임상 전 연구를 위한 적절한 종양 모델 선택
동물 모델은 종양 치료제의 전임상 평가에서 중요한 역할을 합니다. 종양 동물 모델의 구축은 종양 발생 및 전이 메커니즘을 연구하고, 종양 치료제의 효과를 검증하는 데 강력한 도구를 제공합니다. 설치류 모델은 빠른 브리딩, 낮은 비용, 다양한 유전자 변형이 가능하다는 장점이 있어 종양 연구에 매우 유리하며, 이는 전임상 치료제 스크리닝에 필수적인 도구가 됩니다.
종양 모델 개요
종양 발생 기전, 숙주-종양 관계, 종양 침습 및 전이 과정, 치료 효과에 대한 정확한 이해를 얻기 위해서는 정밀한 동물 모델을 구축하는 것이 필수적입니다. 마우스는 유전학, 병리학, 생물학 면에서 인간과 많은 유사성을 가지므로 종양 연구에 이상적인 동물 모델입니다. 마우스 모델은 기초 연구와 임상 연구를 통합하는 강력한 도구이며, 종양학의 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.
- 원발 종양의 생물학적 특성을 유지해야 합니다;
- 종양 성장 및 전이와 관련된 세포 및 분자 현상을 연구할 수 있어야 합니다;
- 객관적이고 정량적인 지표가 있어야 합니다;
- 신뢰성, 재현성, 효과성 및 실용성이 확보되어야 합니다.
연구용 마우스 종양 모델
마우스 종양 모델을 활용하면 인간 종양의 복제가 가능해져 연구 기간이 크게 단축되며, 종양 발생 및 발달 과정을 전체적으로 관찰할 수 있습니다. 이는 종양 발달, 예방 및 치료 기전 연구에 매우 중요한 의미를 가집니다. 종양에 대한 이해가 깊어지고 실험 동물학이 발전함에 따라, 마우스 종양 모델은 다양한 종양 연구 분야에서 널리 사용되어 종양 병리학에 대한 이해에 중요한 진전을 이루었습니다.
자발적 종양 모델
자발적 종양 모델은 인위적인 간섭 없이 동물 모델 내에서 자연적으로 발생하는 종양을 의미합니다. 자발적 종양 모델의 가장 큰 장점은 종양이 완전히 자연 조건에서 발생하며, 인간의 개입 요소가 배제된다는 점입니다. 종양의 발생 및 발달 과정은 인간과 유사하며, 동물의 종양 감수성과 환경 내 발암 물질 및 암 유발 물질의 축적을 반영합니다.
유도적 종양 모델
유도적 마우스 종양 모델은 화학 발암물질을 이용하여 종양의 발생을 유도한 마우스 모델을 말합니다. 현재 폴리사이클릭 방향족 화합물, 질산염, 아조 염료 등의 화학 발암물질이 종양 모델 유도에 널리 사용되고 있습니다. 유도적 마우스 종양 모델을 구축할 때 동물과 발암물질의 선택이 특히 중요하며, 발암물질의 용량에 따라 발암 유도 시기와 정도를 조절할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 동물에서만 종양이 유도될 수 있으며, 이는 동물 종과 장기의 감수성에 따라 달라지며 종 간에 큰 차이가 있습니다. 예를 들어, 방향족 수직 발암물질로 피부암을 유도할 경우 마우스가 가장 적합하지만, 쥐에서는 피부암을 유도하기 어렵습니다. 질산염 발암물질은 쥐에서 식도암을 유도할 수 있으나, 마우스에서는 전위암만 유도할 수 있습니다.
이식 모델
이식 모델은 동물 또는 인간의 종양 조직 또는 세포를 모델 동물의 신체 내에 이식하여 형성됩니다. 수용 동물의 종류에 따라 정상 동물 이식 종양 모델과 면역결핍 동물 이식 종양 모델로 나눌 수 있습니다. 또한, 종양 조직의 원천에 따라 동종 이식 모델(동일 종) 또는 이종 이식 모델(다른 종)로 구분됩니다. 동종 이식 마우스 모델은 동종 또는 이종 수용 마우스에 종양 조직을 이식하는 것이며, 이종 이식 마우스 모델은 인간 종양 조직을 마우스에 이식하여 성장 및 발달을 유도하는 것입니다.
대표적인 이종 이식 모델은 아래와 같습니다:
환자 유래 이종 이식 모델 (PDX)
환자 유래 이종 이식 모델(PDX)은 환자의 신선한 종양 조직을 면역결핍 마우스에 이식하여 구축한 종양 모델입니다.
세포주 유래 이종 이식 모델 (CDX)
세포주 유래 이종 이식 모델(CDX)은 인간 또는 마우스 유래 종양 세포주를 면역결핍 마우스에 이식하여 구축한 종양 모델입니다. 전형적인 체내 실험 방법으로, 세포주 기반 종양 모델은 종양학 연구 및 종양 치료제 개발에 널리 활용되고 있습니다.
유전자 공학 마우스 모델
최근 분자 클로닝 및 미세주입 기술의 발전으로 유전자 공학 및 전사형 종양 동물 모델의 구축이 훨씬 쉬워졌습니다. 연구 결과, 특정 유전자의 과발현, 삭제 또는 변이가 마우스에서 종양 발생을 유도할 수 있음을 확인하였습니다. 따라서 유전자 공학 기법을 활용하여 온코유전자를 도입하거나 종양 억제 유전자를 Knockout(KO)하여 자발적 또는 유도적 종양을 유발하는 유전자 변형 마우스 모델을 구축할 수 있으며, 이후 해당 모델을 활용하여 관련 실험을 수행할 수 있습니다.
