초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 인슐린 의존성 당뇨의 근본적인 치료를 위하여 인슐린 생성세포를 개발하고자 함. 특히 인슐린 생성세포인 β세포의 낮은 분화효율을 해결하기 위하여 유전자가위를 기반으로 하는 인공전사인자 (Artificial transcription factor: ATF)를 발굴하고, 효능 검증을 통하여 기술을 확립하고자 함.
• 유전자가위 기반 인공전사인자 라이브러리로부터 인슐린 유전자 발현을 증가시키는 인공전사인자 후보군 발굴
• 인공전사인자를 다양한 세포주에 도입하여 인슐린 유전자 및 관련 유전자의 변화 확인

□ 연구개요
본 연구는 인슐린 의존성 당뇨의 근본적인 치료를 위하여 인슐린 생성세포를 개발하고자 함. 특히 인슐린 생성세포인 β세포의 낮은 분화효율을 해결하기 위하여 유전자가위를 기반으로 하는 인공전사인자 (Artificial transcription factor: ATF)를 발굴하고, 효능 검증을 통하여 기술을 확립하고자 함.
• 유전자가위 기반 인공전사인자 라이브러리로부터 인슐린 유전자 발현을 증가시키는 인공전사인자 후보군 발굴
• 인공전사인자를 다양한 세포주에 도입하여 인슐린 유전자 및 관련 유전자의 변화 확인
• 인공전사인자가 도입된 세포의 유전자 microarray 분석, chip assay등을 통한 기전 연구
• 인체 췌장, 지방으로부터 다양한 세포 분리 및 인공전사인자 도입을 통한 자가 인슐린 생성세포 분화유도
• 당뇨 동물모델에서 인슐린 생성세포의 이식 후 효능 및 독성 평가

□ 연구 목표대비 연구결과
목표 1. 인슐린 유전자 발현을 증가시키는 인공전사인자 후보군 발굴
인슐린 유전자 발현을 증가시키는 인공전사인자 1종 발굴
목표 2. 인공전사인자를 다양한 세포주에 도입하여 인슐린 유전자 관련 생성 및 분비관련 유전자의 변화 검증
간세포, 혈관세포주 (HUVEC), 췌장암 세푸주 (BXPC-3), 섬유아세포 (Detroit 551) 등의 인체 세포와 성체 줄기세포 (지방유래 줄기세포), 만능 줄기세포 (iPSC) 인체 세포에서 유전자 도입 후 인슐린 유전자 및 관련 전사인자의 발현 확인하였음. 모든 인체 세포에서 인슐린 및 관련 전사인자가 발현하여 인공전사인자의 효능을 검증하였음.
목표 3. 인공전사인자가 도입된 세포의 유전자 분석, 단백질 발현 분석, chip assay등을 통한 작용기전 확립
인공전사인자로 인하여 모든 세포주에서 발현이 증가하는 분화 관련 전사인자를 확인하였음 (FOXA2, ISL1, PDX1, PAX4, NKX6.1). 이중 인공전사인자가 인식 가능한 sequence를 갖는 전사인자인 FOXA2를 확인하고 chip assay 를 통하여 결합을 확인하였음. 또한 siRNA를 통하여 FOXA2를 억제하여 결합을 검증함.
Micro RNA array를 통하여 인공전사인자와 결합하는 miR을 확인하였으며, 결합여부를 검증하였음.
발굴된 인공전사인자가 FOXA2, miR-143에 결합하여 과발현을 유도함으로써 인슐린 생성세포의 분화를 유도하는 메커니즘을 갖고 있음을 확인함.
목표 4. 줄기세포 내 인공전사인자 도입을 통한 자가 인슐린 생성세포 분화
지방유래 줄기세포내 인공전사인자 도입후 분화유도를 통한 인슐린 생성세포 분화를 확인하고, 인슐린 단백질 발현을 ELISA를 통하여 검증함
목표 5. 당뇨동물모델에서 인슐린 생성세포의 이식 후 효능 평가
인공전사인자가 도입된 분화유도세포를 이식하여 당뇨조절능을 평가하였으며, 현재 검증을 진행중에 있음.

□ 연구개발결과의 중요성
1) 기술적 측면
• 개발하고자하는 인공전사인자가 도입된 인슐린분비세포 개발을 통한 기존의 분화기술의 낮은 분화율을 해결하여, 췌장도세포의 세포원 부족을 해결할 수 있음.
• 유전자가위의 높은 발현능을 이용하여 기존의 획기적인 해결책이 없는 전사인자도입을 통한 유전자 치료의 문제를 해결함.
2) 경제‧산업적 측면
• 아직까지 궁극적인 치료 방법이 없는 당뇨 치료에 있어, 본 연구를 통하여 개발될 “인슐린 생성세포”는 96.8억달러(2015년 기준) 규모의 시장을 형성할 것으로 예상되는 이종 장기 및 2112억 달러(2015년 기준)의 시장을 창출할 것으로 예상되는 신약 시장을 대체하는 새로운 시장을 창출해 냄과 동시에 그 원천 기술을 확보함으로써 국가적으로 큰 산업적, 경제적 효과가 기대됨.
• 현재 췌도세포 분리 및 이식 관련 연구는 전세계적으로 많은 미비점이 있기 때문에, 새로운 인공전사인자 개발 및 인슈린 생성세포의 개발은 노력 여하에 따라 원천기술을 확보하여 세계적 선도 기술로 나아가 많은 경제적 파급 효과를 낳을 수 있는 신의료 치료 기술 분야임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 1.1. 연구의 필요성 ... 3
• 1.2 연구 목표 ... 4
• 1.3 연구개발의 개요 ... 5
• 1.4 기술개발의 의의 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 2.1 인슐린 유전자 발현을 증가시키는 인공전사인자 후보군 발굴 ... 7
• 2.2 인공전사인자를 다양한 세포주에 도입하여 인슐린 유전자 관련 생성 및 분비관련 유전자의 변화 검증 ... 8
• 2.3 인공전사인자가 도입된 세포의 유전자 분석, 단백질 발현 분석, chip assay등을 통한 작용기전 확립 ... 11
• 2.4 줄기세포 내 인공전사인자 도입을 통한 자가 인슐린 생성세포 분화 ... 16
• 2.5 당뇨동물모델에서 인슐린 생성세포의 이식 후 효능 평가 ... 17
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 17
• 끝페이지 ... 17