초록 ▼

연구의 목적 및 내용
< 최종목표 >
환자 유래 이식 마우스 모델 최적화 및 임상 치료 적용방법의 탐색
< 세부목표 >
1. 환자 유래 이식 마우스 모델 제작의 최적화 방법 탐색
- 이종 이식 마우스 모델에서 지방 줄기세포 등의 다양한 종양 미세 환경 구성 세포 유무에 따른 PDX 구축률 향상 가능성 분석
2. 유전체 분석을 통한 치료 타겟 선정 및 환자 유래 이식 마우스를 이용한 치료 반응 예측력 확인 및 임상 프로토콜의 개발
- 유전체 분석을 통한 치료 타겟 선정
- PDX 마우스 모델

연구의 목적 및 내용
< 최종목표 >
환자 유래 이식 마우스 모델 최적화 및 임상 치료 적용방법의 탐색
< 세부목표 >
1. 환자 유래 이식 마우스 모델 제작의 최적화 방법 탐색
- 이종 이식 마우스 모델에서 지방 줄기세포 등의 다양한 종양 미세 환경 구성 세포 유무에 따른 PDX 구축률 향상 가능성 분석
2. 유전체 분석을 통한 치료 타겟 선정 및 환자 유래 이식 마우스를 이용한 치료 반응 예측력 확인 및 임상 프로토콜의 개발
- 유전체 분석을 통한 치료 타겟 선정
- PDX 마우스 모델을 이용한 약물 반응 예측
- 가능성 있는 치료 regimen의 임상시험 프로토콜 개발

연구개발성과
< 정량적 성과1) >
Integrative In Vivo Drug Testing Using Gene Expression Signature and Patient-Derived Xenografts from Treatment-Refractory HER2 Positive and Triple-Negative Subtypes of Breast Cancer. (Ryu JS, Sim SH et al, Cancers, 2019)
< 정성적 성과 >
1) 환자유래 이식 마우스 모델 제작의 최적화 방법 탐색
- 환자유래 이식 마우스 모델 제작 구축 Standard operating procedure (SOP) 확립
- 지방줄기 세포, 섬유아세포 등의 다양한 종양 미세 환경 구성 세포 유무에 따른 이종 이식 마우스 모델 확립 최적화 및 PDX 구축률 향상 가능성 확인
- 유방 상피 세포주 (MCF-10A)를 이용한 생착률 및 증식성 향상 연구
- 종양 동결 보관 및 이식 조건 수립
- Estrogen pellet 동시 이식을 통한 HR+;HER2- 아종 (subtype) PDX 모델 구축

2) 유전체 분석을 통한 치료 타겟 선정 및 환자유래 이식 마우스를 이용한 치료반응 예측력 확인 및 임상 프로토콜의 개발
- 전체 27건 PDX 모델 확립 성공 (19.6%, 27/138)
- 환자 검체를 이용한 유전체 분석 및 치료 타겟 선정 SOP 구축
: PDX 모델 제작 및 약물 투여한 환자 검체를 이용하여 유전체 분석 시행(whole exome sequencing, RNA sequencing 및 nanostring) 및 후보 약물군 선정, organoid 모델을 활용한 투여 약물 screening 시행
- PDX 모델을 이용한 in vivo drug sensitivity test 및 in vitro를 이용한 임상 적용 가능성 연구
: 총 16건 PDX 모델에서 약물 전임상 연구 수행. 6건에 대한 약물 반응 평가결과 논문 출판 (Ryu JS et al, Cancers, 2019)
- HR+;HER2- 약물 (Lenvatinib) 반응성 연구 및 임상 시험 프로토콜 제작
: "Randomized controlled phase Ib/II study of lenvatinib plus fulvestrant vs fulvestrant in patients with hormone-receptor positive metastatic breast cancer" 의 임상시험 synopsis 작성 및 Esai 제약회사의 review 진행. 국내 및 asia regional review 통과되었으나, Global regional review에서 거절됨. 추후 추가로 진행하는 PDX 모델에서의 약물 민감성 평가 결과를 통해 임상시험 진행할 수 있는 가능성을 제시.

3) 기타 성과
2017 :
24차 아시아 태평양 암학회 (APCC), Travel Grant Award 수상
Establishment of patient-derived tumor xenograft (PDX) model and drug sensitivity test in PDX model from different subtypes of breast cancer, 2017.06.22~2017.06.24
The Japanese Society of Medical Oncology Annual Meeting (JSMO), Travel Grant Award 수상
Establishment of patient-derived tumor xenograft model with biopsy sample from breast cancer, 2017.07.27~2017.07.29

2018 :
44차 대한암학회 학술대회 및 제4차 국제암컨퍼런스, 포스터 발표
Establishment and drug screening in trastzumab resistant HR-/HER2+ breast cancer patient-derived tumor xenograft (PDX) model, 2018.06.21
77차 Annual Meeting of the Japanese Cancer Association, 포스터 발표
Establishment and pre-clinical test of trastzumab resistant HR-/HER2+ breast cancer patient-derived xenograft model, 2018.09.28
AACR-KCA Joint Conference on Precision Medicine in Solid Tumors, 포스터 발표
VEGF is the potential therapeutic target against triple-negative breast cancer patient-derived xenograft model, 2018.11.16

2019 :
45차 대한암학회 학술대회 및 제5차 국제암컨퍼런스, 포스터 발표
Comparison of patient-derived tumor xenograft (PDX) model with organoid drug sensitivity test in estrogen-receptor positive (ER+) human epidermal growth factor receptor 2 positive (HER2+) subtypes of breast cancer, 2019.06.20
12차 대한종양내과학회 학술대회 및 2017 국제 학술대회, 포스터 발표 예정
Comparison of drug responses using patient-derived xenograft (PDX) and patient-derived organoid (PDO) models in chemotherapy resistance breast cancer, 2019.11.07 ~ 2019.11.08

연구개발성과의 활용계획(기대효과)
1. 종양 세포의 마우스 이식에 관여하는 지방줄기 세포의 역할 확인
- 향후 종양 줄기 세포 및 지방줄기 세포의 신호작용 연구 기반 확보
2. 동결 보관 종양의 이식률 향상을 위한 보존 및 처리 조건 수립
- PDX 이식 성공률 향상 및 이식 프로토콜 개발
3. 재발/전이성 환자에서 새로운 항암제 개발의 기초 제공: 암 줄기 세포 및 암대사 타겟의 신약 개발 가능성 제시
4. 재발/전이성 환자에서 새로운 항암제 개발의 기초 제공
- 암 유전체 분석의 조직을 제공함으로서 타겟 신약 개발 가능성 제시
5. 향후 해당 세포 신호 억제를 통한 임상 시험의 근거 마련
: 기존 표적 치료제중 관련신호 억제 능력이 있는 약제의 임상시험 근거 제시

(출처 : 요약문 2p)

Abstract ▼

Purpose&Contents
Investigation of patient-based transplantation mouse model optimization and clinical application methods
1. Exploring optimization of Patient-derived xenograft (PDX) model production
1) A Study on the Possibility of Improvement of PDX Success in the Oncology Fine Environmen

Purpose&Contents
Investigation of patient-based transplantation mouse model optimization and clinical application methods
1. Exploring optimization of Patient-derived xenograft (PDX) model production
1) A Study on the Possibility of Improvement of PDX Success in the Oncology Fine Environment in Immunodeficiency mice
2. Development of clinical response test and clinical protocol using PDX
1) Selection of treatment targets through genomic analysis
2) Prediction of drug reactions using PDX mouse model
3) Development of Clinical Test Protocol for Possible Treatment regimen

Results
1. Exploring optimization of Patient-derived xenograft (PDX) model production
- Establishment of Standing operating procedure (SOP) for PDX model building.
- Establishment of xenograft mouse model according to various tumor microenvironments including adipose stem cells and fibroblasts and improvement of PDX production success rate.
- Improvement of tumor transplantation success rate and proliferation using breast epithelial cell line (MCF-10A).
- Establishment of freezing storage conditions and transplantation conditions of tumor tissues.
- Establishment HR+;HER2- subtype PDX Model with simultaneous estrogen pellet implantation

2. Therapeutic response confirmation and clinical protocol develpoment by assigning selected therapeutic targets based on genomic analysis to PDX model
- Select the therapeutic targets and construct of SOP based on genomic analysis of patients.
- 27 successful PDX model establishment of PDX model(19.6%, 27/138)
- Genetic analysis and selection of candidate drug groups using patient samples produced by PDX model and administered drugs and performance of administration drug screening using organoid model
- Clinical application possibility study using in vivo drug sensitivity test and in vitro using PDX model : A total of 15 full-scale drug studies are carried out in PDX models. The results of drug reaction evaluations on 6 cases are published. (Ryu JS et al, Cancers, 2019)
- HR+;HER2- drug (Lenvatinib) reactivity study and clinical test protocol produced : A clinical trial synopsis of "Randomized controlled phase Ib / II study of lenvatinib plus fulvestrant vs fulvestrant in patients with hormone-receptor positive metastatic breast cancer" and a review by Esai Pharmaceuticals.

3. Others
Conference / Awards performance
2017 :
24th Asia Pacific Cancer Conference (APCC 2017), Travel Grant Award
Establishment of patient-derived tumor xenograft (PDX) model and drug sensitivity test in PDX model from different subtypes of breast cancer, 2017.06.22~2017.06.24
The Japanese Society of Medical Oncology Annual Meeting (JSMO), Travel Grant Award
Establishment of patient-derived tumor xenograft model with biopsy sample from breast cancer, 2017.07.27~2017.07.29

2018 :
44th Annual Meeting of Korean Cancer Association & 4th International Cancer Conference Poster session
Establishment and drug screening in trastzumab resistant HR-/HER2+ breast cancer patient-derived tumor xenograft (PDX) model, 2018.06.21
7th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association, Poster session
Establishment and pre-clinical test of trastzumab resistant HR-/HER2+ breast cancer patient-derived xenograft model, 2018.09.28
AACR-KCA Joint Conference on Precision Medicine in Solid Tumors, Poster session
VEGF is the potential therapeutic target against triple-negative breast cancer patient-derived xenograft model, 2018.11.16

2019 :
45th annual meeting & 5th international cancer conference, Poster session
Comparison of patient-derived tumor xenograft (PDX) model with organoid drug sensitivity test in estrogen-receptor positive (ER+) human epidermal growth factor receptor 2 positive (HER2+) subtypes of breast cancer, 2019.06.20
12th annual meeting of korean society of oncology & 2019 international conference, Poster session submission
Comparison of drug responses using patient-derived xenograft (PDX) and patient-derived organoid (PDO) models in chemotherapy resistance breast cancer, 2019.11.07 ~ 2019.11.08

Expected Contribution
1. Identification of the role of adipose stem cells involved in mouse transplantation of tumor cell.
: In the future, we will establish the basis of research on signaling actions of tumor stem cells and adipose stem cells.
2. Establish retention and treatment conditions to Improve transplantation rate of cryo-preserved tumors.: Improvement of PDX transplantation success rate and development of transplantation protocol.
3. Providing the foundation for the development of new anticancer drugs in recurrent / metastatic patients: Possibility of developing new drugs for cancer stem cells and cancer metastasis targets.
4. Provide the organization of cancer genome analysis and present potential new drug development.
5. Establishing the basis for clinical trials by inhibiting cell signaling in the future:
Presenting evidence of clinical trials of drugs that have the ability to inhibit related signals among existing target therapeutics.

(출처 : SUMMARY 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 국문 요약문 ... 2
• SUMMARY ... 4
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발 과제의 개요 ... 7
• 1-1. 연구 필요성 및 가설 ... 7
• 1-2. 연구개발의 중요성 ... 7
• 1-3. 최종목표 및 연구 범위 ... 8
• 2. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 2-1. 환자유래 이식 마우스 모델 제작의 최적화 방법 탐색 ... 9
• 2-2. 유전체 분석을 통한 치료 타겟 선정 및 환자유래 이식 마우스를 이용한 치료반응 예측력 확인 및 임상 프로토콜의 개발 ... 12
• 3. 연구결과의 중요성 및 활용 방안 ... 16
• 3-1. In vitro와 in vivo에서의 종양 미세 환경 (tumor microenvironment)의 종양 증식 향상 능력 확인 ... 16
• 3-2. 환자 유래 종양 이식 마우스 모델 제작을 위한 SOP 확립 ... 16
• 3-3. 환자 종양의 임상적 특성 (aggressive, 항암제 내성, molecular 특성) 의한 PDX 성공률 영향 확인 ... 16
• 3-4. 이종 이식 마우스에서 형성된 종양 조직을 이용한 3D culture 가능성 제시 ... 16
• 4. 연구수행 달성도 ... 17
• 5. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 17
• 6. 참여연구원 현황 ... 18
• 7. 기타사항 ... 18
• 8. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 19