초록 ▼

□ 연구개요
본 연구과제는 다양한 목표분자들에 대해 우수한 결합성능과 더불어 높은 생산성과 안정성도 갖춘 고성능 분자인식물질(핵산 하이브리드) 개발을 최종목표로 함. 핵산분자와 합성 생체고분자(펩타이드, 히알루론산)이 함께 사용되었을 때의 서로 다른 화학적 결합특성을 갖는 두 분자간의 협동결합 및 다양한 삼차구조를 갖는 핵산의 안정구조를 통해 매우 적은 농도의 목표분자를 민감하기 탐지할 수 있는 신개념 분자인식물질을 새롭게 개발하는데 성공함.
본 연구진은 혁신적 시험관 진화를 통해 무작위 핵산 서열(>10¹⁵

□ 연구개요
본 연구과제는 다양한 목표분자들에 대해 우수한 결합성능과 더불어 높은 생산성과 안정성도 갖춘 고성능 분자인식물질(핵산 하이브리드) 개발을 최종목표로 함. 핵산분자와 합성 생체고분자(펩타이드, 히알루론산)이 함께 사용되었을 때의 서로 다른 화학적 결합특성을 갖는 두 분자간의 협동결합 및 다양한 삼차구조를 갖는 핵산의 안정구조를 통해 매우 적은 농도의 목표분자를 민감하기 탐지할 수 있는 신개념 분자인식물질을 새롭게 개발하는데 성공함.
본 연구진은 혁신적 시험관 진화를 통해 무작위 핵산 서열(>10¹⁵ 개)로부터 1) 협동결합과 2) 안정구조를 만족하는 최적의 핵산 하이브리드 개발이 가능하다고 생각하였고, 다양한 목표분자(streptavidin, 인테그린, 바이러스 단백질)를 대상으로 나노몰농도 이하로 낮은 농도의 목표물질 검출이 가능한 핵산 하이브리드 분자를 개발함과 동시에 이를 개발하기 위한 원천 기술을 성공적으로 확보함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1~2년차에는 “고성능 분자인식무질 발굴을 위한 맞춤형 핵산 하이브리드 분자 시험관 진화 방법 개발”이라는 연구목표에 따라 새로운 시험관 진화 과정을 설계하였고, 각각 단계별로 설계된 시험관 진화 방법이 문제없이 진행될 수 있도록 최적화 및 실험을 통한 검증을 진행함.
3년차에는 “분자고정용 streptavidin 단백질에 강력 결합하는 핵산 하이브리드 분자 개발”이라는 연구목표에 따라 1~2년차에 설계 및 검증을 진행한 시험관 진화 방법을 사용하여 실질적인 분자인식물질 개발을 진행함. 그 결과 분자고정용 단백질인 streptavidin에 대해 우수한 결합 능력을 보이는 핵산 하이브리드를 개발하는데 성공하였고, 선별된 핵산 하이브리드 분자가 동일한 서열의 단일가닥 핵산에 비해 20배 이상 향상된 결합력을 갖는 것을 확인함을 통해, 두 결합체 사이의 상호보완적인 결합특성이 보임을 검증함.
4년차에는 “미세농도의 암세포를 인식하는 핵산 하이브리드 분자 개발”이라는 연구목표에 따라 암세포 생체표지자인 인테그린을 목표분자로 선정하고, 그에 맞는 핵산 하이브리드를 성공적으로 발굴함. 시험관 진화의 차별화된 전략을 위해 ‘Volume Dilution Challenge’ 기술을 활용하여 극도로 우수한 결합능력을 갖는 핵산 하이브리드 분자만을 선택적으로 선별하는데 성공함.
5년차에는 “핵산 하이브리드의 정밀 구조분석 및 다양한 응용 분야 발굴”로 인간 세포 표면에 부착하는 바이러스 단백질의 핵산 하이브리드 결합으로 연구를 확장하였고 관련 응용 분야 발굴을 수행하였음. 시험관 진화를 통해 발굴한 핵산 하이브리드는 차세대 유전자 서열 분석을 통해 정밀한 서열 구조를 확인하고, 표적 단백질에 대한 친화력 및 선별력의 정밀 성능 평가를 수행하여 표적 단백질과 결합 시 높은 감염 중화 효과를 보일 수 있을 잠재력을 확인함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
우수한 결합성능과 더불어 높은 생산성 및 안정성도 갖춘 고성능 분자인식물질인 핵산 하이브리드의 개발은 분자인식능력을 필요로 하는 모든 분야에 효과적으로 활용될 수 있음.
1) 암세포 진단 및 치료: 본 연구과제를 통해 개발된 암세포 생체표지자(Alpha(V)-beta(3) 인테그린) 결합 핵산 하이브리드는 미세농도의 암세포 인식을 통해 초기 암 진단 혹은 암세포 표적치료와 같은 분야에서의 활발한 응용이 기대됨. 기존에 진단 및 표적치료에 활용되는 대표적 분자 인식물질인 항체 대비 용이한 생산, 우수한 결합능력, 안정성 측면에서의 이점으로 인해 차세대 항체 대체물질로의 활용 잠재력이 있음.
2) 바이러스 결합: 바이러스 표면 단백질과 결합하는 핵산 하이브리드는 우수한 결합능력과 더불어, 유사 바이러스에 대한 중화능력 또한 우수함이 확인됨. 새로운 바이러스의 등장이라는 상황에서도 신속한 핵산 하이브리드 개발 및 생산이 가능하기 때문에, 추후 발생할 미지의 바이러스에 대한 효과적인 예방 및 대응책으로의 활용이 기대됨.
3) 다양한 목표물질에 대한 범용적 활용: 본 연구에서 제시하는 핵산 하이브리드 개발 플랫폼은 실제 개발에 성공한 3가지 목표물질 (streptavidin, 인테그린, 바이러스 단백질) 이외에도 무수히 많은 목표물질에 대해 적용 가능하다는 범용성을 지니기에, 다양한 연구 및 산업 분야에 활용될 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 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
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 25
• 끝페이지 ... 39