초록 ▼

□ 연구개요
타우병리는 정상적이던 타우단백이 병적변형을 일으키면서 응집되고 침착되면서 신경퇴행을 일으키게 되는 병리를 의미함. 타우병리는 알츠하이머병 치매, 전측두치매, 피질기저퇴행, 진행성핵상 마비 등 치매의 원인질환의 상당수에서 공통적으로 관찰됨. 이상 타우단백의 침착은 특징적으로 일정부위에서 시작하여 신경회로 등을 통해 인접 부위로 전파하는 것으로 알려졌는데, 이의 기전 연구를 통한 제어 전략 개발은 퇴행성치매 치료에 중요함.
본 과제는 타우단백의 병적변형, 응집, 침착 그리고 전파와 같은 일련의 병적현상이 타우단백

□ 연구개요
타우병리는 정상적이던 타우단백이 병적변형을 일으키면서 응집되고 침착되면서 신경퇴행을 일으키게 되는 병리를 의미함. 타우병리는 알츠하이머병 치매, 전측두치매, 피질기저퇴행, 진행성핵상 마비 등 치매의 원인질환의 상당수에서 공통적으로 관찰됨. 이상 타우단백의 침착은 특징적으로 일정부위에서 시작하여 신경회로 등을 통해 인접 부위로 전파하는 것으로 알려졌는데, 이의 기전 연구를 통한 제어 전략 개발은 퇴행성치매 치료에 중요함.
본 과제는 타우단백의 병적변형, 응집, 침착 그리고 전파와 같은 일련의 병적현상이 타우단백과 상호작용하는 여러 단백들과의 비정상적인 상호작용 때문일 가능성에 가설을 세우고 이의 기전을 규명하고자 하였음. 특히, 타우병리가 인근 신경세포 및 영역으로 전파하는데 타우상호작용 단백의 역할을 규명하여 이의 제어를 통한 타우병증 경감 전략을 개발하고자 하였음.
이를 위하여 다음과 같은 연구를 3년간 진행하였음. 선정 당시 계획한 연차별 연구 내용은 연구를 진행하면서 연차별로 정확하게 마무리되기보다 연속되고 확대되어 진행되었음.
■ 연구대상 타우단백 상호작용 단백들 선정 및 기능제어 전략 구축
(1) 예비연구, 검체연구 및 생물정보학 데이터베이스 검색 등을 통하여 본 연구를 위한 타우단백상호작용 단백 4종을 선정하고 연구에 중점을 둠
(2) 연구대상 타우단백상호작용 단백들의 기능제어 위한 과발현 및 knockout 모델 정립.
(3) 연구대상 타우단백상호작용 단백들과 타우단백 간 상호작용 검증.
■ 타우병증 전파 연구용 모델 정립
(1) 타우병리의 전파(spreading) 연구를 위한 in vitro 모델: 세포 외 배출, 세포 내 uptake, 프리온양 전파(prion like seeding)
(2) 타우병리의 전파(spreading) 연구를 위한 in vivo 모델: 이상타우단백 대뇌 주입 동물모델
■ in vitro 모델에서 선정한 타우단백 상호작용 단백의 발현조절 후 타우단백 전파 역할 확인 및 기전 연구
■ 타우단백상호작용 단백 발현 제어한 in vivo 모델에서 타우병리 전파 연구
■ 타우단백 전파 기전 공략의 타우단백 전파 및 타우병리 경감 치료 효과 연구

□ 연구 목표대비 연구결과
연구목표 대비하여 다음과 같은 연구결과를 얻음.
(1) 연구대상 타우단백상호작용 단백 선정: 실험적 근거로 4종의 단백을 주 연구 대상으로 선정함.
(2) 타우병증 전파 연구위한 타우병리 전파 in vitro 모델 정립:
- 대상 단백의 발현 제어 시스템을 구축함: 과발현위한 플라스미드 및 바이러스 construct 제작, knock-out 모델 구축, 단백 내 도메인-특이 deletion construct 제작하여 효율을 검증함.
- 타우단백 이동 추적 가능 분석 시스템 구축: 구획화된 분석 및 FRET형광-tag 활용한 응집분석을 완료함.
- 구획화된 세포 배양 시스템(two-chamber system, microfluidic chamber) 구축하여 타우단백 uptake, secretion 그리고 seeding의 효율적 분석을 위한 tool을 set-up함.
(3) 타우단백상호작용 단백의 타우단백 전파에서의 역할 및 해당 기전 규명
- 구축한 in vitro 모델 시스템에서 4종 상호작용 단백의 발현 조절을 통해 타우병리 전파에서의 이들 각 단백의 역할 분석완료함. 4종의 단백 중에서 효과 있는 단백 2종을 학인 후 기전 연구 진행함.
- 타우단백상호작용 단백 내 도메인 공략 혹은 아형별 타우단백 전파 역할 확인 및 해당 기전 연구 진행함. 타우단백에 대한 직접 결합을 통한 응집 및 전파 효율에 대해서 확인함. 상호작용 단백 내 특정 도메인에 대한 특이 항체를 제작하여 타우단백과의 상호작용 제어를 통한 치료전략 구축 가능성에 대해서 타진함.
- 상호작용 단백의 발현이 조절된 마우스를 도입하여 이의 해마에 타우병리 마우스의 뇌추출물을 주입 후 타우병리 전파 등의 효과를 분석하여 상호작용 단백에 따른 전파의 차이를 규명함.
(4) 타우병리 전파 억제 전략의 치료 효과 탐구
- 타우병리 전파에 역할을 하는 상호작용 단백의 펩타이드를 제작하여 ex vitro에서 타우단백과의 상호작용 및 이에 따른 타우단백 활성에 미치는 영향 분석하여 치료 효과를 확인함.
- 타우병리 전파에 역할을 하는 상호작용 단백 내 중요 도메인 항체 제작한 것을 활용한 치료 효과 탐구 진행함.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
논문2개, 특허성과(국제2건 PCT 출원, 국내2건 등록, 국내1건 출원), 항체개발, 장비구축 등의 성과를 얻음. 이들을 이용하여 후속 연구, 해외개별국 특허 등록, 기술이전 등을 진행할 것임. 특히, 타우상호작용 단백 선정 과정 중 진행했던 환자검체 이용 단백체 분석을 통해 얻은 바이오마커 성과는 향후 진단 플랫폼으로 개발할 것임. 타우상호작용 단백의 역할을 진단목적으로 진행했던 특허 외에 연구가 진행되면서 확보하게 된 타우병증 치료효과의 증거를 토대로 치료전략으로서의 추가 특허 등록을 진행하고, 개발 가능한 치료전략으로 발전시키기 위한 후속 연구도 진행할 것임.
연구를 통해 선정하여 기전연구 진행하였던 2종의 단백에 대해서는 후속연구를 진행할 것임. 기존에 알려진 이들 단백의 기능에 추가로 타우병리 전파에서의 역할을 규명한 것은 의의가 높음. 치료전략 개발은 본 연구에서는 기본 탐색과정에 머문 아 쉬운 점이 있음. 따라서 본 연구 과정에서 확보하게 된 노하우, 상호작용제어를 위한 construct, vector 확보, 동물모델 확보 등은 치료효능 연구를 위한 후속연구 및 타 연구자들의 해당연구의 수월성을 높이는데 기여할 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1-1. 연구개발의 필요성 및 목적 ... 5
• 1-2. 가설 및 최종목표 ... 5
• 1-3. 연구범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2-1. 타우상호작용 단백 선정 ... 6
• 2-2. 타우상호작용 단백 기능 제어 전략 구축 ... 8
• 2-3. 타우병증 전파 연구용 모델 정립 ... 9
• 2-4. 타우병리 전파 in vitro 모델에서 선정한 타우상호작용 단백 발현조절 후 타우단백 전파 역할 확인 및 기전 연구 ... 10
• 2-5. 타우상호작용단백의 타우단백 전파 역할 기전 연구:　타우단백과의 상호작용 위치 공략 ... 11
• 2-6. 타우병리 전파 억제 전략의 치료 효과 탐구 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 3-1. 연구개발성과 ... 13
• 3-2. 세부 정량적 연구개발성과 정리 ... 15
• 3-3. 목표 달성 수준 ... 16
• 3-4. 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 5-1. 개발성과 항목별 관리 및 활용계획 ... 17
• 5-2. 활용분야 별 관리 및 활용계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 18
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 25
• 끝페이지 ... 38