초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
1) 연구목표
① 전분화능줄기세포로부터 분화과정에서 NADPH oxidase(Nox)의 기능 규명
② 간·폐 오가노이드 생성에서 Nox의 기능 분석
③ 줄기세포 분화와 간․폐 오가노이드 생성과정에서 세포 레독스 신호전달체계 분석
④ Nox 저해제를 통한 세포분화조절 및 간·폐 오가노이드 생성조절 원천기술 확보
2) 연구내용
① Embryonic stem cell과 iPSC의 분화과정에서 Nox의 발현 분석
② 전분화능줄기세포로부터 분화과정에서 Nox의 기능규명

□ 연구의 목적 및 내용
1) 연구목표
① 전분화능줄기세포로부터 분화과정에서 NADPH oxidase(Nox)의 기능 규명
② 간·폐 오가노이드 생성에서 Nox의 기능 분석
③ 줄기세포 분화와 간․폐 오가노이드 생성과정에서 세포 레독스 신호전달체계 분석
④ Nox 저해제를 통한 세포분화조절 및 간·폐 오가노이드 생성조절 원천기술 확보
2) 연구내용
① Embryonic stem cell과 iPSC의 분화과정에서 Nox의 발현 분석
② 전분화능줄기세포로부터 분화과정에서 Nox의 기능규명
③ 줄기세포 분화과정에서 레독스 세포신호전달과정 규명
④ Nox 기능을 이용한 세포분화조절 및 간·폐 오가노이드 생성조절 원천기술 확보
⑤ Nox 저해제를 이용한 세포분화조절 생성조절 원천기술 확보

□ 연구개발성과
1) Embryonic stem cell과 iPSC의 분화과정에서 Nox isozyme의 발현 분석
① J1 ES 세포를 삼배엽으로 분화하는 과정에서 Nox1과 Nox4의 절대 양을 분석한 결과 Nox4의 절대 양만 증가하는 것으로 확인하였음.
② 삼배엽 분화에서 Nox4의 발현이 중요함을 확인한 후 Nox4 KO iPSC 두 개 세포주에서 삼배엽으로 분화를 하는 도중 발현하는 유전자를 RNA seq으로 분석한 결과 삼배엽의 분화에 관련된 유전자의 분석을 한 결과 WT iPSC와 비교하여 두 개의 Nox4 iPSC에서 삼배엽으로 분화하는 유전자의 발현이 현저히 적음을 확인하였음.
2) 전분화능줄기세포로부터 분화과정에서 Nox의 기능규명
① Nox4 KO iPSC로부터 삼배엽 세포로 분화과정을 분석한 결과 mesoderm, endoderm, ectoderm으로의 분화를 모두 억제효과 관찰함.
② Nox1 KO iPSC로부터 삼배엽 세포로 분화과정을 분석한 결과 mesoderm과 endoderm으로의 분화하는데 억제효과 관찰함.
③ Nox2 KO iPSC로부터 삼배엽 세포로 분화과정을 분석한 결과 mesoderm, endoderm, ectoderm으로의 분화하는데 역할이 없음.
3) 줄기세포 분화과정에서 레독스 세포신호전달과정 규명
① 레독스를 없애는 NAC은 큰 차이가 없는 반면, Nox저해제인 APX-115, PI3K 저해제인 LY294002, ERK 저해제인 PD98059, p38저해제인 SB203580, MEK inhibitor인 U126, NFkB 저해제인 Bay11-708를 처리하면 endoderm과 mesoderm의 분화는 큰 영향을 받고, Ectoderm은 큰 영향을 받지 않았음.
4) Nox 기능을 이용한 세포분화조절 및 간·폐 오가노이드 생성조절 원천기술 확보
① Embryonic stage인 E11.5와 Pseudoglandular stage인 E14.5에서 NOX4가 약하게 발현되고 E17.5시기 이후부터 Nox4의 발현이 유의하게 증가함.
② Lung organogenesis에 중요한 Laminin5와 NOX4가 비슷한 위치에 발현됨.
③ Lung branching에 중요한 역할을 하는 WT1과 NOX4의 동시 발현을 확인함.
5) Nox 저해제를 이용한 세포분화조절 생성조절 원천기술 확보
① 본 연구팀은 기 확보된 Nox저해제인 Ewha-89403과 Ewha-18278화합물을 줄기세포의 분화과정에 처리하여서 삼배엽으로 분화 과정을 분석한 결과 Ewha-18278 100 nM에서 endoderm marker유전자의 발현이 촉진되었음.
② 모낭줄기세포의 사멸을 억제하는 Nox저해제를 통하여 탈모치료제 기술이전 및 상용화 준비
6) 연구 성과
① 연구 논문 4편 [Sci Rep. 8(1):14379 (2018); BMB Reports 52;434-438 (2019); Exp. Mol. Med. 51:78 (2019); Molecules (in press)]
② 기술이전: 지엠피(주) 특허 양도 100,000,000원 (2018년 2월 23일)

□ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
• Nox 저해제를 이용하여 각 배엽으로의 분화를 조절한다면 향후 줄기세포에서 특정 말단세포를 효과적으로 확보하는 원천 기술 확보와 간·폐 오가노이드 생성조절의 원천기술을 확보함으로써 줄기세포 배양에서 Nox저해제 사용 가능함.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 보고서 요약서 ... 2
• 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1-1. 연구개발의 개요 ... 5
• 1-2. 연구개발 대상의 국내·외 연구/기술 수준 및 시장현황 ... 6
• 1-3. 연구개발의 필요성 및 중요성 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 11
• 1) Embryonic stem cell과 iPSC의 분화과정에서 Nox의 발현 분석 ... 11
• 2) Nox 저해제에 의한 삼배엽 분화의 억제 분석 ... 12
• 3) Nox의 활성화에 따른 분화조절과 분화과정에서 Nox의 기능규명 ... 12
• 4) Nox4 결핍 iPSC에서 삼배엽으로 분화 과정중에서 RNA sequencing 분석 ... 17
• 5) 줄기세포 분화과정에서 레독스 세포신호전달과정 규명 ... 18
• 6) 간․폐 오가노이드 생성과정에서 활성산소의 기능 분석 ... 18
• 7) Nox 저해제를 이용한 세포분화조절 원천기술 개발 ... 21
• 8) Nox 저해제를 통한 탈모제 개발 ... 21
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 23
• (1) 연구개발의 최종목표 ... 23
• (2) 연차별 연구개발 목표 및 내용 ... 23
• (3) 계획대비 달성도(선정 시 제시된 연구목표) ... 23
• (4) 위 연구목표(총연구기간)에서 중요도 순으로 4∼5개 목표 추출 및 가중치 부여 ... 24
• (5) 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 24
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 ... 25
• 붙임. 참고문헌 ... 29
• 끝페이지 ... 29