초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구는 기존 선행연구를 중심으로 개발된 줄기세포 치료와 이를 융합하는 나노입자 및 방향성 스캐폴드를 이용하여 최적의 척수손상 치료방법을 개발하고 이를 대동물 모델에 적용하여 척수손상 분야에서 줄기세포 복합치료의 임상 진입 가능성을 높이는데 목표가 있었으며, 구체적으로 1단계에서는 소동물 척수손상모델에서 유도신경줄기세포 혹은 전구세포와 기능성 나노입자나 방향성 스캐폴드를 융합하여 척수 재생효과를 극대화하는 치료방법을 개발하며, 2단계에서는 이를 대동물모델에 적용하여 동일한 치료효과를 나타내는지 확인하

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구는 기존 선행연구를 중심으로 개발된 줄기세포 치료와 이를 융합하는 나노입자 및 방향성 스캐폴드를 이용하여 최적의 척수손상 치료방법을 개발하고 이를 대동물 모델에 적용하여 척수손상 분야에서 줄기세포 복합치료의 임상 진입 가능성을 높이는데 목표가 있었으며, 구체적으로 1단계에서는 소동물 척수손상모델에서 유도신경줄기세포 혹은 전구세포와 기능성 나노입자나 방향성 스캐폴드를 융합하여 척수 재생효과를 극대화하는 치료방법을 개발하며, 2단계에서는 이를 대동물모델에 적용하여 동일한 치료효과를 나타내는지 확인하는 연구를 진행함

□ 연구결과
1차년도 연구에서 약물전달이 가능한 다공성 나노입자를 개발하고 이를 이용하여 PTEN억제제의 지속적인 신경재생효과를 신경세포에서 확인하고 이를 동물모델에 성공적으로 적용하였으며, 유도신경줄기세포와 결합하여 동물모델 내 이식되는 세포의 생존율을 높이는 실크-콜라겐 하이드로젤을 개발함. 방향성 스캐폴드는 인산유리섬유를 이용하여 무독성 용매인 tetraglycol에 용해된 PLGA 혹은 PCL로 제작하였고 소동물 척수절단모델 내 이식하여 척수신경의 재생을 확인함. 유도줄기세포 이외에도 환자의 치수조직에서 동물유래 배양액을 배제하여 사람에게 적용이 가능한 신경줄기세포를 추출하는 방법을 고안함.
2차년도 연구에서는 사람크기의 Yucantan 종 미니피그를 이용한 대동물 척수좌상모델을 개발하였고, 절단모델도 수립하여 소동물에서 성공적으로 척수신경의 재생을 유도한 미세구조의 방향성 스캐폴드를 이식하여 미니피그에서 척수신경의 재생이 이루어짐을 확인함. 직접 역분화 줄기세포의 척수 내 이식 효과를 높이기 위해서 실크가 함유된 기능성 하이드로젤을 개발하였으며 이를 직접 역분화 신경줄기세포와 흰쥐의 척수좌상모델에 이식하여 생존율이 증가하고 재수초화가 증가됨을 확인함.

□ 연구결과의 활용계획
신경줄기세포 및 희소돌기아교전구세포와 생체재료를 이용한 융합치료가 기존의 척수손상 동물모델 및 임상시험에 사용된 줄기세포 치료의 한계를 극복하고 줄기세포의 직접적인 척수 재생효과를 증명할 수 있는 획기적인 연구가 될 것이며 결과가 성공적일 때 뇌졸중 및 외상성 뇌손상과 같은 다른 중추신경계 질환과 말초신경 손상분야로 확장할 수 있음 성인과 비슷한 크기의 미니피그에 자체 제작한 대동물용 척수충격기를 이용하여 제작된 척수좌상모델은 소동물 척수손상모델을 통해 확인된 최적의 치료방법을 임상에 적용하기 위한 비임상실험의 최종단계의 연구로 매우 유용하게 사용될 수 있으며 줄기세포, 생체재료 및 대동물모델 관련 산업의 발전에 기여할 수 있음

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose& contents
The purpose of this research is to develop the optimal treatment for spinal cord injury using stem cells, nanoparticles and aligned scaffold based on our previous studies, and to apply this treatment to large animal models for clinical translation. This research has planned to

□ Purpose& contents
The purpose of this research is to develop the optimal treatment for spinal cord injury using stem cells, nanoparticles and aligned scaffold based on our previous studies, and to apply this treatment to large animal models for clinical translation. This research has planned to two steps. Frist step is to develop the optimal treatments for spinal cord regeneration using induced neural stem cells (iNSCs) or precursor cells, functional nanoparticles, aligned scaffold and their combinations, and the next step is to delineate their effects in a large animal spinal cord injury models.

□ Result
At first, we successfully developed mesoporous nanoparticles to deliver drugs, and applied to neuronal cells for the detection of sustained effects of neurite outgrowth using PTEN inhibitor and animal models also. And we are developing silk-collagen hydrogel to protect the transplanted stem cells within the contusion animal models. We also developed an aligned scaffold using PLGA or PCL within a non-toxic solvent, tetraglycol, and peripheral nerves were successfully regenerated within aligned microchannels in the scaffold. We could select neural stem like cells from patients’ dental pulps with xeno-free condition, and published to a journal.
For second step experiment, we had developed a new spinal cord impactor for human size minipig spinal cord, and successfully made a contusion model of the minipig. We also developed complete transection model of minipigs and implanted the scaffold ,which was effective to promote axonal outgrowth in small animal spinal cord transection models, and found positive effects. For increasing the survivability of transplanted stem cells and remyelination of host axons, we developed silk hydrogel and transplanted it with direct reprogrammed stem cells and found positive effects in animal models.

□ Expected Contribution
We expect to overcome the barrier of stem cells which was not effective for spinal cord regeneration or restoration by the development of the combination therapy of stem cells and biomaterials, and might extend to other neurodegenerative diseases such as stroke or traumatic brain injury as well as the peripheral nerve injury. The minipig spinal cord injury models will be a bridge between the rodent model and human, and our experiment will contribute to the industry of stem cells, biomaterials, and large animal models.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 16
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 19
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 19
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 20
• 8. 참고문헌 ... 20
• 9. 연구성과 ... 21
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 26
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 26
• 12. 기타사항 ... 28
• [별첨1] 대 표 연 구 실 적 ... 29
• [별첨2] 세부 목표 관련 증빙 ... 44
• 끝페이지 ... 59