생리학적으로 관련성 있는 3차원(3D) 배양 시스템의 개발은 종양의 복잡성을 모사하고 암 연구의 임상 전이적 영향력을 향상시키는 데 필수적이다. 우리는 다세포 스페로이드 성장을 위해 최적화된 해양 콜라겐 펩타이드 기반(MCP-B) 바이오미미틱 하이드로젤 지지체를 사용하여 사람 간세포암종(HCC)의 3D 시험관 내(in vitro) 모델을 구축하였다. 기존의 2차원(2D) 배양과 비교할 때, MCP-B 하이드로젤은 단순성, 재현성, 생체활성, 비용 효율성을 제공하면서도 원래 종양 생물학을 더 정확히 재현하였다. MCP-B 하이드로젤에서 배양된 HCC 세포는 증식의 증가, 콜로니 형성, 이동성, 침윤, 화학요법 저항성 등 종양 관련 특성을 보였고, 암 줄기세포(CSC) 집단이 풍부해졌다. 분자 분석 결과 다제내성(multidrug resistance)과 관련된 유전자, 줄기성(stemness) 조절 및 마커, 상피-간엽 전이(EMT) 전사인자·마커·효과인자(effectors), 성장인자와 그 수용체, 그리고 암 진행(cancer progression)과 관련된 유전자들의 발현이 상향 조절되었다. 또한 스페로이드는 간 특이적 기능을 유지하였고, 세포사멸(apoptotic) 신호전달을 억제했으며, 세포외기질(ECM) 리모델링(extracellular matrix remodeling)과 관련된 시그니처를 나타냈다. 종합하면, MCP-B 하이드로젤을 활용한 3D HCC 모델은 종양 생물학의 핵심 특징을 재현하며, HCC 및 CSC 생물학의 기전 연구를 위한 견고하고 생리학적으로 타당한 플랫폼을 제공한다. 아울러 이 모델은 전임상 약물 스크리닝과 새롭고 항-HCC 및 항-CSC 치료제의 개발에 있어 전이적 가치가 있다.

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