초록 ▼

연구의 목적 및 내용
Ciliopathy(섬모병증)는 일차 섬모 기능 이상에 기인하는 질병군으로 유전형 및 표현형의 다형성을 보이며, 신체 모든 장기의 질환을 유발할 수 있는 질환이지만 아직 효과적 치료 약제는 개발되지 않았다. 본 연구진은 선행연구에서 섬모병증의 대표적 원인 유전자인 CEP290 돌연변이로 인한 섬모병증에서 섬모 형성 부진과 망막 광수용체 사멸을 개선하는 저분자 화합물(eupatilin)을 발굴하였고, in vitro 실험 및 동물 모델에서 그 효과를 확인하였다. 본 과제는 후속 연구를 통한 섬모병증 치료 신

연구의 목적 및 내용
Ciliopathy(섬모병증)는 일차 섬모 기능 이상에 기인하는 질병군으로 유전형 및 표현형의 다형성을 보이며, 신체 모든 장기의 질환을 유발할 수 있는 질환이지만 아직 효과적 치료 약제는 개발되지 않았다. 본 연구진은 선행연구에서 섬모병증의 대표적 원인 유전자인 CEP290 돌연변이로 인한 섬모병증에서 섬모 형성 부진과 망막 광수용체 사멸을 개선하는 저분자 화합물(eupatilin)을 발굴하였고, in vitro 실험 및 동물 모델에서 그 효과를 확인하였다. 본 과제는 후속 연구를 통한 섬모병증 치료 신약 후보물질 개발과, 섬모병증 환자 대상 임상시험진입을 최종 목표로 하였다. 본 과제는 3개의 세부과제로 구성되며, 1, 2 세부과제에서는 CEP290 돌연변이를 포함한 많은 섬모병증의 주 증상인 신장 섬모병증과 망막 섬모병증 환자 코호트를 각각 구축하고. 유전형-표현형 분석 등을 시행하여 향후 임상 시험의 적합한 대상환자를 확보하였다. 3세부과제에서는 eupatilin의 표적 단백질 발굴, 작용기전 규명, 적절한 투여방법 등의 연구와 임상시험 승인에 필요한 독성검사 결과가 존재하는 3종 이상의 다른 후보 물질의 효과 분석 실험도 수행하였다.

연구개발성과
1, 2세부과제에서는 각각 전국 규모의 유전 신질환 및 유전성 망막 질환 환자 cohort를 구축하고 NGS 등의 방법으로 유전자 진단을 하여, 신장 섬모병증 환자 82명, 망막 섬모병증 환자 86명에서 섬모병증 관련 유전자 변이를 확인하였다. 환자들의 신장 표현형, 망막 표현형, 타 장기 표현형을 확인하고 유전형-표현형 상관을 분석하였다. 이 결과를 바탕으로 섬모병증의 임상진단 기준을 확립하고, 임상시험에 적합한 환자를 선별하였다. 또한 환자 유래 피부 섬유아세포 및 환자유래 신낭종 상피세포에서의 섬모발현, 환자 말초혈액에서 확보한 iPSC의 망막색소세포로 분화연구를 수행하였다.
3세부과제에서는 eupatilin의 임상시험 도입을 위하여 다음과 같은 연구를 수행하였다
1) Eupatilin의 표적 단백질 확인 및 작용기전 규명
CEP290이 섬모하부 transition zone(TZ)에서 NPHP5 단백질과 상호작용을 하는데, CEP290 단백에 기능 이상이 있으면 TZ로의 NPHP5 축적이 이루어지지 않는다.
Eupatilin은 NPHP5와 상호결합하여 TZ로의 NPHP5 축적을 회복시켜 섬모 기능 개선 효과를 보였다.
2) 생쥐 섬모병증 모델에서의 eupatilin 투여 기간 및 빈도에 따른 효과 분석
Eupatilin이 Cep290 돌연변이 형질(Rd16)을 지닌 생쥐 망막 손상을 개선하는 효과의 양상과 지속성을 분석하였다. Eupatilin은 cone 광수용체세포 사멸지연효과를 나타내지만, rod 광수용체에는 효과가 없었다. 고농도 eupatilin 매일 투여를 유지할 때 cone 광수용체에 대한 효과가 발생하며, 생후 5주가 지나면 효과가 현저히 감소된다.
3) 다른 후보 약물들에 대한 섬모병증 관련 효능 분석
Eupatilin은 임상시험에 필요한 GMP 공정 제품과 독성검사 구비가 본 과제 규모로 불 가능하여, 이러한 전제 요건을 갖춘 대체후보물질(eupatilin 유도체 DA-6034, eupatilin을 주성분으로 애엽 추출물, 선행 화합물 라이브러리 스크리닝에서 발굴된 또 다른 약물 후보 acepromazine)을 screening 하였으나 효과 또는 독성에서 후보약물로 부적합함을 확인하였다.

연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
이번 연구를 통해서 구축된 신장 섬모병증과 망막 섬모병증 환자 코호트는 국제적 경쟁력이 있는 정도의 환자를 모집하였으며, 단일 민족 코호트라는 장점이 있다. 또한 코호트 환자들에서의 유전형, 표현형 분석은 다양한 종류의 저분자 화합물, 세포치료제, 유전자치료제 등의 다양한 치료제 개발에 활용될 수 있다.
본 연구에서는 eupatilin의 섬모병증 표현형질 개선 효과는 섬모단백질에 직접적인 작용에 의한 것임을 규명하였고. 이 결과는 eupatilin이 단일 유전자 이상 질환에 국한되지 않고 해당 단백질 복합체와 관련된 여러 섬모병증에 광범위하게 작용할 가능성을 제시하여 eupatilin이 약물후보로 적합함을 증명하는 구체적 근거로 향후 본격적 섬모병증 약물개발을 촉진할 것이다. 또한 DA-6034, eupatilin 함유 혼합물, acepromazine 등은 약물 후보로 적합하지 않다는 근거를 제공하여, eupatilin에 집중한 추가적 연구 필요성을 보여주었다. 본 연구에서 사용한 약물재창출에 의한 신약개발은 소요비용과 시간이 적고 성공가능성이 높아 다른 분야 약물개발에도 활용될 수 있다.

(출처 : 요약문 14p)

Abstract ▼

Purpose&Contents
Ciliopathy, a disease group caused by primary ciliary dysfunction, shows genotypic and phenotypic polymorphism, and can cause diseases at any organs, but therapeutic drugs are still not developed. In previous studies, we discovered that a low-molecular compound (eupatilin) improv

Purpose&Contents
Ciliopathy, a disease group caused by primary ciliary dysfunction, shows genotypic and phenotypic polymorphism, and can cause diseases at any organs, but therapeutic drugs are still not developed. In previous studies, we discovered that a low-molecular compound (eupatilin) improves ciliary dysfunction and retinal photoreceptor death in experimental models of CEP290 mutations, the representative causative gene of ciliopathy. The final goal of this project was to develop a new drug candidate for ciliopathy through follow -up research on eupatilin, and to enter a clinical trial using eupatilin. This project consists of 3 sub-projects. In sub-projects 1 and 2, a cohort of patients with renal and retinal ciliopathy were constructed, respectively, and genotype-phenotypic analysis was conducted to select suitable candidate patients for the clinical trial. In the third sub-project, target protein, mechanismof action, and appropriate administration method of eupatilin were studied. In addition, the effects of 3 other candidate drugs were also studied.

Results
In sub-projects 1 and 2, a nationw ide cohort of patients with genetic renal diseases and hereditary retinal diseases was constructed, respectively. Genetic studies revealed 82 patients with renal ciliopathy and 86 patients with retinal ciliopathy. Renal phenotypes, retinal phenotypes, and other organ phenotypes were identified, and genotype -phenotype correlations were analyzed. Based on these results, the criteria for clinical diagnosis of ciliopathies were established, and candidate patients suitable for the clinical trial were screened. In addition, expression of cilia in the patient-derived dermal fibroblasts and renal cyst- lining cells were observed, and differentiation of patient-derived iPSC into retinal pigment cells was performed.
In the third sub-project, the follow ing studies were conducted.
1) Identification of target protein of eupatilin and investigation of mechanismof action CEP290 interacts with NPHP5, another ciliopathy protein, in the transition zone (TZ) ofcilia in physiologic condition. When CEP290 fails to function, the accumulation of NPHP5 in the TZ does not occur. Eupatilin interacts with NHPH5 to restore N PH P5 accumulation in the TZ, and subsequently improves ciliary function even in the absence of CEP290 function.
2) A nalysis of effects according to duration and frequency of eupatilin administration in mouse ciliopathy model (mice bearing the Cep290 mutant trait, Rd16)
Eupatilin showed the effect of delaying the death of cone photoreceptor cells, but had no effect on rod photoreceptor. The delaying effect of cone photoreceptor death occurs only w hen eupatilin is administered daily to maintain a high concentration, and the effect is significantly reduced after 5 weeks of age.
3) Analysis of the efficacy of other candidate durgs
Eupatilin is the most suitable candidate drug with proven efficacy, but it lacks GMP product and toxicity tests, w hich are essential for approval of a clinical trial. Therefore, alternative candidate drugs with these conditions (a eupatilin derivative DA - 6034, raw material of styrene containing eupatilin as a major component, and acepromazine discovered in previous compound library screening were screened. How ever, efficacy and/or toxicity in the mouse model show ed that these are not suitable as therapeutic drugs.

Expected Contribution
The cohort of renal and retinal ciliopathy patients constructed through this study recruited patients with a degree of international competitiveness, and has the advantage of being a single ethnic group. In addition, the database of genotype and phenotype analyses in the cohort patients can be used to develop various therapeutic agents such as low molecular compound drugs, cell therapy products, and gene therapy products in the future. In this study, it was found that eupatilin's effect on the phenotypic improvement of ciliopathy is due to its direct action on the ciliary proteins. This result suggests that the effect of eupatilin is not limited to a single gene abnormality, but broadly acts on several ciliopathies related to the protein complex. These findings provide a concrete basis to prove that eupatilin is suitable as a drug candidate, promoting full- scale drug development for ciliopathy in the future. In addition, this study showed that other experimental drugs are not suitable as drug candidates, and suggested that further studies focusing on eupatilin are needed. The development of new drugs by drug repurposing used in this study can be applied to drug development in other fields due to low cost and time and high probability of success.

(source : SUMMARY 15p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 보고서요약 ... 2
• 제 출 문 ... 12
• 보고서 요약서 ... 13
• 국문요약문 ... 14
• SUMMARY ... 15
• Contents ... 16
• 목차 ... 17
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 18
• 1-1. 연구개발 목적 ... 18
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 23
• 1-3. 연구개발 범위 ... 25
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 33
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 40
• 3-1. 총괄 과제 ... 40
• 3-2. 1세부 ... 50
• 3-3. 2세부 ... 58
• 3-4. 3세부 ... 65
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 80
• 4-1. 목표달성도 ... 80
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 81
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 83
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 85
• 7. 연구개발성과의 보안등급 ... 85
• 8. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 85
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 85
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 87
• 11. 기타사항 ... 87
• 12. 참고문헌 ... 88
• 끝페이지 ... 91