맞춤형 정밀 의료를 위한 환자 유래 전임상 오가노이드를 이용한 간세포암 연구 플랫폼

Abstract

배경 및 목적 : 간세포암 연구를 위해 연구 플랫폼에는 2차원 세포주 배양법, 3차원 배양법, spheroid, patient-derived xenograft (PDX) 그리고 오가노이드가 있다. 각각의 연구 방법에는 특성 및 장단점이 있다. 연구자는 50 개체수의 간세포암 PDX 모델을 형성하여 연구를 진행하고 있으나, 개체 수를 유지하고 생존 시키기 위해선 막대한 비용이 든다. 이러한 PDX 모델을 대체하기 위해 오가노이드를 개발하고자 하였다. 방법 : 간세포암 오가노이드 모델을 형성하기위해 Hanging drop 방식과, low-binding plate 2가지 방법을 이용하였다. 1차 간조직과 세포 외 기질을 배합하여 오가노이드를 형성하였고, 오가노이드 형성 과정을 관찰하고 비교하였다. 오가노이드의 각종 biomarker 발현을 확인하였다. 개발한 오가노이드를 동결 보존하여 생존을 확인하였다. 간세포암 PDX에서부터 채취한 조직으로 오가노이드를 형성하였다. 또한 형성된 오가노이드를 이용하여 이종 이식을 통해 마우스에서 PDX를 만들었다. 결과 : 정상 간 조직 오가노이드 및 간세포암 오가노이드를 성공적으로 개발할 수 있었다. 상호 호환성 확인을 위해, 5세트의 간세포암 PDX로부터 조직을 채취하여 Haning drop방식 및 low-binding plate 방법을 이용하여 오가노이드를 형성할 수 있었으며, 두 방법 모두 효율적이었다. 형성된 오가노이드를 이용하여 cisplatin을 이용하여 약물 스크리닝 시험을 시행하여 연구 플랫폼으로서의 적합성을 확인하였다. 또한 형성된 오가노이드를 이용하여 alpha-fetoprotein, keratin 등의 간세포암 biomarker 발현을 확인하였다. 간세포암 오가노이드로부터 세포를 추출하여 이종이식을 통해 다시 성공적으로 간세포암 PDX를 형성할 수 있었다. 간세포암 오가노이드를 영하 150℃ 액체 질소에 보존한 뒤 1개월 후 녹인 후 세포 활성도가 잘 유지됨을 확인하였다. 결론 : 이번 연구를 통해 1차 조직에서 유래된 인간 간세포암 오가노이드 및 정상 간 조직 오가노이드를 개발할 수 있었다. 또한 기존 플랫폼들과 상호호환성 및 보존성을 확인 할 수 있었다. 간세포암의 오가노이드는 향후 개인 맞춤형 의학 치료 및 연구에 새로운 플랫폼으로 적합할 것이다.