포지트로늄 바이오마커 개발을 위한 3D 흑색종 회전 타원체 모델

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7648(2023) 이 기사 인용

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최근에는 양전자 방출 단층 촬영(PET)에서 현재 이용 가능한 표준화된 흡수 값과 관련하여 조직 병리학에 대한 추가 정보를 제공함으로써 새로 발명된 포지트로늄 영상이 암 진단을 개선하는 데 사용될 수 있다는 것이 입증되었습니다. 포지트로늄 이미징은 PET 검사 중에 체내에서 생성되는 전자와 양전자로 구성된 포지트로늄 원자의 특성을 활용합니다. 우리는 포지트로늄 영상이 다양한 암 활동과 생물학적 특성을 지닌 흑색종 세포주로 만들어진 종양과 유사한 3차원 구조(회전타원체)의 체외 차별에 민감할 것이라는 가설을 세웠습니다. 오르토-포지트로늄(o-Ps)의 수명은 악성 종양 단계가 다른 두 세포주(WM266-4 및 WM115)의 흑색종 회전 타원체에서 평가되었습니다. 또한 o-P 수명과의 관계를 평가하기 위해 세포 수, 회전 타원체 크기 및 흑색종 악성 종양과 같은 매개변수를 고려했습니다. 우리는 세포외 매트릭스가 없는 회전 타원체에서 o-Ps 수명 측정에 대한 파일럿 결과를 보여줍니다. 두 가지 표준편차의 통계적 유의성을 통해 우리는 악성 종양의 정도와 신생물 세포의 증식 속도가 높을수록 오르토포지트로늄의 수명이 짧아진다는 것을 입증했습니다. 특히, 우리는 추가 연구를 장려하는 다음 징후를 관찰했습니다. (i) 더 높은 증식률과 악성 종양을 특징으로 하는 WM266-4 회전타원체는 낮은 성장률을 특징으로 하는 WM115 회전타원체보다 더 짧은 o-Ps 수명을 보여주었습니다. (ii) 두 세포주 모두 배양 4일에 비해 8일째에 회전타원체 생성 후 o-Ps의 수명이 감소한 것으로 나타났으며, 평균 o-Ps 수명은 WM266에서 형성된 회전타원체보다 WM115 세포에서 형성된 회전타원체의 경우 더 길었습니다. -타원체 연령에 관계없이 4개 세포. 이번 연구 결과는 포지트로늄이 암 악성 정도 평가를 위한 PET 진단에 적용될 수 있는 유망한 바이오마커라는 사실을 보여주었습니다.

지난 수십 년 동안 3차원(3D) 세포 배양은 시험관 내 모델과 생체 내 세포 조건 사이의 격차를 해소할 수 있는 시험관 내 모델로 널리 사용되었습니다. 3D 세포 배양과 세포 단층의 비교는 세포 간 및 세포 매트릭스 상호 작용, 세포 신호 전달, 증식 및 괴사와 같은 몇 가지 특정한 생리학적 및 형태학적 특성을 나타냅니다. 단층 세포 배양과 달리 3D 스페로이드는 실제 종양 세포 환경과 세포 간 영양분 확산 속도를 모방하는 데 적합한 모델입니다. 다세포 종양 회전 타원체를 사용하면 세포 성장, 효소 반응 및 다양한 치료 양식2,3,4,5의 생화학적 메커니즘을 연구할 수 있습니다.

흑색종은 가장 치명적인 암 중 하나로 분류되는 널리 퍼진 유형의 피부암입니다. 가장 치명적인 암인 흑색종은 유전적 감수성과 주로 자외선에 대한 환경 노출이 모두 중요한 역할을 하는 다인성 질병입니다6. 흑색종암에 대해 지정된 환경 위험 요인은 태양자외선(UVB) 및 일광화상(UVA)에 대한 노출입니다. UVB 조사는 직접적인 DNA 손상을 유발하여 DNA 가닥이 끊어집니다. UVB는 또한 대식세포와 호중구의 피부 세포 침투 증가로 인해 흑색종 세포 생존, 혈관 신생 및 침입을 촉진합니다. UVA는 멜라닌 세포에 산화 스트레스를 유발하는 자유 라디칼 생성을 통해 DNA 손상을 유발합니다. 흑색종의 위험은 유전적 돌연변이 및 체세포 돌연변이와도 연관될 수 있지만 유전적 경향은 소수의 사례에만 영향을 미칩니다. 진행된 흑색종 치료의 효과가 낮기 때문에 새로운 표적치료제, 면역치료제, 복합치료제의 개발이 지속적으로 요구되고 있습니다7(그림 1).