오가노이드 모델을 이용한 식도편평세포암의 발생에 필수적인 유전자 변이 연구 [Gastroenterology]

학술웨비나 개최완료

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2023년 09월 15일 (금) 오전 10시
고경필(The University of Texas MD Anderson Cancer Center)
Key Genetic Determinants Driving Esophageal Squamous Cell Carcinoma Initiation and Immune Evasion

Gastroenterology, 2023 May 29;S0016-5085(23)00803-X | https://doi.org/10.1053/j.gastro.2023.05.030

개요

							 최근 식도 편평세포암(ESCC)에서 유전적 이상을 확인하는 연구들이 활발히 진행되고 있습니다. 하지만 이들 유전자가 실제로 ESCC 발생을 유도하는 원인인지 혹은 단지 유전자 변이의 축적에 따른 결과인지는 알려져 있지 않았습니다.
이에 따라 우리는 ESCC 발생에 가장 빈번한 유전자 변이를 9개의 종양억제유전자들을 우선 확인하고 CRISPR/Cas9를 기반으로 한 유전자 제거 (Knock out, KO)기법을 사용하여 오가노이드에서 이들 9개의 종양억제 유전자들을 차례대로 제거하는 실험을 진행했습니다. 
오가노이드는 실제 조직과 비슷한 3차원 구조를 가진 미니어쳐 모델입니다. 이 모델은 실제 조직의 기능과 특성을 효과적으로 모방하여 인체에 대한 이해를 깊이 있게 연구할 수 있는 유용한 도구입니다.
우리는 여러개의 유전자의 KO을 결합함으로써 32개의 유전자 조작 오가노이드 세포주를 확립하고 ESCC 발생을 주도하는 주요 유전자를 확인할 수 있었습니다. 실험 결과, 특정 유전자를 제거한 유전자 조작 오가노이드는 비정상적인 세포증식과 함께 다른 조직으로의 침습적 특성을 나타내는 등 종양세포와 유사한 특성을 보였습니다.
또한, 우리는 단일세포 RNA 시퀀싱(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)을 통해 세포의 전사체 정보를 분석했습니다. 우리는 유전자 조작 오가노이드와 정상(WT)을 비교 분석하였고, 이를 통해 유전자 조작 오가노이드는 세포분화과정의 다양성 (cell lineage heterogeneity)이 증가하고, 세포증식 관련 유전자 발현이 증가한다는 것을 확인하였습니다. 
특히, 우리가 확인한 유전자 조작 오가노이드는 실제 ESCC 환자들 중 약 44%와 유사한 특성을 갖는다는 사실을 scRNA-seq을 통해 다시 밝혀냈습니다. 

유전자 변이 오가노이드 모델, 단일세포 전사체 분석, 식도편평세포암
요약하자면, 우리의 연구는 주요 종양억제 유전자 (TP53, CDKN2, NOTCH1)의 손실이 식도 종양형성과 ESCC 초기에 면역 회피를 유발한다는 것을 밝혀냈고, 향후 ESCC 환자들을 대상으로 하는 치료에서 맞춤형 치료에 필요한 토대가 될 것으로 기대하고 있습니다.

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