초록 ▼

□ 연구개요
• 암세포에 대한 약물저항성의 가장 큰 원인 중 하나로 파악되고 있는 암줄기세포에 대한 다양한 각도의 연구가 활발히 진행되고 있음. 암줄기세포에 대한 현재까지의 이해는 크게 두 개의 모델 로 설명되고 있음. Stochastic Cancer Model에서는 종양에 존재하는 모든 세포가 종양의 시작과 성장에 기여할 수 있는 동일한 능력을 가지고 있다고 생각함. 반면에 Hierarchical Model에 서는 단지 특정한 세포들만 종양성장을 시작하게 하고 유지할 수 있다는 이론으로 각각 암줄기 세포 관련 연구들이 이

□ 연구개요
• 암세포에 대한 약물저항성의 가장 큰 원인 중 하나로 파악되고 있는 암줄기세포에 대한 다양한 각도의 연구가 활발히 진행되고 있음. 암줄기세포에 대한 현재까지의 이해는 크게 두 개의 모델 로 설명되고 있음. Stochastic Cancer Model에서는 종양에 존재하는 모든 세포가 종양의 시작과 성장에 기여할 수 있는 동일한 능력을 가지고 있다고 생각함. 반면에 Hierarchical Model에 서는 단지 특정한 세포들만 종양성장을 시작하게 하고 유지할 수 있다는 이론으로 각각 암줄기 세포 관련 연구들이 이루어지고 있음
• 암줄기세포의 항암제에 대한 저항성으로 인해서 암줄기세포는 장기 재증식 가능성 (Long term repopulation potential)이 높아 암치료의 큰 장애가 되고 있음. 이 결과 수술과 항암치료 후에 도 암줄기세포는 살아남아 다시 종양성장을 시도하게 됨. 이러한 사실을 고려할 때 암줄기세포를 고감도로 검출하는 것과 고감도 검출조건에서 암줄기세포의 항암제들에 대한 약물저항성을 정량적으로 정확히 평가하는 것은 암줄기세포를 고려한 항암제 치료를 보다 효과적으로 수행하는데 크게 기여를 할 수 있음
• 본 연구는 암줄기세포의 성장에 영향을 미칠 수 있는 발암물질들에 대해서 살펴보고 발암물질이 암줄기세포 성장을 유발하는 상관관계를 관찰하고자 하며 암줄기세포의 약물저항성을 고감도에서 평가할 수 있는 신개념 평가법으로 Total Internal Reflection (TIR)을 이용하여 암줄기 세포의 약물저항성을 고찰하고자 함
• TIR은 표면장 (Evanescent Field)을 이용한 형광체 여기가 가능하여 세포막에 존재하는 마커들을 세포질과 구분하여 선택적으로 관찰할 수 있고 무엇보다도 표면장에 의한 여기로 인해 바탕 신호가 지극히 작아 단분자 검출이 가능할 정도의 고감도 검출을 제공할 수 있어 암줄기세포에 대한 약물의 cytotoxicity를 정량적으로 정확히 평가하는데 매우 뛰어난 검출법을 제공할 수 있음. 본 연구에서는 유방암 줄기 세포의 약물 저항성 타겟으로써 Clusterin(클러스터린) 및 Antrax toxin receptor 1 (ANTXR1)의 작용 및 이를 억제할 수 있는 안티센스 올리고뉴클레오티드를 처리한 유방암 줄기 세포의 항암제 유발 세포사멸 정도를 F-actin filament와 함께 Phosphatidyl serine (PS)를 하이콘텐트 관찰하려고 함. 이를 통해 TIR를 이용한 하이콘텐트 약물저항성 Validation법을 개발하고자 함

□ 연구 목표대비 연구결과
• 항암제 치료에 있어서 중요한 이슈가 되고 있는 암줄기세포의 약물저항성을 단세포 수준에서 단분자 검출이 가능한 정도의 초고감도로 평가할 수 있는 새로운 약물 스크리닝 검출법으로써 Total Interanl Reflection Fluorescence (TIRF) 멀티컬러 세포이미징 시스템 기반 암줄기세포 약물저항성 평가 시스템을 개발하였음
• 간암 줄기세포를 확보하고 아플라톡신B1 발암물질과 간암 줄기세포 증식의 상관관계를 살펴본 뒤 개발된 TIRF 멀티컬러 검출 모듈 시스템을 사용하여 유방암 및 간암 줄기세포의 약물저항성을 평가할 수 있는 양자점-항체 결합 나노프로브를 이용하여 하이콘텐트 세포에세이를 실행하였음
• Clusterin 및 ANTXR1의 안티센스 올리고 뉴클레오티드를 처리한 유방암 줄기 세포의 세포사멸 정도를 하이콘텐트 멀티컬러 이미징을 통해 관찰하였음

□ 연구개발결과의 중요성
• 단분자 검출이 가능한 정량적 하이콘텐트 TIRF 단세포 이미징 기술을 이용한 약물저항성 관련 세포막 바이오마커들의 동시 검출은 약물 스크리닝의 새로운 기술로써 관련 연구자들에게 선택 적 방법으로써 검출 조건에 따라 이용할 수 있는 새로운 방법이 될 것이며 이를 통해 관련 연 구자 및 산업 종사자들에게 중요한 정보와 이해를 얻는데 활용될 수 있음
• 또한 본 연구결과물은 새로운 멀티컬러 TIRF 세포이미징 시스템으로 광학현미경의 사이드포트에 부착되어 범용적으로 사용될 수 있는 모듈 형태의 기기 개발이 가능할 수 있어 특허 출원을 통해 국내 분석기기 및 보건의료 산업 발전에 기여할 수 있음. 나아가서는 본 연구결과물로써 얻는 새로운 정량적 TIRF 멀티컬러 단세포 이미징 디바이스를 통해 항암제에 대한 유방암 줄기세포의 반응을 보다 깊이 파악할 수 있어 유방암의 재발방지와 맞춤의약에 대한 기초적인 자료를 제공할 수 있고 산업현장 및 병원에서의 환자 치료과정에 직접 응용되는 것 또한 기대할 수 있음. 본 과제를 수행하는 데 있어서 초다파장 TIRF 하이콘텐트 세포 이미징 시스템을 제작하고 유방암 줄기세포를 분리 획득하고 이를 항암제 처리하여 양자점 면역분석법을 실시하는 과정에서 과제에 참여한 연구자들은 광학 기술뿐만 아니라 생물 분석 기술들을 모두 습득할 수 있을 것으로 예상됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• 1) 1차년도(2015) : HepG2 간암 줄기 세포의 magentic Bead를 이용한 서브타입 별 sorting isolation 및 하이콘텐트 서브타입 판별 ... 3
• 2) 2차년도(2016) : 멀티컬러 TIRF 하이콘텐트 세포 이미징과 양자점 나노프로브를 이용한 유방암 및 간암줄기 세포 서브타입의 항암제 유발 세포사멸 및 서브 타입에 따른 약물저항성 조사 ... 6
• 3) 3차년도(2017) : 유방암 및 간암 줄기 세포의 약물 저항성 타겟으로 Clusterin(클러스터린) 및 Antraxtoxin receptor 1 (ANTXR1)의 작용 및 멀티컬러 TIRF를 이용한 하이콘텐트 약물저항성 Validation 개발 ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 1) 유방암 줄기 세포의 약물저항성 국제적 연구 심화 확대 ... 15
• 2) 기존 연구를 통해 개발한 유방암 줄기 세포에 대한 하이콘텐트 세포 이미징의 심화 연구 ... 15
• 3) 단백질 리피드 수송-세포신호전달체계와 암세포 발생 연관성 ... 15
• 4) 멀티컬러 Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF)을 이용한 단백질 수송 검출의 유용성 ... 16
• 5) 멀티컬러 TIR 검출법 기반 하이콘텐트 유방암 줄기 세포 약물저항성 연구의 완성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 26
• 끝페이지 ... 42