KR20200095159A - 폐암 전이 예측용 바이오마커 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐암 전이 예측용 바이오마커 조성물에 관한 것으로, 본 발명에서는 기관지 상피세포(HBEpC) 및 전이성이 다른 4개의 편평세포암종 세포주(H520, HCC95, SK-MES-1, H1703)를 이용하여 대사체 및 전사체 분석 등을 수행한 결과, 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 구성된 7개의 바이오마커를 동정하였으며, 비정상적으로 증가된 바이오마커 및 증가된 편평세포암종 전이 잠재성이 β-알라닌 대사, 불안정한 퓨린 대사, PI3K-Akt 신호 경로의 자극과 관련되어 있으며, 특히, β-알라닌과 4-아미노부틸레이트 아미노전이효소(4-aminobutyrate aminotransferase; ABAT) 사이 증가된 음의 상관관계가 편평세포암종 전이의 주요 특징인 것을 확인하였다. 이에, 상기와 같은 효과를 가지는 7개의 바이오마커는 폐암 전이 예측용 바이오마커 조성물, 폐암 전이 예측용 조성물, 폐암 전이 예방 또는 치료용 약학 조성물 등으로 유용하게 활용될 수 있다.

Description

폐암 전이 예측용 바이오마커 조성물{Biomarker composition for predicting metastasis of lung cancer}
본 발명은 폐암 전이 예측용 바이오마커 조성물에 관한 것이다.
비소세포성 폐암(Non-small cell lung cancer; NSCLC)은 암과 관련된 사망의 주요 원인이며, 특히, 전이(metastasis)는 비소세포성 폐암을 비롯한 다양한 유형의 암과 관련된 주요 사망 원인이다. 전이가 없는 조기 비소세포성 폐암은 외과적 절제 및 화학 요법으로 성공적인 치료가 가능하나, 비소세포성 폐암 환자의 상당 부분이 외과적 절제술 후 전이로 인한 암의 재발을 겪는다. 또한, 비소세포성 폐암 초기 단계에서는 명확한 증상이 없고, 약 55%는 국소 진행성 또는 전이 부위의 발생 후에 진단되어 후기 암에서는 외과적 절제에 따른 치료 효과가 적다. 따라서 비소세포성 폐암의 효과적인 치료와 생존율 향상을 위해서는 전이 예측의 확인이 가능한 바이오마커(biomarker)와 전이 가능성에 대한 생물학적 메커니즘에 대한 지식이 시급히 필요하다.
비소세포성 폐암 유형 중 편평세포암종(Squamous cell carcinoma; SQCC)은 선암(Adenocarcinoma; AC)에 이어 두 번째로 흔한 유형이다. 편평세포암종은 비소 세포성 폐암 환자의 약 30%를 차지하며 매년 40만 명 이상의 사망자가 발생하는 것으로 알려져 있다. 편평세포암종은 다른 유형의 비소세포성 폐암과 비교하였을 때 조직학적 특징이 상이하다. 편평세포암종은 상대적으로 광범위한 각화를 나타내며 대기도(large airway)에서 가장 빈번하게 발생하는데 반해 선암 및 대세포암종은 폐 주변에서 가장 빈번하게 발생한다. 또한, 편평세포암종은 선암과 비교하였을 때 명백한 게놈 패턴을 보여준다. EGFR/KRAS 돌연변이는 일반적으로 선암에서 관찰되지만 편평세포암종에서는 관찰되지 않는다. 따라서 EGFR/KRAS 돌연변이를 목표로 하는 치료는 편평세포암종 환자에게 효과적이지 않다. 대조적으로, TP53 체세포 돌연변이 및 빈번하게 변형된 SOX/TP63/NOTCH1 경로는 주로 편평세포암종에서 관찰되지만 선암에서는 관찰되지 않는다. 조직학 및 게놈 특성의 차이로 인해 편평세포암종은 다른 유형의 비소세포성 폐암과 달리 다른 성장 패턴, 생물학적 대사 및 예후 인자를 나타낼 수 있다. 따라서 편평세포암종에 특이적인 바이오마커의 발견 및 생물학적 기전에 대한 보다 깊은 이해는 편평세포암종의 효과적인 진단 및 치료에 적합한 방법을 제공할 수 있다.
암이 진행됨에 따라, 대사체는 암세포와 정상세포 사이에서 다르게 표현되는 유전자의 최종 산물이기 때문에 대사체 분석은 생물학적 메커니즘의 변화된 표현형을 밀접하게 반영한다. 그러나 편평세포암종 전이 예측에 초점을 둔 연구는 현재까지 보고된 바 없다. 더욱이 대부분의 연구는 편평세포암종과 같은 특정 서브타입이 아닌 전체 비소세포성 폐암 그룹에 집중되어 있다. 편평세포암종에서 유전적 발현의 변화는 ribosomal protein S3을 코딩하는 유전자의 발현과 glutathione S-transferase M3 및 carboxylase와 같이 세포 해독 및 항산화 관련 단백질을 코딩하는 유전자의 과발현에 의해 널리 인식되어왔다. 그러나 유전자 발현이 대사체에 미치는 영향은 종래 연구에서 명확하게 밝혀진 바 없다.
대사체 및 전사체 분석의 통합은 두 가지 방법 중 하나를 사용하는 것보다 암의 생물학적 메커니즘에 대한 더 많은 통찰력을 제공할 수 있다. 몇몇 연구에서는 암세포에 존재하는 복잡한 생물학적 기작을 분석하기 위해 대사체 및 전사체 변이를 연관시켰으나, 전이와의 연관성을 분석하지 않고 손상된 암 대사 경로를 관찰한 점에서 한계가 있었다. 따라서 편평세포암종 전이에 대한 대사체 및 전사체 통합 연구는 새로운 치료 표적 개발에 활용될 수 있다.
이에, 본 발명에서는 편평세포암종 전이를 예측하고 생물학적 메커니즘에 대한 이해를 통해 바이오마커를 동정함으로써 편평세포암종의 새로운 치료 방법을 제공하고자 한다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0028965호 (2015.3.17. 공개)
본 발명의 목적은 폐암 전이 예측용 바이오마커 조성물을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 폐암 전이 예측용 조성물 및 상기 조성물을 유효성분으로 포함하는 폐암 전이 예측용 키트를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 폐암 전이 예측에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 폐암 전이 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 폐암 전이 치료제 스크리닝 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질을 유효성분으로 포함하는 폐암 전이 예측용 바이오마커 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질의 발현 수준을 측정할 수 있는 제제를 유효성분으로 포함하는 폐암 전이 예측용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 폐암 전이 예측용 조성물을 유효성분으로 포함하는 폐암 전이 예측용 키트를 제공한다.
또한, 본 발명은 a) 폐암 환자로부터 분리된 시료에서 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질의 발현 수준을 측정하는 단계; b) 상기 발현 수준을 대조군 시료와 비교하는 단계; 및 c) 상기 발현 수준이 대조군 시료보다 높을 경우 폐암 전이 위험성이 높다고 판단하는 단계;를 포함하는 폐암 전이 예측에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질의 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 포함하는 폐암 전이 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 a) 폐암세포에 시험물질을 접촉시키는 단계; b) 상기 시험물질을 접촉시킨 폐암세포에서 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질의 발현 또는 활성 정도를 측정하는 단계; 및 c) 대조군 시료와 비교하여 상기 발현 또는 활성 정도가 감소한 시험물질을 선별하는 단계;를 포함하는 폐암 전이 치료제 스크리닝 방법을 제공한다.
본 발명에서는 기관지 상피세포(HBEpC) 및 전이성이 다른 4개의 편평세포암종 세포주(H520, HCC95, SK-MES-1, H1703)를 이용하여 대사체 및 전사체 분석 등을 수행한 결과, 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 구성된 7개의 바이오마커를 동정하였으며, 비정상적으로 증가된 바이오마커 및 증가된 편평세포암종 전이 잠재성이 β-알라닌 대사, 불안정한 퓨린 대사, PI3K-Akt 신호 경로의 자극과 관련되어 있으며, 특히, β-알라닌과 4-아미노부틸레이트 아미노전이효소(4-aminobutyrate aminotransferase; ABAT) 사이 증가된 음의 상관관계가 편평세포암종 전이의 주요 특징인 것을 확인하였다.
이에, 상기와 같은 효과를 가지는 7개의 바이오마커는 폐암 전이 예측용 바이오마커 조성물, 폐암 전이 예측용 조성물, 폐암 전이 예방 또는 치료용 약학 조성물 등으로 유용하게 활용될 수 있다.
도 1은 폐 편평세포암종(SQCC) 세포의 이동 및 침윤 특성을 분석한 것으로, (A) 이동된 세포와 침윤된 세포의 대표적인 이미지를 나타낸 것이며, (B) 4개의 SQCC 세포주의 이동성 및 침윤 정도를 정량화하여 나타낸 것이다.
도 2는 주요 구성요소 분석 (PCA)과 계층적 클러스터링을 사용하는 히트맵을 사용하여 그룹의 분리를 시각화한 것으로, (A) 3개의 그룹(HBEpC, H520 및 SK-MES-1)의 신진 대사 및 지질 데이터에 기초한 상이한 전이 잠재성을 나타낸 것이며, (B) 인간 기관지 상피세포(HBEpC) 및 2개의 폐 편평세포암종 세포주(H520 및 SK-MES-1)에서 대사체 및 지질의 상대적인 수준을 히트맵으로 나타낸 것이다.
도 3은 폐 편평세포암종(SQCC) 전이 가능성 예측을 위한 PLSR 모델 구축 및 검증에 관한 것으로, (A) 인간 기관지 상피세포(HBEpC)와 폐 SQCC 세포주(낮은 전이 잠재성을 갖는 H520 및 높은 전이 잠재성을 갖는 SK-MES-1)에서 확인 된 VIP > 1.0인 변수로 구성된 PLSR 모델을 나타내며, (B) 추가 SQCC 세포주(낮은 전이 잠재성을 갖는 SQCC; HCC95, 높은 전이 잠재성을 갖는 SQCC; H1703)를 이용한 PLSR 모델의 검증을 나타낸 것이다.
도 4 및 5는 SQCC 전이 잠재성 예측을 위한 7개의 잠재적 바이오마커에 관한 것으로, (A) 7개 바이오마커의 점진적 증가에 의한 전이 잠재성의 증가를 나타내며, (B) HBEpC와 4개의 폐 SQCC 세포주를 사용하여 7개의 바이오마커에 기초한 계층적 클러스터 분석을 나타낸 것이다.
도 6은 아스파르트산 및 β-알라닌 관련 경로, 주요 대사체의 전사체 및 상대적 발현 수준에 관한 것으로, (A) 아스파르트산과 β-알라닌 관련 경로 및 전사체를 나타낸 것이며(GAD1; glutamate decarboxylase 1; ABAT, 4-aminobutyrate aminotransferase; DPYD, dihydropyrimidine dehydrogenase; PANK1, pantothenate kinase 1; SSAL, succinyl semialdehyde; GABA, γ-aminobutyric acid; CoA, Coenzyme A), (B) 인간 기관지 상피세포와 비교하여 SQCC 세포에서 β-알라닌 대사와 관련된 주요 대사체 및 전사체의 상대적 발현 수준을 나타낸 것이다.
본 발명의 발명자들은 폐 SQCC 전이 예측을 위한 잠재적인 바이오마커를 동정하고 SQCC 전이 억제를 위한 치료 표적을 확인하고자 기관지 상피세포(HBEpC) 및 전이성이 다른 4개의 편평세포암종 세포주(H520, HCC95, SK-MES-1, H1703)를 이용하여 대사체와 전사체 분석 및 지질 분석 등을 수행한 결과, SQCC 전이를 예측하는데 사용 가능한 7개의 잠재적인 바이오마커를 동정하며 본 발명을 완성하였다.
이에, 본 발명은 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질을 유효성분으로 포함하는 폐암 전이 예측용 바이오마커 조성물을 제공한다.
상기 폐암은 폐 편평세포암종 및 폐 선암으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.
본 발명에서 사용된 용어 “전이(metastasis)”란 어떤 종양이 그 원발 부위에서 여러 경로를 따라 다른 신체의 부위에 이식되어 그곳에 정착 및 증식하는 상태를 의미한다. 암의 전이 여부는 해당 암의 고유의 특성에 의하여 결정될 뿐만 아니라 암의 예후 결정에 있어서 가장 중요한 단서가 되는 사건이므로, 암 환자의 생존과 관련된 가장 중요한 임상정보로 다루어진다.
또한, 본 발명은 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질의 발현 수준을 측정할 수 있는 제제를 유효성분으로 포함하는 폐암 전이 예측용 조성물을 제공한다.
상기 제제는 프라이머, 프로브, 항체, 펩타이드, 앱타머 또는 화합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.
또한, 본 발명은 상기 폐암 전이 예측용 조성물을 유효성분으로 포함하는 폐암 전이 예측용 키트를 제공한다.
또한, 본 발명은 a) 폐암 환자로부터 분리된 시료에서 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질의 발현 수준을 측정하는 단계; b) 상기 발현 수준을 대조군 시료와 비교하는 단계; 및 c) 상기 발현 수준이 대조군 시료보다 높을 경우 폐암 전이 위험성이 높다고 판단하는 단계;를 포함하는 폐암 전이 예측에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.
본 발명에서 사용된 용어 “환자로부터 분리된 시료”란 상기 7개의 물질의 발현 수준에 있어서 대조군과 차이가 나는 조직, 세포, 전혈, 혈청, 혈장, 타액, 객담, 뇌척수액 또는 뇨와 같은 시료를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.
또한, 본 발명은 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질의 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 포함하는 폐암 전이 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
본 발명의 조성물이 약학 조성물인 경우, 투여를 위하여, 상기 기재한 유효성분 이외에 약학적으로 허용 가능한 담체, 부형제 또는 희석제를 포함할 수 있다. 상기 담체, 부형제 및 희석제로는 락토오스, 덱스트로오스, 수크로오스, 소르비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 미정질 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 또는 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용할 수 있다. 상세하게는 제형화할 경우 통상 사용하는 충진제, 중량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제될 수 있다. 경구투여를 위한 고형 제제로는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 고형 제제는 상기 유효성분 외에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면, 전분, 칼슘 카보네이트, 수크로오스, 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제될 수 있다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용될 수 있다. 경구를 위한 액상물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등을 첨가하여 조제될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제는 멸균된 수용액, 비수성 용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제 및 과제를 포함한다. 비수성 용제 및 현탁제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 오일, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔, 마크로솔, 트윈 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로젤라틴 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 약학 조성물의 적합한 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 시간에 따라 다르지만, 당 업자에 의해 적절하게 선택될 수 있는 바, 상기 조성물의 일일 투여량은 바람직하게는 0.001 mg/kg 내지 50 mg/kg이며, 필요에 따라 일일 1회 내지 수회로 나누어 투여할 수 있다.
또한, 본 발명은 a) 폐암세포에 시험물질을 접촉시키는 단계; b) 상기 시험물질을 접촉시킨 폐암세포에서 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질의 발현 또는 활성 정도를 측정하는 단계; 및 c) 대조군 시료와 비교하여 상기 발현 또는 활성 정도가 감소한 시험물질을 선별하는 단계;를 포함하는 폐암 전이 치료제 스크리닝 방법을 제공한다.
본 발명에서 사용된 용어 “시험물질”이란 상기 7개의 물질의 발현 수준 또는 활성에 영향을 미치는지 여부를 검사하기 위하여 스크리닝에 사용되는 미지의 후보물질의 의미한다. 상기 물질은 화학물질, 뉴클레오타이드, 안티센스-RNA, siRNA 및 천연물 추출물을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예 1: 물질 및 시약
고성능 액체 크로마토그래피(High-performance liquid chromatography; HPLC) 등급 메탄올은 Fisher Scientific(Pittsburgh, PA, USA)에서 구입하였으며, HPLC 등급 헥산은 Honeywell Burdick & Jackson(Muskegon, MI, USA)에서 구입하였다. Myristic-d27 acid, 메톡시아민 하이드로클로라이드(methoxyamine hydrochloride) 및 피리딘(pyridine)은 Sigma-Aldrich(St. Louis, MO, USA)에서 구입하였다. 1% 트리메틸클로로실란(trimethylchlorosilane; TMCS)이 함유된 BSTFA[N,O-비스(트리메틸실릴)트리플루오로아세트아미드]는 Alfa Aesar(Ward Hill, MA, USA)에서 구입하였다.
실시예 2: 세포 배양 및 시료 준비
인간 폐 편평세포암종(SQCC) 세포주 H520, HCC95, H1703 및 SK-MES-1은 ATCC(Manassas, VA, USA) 및 한국세포주은행(Seoul, Korea)에서 구입하여 10% 열 불활성화 우태아혈청 및 1% 페니실린-스트렙토마이신(Hyclone Labs, Logan, UT, USA)이 첨가된 RPMI 1640 배지(H520, HCC95, H1703) (Hyclone Labs, Logan, UT, USA) 및 DMEM 배지(SK-MES-1)에서 배양하였다.
인간 기관지 상피세포(HBEpC)는 PromoCell GmbH(Heidelberg, Germany)에서 구입하여 2.46% SupplementMix(PromoCell GmbH, Heidelberg, Germany)가 첨가된 기도 상피세포 성장배지에서 배양하였다. 세포 배양은 종래 문헌을 참고하였다(Kim et al., 2017).
실시예 3: 이동 및 침윤 분석
이동 및 침윤 분석은 Transwell permeable support(8 μm pore size, 6.5 mm insert; Corning-Costar, Lowell, MA, USA)를 사용하여 수행하였다(Kim et al., 2017). 세포를 1 X 105 세포/웰의 밀도로 접종하고, 배양 24시간 후, 세포를 고정시킨 다음 크리스탈 바이올렛(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)으로 염색하였다. 염색된 세포는 20% 메탄올로 가용화시키고, FlexStation3 Microplate Reader(Molecular Devices, Eugene, OR, USA)를 사용하여 OD 590 nm에서 광학 밀도를 측정하였다.
실시예 4: 대사체 추출 및 GC-MS 분석
대사체 추출을 위해 동결 건조된 세포에 700 μL의 차가운 메탄올(100%, HPLC 등급)을 첨가하고 30초 동안 교반하였다. 혼합물을 4℃에서 30분간 초음파 처리한 후 4℃, 3000 x g로 3분간 원심분리 하였다. 상등액을 2 mL 튜브로 옮긴 후, 남은 세포 펠렛은 500 μL의 차가운 메탄올에 재현탁시키고 4℃에서 15분간 초음파 처리한 후 4℃, 3000 x g에서 3분간 원심분리 하였다. 새롭게 얻은 상등액을 이전에 얻은 상등액이 들어있는 튜브로 옮긴 다음 4℃, 5000 x g에서 3분간 원심분리 하였다. 이후, 0.45 μm 폴리테트라플루오로에틸렌 시린지 필터(polytetrafluoroethylene syringe filters, Membrane Solution, Plano, TX, USA)로 여과하고, 여과액 400 μL를 GC 바이알(vial)에 옮겼다. 질소 가스를 이용하여 메탄올을 증발시킨 후, 추출된 시료의 대사체를 유도체화하고 논문과 같이, GC-MS를 사용하여 프로파일링을 수행하였다(Kim et al., 2017).
Electron multiplier voltage는 1141V로 설정하였고, quadrupole, ion source 및 auxiliary의 온도는 각각 150, 230 및 280℃로 설정하였다. 분석을 위해, 초기 오븐 온도를 70℃로 설정하고, 125℃(5℃/분), 130℃(3℃/분), 190℃(5℃/분), 200℃(4℃/분), 240℃(7℃/분), 280℃(3℃/분)로 증가시켰다. 세포 대사체는 Nist-Wiley Mass Spectra Library, Human Metabolome Database(HMDB; http://www.hmdb.ca/) 및 Golm Metabolome Database(GMD; gmd.mpimp-golm. mpg.de/)의 데이터를 사용하여 분석하였다.
실시예 5: 지질 추출 및 DI-MS 분석
지질 프로파일링을 위해, 논문과 같이, DI-MS를 사용하여 시료 지질을 추출하고 분석하였다(Kim et al., 2017). 질량 분석 장치에서 capillary voltage는 양이온 모드에서 35V로, 음이온 모드에서 -45V로 설정하였고, tube lens voltage는 양이온 모드에서는 130V로, 음이온 모드에서 -118V로 설정하였고, 모세관 온도는 200℃로 설정하였다.
지질 종의 확인을 위해, Kind(Kind et al., 2013)에 의한 LipidBlast, Lipidmaps(http://www.lipidmaps.org/) 및 in-house MS/MS library databases를 사용하였다. 또한, 세라미드 종의 확인을 위해, authentic reference MS/MS spectra를 사용하였다(Han, 2002).
실시예 6: 데이터 처리 및 통계 분석
Raw 데이터 파일(* raw)은 논문을 참고하여 처리하였다(Kim et al., 2017).
실시예 7: RNA 시퀀싱 및 전사 데이터 처리
HBEpC 및 4종의 폐 SQCC 세포주(H520 및 HCC95 세포주는 전이성이 낮고, SK-MES-1 및 H1703 세포주는 전이성이 높음)로부터 total RNA를 추출하였다. Library preparation 및 sequencing은 Theragen Etex(Seoul, Korea)에 의뢰하였다. RNA 서열 분석에 기반한 데이터세트로부터, HBEpC에 비해 2배 이상의 변화를 갖는 전사체(p <0.05)를 선택하였다. 선택된 전사체와 관련 경로를 분석하기 위해 결과 데이터세트를 웹 기반 소프트웨어 도구(DAVID Bioinformatics Resources 6.8, NIAID / NIH)에 업로드 하였다.
실시예 8: 실시간 qRT-PCR
폐 SQCC 전이에 의미 있는 전사의 발현을 확인하기 위해, 논문을 참고하여 정량 역전사 중합효소 연쇄반응(qRT-PCR)을 수행하였다(Jeong et al., 2018). 각 세포주의 총 RNA 시료를 Triplicate로 준비하고, Trizol(TaKaRa Bioscience Inc., Kusatsu, Shiga, Japan)을 사용하여 추출하였다. Epoch 2 Microplate Spectrophotometer(BioTek, Winooski, VT, USA)를 이용하여 total RNA를 정량하고, M-MLV Reverse Transcriptase(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)를 이용하여 total RNA(1 μg)를 cDNA로 역전사시켰다. qRT-PCR은 Quantstudio 3 real-time PCR detection system(Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)에서 실시간 PCR에 최적화된 프라이머로 Maxima SYBR Green(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)을 사용하여 수행하였다. 반응 특이성은 용융 곡선 분석으로 확인하였다. 상대적인 유전자 발현은 comparative Ct method를 사용하여 분석하였다. qRT-PCR 증폭에 사용된 프라이머는 하기 표 1에 나타내었다.
Figure pat00001
실험예 1: 이동 및 침윤 분석
전이 가능성을 분석하기 위해, 폐 SQCC 세포주(H520 및 SK-MES-1)를 24시간 동안 배양한 결과, 도 1과 같이 SK-MES-1은 H520보다 높은 수준의 이동과 침윤을 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로 H520은 전이 잠재성이 낮은 SQCC 시료를 대표하는 데 사용하고, SK-MES-1은 전이 잠재성이 높은 SQCC 시료를 대표하는데 사용하였다.
실험예 2: 대사체 및 지질체 분석
HBEpC와 2개의 폐 SQCC 세포주(전이성이 낮은 H520 및 전이성이 높은 SK-MES-1)의 대사체와 지질을 프로파일하였으며, 총 54개의 대사체 및 62개의 지질을 각각 GC-MS 및 DI-MS로 확인하였다. 그 결과, GC-MS에 의해 21개의 아미노산과 유도체, 7개의 지방산, 4개의 대사체, 4개의 유기산, 4개의 퓨린과 피리미딘, 14개의 탄수화물 관련 화합물이 확인되었다. DI-MS에 의해 세라마이드(ceramide), 포스파티딘산(phosphatidic acid; PA), 12개의 포스파티딜콜린(phosphatidylcholines; PC), 9개의 포스파티딜에탄올아민(phosphatidylethanolamines; PE), 4개의 포스파티딜글리세롤(phosphatidylglycerols; PG), 10개의 포스파티딜이노시톨(phosphatidylinositols; PI), 15개의 포스파티딜세린(phosphatidylserine; PS), 5개의 플라즈메닐포스파티딜콜린 플라즈메닐포스파티딜에탄올아민(plasmenylphosphatidylcholines plasmenylphosphatidylethanolamines; plasmenyl-PE)이 확인되었다.
동정된 대사체 중 10개의 아미노산 및 유도체(β-알라닌(× 8.80), 아스파르트산(× 10.94), 아미노말론산(× 9.91), 글루탐산, 하이드록시프롤린, 이소류신, 라이신(× 4.72), 메티오닌, 피로글루탐산 및 티로신), 1개의 지방산(아라키돈산(× 4.54), 2개의 유기산(푸마르산, 말산), 3개의 퓨린 및 피리미딘(히포크산틴(× 10.38), 이노신(× 36.19), 우리딘), 8개의 탄수화물 및 관련 화합물(에리트로스(× 13.01), 글루코즈, 글루코즈-6-포스페이트, 마노스-6-포스페이트, 미오이노시톨(× 6.05), 미오이노시톨-1-포스페이트, 리보오스, 트레온산), 니코틴아미드(× 39.04)의 수준이 정상세포 수준에 비해 편평세포암종 시료에서 유의하게 증가되었다.
상기 대사체 중에서 β-알라닌, 아미노말론산, 아스파르트산, 글루탐산, 피로 글루탐산, 아라키돈산, 니코틴아미드, 푸마르산, 말산, 히포크산틴, 이노신, 에리트로스, 글루코즈-6-포스페이트, 미오이노시톨 및 미오이노시톨-1-포스페이트는 전이 잠재성이 증가됨에 따라 점차적으로 증가되었다.
대조적으로, 류신(× 0.29), 페닐알라닌(× 0.08), 세린(× 0.37), 발린(× 0.53), 1-모노팔미틴(× 0.37), 리놀레산(× 0.31), 푸트레산(× 0.01), 글리세린산(× 0.24) 및 글리세롤(× 0.20)의 수준은 정상세포 수준에 비해 SK-MES-1에서 유의하게 감소하였다. 이들 대사체 중 류신, 세린, 1-모노팔미틴, 푸트레산 및 글리세린산은 전이 잠재성이 증가됨에 따라 점차적으로 하향 조절되었다.
동정된 지질체 중에서 PC 18:0/20:4(× 2.03), PE 16:0/20:4(× 1.88), PE 18:1/20:4(× 1.46), plasmenyl-PE 16:0/20:4(× 2.23), PI 18:1/20:4(× 6.27), PI 18:0/20:4(× 3.35)를 포함한 20:4 fatty acyl chain을 지닌 모든 지질 종은 정상세포에 비해 전이성이 높은 편평세포암종 시료(SK-MES-1)에서 유의하게 증가되었다.
PI 16:0/16:1(× 4.04), 16:1/18:1(× 2.26), 16:0/18:1(× 3.02), 18:1/18:1(× 2.12), 18:0/18:1(× 3.43), 18:1/20:4(× 6.27), 18:0/20:4(× 3.35) 및 18:0/20:3(× 1.47)을 포함하는 대부분의 PI 종은 정상세포에 비해 SK-MES-1에서 유의하게 증가되었다.
이들 PI 중 16:0/16:1, 16:1/18:1, 16:0/18:1 및 18:1/20:4의 수준은 전이 잠재성이 증가됨에 따라 점차적으로 증가되었고, 또한, PS 18:1/20:2, 18:1:20:1, 18:1:20:0, 18:1/22:6, 18:1/22:1, 18:1/22:0을 포함하는 C20 또는 C22 fatty acyl chain을 지닌 C18 단일불포화 fatty acyl chain을 포함하는 모든 PS 종의 수준이 정상세포에 비해 SK-MES-1에서 유의하게 증가되었다. PS 중 18:1:22:6 및 18:1:22:0은 전이 잠재성이 증가됨에 따라 점차적으로 증가되었다.
실험예 3: 폐 SQCC 전이를 위한 예측 모델 및 바이오마커
HBEpC와 2개의 폐 SQCC 시료의 대사체 및 지질 프로파일링에서 얻은 총 116개의 동정된 대사체 및 지질을 사용하여 주성분 분석(Principal compenent analysis; PCA)과 계층적 클러스터링을 사용하는 히트맵(heatmap)을 수행하였다. PCA에 의한 스코어 플롯(score plot)은 정상세포와 2개의 SQCC 시료가 PC1에 의해 59.2%의 분산으로 명확하게 분리되어있는 것으로 나타났으며, 다른 전이 잠재성을 가지는 SQCC 시료는 PC2에 의해 59.2%의 분산으로 분리되었다(도 2A). 이러한 결과는 SQCC 세포주의 대사체와 지질의 변화가 전이 가능성과 관련이 있음을 의미한다. color scheme에 의한 상대적 농도의 대사체 및 지질 변화를 보여주는 히트맵은 대사체 및 지질체 차이를 나타내었다. HBEpC(정상), H520(저 전이성) 및 SK-MES-1(고 전이성)의 세 그룹은 전이 잠재성에 따라 개별적으로 집단화되었다(도 2B).
변형된 대사체와 SQCC 세포의 전이 잠재성 사이의 상관관계를 조사하기 위해 partial least squares regression(PLSR) 모델을 개발하였다. PLSR 모델을 구축하기 위해 HBEpC, H520 및 SK-MES-1 각각의 116가지 변수를 포함하는 training 데이터세트가 실험 데이터(n = 6)로부터 생성되었다. PLSR 모델로부터 유도된 VIP(variable influence on projection) 값은 예측 모델 구축에 기여한 구성 요소의 영향을 반영한다. VIP 값 > 1.0인 대사체 및 지질은 전이 잠재성을 예측하는 능력에 크게 기여한 화합물로 간주되어 이들 화합물을 바이오마커 후보 물질로 선별하고 PLSR 모델을 다시 구축하였다(도 3A). PLSR 모델의 회귀 방정식은 VIP 값이 1.0보다 큰 변수를 사용하여 구축되었으며, 높은 상관 계수 값(R2 = 0.9976)을 갖는 y = x - 1.0112e-3으로 표현되었다. 이 모델은 R2Y(적합도 파라미터) 및 Q2Y(예측 능력 매개 변수) 값을 각각 0.998 및 0.996으로 나타낸다. 이에, VIP 값 > 1.0인 변수를 사용하는 PLSR 모델은 전이 예측 모델로 제안되었으며 RMSEE(root-mean-square error of estimation) 값은 0.0458이었다(도 3A). 이는 상기 모델이 SQCC 환자의 전이성을 예측하는 데 유용한 도구로 사용될 수 있음을 의미한다.
PLSR 모델을 검증하기 위해 HCC 95 및 H1703에서 얻은 실험 데이터로부터 무작위로 선택된 데이터세트를 모델에 적용시켰다(도 3B). 이 모델에서는 낮은 RMSEP 값을 나타내었다. 이는 대사체와 지질이 다른 전이 잠재력을 가진 그룹들 사이에서 뚜렷하게 나타났다.
바이오마커 후보 물질을 검증한 결과, 아스파르트산, β-알라닌, 아미노말론산, 히포크산틴, 이노신, 미오이노시톨 및 PI 18:0/20:4는 전이 가능성이 증가됨에 따라 점차적으로 증가하는 수준을 보였다. 이에, 상기 7개의 화합물은 SQCC의 전이를 예측하기 위한 잠재적 바이오마커로 제안되었다(도 4). 잠재적 바이오마커의 데이터를 기반으로 하여 전이 잠재성에 따라 계층적 클러스터 분석을 수행하였다(도 5). 이는 상기 7개의 잠재적 바이오마커가 다른 전이 잠재성을 가진 그룹들 사이에서 매우 뚜렷함을 보여주었다.
실험예 4: 대사 및 전이 경로 분석
HBEpC 및 폐 SQCC 전이 특성과 관련된 주요 신진 대사 경로를 확인하기 위해 HBEpC 및 SQCC에서 검출된 대사체 및 지질을 MetaboAnalyst 4.0 (http://www.metaboanalyst.ca)에 업로드하였다. significant cutoffs p < 0.05와 높은 impact score를 가지는 상위 5개의 신진 대사 경로는 SQCC의 전이 가능성과 관련되어 있었다(표 2). SQCC 관련 대사 경로 중에서 알라닌, 아스파르트산 및 글루타메이트 대사가 가장 높은 impact score를 나타내었다. β-알라닌 대사, 글리신, 세린 및 트레오닌 대사, 이노시톨 포스페이트 대사 및 아미노아실-tRNA 생합성도 상위 5개의 대사 경로와 관련되어 있었다.
Figure pat00002
HBEpC와 비교하여 4개의 폐 SQCC 세포주에서 차별적으로 발현되는 전사체를 조사하기 위해 RNA 시퀀싱(RNA-seq)을 수행하였고, 2배 이상의 유의한 변화를 보이는 2179개의 전사체가 SQCC 시료에서 관찰되었다. 차별적으로 발현된 유전자는 DAVID 생물 정보학 도구 및 KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) 경로를 이용하여 분석되었다. 이러한 경로 중 PI3K-Akt 신호 전달 경로, 글루타티온 대사, 지방산 대사, 글리세로인지질 대사 및 아미노산 생합성은 특히 아미노산 및 지질 대사와 관련되어 있었다(표 3).
Figure pat00003
SQCC 전이와 관련된 경로에서 차별적으로 발현된 전사체는 qRT-PCR에 의해 검증되었다. PI3K-Akt 신호 전달 경로를 자극하는 PIK3CA 및 아스파르트산을 β-알라닌으로 전환시키는 GAD1은 HBEpC에 비해 SQCC에서 더 많이 발현되었다. 또한, β-알라닌 대사 관련 전사체 PANK1은 전이 가능성이 높은 SQCC에서 높게 발현되었다. 반대로, β-알라닌을 말로네이트 세미알데히드로 전환시키는 ABAT는 증가된 전이 가능성과 함께 점차적으로 하향 조절되었다. β-알라닌 대사에 관여하는 대사체 및 전사체는 도 6A에 나타내었으며, β-알라닌 대사 관련 전사체의 발현 수준은 도 6B에 나타내었다.
본 발명에서는 폐 SQCC 전이 예측을 위한 잠재적인 바이오마커를 동정하고 SQCC 전이 억제를 위한 치료 표적을 확인하고자 하였다. 이에, 대사체 및 전사체를 통합하여 변경된 대사체와 관련된 전사체 사이 상관관계를 분석하였다. 대사체 연구 외에도 지질 분석 결과, SQCC 전이를 예측하는데 사용할 수 있는 7개의 잠재적인 바이오마커를 동정하였다. 비정상적으로 증가된 아미노말론산은 단백질 합성에서 관찰 가능한 결함이었다. 또한 SQCC에서 높은 PIK3CA 발현 수준과 관련된 증가된 미오이노시톨 및 PI 18:1/20:4는 PI3K-Akt 신호 전달 경로의 과활성화를 제시하였다. 전이 가능성이 증가됨에 따라, 퓨린 합성은 DNA 합성에 대해 점점 더 자극을 받았다. 이는 퓨린 신진 대사의 붕괴로 이어질 수 있고 결과적으로 증가된 전이 가능성과 함께 히포크산틴 및 이노신의 수준을 증가시킬 수 있다. 하향 조절된 ABAT로부터 아스파르트산과 β-알라닌의 증가는 에너지 생성을 위한 TCA-사이클의 과활성화를 가져왔다. 이러한 비정상적으로 변형된 경로를 SQCC 전이 억제를 위한 치료 표적으로 제안한다. 또한, ABAT의 상향조절이 β-알라닌 관련 경로에 영향을 미쳐 β-알라닌 수준을 정상화시키고 SQCC의 전이 잠재성을 하향 조절할 것으로 기대한다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술한 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질을 유효성분으로 포함하는 폐암 전이 예측용 바이오마커 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 폐암은 폐 편평세포암종 및 폐 선암으로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 폐암 전이 예측용 바이오마커 조성물.
  3. 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질의 발현 수준을 측정할 수 있는 제제를 유효성분으로 포함하는 폐암 전이 예측용 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제제는 프라이머, 프로브, 항체, 펩타이드, 앱타머 또는 화합물인 것을 특징으로 하는 폐암 전이 예측용 조성물.
  5. 제 3항의 조성물을 유효성분으로 포함하는 폐암 전이 예측용 키트.
  6. a) 폐암 환자로부터 분리된 시료에서 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질의 발현 수준을 측정하는 단계;
    b) 상기 발현 수준을 대조군 시료와 비교하는 단계; 및
    c) 상기 발현 수준이 대조군 시료보다 높을 경우 폐암 전이 위험성이 높다고 판단하는 단계;
    를 포함하는 폐암 전이 예측에 필요한 정보를 제공하는 방법.
  7. 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질의 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 포함하는 폐암 전이 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  8. a) 폐암세포에 시험물질을 접촉시키는 단계;
    b) 상기 시험물질을 접촉시킨 폐암세포에서 아미노말론산(aminomalonic acid), β-알라닌(β-alanine), 아스파르트산(aspartic acid), 히포크산틴(hypoxanthine), 이노신(inosine), 미오이노시톨(myo-inositol) 및 포스파티딜이노시톨 18:1/20:4(phosphatidylinositol 18:1/20:4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질의 발현 또는 활성 정도를 측정하는 단계; 및
    c) 대조군 시료와 비교하여 상기 발현 또는 활성 정도가 감소한 시험물질을 선별하는 단계;
    를 포함하는 폐암 전이 치료제 스크리닝 방법.

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114544812A (zh) * 2022-02-18 2022-05-27 复旦大学附属中山医院 一种代谢组合式标志物在诊断哮喘中的应用
CN117517532A (zh) * 2024-01-04 2024-02-06 衍思(南京)生命科技有限公司 基于代谢组学和人工智能技术的肺腺癌早期诊断标志物及其应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080058021A (ko) * 2006-12-21 2008-06-25 삼성전자주식회사 폐암의 림프절 미세전이 진단용 마커, 상기 마커에 대한프라이머를 포함하는 키트, 상기 마커 또는 상기 마커에대한 항체를 포함하는 마이크로어레이, 및 폐암의 림프절미세전이 여부를 진단하는 방법
US20090180958A1 (en) * 2005-04-26 2009-07-16 Karyon-Ctt Ltd. Diagnostic and therapeutic agents
KR20150028965A (ko) 2012-06-06 2015-03-17 펀다시오 인스티튜트 드 르세르카 바이오메디카 (아이알비 바르셀로나) 폐암 전이의 진단, 예후 및 치료 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090180958A1 (en) * 2005-04-26 2009-07-16 Karyon-Ctt Ltd. Diagnostic and therapeutic agents
KR20080058021A (ko) * 2006-12-21 2008-06-25 삼성전자주식회사 폐암의 림프절 미세전이 진단용 마커, 상기 마커에 대한프라이머를 포함하는 키트, 상기 마커 또는 상기 마커에대한 항체를 포함하는 마이크로어레이, 및 폐암의 림프절미세전이 여부를 진단하는 방법
KR20150028965A (ko) 2012-06-06 2015-03-17 펀다시오 인스티튜트 드 르세르카 바이오메디카 (아이알비 바르셀로나) 폐암 전이의 진단, 예후 및 치료 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Klupczynska et al., Lung Cancer, Vol. 100, 2016, pp. 71-76. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114544812A (zh) * 2022-02-18 2022-05-27 复旦大学附属中山医院 一种代谢组合式标志物在诊断哮喘中的应用
CN114544812B (zh) * 2022-02-18 2023-06-30 复旦大学附属中山医院 一种代谢组合式标志物在诊断哮喘中的应用
CN117517532A (zh) * 2024-01-04 2024-02-06 衍思(南京)生命科技有限公司 基于代谢组学和人工智能技术的肺腺癌早期诊断标志物及其应用
CN117517532B (zh) * 2024-01-04 2024-05-03 衍思(南京)生命科技有限公司 基于代谢组学和人工智能技术的肺腺癌早期诊断标志物及其应用

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