초록 ▼

인간 줄기세포 기반 생체모방 뇌미세환경 구축을 통한 신경 독성/약효평가 시스템 개발을 위하여 아래와 같은 내용으로 연구를 수행함.
첫째, 인간배아줄기세포 유래 신경세포, 성상세포, 뇌혈관내피세포 분화 시스템을 구축하고, QA/QC를 통해 분화된 세포의 특성을 검증하였음

둘째, 신약 독성 및 약효 시험을 위한 양적 세포 확보를 위해 신경전구세포를 확보함으로, 세포 배양의 동질성 및 항상성 유지를 가능하게 했음

셋째, 확보한 세포 분화 및 배양 기술을 토대로 신경 독성 유발 물질을 이용한 독성 테스트를 진

인간 줄기세포 기반 생체모방 뇌미세환경 구축을 통한 신경 독성/약효평가 시스템 개발을 위하여 아래와 같은 내용으로 연구를 수행함.
첫째, 인간배아줄기세포 유래 신경세포, 성상세포, 뇌혈관내피세포 분화 시스템을 구축하고, QA/QC를 통해 분화된 세포의 특성을 검증하였음

둘째, 신약 독성 및 약효 시험을 위한 양적 세포 확보를 위해 신경전구세포를 확보함으로, 세포 배양의 동질성 및 항상성 유지를 가능하게 했음

셋째, 확보한 세포 분화 및 배양 기술을 토대로 신경 독성 유발 물질을 이용한 독성 테스트를 진행하였음

넷째, 퇴행성 신경계질환 환자 유래 역분화줄기세포를 제작, 확보했으며, 이를 이용해, 신경세포, 뇌혈관내피세포 등으로 분화시킨 후, 세포의 특성 및 기능을 파악했음

다섯째, 뇌혈관 내피세포에 존재하는 transporters에 의해서 신경세포로의 drugs influx 또한 수반되고 있음을 동시배양 시스템을 통해서 확인 할 수 있었음.

여섯째, 구축된 신경세포, 성상세포, 뇌혈관내피세포의 혼합배양 구축을 위한 토대가 마련되었으며, 약물 독성 및 약효 시험을 위한 뇌미세 환경 시스템을 확립하였음

최종적으로는 분화된 세포를 기반으로 한 기존 약물의 독성/효능 평가와 신규 후보약물의 발굴 유효성을 검증하였음

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

Purpose & Contents
The aim of this study is to establish standard differentiation protocol of neurons & brain microvascular endothelial cells (BMECs) from a variety of pluripotent stem cells (PSCs) and to establish a biomimicry brain microenvironment for establishment of toxicity test system and

Purpose & Contents
The aim of this study is to establish standard differentiation protocol of neurons & brain microvascular endothelial cells (BMECs) from a variety of pluripotent stem cells (PSCs) and to establish a biomimicry brain microenvironment for establishment of toxicity test system and to standardize toxicity and efficacy test systems through integration of the individual system developed in hepatocytes, cardiomyocytes, and neurons, and finally to develop original technology for drug development of neurological diseases.
i. Standardization of differentiation protocol of neurons & BMECs based on PSCs and establishment of pluripotent stem cells developed disease model
○ Standardization of differentiation protocol of neurons & BMECs based on PSCs
○ Analysis of characteristics of neurons & BMECs derived from PSCs
○ Establishment of disease model cell lines through insertion of genetic disorder related to neurological diseases
○ Establishment of drug database for development and validation of new drug screening system based on PSCs

ii. QA/QC of neurons & BMECs derived from PSCs and establishment of PSC lines developed disease model cells
○ Analysis of genetical & functional characteristics of neurons & BMECs derived from PSCs
○ Establishment & validation of PSC lines developed disease model cells
○ Validation of neurons & BMECs derived from PSC lines developed disease model cells
○ Development of therapeutic drug search system according to disease based on stem cells

iii. Establishment of drug toxicity test system based on neurons & BMECs derived from PSCs
○ Establishment of drug toxicity test system based on neurons & BMECs
○ Establishment of brain microenvironment based on neurons & BMECs and development of drug toxicity test system using it
○ Validation of the drug toxicity test system and new drug candidates
○ Comparative analysis of the drug toxicity on neurons & BMECs derived from disease model or patient
○ Preliminary validation of stem cell-based drug screening system through the first-round simulation in HD
○ Comparative analysis and validation of drug toxicity system based on stem cells or primary/tumor cells

Results
i. We optimized the condition of various subtype neuronal differentiation from human embryonic stem cells
ii. We optimized the culture condition of neural precursor cells from human embryonic stem cells and secured the cells for drug toxicity/efficacy evaluation
iii. We conducted gene expression patterns analysis in neural progenitor cells and mature neurons
iv. We checked the drug toxicity with differentiated neurons and established the drug toxicity/efficacy test system
v. We made induced pluripotent stem cells(iPSCs) from alzheimers disease patient’and parkinson’s disease patients’ somatic cells and secured differentiation system into various neurons related with neurodegenerative diseases.
vi. We identified gene expression patterns in neurons differentiated from disease-derived iPSCs
vii. We secured the differentiation condition of astrocyte from human embryonic stem cells for the construction of the brain microenvironment

Expected Contribution
i. It will be able to establish new toxicity test data substituting the preclinical data
ii. It will be able to establish a variety of neurons & BMECs derived from various PSC sources
iii. It will be able to develop new drug candidates for treatment of neurological diseases
iv. It will be applicable to drug development for treatment of diseases related to blood-retinal barrier that is structurally similar to BBB

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 목차 ... 8
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 제1절. 연구개발 목적 ... 9
• 제2절. 연구개발의 필요성 ... 9
• 제3절. 연구개발 범위 ... 19
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 20
• 제 1 절 세계 기술 개발 현황 ... 20
• 제 2 절 국내 수준 및 기술 개발 현황 ... 22
• 제3절 줄기세포분야 시장 전망 ... 24
• 제 3 장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 28
• 제1절 다양한 줄기세포로부터 신경세포 확보 ... 28
• 제2절 줄기세포 기반 뇌혈관내피세포 분화 표준화 및 약물 독성/효능 평가 ... 55
• 제3절 장기(organ) 독성 예측 세포 독성 스크리닝 시스템 개발 ... 77
• 제4절 RGEN 기술을 이용한 genetic mutation (PARK2)이 도입된 세포주의 구축 ... 83
• 제5절 줄기세포기반 약물검색을 위한 약물 데이터베이스 구축 ... 99
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 104
• 1. 목표 달성도 및 기여도 ... 104
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 108
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 109
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 111
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비현황 ... 112
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 113
• Ⅰ. 연구실 안전점검 및 정밀안전진단실시 ... 113
• Ⅱ. 참여연구원의 교육훈련 및 건강검진 실시 ... 113
• Ⅲ. 보험가입 관련사항 ... 113
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 114
• 제11장. 기타 사항 ... 115
• 제12장. 참고 문헌 ... 116
• 끝페이지 ... 117