구상체 성장 분석

Incucyte^® 3D 종양 구상체 분석

효과적인 시험관 내 종양 모델링

시험관 내 암세포 배양 모델은 임상전 신약 개발은 물론, 암 관련 세포생물학에 대한 인류의 이해를 넓히는 데에도 매우 중요합니다. 3D 세포 배양 모델은 기존의 2D 단층 배양과 비교해 아직 새로운 기술이지만 최근 신약 개발 속도를 높여줄 수 있는 첨단 도구로 떠오르고 있습니다.

그러나 현재 구상체를 생성하고 정량적으로 분석하는 데 사용할 수 있는 많은 기술은 번거롭고, 시간과 비용이 많이 소모되며, 재현성이 떨어져 시험관 내 종양 모델을 효과적으로 활용하기 어렵습니다.

상세 정보

플라스틱 위에 종양세포를 단층으로 배양하는 기존 기술이 체내 조건을 제대로 반영하지 못한다는 사실은 잘 알려져 있습니다. 고형종양 내 암세포는 고유의 조직과 세포 구조를 가진 복잡한 3차원 구조의 일부입니다. 종양세포는 다른 종양세포나 주변 미세환경과 서로 상호작용합니다. 이처럼 복잡한 상호작용과 고유의 3D 구조가 가진 특성은 암세포의 특성과 행동, 유전자 발현, 단백질 분포에 영향을 미치며, 궁극적으로 항암제에 대한 반응도 좌우합니다. 따라서 종양의 병리생리학적 경로를 연구하거나 후보물질의 잠재적 효과를 예측하려는 경우 2D 배양 모델은 용도가 제한적입니다.

그래서 임상 종양의 복잡성과 비균질성을 보다 잘 모방하는 종양 모델을 개발하기 위해 종양세포를 다세포 응집물, 즉 구상체로 성장시키는 3D 배양법이 탄생했습니다. 3D 모델의 생성 방법은 다양하지만, 보통은 액체 기반 접근법과 스캐폴드 기반 접근법으로 크게 나눌 수 있습니다¹. 액체 기반 모델은 구상체의 자기조립을 촉진하는 라운드바텀 초저부착(ULA) 마이크로플레이트를 사용해 쉽게 만들 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 일반적으로 웰당 하나의 종양 구상체가 만들어집니다. 액체 기반 모델은 고형종양의 주요 특징을 가지고 있으며, 크기가 큰 구상체의 경우 영양물질과 대사물, 산소가 방사상으로 점차 감소하기 때문에 확산, 휴지, 괴사 부위로 이루어져 있습니다². 오늘날 주로 사용되는 스캐폴드 기반 모델은 Matrigel이나 콜라겐 등 세포외기질(ECM)을 사용해 종양 미세환경의 물리적 특징과 생화학적 특징을 모방합니다. 일반적으로 스캐폴드 모델은 플랫바텀 플레이트를 사용해 만들어지며, 웰당 여러 개의 종양 구상체가 형성됩니다.

Thoma et al. 3D cell culture systems modeling tumor growth determinants in cancer target discovery(암 표적 발견을 위해 종양 성장 결정요인을 모델링하는 3D 세포 배양 시스템). Adv. Drug. Deliv. Rev. 69-70, 29-41 (2014).
Vinci et al. Advances in establishment and analysis of three-dimension tumor spheroid-based functional assays for target validation and drug evaluation(표적 검증 및 신약 평가를 위한 3D 종양 구상체 기반 분석법의 개발 및 평가 발전). BMC Biol. 10, 29-7007-10-29 (2012).