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학술웨비나 - 연구성과
종양 내 나노약제 섭취와 연관된 분자적 마커 도출을 위한 공간전사체 분석[Small Methods]
박정빈
 일시 
   2022년 11월 24일 (목) 오전 10시 (한국시간)
 연사 
   박정빈 (서울대학교 융합과학기술대학원)
세미나 개요
코로나19 전염병이 유행하면서 나노약제에 대한 연구가 다시 활발해지고 있습니다. 저희 팀은 치료용 나노약제 플랫폼을 개발해 왔으며, 더 효율적인 종양 표적 치료를 목표로 해왔습니다. 나노약제를 체내에 주입하는 경우 종양이나 염증성 병변에 많이 섭취되는데, 이를 EPR 효과라고 합니다. 현재까지 EPR 효과는 성긴 혈관의 투과성으로 인한 수동적 섭취로 이해해 왔습니다. 하지만 이 가설을 기반으로 한 약물 타겟팅 전략이 성공적이지 않았고, 최근 많은 연구가 수동적 섭취보다는 능동적 섭취를 지지하는 증거들을 보고해 왔습니다. 따라서 저희는 차세대 시퀀싱 기술 중 하나인 공간전사체 기술을 활용하여 EPR 마커를 발굴하고자 하였습니다.

2020년 Nature Methods에서 올해의 기술로 공간전사체 기술이 선정되었습니다. 공간전사체 기술은 단일 세포 전사체나 샘플별 벌크 전사체와 비슷하게 데이터가 2차원 행렬처럼 구성되지만, 공간 정보가 있다는 점에서 차이가 있습니다. 공간전사체는 이미지 기반 방식과 스팟 기반 방식이 있는데, 현재 스팟 기반 방식 중 하나인 10x Genomics Visium 프로토콜이 높은 시장 점유율을 차지하고 있습니다. 이 프로토콜에서 사용하는 스팟의 직경은 55 μm이고, 스팟 간 거리가 100 μm이며, 스팟의 최대 개수는 4992개입니다. 사람 유전자가 GRCh38 레퍼런스 기준 36601개, 마우스 유전자가 mm10 레퍼런스 기준 32285개이므로, 저희는 많은 유전자와 스팟에 대하여 비지도적 방법으로 유전자 마커를 스크리닝할 수 있었습니다.

저희는 여러 스팟에서 약물의 섭취 정도와 각 유전자의 발현 정도를 상관 분석하여 약물을 담지하지 않은 형광 리포좀의 종양 내 섭취에 관여하는 유전자 마커를 발굴하였습니다. 그 결과, 저산소증, 해당과정, 세포예정사 등 암세포의 에너지 대사 수요가 종양 내 약제 섭취에 관여하는 것으로 나타났고, 수동적 섭취 가설을 설득력 있게 반박할 수 있었습니다.

공간전사체를 통한 바이오마커 발굴의 사업성을 발견하여, 저의 지도교수님을 비롯한 네 분의 교수님들께서 포트래이 주식회사(Portrai, Inc.)를 2021년 7월 22일에 창업하셨습니다. 현재 포트래이는 1) 다양한 공간전사체 기술을 셋업하고 내재화하는 과정에 있고, 2) 컴퓨터 비전, 시뮬레이션, 데이터베이스 크롤링 등의 알고리즘과 공간전사체 기술을 결합하는 연구를 하고 있으며, 3) 유방암 모델, 장염 모델, 폐 섬유증 모델 등 다양한 질환과 모달리티에서 분석을 진행하고 있습니다. 포트래이 소속 연구원으로서 공간전사체로 할 수 있는 무궁무진한 응용 사례를 소개해 드리겠습니다.

공간전사체, 나노약제, EPR 효과
세미나 보기
관련논문 보기
Spatial Transcriptomics-Based Identification of Molecular Markers for Nanomedicine Distribution in Tumor Tissue
Small Methods, First published: 30 September 2022 | https://doi.org/10.1002/smtd.202201091
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