초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 과제의 연구목표는 지난 정부 연구과제의 수행을 통하여 노하우를 축적한 본 연구팀들의 ① 간조직 구성세포 분화기술, ② 생체재료기술, ③ 디바이스 기반 세포 3D조립 및 대량 배양기술, ④ 질환모델링 기술, 그리고 ⑤ 신약후보물질의 유효성 평가 기술을 융･복합하고 후속 활용함으로써 급･만성 간질환 모델링 및 신약 유효성평가에 활용할 수 있는 생체모사 간오가노이드의 실용화 플랫폼을 제작함에 있음.
보다 구체적으로, 1) 본 연구팀이 기 확보한 다양한 유전형의 인간 전능성 줄기세포로부터 간세포 및

□ 연구의 목적 및 내용
본 과제의 연구목표는 지난 정부 연구과제의 수행을 통하여 노하우를 축적한 본 연구팀들의 ① 간조직 구성세포 분화기술, ② 생체재료기술, ③ 디바이스 기반 세포 3D조립 및 대량 배양기술, ④ 질환모델링 기술, 그리고 ⑤ 신약후보물질의 유효성 평가 기술을 융･복합하고 후속 활용함으로써 급･만성 간질환 모델링 및 신약 유효성평가에 활용할 수 있는 생체모사 간오가노이드의 실용화 플랫폼을 제작함에 있음.
보다 구체적으로, 1) 본 연구팀이 기 확보한 다양한 유전형의 인간 전능성 줄기세포로부터 간세포 및 혈관세포에 더불어, 간조직 생체모사에 핵심역할을 하는 “간중간엽세포”와 간질환 모델링에 필수요소 세포인 “간성상세포와 쿠퍼세포”의 분화유도 기술을 개발하고; 2) 분화시킨 간조직 구성 5종의 세포를 간조직-특이 세포외기질을 기반으로 자가조직화 유도 및 디바이스를 활용하여 조립하여 간오가노이드를 제작함과 동시에 균질화 대량생산 및 표현형 유지를 위한 3D 배양기술을 개발하며; 3) 약물스크리닝을 위한 최적화된 디바이스 선별 및 간오가노이드의 약물대사 평가를 통해 2단계에서 수행할 유전성 간질환 (윌슨병) 및 만성 간질환 (간섬유화/간경화)의 모델링과 신약 유효성 (대사/독성) 평가 플랫폼 구축에 활용하고자 함.

□ 연구개발성과
1. 인간 전능성줄기세포로부터 간조직을 구성하는 주요 세포들로의 분화 및 생산
1) 유전성 간질환 및 한국인 호발성 약물대사효소폴리몰피즘 유도만능줄기세포주 확보
2) 기 보유하고 있는 간내배엽세포 (간세포/담관세포) 및 혈관세포 분화 최적화
3) 간오가노이드 자가조직화에 핵심세포인 간조직-특이 중간엽세포 분화 최적화
4) 간질환 모델링에 필수적인 간성상세포 및 쿠퍼세포 분화 최적화
5) 약물스크리닝용 형광표지 유도만능줄기세포주 2종 및 관련 HCS 플랫폼 기술확립
2. 간조직 특이 미세환경 정밀 모사 및 실용화 기반 간오가노이드 제작
1) 간특이 세포외기질 및 3D 매트릭스 기반 간오가노이드 배양 시스템 구축
⦁ ① 스페로필름 (마이크로웰) 및 ② 대면적 현적배양 디바이스 기반 간오가노이드 (규격화 및 대량생산용: 간질환 모델링)
⦁ ③ 패치타입 소재, ④ 동적배양 디바이스, ⑤ 자가조직화 기반 간오가노이드 (장기배양 표현형 유지용: 신약 유효성 평가)
2) 간오가노이드의 3D 이미징 및 특성 분석
3) 간오가노이드의 균질화 / 장기배양 표현형 유지 / 대량생산 기술 확립
4) 쿠퍼면역세포 및 간특이 세포외기질 포함 간오가노이드 생산
5) 자가 증식 및 자가조직화 간 내배엽세포 기반 간오가노이드 생산
3. 간오가노이드 기반 질환모델링 및 신약유효성 평가 플랫폼 구축
1) 간오가노이드 약물스크리닝을 위한 최적화된 디바이스 선별
2) 간특이적 세포외기질 및 간오가노이드를 활용한 CYP와 UGT 관련 대사 활성 평가 및 분석
3) 간오가노이드 약물 평가를 위한 독성 대사체의 GSH 포합체 분석법 확립
4) 간오가노이드 약물 평가를 위한 CYP, UGT 매개성 약물 상호작용 평가법 확립

◉ 위 연구수행을 토대로 1단계 3년간 논문게재 완료 18편 (IF 10 이상 9편) (목표치 12편), 특허 등록 2건, 출원 17건 (국내 14건, 국외 3건: 목표치 출원 5건), 생물 자원 기탁 3건, 학술대회 발표 42건 (국제 28건, 국내 14건) 및 우수포스터상 수상 11건을 달성하였음. 도출된 결과를 토대로 간오가노이드 제작 관련 5건의 핵심요소기술을 확보하였음. 이와 더불어 1단계에 기술이전 2건 (기술료: 각 계약기술료 230,000,000원; 선급기술료 총 60,000,000원 징수)을 통해 인간 전능성줄기세포 유래 혈관내피세포의 시작품 (Endosight) 제작을 완료하여, 1단계부터 우선 도출된 기술에 대하여 실질적인 제품 수출을 위한 상용화 기반 확보를 개시하였음.

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
⦁ 간오가노이드 제작 및 활용기술에 대한 신기술 인증 및 국제 특허 확보
⦁ 도출된 간질환 모델링 및 한국인 호발성 CYP 폴리몰피즘 유도만능줄기세포주의 국가기관 생명자원 실물 기탁을 통한 국내 타 연구자와의 정보공유 및 공익적 활용
⦁ 기술이전 및 실질적인 상용화를 통한 고용창출과 시제품 개발 및 수출
⦁ 간특이적 질환모델링, 개인 맞춤형 진단 및 치료, 신약 스크리닝 등 정밀의료 기술 개발에 활용 등 고부가가치 바이오 신산업 경제적 모델 제공
⦁ 조직 특이적 매트릭스 제작기술 및 미세유체 디바이스 기술을 통한 간질환 체외모델 플랫폼 개발

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 8
• 2-1. 연구수행내용 및 성과 ... 8
• 2-2. 대표적 성과 ... 48
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 50
• 3-1. 목표 ... 50
• 3-2. 목표 달성여부 ... 50
• 3-3. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책 ... 53
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 54
• 1. 연구개발 결과의 활용방안 ... 54
• 2. 연구개발 결과의 기대효과 ... 55
• 붙임. 참고문헌 ... 56
• 끝페이지 ... 59