리즈대학교 과학자들이 개발하고 암이라는 전 세계적인 의학적 과제에 적용된 첨단 기술의 이중 배럴 나노피펫을 통해 연구자들은 처음으로 개별 살아있는 암세포가 치료에 어떻게 반응하고 시간이 지남에 따라 변화하는지 확인할 수 있었습니다. 의사가 보다 효과적인 암 치료제를 개발하는 데 도움이 될 수 있는 중요한 이해를 제공합니다. 

이 도구에는 두 개의 나노 바늘이 있어 동일한 세포에서 샘플을 동시에 주입하고 추출할 수 있어 잠재적인 용도가 확대됩니다. 그리고 플랫폼의 높은 수준의 반자동화는 프로세스 속도를 극적으로 높여 과학자들이 이전에 가능했던 것보다 훨씬 더 정확하고 효율적으로 더 많은 개별 세포에서 데이터를 추출할 수 있게 해준다고 연구는 밝혔습니다. 

현재 단일 세포를 연구하는 기술은 일반적으로 이를 파괴합니다. 즉, 치료 전이나 후에 세포를 연구할 수 있습니다. 

이 장치는 암 치료에 노출되는 동안 살아있는 세포를 반복적으로 "생검"할 수 있으며, 세포를 죽이지 않고 내용물의 작은 추출물을 샘플링하여 과학자들이 시간이 지남에 따라 반응을 관찰할 수 있도록 합니다. 

연구 기간 동안 생물학자와 엔지니어로 구성된 다분야 팀은 가장 치명적인 형태의 뇌종양인 교모세포종(GBM)을 테스트 케이스로 사용하여 화학요법 및 방사선요법에 대한 암세포의 저항성을 테스트했습니다. 이는 치료에 적응하는 능력 때문입니다. 그리고 살아남아라. 

그들의 연구 결과는 오늘(7월 2일 수요일 오후 6시 GMT/오후 XNUMX시 ET) 저널에 게재되었습니다. 과학의 발전. 

획기적인 발전 

해당 논문의 교신저자 중 한 명인 리즈대학교 의과대학 뇌암 생물학 부교수 Lucy Stead 박사는 다음과 같이 말했습니다. “이것은 중요한 돌파구입니다. 단순히 가정하는 것이 아닌 치료 후 일어나는 변화를 실제로 모니터링할 수 있는 기술을 갖춘 것은 이번이 처음이다. 

“이러한 유형의 기술은 우리가 이전에 전혀 갖지 못했던 이해 계층을 제공할 것입니다. 그리고 그 새로운 이해와 통찰력은 모든 유형의 암에 대항하는 우리 무기고의 새로운 무기로 이어질 것입니다.” 

GBM은 이러한 새로운 무기가 가장 필요한 암입니다. 지난 20년 동안 이 질병의 생존율이 향상되지 않았기 때문입니다. 

이는 너무 뒤쳐져 있으며 이는 이러한 종양의 매우 '가소성' 특성, 즉 치료에 적응하고 생존할 수 있는 능력 때문이라고 생각합니다. 

그렇기 때문에 이러한 세포의 변화를 동적으로 관찰하고 특성을 파악하여 이러한 세포가 취할 수 있는 여정을 계획하고 이후 모든 단계에서 이를 중지할 수 있는 방법을 찾는 것이 매우 중요합니다. 우리가 갖고 있는 기술로는 그렇게 할 수 없었습니다.” 

Lucy Stead 박사, 리즈 대학교 의과대학 뇌암 생물학 부교수

혁신적 

Stead 박사는 GBM 뇌종양 치료에 중점을 두고 있는 St James 병원의 Leeds Institute of Medical Research에서 신경교종 유전체학 연구 그룹을 이끌고 있습니다. 그녀는 “이 기술은 이 특정 암에 변화를 가져올 수 있으며, 이 끔찍하고 치료 불가능한 질병에 대한 효과적인 치료법을 마침내 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.”라고 덧붙였습니다. 

이 연구는 전 리즈 축구 선수인 도미닉 마테오(Dominic Matteo)를 유명한 지지자 중 한 명으로 꼽는 뇌종양 자선단체(The Brain Tumor Charity)의 자금 지원을 주로 받았습니다. 마테오는 GBM이 없었지만 2019년 뇌종양 제거 수술을 받았습니다. 

The Brain Tumor Charity의 최고 과학 책임자인 Simon Newman 박사는 다음과 같이 말했습니다: “우리는 교모세포종 세포가 치료에 다르게 반응하고 종종 치료 저항성을 나타내어 재발을 초래한다는 것을 알고 있습니다. 치료 전후에 실험실에서 성장한 종양 세포에서 샘플을 추출할 수 있는 이 새로운 기술의 개발은 어떻게 약물 내성이 발생하고 종양이 다시 자라게 될 수 있는지에 대한 독특한 통찰력을 제공할 것입니다. 

"우리는 뇌종양 자선단체(Brain Tumor Charity)가 자금을 지원하는 이 중요한 연구를 통해 복잡한 뇌종양에 대한 지식을 향상시키고 이 파괴적인 질병에 직면한 사람들에게 시급히 필요한 새롭고 더 효과적인 치료법을 찾을 수 있기를 바랍니다." 

공동 

이 연구는 리즈(Leeds)의 브래그 재료 연구 센터(Bragg Center for Materials Research) 연구진 간의 협력으로 이루어졌습니다. 리즈 전자전기공학부; Leeds Institute of Medical Research와 Norwich의 Earlham Institute는 72시간 동안 단일 GBM 세포를 연구했습니다. 

그들은 손으로 조작하기에는 너무 작은 나노수술 플랫폼을 사용했습니다. 작은 바늘은 로봇 소프트웨어에 의해 정밀하게 제어되어 페트리 접시의 세포 안으로 위치를 지정합니다. 나노피펫의 두 번째 바늘은 장비를 제어하는 ​​데 기본적인 역할을 합니다. 

이 장치를 통해 과학자들은 반복적으로 샘플을 채취하여 개별 세포의 질병 진행을 연구할 수 있습니다. 분자 생물학에 대한 많은 연구가 세포 집단을 대상으로 수행되어 모든 세포가 다르다는 사실을 무시한 평균적인 결과를 제공합니다. 

일부 세포는 치료 중에 죽지만 다른 세포는 살아남습니다. 치료법을 찾는 열쇠는 무엇이 한 세포를 생존하게 하고, 죽은 세포에는 어떤 일이 일어나는지 이해하는 것입니다. 

전례 없는 정밀도 

수석 저자 Dr Fabio Marcuccio, 의과대학 연구원 임페리얼 칼리지 런던 대학리즈에 있는 동안 연구를 수행한 는 “우리 장치를 사용하면 뇌암 세포가 시간이 지남에 따라 치료에 적응하는 방식을 전례 없는 정밀도로 연구할 수 있습니다. 이 도구는 암 치료 및 예후를 크게 개선할 수 있는 데이터를 제공할 것입니다.” 

그는 다음과 같이 덧붙였습니다. “이 연구는 내 동료이자 공동 책임자인 Leeds 전자전기공학부 생체나노기술 연구원인 Chalmers Chau 박사와 이전 Leeds 출신이었으며 현재는 생물정보학자인 Georgette Tanner 박사와의 공동 노력의 결과입니다. 실험 설계 및 데이터 분석에 근본적인 기여를 한 Oxford Nanopore Technologies. 이는 우리 시대의 가장 큰 과제를 해결하기 위해 학제간 팀을 만드는 것이 중요하다는 것을 보여줍니다.” 

암세포 가소성(세포가 자신의 행동을 바꾸는 능력)은 여전히 ​​잘 이해되지 않고 있기 때문에 암 치료에서 가장 큰 과제 중 하나입니다. GBM 암세포는 특히 "가소성"입니다. 즉, 매우 빠르게 적응할 수 있으며 이는 방사선 요법 및 화학 요법에 대한 내성을 키우는 데 도움이 되는 것으로 생각됩니다. 이러한 세포가 어떻게 적응하는지, 그리고 이어서 어떻게 이를 차단할 수 있는지를 배우면 GBM에서 거의 항상 발생하는 암 재발을 예방할 수 있습니다. 

런던의 작업 치료사인 카밀라 호킨스(Camilla Hawkins)는 2022년 55월 GBM 진단을 받았습니다. XNUMX세인 그는 이렇게 말했습니다. “이와 같은 새로운 치료법에 대한 정보를 제공하는 데 도움이 될 수 있는 모든 발견은 환영받아야 합니다. 예후가 불확실하더라도 삶의 질을 연장하는 것은 살 가치가 있습니다.” 

결정적으로 중요함 

 다른 교신저자이자 공동 책임자인 리즈 전자전기공학부 바이오나노기술 부교수인 파올로 액티스(Paolo Actis) 박사는 약 15년 ​​동안 나노생검 도구를 연구해 왔으며 원래 범위와 비교했을 때 새로운 기능이 있다고 말했습니다. , "놀라운 이점"을 제공했습니다. 

이어 “화학요법으로 죽지 않는 암세포는 암을 다시 자라게 만들어 사망에 이르게 하는 세포”라고 덧붙였다. 

“우리 도구는 이러한 세포를 정확히 찾아낼 수 있으며 이제 생검을 수행할 수 있으므로 치료에서 살아남은 세포가 어떻게 변화했는지 구체적으로 연구할 수 있습니다. 

"세포가 어떻게 변화하는지 더 많이 이해할수록 세포의 적응을 막기 위해 더 많은 약물을 개발할 수 있기 때문에 이는 매우 중요합니다." 

Stead 박사는 실험실과 인간의 더 많은 샘플에 대해 이 기술을 사용하여 추가 연구가 수행되어야 하지만 이미 매우 귀중한 정보를 산출했다고 말했습니다. 

영국 연구혁신부(UK Research and Innovation)와 유럽연합 집행위원회(European Commission)가 추가 자금을 지원했습니다. 

사례 연구

카밀라의 이야기 

카밀라 호킨스는 2022년 XNUMX월 다초점 교모세포종 다형 뇌종양 진단을 받았습니다. 

런던 출신의 작업 치료사는 업무 회의에서 적절한 단어를 찾는 데 어려움을 겪은 후 GP 서비스에 전화하여 조언을 구했습니다. 

처음에 의료진은 그녀가 뇌졸중을 앓았을지도 모른다고 생각했고, 지역 응급실을 방문하라고 조언한 수련의 GP와 대화한 후 그녀는 뇌졸중 병동에 입원했습니다. 그녀가 진단을 받기까지 3주간의 조사가 이어졌습니다. 당연히 그 소식은 큰 충격으로 다가왔습니다.  

작년에 뇌종양 자선단체를 지원하기 위해 런던 마라톤을 운영한 55세의 파크런 애호가이자 자원봉사자인 그는 이렇게 말합니다. 수명이 제한된 종양. 

“저는 수년 전에 종양학 분야에서 일했으며 25년 넘게 HIV 분야에서 일해왔기 때문에 두 명 중 한 명은 일생 동안 암 진단을 받게 된다는 통계를 알고 있었습니다. 

“그러나 뇌종양이 있을 가능성은 문자 그대로 내 머릿속에 떠오르지 않았습니다. (말장난 의도는 아닙니다!) 심지어 뇌졸중 컨설턴트에게 '적어도 뇌종양은 아닙니다!'라고까지 말했습니다. 

“이런 유형의 종양은 항상 4기이며 치료법이 없습니다. 

“이 질환에 대한 연구가 너무 적고, 연구가 부족하다는 것은 나를 포함한 많은 사람들이 암을 통제할 수 있는 다른 방법을 모색한다는 것을 의미합니다. 환자 포럼과 웹에서는 온갖 종류의 가능성이 제시되지만 이들 중 어느 것도 증거로 뒷받침되지 않으므로 의료 전문가는 이에 대해 논평할 수 없습니다. 

“모두 말기 환자 집단의 경우 연구가 어려울 것이라는 점을 이해합니다. 그러나 이와 같은 새로운 치료법에 대한 정보를 제공하는 데 도움이 될 수 있는 모든 발견은 환영받아야 합니다. 예후가 불확실하더라도 삶의 질을 연장하는 것은 살 가치가 있습니다.” 

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• 출처: https://www.news-medical.net/news/20240306/Breakthrough-nanopipette-enables-real-time-observation-of-cancer-cell-reactions-to-treatment.aspx