보고서 정보
| 주관연구기관 |
한국기초과학지원연구원
Korea Basic Science Institute |
| 보고서유형 | 최종보고서 |
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| 발행국가 | 대한민국 |
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| 언어 |
한국어
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| 발행년월 | 2014-08 |
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| 과제시작연도 |
2013 |
| 주관부처 |
미래창조과학부
Ministry of Science, ICT and Future Planning |
| 등록번호 |
TRKO201500004209 |
| 과제고유번호 |
1345197801 |
| 사업명 |
중견연구자지원 |
| DB 구축일자 |
2015-05-30
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| 키워드 |
심근염.면역세포.대식구.T임파구.자성/형광 나노입자.자기공명영상.면역억제제.면역조직화학법.수지상세포.Myocarditis.Immune cells.Macrophages.T lymphocytes.Magneto-fluorescent nanoparticles.MRI.Immunosuppressive drug.Immunohistochemistry.Dendritic cells.
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| DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201500004209 |
초록
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연구의 목적 및 내용
현재까지 면역세포 침윤 거동이 잘 알려지지 않아서 적절한 진단법이 개발되지 못하고 있는 심혈관계자가면역질환인 심근염에 대하여, 모델동물에서 면역세포 (대식구와 T임파구 중심으로) 생체 표적기능의 나노조영제를 자성/형광 기능을 도입하여 개발하고, 이를 이용한 비침습적 생체 자기공명/형광영상을 이용하여 면역세포의 시공간 침윤 거동을 규명하고, 면역억제제 또는 수지상세포를 이용한 면역정상화 과정에서의 침윤 거동을 관찰함으로써, 향후 심근염 진단 및 치료기술로 활용할 수 있는 가능성을 제시하는 것을 목표로 함
연구의 목적 및 내용
현재까지 면역세포 침윤 거동이 잘 알려지지 않아서 적절한 진단법이 개발되지 못하고 있는 심혈관계자가면역질환인 심근염에 대하여, 모델동물에서 면역세포 (대식구와 T임파구 중심으로) 생체 표적기능의 나노조영제를 자성/형광 기능을 도입하여 개발하고, 이를 이용한 비침습적 생체 자기공명/형광영상을 이용하여 면역세포의 시공간 침윤 거동을 규명하고, 면역억제제 또는 수지상세포를 이용한 면역정상화 과정에서의 침윤 거동을 관찰함으로써, 향후 심근염 진단 및 치료기술로 활용할 수 있는 가능성을 제시하는 것을 목표로 함
연구결과
● 염증 부위 대식구에 상대적으로 선택적인 다기능성 산화철 나노입자를 심근염 동물모델에 정맥주사한 후 고해상도 자기공명영상(MRI)/형광영상(FI)/ 방법으로 심근염 진행정도에 따라 염증부위에서의 면역세포 시공간 침윤거동을 3차원 영상으로 재구성하는 기술을 개발함
● T임파구 특이적인 항CD3 항체가 결합된 다기능성 산화철 나노입자 (anti-CD3-MNP conjugate; MRI, 형광 프로브 동시 보유)를 개발하고, 염증부위 대식구 및 T임파구에 대한 선택적 인지를 in vivo 영상으로 검증함
● 면역억제제 또는 수지상세포를 이용한 심근염 예방 및 치료과정에서의 면역세포 침윤 heterogeneity 특성을 규명함
● 이를 위하여 다음의 5가지 구체적 내용으로 수행함
1) 선행연구로 사용해 왔던 대식구 표적 영상용 자성/형광 나노입자의 MRI 조영특성을 극대화하는데, 다중코어 형태로 r2 relaxivity가 300 mM-1s-1 이상이 되도록 제작함
2) 심근염 진행정도에 따른 주요 면역세포(대식구, T임파구, B임파구, granulocytes) 각각의 염증부위 국소적인 분포를 고해상도 MRI 실시간 영상, FACS (fluorescense activated cell sorter), 면역조직화학법(IHC, immunohistochemistry), 형광현미경(FM)을 이용하여 비교/분석함
3) 대식구 특이 MRI T2* 조영특성을 반영한 신호크기와 T2*를 심근에서의 공간 분포 3D 영상으로 재구성하는 프로토콜을 확립하고, 이 기술을 바탕으로 IHC, FM 영상을 3D로 재구성하고 두 경우를 비교할 수 있는 기술로 구축함
4) 다중영상용 나노물질에 항CD3 항체를 도입하여 T임파구 표적기능을 부여한 형태의 나노입자를 제작하고, 심근염 동물모델에서의 in vivo 대식구/T임파구 표적특성을 이용하여, 심근염 진행 정도에 따라 염증부위에서 T임파구와 대식구의 침윤 거동을 동시에 또는 구분하여 MRI/FI 다중 3D-영상으로 구현함으로써 시공간 분해능을 갖는 대식구/T임파구 침윤 거동을 영상추적함
연구결과의 활용계획
○ 대식구 및 T임파구 특이적 조영제를 활용한 비침습적 MRI/FI 융합 3D 영상기술은 심근염 기전과 면역세포 침윤 거동과의 상관관계 규명에 기여하며, 궁극적으로 면역억제제 또는 세포치료제를 이용한 치료기술 개발 확립에 기여함
○ 직접적으로 심근 내 염증세포 침윤을 영상화하기 때문에 보다 경제적으로 향후 임상에서의 심근염의 진단법 개발에 활용될 수 있음
○ 유기화학, 금속화학, 재료학, 진단의학, 영상의학 등의 복/융합 형태의 연구로 새로운 형태의 학문발전에 기여함
Abstract
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Purpose&contents
The aim of this study is to develop a immune cell-targeted nanoparticle-based contrast agent with magnetic, fluorescent, and PET properties in animal autoimmune myocarditis, and to obtain contrasted MRI/FI/PET images in correlation with timeand space-resolved informations on immu
Purpose&contents
The aim of this study is to develop a immune cell-targeted nanoparticle-based contrast agent with magnetic, fluorescent, and PET properties in animal autoimmune myocarditis, and to obtain contrasted MRI/FI/PET images in correlation with timeand space-resolved informations on immune cell infiltrations, which provides MR image-guided biopsy technology to increase the diagnosis probability.
Result
○ To develop a diagnosis technology of myocarditis in rats, by using high resolution MRI/FI/PET images with informations on immune cell infiltrations after iv injection of multi-functional magnetic nanoparticles targeted to T cells and macrophages in inflammatory areas.
○ To develop a MRI/FI/PET nano-probe with anti-CD3 antibodies targeted to T lymphocytes, to verify the target property to T lymphocytes and macrophages, and to use it for a developemnt of image-diagnosis in myocarditis.
○ Here will be 5 contents in detail:
1) To improve the contrast properties of the MRI/FI nanoparticles that have been used, and to utilize them to get high resolution MRI/FI images with local infiltrations of inflammatory cells, which will be used for biopsy guide.
2) To develop novel nanoparticles with MRI/FI/PET probes, and to use them in diagnosis of myocarditis in rats.
3) Conjugation of MRI/FI/PET nanoparticles with anti-CD3 antibodies targeted to T lymphocytes, to assess in vivo targeting properties to T lymphocytes and macrophages in myocarditis rats.
4) To develop a new diagnosis technology with 3D-rendered MRI/FI images that have informations on the infiltrations of T lymphocytes and macrophages in inflammatory sites according to time after immunization.
Expected Contribution
○ The nanoparticles are targeted to T lymphocytes and macrophages in myocarditis inflammatory sites, which provides image contrast enough in MRI/FI/PET images, and which provides a possibility to MR molecular imaging diagnosis in human myocarditis.
○ The method in this study is relatively economic because we measure directly the images of the immune cell recruitment in myocardium, while the efficacy and economical efficiency was too low because the diagnosis of human myocarditis has been accomplished from overall methods.
○ This study will provide a development in a new fusion study field with organic chemistry, inorganic chemistry, material science, diagnostic medicine, and image rediology.
목차 Contents
- 핵심연구사업 최종보고서 ... 1
- 목 차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 41
- 5. 연구 성과 목표 ... 42
- 6. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 47
- 7. 연구결과의 활용계획 ... 48
- 8. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 55
- 9. 참고문헌 ... 55
- 10. 연구성과 ... 55
- 11. 기타사항 ... 66
- 끝페이지 ... 75
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