Tumor Microenvironment Integrated Patient Derived 3D Tumor Surrogate (PaDTS) Platform

The project is funded by the Korea National Research Foundation, which selects highly creative individual researchers to cultivate excellent basic research skills and support them to grow as leading researchers.

The ongoing challenge in our group is to develop drug evaluation tools for the precise treatment of patient tumors, with the goal of making a novel in vitro system that closely mimics the patient’s tumor microenvironment. Because the tumor microenvironment protects tumor cells, the tumor microenvironment becomes an important factor in complicating the tumor treatment process. In fact, the tumor microenvironment is very complex, and the interactions between various types of stromal cells cause limitations in reconstituting the tumor microenvironment with conventional cell culturing methods. In order to achieve this goal, we have been utilizing microfluidic technology. By controlling patient tumor cells, microenvironmental cells, and extracellular matrix in the microfluidic device, we were able to develop a precisely controlled three-dimensional tumor microenvironment. Additionally, we have been using the developed chip to analyze the microenviroment’s influence on the tumor cell’s growth, survival, and drug response. Through the usage of microfluidic chips we have observed phenomena in tumor cells that were not previously seen through conventional drug evaluation tools. Currently, we are focusing on interpreting and analyzing the observed phenomena. We will identify the mechanisms of metastasis, recurrence, and tolerance through a personalized approach to individual tumor patients. Ultimately, we hope that this research will serve as a framework for the future of precision medicine.

3차원 종양미세환경이 통합된 환자종양모사시스템 개발과 종양 치료전략 연구

중견과제는 한국연구재단에서 시행하는 사업으로서, 창의성 높은 개인연구자들을 선정하여 우수한 기초연구 능력을 배양하고및 리더연구자로 성장할 수 있도록 지원하는 과제입니다저희 그룹에서 진행 중인 중견과제는 환자 종양의 정밀치료를 위한약물 평가 툴을 개발하는 것으로, 좀 더 환자에 가깝게, 좀 더 실제 종양미세환경에 가깝게 in vitro종양 배양 환경을 만드는 것을 목표로 하고 있습니다. 종양미세환경은 종양세포를 보호하는 역할을 하며, 종양치료를 더 어렵게 만드는 가장 중요한 원인중 하나 입니다. 실제 종양미세환경은 굉장히 복잡하게 구성되어있으며, 여러가지 세포들이 상호작용을 하기 때문에 기존의세포 배양 기술로는 종양미세환경을 구현하는데 한계점들이 존재했습니다이러한 목표를 구현하기 위해서, 저희는 미세유체기술을 이용합니다. 미세유체칩 안에서 환자종양세포, 미세환경세포, 세포외기질 등을 조절하여 정밀하게 구성된 3차원 종양미세환경을 개발하고 있습니다또한 개발된 칩을 이용하여, 저희는 미세환경에 의한 종양세포의 변화, 약물 저항성 등에 대한분석을 진행하고 있습니다. 연구를 진행하면서, 저희는 기존의 약물 평가 툴에서는 발견되지않았던 현상들이 미세유체칩에서구현된 미세환경에 의해 발현되는 것을 관찰하였습니다. 현재는 관찰된 현상을 해석하기 위해 집중하고 있습니다저희는 환자세포와 미세환경 요소 등을 비교하는 전략을 통해 환자 개개인의 전이/재발/내성의 기전을 규명할 것이고, 궁극적으로는 정밀 치료 전략의 기틀이 될 것이라 기대합니다.