초록 ▼

□ 연구 목표 및 내용
◼ 최종 목표
○ 본 연구는 세포의 글루타민(glutamine) 대사 변화(metabolic alteration)가 암 발생(tumorigenesis) 및 전이(metastasis)에 미치는 영향을 평가하고, 그 기전 규명함을 최종 목표로 함.

◼ 전체 내용
○ 본 연구자는 이전 연구를 통해 신규 유전자인 SLC1A5 variant가 그동안 규명되지 못했던 인간 미토콘드리아 글루타민 수송체(mitochondrial glutamine transporter)임을 확인하였음.
○

□ 연구 목표 및 내용
◼ 최종 목표
○ 본 연구는 세포의 글루타민(glutamine) 대사 변화(metabolic alteration)가 암 발생(tumorigenesis) 및 전이(metastasis)에 미치는 영향을 평가하고, 그 기전 규명함을 최종 목표로 함.

◼ 전체 내용
○ 본 연구자는 이전 연구를 통해 신규 유전자인 SLC1A5 variant가 그동안 규명되지 못했던 인간 미토콘드리아 글루타민 수송체(mitochondrial glutamine transporter)임을 확인하였음.
○ 이에 본 과제에서는 최종목표를 달성하기 위하여 아래 2개의 세부 목표를 세우고 연구하고자 함.
○ 세부목표1: 정상 세포에서, 미토콘드리아 글루타민 수송체 SLC1A5 variant 가 암의 발생에 미치는 영향을 평가함
○ 세부목표2: 암 세포에서, 미토콘드리아 글루타민 수송체 SLC1A5 variant 가 암의 전이에 미치는 영향을 평가한다

◼ 1단계
❏ 연구 목표
○ 1년차 (2021)
․ 인간 정상 세포주에서 SLC1A5 variant 과발현에 의해 동반되는 대사 변화(metabolic alteration), 새로운 돌연변이(De novo mutation) 및 후성 유전학적 변화(epigenetic modifcation)를 확인함
․ 췌장암 세포주에서 암의 전이를 위한 전제 조건인 cell detachment(suspended) 상태가 유도하는 대사 변화(metabolic alteration)를 분석함.
○ 2년차 (2022)
․ 인간 SLC1A5 variant를 과발현 하는 마우스에 대해 화합물 유도 암 발생 모델을 적용하여 암 발생에 미치는 영향을 평가함.
․ 전이 과정 중 촉발되는 대사 변화가 SLC1A5 variant의 발현량 변화에 미치는 영향을 분석함.
○ 3년차 (2023)
․ 인간 SLC1A5 variant를 과발현 하는 마우스에 대해 oncogene 유도 암 발생 모델을 적용하여 암 발생에 미치는 영향을 평가함.
․ 대사적 스트레스에 대한 암세포의 적응 기전에 대해, SLC1A5 variant 가가지는 잠재적 역할을 평가함.
❏ 연구 내용
○ 1년차 (2021)
․ SLC1A5 variant 과발현에 의해 동반되는 대사관련 유전자 및 대사체 변화 확인
․ hypoxia 관련 전사인자, EMT, ER stress response 와 관련된 전사인자 활성 증가 및 타겟 유전자 발현 증가를 확인함
․ cytidine deaminase라는 C→T conversion 에 관여하는 유전자 활성 증가를 관찰함
․ SLC1A5 variant 과발현에 의해 발생하는 새로운 돌연변이를 검색함
․ epigenetic modification과 연관되어, macrophage에서 SLC1A5 variant 과발현에 따른 macrophage polarization의 변화를 확인함
․ 암의 전이를 위한 전제 조건인 cell detachment (suspended) 상태가 유도하는 대사 변화(metabolic alteration)를 분석함
: 암세포를 detachment 하였을 때도 ATF4 와 관련된 유전자의 발현이 높아지는 것을 확인함
․ in vivo tumor microenvironment 조성을 위한 3D cell printing culture system을 확립함
○ 2년차 (2022)
․ 인간 SLC1A5 variant 과발현하는 transgenic mouse를 제작함
․ 마우스 각 조직에서 human SLC1A5 variant 발현 정도 확인함
․ AOM-DSS 방법으로 잘 알려져 있는 대장암 유발 모델을 적용하여 SLC1A5 variant 가 대장암 발생에 미치는 영향을 평가함
․ 환자 유래 췌장암 세포주에 대하여 tumor microenvironment를 모사하는 3D printing culture 하였을 때 유도 되는 대사 변화를 분석함
○ 3년차 (2023)
․ oncogene 유도 암 발생 모델을 적용하기 위하여, CRISPR-Cas9을 사용하여 ○ 유전자 deletion을 유도함
․ 대사적 스트레스에 대한 적응 기전으로서 ATF4 매개 SLC1A5 variant 전사 조절을 확인함

◼ 2단계
❏ 연구 목표
○ 4년차 (2024)
․ 인간 SLC1A5 variant를 과발현 하는 마우스에 대해 자발적(spontaneous) 암 발생 모델을 적용하여 암 발생에 미치는 영향을 평가함.
․ in vivo 마우스 실험을 통해, 인간 암세포의 전이 과정 중 인간 SLC1A5 variant 가 가지는 역할을 분석함.
○ 5년차 (2025)
․ 신규 mouse slc1a5 variant를 규명하고, 그 발현을 억제한 마우스에 대해 표현형 분석 및 암 발생 모델을 적용하여, 이에 대한 영향을 평가함.
․ in vivo 마우스 실험을 통해, 마우스 암세포의 전이 과정 중 마우스 slc1a5 variant 가 가지는 역할을 분석함.
❏ 연구 내용
○ 4년차 (2024)
․ SLC1A5 variant transgenic mouse에서 colon tumorigenesis 가 왜 증가했는지 규명하는 연구를 계획함
: 면역세포 및 염증반응 관련 신호전달 pathway 분석
․ SLC1A5 variant 과발현 인간 암세포 주를 사용하여 마우스 metastasis 모델에 적용 metastasis 양상을 분석할 계획임
○ 5년차 (2025)
․ mouse 에서도 human 과 같이 Slc1a5 유전자에 대해서 transcript variant 가 존재함을 RT-PCR 및 Western blot 으로 규명함
․ CRISPR-Cas9 technology를 사용하여 mouse Slc1a5 variant promoter region deletion을 통해 in vivo knockdown mouse model을 구축할 계획임
․ 마우스 Slc1a5 variant 역시 human 과 유사하게 관련된 전사인자(HIF2A, ATF4)에 의해서 조절되는지 확인하는 실험을 수행할 계획임

□ 연구성과
○ 정량적 성과
․ 단독 제1저자 1편(Cells),
․ 공동 제1저자 2편(Nature communications, Cancer research)
․ 우수구두발표상 1회(대한약학회)
○ 정성적 성과
․ 1년차 (2021): 정상세포주에서 SLC1A5 variant 과발현에 따른 대사변화, 돌연변이 및 후성유전학적 변화를 관찰함. 암세포주에서 배양 조건변화에 따른 대사 변화를 분석함
․ 2년차 (2022): 인간 SLC1A5 variant 과발현 마우스를 구축하고, 이를 활용하여 암발생에 미치는 영향을 평가함. 3D printing 세포 배양 조건을 확립하고 이에 따른 타겟 유전자의 발현을 평가함
․ 3년차 (2023): SLC1A5 variant 과발현 효과에 의한 암발생 정도를 추가 평가하기 위해, ○ knockdown 마우스를 구축함. 인간 암세포의 SLC1A5 variant promoter region 에 ER stress response에 반응하는 전사인자(ATF4) 결합 자리가 있음을 확인함

□ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과
○ 연구성과의 활용분야
․ 암대사 및 아미노산 대사 관련 학술 연구의 기초 자료로 활용 예정
○ 추가연구의 필요성
․ 암세포의 성장 및 전이 억제를 위한 SLC1A5 variant 저해제 개발 연구
○ 타 연구에의 응용
․ 다른 영양소 대사와의 crosstalk 관련 연구
․ single cell spatio-metabolomics를 적용한 아미노산 대사의 intracellular localization 관련 연구
○ 기술이전
․ 본 과제 연구성과로 등록된 3D cell printing platform 의 특허 가능성을 검토함

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 6
• (1) 연구개발 과제의 필요성 ... 6
• (2) 연구개발 과제의 목표 ... 7
• 2. 연구과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 9
• 3. 연구과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 14
• 1) 연구수행 결과 ... 14
• 2) 목표 달성 수준 ... 14
• 3) 중요 연구변경 사항 ... 15
• 4. 연구성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 15
• 5. 연구성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 6. 다음 단계 연구계획 ... 16
• 1) 연구 목표 및 내용 ... 16
• 2) 연구 추진전략 ... 18
• 3) 연구 추진일정 및 기대성과 ... 19
• 4) 다음 단계 연구비 사용계획 ... 20
• 5) 연구 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 20
• 끝페이지 ... 32