초록 ▼

연구 목적 :
임상-기초-산업의 유기적 협업을 통해 신개념, 고효율의 생화학 기반 순환종양세포 진단 시스템을 개발하고, 개인별 맞춤의료 시스템의 토대가 될 수 있는 플랫폼을 구축하고자 함
신장암 전이 관련 signature를 다각도로 분석하며 Biobank연계 신장암 전향적 코호트에 순환종양 세포 플랫폼을 추가하여 순환 종양세포의 임상적 의의를 포괄적으로 분석하고 추후 치료제 개발까지 연계하고자 함.
기존 방법에 비해 효율이 월등히 높은 생화학 기반의 신개념 순환종양세포 검출 기법의 개발 및 임상 적용 가능한 시제품

연구 목적 :
임상-기초-산업의 유기적 협업을 통해 신개념, 고효율의 생화학 기반 순환종양세포 진단 시스템을 개발하고, 개인별 맞춤의료 시스템의 토대가 될 수 있는 플랫폼을 구축하고자 함
신장암 전이 관련 signature를 다각도로 분석하며 Biobank연계 신장암 전향적 코호트에 순환종양 세포 플랫폼을 추가하여 순환 종양세포의 임상적 의의를 포괄적으로 분석하고 추후 치료제 개발까지 연계하고자 함.
기존 방법에 비해 효율이 월등히 높은 생화학 기반의 신개념 순환종양세포 검출 기법의 개발 및 임상 적용 가능한 시제품 키트 제작. - 종양 바이오 뱅크를 구축하여 환자별 맞춤치료 시스템을 구축 - 상기 기술을 신장암에 적용하고 검증하여 다른 암종에 확장 가능성을 제시함

연구 방법　:
○ 신장암에서 신개념 순환종양세포 검출 기법을 적용, 단일세포유전자분석과 순환종양세포 유래 플랫폼 구축
- Biobank 연계 신장암 전향적 코호트 구축 및 임상 정보 분석
- 기존의 방식에 비하여 장점을 갖는 신개념 순환종양세포 검출 기법 발굴 및 검증
- 통계적 검증을 통한 순환종양세포와 임상, 병리학적 특성의 연관관계 분석 - 검출 순환종양세포에 대해 차세대염기서열분석기법이용 유전학적 변이 검사
- 외적 타당성 검증위한 다기관 코호트 구축 추진
○ 순환종양세포 전이 기전에 대한 생물학적 분석 및 진단/치료적 단서 확보
- 순환종양세포 배양에 따른 조직검체 대체 효율 극대화
- 종양 전사체 데이터를 이용하여 전이 관련된 signature발굴
- 신장암의 아형별 바이오마커 발굴 (환자 종양 조직 및 혈액 샘플을 이용하여 검증)
- 순환종양세포를 통한 전이성 신장암의 생물학적 특성 분석
- 순환종양세포와 일차종양 (primary tumor), 원발파종암 (lung liver nodule) 사이의 암세포 유전적 생물학적 특성분석
- 혈액에서 순환종양세포에 대한 선택적 진단에서 더 나아가 치료제 가능성을 검증
○ 임상에서 사용할 수 있는 진단 시제품 키트 제작과 암정밀의약 처치 판단 기준으로 사용할 수 있는 데이터들을 확보
- 4종 이상의 암 특이적 형광 발현 시스템 개발 - 순환종양세포 분리의 객관적인 근거 확보 - 기술 상용화 및 임상근거의 확보

연구 결과 :
○ 고효율의 생화학 기반 순환종양세포 진단 시스템을 개발
두가지 타입의 CTC 진단 시스템을 확립하였음. 첫 번째는 replication defective adenovirus vector를 사용한 시스템과 두 번째는 oncolytic virus vector를 사용한 시스템임. 두 가지 시스템으로 확립은 진단키트 뿐 아니라 gene therapy의 용도로도 사용 가능하기에 더욱 넓은 영역으로의 진출이 가능하다는 장점을 가짐. 본 과제에서 확립한 시스템을 신장암 세포 외 다양한 세포주에 적용을 하였을 때에도 신장암 뿐 아니라 다른 여러 가지 세포주에서도 본 시스템이 제대로 작동함으로써 다른 암종으로의 적용 가능성도 확인 하였음.
○ 신장암에서 순환종양세포의 생물학적 특성을 분석하여 암 전이의 기전에 대한 이해
- 신장암 전이에 관련한 gene signature를 분석하였으며 신장암 순환종양세포 연구를 통해 암세포의 전이능력 획득에 관한 All in one 플랫폼을 확립하여, 종양세포의 침투력, 파종력, 응집력, 약물 반응성에 대한 종합적 판단 가능한 연구 프로토콜을 개발함. 본 연구에서 밝혀낸 전이 기전에 따른 생물학적 특성을 분석한 내용을 주요 비뇨기계 종 양 및 전체 암 종에 대하여 적용하여 종양의 전이 과정에 대한 유전적 근거를 확보 하였음
○ 신장암 모델을 시작으로 다른 암종의 치료에 본 플랫폼 적용 가능
신장암에서 생화학 기반 신개념 순환종양세포 검출법을 이용하여 순환종양세포 검출능력을 확인하고 검출된 순환종양세포의 임상적 적용 가능성을 확인함. 순환종양세포에 대한 단세포유전체학(single cell genomics) 분석 기법을 적용하여 종양세포의 유전적 특징과 임상적 지표와의 연관관계를 분석함. 검증실험을 계획하여 실제 치료에 적용가능성을 타진하고 주요 비뇨기계 종양에 적용 가능성을 확인함
○ 새로운 진단기기 개발에 의한 신 바이오 산업 육성 및 고 부가가치 산업 발전에 따른 산업구조 개선 효과
-신장암에서 생화학 기반 고효율 신개념 순환종양세포의 검출 능력을 확보하여 다양한 비뇨기계 암종에 적용 가능성을 확인함. 구체적으로 암세포 특이적 형광 발현 시스템을 개발하고 신장암 종양세포 특이적 발현 유전자 프로모터 서열을 확보함. 프로모터 종류에 따른 다양한 진단 시스템을 확립하고 순환종양세포 진단을 위한 원천기술을 확보함. 기존 개발된 타사의 순환종양세포 검출 시스템과 비교 분석을 통해 효율성을 확인 하고 실제 환자모방형 연구를 통해 검츌 효율을 재확인함. 해당 기술은 제 3세부의 원천기술로 새로운 진단기기 개발을 통한 국가 경쟁력을 확보할 수 있으며 신 바이오산업 육성 및 고 부가가치 산업 발전에 따른 산업구조 개선효과를 가져올 수 있음. 세계적으로 사용되는 면역학적 순환종양세포 진단키트에 비해 높은 효율의 진단키트로 판명된다면 수입 대체 효과 뿐만 아니라 수출에 의한 의료 산업 발전 효과가 클 것으로 예상되며 이는 국가 이미지 제고를 가능케 할 것임. 또한 전문 인력에 대한 고용창출 및 의료기술 향상에 이바지할 것으로 기대됨

(출처 : 요약문 5p)

Abstract ▼

Research Purpose
Through organic collaboration between three fields of clinical-basic-industry, we plan to develop biochemical-based circulating tumor cell diagnosis system with high detection efficiency, and to build a platform that can serve as the basis for a personalized medical system. By an

Research Purpose
Through organic collaboration between three fields of clinical-basic-industry, we plan to develop biochemical-based circulating tumor cell diagnosis system with high detection efficiency, and to build a platform that can serve as the basis for a personalized medical system. By analyzing metastasis-related signature in the renal cell carcinoma and adding a circulating tumor cell platform to the Biobank-linked renal cell carcinoma prospective cohort, we intend to comprehensively analyze the clinical significance of circulating tumor cells and link them to the future development of therapeutic agents.
Through this approach we plan to build a customized treatment system and widen our scope to various cancers using the plaftorm established in renal cell carcinoma. Finally, we aimed to produce clinically applicable prototype kits for circulating tumor cell detecton based on our origical technology.

Research Method
○ Discovery of a high efficacy technique of circulating tumor cell detection and establishment of platform harboring information of circulating tumor cell, including its single cell gene analysis in renal cell carcinoma.
- Biobank-linked renal cell carcinoma prospective cohort establishment and clinical information analysis
- Discovering and verifying the new technique of circulating tumor cell detection that has advantages over existing methods
- Analysis of the relationship between circulating tumor cells and clinical and pathological characteristics through statistical verification
- Genetic variation test using next-generation sequencing technique for detected circulating tumor cells
- Promotion of multi-institutional cohort establishment for external validity verification
○ Biological analysis on the metastasis mechanism of circulating tumor cells and acquiring diagnostic/therapeutic clues for metastasis
- Culturing circulating tumor cells to maximize the efficiency of tissue sample replacement
- Discovery of metastasis-related gene signatures using tumor transcriptome data
- Discovery of biomarkers for each subtype of kidney cancer (verified using patient tumor tissue and blood samples)
- Analysis of biological characteristics of metastatic renal cell carcinoma through circulating tumor cells
- Analysis and comparison of the genetic and biological characteristics of cancer cells between circulating tumor cells, primary tumors, and metastasis
○ Producing diagnostic prototype kits that can be used in clinical practice
- Development of 4 or more cancer-specific fluorescence expression systems
- Securing objective evidence for circulating tumor cell isolation
- Securing technology commercialization and clinical evidence

Results
○ Development of high-efficiency biochemical-based circulating tumor cell diagnosis system
Two types of CTC diagnostic systems have been established. The first is a system using a replication-defective adenovirus vector and the second is a system using an oncolytic virus vector. Established with two systems, it can be used not only as a diagnostic kit but also as a gene therapy, having advantage of being able to advance into a wider field. Moreover, the system worked properly not only in kidney cancer but also in various other cancer cell lines, confirming the possibility of application to other carcinomas.

○ Understanding the mechanism of cancer metastasis by analyzing the biological characteristics of circulating tumor cells in kidney cancer
We analyzed the gene signature related to renal cell carcinoma metastasis and established an all-in-one platform for acquiring metastatic ability of cancer cells through circulating tumor cell research. It is expected that the genetic basis for the metastasis process of the tumor is well understood biologically and expected to expand our understanding to other cancers, including other urological cancers.

○ Common application of kidney-cancer based platform to the other cancer treatment.
The platform was established via following process. The ability to detect circulating tumor cells using a new biochemical-based circulating tumor cell detection method in kidney cancer was confirmed and the clinical applicability of the detected circulating tumor cells was also confirmed through prospective patient cohort. By applying the single cell genomics analysis technique to circulating tumor cells, the relationship between the genetic characteristics of tumor cells and clinical indicators was analyzed.

○ The effect of improving the industrial structure and developing high value-added industries by fostering a new bio industry through new diagnostic devices development
- We developed the novel biochemical-based, high-efficiency circulating tumor cell detection ability in kidney cancer and confirmed the feasbility of its applicability to various urological cancers. Specifically, we developed a cancer cell-specific fluorescence expression system and found out a promoter sequence for a kidney cancer tumor cell-specific expression gene. The efficiency is verified through comparative analysis with the previously developed circulating tumor cell detection system of other companies, and the detection efficiency is reconfirmed through actual patient mimicry research. This technology can secure national competitiveness through development of new diagnostic devices as the source technology and it can bring about the effect of improving the industrial structure through development of new bio-industry and high value-added industries.

(source : Project Summary 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 목차 ... 3
• 요약문 ... 5
• Project Summary ... 7
• 총괄연구과제 연구결과 ... 9
• 1. 총괄연구과제의 최종 연구개발 목표 ... 9
• 2. 총괄연구과제의 최종 연구개발 내용 및 결과 ... 11
• 3. 총괄연구과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 30
• 4. 총괄연구과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 32
• 5. 총괄연구과제의 활용계획 ... 51
• 6. 첨부서류 ... 53
• 제1세부연구과제 연구결과 ... 83
• 1. 제1세부연구과제의 최종 연구개발 목표 ... 84
• 2. 제1세부연구과제의 연구대상 및 방법 ... 91
• 3. 제1세부연구과제의 최종 연구개발결과 ... 92
• 4. 제1세부연구과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 109
• 5. 제1세부연구과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 111
• 6. 제1세부연구과제의 활용계획 ... 113
• 7. 참고문헌 ... 115
• 제2세부연구과제 연구결과 ... 116
• 1. 제2세부연구과제의 최종 연구개발 목표 ... 117
• 2. 제2세부연구과제의 연구대상 및 방법 ... 120
• 3. 제2세부연구과제의 최종 연구개발결과 ... 122
• 4. 제2세부연구과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 134
• 5. 제2세부연구과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 135
• 6. 제2세부연구과제의 활용계획 ... 137
• 7. 참고문헌 ... 137
• 제3세부연구과제 연구결과 ... 138
• 1. 제3세부연구과제의 최종 연구개발 목표 ... 139
• 2. 제3세부연구과제의 연구대상 및 방법 ... 141
• 3. 제3세부연구과제의 최종 연구개발결과 ... 144
• 4. 제3세부연구과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 186
• 5. 제3세부연구과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 186
• 6. 제3세부연구과제의 활용계획 ... 188
• 7. 참고문헌 ... 189
• 끝페이지 ... 190