초록 ▼

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
외과적인 수술기술의 발달 그리고 새로운 항암제의 개발에도 불구하고, 여전히 암의 발병은 증가 중이며, 조기진단 되지 않은 암환자의 5년 생존률은 크게 개선되지 않고 있다. 특히 많은 암환자이 항암치료 후 암조직이 재발함으로써 치료효과가 제한되고 있다. 이러한 현상에 대해 많은 연구가 진행되었으며, 항암치료 후 재발의 주요원인으로 암조직의 이질성 (heterogeneity)이 대두되고 있다. 따라서 개개인의 암조직의 이질성을 분석한 후, 적절한 여러 가지 항암제를 복합투여하는 personalize

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
외과적인 수술기술의 발달 그리고 새로운 항암제의 개발에도 불구하고, 여전히 암의 발병은 증가 중이며, 조기진단 되지 않은 암환자의 5년 생존률은 크게 개선되지 않고 있다. 특히 많은 암환자이 항암치료 후 암조직이 재발함으로써 치료효과가 제한되고 있다. 이러한 현상에 대해 많은 연구가 진행되었으며, 항암치료 후 재발의 주요원인으로 암조직의 이질성 (heterogeneity)이 대두되고 있다. 따라서 개개인의 암조직의 이질성을 분석한 후, 적절한 여러 가지 항암제를 복합투여하는 personalized medicine에 대한 개념정립 및 실용화 연구가 광범위하게 수행되고 있다.
이러한 암조직의 이질성을 설명할 수 있는, 최근 가장 주목 받는 이론은 암줄기세포 이론이다. 암 줄기세포 이론은 암조직이 크게 두 종류 - 단순히 증식만을 하는 분화된 형태의 암세포와 다양한 분화상태의 암세포를 형성할 수 있으며 느리게 증식하는 암줄기세포로 구성되어 있어 있다고 설명한다. 대부분의 항암제 및 방사선 치료법은 빠르게 증식하는 분화된 암세포만을 제거하게 되어, 항암치료 후 재발의 주요 원인인 동시에 더욱 이질적인 암조직을 형성하여 항암치료에 대한 내성을 증가시키는 것으로 알려져 있다. 분화된 암세포와 암줄기세포를 쉽게 구별하기 위해 암줄기세포 마커를 찾는 연구가 오랫동안 집중적으로 진행되어 왔지만, 각 조직세포의 분화과정에 나타나는 줄기세포마커들 -CD133, CD90, CD44 variant 등 - 은 암줄기세포를 대표하기에 적합하지 않은 것으로 보고되고 있다.
따라서 새로운 암줄기세포 마커를 발굴해내며, 암줄기세포가 형성되는 기전에 관한 연구를 수행함으로써 암조직의 이질성 형성기전을 근본적으로 이해할 경우, 기존의 항암제의 치료효과를 극대화하며, 암환자의 5년 생존율을 증가시킬 수 있는 기반을 구축할 수 있을 것이다.

Abstract ▼

Cancer stem cells are defined as an unique subpopulation in the tumors that possess the ability to initiate tumor growth and sustain self-renewal as well as metastatic potential. There are great needs to identify, purify and culture the cancer stem cells to determine their genetic and epigenetic pro

Cancer stem cells are defined as an unique subpopulation in the tumors that possess the ability to initiate tumor growth and sustain self-renewal as well as metastatic potential. There are great needs to identify, purify and culture the cancer stem cells to determine their genetic and epigenetic properties, and to develop the chemical and immune therapeutics targeting selectively the cancer stem cells. In the current project, we have cultured the cancer cells from head and neck squamous cell carcinoma under the normal and spheroid culture condition to enrich the normal differentiated tumor cells or cancer stem cells. We have determined genetic and epigenetic characteristics of the cancer stem cells in comparison with normal head and neck cancer cells. Among the genes increased in the spheroid-cultured cells, 23 genes encoded the membrane proteins and 8 of 23 genes were genes for solute carrier protein (SLC) family. We have confirmed that SLC2A13 can be a potential candidate to be a cancer stem cell marker through a series of in vitro experiments. Applying the same strategy, we also screened multidrug resistance protein 3(MRP3/ABCC3) as an another cancer stem cell marker. Monoclonal antibodies (MAbs) against those two proteins were generated and analyzed its characteristics. SLC2A13 and MRP3 proteins have a strong potential to be a general cancer stem cell marker, which can be determined by performing the xenograft of SLC2A13-positive or MRP3-positive cancer cells.
We examined the hypothesis that normal cancer cells can be de-differentiated into cancer stem cells by acquiring stemness under various stresses including starvation, hypoxia, pH, and inflammation. We found that many stemness-related genes such as OCT3/4, nanog, sox2, and c-Myc were increased under the stressed condition in vitro. However, the increase of stemness-related genes under the stressed condition was not sufficient to generate cancer stem cells because those tumor cells showed a comparable level of tumorigenicity compared with normal cultured tumor cells. Therefore, we concluded that cancer stem cells could be generated from normal tumor cells by limiting the rapid proliferation potency along with the increase of stemness-related genes.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 보고서 요약서 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 7
• 목 차 ... 8
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 9
• 1) 새로운 암줄기세포 표지마커의 개발 ... 9
• 2) 역분화에 의한 암줄기세포 형성기전 연구 ... 10
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 11
• 1) 새로운 암줄기세포 표지마커의 발굴 ... 11
• 가. Abundant expression of CD44 and CD44v6 in normal and malignant tissue of oral squamous cell carcinoma ... 11
• 나. Gene expression profiles of primary tumor and sphere-forming cells from OSCC tumor tissue ... 12
• 다. H+-myo-inositol transporter SLC2A13 as a potential CSC marker ... 16
• 라. Serum starvation induces SLC2A13 and SLC16A6 in MCF7 tumor cells ... 18
• 마. Serum starvation induces stemness-related genes and HIFs in MCF7 tumor cells ... 19
• 바. Hypoxia induces stemness-related genes and HIFs in MCF7 tumor cells ... 20
• 사. Serum starvation increases tumorigenicity of mouse MC38 adenocarcinoma cells ... 21
• 2) SLC2A13 단백질을 이용한 암줄기세포 분리방법 개발 ... 23
• 가. E. coli를 이용한 SLC2A13 재조합 단백질의 생산 ... 23
• 나. Anti-His-SLC2A13 단백질의 면역주사 ... 26
• 다. Anti-His-SLC2A13 hybridoma 제작 ... 26
• 라. Construction of SLC2A13-expressing cell-line ... 27
• 마. Selection of anti-SLC2A13 mAb ... 28
• 바. Characterization of anti-SLC2A13 mAb clone 7E7 ... 28
• 사. Increase of SLC2A13 expression in MCF7 cells after the serum starvation ... 30
• 3) MRP3 단백질을 이용한 암줄기세포 분리방법 개발 ... 30
• 가. Development of anti-human MRP3 mAb ... 31
• 4) 역분화 (De-differentiation)에 의한 CSC 발생과정 연구 및 암조직의 이질성 및 재발을 설명할 수 있는 새로운 암조직 발생 모델정립 ... 33
• 가. MCF7 cells increase the stemness-related genes in the serum starvation and/or hypoxic condition ... 34
• 나. The growth rate of MCF7 cells that are cultured in the serum starvation and hypoxic condition is comparable with that of the normally cultured MCF7 cells ... 35
• 다. Generation of the induced Cancer Stem-like Cells using iPS cells protocol ... 36
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 39
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 42
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 43
• 제7장 연구시설ㆍ장비 현황 ... 45
• 제8장 참고문헌 ... 46