초록 ▼

연구개요
노인 인구 증가 및 스마트폰의 과도한 사용으로 인해 망막색소 변성과 노인성 황반변성(AMD)등과 같은 안과질환이 급격히 진행되고 있음. 이로 인해 시력질환을 회복할 수 있는 망막 재생기술에 대한 수요가 증대되고 있음. 따라서 본 연구에서는 miRNA를 형질시킨 강화 엑소좀을 통한 성체줄기세포의 RPE화, 이를 효과적으로 전달할 수 있는 이중 네트워크 나노 하이드로겔 개발, 생물학적 제제 및 줄기세포를 전달할 수 있는 디바이스를 구축함으로 망막재생을 위한 통합 치료 솔루션을 개발하고자하였음.

연구 목표대비

연구개요
노인 인구 증가 및 스마트폰의 과도한 사용으로 인해 망막색소 변성과 노인성 황반변성(AMD)등과 같은 안과질환이 급격히 진행되고 있음. 이로 인해 시력질환을 회복할 수 있는 망막 재생기술에 대한 수요가 증대되고 있음. 따라서 본 연구에서는 miRNA를 형질시킨 강화 엑소좀을 통한 성체줄기세포의 RPE화, 이를 효과적으로 전달할 수 있는 이중 네트워크 나노 하이드로겔 개발, 생물학적 제제 및 줄기세포를 전달할 수 있는 디바이스를 구축함으로 망막재생을 위한 통합 치료 솔루션을 개발하고자하였음.

연구 목표대비 연구결과
1) 나노입자 제어기술을 이용해 엑소좀 표면 개질 및 이를 이용한 강화된 BMSC의 RPE화 원천기술 개발
-혈장 및 BMSC로부터 엑소좀 분리, 분석, 및 정제기술을 통한 고농노 엑소좀 확보 및 Ca²⁺, 히알루론산/젤란검 코팅을 통한 엑소좀 표면 개질화 연구
-miRNA-204/miRNA-211로 형질감염된 hBMSC 유래 엑소좀의 RPE 재생 관찰
-2D, 3D 배양환경에서 hBMSC 유래 엑소좀 양, 크기 분포 분석 및 세포에 처리 시 세포 생존력 및 이동능 비교
2) 항산화제가 결합된 이중 네트워크 나노 하이드로겔 개발 및 특성 분석
- 이중 네트워크 결합 (젤란검/실크피브로인, 젤란검/히알루론산) 하이드로겔 제작 및 물리화학적 특성 분석
- 산화 스트레스 환경에서 이중 네트워크 나노하이드로겔의 RPE 세포의 생존도 향상 연구
3) 망막하 이식가능한 디바이스 설계 및 제작: 망막하 이식 용이한 디바이스 설계 및 제작, 약물전달체 기술 개발
4) 개질시킨 엑소좀을 함유한 이식용 고기능성 나노 하이드로겔에서 세포 생존도 조사
- 응력완화가 빠르게 일어나는 고기능성 산화젤란검/실크 피브로인 하이드로겔에서 세포거동 관찰
5) 제작한 디바이스에서의 하이드로겔 방출 거동 평가 및 약물 방출 거동 평가
- 약물전달체 하이드로겔로서 Polydopamine Sphere(PDS)가 로딩된 하이드로겔 개발
6) 망막색소상피 변성모델에서 줄기세포 유전자 치료 기반 나노 하이드로겔이 담지된 이식형 디바이스의 망막 재생효과 확인
- 망막색소 변성모델에 디바이스 이식
- 이식된 디바이스에 개질된 엑소좀이 포함된 이중 네트워크 나노하이드로겔 주입후 주변 망막조직 활성도 향상 여부 분석 및 향상법 개발: in vitro 와 in vivo 상관관계 확인
- 디바이스 이식을 통한 주변 염증반응 조사 및 시력회복 조사

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
1) 연구개발 성과의 활용계획
본 연구는 망막 치료를 위해 응력완화 하이드로겔, 엑소좀 대량배양, 세포전달체 등의 원천기술을 확보하였으며, 이러한 기술은 다양한 조직재생 및 의료 분야에 적용 가능하며, 직접적인 도움을 줄 수 있을 것이라 사료됨. 또한, 상기 기술은 타 기관 및 산업체와 유기적인 협력 연구를 통하여 재생의학적장기 및 바이오장기 개발 등 다른 생명공학 분야에 활용하여 고부가가치 창출에 활용가능
2) 기대효과
- 망막재생을 위한 재료, 분자, 유전적 측면 등의 다각적인 해결책 제시를 통해 원천기술 확보가능하므로 이로 인한 관련 질환의 치료 개선 효과가 예상됨.
- 황반변성치료제 시장은 2020년에서 2027년까지 연평균 8.09%의 성장률을 보이며, 163억달러(약 21조원)로 성장이 예상 (마켓 리서치 퓨처). 따라서, 관련 생물의약품이 상품화 될 경우, 의료시장에서의 기존의 치료제를 대체하면서 신규시장을 형성할 것임.
- 새로운 망막질환 개선 세포 및 약물 전달체를 이용한 연구는 긴 세월동안 경제적 활동을 하지 못하고, 치료 및 이식만을 기다리고 있는 환자들에게 큰 희망을 줄 수 있을 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 망막 질환 치료를 위한 연구 개발의 중요성 ... 4
• 2) 생물학적 제제 및 줄기세포를 망막에 전달하기 위한 신개념 망막재생치료법의 필요성 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 나노입자 제어기술을 이용해 엑소좀 표면 개질 및 miRNA 형질전환된 BMSC의 RPE 세포로의 분화 원천기술 개발 ... 6
• 2) 항산화제가 결합된 이중 네트워크 나노 하이드로겔 개발 및 특성 분석 ... 7
• 3) 망막하 이식가능한 디바이스 설계 및 제작 ... 10
• 4) 개질시킨 엑소좀을 함유한 RPE의 이식용 고기능성 나노하이드로겔에서 세포 생존도 조사 ... 12
• 5) 제작한 디바이스에서 하이드로겔 방출 거동 평가 ... 15
• 6) 망막색소 변성모델에서 줄기세포 유전자 치료 기반 나노하이드로겔이 담지된 이식형 디바이스의 망막 재생 효과 확인 ... 16
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 17
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 17
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달시 원인분석 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 32