초록 ▼

관상심장질환 및 심부전과 같은 심장질환은 서구권 선진국의 의료부담의 큰 부분을 차지하고 있다. 미국의 경우 약 700만 명 이상이 심근 경색의 경험이 있으며 490만 명이 울혈성 심부전으로 고통 받고 있다. 심장질환의 치료를 위해 다양한 치료방법 및 의료 기술들이 급속히 발전해오고 있으나, 심장질환발생률은 여전히 증가 추세에 있어 보다 근본적인 치료방법이 절실히 필요한 실정이다. 최근에 골격근 모세포를 심장질환 부위에 이식한 후 심근의 remodeling을 억제하고 수축력 향상에 기여한다는 연구 결과들이 보고되어 심장질환 환자들에게

관상심장질환 및 심부전과 같은 심장질환은 서구권 선진국의 의료부담의 큰 부분을 차지하고 있다. 미국의 경우 약 700만 명 이상이 심근 경색의 경험이 있으며 490만 명이 울혈성 심부전으로 고통 받고 있다. 심장질환의 치료를 위해 다양한 치료방법 및 의료 기술들이 급속히 발전해오고 있으나, 심장질환발생률은 여전히 증가 추세에 있어 보다 근본적인 치료방법이 절실히 필요한 실정이다. 최근에 골격근 모세포를 심장질환 부위에 이식한 후 심근의 remodeling을 억제하고 수축력 향상에 기여한다는 연구 결과들이 보고되어 심장질환 환자들에게 심장질환 치료에 대한 희망을 제시하고 있다. 그러나 이러한 방법을 수행함에 있어 심실 부정맥 유발 가능성 또는 이식된 근모세포의 심근세포로의 분화 가능성이 낮다는 점으로 인하여 근본적인 심근 재생에 의한 기능 회복으로 보기는 어려운 점 등의 해결점이 남아있다.
허혈성 심장질환에 대한 유전자 세포치료제의 효과를 증명하기 위하여 rat을 대상으로 관상동맥 결찰술을 수행하여 좌심실 부위에 허혈성 질환을 보이는 심장질환 동물모델을 정립하였다. 심근재생관련 유전자를 근모세포로 효과적으로 전달할 수 있는 효율적인 유전자 전달 방법을 구축하여 심근재생관련 유전자(GATA4, $VEGF_{165}$)들의 형질도입 후에 유전자 발현이 효과적으로 진행됨을 확인하였다. 유전자 전달로 인한 근모세포의 독성 및 증식 등에 관한 안전성 자료를 확보하였다. 유전자 세포치료제가 허혈성 심장질환 모델에 이식된 후에 Echocardiography를 이용한 심장의 기능 분석에 관한 기반 지식을 얻을 수 있었다. 특히 심장의 활동성 분석 및 LVEF (left ventricular ejection fraction) 또는 FS (fractional shortening)를 이용한 심근기능의 비교 분석에 관한 관련 know-how를 확립하였다. H&E staining이나 Masson trichrome staining과 같은 조직염색을 통한 허혈성 심장부위의 심근 재생여부를 관찰하였으며, 주입된 유전자 세포치료제가 표적 장기로 안전하게 이식이 되었는가에 대한 안전성을 확인하기 위하여 이식된 세포의 체내 분석을 수행하였음. 이를 위하여 female 동물의 심장에 Male의 근모세포를 이식한 후 심장, 간, 폐 조직에서 genomic DNA를 추출하여 Y chromosome에만 존재하는 sry 유전자에 대한 PCR을 수행하여 표적으로한 심장에 주입된 세포가 존재함을 확인하였다.
이러한 연구를 통하여 허혈성 심장질환을 대상으로한 유전자 세포치료제에의 효과를 검증할 수 있는 안전성 유효성 등의 적절한 기준을 제시함으로써 허혈성 심장질환 유전자 치료제의 기준 및 시험에 활용될 기반 자료를 제시하였다.

Abstract ▼

Heart failure such as coronary artery disease and cardiac insufficiency, has been large portion in medical budget in a developed country, In the United States alone, approximately 7 million patients suffer from heart failure. More than 4.9 million Americans have congestive heart failure. Despite rem

Heart failure such as coronary artery disease and cardiac insufficiency, has been large portion in medical budget in a developed country, In the United States alone, approximately 7 million patients suffer from heart failure. More than 4.9 million Americans have congestive heart failure. Despite remarkable advances in medical and surgical treatment for heart failure, it remains to be a high risk factor in human death. Therefore more fundamental therapeutic methods have absolutely been needed. Recent studies that transplantation of skeletal muscle into heart failure patient improved the contractile function of myocyte were reported. Although these reports have suggested the dream to heart failure patients, arrhythmia and the low potential of differentiation into cardiomyocyte after myoblast transplantation remains controversial.
We established the ischemic heart failure rat model by ligation of coronary artery to validate the efficacy of gene-based cell therapy. We also identify the efficient gene delivery system into myoblast cells. Using this delivery system, we transfected efficiently $VEGF_{165}$ and GATA4 into myoblast cells and confirmed the expression of target proteins by RT-PCR, ELISA, Westem blot, and GUAVA analysis, In addition, cytotoxic effect and cell growth after transfection were examined. Therefore, we obtained the results on safety from cellular toxicity and cell growth. To identify the improvement of cardiac funcdon after transplantation of gene transfected-cells, we analysed LVEF and FS by echocardiography. We also performed H&E staining and Masson trichome staining so that we identified more improved regeneration of impaired cardiomyocyte in rat transplanted with gene-transfected myoblast cells than control rat. In addition, to analyze proper targeting of transfected-myoblast cells into cardiomycyte, we isolated genomic DNA from several tissues including heart, lung, liver, and detected sry gene in Y chromosomal DNA by PCR, resulting that we obtained safety of transplanted cells in animal model.
In summary, we established the standards and experimental methods to test efficacy of gene based cell therapy for ischemic heart disease.

목차 Contents

• 총괄연구개발과제 연구결과 ...9
• 제 1 장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ...9
• 제 2 장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 방법 ...14
• 제 3 장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ...28
• 제 4 장 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ...46
• 제 5 장 총괄연구개발과제의 연구성과 ...48
• 제 6 장 기타 주요변경사항 ...49
• 제 7 장 참고문헌 ...49
• 제 8 장 첨부서류 ...50