초록 ▼

※ 연구의 목적 및 내용
만성 대사성 질환으로부터 세포소기관간의 기능 복원 (revitalization)을 제어하는 원리를 세포 치료의 관점에서 검증하고 바이오마커의 발굴 및 치료법 개발 원천기술 확보
□ 세포 소기관 제어 기술에 의한 대사능 유도 신호 물질 네트워크의 재구성
□ 각 세포 소기관의 항상성 작용점 구축
□ 세포 소기관 interplay 구축을 조절하는 생체에너지 대사 항상성 복원 시스템 (organellotherapy) 기술기반 구축
□ 세포 소기관 기능회복을 이용한 대사항성성 복원 원천기술

※ 연구의 목적 및 내용
만성 대사성 질환으로부터 세포소기관간의 기능 복원 (revitalization)을 제어하는 원리를 세포 치료의 관점에서 검증하고 바이오마커의 발굴 및 치료법 개발 원천기술 확보
□ 세포 소기관 제어 기술에 의한 대사능 유도 신호 물질 네트워크의 재구성
□ 각 세포 소기관의 항상성 작용점 구축
□ 세포 소기관 interplay 구축을 조절하는 생체에너지 대사 항상성 복원 시스템 (organellotherapy) 기술기반 구축
□ 세포 소기관 기능회복을 이용한 대사항성성 복원 원천기술의 개발

※ 연구개발성과
□ 논문 (SCI급 논문 42편, 비SCI급 논문 2편)
- 간 특이적인 PLCγ1 KO mice를 제작하여 미토콘드리아에서의 산화적 지방 인산화에서의 PLCγ1의 역할을 규명함
- 미토콘드리아의 활성이 세포신호전달 과정 중 OGA에 의한 PTM에 의해 조절됨을 규명하고 이로써 비만을 개선시킬 수 있음을 보임 (Diabetologia. 2015 Dec, 58(12): 2867-76, IF: 6.9 )
- SREBP2가 자가포식을 조절함으로써 비알콜성지방간을 개선시킬 수 있음을 규명 (Scientific Reports. 2016.Oct, 21;6:35732. IF: 5.2 )
- Carbon Nitride Nanosheets에 의한 골 대사를 촉진 가능성을 제시하고 그 기전을 규명함 (ACS Nano. 2017 Jan, 11(1):742-751. IF: 13.3 )
- 지방조직에서 세로토닌에 의한 에너지 대사 기전 규명 (Nature Communications. 2015 Apr 13;6:6794, IF: 10.7 Diabetes Metab J. 2016 Apr;40(2):89-98. IF: 4.7)
- PPARγ 인산화 억제에 의한 항당뇨/항비만효과 규명 (Diabetes. 2016 Jan 6. IF: 8.78)
- miRNA 신규 대사질환 모델 규명 (Nat Commun. 2015 Jul. 6:7693. IF: 10.7 )
- 세포소기관 약물 전달용 나노입자의 생체 독성 검증 (Carbon, 2015 Nov. 93:431-440. IF: 6.2 )
- 세포소기관 에너지 활성조절 신규 조절인자 규명 (Dev Cell. 2016 Apr 37(2):174-89. IF: 10.3)
- 고지방 식이에 의한 TGF-b/Gbb 신호전달이 tribbles의 발현을 통해 인슐린 저항성을 일으킴을 밝힘 (Sci Rep. 2016 Aug 6:30265. IF: 5.2)
- DYRK1A의 억제물질인 CX-4945를 발굴하고 그 기전의 규명함 (Dis Model Mech. 2016 Aug. 9(8):839-48. IF: 5.0)
- 근육 특이적 Crif1 KO 마우스의 에너지 대사 표현형 분석 및 후보 내분비 인자에 의한 베이지 세포화 기전 규명 (J Cell Biol. 2017 Jan,216(1):149-165. IF: 8.7 )
- 자가포식소체가 대사 암인 갑상선 휘틀세포암에서의 섬모 발생 저하를 일으킴을 규명하여 세포소기관에 의한 대사암의 변화를 규명하였음. (Oncotarget. 2016 Nov, 7(48):79117-79130. IF: 5.0)
- Erdosteine이 미토콘드리아의 기능을 조절하여 pro-apoptotic 단백질의 발현을 줄임을 밝힘 (Toxicol Appl Pharmacol. 2015 Oct. 288(2):192-202, IF: 3.8 )
- Pexophagy를 조절하는 물질을 찾기 위한 cell-based screening system을 개발하고 조절물질로서 2,2'-dipyridyl을 발굴하여 기전을 규명함. (Biochem Biophys Res Commun. 2016 Jan. 469(4):941-7. IF: 2.4,)
- 3-Aminotriazole가 ROS의 발생을 줄일 수 있음을 밝힘. (Arch Toxicol. 2016 Apr. 90(4):781-91. IF: 6.6)
- ESRRa에 의한 sox9의 발현이 조절되는 기전을 밝히고 zebrafish에서 생리적 기능을 규명함. (Sci Rep. 2015 Dec. 5:18011, IF: 5.2)
- Elov1이 lipid consumption 조절에 관여하며 KD시 swim bladder에 지방 축적을 증가시키고 swim bladder과 kidney의 정상 발달을 저해 한다는 것을 zebrafish를 이용하여 밝힘. (Organogenesis. 2016 Apr. 12(2):78-93. IF: 2.9)
- Fis1이 peroxisome과 lysosome 그리고 mitochondria의 기능을 조절함 밝히고 Fis1의 이상이 관절염의 발병과 관련되어 있음을 규명함. (J Mol Med (Berl). 2016 Dec. 94(12):1373-1384 IF: 4.9)
- Growth differentiation factor 15이 myomitokine으로서 에너지 homeostasis에 관여함을 규명함. (Journal of cell biology. 2017 Jan. 216(1);149-165)
- Fenofibrate가 PPARa에 의한 HO-1의 발현을 조절하여 세포를 보호하는 역할을 함을 규명함.(Int J Mol Med. 2017 Apr. 39(4):960-968. IF: 2.3)
- 초파리 bantam miRNA가 Numb 단백질의 발현 조절을 함으로서 신경암줄기 세포에 높은 Notch 활성을 유지하며, 특히 미토콘드리아 활성에 중요한 Myc과 상호작용을 통해 암억제 효과가 있음을 확인 (PLOS genetics, PLoS Genet. 2017 May 17;13(5):e1006785)
- HFD에 의한 장내 barrier의 dysfunction이 DSS에 의한 colitis를 악화시킴을 규명 (PLoS One. 2017 Nov 6;12(11):e0187515)
- 식욕조절 호르몬의 소포체 스트레스 억제 효능 확인 (European J. Cell Biology, 2018. 97:339–348)
- 퇴행성질환 공통병인으로서의 미토콘드리아 칼슘 조절 Miro의 활성 (PNAS, 2018.115(38)e8844-8853)
- PPARA가 NR1H4/FXR과 상호작용을 통해 autophagy를 조절하며 ciliogenesis에 영향을 줌을 규명 (Autophagy. 2018;14(6):1011-1027)
- 대사질환에서 mitochondrial unfolded protein response과 mitohormesis에 대해 분석함 (J Mol Endocrinol. 2018 Oct 1;61(3):R91-R105)
- 장에서의 serotonin 생성이 간의 HTR2A을 통해 지방간 형성에 관여함을 밝힘 (Nat Commun. 2018 Nov 16;9(1):4824)

□ 특허 (국내 출원 11건, 국외 출원 1건)
- 근감소증 동물 모델과 그 제조 방법 및 이를 이용한 근감소증 치료제의 스크리닝 방법(국내출원, 10-2015-0090349 )
- HTR2A 억제제를 유효성분으로 포함하는 지방간의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 (국내 출원, 10-2017-0037833, 국외 출원, PCT/KR2017/015006)
- 시스플라틴에 의한 이독성의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 (국내출원, 10-2016-0077281)
- 자가포식 향상제 및 그 용도 (국내출원, 10-2016-0087862)
- 아스파라기닐 tRNA 합성효소 (Asparaginyl tRNA synthetase, NRS)의 발현 또는 활성을 억제하는 물질을 포함하는, 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 (국내출원, 10-2016-0119426)
- AS605240을 유효성분으로 함유하는 퇴행성질환 치료용 약학적 조성물 (국내출원, 10-2016-0025074)
- 피롤로-피리딘 유도체 화합물, 이의 제조방법 및 이를 유효성분으로 함유하는 단백질 키나아제 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 (국내 출원, 10-2017-0036845)
- HTR2A 길항제를 유효성분으로 하는 지방간염 및 알코올성 지방간의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 (국내 출원, 10-2018-0106761)
- 자피르루카스트의 인슐린 분비를 촉진하기 위한 용도 (국내 출원, 10-2018-0047517)
- 글루코실세라마이드 합성 억제제를 유효성분으로 포함하는 골 재생용 약 학적 조성물 및 이를 이용한 골 재생용 지지체 (국내출원, 10-2019-0044145)

□ 기술이전 (총계약금 18억원)
- 대구경북첨단의료산업진흥재단-한국생명공학연구원 공동 개발로 피롤로-피리딘 유도체를 함유하는 치료용 약학적 조성물의 “단백질 키나이제 관련 치료기술”을 보로노이(주)에 총계약금 18억원에 기술이전 실시 (기여율 20%)

※ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
□ 기술적 측면:
▶ 세포소기관간의 기능적 연계성 확립을 통해 세포 대사 항상성 조절 기전을 규명 함으로서 대사성 질환의 근본적인 치료 뿐 아니라 각종 암, 퇴행성 질환 치료에 관련된 세포 대사 원천기술 적용 가능
▶ 만성대사성 질환 및 노인성 질환에서 세포소기관간의 기능을 분자수준에서 정밀 하게 제어하는 기술은 세계적으로 시도되거나 성공적으로 개발된 적이 없는 신 개념의 창조기술

□ 경제적, 산업적 측면:
▶ 전 세계적으로 만성 대사성 질환은 가장 흔한 질병 중 하나로 혁신적이고 부작용 없는 치료제 개발은 국가와 개인차원의 의료비를 절감할 수 있음과 동시에 진단 및 치료분야에서 고부가가치 창출 예상

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 가. 연구개발 목적 ... 8
• 가. 연구개발의 필요성 ... 8
• 다. 연구개발 범위 ... 11
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 13
• 가. liver, adipose tissue, pancreas에서 특이적으로 세포막 신호전달 체계의 주요 물질은 PLC subtype이 제거 된 knockout 마우스 제작 ... 13
• 나. 간 특이적으로 PLCγ1이 제거된 마우스에서의 대사능 개선 효과가 에너지 소모량 증가에 의한 것임을 확인 ... 13
• 다. PLCγ1이 제거 된 간세포의 미토콘드리아 활성 증가 ... 14
• 라. 지방 특이적으로 PLCγ1이 제거 된 마우스에서 저온 노출 시 체온 유지 능력과 에너지 소모량이 증가함을 확인 ... 14
• 마. 지방 특이적으로 PLCγ1이 제거 된 마우스 체온 유지 능력 향상이 흰색지방의 갈색지방화와 관련되어 있음 ... 14
• 바. 마우스 췌장 세포에서 발현되고 있는 PLCβ 각 이성질체 효소들의 유전자를 제거함. ... 15
• 사. 췌장 특이적으로 PLCβ1이 제거 된 마우스에서 인슐린 분비가 저하 되어 있음. ... 16
• 아. 췌장 특이적으로 PLCβ1이 제거 된 마우스에서 인슐린 합성과 구조적 차이는 없음. ... 17
• 자. PLCβ1이 Gq protein-coupled receptor(GqPCR)을 매개하여 인슐린 분비를 조절함. ... 17
• 차. Luciferase로 분비된 인슐린의 양을 간접적으로 측정할 수 있는 시스템으로 Chemical library를 screening하여 인슐린 분비를 증가시키는 후보물질 도출 ... 18
• 카. Leukotrienes receptor(LT)의 억제제인 Zafirlukast가 인슐린 분비를 증가시킴 ... 18
• 타. Autophagy activator 후보 물질 발굴 및 그 기작 연구 ... 20
• 파. trehalose 의 자가포식 증진 기작 및 in vivo 동태 연구 ... 24
• 하. Calcineurin inhibitor에 의한 mitophagy 억제가 islet β-cell 기능에 미치는 영향 규명 ... 26
• 거. 대사 불균형 시 자가 포식 조절 단백질의 특이성 조절 규명 ... 30
• 너. 산화 스트레스 하에서 DNA 손상 반응과 세포 사멸 사이의 연관성 ... 35
• 더. 미토콘드리아 fission 조절 단백질에 의한 대사 조절 기전 규명 ... 36
• 러. 세포소기관 대상 노화 및 만성대사질환 동물 모델 확보 ... 38
• 머. 대사질환 모델을 이용한 세포소기관 기능 및 형태 분석 ... 43
• 버. 대사질환 모델을 대상으로 세포소기관 별 생체에너지 활성 작용점 발굴 ... 44
• 서. 생체에너지 활성조절 작용점 유전자의 초파리 및 세포주 모델 확립 ... 44
• 어. 미토콘드리아 약물 전달 기반 기술 개발 ... 45
• 저. 생체에너지 활성조절 인자 스크리닝 기반 확보 ... 45
• 처. 생체에너지 활성조절 인자 발굴 ... 46
• 커. 미토콘드리아 타겟 약물전달 나노물질 효능 분석 ... 46
• 터. 생체에너지 활성 조절 약물 스크리닝 ... 47
• 퍼. 만성 대사질환 모델의 miRNA 및 신규 타겟 바이오마커 발굴 ... 48
• 허. 암-대사질환(악액질) 모델에서 인슐린저항성에 관여하는 혈액내 순환단백질 발굴 및 동정 ... 49
• 고. 신규 대사질환 유전자 DYRK1A 억제 선도물질 최적화 및 in vivo 효능검증 ... 50
• 노. 신규 대사질환 유전자 DYRK1A의 분자기전 및 적용증 발굴 ... 51
• 도. 대사질환 모델(db/db)에서 DYRK1A 억제 선도물질의 대사질환 표현형 개선 효과 분석 ... 51
• 로. DYRK1A 마우스에서 염증반응 분석 및 신규 타겟 단백질 조절 분자기전 규명 ... 53
• 모. 생체에너지 활성조절을 통한 질환제어 기술 실용화 지원시스템 구축 ... 54
• 보. 대사 활성 조절인자 발굴 : 세포주에서 세포소기관 기반 생체에너지 대사 복원 조절인자 발굴 ... 54
• 소. 생체에너지 대사 활성 조절인자 분자기전 연구 ... 57
• 오. 제브라피쉬 모델에서 세포소기관 기반 생체에너지 대사 복원 조절인자 발굴 및 분자기전 연구 ... 61
• 조. 만성대사 및 노인성질환 진단 기술개발: 제브라피쉬 동물모델에서 진단마커 효용성 검증 ... 63
• 초. 세포소기관 간의 기능 네트워크 분석 ... 69
• 코. PPARγ 인산화의 생리적 역할 규명 및 새로운 물질 개발 ... 71
• 토. 근육 및 간 특이적 Crif1 KO 마우스의 에너지 대사 표현형 및 기전 분석 ... 76
• 포. 세토토닌 신호전달 경로 조절을 이용한 대사 표현형 및 기전 분석 ... 83
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 87
• 3-1. 목표 ... 87
• 3-2. 목표 달성여부 ... 88
• 3-2. 주요 목표 및 가중치 ... 90
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 90
• 붙임. 참고문헌 ... 92
• 끝페이지 ... 93