초록 ▼

□ 연구 목표 및 내용
○ 최종 목표
악성 뇌종양 암진화 시기별 단일세포 RNA 시퀀싱을 시행하여 악성 뇌종양의 기원세포(cell-of-origin)를 규명하고, 암유발돌연변이가 도입된 기원세포 내 전사체 및 미세환경의 변화를 추적하여 유전적/비유전적 요소에 따른 뇌종양 발생 기전 분석하여, 기원세포가 암으로 진화되는 것을 제어하는 예방/치료 타겟을 제시하는 것을 최종연구목표로 함.

○ 전체 내용
1. 악성 뇌종양의 기원세포 규명 - 암유발돌연변이에 취약한 세포 또는 세포계통이 존재하며, 암유발돌연변이에

□ 연구 목표 및 내용
○ 최종 목표
악성 뇌종양 암진화 시기별 단일세포 RNA 시퀀싱을 시행하여 악성 뇌종양의 기원세포(cell-of-origin)를 규명하고, 암유발돌연변이가 도입된 기원세포 내 전사체 및 미세환경의 변화를 추적하여 유전적/비유전적 요소에 따른 뇌종양 발생 기전 분석하여, 기원세포가 암으로 진화되는 것을 제어하는 예방/치료 타겟을 제시하는 것을 최종연구목표로 함.

○ 전체 내용
1. 악성 뇌종양의 기원세포 규명 - 암유발돌연변이에 취약한 세포 또는 세포계통이 존재하며, 암유발돌연변이에 의해 특정세포 계통이 비정상적인 세포 발달과정을 거쳐 악성 뇌종양으로 진화한다는 가설을 바탕으로, 암유발돌연변이를 뇌실하영역(subventricular zone; SVZ) 신경줄기/전구세포에 도입하여 추적할 수 있는 악성 뇌종양 동물 모델을 구축하고, 암 진화 시기별 단일세포 RNA 시퀀싱을 시행함
- 암유발돌연변이를 도입한 전암세포(precancerous cell)와 기존 세포와의 근접성 비교(cell similarity)를 통해 기원세포를 유추하고, 전암세포의 분열능, 악성화와 같은 특성 분석 및 전암세포 특이적으로 발현하는 마커 발굴
2. 기원세포에서 악성 뇌종양으로 진화되는 유전적/비유전적 기전 규명 - 기원세포에서 전암세포, 암세포 순으로 진화되는 과정에 따라 변화하는 전사체 발현패턴 분석하고, 세포궤적(trajectory inference)분석을 통해 정상 세포 분화/발달과정과의 차이 분석을 통한 암 진화 기전 규명
- 동일한 암유발돌연변이 도입했음에도 불구하고 발생하는 여러 암세포 클러스터를 계통수 분석하여 악성 뇌종양 내 이질성이 발달하는 기전 규명
- 암 진화과정 시 암 미세환경 변화 추적
3. 악성 뇌종양 환자 샘플로 암 진화 기전 유효성 검증 - 동일한 암유발돌연변이를 가진 악성 뇌종양 환자에서 암조직과 SVZ 조직 확보
- 단일핵 RNA 시퀀싱 활용 동일한 뇌실하영역 내 전암세포 존재 여부 및 동일한 암 진화 기전 관찰되는지 확인
- 패널 시퀀싱 통해 대규모 환자군에서 뇌종양의 SVZ 기원여부 검증
4. 악성 뇌종양 진화 제어 인자 발굴 및 치료 효능 확인 - 암유발돌연변이가 도입된 전암세포 또는 암세포로 진화되는 과정을 타겟으로 하는 암 진화 제어인자 선별
- 세포주에서 유전자 발현 억제 스크리닝 후, 마우스모델에서 암 진화 과정이 억제/지연되는 지 분석

○ 1단계
● 연구 목표
1) 악성 뇌종양 진화 과정에서 기원세포와 전암세포 규명
2) 세포궤적 분석을 통한 암진화 경로 추적하여 주요인자/경로 발굴
3) 종양 내 이질성 발생 기전 규명 및 미세환경 변화 추적
4) 유사한 돌연변이 프로파일을 가지는 환자군 3명 확보하고, 환자의 SVZ와 암조직에서 단일핵 RNA 시퀀싱 진행함
5) 교모세포종 패널 제작하고, 60명의 뇌종양 환자를 대상으로 SVZ, 암조직 및 혈액 패널 시퀀싱 결과 분석함

● 연구 내용
1) 암 진화 시기별 단일세포 RNA 시퀀싱을 통하여 OPC가 기원세포임을 밝혔고, OPC에서 유래된 두 종류의 전암세포(pre-CC)를 발견함.
2) OPC에서 유래된 pre-CC1은 dysregulated ribosome biogenesis 관련 유전자 enrich되어 있고, pre-CC2는 cell adhesion/migration 관련된 ECM 유전자 발현이 증가됨.
3) 전암세포는 여러 개의 암세포 클러스터를 생성하는데, 면역 회피 기전이 먼저 활성화되는 것을 확인함. 세포분열 및 epithelial-mesenchymal transition (EMT) 모듈이 점진적으로 활성화됨. 단일세포 multiome 분석을 통해 MYC, JUNB, FOS 등의 전사인자가 전암세포 시기부터 활성화됨을 확인함. 또한 IRF8와 같은 면역 관련 전사인자들이 암세포에서 특이적으로 활성화됨을 관찰함.
4) 단일핵 RNA 시퀀싱 활용 환자 SVZ 내 pre-CC1과 비슷한 특성을 지닌 전암세포를 확인함. 패널 시퀀싱을 통해 60% 환자군에서 암과 동일한 돌연변이가 SVZ에서 검출되어 SVZ 신경줄기/전구세포가 기원세포임을 보여주는 증거를 찾음.

○ 2단계
● 연구 목표
1) 단일핵 RNA 시퀀싱 활용 환자 SVZ 내 전암세포에서부터 유래되는 암진화 기전 제시
2) 암진화 제어인자 총 5종 in vitro 스크리닝
3) 악성 뇌종양 동물모델에서 총 2종 후보물질 항암 효능 검증

● 연구 내용
1) 단일핵 RNA 시퀀싱 활용 환자의 암세포가 SVZ 내 전암세포에서부터 유래되는 것을 확인하고, 암세포 내 암줄기세포(glioblastoma stem cells, GSCs)와의 연관성에 대해 분석중임. 동물모델에서 제시된 암진화 기전이 환자샘플에서도 관찰되는 지 비교분석할 예정임.
2) 현재 전암세포 마커인 Gap43, Ccnd1 을 억제하고 세포 분열을 평가하는 in vitro 스크리닝을 진행하며 스크리닝 시스템을 구축함. 두 타겟이 암세포가 아닌 전암세포의 분열만 감소시킴을 확인함. 전암세포와 암세포를 동시에 타겟하는 후보 물질 추가 발굴 중이고, 추후 스크리닝을 통해 2개의 후보물질을 정하고자 함.
3) 악성 뇌종양 동물모델을 활용하여 총 2개의 후보물질 항암 효능을 in vivo imaging, RT-PCR, 면역염색 등을 통해 검증하고자 함.

□ 연구성과
1단계: 기원세포와 전암세포 규명 및 암진화 기전 제시
(정성적 연구성과)
- 악성 뇌종양 동물모델 활용 암 진화 시기별 총 16회 단일세포 RNA 시퀀싱, 총 3회 단일세포 multiome 시퀀싱 진행함
- 악성 뇌종양 환자조직 활용 총 6회 단일핵 RNA 시퀀싱 진행함
- 교모세포종 유전자 패널 제작함
- 교모세포종 환자 60명 코호트 구축 및 trio로 패널시퀀싱 진행함
- 전사체, epigenome 분석을 위한 파이프라인 구축함
(정량적 연구성과)
- 미국뇌종양학회 초청강연
- 미국암학회 등 총 5개의 학술대회에서 포스터/구두 발표
- 한국유전체학회 정기학술대회 등에서 수상

2단계: 악성 뇌종양 환자에서 암진화 기전 검증 및 암진화 억제인자 발굴
(정성적 연구성과)
- 암진화 제어인자 총 5종을 in vitro 스크리닝
- 전암세포와 암세포 타겟하는 바이오마커 발굴
- 악성 뇌종양 동물모델에서 후보물질 총 2종 검증
(정량적 연구성과)
- JCR 10%이내 논문 1건 이상 개제
- 특허 1건 이상 출원

□ 연구성과의 활용 계획 및 기대효과
- 학문적 측면 : 돌연변이 신경줄기/전구세포가 교모세포종으로 진화 되는 과정을 단일세포 수준에서 분석함으로써 악성 뇌종양의 기원세포를 규명하고, 암 진화 기전을 도출한다면 학문적으로 선도적인 위치를 점유할 것으로 사료됨.
- 의료적 측면 : 암 진화를 제어하는 새로운 치료법을 제시하며, 새로운 항암제 개발이 가능함. 기존 항암제와 병용/대체하여 교모세포종 환자의 치료 후 생존률 향상에 기여할 것으로 사료됨.
- 경제산업적 측면 : 암 진화 기전 제어하는 타겟 발견으로 전임상 시험 진행이 가능하고, 기술이전 및 특허 출원을 통한 지식재산권 확보할 수 있음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 6
• 2. 연구과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 8
• 1. 악성 뇌종양의 기원세포 규명 ... 8
• 2. 악성 뇌종양 기원세포가 뇌종양으로 진화되는 유전적/비유전적 기전 규명 ... 8
• 3. 악성 뇌종양 환자 샘플로 암 진화 기전 유효성 검증 ... 8
• 4. 악성 뇌종양 진화 제어 인자 발굴 및 치료 효능 확인 ... 9
• 3. 연구과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 9
• 1) 연구수행 결과 ... 9
• 2) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 중요 연구변경 사항 ... 13
• 4. 연구성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 14
• 5. 연구성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 다음 단계 연구계획 ... 14
• 1) 연구 목표 및 내용 ... 14
• 2) 연구 추진전략 ... 14
• 3) 연구 추진일정 및 기대성과 ... 14
• 4) 다음 단계 연구비 사용계획 ... 15
• 5) 연구 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 15
• 끝페이지 ... 21