초록 ▼

- 파킨슨병에 적용 가능한 도파민신경세포를 인간 배아줄기세포로부터 단계적, 효과적으로 분화시키고 임상적용이 가능한 조건을 확보 한 후 비임상 시험에 진입을 목표로 함.
- 년차별 연구결과는 1차년에서 기형종 발생억제 및 분화세포 다양성 해결을 위한 연구를 진행 하였으며 기형종 원인이 되는 미분화 배아줄기세포를 분리하기위한 신경전구체구 재형성 방법을 개발 하였고 재형성 신경전구체구 분화 시 전구세포군의 동일성을 확보 하였으며 신경전구체구 특성화, 체세포로부터 유도된 만능줄기세포 (iPS cell)로부터 신경전구체구 및 도파민신경

- 파킨슨병에 적용 가능한 도파민신경세포를 인간 배아줄기세포로부터 단계적, 효과적으로 분화시키고 임상적용이 가능한 조건을 확보 한 후 비임상 시험에 진입을 목표로 함.
- 년차별 연구결과는 1차년에서 기형종 발생억제 및 분화세포 다양성 해결을 위한 연구를 진행 하였으며 기형종 원인이 되는 미분화 배아줄기세포를 분리하기위한 신경전구체구 재형성 방법을 개발 하였고 재형성 신경전구체구 분화 시 전구세포군의 동일성을 확보 하였으며 신경전구체구 특성화, 체세포로부터 유도된 만능줄기세포 (iPS cell)로부터 신경전구체구 및 도파민신경세포의 효율적 분화를 확인 함
- 2차년은 분화 기초특성분석 및 안전성확보를 위한 배양조건의 확립을 목표로 하여 SNM의 과학적 분석을 통한 순도검증 및 도파민 신경분화 조건 분석, 임상적용 고려된 배아줄기세포에 개발된 분화 방법 적용, 면역유발물질 및 동물유래인자 배제된 배양 환경 개발의 성과를 도출 하였음.
- 3차년은 도파민신경세포 및 신경전구체의 대량생산 조건 확립을 목표로하여 SNM으로부터 분화 유도시 효율적으로 SNM을 절편화 하는 방법 및 기구를 개발 하였고 Reformed SNM의 대량 생산 방법 및 대량보존 방법을 확립 하였으며 분화 효율증진 및 시간 단축을 위한 단층배양시스템을 개발, 분화된 도파민신경세포의 기능성을 증진 및 검증 하였음.
- 4차년은 이식 최적 조건 확립 및 임상적용 준비를 목표로 이식 후 생존율 높이는 인자를 발굴 하였고 암 발생 억제와 생존율 증진을 위한 분화 정도 및 적정 세포수를 확립 했으며 연구내용 임상화를 위한 연구 및 비임상 시험을 준비하고 개발된 방법과 도구들의 안전성을 검사하였음

Abstract ▼

Parkinson's disease (PD) is a neurodegenerative disorder characterized by progressive and selective loss of dopaminergic (DA) neurons in the midbrain substantia nigra (1). Currently, the prevailing strategy for the treatment of PD is pharmacological. However, pharmacological treatment with L-DOPA wo

Parkinson's disease (PD) is a neurodegenerative disorder characterized by progressive and selective loss of dopaminergic (DA) neurons in the midbrain substantia nigra (1). Currently, the prevailing strategy for the treatment of PD is pharmacological. However, pharmacological treatment with L-DOPA works initially, but over time, the effectiveness of L-DOPA wanes and side effects develop (2). An alternative approach may be the transplantation of DA-synthesizing cells. One source of DA-synthesizing cells is embryonic stem cells (ESCs). ESCs are pluripotent and capable of self-renewal (3-5). For the purpose of applying the ESCs to PD, many researchers have tried to develop protocols by which ESCs from some species can differentiate into DA neuronal phenotypes (6-11). Although some progress has been made in the generation of DA neurons from hESCs (12-22), there are still many technical improvements to be made beforethe application of hESCs to treat PD. Examples of these include increasing the purity of DA neurons, supplying a sufficient quantity of DA neurons for clinical applications, decreasing tumor formation after transplantation, and clearly demonstratingthe functionality of hESC-derived DA neurons in a Parkinsonian animal model.
The unique feature of our protocol is the generation of pure spherical neural masses (SNMs). The SNMs can be expanded for long periods without losing their differentiation capability and be coaxed into DA neurons efficiently within a relatively short time (about 2 weeks) when needed. The SNM culture as well as DA neuron derivation from the SNMs do notneed feeder cells, which reduces the risk of contamination of unwanted cells and pathogens. More importantly, our hESC-derived DA neurons induced clear behavioral recovery in three behavioral tests after transplantation in a Parkinsonian rat model, indication their functionality in vivo ; these behavioral data would clarify a recent heated debate about the behavioral recovery by hESC-derived DA neurons in a rat Parkinsonian model (14, 23). ESCs are good cell sources for cell replacement therapy because of their pluripotency and ability of infinite proliferation.
However, culture environment with xeno-components, tumorigenicity and insufficiency of differentiated cells remain barriers to clinical application. For the purpose of applying the ESCs to clinical approach of neurodegenerative disease, we have tried to develop protocols by which ESC-derived neuronal progenitors can maintain and differentiate into neurons without barriers for clinical use. Spherical neural masses (SNMs) consists of mostly neuronal progenitors were formed from hESCs which have been created by xeno-free conditions and differentiated into mature neurons. SNM reformation method was used to avoid the teratoma formation. For mass production of the reformed SNMs and differentiated neurons, we also developed a new method for SNM fragmentation. These strategies in our study could be helpful for removing some barriers for clinical application of hESCs.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 보고서 요약서 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 7
• 목 차 ... 8
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 9
• 제1절 연구목표 및 필요성 ... 9
• 제2절 연구내용 및 범위 ... 11
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 13
• 제1절 국외 연구팀들의 도파민신경세포 분화연구 현황 ... 13
• 제2절 국내 연구팀들의 도파민신경세포 분화연구 현황 ... 14
• 제3절 기존의 타 연구와 본 연구자의 연구의 차별성 ... 15
• 제4절 현기술 상태의 취약성 ... 15
• 제4절 앞으로의 전망 ... 16
• 제5절 산업체 참여시기 및 방법 ... 17
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 18
• 제1절 연구범위 및 연구수행 방법 ... 18
• 제2절 연구수행 내용 및 결과 ... 21
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 50
• 제1절 연구개발 목표 및 평가의 착안점 ... 50
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 55
• 제1절 추가연구의 필요성 ... 55
• 제2절 타 연구에의 응용 ... 55
• 제3절 기업화 추진방안 ... 55
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 56
• 제 7 장 참고문헌 ... 57
• 부 록. 연구결과 성과물 및 입증자료 ... 59
• 연구개발결과 활용계획서 ... 63