초록 ▼

Ⅲ. 선행기획연구의 내용 및 범위
1. 내 용
가. 기술개발 현황 조사
전기자극을 이용한 망막보철 연구는 미국의 Doheny Retina Inst. (SecondSight), 독일의 Tuebingen Univ. (RetinaImplant), 일본의 Osaka Univ., Nidek, 호주의 UNSW 등이 주도적으로 진행하고 있으며, 일부 임상 시험에서 희망적인 결과를 거두고 있음.
연령관련 황반변성 (AMD), 망막색소 상피변성(RP)이 인공시각으로 복원할 수 있는 실명원인인데 점점 이 질병들에 대한 이해가 깊

Ⅲ. 선행기획연구의 내용 및 범위
1. 내 용
가. 기술개발 현황 조사
전기자극을 이용한 망막보철 연구는 미국의 Doheny Retina Inst. (SecondSight), 독일의 Tuebingen Univ. (RetinaImplant), 일본의 Osaka Univ., Nidek, 호주의 UNSW 등이 주도적으로 진행하고 있으며, 일부 임상 시험에서 희망적인 결과를 거두고 있음.
연령관련 황반변성 (AMD), 망막색소 상피변성(RP)이 인공시각으로 복원할 수 있는 실명원인인데 점점 이 질병들에 대한 이해가 깊어지고 실제 소자를 구현하는 경험이 늘어남에 따라 조심스럽게 전기자극 기반의 인공시각 임플란트의 개발시점을 수년에서 수십년 혹은 그 이상을 예견하고 있음.
안구 내에 광유전자를 도입하여 시각기능을 재생하는 특허는 일본 동북대에서 가지고 있으며 본 발명의 선행특허가 됨. 광유전자를 도입하여도 충분한 광자극을 위해서는 눈의 안전에 해가 될 수 있는 강한 광을 조사해야 하므로 망막색소상피세포가 손상될 가능성이 있음.
원추세포와 망막절세포에 광유전자를 전이하여 RP 모델쥐가 빛에 반응할 수 있음을 Scinec와 Nature지에 보고하여 광유전자를 이용한 시각복원이 가능함을 보임.
나. 선행 연구 분석
광감응 이온채널을 이용한 다양한 응용에 대하여는 Stanford의 Karl Deisseroth 교수가 상당한 원천특허 기술을 보유하고 있음.
그러나 대부분의 특허가 개념특허인 경우가 많으며 치료법으로 사용하기 위한 구체적인 특허가 아직 등록이 되어 있지 않아 추후 연구를 통해 실제 응용에 대한 원천기술 확보가 용이할 것으로 확인됨.
시각회복을 위한 특허가 3~4 건 나와 있기는 하나 개념적으로만 특허권을 확보하고 있고 실용화를 위한 구체적인 방법이나 소자에 대한 특허가 없어서, 본 과제에서 추진하고자 하는 이식형 마이크로 광학 소자 등은 실제 시각회복을 위한 응용소자로서 원천성을 가지고 있음.
광감응 유전자를 전이하여 시각회복 및 각종 신경재생 및 회복에 관한 특허가 2000년대 말부터 집중되고 있어 광을 이용한 신경제어에 대한 연구가 많이 진행되고 있음을 알 수 있음.
광감응 유전자 전이로 사용하는 바이러스는 대부분 AAV (Adeno-associated virus)를 사용하고 있고 이에 대한 임상시험 결과가 논문으로 발표가 되는 것으로 보아 AAV를 사용하는 유전자 치료방법은 안전성 면에서 검증이 되었음.
2. 시사점
망막절세포(RGC) 특이적 프로모터에 대한 특허가 나와 있기는 하나 이에 대한 원천특허출원이 필요해 보이며, 프로모터에 대한 지적 재산권은 추후 실제 동물모델 및 임상시험을 거치면서 효율적인 전이를 위한 프로모터 특허출원을 통해 원천 IP가 확보될 것으로 보임.
이식형(implant) 광학소자를 이용하여 광자극의 효율을 높여서 시각복원을 하려는 특허는 전혀 찾아 볼 수 없었으며 다만 광으로 전기자극 이식소자에 전력을 공급하려는 특허에서 비숫한 소자 개념이 있으나 본 연구에서 지향하는 광감응 유전자를 이용한 인공시각 구현과는 원리면에서 전혀 다른 특허임.
따라서 이식형 마이크로 광학계는 원천 응용기술로서 원천기술 확보가 가능할 것으로 보이며 안구 내 삽입을 위한 마이크로 렌즈 및 미러에 대한 생적합성 폴리머 재질, 폴리머의 성형 및 마이크로 가공 기술, 안구와의 접착 기술 등 원천특허 이외에도 많은 방어특허들의 개발이 가능할 것임.
광자극을 위한 외부 평면 광원은 LED 산업의 발달로 하드웨어 자체로 원천특허를 확보하기는 쉽지 않을 것으로 보이나 광감응 망막절 세포를 효과적으로 자극하기 위한 방법 및 소자로 방어특허 출원이 가능해 보임.

Abstract ▼

Ⅲ. Content and scope of preliminary study
1. Content
1-1. Preliminary study and analysis
○ Study of retinal prosthesis using electrical stimulation make leading progress by Doheny Retina Inst. (SecondSight) in U.S.A, Tuebingen Univ.
(RetinaImplant) in Germany, Osaka Univ., Nidek in Japan

Ⅲ. Content and scope of preliminary study
1. Content
1-1. Preliminary study and analysis
○ Study of retinal prosthesis using electrical stimulation make leading progress by Doheny Retina Inst. (SecondSight) in U.S.A, Tuebingen Univ.
(RetinaImplant) in Germany, Osaka Univ., Nidek in Japan, and UNSW in Australia and these show hopeful result in partial clinical demonstration.
○ Aging Macular degeneration and retinal pigment degeneration is one of reason about recoverable blindless. According to deeply understanding about these diseases and increases of experiences to design actual devices, we can expect that development of artificial implant based on electrical stimulation will be embodied for some years ahead.
○ The patent about vision recovery by optogenetics belong to Tohoku university and it become a preliminary patent for our development. It is possible to demage retinal pigment cells because saturated light to stimulate optogene is harmful to eyes. To prevent this negative effect, we should investigate suitable light intensity
○ According to the Science and Nature, it has potential to vision recovery because RP model rat which has optogene in cone cell and retinal ganglion cells shows response to light.
1-2. Analysis of preliminary study
○ Professor Karl Deisseroth in Stanford holds a lot of preliminary patents about various applications using light-response ion channel.
These patents are classified not a concrete patent but a conceptual patent.
○ Therefore, we confirm that by further study security of original technology about actual application can be easily done.
○ Although three or four patents is granted for vision recovery, all of them include conceptually patent right without specific methods or devices.
Therefore, implanted micro-optic device which we can propel have origin with application of actual vision recovery.
○ The patents for vision recovery and nerve regeneration by optogenetics are intensive in the late 2000s so several study about optical nerve control are progressed.
○ Viruses at optogenetics are mostly AAV (Adeno-associated virus) in optogenetics and some papers dealt with the results of clinical demonstration. For these reason, the gene therapy using AAV is verified at its safety.
2. Suggestion
○ There is a patent about retinal ganglion cell- specific promoter. However, intellectual property rights about this technique can be confirmed by the patent application about effective transition promoter through animal model and clinical demonstration.
○ There is no patents about increase of efficiency of optical stimulation using a implanted optical device and some patents deal with conceptual devices that are similar with optical power supply for electrical stimulated implant devices. Therefore, a patent about realization of artificial vision that we chase is different from previous patents in a principle.
○ Implant micro-optical system can confirm original technology by original application technology. So, several defensive patents about bio-compatible polymer quality, polymer molding, micro-process technology and adhesion technology for eyes will be developed for intraocular micro-lens and mirror.
polymer quality, polymer molding, micro-process technology and adhesion technology for eyes will be developed for intraocular micro-lens and mirror.
○ External plane light source will be one of defensive patents because it is hard to secure a original patent with only hardware due to development of LED industry but the effective methods and devices for stimulation of optogenetic retinal ganglion cells have a great potential for defensive patents.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 4
• 보고서 요약서 ... 5
• 요 약 문 ... 6
• SUMMARY ... 11
• CONTENTS ... 16
• 목 차 ... 17
• 제 1 장 선행기획연구 개요 ... 18
• 1절 선행기획연구의 목적, 필요성 및 범위 ... 18
• 2절 대상 융합기술의 정의 및 개념 ... 26
• 제 2 장 기술개발 현황 및 조사 • 분석 ... 33
• 1절 국내 • 외 기술개발 현황 ... 33
• 2절 광자극 인공시각기술에 대한 국내외 특허 분석 ... 45
• 2절 선행 연구 조사 • 분석 및 시사점 ... 74
• 제 3 장 기술개발 목표 및 내용 ... 76
• 1절 원천특허 포트폴리오 ... 76
• 2절 연구개발내용 및 범위 ... 79
• 3절 기존 기술과의 차별성 및 원천성 ... 137
• 4절 국가 R&D 전략과의 연계성 및 부합성 ... 140
• 5절 선행연구내용 및 결과 ... 142
• 제 4 장 선행기획연구 활동 추진 내용 ... 170
• 1절 선행기획연구 추진 체계 ... 170
• 2절 선행기획연구 방법론 ... 174
• 3절 선행기획연구 활동 내용 ... 176
• 4절 R D 추진 전략 컨설팅(11. 5.20) 결과 반영 ... 179
• 제 5 장 기대성과 및 활용 계획 ... 184
• 1절 기대성과 ... 184
• 2절 상용화 예상 분야 ... 188
• 3절 경제성 분석 ... 190
• 제 6 장 참고문헌 ... 199