암 세포 생물학의 연구

암 세포 생물학의 연구

암세포 생물학의 연구는 정상세포와 암세포의 차이에 대한 생물학적 근거를 정의하고 종양의 발병과 작용을 촉진하는 기본적인 기제(메커니즘)를 설명하고자 한다. 이 생물학과 이러한 근본적인 과정에 대한 기계론적 이해는 치료 또는 예방의 개입을 위한 분자 표적을 식별하는 데 매우 중요하다. 이 분야의 연구는 암 세포 생물학부(CCBB)가 지원하고 지도한다.

이 페이지에서 다룰 것들

•암 세포의 대사

•암 세포의 스트레스 반응

•세포 기관 생물학

•암 세포 주기 관리

•전사 후 유전자 규제 및 암

•세포 변형의 기본 메커니즘

•암 생물학 연구 지원을 위한 바이오스페시맨(생물학적 물질의 표본) 자원

암 세포의 대사

암세포 대사에 대한 연구는 규제를 하지 않은 세포증식과 대사 및 산화 스트레스에 대한 저항과 프로그램 된 세포자살 회피 능력, 성장인자 신호에 대한 의존성 감소, 성장억제 신호에 대한 불감증 및 치료개입에 대한 내성 등으로 특징지어지는 암 표현을 지원하는 변형된 세포대사에 초점을 맞추고 있다.

주요 연구 분야는 다음과 같다. :

•충전 대사의 발암성 재프로그래밍

•대사 연료의 항상성의 변화(예: 워버그 효과, 글루타민 중독, 지방산 대사의 증가 등)

•단백질 변환, 리보솜 생물생성, 세포대사 간의 연계

•종양 대사물질 프로파일링 및 특성화

•암세포 내의 영양소와 대사 중간 생성물, 이온 전달의 조절 및 메커니즘

이 연구와 관련된 새롭게 부상하는 분야는 비만과 암 생물학에서생리기능주기의 역할, 암 악액질을 일으키는 분자 메커니즘을 포함한 신체 항상성과 암세포 생물학의 분자적 연관성을 이해하는 것이 포함된다.

암 세포의 스트레스 반응

세포와 환경 스트레스에 대한 암세포의 반응은 세포가 생존하기 위해 어떻게 죽는지 혹은 어떻게 스트레스에 적응할지를 결정한다. 이 연구에 포함된 스트레스 유형의 예로는 산화 스트레스와 발암 스트레스, 펴지거나 잘못 접힌 단백질의 축적, 저산소증, 금속 이온 축적, 화학 요법 및 염증 등이 있다.

주요 연구 분야는 다음과 같다.

•세포 자살(예: 아포토시스, 괴사/프로그램화 된 세포괴사, 자기 소화세포사, 아노이키스(세포사ㅡ이 일종) 및 기타 프로그램 또는 비프로그래밍 된 세포사)

•세포가 화학반응의 독성 부산물을 제어하기 위해 사용하는 기제(예: 산화환원반응 제어)

•세포성분의 재활용(예: 자가포식, 미토파지/세포가 죽기(자멸하기) 전에 세포 속에 있던 손상된 미토콘드리아가 먼저 제거되는 현상. , 지질포식)

•ER 스트레스 및 UPR

•스트레스로 인한 노화

•대세포 흡수작용

•성장인자 및 관련 수용체의 공정 변경

세포기관 생물학

세포기관 생물학의 영역에서 자금을 지원받은 연구는 암 표현형을 추진하거나 지원하는 데 있어서 세포기관 생물학의 조절장애를 조사한다.

주요 연구 분야는 다음과 같다. :

•세포기관 생물발생과 기능의 조절장애(예: 미토콘드리아, 소포체(세포질 망상구조) 골지, 리소좀(용해소체 : 세포질 내의 과립이며 가수 분해 효소를 함유), 지질 방울, 페록시솜, 엔도솜, 실리아)

•세포 내막과 단백질의 처리 및 전달

•세포 내 섭취 및 엔도솜 분류 및 재활용

•핵 부호화된 종양 유발 단백질과 미토콘드리아 기능 간의 상호 작용

•암 줄기 세포와 그 구별되는 자손 간의 세포기관 특유의 차이

•암 관련 표현형에서의 암세포의 세포기관의 역할

이 연구와 관련된 신흥 분야로는 핵과 미토콘드리아, 소포체 등이 있다. 세포기관 구조와 형태학을 암세포의 표현형 상태나 기능에 연결시키는 연구는 높은 관심사를 가지고 있다.

암 세포 순환 제어

세포주기 조절장애는 암의 특징이며, 세포주기 구성요소는 화학요법 전략에서 공격적으로 표적이 되어 왔다. 이 분야의 연구는 변형된 세포 주기 규제와 종양으로 변신과 종양상태의 유지에 대한 주기의 기여에 초점을 맞춘다.

주요 연구 분야는 다음과 같다. :

•암세포 및 종양조직의 세포주기와 체세포분열, 세포질분열, 중심체 복제, DNA복제 등을 조절하는 요인의 특성화

•핵 세포 순환 규제자의 대체 및 키나아제 독립기능

• 단백질 매개 저하 및 편재, 섬유화, 네드딜레이션을 통한 단백질 변형 등 암세포의 단백질 안정성과 기능을 변화시키는 기계

이 연구와 관련된 신흥 분야에는 노화 관련 분비물 표현형을 통한 종양 유발 메커니즘(기제)으로서의 노화 즉 암세포의 정지, 노화 및 휴면과의 관계, 영양 감지 세포 주기 체크포인트의 설명 등이 포함된다.

전사 후 유전자 조절과 암

잘못 접힌 단백질과 저산소증, 화학요법 등의 스트레스는 유전적 변이를 일으키지만 돌연변이는 RNA로 전사되어야만 기능적 효과가 있다. 전사 후 유전자 조절에 관한 연구와 암은 암 표현형에 영향을 미치는 기제(메커니즘)를 조사한다.

주요 연구 분야는 다음과 같다.

•RNA 안정성과 이어 맞추기, 운송 및 mRNA 변환에 영향을 미치는 변환 메커니즘

• 암에서 선택적 이어 맞추기(스플라이싱)의 조절 및 메커니즘

•이어 맞추기와 변환, mRNA 안정성의 조절에 있어서 비 코딩 RNA 및 RNA 결합 단백질의 역할

•종양 유전자 및 종양 억제기와 같은 변환 계수

•종양 발병 또는 암 진행의 동인으로서 단백질 성숙과 안정성 및 전사 후 수정의 변화

이 연구와 관련된 신흥 분야에는 RNA 안정과 이어 맞추기(스플라이싱), 운송 및 mRNA 변환에 영향을 미치는 RNA 및 RNA 결합 단백질에 대한 화학적 수정의 연구와 암에 대한 이상 리보솜 생물 발생의 역할이 포함된다.

세포 변형의 기본 메커니즘

정상 세포가 암이 되는 기본 메커니즘에 대한 연구는 암을 더 잘 이해하고, 진단하고, 치료하기 위해서는 고형 종양의 근원이 되는 세포의 식별이 필수적이다.

주요 연구 분야는 다음과 같다. :

•종양 유전자 및 종양 억제기의 기능 및 분자 특성화

•종양 유전자의 신호 전달 - 네트워크 및 구성 요소 분석 및 재설계(재배선)

•성장인자 및 수용체에 의해 자극을 받은 신호 보내기

•종양 유전자의 변환에서 사이토카인 및 그 관련 염증 신호 캐스케이드의 역할

•세포 운명 결정의 조절에 관련된 기계

•종양발생 세포와 암 줄기세포의 생물학적 특성

•종양 유전자의 변환의 전제조건으로 세포 불멸화의 메카니즘

•발달 유전자의 역할 및 암세포 분화

•세포 노쇠와 세포 노화, 암과의 관계

이 연구와 관련된 신흥 분야에는 종양 전 병변의 생물학, 세포 경쟁, 암장癌場 효과 등이 있다.

암 생물학 연구 지원을 위한 생물표본의 자원

DCB는 핵산 및 조직 배열을 포함한 인간 생물학적 표본과 인간 암 생물학, 특히 종양 변환의 초기 사건에 대한 연구를 위한 관련 데이터를 수집, 저장, 처리 및 전파하는 많은 자원의 개발을 지원한다.

게재 : 2016년 8월 8일

Cancer Cell Biology Research

Posted: August 8, 2016

Research in cancer cell biology seeks to define the biological basis for the differences between normal cells and cancer cells and to elucidate basic mechanisms that drive the development and behavior of tumors. Mechanistic understanding of this biology and these fundamental processes is critical for identifying molecular targets for therapeutic or preventive intervention.

Research in this area is supported and directed by the Cancer Cell Biology Branch (CCBB).

On This Page

•Cancer Cell Metabolism

•Cancer Cell Stress Responses

•Organelle Biology

•Cancer Cell Cycle Control

•Post-transcriptional Gene Regulation and Cancer

•Basic Mechanisms of Cellular Transformation

•Biospecimen Resources to Support Studies in Cancer Biology

Cancer Cell Metabolism

Research in cancer cell metabolism focuses on altered cellular metabolism that supports the cancer phenotype characterized by unchecked cellular proliferation, resistance to metabolic and oxidative stress, ability to evade programmed cell death, reduced dependence on growth factor signals, insensitivity to growth inhibitory signals, and resistance to therapeutic intervention.

Key research areas include:

•Oncogenic reprogramming of anaplerotic metabolism

•Altered metabolic fuel homeostasis (e.g., the Warburg Effect, glutamine addiction, upregulated fatty acid metabolism)

•The links between protein translation, ribosome biogenesis, and cellular metabolism

•Tumor metabolite profiling and characterization

•Regulation and mechanisms of nutrient, metabolic intermediate, and ion transport in cancer cells

Emerging areas relevant to this research include understanding the molecular link between body homeostasis and cancer cell biology, including obesity, the role of circadian rhythm in cancer biology, and molecular mechanisms that lead to cancer cachexia.

Cancer Cell Stress Responses

Cancer cell response to cellular and environmental stresses determines whether and how a cell dies or adapts to the stress in order to survive. Examples of types of stress included in this research are oxidative stress, oncogenic stress, accumulation of unfolded or misfolded proteins, hypoxia, metal-ion accumulation, chemotherapy, and inflammation.

Key research areas include:

•Mechanisms of cell death (e.g., apoptosis, necrosis/necroptosis, autophagic cell death, anoikis, and other forms of programmed or non-programmed cell death)

•Mechanisms the cell uses to control toxic byproducts of chemical reactions (e.g., redox control)

•Recycling of cellular components (e.g., autophagy, mitophagy, lipophagy)

•ER stress and the unfolded protein response

•Stress-induced senescence

•Macropinocytosis

•Altered processing of growth factors and their associated receptors

Organelle Biology

Research funded in the area of organelle biology investigates the dysregulation of organelle biology in driving or supporting the cancer phenotype.

Key research areas include:

•Dysregulated organelle biogenesis and function (e.g., mitochondria, endoplasmic reticulum, Golgi, lysosomes, lipid droplets, peroxisomes, endosomes, cilia)

•Processing and trafficking of intracellular membranes and proteins

•Endocytosis and endosome sorting and recycling

•Interaction between nuclear-encoded oncogenic proteins and mitochondrial function

•Organelle-specific differences between cancer stem cells and their differentiated progeny

•Role of cancer cell organelles in cancer-associated phenotypes

Emerging areas relevant to this research include inter-organelle communication among the nucleus, mitochondria, and endoplasmic reticulum. Studies that connect organelle structure and morphology to the phenotypic state or function of cancer cells are of high interest.

Cancer Cell Cycle Control

Cell cycle dysregulation is a hallmark of cancer, and cell cycle components have been aggressively targeted in chemotherapeutic strategies. Research in this area focuses on altered cell cycle regulation and its contribution to oncogenic transformation and tumor maintenance.

Key research areas include:

•Characterization of factors that regulate the cell cycle, mitosis, cytokinesis, centrosome duplication, and DNA replication in cancer cells and tumor tissues

•Alternative, kinase-independent functions of core cell cycle regulators

•Mechanisms that alter protein stability and function in cancer cells, including proteasome-mediated degradation and protein modifications by ubiquitylation, sumoylation, and neddylation

Emerging areas relevant to this research include senescence as an oncogenic mechanism through the senescence-associated secretory phenotype; the relationship between quiescence, senescence, and dormancy in cancer cells; and the elucidation of nutrient-sensing cell cycle checkpoints.

Post-transcriptional Gene Regulation and Cancer

Stresses such as misfolded proteins, hypoxia, chemotherapy, and others cause genetic mutations, but the mutations have a functional effect only when they are transcribed into RNA. Research on post-transcriptional gene regulation and cancer investigates mechanisms influencing the cancer phenotype.

Key research areas include:

•Altered mechanisms affecting RNA stability, splicing, transport, and mRNA translation

•Regulation and mechanism of alternative splicing in cancer

•The role of non-coding RNAs and RNA binding proteins in the regulation of splicing, translation, and mRNA stability

•Translation factors such as oncogenes and tumor suppressors

•Changes in protein maturation, stability, and post-translational modifications as drivers for tumorigenesis or cancer progression

Emerging areas relevant to this research include the study of chemical modifications to RNA and RNA binding proteins that affect RNA stability, splicing, transport, and mRNA translation and the role of aberrant ribosomal biogenesis in cancer.

Basic Mechanisms of Cellular Transformation

Research on the basic mechanisms by which normal cells become cancerous and the identification of cells of origin for solid tumors is essential to better understand, diagnose, and treat cancer.

Key research areas include:

•Functional and molecular characterization of oncogenes and tumor suppressors

•Oncogenic signal transduction - network and component analyses and rewiring

•Signaling stimulated by growth factors and their receptors

•The role of cytokines and associated inflammatory signaling cascades in oncogenic transformation

•Mechanisms associated with the regulation of cell fate decisions

•The biology of tumor-initiating cells and cancer stem cells

•Mechanisms of cellular immortalization as a prerequisite for oncogenic transformation

•Role of developmental genes and cellular differentiation in cancer

•Relationship between cellular senescence, cellular aging, and cancer

Emerging areas relevant to this research include the biology of preneoplastic lesions, cell competition, and the cancer field effect.

Biospecimen Resources to Support Studies in Cancer Biology

DCB supports the development of a number of resources that collect, store, process, and disseminate human biological specimens—including nucleic acids and tissue arrays—and associated data for studies of human cancer biology, particularly early events in oncogenic transformation.