Colorectal tumorigenesis is relatively well known compared to other solid cancers. However, many of the molecular changes inside cells at colorectal cancer initiation are still unclear due to the difficulty of observing molecular mechanisms in the early stages of cancer cells due to rarity and the cells that appear transiently in the early stages. To capture events occurring in the early stages of colon cancer, I developed a pipeline to track the initial changes in the colorectal tumorigenesis using normal organoid and cancer organoid cultured in one patient through single-cell RNA sequencing (scRNA-seq). As a result, Cells in a transition state that exist copy number alteration (CNA) but do not show the phenotype of cancer were found. Afterwards, A master epigenetic regulator that regulates transition cells to progress from normal to cancer identified using a Gene Regulatory Network (GRN). In order to validate the effect of this target, we constructed the cell line with the control target gene knockdown, and the effect of the control target was validated through various molecular cell experiments. This study provides new insights into the colorectal tumorigenesis and presents reversion as a new cancer treatment strategy.
대장암의 암화과정은 다른 고형암에 비해 비교적 잘 알려져 있다. 하지만 대장암 발생 시점의 세포 내부의 분자적 변화는 희귀성으로 인한 암세포 발생 초기 분자 메커니즘 관찰의 어려움과 초기 일시적으로 나타나는 세포들로 인해 여전히 많은 부분들이 분명하지 않다. 본 연구에서는 대장암의 발생 초기 단계에서 일어나는 사건들을 포착하기 위해 단일 세포 RNA 시퀀싱 기술을 통해 한 환자에서 배양한 정상 오가노이드와 암 오가노이드를 이용하여 대장암 암화과정의 초기 변화를 추적하는 파이프라인을 개발하였다. 그 결과 복제수 돌연변이는 존재하지만 암의 표현형을 보이지 않는 전이 상태의 세포들을 발견하였다. 이후 유전자 조절 네트워크를 이용하여, 이러한 전이상태의 세포들이 정상에서 암으로 진행되도록 조절하는 핵심 후성유전학 조절자를 발굴하였다. 그리고 이 타겟의 효과를 검증하기 위해서 발굴된 제어 타겟이 조절된 세포주를 구축하였으며, 다양한 분자 세포 실험을 통해서 발굴된 제어 타겟의 효과를 검증하였다. 본 연구는 대장암 암화과정에 대한 새로운 통찰을 제공함과 동시에 새로운 암 치료 전략으로써의 가역화를 제시한다.
