초록 ▼

본 과제에서는 '전립선암을 표적지향하여 진단하고 치료하는 다기능성 나노입자'를 개발하였음.
초상자성 산화철 나노입자에 전립선암 선택적인 압타머 리간드와 항암제를 모두 결합시킴으로써 자기공명영상을 통해 전립선암을 효과적으로 진단하고 나아가 암세포를 죽임으로써 치료하는 것임. 세부적인 연구내용은 다음과 같음.
● 생체에 적합한 초상자성 산화철 나노입자를 개발함.
- <TEX>$Fe^{2+}$</TEX> 및 <TEX>$Fe^{3+}$</TEX> 이온 존재 하에서

본 과제에서는 '전립선암을 표적지향하여 진단하고 치료하는 다기능성 나노입자'를 개발하였음.
초상자성 산화철 나노입자에 전립선암 선택적인 압타머 리간드와 항암제를 모두 결합시킴으로써 자기공명영상을 통해 전립선암을 효과적으로 진단하고 나아가 암세포를 죽임으로써 치료하는 것임. 세부적인 연구내용은 다음과 같음.
● 생체에 적합한 초상자성 산화철 나노입자를 개발함.
- <TEX>$Fe^{2+}$</TEX> 및 <TEX>$Fe^{3+}$</TEX> 이온 존재 하에서 magnetite를 합성함.
- 자성나노입자 코팅용 생체적합성, antifouling 특성을 갖는 poly(TMSMA-PEGMA-NAS)고분자를 합성함.
- 합성한 고분자를 이용하여 자성나노입자에 공유결합을 통하여 코팅한 후 생체 적합성 초상자성 산화철 나노입자(수분산 크기: 25 nm)를 성공적으로 합성함.
● 전립선암 진단 및 치료용 자성나노입자-압타머-독소루비신 컨쥬게이트 합성
- 생체적합성 자성나노입자에 압타머를 아미드결합을 통해 화학적 결합하였음.
- 또 다른 방법으로써, 자성나노입자에 oligonucleotide를 먼저 컨쥬게이션 시키고, 압타머를 나중에 hybridization함으로써 자성나노업자-압타머하이브리드 시스템을 구축함.
- 자성나노업자-압타머 컨쥬게이트의 DNA염기쌍으로의 독소루비신 삽입특성을 이용해 항암제인 독소루비신을 선적하여 자성나노입자-압타머-독소루비신 컨쥬게이트 시스템을 구축함.
● 자성나노입자-압타머-독소루비신 킨쥬게이트 전립선암세포와의 상호작용 조사
- Lncap세포 (PSMA+)와 PC3세포(PSMA-)에서 prussian blue staining 및 T1, T2-weighted MR 이미징을 통해 자성나노입자-압타머 컨쥬게이트의 표적지향 능력을 검증함.
- MTT 세포실험을 수행하여 컨트롤 대비 자성나노입자-압타머-독소루비신의 표적지향성 및 표적암 선택적 살해여부를 확인하였음.
● 전립선암 생쥐모델을 이용한 자성나노입자-압타머-독소루비신 컨쥬게이트의 MRI 실험 (표적지향가능성 및 치료효과 조사)
- 전립선암 표적지향 동물실험의 선 연구 (Preliminary study)로써 표적지향리간드 없이 독소루비신이 선적된 자성나노입자를 구축하여 Lewis Lung Carcinoma 암 동물모델에서 암 진단 및 치료효과를 검증하였음.

Abstract ▼

In this project, we developed 'multifunctional magnetic nanoparticles' for combined prostate cancer imaging and therapy. We conjugated both prostate specific PSMA aptamer and anti-cancer drug(doxorubicin} to the superparamagnetic iron oxide nanoparticIes, and evaluated their MR imaging abi

In this project, we developed 'multifunctional magnetic nanoparticles' for combined prostate cancer imaging and therapy. We conjugated both prostate specific PSMA aptamer and anti-cancer drug(doxorubicin} to the superparamagnetic iron oxide nanoparticIes, and evaluated their MR imaging ability and selective anti-cancer efficacy in prostate cancer models.
● Development of biocompatible superparamagnetic iron oxide nanoparticles
- Synthesis of magnetite in the presence of <TEX>$Fe^{2+}$</TEX> and <TEX>$Fe^{3+}$</TEX> ions
- Synthesis of poly(TMSMA-PEGMA-NAS) including biocompatible, antifouling characteristics for use in surface coating of magnetite
- Synthesis of superparamagnetic iron oxide nanoparticles using synthesized polymer through the covalent interaction between nanoparticles and polymer (average hydrodynamic size; 25 nm)
● Development of doxorubicin loaded, aptamer functionalized magnetic nanoparticles
- Chemical conjugation of PSMA aptamers onto the magnetic nanoparticles via amide bond
- Chemical conjugation of oligonucleotides onto the magnetic nanoparticles, and subsequent hybridization of PSMA aptamers and oligonucleotide functionalized magnetic nanoparticles via complementary sequences to get aptamer functionalized magnetic nanoparticles
- Doxorubicin loading to the aptamer functionalized magnetic nanoparticles via doxorubicin intercalation into DNA double-stranded nucleotides to get final doxorubicin loaded, aptamer functionalized magnetic nanoparticles
● Evaluation of selectivity of doxorubicin loaded, aptamer functionalized magnetic nanoparticles in in vitro prosrate cancer cells
- Evaluation of selectivity of doxorubicin loaded, aptamer functionalized magnetic nanoparticles using prussian blue staining and T1, T2-weighted MR imaging in the Lncap cells(PSMA+) and PC3 cells(PSMA-)
- MTT assay of doxorubicin loaded, aptamer functionalized magnetic nanoparticles in the Lncap celIs(PSMA+) and PC3 cells(PSMA-)
● Evaluation of doxorubicin loaded, aptamer functionalized magnetic nanoparticles In in vivo animal models
- As a preliminary study, we investigated the MR imaging ability and cancer treatment efficacies of non-targeted, doxorubicin loaded magnetic nanoparticles In Lewis Lung Carcinoma allograft animal model.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 4
• 목차 ... 6
• I. 연구개발결과 요약문 ... 8
• 연구개발사업 최종연구개발결과보고서 요약문 ... 8
• Project Summaery ... 10
• II. 연구개발과제 연구결과 ... 12
• 1. 연구개발의 최종 목표 ... 12
• 1.1. 연구개발의 배경 및 필요성 ... 12
• 1.2. 연구개발의 최종 연구목표 및 범위 ... 14
• 2. 연구개발의 연구대상 및 방법 ... 16
• 3. 연구개발과제의 연구개발결과 ... 18
• 3.1. 전립선암 진단 및 치료용 자성나노입자-압타머-항암제 컨쥬게이트 시스템 구축 ... 18
• 3.2. 다기능성 나노입자를 이용한 in vitro 전립선암 모델에서의 진단 및 치료효과 검증 ... 26
• 3.3. 전립선암 진단 및 치료용 자성나노입자-압타머하이브리드-항암제 컨쥬게이트 시스템 구축 ... 30
• 3.4. 다기능성 나노입자를 이용한 in vitro 전립선암 모델에서의 진단 및 치료효과 검증 ... 36
• 3.5. 다기능성 나노입자를 이용한 in vivo 전립선암 모델에서의 진단 및 치료효과 검증 ... 40
• 4. 연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 46
• 4.1. 연구개발과제의 연구결과 요약 ... 46
• 4.2. 연구수행에 따른 문제점 및 개선방향 ... 48
• 5. 연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 50
• (1) 연구성과 총괄 ... 50
• (2) 연구성과 상세내역 ... 52
• (3) 연구개발과제의 목표달성도 ... 60
• 6. 연구개발과제의 활용계획 ... 64
• (1) 연구종료 3년까지 예상 연구성과 ... 64
• (2) 연구성과의 활용계획 ... 64
• 7. 참고문헌 ... 64
• 8. 첨부서류 ... 64
• [붙임1] 자체평가의견서 ... 66
• 끝페이지 ... 76