초록 ▼

· 중간엽줄기세포(MSC)의 기능 조절 및 이동 능력 향상을 위한 융복합 기술들을 개발하였다. 이는 1세부의 유전자 및 단백질의 효율적인 전달이 가능하고, 세포독성이 낮은 나노컴플렉스의 개발 내용을 포함하는 것으로써, 2세부에서 개발된 MSC에 유전자를 효과적으로 전달하기 위한 염색체 비삽입/지속형 episomal plasmid와 minicircle 벡터 제작 기술과 융합하여 MSC의 손상 조직으로의 이동 능력 향상 등 그 유용성이 확인되었다. 또한, MSC 생체 내 추적이 가능한 고감도 나노프로브 및 이미징 시스템을 개발 하였고,

· 중간엽줄기세포(MSC)의 기능 조절 및 이동 능력 향상을 위한 융복합 기술들을 개발하였다. 이는 1세부의 유전자 및 단백질의 효율적인 전달이 가능하고, 세포독성이 낮은 나노컴플렉스의 개발 내용을 포함하는 것으로써, 2세부에서 개발된 MSC에 유전자를 효과적으로 전달하기 위한 염색체 비삽입/지속형 episomal plasmid와 minicircle 벡터 제작 기술과 융합하여 MSC의 손상 조직으로의 이동 능력 향상 등 그 유용성이 확인되었다. 또한, MSC 생체 내 추적이 가능한 고감도 나노프로브 및 이미징 시스템을 개발 하였고, 질환 생체 모델에서 MSC 추적 및 치료과정을 영상화하였다. MSC의 표면에 특정 리간드를 발현하는 기술과 당사슬 리모델링 기술을 사용하여 MSC의 혈관 벽 통과능력을 증대시켜서 MSC가 손상 조직으로 빠르게 이동시킬 수 있었다. 이러한 MSC의 빠른 이동 능력을 고감도 나노프로브를 이용하여 조직 손상 동물모델에서 실시간 영상화하였다.
· 온도감응형 이온복합체 바이오소재인 주입형 하이드로겔과 MSC의 융합 치료기술을 조직 손상 생체 모델(1,2세부 과제 공동연구 수행)에 적용하여, 손상 조직의 치료 및 재생 효과를 확인하였다.
· HDAC6에 의한 p53의 탈아세틸화가 MSC의 apoptosis 억제에 중요한 역할을 하는 것과 RAP80에 의한 에너지대사 조절이 세포의 간엽-중간엽 전환 (EMT) 과정에 중요함을 확인하였다.

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Purpose & Contents
Development of optimized technology for mesenhymal stem cells-based therapy by multifinctional nanocomplex that can control effective targeting, growh an survival, function and in vivo trafficking of mesencymal stem cells.

Results
· Development of nanocomplex that can

Purpose & Contents
Development of optimized technology for mesenhymal stem cells-based therapy by multifinctional nanocomplex that can control effective targeting, growh an survival, function and in vivo trafficking of mesencymal stem cells.

Results
· Development of nanocomplex that can deliver specific genes, proteins that can modulate the function of MSCs.
· Development of nanocomplex-based highly sensitive nanoprobes for the labelling of MSCs and application of them for the trafficking of MSCs for the therapy of injured muscle.
· Development of injectable and temperature-sensitive hydrogels and application of them for the therapy of injured kidney and skull regeneration (collaboration with 2nd research group).
· Development of gene transfection platform technology and application of them into the imaging and trafficking of therapeutic stem cells into injured site.
· Development of two-types of hydrogels, 1)temperature –responsive physical gel, 2)chemically crosslinked cryogels.
· Application of temperature-responsive and injectable hydrogels for the therapy of injured kidney and regeneratio of damaged skull (Registered for KO Patent and Patent filed for PCT).
· Development of Cryogel-based 3D cell culture platform : Preliminary but excellent data for the 3D cell culture and planning for the use of them as scaffolds for therapeutic cells.
· Development of stem cells-based modulation of immunity(the role of HDAC6).
· Using nano-complexes capable of gene transfer and imaging, MSCs were shown to migrate more efficiently to injured tissues.
- Long-lasting and non-integrating episomal plasmid vectors were generated and employed for transgene expressions in MSC using multifunctional nanocomplex.
· Glycan remodeling technologies were developed for improved transmigration of MSCs, which resulted in enhanced targeting to the injured tissues.
- The ligand of P/E-selectin ligand (sLeX) was displayed on the surface of MSCs by glycan remodeling. Improved migration of MSCs by PSGL1 expression and sLeX glycan formation was proved in the mice with a injured tissues. MSC Migration was monitored in the injured mice by using near infrared fluorescence of multi-functional nanocomplexes.
· Minicircle microporation-based non-viral gene delivery improved the targeting of MSCs to an injury site, which enhanced regeneration of the injured tissue.
- Compared to conventional gene transfection, mincircle microporation generated much stronger and prolonged transgene expression. By minicircle microporation, MSCs engineered to overexpress CXCR4 showed greatly increased homing ability toward an injury site.
· An injectable biodegradable hydrogel harboring MSCs was developed for bone regeneration. The collagen/PGA hydrogel loaded with MSCs was injectabel directly into the tissue and moldable into specific shapes. Efficient bone regeneration was validated in calvaria defect mouse model.
· HDAC6-RIG-I regulatory axis controls autophagy and innate immune response.
· HDAC6 deacetylates p53 to control apoptosis.
· GCA-TRAF6-ULK1 controls autophagy to desensitize cellular stresses.
· HDAC6-MITOL-MFN2 axis regulates Hypoxia induce mitochondrial fusion HDAC6 also involved in ALS.
· HDAC6 deacetylates MFN1 to control mitochondrial fusion induced by metabolic stresses.
· RAP80-C1QBP interaction regulates mitochondrial activity resulting metabolic shift to quiescence state.
· HDAC6 dependent quality control autophagy and stress induced mitochondrial fusion is related with ALS.
· RAP80 controls epithelial mesenchymal transition enhancing the repositioning to lung.

Expected Contribution
· The nanocomplex-based platform technology for gene transfer and imaging probes are expected to be used for the modulation and monitoring of stem cells-based regeneration and therapy.
· Two types of hydroges (injectable hydrogel and cryogels) are expected to be used as scaffold the 3D culture and implantation (for the growth and maintenance) of therapeutic cells.
· The patent and platform technology based on nancomplex (gene delivery carrier, highly sensitive nanoprobes, injectable hydrogels and cryogels) are expected to be key technologies in high-profitable stem cells-based therapy fields.
· Our technologies for improvement of MSC targeting to injured tissues result in the enhanced regeneration, which will lead to securing of national competitiveness in the area of stem cell technologies and industries.
- This project developed Nono-Bio technologies using MSCs, which will open new possibilities in the promotion of health and welfare, and contribute to a paradigm shift in the medical technologies.
· To elucidate signal transduction network of metabolism and autophagy for mesenchymal stem cell proliferation, maintenance and differentiation.
· To minimize the risk of cancer using other oncogenes.
· To expand our knowledge for metabolism and autophagy to aging research.
· To expand our knowledge for microenvironmental change to cancer development relating epithelial-mesenchymal transition.
· To develop a mesenchymal stem cell therapy for cardiovascular and oesteomuscular disease.

(출처 : SUMMARY 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 9
• 목차 ... 10
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 11
• 1. 연구개발 목적 ... 11
• 2. 연구개발의 필요성 ... 11
• 3. 연구개발 범위 ... 15
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 19
• 1. 세계적 기술개발 수준 ... 19
• 2. 국내 기술개발 수준 ... 22
• 제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 24
• 1세부 연구 수행 내용 및 성과 ... 24
• 2세부 연구 수행 내용 및 성과 ... 74
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 145
• 1. 목표 달성도 ... 145
• 2. 관련 분야 기여도 ... 149
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 152
• 1. 연구개발결과의 활용방안 ... 152
• 2. 기대성과 ... 154
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 157
• 1. 중간엽줄기세포의 면역조절 기능 ... 157
• 2. 중간엽줄기세포의 조직 재생을 위한 하이드로겔 최적화 조건 ... 158
• 3. 임상적으로 안전한 역분화 줄기세포 제작을 위해 염색체 비삽입형 벡터 사용 ... 158
• 4. 세균유래 서열의 제거로 최소화된 진핵세포 발현 카세트인 minicircle ... 159
• 5. 세포 내 전달 효율을 높이기 위한 endosomal escape 효율 향상 연구 ... 159
• 6. 노화와 관련된 줄기세포치료에 대한 최신동향 수집 ... 160
• 7. 미토콘드리아와 관련된 에너지대사 조절과 줄기세포 조절에 대한 최신 연구동향 수집 ... 160
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 161
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 161
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 162
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 164
• 제11장. 기타 사항 ... 166
• 제12장. 참고 문헌 ... 166
• 끝페이지 ... 170