보고서 정보
주관연구기관 |
한남대학교 Hannam University |
연구책임자 |
최재영
|
보고서유형 | 단계보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2024-03 |
과제시작연도 |
2022 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
과제관리전문기관 |
한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 |
TRKO202400005897 |
과제고유번호 |
1711164847 |
사업명 |
개인기초연구(과기정통부) |
DB 구축일자 |
2024-09-02
|
키워드 |
비대칭 흐름 장-흐름 분획법.생체 내 거동.개인 맞춤형 의약품.치료용 나노구조체의 안정성.전혈.asymmetrical flow field-flow fractionation.In vivo behavior.personalized medicine.stability of therapeutic nanomaterials.whole blood.
|
초록
▼
□ 연구 목표 및 내용
◼ 최종 목표
▷ 본 연구의 목적은 치료용 단백질(또는 단백질 기반의 약물)과 이들의 이동수단인 혈액(전혈, whole blood) 사이의 상호작용을 연구하기 위한 도전으로써 국내에는 비교적 잘 알려지지 않은 분석기법인 비대칭 흐름 장-흐름 분획법(asymmetrical flow field-flow fractionation, AF4)을 기반으로 한 다차원 특성 분석법의 개발 및 응용임.
▷ 치료용 단백질(또는 단백질 기반의 약물)의 이동수단인 혈액은 적혈구, 백혈구, 혈장, 혈소판, 단백질,
□ 연구 목표 및 내용
◼ 최종 목표
▷ 본 연구의 목적은 치료용 단백질(또는 단백질 기반의 약물)과 이들의 이동수단인 혈액(전혈, whole blood) 사이의 상호작용을 연구하기 위한 도전으로써 국내에는 비교적 잘 알려지지 않은 분석기법인 비대칭 흐름 장-흐름 분획법(asymmetrical flow field-flow fractionation, AF4)을 기반으로 한 다차원 특성 분석법의 개발 및 응용임.
▷ 치료용 단백질(또는 단백질 기반의 약물)의 이동수단인 혈액은 적혈구, 백혈구, 혈장, 혈소판, 단백질, 다양한 이온 등과 같은 매우 다양한 구성요소들이 혼합되어 있는 복잡한 매트릭스(complex matrix)를 가지고 있음.
▷ 더욱이 혈액의 구성은 생활습관의 차이, 건강상태의 차이 그리고 유전학적 차이로 인하여 개인마다 동일하지 않으며, 이는 치료용 단백질(또는 단백질 기반의 약물)의 효능과 안전성(safety) 및 안정성(stability)이 개인별로 다름을 의미함.
▷ 따라서, 본 연구의 목표인 치료용 단백질(또는 단백질 기반의 약물)과 혈액 사이의 상호작용을 연구하기 위한 AF4 기반의 다차원 특성 분석법을 개발하고, 나아가 개인별 맞춤형 의약품(personalized medicine) 개발을 위한 도전·창의적인 연구로써 AF4의 활용 가능성을 평가·검증하고 연구결과를 관련 분야에 제공하고자 함.
◼ 전체 내용
▷ 혈액 내 단백질과 항체 분리를 위한 AF4 최적화 진행(optimization of AF4 for separation of protein in blood)
- 실험 조건 최적화 (e.g.: cross-flow rate, channel thickness, membrane properties, carrier liquid composition)
- 표준 단백질과 항체를 이용한 AF4 분리 범위 및 분리능 검증(e.g.: albumin, immunoglobulins)
▷ 혈청 및 혈장(serum and plasma) 내 단백질 분리 및 분석(separation and identification of protein in serum and plasma)
- 혈청 및 혈장 내 존재하는 다양한 단백질들의 식별하기 위한 AF4 활용법 개발 (SAC, ESM, ISM, labeling 등)
- 다양한 검출법 도입 (e.g.: AF4-MALS, AF4-DLS, AF4-MS, AF4-LC, AF4-LC/MS, AF4-FL 등)
▷ 전혈(whole blood) 내 혈액 세포와 단백질 분리를 위한 AF4법 개발 (separation of blood cells and proteins in whole blood)
- 전혈 시료 전처리 과정의 최소화 (minimum pre-treatment)
- 혈액 세포의 분리를 위한 steric mode AF4 최적화 진행 (e.g : size calibration, size selectivity, resolution)
- 다양한 FFF 및 검출법 도입 (e.g. : 2D-FFF, AF4-DLS, AF4-FL, GrFFF, SdFFF 등)
▷ 치료용 단백질 분리를 위한 AF4 최적화 진행 (optimization of AF4 for separation of therapeutic proteins)
- 실험 조건 최적화 (e.g. : cross-flow rate, channel thickness, membrane properties, carrier liquid composition)
- 치료용 단백질를 이용한 AF4 분리 범위 및 분리능 검증 (e.g.: 항체치료제, 재조합단백질, RNA, DNA, 등)
- 전혈 내 단백질과의 분리 및 식별 가능성 검토
▷ 개발한 AF4 특성 분석법과 연구결과를 바탕으로 상호작용 연구를 위한 AF4 최적화
- 실험 조건 최적화 (e.g.: cross-flow rate, channel thickness, membrane properties, carrier liquid composition)
▷ 전혈 내 치료용 단백질 식별 및 정량 분석 (quanti- and quali-tative analysis of therapeutic proteins in whole blood)
- 다양한 검출법 활용 (AF4-LC/MS, AF4-MS, AF4-FL 등)
- 혈액 내 치료용 단백질의 물리적 특성 (physical properties) 평가 (e.g.: size, molecular weight, distribution)
▷ 다양한 종류의 치료용 단백질(또는 단백질 기반의 약물)에 관한 확장 연구 진행
▷ 혈액과 치료용 단백질 사이 상호작용의 상관관계 확립 (개인 맞춤형 의약품 개발의 기초자료)
- 대표 파라미터에 대한 치료용 단백질의 안정성 결과 종합 (e.g.: 혈액 내 항체의 농도에 다른 치료용 단백질의 안정성 등)
- 연구 결과를 종합하여 이들의 상관관계 확립 및 데이터베이스화
◼ 1단계
❏ 연구 목표
▷ 치료용 단백질의 미량분석을 위한 EDC method 개발과 특성분석을 위한 AF4 분석법 개발
▷ 약물전달용 나노구조체-lipid nanoparticle (LNP)와 lipid vesicle의 제조법 확립 및 AF4 특성분석법 개발
▷ 약물전달용 나노구조체-lipid vesicle의 구조적 안정성 및 캡슐화 효율 평가를 위한 AF4 분석법 개발
❏ 연구 내용
▷ 미량 단백질의 분석을 위한 AF4 최적화 진행
-실험 조건 최적화 수행
-표준 단백질과 항체를 이용한 AF4 분리 범위 및 분리능 검증
▷미량 단백질의 검출한계를 높이기 위한 EDC method의 개발 및 이의 응용
-바이오 고분자 내 미량 단백질 분석에 개발한 EDC method의 적용 및 이의 응용성 검증
-다양한 검출법을 통한 교차검증 진행
▷ Lipid nanoparticle (LNP) 또는 solid lipid nanoparticle (SLN)의 제조환경에 따른 크기변화 관찰을 위한 AF4 특성 분석법 개발
-제조과정의 최적화 (예:지질의 종류, 농도, surfactant의 농도, 교반 속도 등)
-크기 분리를 위한 AF4 분석법 최적화 진행
▷ Lipid vesicle의 제조환경에 따른 크기변화 및 lamellarity 분석을 위한 AF4 분석법 개발
-제조환경에 따른 lipid vesicle의 크기변화 모니터링을 위한 AF4 분석법 최적화
-lipid vesicle의 lamellarity 결정을 위한 AF4-MALS 분석법 개발 및 이의 응용
-개발한 AF4-MALS 분석법을 응용한 제조환경에 따른 lipid vesicle의 lamellarity 특성 분석 진행 및 최적의 vesicle 제조환경 결정
▷ 1,2차년도에서 결정한 lipid vesicle의 제조 조건을 기반으로 다양한 환경에서 lipid vesicle의 제조
-다양한 삼투압 환경 (Hypo, Iso, Hyper)에서 lipid vesicle의 제조 및 이의 특성 평가 수행
-단백질을 캡슐화한 lipid vesicle의 제조 및 단백질 정량 평가 수행
◼ 2단계
❏ 연구 목표
▷ 인체유래물(혈장, 혈청, 전혈)의 분리 및 특성 분석을 위한 AF4 분석법 개발
▷ 혈액 시료 내에서 치료용 나노구조체의 상호작용 연구:개인 맞춤형 의약품을 위한 도전
❏ 연구 내용
▷ 혈액 시료 내 단백질과 항체 분리를 위한 AF4 최적화 진행
-실험 조건 최적화
-표준 단백질과 항체를 이용한 AF4 분리 범위 및 분리능 검증(e.g.: albumin, immunoglobulins)
▷ 혈액 시료 내 타겟 단백질의 거동 평가를 위한 AF4 분석법 개발
-혈청, 혈장, 전혈 내 단백질 식별을 위한 형광표지법 응용 (예: 1단계에서 개발한 EDC method 적용 등)
-다양한 검출법 도입으로 AF4를 이용한 생체거동의 모니터링 가능성 검증 (e.g.: AF4-MALS, AF4-DLS, AF4-FL 등)
▷ 1단계 및 2단계 4년차 연구 과정에서 개발한 AF4 특성 분석법과 연구 결과를 바탕으로 상호작용 연구
-치료용 나노구조체와 혈액 시료의 AF4 특성 분석법 활용
-혈액 시료(혈장, 혈청, 전혈) 내에서 나노구조체의 거동 평가 수행(aggregation, degradation, absorption, etc.)
▷ 혈액 시료 내 치료용 나노구조체의 식별 및 정량 분석
-다양한 검출법활용 (AF4-LC/MS, AF4-MS, AF4-FL 등)
-혈액 내 치료용 나노구조체의 물리적 특성 평가 (e.g.: size, molecular weight, distribution)
▷ 혈액과 치료용 나노구조체 사이 상호작용과의 상관관계 확립(개인 맞춤형 의약품 개발의 기초자료)
-대표 파라미터에 대한 치료용 나노구조체의 안정성 결과 종합(예: 항체의 농도에 따른 치료용 나노구조체의 안정성 등)
-연구 결과를 종합하여 이들의 상관관계 확립 및 관련 연구 분야에 이들의 물리·화학적 특성에 대한 기초자료 제공
□ 연구성과
▷ 1단계 연구의 정성적인 성과는 다음과 같음.
-미세단백질의 검출감도를 높이기 위한 EDC method의 개발과 이의 응용성을 검증
-lipid nanoparticle의 제조과정에 따른 물리적 크기의 변화 관찰을 위한 AF4 분석법 개발
-삼투압 환경(hypo, iso, hyper)에서 lipid vesicle의 구조적 변화를 관찰하기 위한 AF4 분석법 개발
-lipid vesicle의 lamellarity를 결정하기 위한 새로운 방법으로 AF4 특성 분석법 제시
▷ 1단계 연구수행으로부터 SCI급 논문 1편의 게재와 2편의 논문작성, 학회발표 18회, 우수포스터 발표상 2건, 박사학위 1명, 석사학위 1명, 학사학위 1명을 배출하였음.
□ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과
▷ AF4는 개인별 맞춤형 의약품(personalized medicine)의 개발과 진단을 위해 현존하는 최적의 분리 및 분석기술로써 연구결과의 의미와 활용 가능성이 매우 우수하다고 판단됨.
▷ 또한, 3년간 핵심연구의 결과를 바탕으로 2년간의 지속연구를 진행한다면(3+2년), 지속적으로 개발되는 다양한 종류의 치료용 단백질(또는 단백질 기반의 약물)들에 대한 혈액 내 상호작용 연구결과를 바탕으로 체계적인 데이터베이스화(data base) 할 수 있을 것이라 예상함.
▷ 나아가, 이는 개인별 맞춤형 의약품(personalized medicine) 또는 신약 개발 및 질병진단을 위한 연구의 초석이 될 것이라고 기대함.
(출처 : 요약문 2p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 요약문 ... 2
- 목차 ... 6
- 1. 연구과제의 개요 ... 7
- 2. 연구과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
- 3. 연구과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 8
- 1) 연구수행 결과 ... 8
- 2) 목표 달성 수준 ... 13
- 3) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
- 4) 중요 연구변경 사항 ... 14
- 4. 연구성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 14
- 5. 연구성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
- 6. 다음 단계 연구계획 ... 15
- 1) 연구 목표 및 내용 ... 15
- 2) 연구 추진전략 ... 15
- 3) 연구 추진일정 및 기대성과 ... 15
- 4) 다음 단계 연구비 사용계획 ... 16
- 5) 연구 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 16
- 끝페이지 ... 24
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.