초록 ▼

□ 연구개요
▶ 빛을 이용한 광역학치료 (photodynamic therapy, PDT)의 유용성에도 불구하고 강한 빛의 조사와 화학 광감작제 (chemical photosensitizer)의 사용은 제한적인 조직투과성과 광유도로 인한 부작용이 보고되어 왔음. 본 연구에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 발광단백질 (luciferase)과 광감작단백질 (protein photosensitizer)간의 생물발광공명전이 (bioluminecence resonance energy transfer, BRET) 센서를 유도하고 이를

□ 연구개요
▶ 빛을 이용한 광역학치료 (photodynamic therapy, PDT)의 유용성에도 불구하고 강한 빛의 조사와 화학 광감작제 (chemical photosensitizer)의 사용은 제한적인 조직투과성과 광유도로 인한 부작용이 보고되어 왔음. 본 연구에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 발광단백질 (luciferase)과 광감작단백질 (protein photosensitizer)간의 생물발광공명전이 (bioluminecence resonance energy transfer, BRET) 센서를 유도하고 이를 활용하여 표적세포를 이미징하고 광역학 치료를 구현하는 것을 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
▶ 발광단백질과 광감작단백질의 조합을 통한 바이오센서 제작/특성규명 (1차년도, 원천연구)
∙Engineered 생물발광단백질과 광감작단백질의 재조합벡터 구성 및 단백질 발현: Rluc8-MiniSOG 및 Rluc8.6-KillerRed의 재조합 단백질 발현 및 정제
∙생물발광단백질 및 광감작단백질 간의 에너지 전이 분석 완료: 재조합단백질간 BRET 효율 25~42%
∙생물발광단백질 결합체의 ROS 발생 확인: 생물발광에 의해서만 선택적으로 ROS를 발생 확인 (Superoxide 혹은 Singlet Oxygen)

▶ 세포수준에서의 생물발광기반 광역학 치료 연구 (2차년도, 응용연구)
∙표적세포 타겟 펩타이드 결합 BL-PDT 프로브 단백질 구성: 유방암세포주 총 6종에서 3종에 결합 특이성 확인
∙BL-PDT의 세포 사멸 효과 조사: 3종에 결합특이성을 보이는 유방암세포주에서 ITGB1과 결합 후 다양한 검증 (형광이미징, FACS, 3D 굴절이미징) 으로 사멸효과를 확인함

▶ In vivo 모델을 통한 광역학 치료 효과 검증 (3차년도, 확장연구)
∙BL-PDT의 유방암 환자의 Primary Cell 검증: Rluc8.6-KR-LP를 이용하여 환자별 primary 세포주에서 동일한 사멸효과 확인
∙마우스 종양 모델을 통한 BL-PDT 효과 검증: 재조합 단백질 프로브 처리 후 생물발광에 따른 종양 크기가 대조군 대비 85% 감소

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
▶ 기존 암치료 방법의 대안 제시: BL-PDT는 외과적 수술과는 달리 신체장기가 보존되고 특별한 후유증이 없으며, 기존 PDT 방식과 는 달리 고가의 광발생장치가 필요없고 조직투과성의 한계를 극복할 수 있어 피부암이외에도 폐암, 자궁암, 위암, 방광암, 전립선암 등의 고형암에 적용가능하고 갑상선종 등으로 임상영역 확장가능함. 기존 온열치료/항암치료/면역 세포치료 기술과 병행하여 암치료 복합치료 기술로서 활용가능
▶ 감염세균, 진균세균, 식물 병충해 등 다양한 감염원에 대한 폭넓은 치료법으로 활용가능
▶ 생물학 기초연구의 기반기술 제공 (ROS 조절방법 및 ROS를 이용한 세포이미징 기술)
▶ 생물유래 단백질소재 원천기술을 통한 국가경쟁력 확보 및 산업적 위상 제고

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구 목적 ... 4
• 2) 연구 필요성 ... 4
• 3) 연구가설 ... 5
• 4) 죄종연구목표 및 연구범위 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 1) Engineered 생물발광단백질과 광감작단백질의 재조합 벡터 구성 및 단백질 발현 ... 7
• 2) 생물발광단백질 및 광감작단백질 간의 에너지 전이 특성 분석 ... 8
• 3) LED 조사 및 기질 주입 (생물발광)에 따른 재조합 단백질의 in vitro ROS 생성 비교 ... 8
• 4) 펩타이드 결합 BL-PDT 프로브의 암세포주별 결합 효과 ... 10
• 5) BL-PDT의 세포 사멸 효과 조사 ... 10
• 6) BL-PDT의 유방암 환자 유래세포 (primary cell) 효과 검증 ... 13
• 7) 마우스 모델을 이용한 BL-PDT 효과 in vivo 검증 ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 1) 암치료 및 감염치료를 위한 새로운 방법 제시 ... 17
• 2) 생물학 기초연구의 기반기술 제공 ... 17
• 3) 사회 경제적 파급효과 ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 1) 연구개발 기술요약 ... 17
• 2) 성과 관리 추진체계 ... 17
• 3) 활용방안 ... 18
• 4) 시장분석 ... 18
• 5) 전망 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 18
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 20
• 끝페이지 ... 32