초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
1. 표면 개질 기술을 통해, 류마티스 관절염 조직에 존재하는 M1 타입의 대식세포에 대한 표적성 및 생체적합성이 뛰어난 덱스트란 설페이트 (DS) 기반의 표적형 엑소좀을 개발하고자 함.
2. 줄기세포 유래 엑소좀 (EXO) 및 DS로 표면 개질된 엑소좀 (DS-EXO)에 존재하는 유효성분(RNA) 분석을 통해 M1-M2 대식세포 분극화에 대한 작용기전 탐색.
3. M1 타입 대식세포 표적용 엑소좀을 이용하여 M1-M2 대식세포 분극화를 in vivo에서 유도하고, 최종

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
1. 표면 개질 기술을 통해, 류마티스 관절염 조직에 존재하는 M1 타입의 대식세포에 대한 표적성 및 생체적합성이 뛰어난 덱스트란 설페이트 (DS) 기반의 표적형 엑소좀을 개발하고자 함.
2. 줄기세포 유래 엑소좀 (EXO) 및 DS로 표면 개질된 엑소좀 (DS-EXO)에 존재하는 유효성분(RNA) 분석을 통해 M1-M2 대식세포 분극화에 대한 작용기전 탐색.
3. M1 타입 대식세포 표적용 엑소좀을 이용하여 M1-M2 대식세포 분극화를 in vivo에서 유도하고, 최종적으로 류마티스 관절염의 치료효율을 극대화하고자 함.

◼ 전체 내용
세포 밖으로 분비되는 작은 주머니, 엑소좀에는 DNA와 단백질은 물론 마이크로 RNA 등 여러 생체물질이 다량 함유되어 우리 몸의 다양한 생리현상에 관여함. 특히 줄기세포 엑소좀은 염증성 대식세포를 항염증성으로 바꿔줄 수 있다고 알려져 있지만 체내에서 빨리 분해되어 사라지는 데다 염증부위가 아닌 간에 주로 축적되어 효과가 제한적이었음. 이러한 문제를 해결하기 위해 체내를 순환하면서 염증이 있는 관절부위에 선택적으로 축적된 후, 염증성 대식세포를 항염증 타입으로 재편하는 표적형 줄기세포 엑소좀을 제안하였음. 우선 줄기세포 엑소좀이 염증이 있는 관절부위를 표적할 수 있도록 하기 위하여, 염증부위에 존재하는 염증성 대식세포 표면에 많이 생성되는 수용체 (SR-A 수용체)와 결합할 수 있는 덱스트란 설페이트 (DS)가 줄기세포 엑소좀 표면에 도입되도록 표면 개질을 시도하였음.

□ 연구개발성과
본 연구는 당대사공학 및 클릭화학을 이용한 표면 개질 기술로 엑소좀 고유 기능에는 영향을 주지 않으면서 관절염 부위에 대한 표적 지향성을 부여한데 큰 의의가 있음. 구체적으로, DS가 표면에 도입된 줄기세포 엑소좀 (DS-EXO)를 정맥주사를 통해 생쥐에 투여하자 염증이 있는 부위에 엑소좀이 상대적으로 집중되어 축적되는 것을 광학영상장치를 통해 확인할 수 있었으며, 대조군에 비해 관절염 수치가 현저하게 낮아져 표면 개질을 하지 않은 엑소좀 대비 10분의 1 용량으로 비슷한 정도의 치료 효과를 보였음. 또한, 이같은 엑소좀의 염증완화 작용기전은 특정 마이크로 RNA (let-7b-5p 및 miR-24-3p)와 관련 있음을 알아냈음.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
1. 학문·산업적 원천 기술 확보 : 미국의 한 조사기관의 2016년 발표에 따르면, 현재 세계 엑소좀 진단 및 치료 시장은 1,610만 달러에 이르고, 47.3%의 높은 연평균 성장률로 2021년에는 1억 1,180만 달러에 다다를 것으로 예상됨. 관련 시장의 급격한 성장에 발맞춰 본 연구팀의 연구개발로 얻은 성과는 SCI급 국제 학술지 (IF:14.14, Sci. Adv. 2021, 7, eabe0083)에 게재되었으며, 이를 통해 엑소좀 치료 분야에서의 국가 기술 경쟁력을 높일 수 있을 것으로 보임.
2. 다양한 난치성 질환에 응용 및 임상평가 시도 : 당대사공학 및 클릭화학을 통한 엑소좀 표면 개질 플랫폼 기술은 표적 질병을 류마티스 관절염에서 다양한 난치성 질환으로 확대 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 엑소좀 기반 치료제 개발에서 투여량을 현저히 낮출 수 있는 가능성이 있어 원가절감의 효과까지 기대됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.1. 연구개발과제의 수행 계획 ... 5
• 2.2. 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 14
• 1) 연구수행 결과 ... 14
• 2) 목표 달성 수준 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 16
• 5. 연구개발성과 및 활용 계획 ... 16
• 1) 연구성과 ... 16
• 2) 연구성과 활용계획 ... 17
• 6. 참고문헌 ... 17
• 끝페이지 ... 17