초록 ▼

□ 연구개발 목표
⦁ 대부분의 국민들이 수혜를 받을 수 있도록 면역적합/거부에 중요한 조직적합항원인 HLA-A,-B,-DRB1 유전자형이 동형접합인 전분화능줄기세포 은행을 구축하는 일이 매우 중요함
⦁ 본 연구는 유전자편집을 통해 현존하는 이형접합 배아줄기세포주들의 HLA-A & -B 유전자들을 monoallelic knockout 시키고 HLA-DRB1 유전자는 biallelic knockout 시킴으로써 HLA 동형접합 세포주와 같은 효과를 내는 유사동형접합(homozygote-like) 배아줄기세포주를 구축하는 방법

□ 연구개발 목표
⦁ 대부분의 국민들이 수혜를 받을 수 있도록 면역적합/거부에 중요한 조직적합항원인 HLA-A,-B,-DRB1 유전자형이 동형접합인 전분화능줄기세포 은행을 구축하는 일이 매우 중요함
⦁ 본 연구는 유전자편집을 통해 현존하는 이형접합 배아줄기세포주들의 HLA-A & -B 유전자들을 monoallelic knockout 시키고 HLA-DRB1 유전자는 biallelic knockout 시킴으로써 HLA 동형접합 세포주와 같은 효과를 내는 유사동형접합(homozygote-like) 배아줄기세포주를 구축하는 방법을 고안하였음
⦁ 본 과제의 최종 목표는 기존 배아줄기세포주들의 HLA-A & -B 유전자들을 monoallelic knockout 시켜 여러 다양한 조합의 유사동형접합 세포주를 제작함으로써 대다수의 국민들을 커버할 수 있는 배아줄기세포주 은행을 구축하는 원천기술을 확립하고 세포치료를 위한 신개념의 줄기세포원을 구축하는데 있음

□ 연구개발 내용
[연구1] CRISPR-기반 유전자가위 기술을 이용하여 주요 조직적합항원 유전자들을 정교하게 교정하여 유사동형접합 ES 세포주들을 제작함
⦁ Class II에 속하는 HLA-DRB1 유전자는 두 alleles을 모두 KO 시킴 (HLA-DRB1^-/-)
⦁ DRB1 유전자가 모두 KO된 상태에서 HLA-A와 -B, 두 유전자들의 각각 한 쪽 allele을 KO 시키면 4 가지의 조합의 ES 세포주들을 만들게 됨 (① HLA-A^+/-,-B^+/-,-DRB1^-/-; ② HLA-A^-/+,-B^+/-,-DRB1^-/-; ③ HLA-A^+/-,-B^-/+,-DRB1^-/-; ④ HLA-A^-/+,-B^-/+,-DRB1^-/-)
⦁ 대조군으로 사용하기 위해 HLA-A와 -B, 두 유전자들이 각각 혹은 모두 biallelic KO 된 ES 세포주를 제작함 (① HLA-A^-/-,-B^+/+,-DRB1^-/-; ② HLA-A^+/+,-B^-/-,-DRB1^-/-; ③ HLA-A^-/-,-B^-/-,-DRB1^-/-)
⦁ NK 세포반응 실험에 대한 대조군으로 사용하기 위하여 class I HLA 항원들의 형성에 필수적인 Beta2 microglobulin (B2M) 유전자가 KO 된 ES 세포주를 제작 (이 경우는 모든 HLA class 1 표면항원이 존재하지 않기 때문에 NK 세포에 의해 사멸될 것으로 예상됨) (B2M^-/-,HLA-DRB1^-/-)
[연구2] 제작된 유사동형접합 hES 세포주들에 대하여 T 세포와 NK 세포에 의한 면역반응을 분석함
⦁ HLA-A,-B 유사동형접합 ES 세포주와 그로부터 분화된 세포들의 조직적합항원 형에 따라 T 와 NK 세포들과의 면역반응을 in vitro 에서 분석하여 면역적합 치료에의 사용 가능성을 조사함
⦁ 인간 면역체계를 가지는 인간화생쥐 (humanized mouse)를 제작하여 in vivo내에서의 HLA-A,-B 유사동형접합 ES 세포주들의 면역적합 세포치료원으로서의 유효성을 분석함
⦁ 추가적으로 이들 세포들을 혈관내피세포 이외의 다른 타입의 세포로 분화시켜 NK/T 세포 면역반응을 조사할 계획임(이 연구는 2단계 시작 시 연구계획서에 포함된 내용임)

□ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함)
[HLA 유사동형접합 세포주 제작 원천 기술]
○ 유전자가위를 이용하여 면역거부반응에 중요한 역할을 하는 HLA-A,-B,-DRB1을 변형하는 원천기술을 이용하면 국민 대다수의 면역세포치료에 사용할 수 있는 타입과 갯수의 배아줄기세포주들을 손쉽게 구축할 수 있음
○ 따라서 절대적으로 불가능하다고 생각되는 가장 이상적인 전분화능 줄기세포인 배아줄기세포주 은행을 구축할 수 있는 핵심 기술임
○ 배아줄기세포 뿐만 아니라 iPS 세포주 은행 구축도 손쉽게 구축 가능함 : 현재 일본 야마나카 박사가 소속되어 있는 CiRA나 몇 개 국가 컨소시엄인 GAiT의 방법인 동형접합세포 공여자를 찾을 필요 없이 기존에 구축해놓은 이형접합 iPS 세포만 있으면 손쉽게 제작할 수 있다는 큰 장점이 있음
○ 또한, 성체줄기세포를 포함한 모든 세포들의 타가이식 세포치료제 개발도 가능해짐
○ 유전자가위를 이용하여 면역반응에 관여한다고 생각하는 주요 HLA 유전자들을 특이적으로 교정함으로써 이들 HLA 유전자들이 인간 면역거부반응에 어떻게 영향을 미치는 지를 깊게 이해함으로써, 향후 세포치료제의 임상응용에 매우 중요한 단초를 제공할 것임

[인간화생쥐를 이용한 면역반응 평가 기술]-위탁과제
○ 인간 면역체계를 획득한 인간화생쥐는 인간 환경과 유사한 임상시험 환경을 제공할 것이므로, 생명공학 기술개발 연구에 기본이 되는 인간모사 동물모델로서 활용될 것임
○ 특히 특정 세포의 기능성 검증이나 인간 면역체계를 대신하여 특정 질병에 대한 치료기술 개발에 이용함으로써 향후 세포치료제 개발 연구에 기본적 수단이 될 것임
○ 세부적으로는 인간 개개인의 면역체계를 가지는 인간화 생쥐는 난치성 질병치료를 위한 개인 맞춤형 질환 동물모델로 발전시킬 수 있음
○ 면역거부반응 회피 가능한 인간배아줄기세포 제작 및 기능성 검증 연구개발 과정에서 이식에 사용된 세포의 생존 및 생착의 다양한 세포유전학적 분석과 기작규명이 가능함으로써 인간배아줄기세포 유래 분화세포의 세포 치료적 기초 연구성과 확보가 가능해 질 수 있음
○ 연구개발을 통해 얻어지는 다양한 세포치료제 개발 관련 정보 및 세포는 향후 국내ㆍ외에서 추진될 수 있는 다양한 세포치료의 연구개발의 발전에 기여할 수 있음

(출처 : 요 약 문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발 목표 및 평가항목별 성과 ... 7
• 1-1. 연구개발 목표 ... 7
• 1-2 평가항목별 성과 ... 7
• 1-3. 목표 미달 시 원인 분석 ... 10
• 2. 추진내용 및 연구개발결과 ... 12
• 2-1. 추진내용 및 연구개발결과 ... 12
• 2-2. 추진 일정 실적 ... 47
• 2-3. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여정도 ... 49
• 2-4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 49
• 2-5. 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 50
• 3. 연구 개발 결과의 활용 방안 ... 50
• 끝페이지 ... 51