초록 ▼

연구목표
본 연구는 생명과학연구에서 체외 세포기능 연구를 위해 일반적으로 사용되고 있는 labeling 기법을 기반으로 하는 세포분리장치(FACS, MACS)를 대체할 수 있는 유전영동 기반의 고성능(고효율, 고속) 세포분리 장치를 개발하여 다양한 세포연구에 활용할 수 있도록 하고자 한다. 이를 위해 1단계에서는 줄기세포/암세포에 대한 세포의 전기적 특성 측정/검증을 통하여 세포분리에 필요한 기초 기술을 획득한다. 2단계에서는 1단계에서 획득한 기초 기술을 바탕으로 임상적으로 의미 있는 표적세포를 선정하고 세포분리장치를 설계/

연구목표
본 연구는 생명과학연구에서 체외 세포기능 연구를 위해 일반적으로 사용되고 있는 labeling 기법을 기반으로 하는 세포분리장치(FACS, MACS)를 대체할 수 있는 유전영동 기반의 고성능(고효율, 고속) 세포분리 장치를 개발하여 다양한 세포연구에 활용할 수 있도록 하고자 한다. 이를 위해 1단계에서는 줄기세포/암세포에 대한 세포의 전기적 특성 측정/검증을 통하여 세포분리에 필요한 기초 기술을 획득한다. 2단계에서는 1단계에서 획득한 기초 기술을 바탕으로 임상적으로 의미 있는 표적세포를 선정하고 세포분리장치를 설계/제작하여 표적세포의 분리 성능을 검증/평가 한다. 3단계에서 2단계 결과를 바탕으로 성능이 개선 된 장치를 이용하여 면역기능 검사 및 항암제 약효 평가용 고성능 분리 시스템의 병리학적 유용성을 검증한다. 최종적으로 임상 병리 진단에서 사용 가능한 세포면역 기능 검사 또는 항암제의 약효 평가용 고성능 세포분리장치를 구축하도록 한다.

연구내용
다양한 세포(줄기세포, 암세포 등) 분리에 적용 가능한 유전영동력을 이용한 세포연구용 고속/고효율 분리장치를 구축하기 위한 단계별 연구 내용은 아래와 같다.

○ 1단계 :세포의 전기적 특성 측정/검증을 통한 데이터베이스 확립
· 유전영동을 이용한 세포의 전기적 특성 측정 장치 제작 및 유용성 검증
· 줄기세포의 특성 측정 및 선별기법 확립
· 암세포(MCF10A/ MCF7)의 세포생물학적 특성측정 및 DB화
· 시뮬레이션을 이용한 분리효율 최적화 분석/ 세포 분리 효율 해석
· 유전 영동을 이용한 암세포의 전기적 특성 측정 및 DB화

○ 2단계 :표적세포(암세포) 선정 및 세포분리장치 설계/제작/성능 검증
· 1단계에서 제안한 시스템을 이용하여 암세포의 전기적 특성 분석
· 임상적으로 의미 있는 암세포 선정 및 유전 특성 DB화
· 세포의 크기와 전기적 특성을 고려한 세포 분리장치 설계/제작/성능평가
· 진행파 유전영동을 이용한 세포분리장치의 최적화
· 표준 세포주(cell line) 세포의 dielectric 물성치 정량화

○ 3단계 : 유전영동력을 이용한 면역기능 검사/항암제 약효 평가용 고성능 세포분리장치 구축
· leukemia cell line/lymphocyte을 이용한 면역기능 검사용 세포분리장치의 유용성 검증
· 분리시스템을 사용하여 선정된 세포의 특성 파악 및 분리 가능성 고찰
· 항암제 처리시간 변화에 따른 세포사멸 고찰
· 항암제 약효 평가용 고성능 분리 시스템의 병리학적 유용성 검증

기대효과(응용분야 및 활용범위 포함)
유전영동력을 이용한 분리 시스템은 관련 의학 분야 및 생명과학 분야에서 다양하게 사용이 가능하여 세포분리시스템 개발 경쟁력을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서 구축한 세포들의 전기적 특성에 대한 데이터베이스는 임상 진단 연구에 흔히 사용되는 임상검체를 이용한 진단검사에 적용이 가능하다. 또한 질환의 병태생리 연구와 면역학적 기전 연구에 유전영동을 이용한 세포분리 장치를 접목한다면 새로운 장치 개발과 연구영역의 확대가 가능할 것이다. 더불어 사멸된 세포의 전기적 특성만을 이용하여 non-invasive한 방법으로 선별/분리하는 기법 개발은 치료약제의 개발과 효능 검증에도 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 뿐만 아니라 효과적인 세포분리 장치가 개발될 경우 세포치료 및 암세포 진단에 적용할 수 있는 새로운 분리 및 진단장치 개발이 기대된다.

(출처 : 한글요약문 2p)

Abstract ▼

Purpose
For clinical pathology, a high efficiency and high throughput separation system will be developed to replace the conventional cell sorting system(FACS, MACS) that requires labeling process. In order to develop the proposed system, in 1st stage, basic results to develop cell separation sys

Purpose
For clinical pathology, a high efficiency and high throughput separation system will be developed to replace the conventional cell sorting system(FACS, MACS) that requires labeling process. In order to develop the proposed system, in 1st stage, basic results to develop cell separation system will be obtained through measurement and investigation of electric property of stem/cancer cells. In 2nd stage, we construct cell separation system based on the 1st satge's results. In addition, a fabricated cell separation system will be evaluated after clinically valuable target cell is selected. In 3rd stage, using the improved cell separation system based on 2nd stage research, we will confirm its pathological usefulness as a platform for drug efficacy evaluation or immune function test. Finally, high efficiency/high throughput cell separation system for clinical pathology(drug efficacy evaluation or immune function test) will developed as pre-commercial version.

Contents
Research contents to develop dielectrophoresis(DEP) based high efficiency/throughput separation system for various cells(cancer cell, stem cell and etc) as follows;

○ 1st stage: Establishment of material properties database through measurement and investigation of cell electric property
- Design dielectrophoresis based electric property measurement platform and feasibility test
- Measurement of stem cell characteristics and establishment of selection technique
- Establish database of cancer cell(MCF10A/MCF7) biological property
- Analysis and optimization of separation efficiency through numerical simulation
- Establish database for dielectric property of cancer cells using dielectrophoresis technique

○ 2nd stage: Selection of target cell and cell separation system design/evaluation with the selected target cells
- Analysis of dielectric property of cancer cells
- Select clinically valuable cancer cell and make database of cells' dielectric property
- Design/fabrication/evaluation of cell separation system considering size and dielectric properties of cells
- Optimization of traveling wave based cell separation system
- Investigation of dielectric property of leukemia cell line

○ 3rd stage: Construct dielectrophoresis based high performance cell separation system for immune function test and evaluation of drug efficacy
- Feasibility test of proposed system using leukemia cell line and lymphocyte
- Investigation of cell characteristics and separation feasibility in the proposed system
- Investigation of apototic rate of cancer cell according to chemotherapy drug treatment time
- Confirmation of pathological usefulness of cell separation system for evaluation of drug efficacy

Expected Contribution(응용분야 및 활용범위 포함)
The dielectrophoresis based high efficiency/throughput separation system will significantly contribute to increase competition capability of korean biomedical device, especially, cell sorter. In the field of pathologic diagnosis, this system will make shorten process time for diagnosis by supplying database for diagnosis and highly reduce rate of mis-diagnosis. In addition, this system will enable to expand research area and to develop a new equipment if this system is modified for immune and pathological research. In particular, since it is not necessary to label any target cells for diagnosis, the proposed system can be utilized to develop a new drug and for confirmation of drug efficacy. With additional researches, we expect to apply this system to cell replacement therapy through stem cell separation and cancer diagnosis.

(출처 : SUMMARY 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 한 글 요 약 문 ... 2
• SUMMARY ... 3
• 보 안 성 검 토 ... 4
• 연 구 분 야 ... 4
• 목차 ... 5
• 1. 과제 개요 ... 6
• 2. 총 연구기간 연구개발 실적 ... 7
• 1) 최종 연구개발 목표 및 달성도 ... 7
• 2) 연구개발 전략 및 방법 ... 11
• 3) 연구개발 내용 및 결과 ... 23
• 4) 연구개발 실적(논문, 특허, 기술이전 등) ... 168
• 5) 연구개발 결과의 활용방안 및 기대효과 ... 174
• 6) 연구비 집행 실적 ... 175
• 7) 중대형 연구 장비 구축 현황 ... 175
• 8) 주요 변경 사항 ... 176
• 3. 연구개발결과 활용계획서 ... 176
• 1) 연구성과 및 활용 현황 ... 176
• 2) 연구개발결과 활용 계획 ... 182
• 3) 기대효과 ... 183
• 4) 문제점 및 건의사항 ... 184
• 4. 후속 연구개발 계획 ... 184
• 1) 국·내외 연구 동향 ... 184
• 2) 연구개발 방향 및 핵심전략 ... 190
• 3) 연구개발 결과의 활용방안 및 기대효과 ... 191
• 4) 연구책임자 ... 191
• 5) 참고문헌 ... 192
• 6) 참고사항 ... 193
• 7) 평가의견에 대한 수정·보완 대비표 ... 193
• 끝페이지 ... 193