초록 ▼

I. 연구 개발의 목적
암 세포 특이적으로 siRNA를 전달할 수 있는 hybrid RNA 기반 전달체를 개발함으로써 암 성장을 효과적 이며 특이적으로 제어할 수 있는 유전산물을 개발하고자 함. 이를 위하여 CEA 특이적 RNA aptamer와 암세포 사멸용 siRNA를 결합한 hybrid RNA를 개발하고 개발된 hybrid RNA가 과연 CEA 발현 암세포 특이적으로 siRNA를 전달함으로써 특정 암세포 특이적으로 RNA 간섭현상이 유도되는지 관찰하고 나아가 암세포의 성장이 억제되는지 세포배양 및 암 동물모델에서 검증하고자

I. 연구 개발의 목적
암 세포 특이적으로 siRNA를 전달할 수 있는 hybrid RNA 기반 전달체를 개발함으로써 암 성장을 효과적 이며 특이적으로 제어할 수 있는 유전산물을 개발하고자 함. 이를 위하여 CEA 특이적 RNA aptamer와 암세포 사멸용 siRNA를 결합한 hybrid RNA를 개발하고 개발된 hybrid RNA가 과연 CEA 발현 암세포 특이적으로 siRNA를 전달함으로써 특정 암세포 특이적으로 RNA 간섭현상이 유도되는지 관찰하고 나아가 암세포의 성장이 억제되는지 세포배양 및 암 동물모델에서 검증하고자 함.
II. 연구 개발의 내용 및 범위
(1) Aptamer-siRNA hybrid RNA 제작
- CEA aptamer-reporter 표적용 siRNA hybrid RNA 제작
- Aptamer-siRNA hybrid RNA의 세포 표면과의 특이적 반응 관찰
(2) hybrid RNA에 의한 특이 암세포 RNA 간섭 현상 관찰
- hybrid RNA에 의한 특이 암세포적 reporter 유전자 발현 억제 관찰
- hybrid RNA에 의한 RNAi pathway 검증
(3) hybrid RNA에 의한 특이 암세포의 세포사 관찰
- CEA aptamer-암세멸용 siRNA hybrid RNA 제작 및 hybrid RNA에 의한 특이 암세포에서의 표적 RNA 발현 저해 검증
- hybrid RNA에 의한 특이 암세포의 세포 사멸 관찰
(4) hybrid RNA에 의한 암 동물모델에서의 특이 암성장 억제 관찰
- hybrid RNA의 암 동물모델로의 유입 조건 구축
- 암 동물모델 에서의 hybrid RNA에 의한 특이 암조직 사멸 관찰
III. 연구 개발 결과
(1) CEA 특이적 RNA aptamer와 reporter (firefly luciferase) 표적 siRNA를 1:1의 비율로 혹은 2:1의 비율로 융합한 hybrid RNA를 제작함.
(2) CEA 특이적 aptamer가 CEA 발현 암세포 표면 특이적으로 결합할 수 있으며 CEA aptamer-siRNA hybrid RNA도 CEA 발현 암세포 표면 특이적으로 결합할 수 있음. CEA aptamer 특성을 정리하여 미국 특허 출원함 [USA Application No. 12/725,529 (2010.03.17)]
(3) CEA aptamer-siRNA를 transfection agent 없이 세포와 반응시 CEA 발현 세포 특이적으로 표적 유전자 (firefly luciferase) 발현을 억제함.
(4) 5'-RACE PCR 및 sequencing 반응을 통하여 CEA RNA aptamer-siRNA hybrid RNA에 의한 표적 유전자 발현 억제는 세포 내에서의 RNA interference 현상을 통한 표적 RNA의 cleavage에 의한 결과임을 검증함. 이러한 결과들은 hybrid RNA가 CEA 발현 세포 특이적으로 siRNA를 전달함으로써 CEA 발현 세포 특이적으로 RNA 간섭현상을 유발하여 표적 유전자 발현을 억제할 수 있음을 시사함.
(5) CEA 특이적 RNA aptamer와 암사멸용 siRNA를 1:1의 비율로 혹은 2:1의 비율로 융합한 hybrid RNA를 제작함. CEA aptamer-siRNA hybrid RNA를 세포와 반응 시 CEA 발현 세포 특이적으로 표적 유전자 발현이 감소되었음.
(6) MTS assay를 통하여 CEA aptamer-siRNA가 CEA 발현 암세포 특이적으로, dose dependent하게 세포사를 유도함을 관찰함.
(7) CEA-인 MCF7 및 CEA+인 LS174T colon cancer cell line을 nude mice에 subcutaneous하게 injection하여 xenograft 암 동물모델을 구축하였으며 CEA aptamer가 부착된 hybrid RNA를 암조직에 도입시 CEA+ tumor 조직 특이적으로 도입됨.
(8) hybrid RNA를 xenograft 암 동물모델에 주입시 CEA aptamer-siRNA hybrid RNA가 CEA 발현 암조직 특이적으로 암조직의 성장을 억제함. 이러한 결과들은 hybrid RNA가 CEA 발현 암세포 특이적으로 siRNA를 전달함으로써 CEA 발현 암세포 특이적으로 암사멸을 유도할수 있음을 시사함.
IV. 연구 개발 결과의 활용 계획
- 암 성장 및 전이 억제를 위한 effector 효과와 암특이적 치료제의 표적 delivery 효과를 겸용한 보다 효과적, 특이적으로 암 억제할 수 있는 신개념 항암 선도물질로 활용
- 특정 세포 표면 분자를 표적화하여 siRNA 전달함으로서 nonspecific toxicity 최소화
- 여러 질환의 특이적, 효과적인 치료 제제 개발연구에 범용으로 활용
- 국내 고유의 함암제제로서 국민 경제 절감 및 경제, 산업적 부가가치 측면에서 높은 수익성 기대
- CEA 암전이 현상의 억제를 포함하여 본 과제 연구를 통하여 그 특성을 규명한 RNA aptamer 및 그 활용 분야에 관하여 미국 특허를 출원하였음. 향 후 본 과제를 통하여 항암제제로서 효능을 검증한 hybrid RNA는 추가 지적 재산화할 예정임. 향 후 기업체로의 기술이전 및 공동연구를 통하여 최적의 hybrid RNA 개발을 수행하여 전임상 및 임상실험을 위한 항 암 치료제로서 실용화 될 수 있을 것으로 예상함.

Abstract ▼

I. Purpose
The goal of this project is to develop genetic material which can effectively suppress cancer growth through development of hybrid RNA-based delivery system which can deliver siRNA specifically into cancer cells. To this end, we developed hybrid RNA that is fusion RNA of CEA-specific R

I. Purpose
The goal of this project is to develop genetic material which can effectively suppress cancer growth through development of hybrid RNA-based delivery system which can deliver siRNA specifically into cancer cells. To this end, we developed hybrid RNA that is fusion RNA of CEA-specific RNA aptamer and cancer-killing siRNA, and tested if the hybrid RNA can deliver siRNA and thus induce RNA interference specifically into CEA+ cancer cells, and inhibit the growth of the cancer cells in cell cultures and in animal model.
II. Contents and Scope of the project
-Construction of hybrid RNA consisting of CEA aptamer and reporter targeting siRNA and observation of specific binding of the hybrid RNA with CEA-expressing cells
-Observation of CEA+ cancer-specific inhibition of reporter gene expression by the hybrid RNA and confirmation of cancer-specific RNA interference
-Construction of hybrid RNA consisting of CEA aptamer and cancer-killing siRNA and observation of CEA+ cancer cell-specific inhibition of target gene expression and CEA+ cancer cell-specific retardation by the hybrid RNA
-Observation of CEA+ tumor-specific delivery of the hybrid RNA in vivo and CEA+ tumor-specific retardation in animal model by the hybrid RNA
III. Results of the project
-We constructed hybrid RNAs which consisted of CEA-specific RNA aptamer and reporter gene (firefly luciferase)-targeting siRNA (1:1 or 2:1 molar ratio).
-We observed that CEA-specific RNA aptamer can specifically bind to surface of CEA-expressing cancer cells, and CEA aptamer-siRNA hybrid RNA also can specifially bind to CEA-expressing cancer cells. We applied the contents of characteristics of the RNA aptamer into USA patent [USA Application No. 12/725,529 (2010.03.17)].
-When CEA aptamer-siRNA was incubated with cells without any transfection reagents, the hybrid RNA inhibited expression of reporter gene (firefly luciferase) specifically in CEA+ cancer cells.
-The CEA+ cell-specific inhibition of reporter gene expression by the hybrid RNA was due to specific induction of RNA interference in the cells from 5'-RACE PCR and sequencing reaction experiments.
-We constructed hybrid RNAs which consisted of CEA-specific RNA aptamer and cancer-killing siRNA (1:1 or 2:1 molar ratio). The hybrid RNA can inhibit target gene expression specifically in CEA+ cancer cells.
-We observed CEA+ cancer cell-specific induction of cell retardation by the CEA aptamer-siRNA in a dose-dependent manner through MTS assay.
-We established animal cancer models xenografted with CEA- MCF7 and CEA+ LS174T colon cancer cells by subcutaneous injection of the cells into flank regions of the mouse. We observed CEA+ tumor tissue-specific introduction of the hybrid RNA in the animal models.
-CEA aptamer-siRNA hybrid RNA specifically inhibited CEA+ tumor growth when the RNA was introduced into the xenograft animal model. These results suggested that hybrid RNA can deliver siRNA specifically into CEA-expressing cancer cells, and hence induce retardation of CEA+ tumors in vivo.
IV. Expected contribution of the results
-To apply as anti-cancer lead compounds which can more specifically and effectively inhibit cancer cell growth.
-To apply as specific anticancer agents with minimized toxicity through delivery of siRNA specifically targeting specific cancer cell surface.
-To apply as efficient anticancer agents through combined anticancer effects by aptamer inhibiting CEA-medicated metastasis and siRNA inhibiting cancer cell survival
-To apply for the development of agents which can modulate diverse incurable human diseases based on the concept of the RNA aptamer-based specific delivery of RNA interference.
-To apply patent with the anti-cancer hybrid RNA, and to perform additional experiments of pharmacokinetics, pharmacodynamics, and safety of the hybrid RNA in vivo, precinic and clinic studies in order to realize the hybrid RNA as anticancer agents.

목차 Contents

• I. 총괄현황 ... 1
• 1. 표지 ... 2
• 2. 제출문 ... 4
• 3. 보고서 요약서 ... 5
• 4. 요약문 (한글) ... 6
• 5. 요약문 (영문) ... 8
• 6. 연구 성과 실적 및 향후 계획 ... 10
• 7. 참여연구원 현황표 ... 14
• II. 총괄연구과제 연구결과 ... 15
• 1. 연구개발과제의 배경 및 필요성 ... 16
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 21
• 3. 연구개발과제의 추진체계 ... 23
• 4. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 24
• 5. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 64
• 6. 향후 연구성과 추진 계획 ... 65
• 7. 연구개발결과의 파급효과 ... 66
• 8. 연구개발결과의 활용계획 ... 68
• 9. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 69
• 10. 참고문헌 ... 70
• 최종보고서 비공개 승인요청서 ... 71