최근 오가노이드는 암 연구에서 널리 활용되고 있다. 그러나 암 오가노이드는 종양의 물리화학적 미세환경을 반영하는 데 한계가 있다. 특히, 혈관 네트워크는 종양에 산소와 영양분을 공급할 뿐 아니라, 암에서 약물이 이동하는 경로로서 중요한 역할도 수행한다. 기존의 방법에서는 혈관화가 통제 불가능한 형태와 속도로 발생한다. 본 연구에서는 표면 탄성파(surface acoustic waves, SAW) 기술을 이용하여 혈관 기저부의 방향성을 조절하고, 혈관 세포를 국소적으로 정렬시켰다. 정렬된 세포는 수일 내에 세포-세포 접촉이 향상되어 혈관계 성숙이 개선되는 양상을 보였다. 오가노이드는 TCGA에 따라 네 가지 분자 아형을 가진 위암 환자에서부터 구축하였다. 오가노이드를 단일세포로 해리한 뒤, HUVEC 세포와의 공배양을 통해 공동배양 구형체(co-culture spheroid)를 형성하였다. 공배양 구형체는 환자 샘플의 특성에 따라 피브로넥틴을 첨가하여 형성하였다. SAW 장치는 인터디지테이티드 트랜스듀서(interdigitated transducer), NiNbO3 기판, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 커버글라스로 구성하였다. 공배양 구형체와 피브린 겔에 혼합된 HUVEC 세포를 장치에 투입한 후, EGM-2 배지에서 흔들어 주면서 표면 탄성파를 이용해 패터닝을 수행하였다. 모델을 고정한 다음, CD31 및 F-actin을 면역형광으로 염색하고 이미징하였다. 혈관 단면을 확인하기 위해 면역조직화학(immunohistochemistry)을 시행하였다. SAW로 패터닝된 혈관은 곧은 선 형태로 잘 정렬되었고, 수일 내에 루멘(lumen) 구조가 형성되었다. 단일배양 구형체와 비교할 때 공배양 구형체를 사용한 경우, 외부 HUVEC와의 상호작용이 향상되어 효율적인 혈관화 오가노이드(vascular organism) 모델을 가능하게 하였다. 이를 뒷받침하는 근거로, PKH 염색을 서로 다른 색으로 수행했을 때 공배양 구형체 내부의 HUVEC와 공배양 구형체 외부의 HUVEC가 상호작용을 통해 연결되는 것이 확인되었다. 또한 우리는 무작위 모델에 비해 패터닝 모델에서 혈관이 더 빠르게 형성되고 더 두꺼워짐을 보여주었으며, 공배양 구형체와의 상호작용 또한 높았다. 면역형광 염색을 통해 구형체에 연결된 혈관 분지의 수가 SAW 모델에서 더 많다는 것을 확인하였다. 추가로 H&E 결과에서 혈관이 선형으로 배열되어 있었고, 관형(tubular) 구조를 형성하기 위해 분화가 적절히 일어났음이 확인되었다. 또한 구형체 내부에서 형성된 혈액의 수가 더 많았다. 현재 본 모델은 FGFR 억제제 및 라무시루맙(ramucirumab)을 FGFR2 증폭 환자유래 오가노이드에 적용하여 항암 효능을 시험하는 데 사용되고 있다. 음향파를 이용하여 효율적인 혈관화 3차원 암 오가노이드 모델을 구축하였다. 본 혈관화 3D 암 오가노이드 연구 플랫폼은 화학항암제, 표적치료제, 면역 체크포인트 억제제 등 다양한 약물을 포함하여 특정 환자에 직접적인 도움을 주는 맞춤형 약물 스크리닝 플랫폼으로 적용될 것이다. 인용 형식: Hyoyoung Kim, Yunam Lee, Byungjun Kang, Un-Jung Yun, Yunjung Choi, So Hui Kim, Hyunki Kim, Hyungsuk Lee, Minkyu Jung. Vascularized 3D cancer organoid research platform using surface acoustic waves [abstract]. In: Proceedings of the American Association for Cancer Research Annual Meeting 2023; Part 1 (Regular and Invited Abstracts); 2023 Apr 14-19; Orlando, FL. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2023;83(7_Suppl):Abstract nr 159.

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