초록 ▼

□ 연구개요
혈중암세포 (Circulating Tumor Cell; CTC)는 전이암연구의 가장 기본적인 시작점으로, Primary tumor로부터 시작된 혈중암세포가 어떻게 미세혈관에 다시 포함되어 이동하는지에 대한 연구가 진행 중임. 그러나 인체 혈액순환 과정에서 발견코자 하는 혈중암세포의 비율은 10억 개 세포 중에 1개 정도로 매우 적은 양. 따라서 환자 샘플을 통해 혈중암세포를 추출하고 어떻게 확산되어 나가는지를 예측하기 매우 어려움. 본 연구는 이러한 한계를 극복하기 위한 기초연구로, 체내 미세혈관을 고려한 수학적

□ 연구개요
혈중암세포 (Circulating Tumor Cell; CTC)는 전이암연구의 가장 기본적인 시작점으로, Primary tumor로부터 시작된 혈중암세포가 어떻게 미세혈관에 다시 포함되어 이동하는지에 대한 연구가 진행 중임. 그러나 인체 혈액순환 과정에서 발견코자 하는 혈중암세포의 비율은 10억 개 세포 중에 1개 정도로 매우 적은 양. 따라서 환자 샘플을 통해 혈중암세포를 추출하고 어떻게 확산되어 나가는지를 예측하기 매우 어려움. 본 연구는 이러한 한계를 극복하기 위한 기초연구로, 체내 미세혈관을 고려한 수학적 모델을 개발하고 혈중암세포가 체내에서 (특히 미세혈관계) 어떻게 확산하는지를 예측할 수 있는 수리모델을 개발코자 하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도: 혈중암세포, 적혈구 및 플라즈마를 포함하는 혈류 해석 기법 개발을 목표로 Biconcave, Sphere 모양을 가지는 적혈구, 백혈구 및 혈중암세포 모델링 기법 개발을 진행하였고, Shear flow 가 작용하는 유동장 주변 Single cell의 deformation 특성 분석을 진행. 대규모 Cellular interaction을 위한 포텔셜 함수 개발 및 혈관벽을 모사할 수 있는 Endothelial cell 기반 boundary condition 구축 및 Cell free layer, Fahraeus-Lindqvist Effect 와 같이 혈류유동에서 나타나는 Nonlinear한 특성을 실험과 비교하는 등 최적화된 혈류 해석 기법 개발을 진행하였음. 연구결과로 Microvascular research에 논문 게재.
2차년도: 동일한 조건의 마이크로 플루이딕 채널에서 실험 및 비교 검증 – 기본 관계식 개발을 목표로 혈중암세포 샘플을 이용한 deformation 실험. 혈중암세포와 다른 세포 사이에 cellular interaction 실험. 투명한 마이크로 채널을 활용한 혈류 유동장 주변 혈중암세포 확산 실험을 수행. 연구결과로 Biomechanics Modeling in Mechanobiology에 논문 게재.
3차년도: Microvasculature 생성 및 in vivo 모델과 비교한 최종모델 개발을 목표로 3차원 microvasculature 이미징 처리 및 3차원 모델 구축. 대규모 세포를 포함하는 혈류유동 해석을 위한 병렬처리 시스템 구축. DNS(Direct Numerical Simulation) 수행. 연구결과로 Physical Review E, International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering 에 논문 게재. 또한 국내 및 PCT 특허 2건 출원 상태.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서는 체내에서 혈중암세포가 어떻게 확산하는지 예측하기 위해 실험-시뮬레이션을 유기적으로 구성하여 체내 확산모델을 개발코자 했음. 이러한 연구는 기존의 체외 진단 장비 개발에 초점을 맞추고 있는 연구들과 달리 체내에서 혈중암세포를 선택적으로 사멸시키기 위한 선행연구로서 그 중요성을 갖추고 있음. 뿐만 아니라 혈중암세포의 물리적인 움직임을 제어 및 예측함으로서 새로운 아이디어 도출의 기회가 되기 때문에 다양한 창의적 아이디어 양산이 가능.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2.1 미세혈관의 분지각에 따른 유동 변화 예측에 관한 연구 ... 5
• 2.2 혈중암세포의 비율을 예측하기 위한 일반화된 plasma skimming effect에 대한 연구 ... 6
• 2.3 미세혈관계에서 플라즈마 스키밍에 대한 분지관 혈류 영향에 대한 연구 ... 6
• 2.4 미세혈관계 모사를 위한 컴퓨터 시뮬레이션 모델의 개발 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 11