혈액으로 암세포의 유전 분석을 하는게 가능해졌다.

혈액으로 암세포의 유전 분석을 하는게 가능해졌다.

혈액 생검: 새로운기술이 암세포의 상세한 유전 분석을 가능하게 했습니다. 

날짜: 2019년 5월 15일 수요일

출처: 미국미시간 대학교

요약: 혈액샘플에서 암세포를 깨끗하게 분리하는 새로운 방법으로 암세포의 종합적인 유전 정보를 정립하게 되었습니다. 이결과가 의사들이 종양을 목표로 삼는 것을 돕고 더욱 효과적으로 치료를 관찰할 수 있게 되었습니다.  

원문 주소: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/05/190515130251.htm

혈액 샘플에서 암세포를 깨끗하게 분리하는 새로운 방법으로 암세포의 종합적인 유전정보를 정립하게 되었습니다. 이 결과가 의사들이 종양을 목표로 삼는 것을 돕고 더욱 효과적으로 치료를관찰할 수 있게 되었습니다. 이는 또한 한명의 환자에게서 나타나는 암세포의 다양성을 포괄하는 것으로 현대 치료에서 비약적인 발전입니다.

“이 치료법이많은 것을 바꿀 수 있습니다.” 미시간 대학교에서 매들린 및 시드니 포브스의 종양학 교수이자 내이처커뮤니케이션(NatureCommunications)의 연구 상임 의사인 맥스 위차(Max Wicha) 교수가 이렇게 말했습니다. 전통적인 기술은암세포의 한정된 부분의 전체적인 유전정보 혹은 암세포 대부분을 포착하는 것과 유전체 일부를 보는 것 사이에서 이용되어 왔습니다. 그 결과 유전 정보는 종종 신체에서 암을 퍼뜨린다고 여겨지는 세포를 포함해 암세포를 나타내는 중요한 숫자를놓치기도 했습니다. 

“저희가 개발한칩은 순수한 순환 종양 세포를 포착하도록 돕고 적혈구 및 백혈구에서 감염 없이 유정 정보를 추출하도록 합니다.”

 미시간 대학교 전자 컴퓨터 전기 및 컴퓨터공학 교수이자 본 연구의수석저자인 윤의식(Euisik Yoon) 교수가 덧붙였습니다. 

현대 암 치료제의다수가 암세포라고 나타나는(혹은 인식이 되는) 특정 유전자에서만작용합니다. 하지만 이러한 유전자들은 환자의 암세포 인구에게 일관적으로 활동적으로 나타나지 않고 치료과정 중에 변할 수도 있습니다. 

추적 관찰을위해 생검을 여러 차례 실시하는 것은 고통스럽고 잠재적으로 (감염의 위험 등으로 인해) 환자에게 위험합니다. 혈액 샘플에서 암세포를 찾아내는 것은 암이사라거지나 암이 치료에 저항성을 띠게 되는 것을 확인할 수 있는 비침습적인 방법을 제시합니다. 

*해당 뉴스는 다른 연구소의 관련 영상입니다.

“이 방법을이용해 목표로 삼는 치료를 선택할 뿐만 아니라 혈액 검사로 환자에게 치료의 효과를 관찰할 수 있습니다.”위차 교수가 설명했습니다. 

해당 방법으로연구진은 유방암 환자 21명의 혈액에서 666개의 암세포를수집해 분석했습니다. 

이전의 유전자검사로 한 명의 환자에게서 암세포는 종종 매우 다르게 반응한다는 것이 확인되었습니다. 위차 박사의 연구진은이전 연구에서 줄기세포의 성질을 지닌 암세포로 암 전이의 치료 가능성을 확인했습니다. 암 줄기세포는종양 세포에서 극히 일부 퍼센트만 차지합니다. 하지만 혈액에서는 암세포를 더욱 높은 비율로 나타나게만듭니다. 이 연구에서 혈액 샘플에서 채취한 암세포의 30~50%는줄기세포와 같은 성질을 보였습니다. 

이러한 암세포는환자 혈액에서 나온 암세포의 깨끗하지만 불완전한 샘플을 포착하는 기술, 즉 세포 표면의 단백질을 붙잡는것으로는 놓치기 쉽습니다. 줄기세포 성질을 가진 세포는 두 개의 더욱 정형화된 세포 종류 사이의 범위에속합니다. 이 말은 이러한 성질의 세포는 일정한 단백질 표식을 나타내지 않는다는 것을 의미합니다. 

혈액 샘플에서깨끗하고 편향적이지 않은 암세포를 얻기 위해 연구진은 세포 크기에 따라 혈액 샘플을 분류하여 혈액 세포를 제거하는 기술을 사용하기 시작했습니다. 10억 개의 혈액 세포 중 하나의 암세포를 포착하는 것을 시작으로, (혈액세포를 제거하는 기술로) 95개의 혈액 세포에서 한 개의 암세포를 이끌어냈습니다. 하지만 (이 방법으로 모은) 세포들은상세한 유전 분석에 사용하기에는 여전히 너무 오염이 되어 있었습니다. 

연구진이 하이드로세크(Hydro-Seq)라고 부르는 새로운 방법으로 남아있는 혈액 세포를 제거하고 각 세포를 분석하는기술을 제시했습니다. 핵심 기술은채널(혈액이 흘러가는 통로)과 챔버(세포가 모이는 작은 공간)의 시스템을 접목한 칩입니다. 이 기술은 각 챔버의 물길로 액체를 흘려보내 암세포가 도착하면 (액체흐름을) 막는 것으로 세포를 한 번에 하나씩 끌어모읍니다. 챔버가닫히면, 채널 안의 세포는 닫힌 챔버를 통과하고 그다음 챔버에서 걸러집니다. 그러고 나서 칩에서 혈액 세포를 “씻기” 위해 칩의 뒤쪽으로 깨끗한 액체를 흘려보내 오염된 대부분 나머지 세포에서이것을 다시 분리합니다.

고립된 (오염되지 않은) 암세포의 깨끗한 샘플로 연구진은 유전 정보를 분석했습니다.   연구진은 DNA를 인지할 수 있고 다른 세포가 사용하는 (세포 정보를) 나타내는 “전사체”(일정한 시간과 상황에서 한 세포에 존재하는 모든 RNA 분자의 합)를 얻기 위해 노력했습니다. 전사체로 세포의 활성화 유전자를 밝힐 수 있게 되었습니다. 

연구진은 바코드가부착된 구슬로 전사체를 포착합니다. 지금까지 작은 세포 샘플로는 이 방법을 이용하기가 힘들었습니다. 연구진은 바코드가 부착된 구슬을 각 챔버에 떨어뜨리고 세포막이 파괴되기 전에 챔버를 잠갔습니다. 세포는 세포 DNA에서 최근 읽은 유전 코드의 극히 일부인 RNA를 방출하게 됩니다. RNA는 구슬의 바코드화된 유전 코드에부착됩니다. 그런 후 연구진은 (구슬로) 세포 각각의 내용물을 분석할 수 있었습니다. 

“그 전에 저희는착색법(혹은 염색법) 방법을 이용해 한 번에 2~3개의 유전자를 측정할 수 있었습니다. 하지만 이제 한 번에 각각의세포에서 수천 개의 유전자를 측정하는 것으로 순환 종양 세포의 전체적인 그림을 그릴 수 있게 되었습니다.”미시간 대학교 전자 및 컴퓨터 공학의 보조 연구 과학자이자 본 연구의 공동 수석 저자인 유치 첸(Yu-ChihChen) 교수가 말했습니다. 

약물이 일부세포를 사멸하고 사른 세포를 죽이지 않아 유전자의 발현을 변화시키기 때문에 암 치료의 대상은 움직이는 목표물이 될 수 있습니다. 미시간 대학교의 내과 의학 조교수이자 본 연구의 공동 저자인 모니카 버니스(Monika Burness) 교수는 차후 제약 임상시험에서 환자의 진행상태를 추적하는새로운 장비를 사용할 것을 기대합니다. 

“이것은 세포수준에서 치료제가 시간에 따라 종양에 작용하는 것을 관찰하는 매우 유용한 도구입니다.“ 암환자에게 신약치료를 연구하는 버니스 교수가 말했습니다. 

본 연구는 내이처커뮤니케이션의 오픈 액세스에 기재되었습니다. 

위차 박사는암 연구 포브스 학회의 임원이기도 합니다. 윤 박사는 생체의학 공원 교수입니다.  첸 박사는 암 연구 포브스 학회의 신진학자입니다. 

또한 본 연구는미국 건강 국립 학회(NationalInstitutes of Health), 유방암 연구 단체, 암 연구를 위한포브스 학회(Forbes Institutefor Cancer Discovery) 및미시간 대학교 코울터 번역 연구(U-MCoulter Translational Research) 파트너십 프로그램이 후원하였습니다.  장비는 미시간 대학교 뉴리 나노패브리케이션 연구소에서 제작하였습니다. 

자료원문:

미시간 대학교에서 자료 제공 

알림: 콘텐츠의 양식과 길이가 수정되었습니다. 

참고논문:

Yu-Heng     Cheng, Yu-Chih Chen, Eric Lin, Riley Brien, Seungwon Jung, Yu-Ting Chen,     Woncheol Lee, Zhijian Hao, Saswat Sahoo, Hyun Min Kang, Jason Cong, Monika     Burness, Sunitha Nagrath, Max S. Wicha, Euisik Yoon. 하이드로 세크(Hydro-Seq)가     순환 종양 세포를 위해 감염없는 고효율 단일 세포 RNA 염기서열 결정을 가능하게 합니다. 내이처 커뮤니케이션 Nature     Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-10122-2

*사이언스 데일리(ScienceDaily) 소개: 

사이언스 데일리는 유명 대학, 과학 논문, 연구 단체에서 연구하여 과학, 건강, 환경, 기술 등분야의 최신 발견에 대한 특별한 뉴스를 다룹니다. 방문객들은 12개로 나뉜 주요 그룹에서 500개 이상의 개별 주제들 확인하실수 있습니다(상단 내비게이션 메뉴에서 리스트를 확인하실 수 있습니다).

다루는 주제: 의료 과학 및 건강. 자연 과학,기술, 생물학과 환경, 사회과학, 비즈니스 및 교육