초록 ▼

▣ 연구의 목적 및 내용
염증성 장질환인 궤양성 대장염(ulcerative colitis, UC)은 증상 완화 이상의 뚜렷한 치료법이 없는 난치성 자가면역질환임. 불안정한 숙주-장내미생물 상호작용은 주요한 UC발병인자이기 때문에, UC환자의 장내 균총 정상화는 UC치료법의 핵심 전략임. 따라서, 본 연구팀은 1)UC환자를 대상으로 분변미생물이식술(FMT) 전·후의 장내 미생물 균총변화에 따른 질병경과 추적조사, 2)환자 코호트 연구기반 UC타겟 핵심 표적미생물 발굴, 3)인체장기모사 플랫폼기반 유용 미생물 효능검증 및 다중오믹

▣ 연구의 목적 및 내용
염증성 장질환인 궤양성 대장염(ulcerative colitis, UC)은 증상 완화 이상의 뚜렷한 치료법이 없는 난치성 자가면역질환임. 불안정한 숙주-장내미생물 상호작용은 주요한 UC발병인자이기 때문에, UC환자의 장내 균총 정상화는 UC치료법의 핵심 전략임. 따라서, 본 연구팀은 1)UC환자를 대상으로 분변미생물이식술(FMT) 전·후의 장내 미생물 균총변화에 따른 질병경과 추적조사, 2)환자 코호트 연구기반 UC타겟 핵심 표적미생물 발굴, 3)인체장기모사 플랫폼기반 유용 미생물 효능검증 및 다중오믹스기반 숙주-마이크로바이옴 상호작용 분석, 4)맞춤형 FMT치료법을 위한 면역학적 진단인자 최적화를 통해 환자 맞춤형 정밀 FMT를 수행하고 미생물제제 상용화 전략을 구축하고자 함.

▣ 연구개발성과
□ 1 단계(`18∼`20) 유용마이크로바이옴 탐색 및 효능검증 연구플랫폼 구축
◯ UC 환자 장내 마이크로바이옴 제어미생물 탐색
• FMT 시술 전·후의 마이크로바이옴 분석을 통한 반응군 및 비반응군 코호트 분석
- UC환자 장내 마이크로바이옴 제어 미생물 탐색을 위한 인프라 구축(UC환자 및 정상인 시료 확보를 위한 IRB 승인 4건, UC환자의 조직생검 38개, 분변 1448개, 혈액시료 546개및 정상인 공여자의 시료 확보)
- UC환자의 FMT 임상 시행 후 반응군/비반응군 그룹 판별 기준 확립 및 기계학습 기반 FMT 감수성 판별 모델 제작 완료
• UC 환자(질병활성도에 따른 구분)-정상인의 장내 마이크로바이옴 분석
- UC환자 코호트 내 FMT 시술 전·후의 마이크로바이옴 및 내시경 분석 완료
- UC환자 및 분변 공여자 유래 인체 유래 장내 미생물 확보(총 36,115종 분리/인체 유래 장내 절대 혐기성 미생물 174종 동정완료)
- 장내 핵심 미생물 후보군의 배양조건 최적화 및 멀티오믹스 분석 기반 장내 미생물 참조유전체 정보 확보
• UC 환자 및 정상인 유래의 organoid 라인 구축 및 바이오뱅크 시스템 도입
- UC 환자 오가노이드 라인 구축 완료(19명의 환자로부터 총 64개의 UC 환자 오가노이드 라인 확보)
◯ 유용 미생물 효능검증을 위한 장환경 모사시스템 구축
• 생체모사시스템을 이용한 숙주-미생물 공배양 및 멀티오믹스 최적화
- UC-on-a-chip 디바이스 디자인 및 제작 완료
- HoxBan 시스템 내 대장 세포주와 장내 혐기 미생물 공배양 조건 확립
- HoxBan 시스템의 숙주-미생물 상호작용에 따른 멀티오믹스 분석법 최적화 완료
- HoxBan 시스템에서 환자 특이적 숙주-미생물 상호작용 분석 수행
• 숙주-미생물 상호작용 연구를 위한 시각화 플랫폼 구축
- UC-on-a-chip에서의 오가노이드 유래 상피세포 배양 조건 확립 및 대장 생리활성 기능 구현 완료
- 환자 맞춤형 장환경 모사시스템(UC Chip) 구축 완료(총 24건의 오가노이드 유래 상피세포 배양 완료)
◯ 맞춤형 FMT를 위한 면역진단인자 발굴 및 동물모델기반 면역안전성 분석
• FMT 시술 전후, 반응군/비반응군의 혈액 분석을 통한 면역학적 지표 확립
- UC환자 코호트 내 FMT 시술 전·후의 혈액 분석을 통한 면역학적 지표 선별 완료(혈액 내 염증성 사이토카인 2종, 키모카인 IL-8 과 CCL-2 및 분변 내 염증인자 Calprotectin과 미생물 결합-IgG 항체)
• UC위험인자-유발 동물모델을 통한 FMT에 따른 면역반응 분석 시스템 확립
- UC위험인자-유발 동물모델 5종 최적화 완료 (① CD4+ T세포이식, ② DSS 화합물, ③ 장 병원성 대장균, ④ IL10 유전자 결핍, ⑤ Nod2 유전자 결핍)
- FMT에 따른 면역반응분석시스템 확립

▣ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
◯ 안전성 검증 및 효능이 입증된 UC환자 개별 맞춤형 IBD-FMT치료기술 상용화
◯ 생체모사칩을 기반한 유용 마이크로바이옴 및 대사체를 과학적이고 체계적으로 선별할 수 있는 플랫폼으로 활용될 것임
◯ 식품산업체와의 협력연구를 통한 치료용 마이크로바이옴 제품 생산 가능
◯ UC중증도에 따른 임상·면역학적 특성 및 장내 미생물과 질병과의 상관성 규명 가능

(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 ... 7
• 2-1. 연구수행내용 및 성과 ... 7
• 2-2. 대표적 성과 ... 46
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 49
• 3-1. 목표 ... 49
• 3-2. 목표 달성여부 ... 49
• 3-3. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 51
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 51
• 붙임. 참고문헌 ... 53
• 끝페이지 ... 57