초록 ▼

I. 연구의 배경
: 암세포의 주변에서 관찰되는 섬유아세포들을 CAF(Cancer associated fibroblast)라고 하며 이 CAF는 평범한 섬유아세포가 아니라 암세포의 침습과 전이를 결정하는 아주 본질적인 요소인 것으로 밝혀지고 있다. 그러나 어떻게 해서 일반 섬유아세포로부터 이 CAF가 생겨나며 어떻게 이 CAF가 암세포 조절 능력을 유지하는 지에 대해서는 연구된 바가 없다. 본 연구자는 이전의 예비 연구를 통해 Twist1이란 transcription factor가 CAF의 생성 및 기능에 중요함을 강력하게 암

I. 연구의 배경
: 암세포의 주변에서 관찰되는 섬유아세포들을 CAF(Cancer associated fibroblast)라고 하며 이 CAF는 평범한 섬유아세포가 아니라 암세포의 침습과 전이를 결정하는 아주 본질적인 요소인 것으로 밝혀지고 있다. 그러나 어떻게 해서 일반 섬유아세포로부터 이 CAF가 생겨나며 어떻게 이 CAF가 암세포 조절 능력을 유지하는 지에 대해서는 연구된 바가 없다. 본 연구자는 이전의 예비 연구를 통해 Twist1이란 transcription factor가 CAF의 생성 및 기능에 중요함을 강력하게 암시하는 결과들을 얻었으며 본 과제를 수행하면서 Twist1이 어떻게 CAF 생성에 관여하는 지 그 분자생물학적 기전을 밝히고 악성종양의 치료에 어떻게 응용될 수 있는 지 알아보고자 하였다.
II. 연구의 목표와 실제 수행결과
[연구 목표 1]. 환자 조직에서 CAF에서의 Twist1 발현 확인 및 임상적 의의 연구
CAF에서의 Twist1의 기능을 본격적으로 연구하기에 앞서 실제 대규모 위장관암 환자 조직과 임상정보를 확보하고 이를 이용하여 위장관암 환자 조직 CAF에서의 Twist1 발현과 임상적 의의를 분석하였음. 그 결과 Twist1은 위암 뿐 만 아니라 식도암과 대장암의 CAF에서도 높게 발현되며 CAF에서의 Twist1발현은 모두 환자의 불량한 예후와 밀접한 관련이 있음을 통계분석을 통해 확인함.
[연구 목표 2]. In vitro CAF model을 이용한 Twist1의 역할 규명 및 관련 치료표적 발굴
Fibroblast에서의 Twist1의 기능은 거의 알려진 바가 없고 그 작용기전을 연구하기 위해서는 적절한 in vitro model의 확립이 절실함. (1) 본 과제를 위해 실제 환자 조직에서 ex vivo culture를 통해 위암에서 21종, 식도암에서 7종의 CAF 및 normal fibroblast line들을 확립함. (2) 이 CAF in vitro model에서 Twist1의 과발현과 knock-down을 유도하였으며 과발현시킬 경우 FAP, FSP1, SMA, PDGFRa같은 CAF marker들의 발현이 증가함을 확인하였음. 반대로 shRNA를 이용해 Twist1의 발현을 감소시키면 이 들 CAF marker들의 발현이 감소할 뿐만 아니라 CAF의 노화가 촉진됨을 확인하였음. (3) 또한 Twist1을 과발현시킨 fibroblast들에게서 얻은 conditioned media는 위암세포들의 증식능과 이동/침습능을 크게 증가시켰으며 반대로 Twist1 knock-out CAF에서 얻은 conditioned media는 이런 cancer-promoting capacity가 크게 감소함. 이 연구결과들을 통해 Twist1은 정상 fibroblast를 CAF로 진행시크는 데 필요충분조건이며 CAF가 CAF로서의 성질을 유지하기 위해서도 Twist1이 필요함을 확인함. (4) CAF에 Twist1을 knock-down시킨 후의 유전자 발현 패턴을 mRNA microarray를 통해 분석하였으며 CD10, CXCL12, Tenascin-C 같은 유력한 표적을 발굴함.
2C. Twist1을 이용한 일반 fibroblast의 CAF로의 분화 유도 및 관련 치료 표적 발굴
[연구 목표 3]. In vivo 마우스 모델에서의 CAF에 대한 Twist1의 역할 규명 및 관련 표적 검증
In vitro mouse model을 이용해서 규명한 CAF에서의 Twist1의 기능이 실제 in vivo condition에서도 작동하는 지 확인하고자 nude mice로의 xenograft 실험을 수행하였음. 이 연구의 일환으로 Twist1을 과발현시킨 fibroblast를 위암세포주 (SNU638, SNU668)와 nude mice에 같이 xenograft하였을 때 각종 대조군과 비교하여 종양 세포의 증식을 훨씬 더 촉진함. SNU668의 경우에는 Twist1 overexpressing fibroblast가 같이 mouse로 graft되었을 때 폐로의 전이도 관찰됨. 위에서 규명된 Twist1의 표적유전자 중 하나인 CD10이 실제 관련 표적인지 여부를 식도암 조직과 각종 세포주 모델을 이용해 검증하였음.
III. 본 연구의 기대효과
암세포 주변의 CAF (carcinoma associated fibroblast)는 악성 종양의 침습과 전이를 결정지을 뿐만 아니라 각종 항암제에 대한 내성을 일으키는 주 원인으로 알려져 있다. 그러나 CAF의 조절기전에 대해서는 거의 알려진 바가 없으며 본 연구를 통하여 Twist1이 CAF를 조절하는 핵심 조절인자임을 규명하였다. 본 연구는 CAF와 cancer microenvironment에 대한 이해를 깊게 했을 뿐만 아니라 이를 기반으로 한 새로운 항암 치료제의 개발과 진단체계 확립에 크게 기여할 것으로 기대된다.