초록 ▼

□ 연구개요
골관절염은 관절 연골의 손상이나 변형 및 이로 인한 통증 유발, 관절운동 제한 등이 주된 증상으로 최근 많은 연구에도 불구하고 여전히 발병 기전이 명확하지 않고 치료제가 없는 퇴행성 질환임. DICAM은 항염증, 연골세포의 증식·분화에 필수 인자인 IHH-PTHrP의 작용 조절 및 신생혈관형성 억제 기능이 밝혀진 단백질로 이는 골관절염의 진행을 억제하고 연골 기질의 구조를 개선하는 골관절염 치료제로서의 요건을 충족시킴. 본 연구는 DICAM의 골관절염 억제 기전을 수술적 골관절염 동물모델 (DMM) 및 DICAM

□ 연구개요
골관절염은 관절 연골의 손상이나 변형 및 이로 인한 통증 유발, 관절운동 제한 등이 주된 증상으로 최근 많은 연구에도 불구하고 여전히 발병 기전이 명확하지 않고 치료제가 없는 퇴행성 질환임. DICAM은 항염증, 연골세포의 증식·분화에 필수 인자인 IHH-PTHrP의 작용 조절 및 신생혈관형성 억제 기능이 밝혀진 단백질로 이는 골관절염의 진행을 억제하고 연골 기질의 구조를 개선하는 골관절염 치료제로서의 요건을 충족시킴. 본 연구는 DICAM의 골관절염 억제 기전을 수술적 골관절염 동물모델 (DMM) 및 DICAM 결손 생쥐에서 규명하고 이를 바탕으로 아데노연관바이러스 (AAV)를 매개체로 하는 DICAM의 골관절염 유전자 치료제를 개발하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
연구내용 1. DICAM 과발현 또는 발현 억제 AAV 시스템 확립
• DICAM 과발현 AAV제작을 위해 pAAV-CA에 DICAM을 클로닝함.
• DICAM 발현 억제 AAV 제작을 위해 Crispr-Cas9 기반으로 DICAM 발현 억제 시스템 구축함.
• DICAM 과발현 또는 발현 억제 플라스미드를 pDP2rs와 같이 HEK293FT 세포에 형질도입하여 rAAV2를 제작함.
• 일차배양 연골세포에서 위의 rAAV2를 감염시켜 DICAM의 발현을 확인하고 in vivo 실험을 위한 AAV를 농축 및 정제함.

연구내용 2. rAAV2-DICAM에 의한 골관절염 억제
• 내측 반월상 연골 탈안정화 (DMM)방법으로 생쥐 골관절염을 유도한 후 제작한 rAAV2-DICAM을 관절강에 주입하여 골관절염 중증도를 확인함.
• rAAV2-DICAM에 의해 골관절염 모델의 관절 연골 파괴가 감소하고 OARSI score도 감소함.
• 연골특이 DICAM Tg를 이용한 자연 노화에 의한 골관절염 발병에서는 DICAM에 의한 연골의 변화를 확인할 수 없었음.

연구내용 3. DICAM에 의한 골관절염 억제 기전
• DICAM 결손 생쥐에서 DMM에 의한 관절 연골의 파괴 및 골관절염의 중증도가 증가하고 MMP-13, Col10등 골관절염 마커의 발현이 증가함.
• IHH에 의해 DICAM의 발현이 증가하고 DICAM에 의해서도 IHH의 발현이 증가함. 연골세포 증식에 중요한 PTHrP는 IHH의 타겟이며 DICAM에 의해서도 발현이 증가함.
• 연골세포의 제 2형 Collagen의 발현이 DICAM에 의해 현저히 증가함.
• DICAM이 Akt-mTOR 억제를 통해 자가소화작용 (Autophagy)를 증가시킴.
• 연골세포의 활성산소가 DICAM의 과발현에 의해 감소하며 이와 관련한 Hmgb2의 발현이 증가함.

□ 연구개발결과의 중요성
골관절염은 대표적인 만성 근골격계 질환으로 그 유병율은 20-30% 정도이며 고령화와 함께 유병율이 증가되고 있음. 아직 연골의 재생을 촉진하고 비대화 및 자멸사를 억제하는 기전에 대한 연구와 이를 이용한 치료제의 개발은 미흡한 실정임. DICAM은 본 연구진에서 최초로 클로닝하여 그 기능을 밝힌 단백질로 단핵구, 파골 세포 및 신생혈관형성과 연골 분화 등에서의 기능을 처음으로 밝혀 보고하였음. DICAM은 기존 연구와 본 연구에서 도출한 결과로 보면 염증 억제와 신생혈관 형성 억제 그리고 파골세포 분화 억제 등 골관절염의 병리 기전을 억제할 수 있는 능력과 연골세포의 증식을 증가시키고 분화를 억제하는 기능을 가져 골관절염의 치료제로서의 조건을 갖춘 단백질임. 이에 본 연구에서 개발한 rAAV2-DICAM을 골관절염이 진행되고 있는 관절연골에서 적용하면 좋은 치료제가 될 수 있을 것으로 생각됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.2. 연구 가설 ... 5
• 1.3. 연구 가설의 도출 근거 ... 5
• 1.4. 최종목표 ... 8
• 1.5. 연구 범위 ... 8
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 9
• 2.1. DICAM 과발현을 위한 pAAV-CA-DICAM 클로닝 ... 9
• 2.2. Crispr-Cas9 기반으로 DICAM 발현 억제 시스템 구축 ... 9
• 2.3. DICAM 과발현 또는 발현억제 AAV 제작 ... 9
• 2.4. 일차배양 연골세포에서 DICAM 과발현 AAV 감염 및 효율 확인 ... 11
• 2.5. 일차배양 연골세포에서 DICAM 발현억제 AAV 감염 및 효율 확인 ... 11
• 2.6. 아데노연관바이러스 농축 및 정제 ... 11
• 2.7. 내측 반월상 연골 탈안정화 (DMM)방법으로 생쥐 골관절염 모델 제작 ... 11
• 2.8. DICAM과발현 아데노연관바이러스를 골관절염 모델에 주입 후 중증도 분석 ... 12
• 2.9. 자연노화에 의한 골관절염 발병에서 DICAM의 기능 확인 ... 12
• 2.10. DICAM 결손에 의한 골관절염 중증도 증가 ... 13
• 2.11. DICAM에 의한 IHH 조절 ... 13
• 2.12. DICAM에 의한 자가소화작용 (Autophagy) 조절 ... 13
• 2.13. Dicam에 의한 연골세포의 ROS 감소 및 기전 규명 ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 17
• 끝페이지 ... 17