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연구개요
본 연구에서는 VRE 의 반코마이신 내성 유전자인 Van 을 타겟으로 하여 이를 제거하는 유전자 가위를 제작해 VRE 에 대한 항균제를 개발하는 것이 최종 목표임. 이를 위해 연구자는 Van 유전자 가위를 박테리아파지 (bacteriophage)에 도입해 VRE 내로 Van 유전자 가위를 삽입하고 이후 그 효능을 확인

연구 목표대비 연구결과
1. 항생제내성 유전자 특이적 CRISPR/Cas9 유전자 가위를 박테리아파지를 이용해 박테리아 내부로 도입. (1) 유전자 가위가 박테리아 내부에서 단백질로 발

연구개요
본 연구에서는 VRE 의 반코마이신 내성 유전자인 Van 을 타겟으로 하여 이를 제거하는 유전자 가위를 제작해 VRE 에 대한 항균제를 개발하는 것이 최종 목표임. 이를 위해 연구자는 Van 유전자 가위를 박테리아파지 (bacteriophage)에 도입해 VRE 내로 Van 유전자 가위를 삽입하고 이후 그 효능을 확인

연구 목표대비 연구결과
1. 항생제내성 유전자 특이적 CRISPR/Cas9 유전자 가위를 박테리아파지를 이용해 박테리아 내부로 도입. (1) 유전자 가위가 박테리아 내부에서 단백질로 발현되면 (2) 염색체에 위치하는 항생제 내성 유전자 또는 (3) 플라스미드에 위치하는 항생제 내성 유전자에 특이적으로 결합해 유전자 기능을 억제하여 항생제 감수성을 획득하거나 박테리아 사멸을 유발할 수 있음(그림 6).
2. Van 유전자를 제거할 수 있는 유전자 가위의 개발
(1) Van 유전자를 타겟으로 하는 guide RNA 의 디자인 및 제작
다양한 생물정보학 수단을 이용해 Van 유전자를 효과적으로 자를 수 있는 타겟 유전자 위치를 탐색해 guide RNA 5종을 제작할 예정임. (기존의 알고리즘 프로그램을 이용하고 human 이나 다른 박테리아와 겹치지 않는 sequence 제작)
(2) Guide RNA 를 CRISPR/Cas9 유전자 가위 벡터에 삽입
제작된 guide RNA 를 CRISPR/Cas9 벡터에 삽입(Cas-van)
(3) Van 유전자 플라스미드를 갖는 E.coli 제작
유전자 가위의 효능 확인 위해 Van 유전자를 발현하는 E.coli 균주를 제작(E.coli-van 균주)
(4) Van-CRISPR/Cas9유전자 가위의 효능을 검증
E.coli-van 균주에 Cas-van 벡터를 형질전환을 통해 도입한 후 Van 유전자가 제거 확인.
○ 2차년도: VRE 내로 Cas-van 유전자 가위를 도입하기 위한 박테리아파지 제작
1. Van 유전자 가위 박테리아파지 제작
박테리아파지 유전자내에 Cas-van 유전자 도입한 뒤 박테리아파지 제작, 혹은 Cas-van 을 포함하는 Phagemid 만든 후 packaging
2. Cas-van 을 함유한 박테리아파지 분리
3. VRE 균주에 Van 유전자 가위 박테리아파지를 도입한 뒤 VRE 의 반코마이신 감수성 획득 여부 확인.
○ 3차년도: 동물 실험을 통한 Cas-van 유전자 가위 박테리아파지의 효능 탐색
1. 동물 VRE/VSE 감염 모델 확립(복강내 주입을 통한 패혈증 유발)
2. 박테리아파지 주입 경로 확립
3. 박테리아파지 단독 투여 및 항생제 복합 투여 등의 치료 효과 검증

연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
○ 기존의 화학 성분을 주로 이용하는 항생제와는 다르게 박테리아파아지와 CRISPR/Cas9 유전자 가위를 이용한다는 점에서 새로운 패러다임의 항생제 개발임.
○ 원하는 균주만을 타겟함: 제거를 목표로 하는 균주만을 정확하게 타겟할 수 있어 인체에는 해가 적은 항균제가 될 수 있음. 또한 항생제 내성이 없는 정상세균총에는 영향을 미치지 않는 장점이 있음.
○ 환자 맞춤형 항균제 개발 가능: 환자가 감염된 균주의 유전자를 분석하여 감염된 균에 일치하는 유전자 조작 박테리아파아지를 주입함으로써 저항 없는 효과적인 항균효과를 유발할 수 있음.
○ VRE 이외 추가적인 항생제 내성 균주에 대한 항균제 개발 가능성 제시: 본 연구결과를 통해 VRE 뿐만 아니라 다른 다양한 항생제 내성 항균제 개발이 가능함을 제안함.
○ CRISPR/Cas9 시스템의 특성상 여러 유전자를 동시에 타겟으로 할 수 있어 2차 내성 발생을 원천 봉쇄할 수 있음

(출처 : 요약문 2p)