초록 ▼

□ 연구개요
생체조직 시료 내 단백질들로 구성된 각종 생체구조들을 효율적으로 3차원 고해상도 관찰하기 위한 3차원 웨스턴 현미경 기술을 개발함. 단백질 표지에 사용되는 항체프로브가 조직 시료에서는 호환성이 떨어지는 문제를 극복하기 위해 단백질 표지 능력을 극대화시키는 물리적 조직-하이드로젤 융합 기법을 개발함. 본 기술을 통해 일반적인 실험실 환경에서도 신경세포 시냅스와 같은 생체내 나노구조물의 3차원 초고해상도 분석이 용이해짐.

□ 연구 목표대비 연구결과
조직 시료의 가공 과정에서 단백질이 화학적으로 변형됨

□ 연구개요
생체조직 시료 내 단백질들로 구성된 각종 생체구조들을 효율적으로 3차원 고해상도 관찰하기 위한 3차원 웨스턴 현미경 기술을 개발함. 단백질 표지에 사용되는 항체프로브가 조직 시료에서는 호환성이 떨어지는 문제를 극복하기 위해 단백질 표지 능력을 극대화시키는 물리적 조직-하이드로젤 융합 기법을 개발함. 본 기술을 통해 일반적인 실험실 환경에서도 신경세포 시냅스와 같은 생체내 나노구조물의 3차원 초고해상도 분석이 용이해짐.

□ 연구 목표대비 연구결과
조직 시료의 가공 과정에서 단백질이 화학적으로 변형됨으로써 에피톱, 즉 항체 프로브가 인지하고 결합하는 부위가 손상되는 것을 막기 위해 고밀도 팽창성 하이드로젤과 조직 시료를 물리적으로 융합시키는 기술을 개발함. 수용액에서 하이드로젤 팽창 후 조직내 공간 확장은 에피톱 보존과 더불어 항체 프로브가 목표 단백질 근처로 침투하고 결합하는 성능을 극대화시킴. 이에 따라 시냅스 단백질에 대한 항체 프로브를 사용한 검증 결과 단백질 표지 신호 강도 및 민감도와 특이도가 모두 수 배 향상되는 것을 현미경으로 확인함. 조직 시료의 3차원 초고해상도 관찰을 위한 기존 조직 팽창 기술은 조직 성분의 팽창을 유도하기 위해 생체분자에 수많은 화학적 결합을 통해 팽창성 하이드로젤을 연결시키는 과정에서 에피톱 손상이 심각했음. 이를 본 연구과제에서는 물리적 조직-하이드로젤 융합만으로도 4배 이상의 조직 팽창을 달성할 수 있음을 보임. 이를 통해 항체 프로브 호환성을 극대화시키면서도 충분한 조직 팽창을 통해 광학 현미경 하에서 생체나노구조를 관찰할 수 있게 함. 이렇게 단백질 보존 능력 및 항체 프로브 호환성이 극대화된 물리적 조직-하이드로젤 융합기술에 기반해 개발된 3차원 웨스턴 현미경 기술을 16종의 시냅스 단백질에 대한 항체 프로브에 활용하였고, 이를 통해 마이크론 크기 이하의 다양한 시냅스 나노구조들을 일반 공촛점 현미경만으로 초고해상도 촬영한 결과를 얻음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
원천기술로서의 3차원 웨스턴 현미경 기술을 기반으로 다양한 뇌구조를 3차원 정밀분석하기 위한 후속 조직 가공 및 3차원 초고해상도 관찰 기술들을 개발할 예정임.
3차원 웨스턴 현미경 기술에서 제시한 물리적 조직-하이드로젤 융합 기법에 기반한 조직 시료의 불리한 물리화학적 특성을 극복하는 기술을 고난도 생체조직 시료 유형인 종양조직에 적용함으로써, 암의 발생 및 치료를 연구하는 후속 연구과제들을 진행중임. 본 연구개발성과는 기존에 관찰이 힘들었던 생체내 미세구조를 일반적인 실험실 환경하에서 3차원 정밀관찰할 수 있는 길을 열었으며, 많은 파생 기술 개발이 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 배경 및 목적 ... 4
• 2) 연구의 필요성 ... 4
• 3) 연구의 가설 ... 5
• 4) 연구의 최종목표 ... 6
• 5) 연구범위 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 1) 물리적 조직-하이드로젤 융합 기술 개발 ... 7
• 2) 항체 프로브 호환성을 극대화하는 조직 팽창 프로토콜 개발 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 9
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 1) 3차원 웨스턴 현미경 기술의 학술지 보고 ... 13
• 2) 뇌구조 정밀 분석에의 응용 ... 13
• 3) 고난도 조직 검체로의 확장 적용 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 13
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 16