초록 ▼

○ 연구개요
∎ 유전자 조절자를 세포 특이 마커를 달아 질환 부위에 특이적으로 전달하고 효율적으로 작동하게 하는 전달 시스템 개발하고 이를 이용한 질환 특이 유전자의 발현을 조절하여 맞춤형 질환의 치료 또는 억제 기술로 활용하고자 하였음. 이 시스템은 화학적 합성 펩타이드와 유전자의 융합물질을 실험실 수준에서 설계하고 이의 분자구조 및 특성을 생물리학적 실험기법과 전산모사 기법을 융합하여 예측하고 구조 및 작용 기전 연구를 통해 타겟-특이 질환 치료를 위한 효과적인 유전자 혹은 약물 전달 시스템을 개발하는 것을 최종 목표로 함

○ 연구개요
∎ 유전자 조절자를 세포 특이 마커를 달아 질환 부위에 특이적으로 전달하고 효율적으로 작동하게 하는 전달 시스템 개발하고 이를 이용한 질환 특이 유전자의 발현을 조절하여 맞춤형 질환의 치료 또는 억제 기술로 활용하고자 하였음. 이 시스템은 화학적 합성 펩타이드와 유전자의 융합물질을 실험실 수준에서 설계하고 이의 분자구조 및 특성을 생물리학적 실험기법과 전산모사 기법을 융합하여 예측하고 구조 및 작용 기전 연구를 통해 타겟-특이 질환 치료를 위한 효과적인 유전자 혹은 약물 전달 시스템을 개발하는 것을 최종 목표로 함.

○ 연구 목표대비 연구결과
1. 유전자 전달체의 구성으로 endosomal escape의 기능을 가지는 것으로 알려진 인플루엔자 바이러스 –유래 M2의 transmembrane 부분만을 cpp로 사용함. 전달하려는 유전자가 endosome-lysosome의 경로로 가기 전 신속하게 최적의 부위로의 이동을 촉진하여 기능을 최대치로 하는 전략을 계획함. 이 때 링커로 PNA를 중간자로 사용했는데 유전자에 특이적으로 디자인되었고 안정성을 보니는 최적의 길이를 찾고 유전자 전달 플랫폼이 liposome 내에서 안정적으로 타깃 유전자의 silencing이 가능함을 확인함.
2.두 번째 연구는 liposome 없이 유전자 전달을 가능하게 하는 플랫폼을 디자인하는것임. 이 PNA는 universal한 seq를 사용하도록 디자인했는데 palindromic하고 체온보다 2~3도 높도록 설계를 하여 투여 시 안정성을 유지할 수 있도록 하여 어떠한 유전자든 SS strand에 PNA seq와 상보적으로 결합할 수 있는 seq를 넣으면 플랫폼이 이루어지도록 단순하고 경제적인 우위에 있도록 한 것이 강점임. 실제로 이 플랫폼으로 타깃 유전자의 silencing이 효율적임을 증명함.
3. 재조합 HDL을 carrier로 사용하여 타깃 유전자의 발현 조절자로서 microRNA 기능을 밝힘. 동맥경화 병변에서 가장 발현이 높은 단백질인 SPP1을 타깃으로 이 유전자에 결합 가능한 microRNA 후보군을 분석하여 miR-10b를 찾아 QuantiGenePlex로 연관성을 확인함. 흥미롭게도 miR-10b의 투여군에서 현저하게 단핵구의 침윤이 줄어들고 대식세포의 변형, 즉 병변 내 foam cell이 감소함. RAW264.7 세포를 이용한 in vitro 기전 연구에서 miR-10b가 분명한 SPP1의 발현조절자 임을 확인함. 다만, 이 기전에 동맥경화 병인의 진행에 확실한 억제자인지는 본 연구 과제 1번이나 2번을 이용하여 한 번 더 수행되어야 할 것으로 사료되며 이 방법만이 rHDL의 효과를 배제한 확실한 miR-10b에 의한 SPP1의 조절과 동맥경화 병인의 인과관계에 대한 설명이 가능할 것으로 보여 지속적인 연구가 필요함.

○ 연구개발결과의 중요성
∎ 본 연구는 동맥경화 병변 내 타깃 전달을 위한 세포막 수용체의 아미노산 서열정보에 따른 결함 가능 ligand libraries를 구축하고 이를 이용하여 특정 세포를 타깃하여 개발한 유전자 전달체를 제작하여 타깃 유전자의 발현 억제 효능을 검증하고자 함. 질환 모델로 경동맥 부분 결찰술을 이용하여 동맥경화 병변을 만들고 가장 과발현된 단백질을 조절하기 위한 microRNA를 전달체에 담아 병변의 성상 변화 및 조절기전을 밝힘.
∎ 유전자 전달체는 첫 단계로 수용체-리간드의 결합 부위를 구조적으로 분석하여 이를 세포 투과성 펩타이드와 링커로 이용할 수 있는 구조를 가진 펩타이드 핵산을 연이어 화학합성 (SPPS)하고 순수 분리하여 세포 내 투과성을 확인한 후 어 떤 타깃 유전자든 siRNA서열을 확인하고 합성하여 이 두 부분을 annelaing시켜 유전자 전달체로 사용하여 그 효능을 확인함.
∎ 본 연구는 향후 단백질 발현 조절 이상에 의해 발병된 여러 질환 치료에 활용될 수 있는 기초 연구로서, 다양한 실험기법 및 전산모사 기법으로 융합적으로 접근하여 의약학분야, 생명과학분야, 화학분야, 공학 분야 등의 다양한 학문 분야의 발전에 기여할 것으로 사료됨.


(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2-1. New siRNA delivery platform using M2-proton channel transmembrane domain 연구 전략 ... 4
• 2-2. 유니버설 링커를 이용한 CPP-중재 유전자 타깃 siRNA 전달 기술 개발 ... 7
• 2-3. 동물모델을 이용한 microRNA에 의한 동맥경화 치료 효과 가능성 검증 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 17
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 20