초록 ▼

연구개요
선행 중견-핵심 연구를 통해 개발된 다양한 스마트 나노섬유 구조체의 기능 개선 및 신개념 세포 생착 기술을 적용하여 조직 재생 및 항암치료 유도를 위한 유전자-세포 치료제의 생체 내 효율적 전달 및 동화를 제어할 수 있는 차세대 혁신 나노섬유 기반 메디칼 디바이스의 개발하고, 최소침습적 방식으로 생체 내에 투입할 수 있고 환자 및 질환별로 수술/치료 현장에서 맞춤형으로 적용하도록 조직 공학 기술의 향상을 도모하고자 함.

연구 목표대비 연구결과
■ 선행 중견-핵심연구를 통해 개발된 스마트 나노섬유 시스

연구개요
선행 중견-핵심 연구를 통해 개발된 다양한 스마트 나노섬유 구조체의 기능 개선 및 신개념 세포 생착 기술을 적용하여 조직 재생 및 항암치료 유도를 위한 유전자-세포 치료제의 생체 내 효율적 전달 및 동화를 제어할 수 있는 차세대 혁신 나노섬유 기반 메디칼 디바이스의 개발하고, 최소침습적 방식으로 생체 내에 투입할 수 있고 환자 및 질환별로 수술/치료 현장에서 맞춤형으로 적용하도록 조직 공학 기술의 향상을 도모하고자 함.

연구 목표대비 연구결과
■ 선행 중견-핵심연구를 통해 개발된 스마트 나노섬유 시스템 업그레이드
본 과제를 통해 업그레이드된 나노섬유 시스템 1) “바를 수 있고 접착력” 있는 나노 섬유, 2)“신축/접착력” 있는 나노섬유, 3) 3차원으로 쌓아올려서 특정 구조를 만들 수 있는 “블록형” 나노 섬유, 4) “다공성/접착력” 있는 나노 섬유, 5) 코아세르베이트화 나노섬유를 개발함.
■ AAV/나노섬유 복합 시스템 개발 및 응용
AAV의 타입과는 무관하게 생체분해성 고분자 파티클 및 나노섬유 구조체에 특이적으로 부착이 가능하여 AAV의 국소적 전달이 가능하고 추후 AAV의 분리 정제에 활용할 수 있는 시스템을 개발함.
[Molecular Therapy-Nucleic Acids 2019에 게재되었으며, University of California, Berkeley 화공과의 Dr. Schaffer와의 국제공동연구 논문임(공동 교신).]
■ 세포전달 나노캡슐 시스템 개발 및 응용
세포 및 치료용 물질을 경구용으로 체내 전달 할 수 있는 나노캡슐 시스템을 개발하였으며, 극성을 지닌 물질들간의 정전기적 상호작용을 활용하여 수용액상에 코아세르베이트를 형성하는 원리를 사용하여 다양한 외부 자극에 자발적으로 반응할 수 있고 세포 및 치료용 물질을 외부에 전달할 수 있는 나노캡슐 기반의 시스템을 제작함.
[Biomaterials Science 2021에 게재되었으며 inside cover로 선정되었음.]
■ 개발된 나노섬유 시스템의 동물 모델 적용을 통한 유효성 테스트
본 과제를 통해 제작 및 개발된 나노 섬유 기반의 시스템 기능성을 확인하기 위해 허혈성 뇌손상/척수 손상 모델 및 wild type 설치류에 적용하였음. Wild type 설치류의 경우, subcutaneous implantation을 진행하거나 향후 췌장암 모델에 적용하기 위하여 직접 췌장에서의 시스템 유효성을 테스트하였음. 기존 중견-핵심 연구에서는 진행하지 못했던 척수 손상 동물 모델(Hemisection model)을 본 연구진이 오랜 기간 훈련받고 직접 제작하여 본 후속연구에 적용하였음.
[본 연구성과는 Gene Ther., 2019 게재되었음.]

연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
■ 본 연구과제를 통해 개발된 나노섬유 시스템들은 유전자 세포 치료와 재생의학 등에 치료물질을 전달하고 병변 부위 타겟 세포의 안정적인 생착을 유도할 수 있는 우수한 adjuvant(보조제)로 활용될 수 있음.
■ 줄기세포 이식시 생체내에서 세포 활성의 저하를 방지 할 수 있는 방안으로 본 연구에서 개발된 나노섬유 시스템을 활용할 수 있음.
■ 유전자 치료분야의 경우, 유전자 전달체의 국소 전달 및 시간차 전달이 필요한 경우, 해당 나노섬유 시스템 사용이 가능함.
■ 면역세포 탑재가 가능한 캡슐 시스템을 성공적으로 개발하였으며, 해당 시스템에서의 면역세포 활성이 유지되고 특정 환경에서 면역세포의 외부 방출이 가능함으로 확인하였음. 따라서, 해당 시스템은 면역세포를 이용한 항암 치료제 개발 분야로의 적용이 가능할 것으로 예상됨.

(출처 : 요약문 2p)