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Kafe 바로가기주관연구기관 | 길로 |
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연구책임자 | 김성진 |
참여연구자 | 송용상 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2022-02 |
과제시작연도 | 2021 |
주관부처 | 보건복지부 [Ministry of Health & Welfare(MW)(MW) |
과제관리전문기관 | 국립암센터 National Cancer Center |
등록번호 | TRKO202200005001 |
과제고유번호 | 1465035033 |
사업명 | 암연구소및국가암관리사업본부운영(R&D) |
DB 구축일자 | 2022-07-16 |
키워드 | 난치성 여성암.암전이.분자표적.맞춤형 진단.항암제 내성.refractory women's cancer.DRAK1.TRAF6.cancer metastasis.molecular targets.personalized diagnostics.drug resistance. |
● 연구개발사업의 목적
▷ 본 연구의 목적은 난치성 난소암 및 자궁경부암에서 DRAK1/2 kinase 단백질에 의한 암화 과정 기전과 항암제 내성 획득에 관여하는 분자적 기전을 규명하고, 환자 병기별 조직에서 DRAK1의 발현 유무를 조사하여, 이들 환자에서 유래한 암세포를 이용한 오가노이드에서 신규 DRAK1 펩타이드 및 DRAK2 억제제 효능을 검증함으로써 이를 통해 실제 난치성 난소암 및 자궁경부암 환자에 대한 혁신적인 항암제 맞춤 치료를 기반으로 하는 진단 및 치료기술의 임상적 적용 가능성을 검증하고자 함.
● 연구개발사업의 목적
▷ 본 연구의 목적은 난치성 난소암 및 자궁경부암에서 DRAK1/2 kinase 단백질에 의한 암화 과정 기전과 항암제 내성 획득에 관여하는 분자적 기전을 규명하고, 환자 병기별 조직에서 DRAK1의 발현 유무를 조사하여, 이들 환자에서 유래한 암세포를 이용한 오가노이드에서 신규 DRAK1 펩타이드 및 DRAK2 억제제 효능을 검증함으로써 이를 통해 실제 난치성 난소암 및 자궁경부암 환자에 대한 혁신적인 항암제 맞춤 치료를 기반으로 하는 진단 및 치료기술의 임상적 적용 가능성을 검증하고자 함.
● 연구 방법
▷ 자궁경부암 세포주 실험을 통해 암 전이 및 항암제 내성 획득에 관련된 DRAK1의 분자적 조절기전 규명
▷ in vivo 마우스 암 전이 및 종양형성 모델을 이용한 자궁경부암의 암 전이 및 항암제 내성 획득에 대한 생체 내 DRAK1의 기능 규명
▷ TRAF6 단백질을 타겟으로 하는 자궁경부암의 암 전이 및 항암제 내성 획득에 대한 in vitro 및 in vivo 조절 기전 규명
▷ 난소암을 타겟하는 DRAK1 kinase 억제제의 종양 형성 억제 효과를 in vitro 및 in vivo 실험을 통하여 검증
▷ 난소암 환자유래 조직 샘플을 확보하여 면역 화학 염색을 통해 DRAK1 발현을 분석하고 임상 및 병리학적 인자와의 상관성을 분석
▷ 환자 유래 난소암 복수에서 암세포와 비세포적 복수를 얻고 분리 및 배양과정을 통해 in vitro에서의 한자유래 종양미세환경 모델 확립
▷ 난소암의 항암제 저항성과 전이 및 재발과정에서 생물학적 표지자로서 DRAK1의 역할 및 표적 치료제로서의 효용성을 평가하기 위해 환자 유래 오가노이드를 구축하고 단일세포 시퀀싱을 수행함.
● 연구 결과
Part I: DRAK1 단백질의 난치성 자궁경부암의 암형성과 전이 과정에서의 역할 분석과 DRAK1 단백질에 의한 TRAF6 E3 ligase 단백질 발현 조절 규명
▷ DRAK1은 TRAF6와 상호결합을 통한 TRAF6 단백질 불안정화를 유도하여 TAK1/p38/MAPK/NF-κB 염증성 신호전달을 억제하는 기전을 확인하였음.
▷ 이종 (xenograft) model을 이용하여 DRAK1 단백질 발현 차이에 따라 자궁경부암세포의 종양형성과 폐로의 전이가 조절된다는 것을 확인하였음.
▷ 자궁경부암 환자의 원발성 암조직에서는 DRAK1 단백질 발현이 높은 반면 TRAF6 단백질 발현은 저하되어 있음. 이와는 반대로 다른 장기로의 전이암에서는 DRAK1 발현이 낮은 반면 TRAF6 발현이 높다는 것을 확인하였음. (제 1세부-제 2세부 연계)
Part II: DRAK1 단백질의 난치성 자궁경부암의 paclitaxel 내성획득에서의 역할 분석과 내성 세포주에서의 DRAK1 단백질 발현 조절 기전
▷ Paclitaxel 내성 자궁경부암 세포주에서 DRAK1 단백질 발현에 의한 TRAF6 매개 신호전달 조절 기능 규명하였음.
▷ 항암제 내성 획득 자궁경부암세포에서 CUL3/SPOP E3 ligase 단백질이 DRAK1 단백질의 안정성을 조절한다는 새로운 기전을 규명하였음.
▷ 자궁경부암 환자의 chemosensitive 암조직에 비해 chemoresistant 암조직에서 DRAK1의 단백질 발현이 저하되어 있고 TRAF6 발현은 반대로 높다는 것을 확인하였음. (제 1세부-제2세부 연계)
Part III: 난소암 환자 유래 샘플 조직에서 DRAK1 단백질 발현 분석 및 임상적 유의성 분석
▷ 후향적 난소암 환자군의 조직에서 DRAK1 단백질 발현이 mucinous 와 endometrioid 조직학적 유형에서 임상적 유의성을 나타냄.
▷ 정상조직에 비해 난소암 원발조직과 난소암 전이조직에서 DRAK1의 발현이 높게 나타남. DRAK2의 발현 또한 정상조직에 비해 원발조직과 전이조직에서 증가되어 있었음.
Part IV: 난소암에서 DRAK1 kinase 억제제의 종양형성 능력 저해 효과를 in vitro 와 in vivo 실험을 통해 검증
▷ DRAK1의 발현이 높은 난소암세포의 DRAK1 kinase 억제제의 세포 사멸 효과를 확인하였음.
▷ DRAK1 kinase 억제제가 난소암 병용 형성 능력을 억제하는 것을 확인하였음.
▷ 이종 (xenograft) model을 이용하여 DRAK1 kinase의 복광 주입이 난소암 종양형성을 억제하는 것을 확인하였음.
Part V: 종양미세환경인 난소암 복수 종양구(spheroid) 유래 세포의 단일 세포 분석을 통한 새로운 표지자 발굴
▷ 동결된 조직을 녹여서 디스파제를 1시간, 조직에 처리했을 때, 세포수는 1,000,000개, 생존율은 90%로 단일 세포 시퀸싱이 가능한 QC 통과하여 실험 조건을 최적화 하는데 성공함.
▷ 복수 내에는 대식세포, 암세포, 단핵구, 섬유아세포, B세포등 다양한 유형의 세포의 존재를 마커 발현을 통해 확인함. 총 1082개의 세포가 분석되었고 이중 520개의 세포가 대식세포의 마커를 발현하였고, 상피세포인 암세포는 233개가 관찰되었음.
▷ 암세포는 9개의 상태로 clustering이 되었는데, EMT마커의 발현에 따라 상피세포유형과 간엽세포유형을 나타나는 암세포의 이질성을 확인함.
▷ 단일세포 시퀀싱을 통해 치료 전과 치료 후인 불응성 난소암 동일 환자 복수에서 세포 종류 및 군집의 이질성과 DRAK1/2의 발현을 확인함. DRAK1은 암세포에서 치료 전에 발현이 관찰되지 않았지만, 항암제를 사용한 불응성 난소암 환자유래 복수 암세포에서는 발현이 높게 나타남.
▷ 비세포적 난소암 복수에 의해 증가한 세포의 세포에서 DRAKs 억제제에 의한 세포 이동성과 침윤성이 감소함.
▷ 난소암에서 SIRT2는 백금제재 항암제의 민감성을 증가시키며, 이는 ROS에 의한 것임을 확인함.
▷ 단일세포 시퀀싱을 통해 CCL5-SDC4 상호작용이 난소암의 면역 미세환경 조절하여 복수가 차는 것을 억제 가능함을 확인함.
(출처 : 연구개발사업 최종연구개발결과보고서 요약문 4p)
● Research objectives: The goal of this project is to elucidate the molecular mechanism of cancer progression and cancer drug resistance of refractory ovarian and cervical cancers regulated by DRAK1/2 kinase proteins and to examine the DRAK1 protein expression in patient cancer tissue samples and or
● Research objectives: The goal of this project is to elucidate the molecular mechanism of cancer progression and cancer drug resistance of refractory ovarian and cervical cancers regulated by DRAK1/2 kinase proteins and to examine the DRAK1 protein expression in patient cancer tissue samples and organoid originated from patient cancer cells. In addition, we verify the efficacy of DRAK1 peptide and DRAK1/2 kinase inhibitor in ovarian and cervical cancers in order to develop th personalized diagnostics and therapeutics.
● Experimental Methods
▷ Examine the molecular mechanism of DRAK1 related to regulation of cancer metastasis and drug resistance using cervical cancer cell lines
▷ Examine the biological function of DRAK1 in regulation of cancer metastasis and drug resistance using lung metastasis and xenograft in vivo animal model
▷ Investigate in vitro and in vivo mechanism of cancer metastasis and drug resistance by targeting TRAF6 protein
▷ Determine the efficacy of DRAK1 kinase inhibitor in prevention of tumorigenesis of ovarian cancer cells through in vitro and in vivo study
▷ Analyze DRAK1 protein expression and explore clinical significance and relevance by performing immunohistochemisty of ovarian cancer patient tissue samples
▷ Establish in vitro tumor microenvironment model by isolating cellular components from malignant ascites of patient-derived ovarian cancer spheroids
▷ Establish organoid originated from patients and perform single cell RNA sequencing to evaluate DRAK1 and discover new molecular targets as a noble moleuclar biomarker in ovarian cancer
● Result
Part I: Investigate the role of DRAK1 in regulation of tumorigenesis and metastasis of cervical cancer cells and the molecular mechanism by targeting TRAF6 E3 ligase
▷ DRAK1 interacts with TRAF6 and destabilize TRAF6 protein through blocking its autoubiquitination and downregulates TAK1/p38/MAPK/NF-κB immune signaling pathway
▷ We found that cervical cancer tumorigenesis and lung metastasis was regulated by DRAK1 protein expression level using xenograft animal model
▷ We determined that DRAK1 protein was highly expressed whereas TRAF6 protein expression was downregulated in cervical cancer patient primary tumor tissues. However, TRAF6 expression was upregulated as DRAK1 expression was low in metatstitic cervical cancer patient tumor tissues.
Part II: Investigate the role of DRAK1 in regulation of paclitaxel resistance and molecular mechanism of DRAK1 protein expression regulation in paclitaxel-resistant cervical cancer cells
▷ DRAK1 protein expression was suppressed in paclitaxel-resistant cervical cancer cells and resulted in upregulation of TRAF6 protein expression and TRAF6-mediated TAK1/p38/MAPK/NF-κB signaling cascades.
▷ DRAK1 protein was downregulated by CUL3/SPOP E3 ligase protein through ubiquitination in paclitaxel-resistant cervical cancer cells.
▷ DRAK1 protein was higly expressed in chemoresistnat cervical cancer tissues in comparison with chemosensitive cervical cancer tissues and inversely correlated with TRAF6 protein expression.
Part III: Analyze DRAK1 protein expression and clinical relevance in ovarian cancer patient tissue samples
▷ DRAK1 protein expression showed clinical correleation in mucinous and endometrioid ovarian cancer tissues.
▷ DRAK1 and DRAK2 protein expression were elevated in ovarian primary and metastatic tumor tissues compared to normal tissues.
Part IV: Determine the efficacy of DRAK1 kinase inhibitor in prevention of ovarian tumorigenesis in vitro and in vivo
▷ DRAK1 kinase inhibitor treatment significantly decreased the cell viability of ovarian cancer cell lines where DRAK1 was highly expressed.
▷ DRAK1 kinase inhibitor treatement prevented foci-forming ability of ovarian cancer cells
▷ We examined that DRAK1 kinase inhibitor injection dramatically decreased the tumorigenesis of ovarian cancer cells using xenograft model. Part V: Discover novel biomarker by performing single cell RNA sequencing isolated from malignant ascites of ovarian cancer patient-derived spheroids
▷ Dispase treated in tissue for 1 hour, after thawing the frozen tissue. A number of 1,000,000 cells and a viability of 90% were confirmed, which were conditions that allowed single-cell sequencing to pass through QC. This succeeded in optimizing the experimental conditions.
▷ Through the expression of marker, the presence of various types of cells in ascites was confirmed such as macrophages, cancer cells, monocytes, fibroblasts, B cells. A total of 1082 cells were analyzed. Among them, 520 cells expressed macrophage markers, and 233 cancer cells, which were epithelial cells, were observed.
▷ Nine major clusters were revealed in cancer cells. The heterogeneity of cancer cells showed epithelial cell type and mesenchymal cell type according to the expression of EMT marker.
▷ Through single-cell sequencing, cell type and population heterogeneity and DRAK1/2 expression were confirmed using ascites obtained from the same chemo-resistance patient to determine the difference between before/after in treatment.
▷ Migration and invasion were decreased by DRAKs inhibitors in ovarian cancer cells that induced by acellular fraction of ascites in ovarian cancer.
▷ SIRT2 increased sensitivity of cisplatin response in ovarian cancer. These results suggested that ROS generation was an important inducer.
▷ Using single-cell RNA sequencing (scRNA-seq), CCL5-SCD4 interaction can suppress the fluid accumulation in the abdominal cavity by regulating the immune microenvironment in ovarian cancer.
(source : Project Summary 6p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
키워드(keyword) : | - |
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연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
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