3D로 밝혀진 종양의 복잡성

세인트루이스의 워싱턴 대학교 의대의 연구자들이 주도한 새로운 분석에서 여러 종양 유형의 내부 구조에 대한 자세한 3D 지도가 공개되었습니다. 이 암 아틀라스는 다양한 종양 세포와 종양 주변 환경의 세포가 3D로 어떻게 조직되어 있는지, 그리고 종양이 다른 장기로 퍼질 때 그 조직이 어떻게 변하는지 보여줍니다.

연구원들에 따르면, 자세한 연구 결과는 과학자들에게 종양에 대한 귀중한 청사진을 제공하며, 이를 통해 치료에 대한 새로운 접근 방식을 도출하고 암 생물학 분야에 새로운 시대를 열 수 있다고 합니다.

이 연구는 국립보건원(NIH)의 국립암연구소(NCI)가 자금을 지원하는 연구 컨소시엄인 Human Tumor Atlas Network의 회원들이 10월 30일에 Nature 저널 모음에 발표한 12편의 논문 중 일부입니다. Nature에 게재된 3D 분석에는 유방암, 대장암, 췌장암, 신장암, 자궁암 및 담관암에 대한 자세한 데이터가 포함되어 있습니다.

지난 10년간의 암 연구는 종양 환경, 즉 암 자체와 그 지지 세포, 단일 세포 수준을 포함한 세포 활동에 대한 이해에서 엄청난 진전으로 정의되었습니다. 새로운 연구는 각 세포가 무엇을 하는지 뿐만 아니라 각 세포가 손상되지 않은 종양에서 어디에 위치하고 있는지, 그리고 각 세포가 이웃 세포와 어떻게 상호 작용하는지, 그 세포가 바로 옆집에 있는지, 길 건너편에 있는지, 아니면 완전히 다른 동네에 있는지를 밝히기 시작했습니다.

이 새로운 정보는 과학자들이 종양이 퍼지는 방식이나 치료 내성이 생기는 방식 등을 이해하는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 현재 진행 중인 집중적인 연구 분야 중 일부입니다.

"종양의 3D 지도는 지금까지 종양 구조와 복잡성에 대해 추론만 할 수 있었던 것을 마침내 볼 수 있게 해주기 때문에 중요합니다." 공동 수석 저자이자 David English Smith 의학 교수인 Li Ding 박사가 말했습니다. "우리는 암세포, 면역 세포 및 구조 세포가 모두 종양에 존재하여 때로는 화학 요법과 면역 체계 공격으로부터 암을 보호한다는 것을 이해했지만, 이제 우리는 실제로 그러한 전투선을 볼 수 있습니다. 이제 우리는 종양 영역이 3D 공간에서 어떻게 다른지, 그리고 치료에 반응하거나 종양이 다른 장기로 퍼질 때 행동이 어떻게 변하는지 볼 수 있는 능력을 갖게 되었습니다. 이러한 연구는 미래에 암을 이해하고 치료하는 방식을 바꿀 수 있는 잠재력을 가진 암 연구의 새로운 시대를 열었습니다."

이 연구는 Barnes-Jewish 병원과 WashU 의대의 Siteman Cancer Center의 연구원이기도 한 Ding이 주도했으며, 그녀의 공동 선임 저자로는 의학 교수인 Feng Chen 박사, Kim and Tim Eberlein Distinguished Professor인 Ryan C. Fields 박사, WashU 의대의 외과 교수인 William E. Gillanders 박사, Princeton University의 Benjamin J. Raphael 박사가 있습니다.

종양 주변의 3D 조직

일반적으로 연구자들은 종양이 핵심에서 더 높은 대사 활동(즉, 더 많은 연료를 소모함)을 보였고 가장자리에서 더 많은 면역 체계 활동을 보였다는 것을 발견했습니다. 그들은 또한 종양이 종양의 성장을 주도하는 다양한 유전적 돌연변이를 가진 여러 이웃을 포함할 수 있다는 것을 발견했습니다. 이러한 이웃은 다양한 암 유형에서 치료 반응과 저항으로 이어지는 방식으로 평가받고 있습니다. 이는 다른 이웃의 주요 돌연변이를 해결하기 위해 다른 표적 치료가 필요할 수 있음을 시사합니다.

"3D 암 대사에 대한 이러한 이해는 현재 치료법이 어떻게 작용하는지, 그리고 때로는 효과가 없는지에 영향을 미칠 것이며, 암에 대한 새로운 치료법의 개발로 이어질 것입니다." Siteman에서 환자를 치료하는 Fields가 말했습니다. "정말 혁신적입니다."

또한 일부 종양 주변 지역은 높은 면역 세포 활동을 가질 수 있습니다. 이를 핫 영역이라고 합니다. 동일한 종양은 면역 활동이 거의 없거나 전혀 없는 소위 콜드 영역을 가질 수도 있습니다. 핫 영역은 일반적으로 면역 요법에 잘 반응하지만 콜드 영역은 그렇지 않습니다. 이는 일부 종양이 처음에는 면역 요법에 반응하는 것처럼 보이다가 나중에 내성을 갖는 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다. 다양한 돌연변이 프로필과 콜드 및 핫 주변 지역을 식별할 수 있다면 동일한 종양 내의 모든 주변 지역에 효과적일 수 있는 치료 전략을 설계할 가능성이 있습니다.

연구원(Ding 연구실의 대학원생인 Chia-Kuei(Simon) Mo와 Jingxian(Clara) Liu를 포함한 공동 1저자)은 또한 면역 세포가 다양한 종양에 얼마나 깊이 침투했는지와 T 세포나 대식세포와 같은 다양한 면역 세포 유형이 모이는 곳에서 큰 차이를 발견했습니다. 일부 전이성 종양 샘플은 암이 면역 세포 경계를 뚫고 건강한 조직으로의 침습을 계속하는 것을 보여주었는데, 이는 면역 세포 고갈이라는 현상을 보여주는 것으로, 면역 체계가 공격적인 암에 압도되어 더 이상 암의 성장을 억제할 수 없는 현상입니다.

"종양 내부에서 고갈된 T 세포를 볼 수 있다면, 체크포인트 억제제나 다른 면역 요법으로 그 T 세포를 활성화할 가능성이 있습니다." 딩이 말했다. "하지만 보이지 않는다면, 특정 면역 요법이 효과가 없다는 것을 알게 될 것입니다. 이 종양 지도는 치료 저항성을 예측하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이전에는 종양에 대해 이런 식으로 이야기할 수 없었습니다. 면역 세포가 종양에 존재한다는 것을 보고, 이를 치료에 활용할 수 있는 기회를 시사할 수 있었습니다."

WashU Medicine 연구원들은 이 출판물 패키지의 일부로 두 가지 연구를 더 주도했습니다. 하나는 Nature Cancer에 게재되었고 Ding과 Gillanders가 공동으로 주도한 것으로, 유방암에 대한 자세한 분석을 제공하여 다양한 유형의 유방 종양이 어떻게 다양한 세포 유형에서 유래하는지 식별했습니다. 연구팀은 또한 T 세포 고갈이 삼중 음성 유방암으로 알려진 공격적인 종양에서 흔하다는 것을 발견했습니다. 유방암의 "원점 세포"와 면역 환경에 대한 지식은 미래의 치료 전략을 안내하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Nature Methods에 게재된 또 다른 논문은 WashU Medicine의 Ding과 Princeton의 Raphael이 공동으로 주도했으며, Nature에 게재된 여섯 가지 종양 유형을 연구하는 데 사용된 방법을 포함하여 종양의 3D 분석을 위한 새로운 방법을 설명합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241030145942.htm