으로 320개의 인체 오가노이드 모델을 생성했으며, 암의 이질성(heterogeneity)을 반영하는 1천 개의 새로운 암 세포 모델을 구축할 계획에 있다”고 밝혔다.

인체 암 모델 개발기구(HCMI: Human Cancer Models Initiative)는 차세대 암 세포 모델을 개발하기 위해 미국 국립암연구소(NCI)와 영국 암 연구소, 휴버트 오가노이드 기술 재단, 웰컴트러스트생거연구소(WTSI)가 기금을 조성해 만든 컨소시엄이다. HCMI은 특히 소아 암이나 희귀 암 등 임상에서 미충족된 요구(unmet clinical need)에 초점을 맞추고, 연구 기관 및 산업을 대상으로 개방형 접근이 가능하도록 할 계획이다.

프란시스 박사는 “조직 본래의 특성을 보다 잘 반영하는 오가노이드를 이용한 3D 세포 배양은 정상 조직 및 암 조직에서 높은 배양 성공률을 보이고 있다”며 “특히 대장암 바이오뱅크에 저장된 20명의 환자에게서 도출한 22개의 종양 오가노이드는 90% 이상의 배양 성공률을 보였다”고 소개했다.

위에서 제시된 새로운 차세대 암 세포 모델의 구축을 통해 개인의 암 세포가 보이는 약물유전체 특성을 보다 잘 반영해 정밀의료에 한 발 더 다가가는 시기가 머지 않아 보인다.

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