배경 및 목적: 대장암 복막 전이(colorectal cancer peritoneal metastasis, CRC-PM)는 대장암 환자에서 예후가 매우 나쁜 전이 유형 중 하나로, 복수 형성과 확산성 이식 및 전신 치료에 대한 반응이 좋지 않은 특징이 있다. 현재 임상에서는 환자의 종양 생물학적 특성을 실제적으로 반영할 수 있고 반복 가능하며 확장 가능한 체외 모델이 부족하여 전이 기전 연구 및 맞춤형 치료 평가에 제한이 있다. 환자 유래 오가노이드(patient-derived organoid, PDO)는 3차원(three dimension, 3D) 조건에서 장기간 배양이 가능하며 종양과 관련된 표현형 및 유전적 특성을 유지한다. 그러나 CRC-PM, 특히 복막 전이 병변 및 복수 양쪽에서 유래한 PDO 모델 구축 및 검증은 상대적으로 부족한 실정이다. 본 연구는 안정적으로 성장 및 계대가 가능한 CRC-PM PDO(전이 병변 및 복수 유래 포함) 모델을 구축하고 조직 형태, 단백질 발현 및 유전체학 측면에서 원발 병변 종양 샘플과 생물학적 일치성을 평가하는 것을 목적으로 한다. 방법: CRC-PM 환자에서 임상 샘플을 수집하고 전이 병변 및 복수를 점차적으로 분리하여 3D 오가노이드 모델 및 2차원(two dimension, 2D) 세포주를 구축하였다. PDO의 형태학적 특성은 명시야 현미경으로 동적 관찰하였다. PDO를 세포 블록으로 제작한 후 H-E 염색을 통해 샘플의 선상 구조 및 상피 조직학적 특성을 평가하였다. 면역조직화학(immunohistochemistry, IHC) 기법을 활용하여 오가노이드 모델과 원발 병변 종양의 병리학적 특성을 비교했으며, IHC 결과는 통합 광밀도(integrated optical density, IOD)를 이용한 기술적 분석을 시행하였다. 전 엑솜 시퀀싱(whole-exome sequencing, WES)을 이용하여 오가노이드 모델, 2D 세포주 및 원발 종양의 돌연변이 패턴과 유전자 발현 양상을 분석하였다. 결과: 안정적인 계대가 가능한 CRC-PM 환자 유래 전이 병변 및 복수 오가노이드 모델을 성공적으로 구축하였고, 반복된 계대를 통해 대응하는 2D 종양 세포주도 구축하였다. 오가노이드 모델은 전형적인 낭상/조밀한 구형 3D 구조를 형성하였다. H-E 염색 결과 상피성 선상 구조 특성을 보였다. IHC 분석 결과, 오가노이드는 조직 형태 및 핵심 종양 표지자(CK20, E-cadherin, Pan-CK, β-catenin)의 발현, Ki-67 증식 지수에서 원발 종양 특성과 높은 일치성을 보였으며, 전반적인 발현 강도에도 유의한 차이가 없었다. WES 데이터는 오가노이드 및 세포주가 원발 종양 조직과 핵심 돌연변이 유전자(TTN, FAT2 등) 및 돌연변이 유형에서 매우 높은 중복성을 갖는 것을 확인하였다. 결론: 본 연구는 CRC-PM 유래 전이 병변 및 복수 오가노이드 모델과 대응하는 종양 세포주를 구축 및 검증하였으며, 해당 모델은 유전학적 및 유전적 수준에서 원발 종양 특성을 보존하여 CRC-PM 기전 연구 및 맞춤형 약물 스크리닝에 신뢰할 수 있는 방법론적 근거 및 실험실 도구를 제공한다.

대장암; 복막 전이; 복수; 오가노이드; 일치성 검증