초록 ▼

연구개요
본 연구는 희귀 난치성 유전질환의 하나인 윌슨 병 (Wilson’s disease, WD)의 신약개발을 위한 생체 외 (in vitro) 간세포 모델을 확립하는 것을 목표로 함. 구체적으로는 얻기 힘든 윌슨 병 환자 시료의 제한성을 극복하기 위하여, 이를 대신 할 수 있는 윌슨 병 보유 간세포를 인간 전분화능 줄기세포 (human plurpotent stem cells, hiPSCs)로부터 확보하는 것으로, 이를 위하여 현재 세계적으로 가장 주목을 받고 있는 유전자 편집 기술인 CRISPR/Cas9 system을 이용

연구개요
본 연구는 희귀 난치성 유전질환의 하나인 윌슨 병 (Wilson’s disease, WD)의 신약개발을 위한 생체 외 (in vitro) 간세포 모델을 확립하는 것을 목표로 함. 구체적으로는 얻기 힘든 윌슨 병 환자 시료의 제한성을 극복하기 위하여, 이를 대신 할 수 있는 윌슨 병 보유 간세포를 인간 전분화능 줄기세포 (human plurpotent stem cells, hiPSCs)로부터 확보하는 것으로, 이를 위하여 현재 세계적으로 가장 주목을 받고 있는 유전자 편집 기술인 CRISPR/Cas9 system을 이용해 윌슨 병 보유 간세포 모델 시스템을 구축하는 것임. 또한, 본 연구를 통해 구축된 윌슨 병 간 세포 모델을 이용하여 윌슨 병 치료 후보 물질의 적합성을 평가하고, 나아가 질병 유발 메커니즘 연구를 통해 신약 후보 물질을 제시하는 것을 목표로 함.

연구 목표대비 연구결과
본 연구 수행 결과 유전자 편집기술은 CRISPR/Cas9 system을 활용하여 정상 인간 전분화능 줄기세포에 윌슨병 유전변이의 하나인 R778L 유전변이를 ATP7B 유전자에 성공적으로 도입하였음. 윌슨병 유전 변이가 도입된 줄기세포를 간세포로 유도 분화하여 간세포의 분화, 세포내 구리 축적 및 구리 독성이 동일한 유전변이를 보유한 윌슨병 환자 유래 줄기세포에서 분화된 간세포와 동일한 특성이 있음을 증명하였음. 또한, 윌슨병 유전변이를 도입한 간세포와 윌슨병 환자 세포 유래 간세포를 활용하여 현재 윌슨병 치료에 사용되는 약물들 (penicillamine, trientine, BCS 및 vitamin)을 스크리닝 하여 윌슨병 유전변이를 도입한 간세포가 윌슨병 환자 세포 유래 간세포를 대신하여 약물 효능 스크리닝에 사용될 수 있다는 것을 증명하였고, 같은 유전변이를 보유한 간세포도 그 세포가 보유한 genetic background에 따라 약물들에 대한 효능이 다르다는 것을 증명하였음. 마지막으로, 인간 전분화능 줄기세포에서 분화된 정상 간세포, 윌슨병 유전변이를 도입한 간세포 및 윌슨병 환자 세포 유래 간세포의 whole transcriptome을 분석하여 윌슨병 간세포 특이적으로 증가하거나 감소한 타겟 분석을 완료하였음. 따라서, 계획한 연구목표를 성실히 수행하여 모든 연구 목표를 달성하였음.

연구개발결과의 중요성
본 연구 결과를 통해 정상 줄기세포에 유전자 편집 기술을 이용하여 유전변이를 도입하는 것이 환자 세포에서 만들어진 줄기세포 유래 간세포와 동일한 특성을 보임을 증명하여, 향후 유전질병 모델링에 있어 환자 샘플 없이 모델 제작 가능함을 증명하였음. 또한, 동일한 유전변이를 보유한 윌슨병 간세포라도 각 세포가 보유한 genetic background에 따라 약물에 대한 효능이 다름이 증명되어, 본 기술을 활용하여 개인맞춤형 모델을 제작한다면, 환자의 약물에 대한 효능을 미리 스크리닝하여 개인 맞춤형 치료제를 제시할 수 있을 것으로 사료됨. 또한, 본 연구를 통해 윌슨병 특이적인 유전자 발현 분석을 완료하여, 기존 치료제에 더하여 새로운 윌슨병 치료를 위한 참고자료를 제시할 수 있을 것으로 사료됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발의 필요성 ... 4
• 2) 연구개발의 최종목표 ... 4
• 3) 연구의 범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 1) 윌슨병 유전변이 도입을 통한 윌슨병 보유 줄기세포 주 확립 ... 5
• 2) 윌슨병 도입 줄기세포 주의 특성 분석 ... 6
• 3) 윌슨병 도입 줄기세포 주의 간세포 분화능 분석 ... 6
• 4) 윌슨병 도입 줄기세포 유래 간세포의 구리 대사 능력 분석 ... 7
• 5) 윌슨병 도입 줄기세포 유래 간세포의 구리 대사 관련 whole transcriptome 분석 ... 8
• 6) 윌슨병 도입 줄기세포 유래 간세포를 이용한 기존 치료제 스크리닝 #1 ... 8
• 7) 윌슨병 도입 줄기세포 유래 간세포를 이용한 기존 치료제 스크리닝 #2 ... 9
• 8) 전체 유전체 분석을 통한 윌슨병 간세포간의 genetic background 차이 분석 ... 9
• 9) 전체 유전체 분석을 통한 윌슨병 간세포 특이적 발현 인자 발굴 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 4. 참고문헌 ... 12
• 5. 연구성과 ... 12
• 대표적 연구실적 ... 13
• 끝페이지 ... 21