초록 ▼

연구개요
세포내 막이 없는 소기관 (응집체, membrane-less organelles) 내부로의 항암제 농축 현상을 정량적으로 분석하고 응집체 내부로의 농축 현상 조절 방법을 개발
● NaAsO2 첨가를 통해 세포의 응집체 (i.e. Stress granule) 형성을 유도하고, 형성된 응집체 내부의 생체 분자 농도를 측정할 수 있는 형광 단백질 기반 센서 개발
● 소분자 (Small-molecule) 및 생체 분자 스크리닝을 통해 응집체 내부로 농축되는 약물의 정량 분석 및 농축에 영향을 주는 분자 구조 분석<

연구개요
세포내 막이 없는 소기관 (응집체, membrane-less organelles) 내부로의 항암제 농축 현상을 정량적으로 분석하고 응집체 내부로의 농축 현상 조절 방법을 개발
● NaAsO2 첨가를 통해 세포의 응집체 (i.e. Stress granule) 형성을 유도하고, 형성된 응집체 내부의 생체 분자 농도를 측정할 수 있는 형광 단백질 기반 센서 개발
● 소분자 (Small-molecule) 및 생체 분자 스크리닝을 통해 응집체 내부로 농축되는 약물의 정량 분석 및 농축에 영향을 주는 분자 구조 분석
● 응집체 내부로의 약물 흡수 (Uptake) 및 방출 (Release) 메커니즘 제시
● 응집체 형성을 저해하거나 형성된 응집체를 Dissociation 가능한 생체 분자 합성
● 상분리 응집체의 특성을 적용한 약물 활성 조절 방법 및 항암제 개발 전략 제시

연구 목표대비 연구결과
1차-2차년도 (2021-2022) 연구 목표
가. 응집체 내의 생체 분자 농도를 분석 할 수 있는 형광 단백질 센서 개발
● 연구결과
응집체 Targeting sequence - mCherry 로 이루어진 구조체 합성을 통해 응집체 내부에 존재하는 생체 분자의 절대 농도를 분석 할 수 있는 센서 개발 완료
나. 항암제 스크리닝을 통해 응집체에 축적되는 약물 농도 분석
● 연구결과
응집체가 형성된 U2OS cell에 항암제를 주입하고 시간 경과 후 형광 단백질 센서를 통해 얻은 PC (Partition Coefficient) 값을 통해 응집체 내부와 외부에 존재하는 약물의 비율을 정량적으로 분석
다. 형광 물질이 Conjugation 된 소분자 (Small molecule) 항암제 합성 완료
● 연구결과
- < 1 kDa 크기 분자량을 가지는 Small molecule 항암제 (Cisplatin, mitoxantrone) 확보 및 유기 반응을 통해 Drug-fluorophore Conjugation 구조체 합성 완료
- 응집체 내에 농축된 항암제를 방출 할 수 있는 small-molecule 합성 완료

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
연구개발성과의 활용 계획
● 항암제가 응집체 내부에 응축되는 절대 농도와 항암제의 drug efficacy의 관계를 Cell Proliferation assay 및 MTT assay를 통해 정량적으로 분석 예정.
● 형광 물질이 conjugate 된 항암제 추가 합성 후 자연적으로 형성되는 응집체(i.e. PML NBs, P bodies) 내에서 일어나는 항암제의 농축/방출 비율을 측정 -> 가장 높은 농축/방출 항암제를 대상으로 In vivo 실험 예정
최종 연구 목표 및 활용 방안
● 응집체의 형성 및 분해를 가역적으로 조절함으로써 기존 항암제의 내성 형성을 극복할 수 있는 생체 분자 약물 (i.e. Small molecule, siRNA, CRISPR-Cas9) 개발

본 연구의 기대효과
● 본 연구는 학문적으로 LLPS로 인해 만들어진 응집체 내부의 환경 및 생화학적 특성을 규명하는 중요한 의미를 가지고 있음
● LLPS를 통해 만들어진 응집체에 대한 생화학적 특성을 이해하고 이를 이용하여 LLPS와 관련된 신경 퇴행성 질환 (i.e. 알츠하이머, 루게릭 병)에 대한 신약 개발 및 치료법 개발에 응용할 수 있음
● 응집체는 신장암, 전립선암, 유방암 세포에 특히 많이 생성되는 것으로 알려져 있음. 밝혀낸 연구결과를 토대로 기존의 항암제에대한 내성 형성 극복 방법을 제시함으로써 기존 약물의 효능 극대화에 기여할 수 있음

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 개념 및 필요성 ... 4
• 나. 연구가설 및 도출근거 ... 4
• 다. 연구개발과제의 최종 목표 ... 5
• 라. 연구개발과제의 단계별 목표 ... 6
• 2. 연구과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 가. 생체 내의 응집체를 타켓팅할 수 있는 생체 분자 스크리닝(Targeting Molecule Screening) ... 7
• 나. Co-transfection 을 통해 세포 내에서 Co-localize 여부를 확인 ... 8
• 다. 응집체를 타겟팅 할 수 있는 생체 분자를 선별하고 생체 분자의 C-terminus에 형광단백질을 도입하여 센서를 디자인 함. ... 8
• 라. 형광 센서를 통해 응집체 내부로 농축되는 분자들의 절대 농도 측정 ... 9
• 마. SG Target sequence-mCherry 센서를 통해 응집체 (Stress Granule)를 시각화하고 순차적으로 항암제를 처리 후 응집체 내부에 농축 여부 관찰 ... 9
• 바. SG Target sequence-mCherry 센서를 통해 응집체 (Stress Granule)를 시각화하고 항암제가응집체 내부에 응집 된 것을 확인함 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 1) 추가 연구 계획 ... 12
• 2) 최종 연구 목표 및 활용 방안 ... 12
• 6. 참고문헌 ... 13
• 끝페이지 ... 13