암연구소 소개

연구실 소개

암 유전체 연구실

Cancer Genomics Research Laboratory; CGRL

본 연구실은 지난 20여년 동안 암 정밀 치료를 위해 암유전체/후성유전체 분석을 통한 바이오마커를 발굴하고 검증하여 새로운 항암 치료 전략을 제시하는 중개 연구를 수행하고 있음.

본 연구실의 김태유 교수님은 서울대학병원 암병원장과 정밀의료센터장을 역임한 암 정밀의료 연구의 전문가이며, 한국유전체학회 회장 등 다양한 학회활동을 하셨으며 현재는 대한암학회 이사장을 맡고 계심.

2023년 현재 박사과정 3명, 석사과정 3명, 5명의 전문 연구원이 관련 연구에 매진하고 있다.

참여 연구원
김태유

김태유 교수

연구내용

1) 액체생검 (liquid biopsy)을 이용한 암 정밀의료 기술 개발
말초혈액 내 부유하는 세포 유리 DNA (cell-free DNA, cfDNA) 중 암 조직에서 유래한 순환 종양 DNA (circulating tumor DNA, ctDNA)를 검사하는 액체생검 (liquid biopsy)은 조직생검의 많은 문제점을 해결하여, 혈액 10mL 검사만으로 암세포에서 유래된 유전자 변이를 분석하고, 1cm 이하의 작은 종양도 탐지할 수 있는 첨단 정밀의료 기술임. 본 연구실은 국내 최초로 cancer 패널을 제작하여 표적항암제의 선별 가능성을 탐색하여 보고 하였으며, 암환자의 혈액을 분석하여 맞춤의료 가이드라인을 제시함으로써, 암 정밀의료의 새로운 패러다임을 만들고자 함.
 
2) 환자 기원의 암 오가노이드 (organoid)를 이용한 암 형질 획득 기전 규명 및 표적항암제 내성 극복 기술 개발
종양은 단일 클론 질환으로 이해되어 왔으나, 종양 내 다양성 (Heterogeneity)의 중요성이 부각되면서, 이를 극복하지 않고는 암의 완치를 기대하기 어렵다는 현실적 난제에 봉착함. 종양이 발생하고 다양성이 생기는 기전에는 다양한 설명이 있으나, 소수의 암기원세포에서 분화하는 과정에서 다양성이 발생한다는 Hierarchical model과 암 세포는 모두 비슷한 분열능이 있으며, 증식 과정에서 생기는 유전학적 변화로 다양성이 생긴다는 clonal evolution model이 가장 중요함.
실제로 항암제를 사용한 후에 종양 내 암기원세포의 빈도가 높아지며, 이는 항암제 내성과 직접적으로 관련됨. 본연구실에는 환자조직에서 줄기 세포를 분리하여 암 오가노이드와 정상 오가노이드를 제작함. 차세대 유전체/후성유전체 분석을 통해 암 오가노이드와 정상 오가노이드의 분자유전학적 상태를 조사하여 종양내 다양성 (heterogeneity) 및 특성을 파악하여 이를 제어할 수 있는 신개념의 항암제 내성 극복기술을 개발 하고자 함.

연구목표

암은 암유전자, 암억제유전자, 세포주기유전자, 세포분화유전자, 세포고사유전자 등의 다양한 유전적 변이를 통하여 발생된다. 암 관련 유전적변이는 크게 유전자의 구조적 이상에 의한 “genetics”와 구조적 이상을 동반하지 않는 “epigenetics”로 구분되는데, genetics란 DNA 염기서열의 이상, 즉 mutation, amplification , deletion 등에 의한 비정상적인 유전자발현 (aberrant gene expression)을 뜻하는 반면, epigenetics는 DNA 염기서열의 변화없이 promoter methylation과 histone modification 등 chromatin remodeling에 의하여 비정상적인 유전자발현이 유도되는 것을 의미한다.

암화과정동안 유전체 변이와 더불어 후성유전체적인 변이가 암세포 특이적인 성격을 유도하며, 또한 유전체와 후성 유전체는 서로의 기능에 영향을 준다고 알려져 있다. 따라서 암환자 특이적인 기능 이상을 이해하고 이에 대한 치료 방안을 세우기 위해서는 유전체와 후성유전체의 변이를 동시에 고려해야만 한다.

본 연구실은 한국인 호발암을 대상으로 암의 예후 예측 또는 분자표적치료제의 감수성/내성을 예측할 수 있는 유전체/후성유전체 통합 바이오마커를 발굴하고 전임상 및 임상 유효성 검증을 통하여 최적화된 암정밀 치료를 위한 연구를 수행중이다.

이런 유전체/후성유전체 통합연구는 유전체 변이와 후성유전체 변이의 상호작용에 의한 새로운 암발생 기전을 규명할 수 있으며, 암환자들을 대상으로 유전체 분석 결과만으로 해결하지 못하던 암화과정의 연결고리 (missing gap)을 해결할 수 있을 것이라 사료된다.

연구성과
(Selected publication)
Personalized circulating tumor DNA assay with large-scale mutation coverage for sensitive minimal residual disease detection in colorectal cancer: Br J Cancer (2023) (in press).
Mutational evolution after chemotherapy-progression in metastatic colorectal cancer revealed by circulating tumor DNA analysis: Int J Cancer (2023) (in press).
Circulating Tumor DNA Dynamics and Treatment Outcome of Regorafenib in Metastatic Colorectal Cancer: Cancer Res Treat. (2023) (in press).
EBS-seq: enrichment-based method for accurate analysis of 5-hydroxymethylcytosine at single-base resolution: Clin Epigenetics (2023) 15, 34.
Dynamic changes in longitudinal circulating tumour DNA profile during metastatic colorectal cancer treatment: Br J Cancer (2022) 127, 898-907.
EMT-mediated regulation of CXCL1/5 for resistance to anti-EGFR therapy in colorectal cancer: Oncogene (2022) 41, 2026-2038.
Patient-derived organoids as a preclinical platform for precision medicine in colorectal cancer: Mol Oncol. (2022) 16, 2396-2412.
Circulating tumor DNA sequencing in colorectal cancer patients treated with first-line chemotherapy with anti-EGFR: Sci Rep. (2021) 11,16333.
Direct Detection of Low Abundance Genes of Single Point Mutation: Nano Lett. (2021) 21, 9061-9068.
Phenotype-based single cell sequencing identifies diverse genetic subclones in CD133 positive cancer stem cells: Biochem Biophys Res Commun. (2021) 558, 209-215.
Liquid biopsy-based tumor profiling for metastatic colorectal cancer patients with ultra-deep targeted sequencing: PLoS One (2020) 15, e0232754.
구성원
성명 소속 직급
김태유 서울대학교 의과대학 내과학교실 교수
한세원 서울대학교 의과대학 내과학교실 교수
송상현 서울대학교 암연구소 책임연구원
연구실사진