악성 말초 신경초 종양의 마우스 모델에서 치료 표적을 식별하기 위한 유전자 프로파일링 및 게놈 규모 드롭아웃 스크리닝

Brittany Turner-Ivey; Jody Fromm Longo; Dorea P. Jenkins; Stephen T. Guest; Steven L. Carroll

doi:10.3791/65430

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방법 논문

악성 말초 신경초 종양의 마우스 모델에서 치료 표적을 식별하기 위한 유전자 프로파일링 및 게놈 규모 드롭아웃 스크리닝

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DOI:

10.3791/65430

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2023년 8월 25일

Brittany Turner-Ivey¹ , Jody Fromm Longo² , Dorea P. Jenkins² , Stephen T. Guest³ , Steven L. Carroll¹^,²

¹Hollings Cancer Center, Medical University of South Carolina, ²Department of Pathology and Laboratory Medicine, Medical University of South Carolina, ³Department of Computational Medicine and Bioinformatics, University of Michigan, Ann Arbor

이 논문에서

요약

우리는 유전자 조작 마우스 모델에서 발생하는 종양과 해당 인간 종양 유형에서 발생하는 종양의 치료 표적을 식별하고 비교하기 위해 게놈 분석 및 기능적 게놈 스크리닝을 활용하는 종간 비교 종양유전체학 접근 방식을 개발했습니다.

초록

악성 말초 신경초 종양(MPNST)은 슈반(Schwann) 세포 또는 그 전구체에서 유래합니다. 종양 감수성 증후군 신경섬유종증 1형(NF1) 환자에서 MPNST는 가장 흔한 악성 종양이자 주요 사망 원인입니다. 이 희귀하고 공격적인 연조직 육종은 5년 무병 생존율이 34-60%에 달하는 암울한 미래를 제시합니다. MPNST 환자를 위한 치료 옵션은 실망스러울 정도로 제한적이며, 변형 수술이 가장 중요한 치료 옵션입니다. Ras 신호전달 억제제인 티피파르닙(tipifarnib)과 같이 한때 유망했던 많은 치료법이 임상적으로 실패했다. 마찬가지로, 표피 성장 인자(EFGR)를 표적으로 하는 엘로티닙과 혈관 내피 성장 인자 수용체(VEGF), 혈소판 유래 성장 인자 수용체(PDGF)를 표적으로 하는 소라페닙, 그리고 Raf를 표준 화학요법과 병용하는 임상 2상 시험에서도 환자에게 반응을 보이지 못했습니다.

최근 몇 년 동안 암 세포주의 유전자 프로파일링과 결합된 기능적 게놈 스크리닝 방법은 필수 세포질 신호 전달 경로를 식별하고 표적 특이적 치료법을 개발하는 데 유용한 것으로 입증되었습니다. 희귀 종양 유형의 경우, 종간 비교 종양유전체학(cross-species comparative oncogenomics)으로 알려진 이 접근법의 변형이 새로운 치료 표적을 식별하는 데 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 종간 비교 종양유전체학에서 유전자 프로파일링 및 기능적 유전체학은 유전자 조작 마우스(GEM) 모델에서 수행되며 결과는 사용 가능한 희귀 인간 표본 및 세포주에서 검증됩니다.

본 논문은 전체 엑솜 염기서열분석(whole exome sequencing, WES)을 이용하여 인간 및 마우스 MPNST 세포에서 후보 드라이버 유전자 돌연변이를 식별하는 방법을 설명합니다. 그런 다음 게놈 스케일 shRNA 스크리닝을 수행하여 마우스 및 인간 MPNST 세포에서 중요한 신호 전달 경로를 식별 및 비교하고 이러한 경로에서 약물 가능한 표적을 식별하는 방법을 설명합니다. 이러한 방법론은 다양한 인간 암 유형에서 새로운 치료 표적을 식별하는 효과적인 접근 방식을 제공합니다.

서론

악성 말초신경초종양(MPNST)은 종양감수성 증후군인 신경섬유종증 1형(NF1)과 관련하여 발생하는 매우 공격적인 방추세포 신생물로, 일반 인구 집단과 이전 방사선 치료 부위에서 산발적으로 발생합니다 ^1,2,3. NF1 환자는 NF1 종양 억제 유전자의 야생형 사본과 기능 상실 돌연변이가 있는 두 번째 NF1 대립유전자 를 가지고 태어납니다. 이러한 하플로인기능부전(haploinsufficiency) 상태는 NF1 환자를 야생형 NF1 유전자의 두 번째 기능 상실 돌연변이에 취약하게 만들어 종양형성을 유발합니다. 이 "두 번째 히트" NF1 돌연변이가 슈반(Schwann) 세포 계통의 세포에서 발생하면, 그 결과로 생기는 종양은 피부에서 발생하는 진피 신경섬유종이거나 큰 신경 또는 신경총에서 발생하는 망상형 신경섬유종입니다. 진피 신경섬유종과 망상형 신경섬유종의 병리학은 동일하지만, 생물학적 거동은 상당히 다릅니다 - 진피와 망상신경섬유종은 모두 양성이지만, 망상신경섬유종만이 변형을 겪을 수 있고 MPNST를 일으킬 수 있습니다. NF1 유전자에....