초록 ▼

□ 연구개요
1) 연구개발의 목적
- 인간뇌와 생체학적으로 유사한 뇌 모델을 구현하고 이를 이용하여 과발현한 뇌염증에 기인한 알츠하이머 치매의 퇴행성 기전을 규명함
2) 연구개발의 필요성
- 동물 모델의 한계점: 약물 개발 전략에 사용된 동물 치매 뇌 모델을 통해 발견한 치료/병증 완화제 역할을 할 수 있는 신물질 중, 지난 20 여년 동안의 임상 실험에서 성공한 약물이 단한 건도 없음. 인간의 뇌에서 일어나는 같은 문제가 동물의 뇌에서 유도되지 않았다는 의견도 제기되고 있음
- 기존의 치매 치료 가설의

□ 연구개요
1) 연구개발의 목적
- 인간뇌와 생체학적으로 유사한 뇌 모델을 구현하고 이를 이용하여 과발현한 뇌염증에 기인한 알츠하이머 치매의 퇴행성 기전을 규명함
2) 연구개발의 필요성
- 동물 모델의 한계점: 약물 개발 전략에 사용된 동물 치매 뇌 모델을 통해 발견한 치료/병증 완화제 역할을 할 수 있는 신물질 중, 지난 20 여년 동안의 임상 실험에서 성공한 약물이 단한 건도 없음. 인간의 뇌에서 일어나는 같은 문제가 동물의 뇌에서 유도되지 않았다는 의견도 제기되고 있음
- 기존의 치매 치료 가설의 한계점: 현재까지 가장 전형적인 치매 치료제는 초기 치매 증상인 아멜로이드-베타 펩타이드의 과다 발현을 막거나 이를 제거하는 전략인데, 약물의 투여량이나 중-후기 치매 환자에의 투여 시점이 적절하지 않다고 제기되고 있음. 또한 뇌 면역의 과다 발현이 치매 유발하는 더 주요한 발병 원인이라는 의견이 최근 들어 크게 제기되고 있음

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 1차년도: 인간뇌 모사형 3차원 공배양 뇌 모델의 개발 (100%)
- 미세유체기반의 3차원 공배양 인간 뇌면역 칩 개발 (100%)
- 인간 유도만능 줄기세포에서 기인한 뇌신경세포/뇌면역세포 개별 배양 (100%)
- 탈세포화된 뇌외기질 개발 (100%)
2) 2차년도: 개발된 3차원 인간 뇌면역 모델의 평가 (100+ %)
- 인간 유도만능 줄기세포에서 기인한 뇌신경-뇌면역 세포의 공배양 (100%)
- 탈세포화된 뇌외기질의 뇌면역 반응, 탈세포화된 뇌외기질에서 인간 뇌신경세포의 배양, 탈세포화된 뇌외기질에서 인간 뇌신경세포와 뇌면역세포 공배양 (100%)
- 구강 내 박테리아에 의해 유도된 감염성 치매의 기전을 밝힘 (추가)
- 미세먼지 PM2.5에 의해 유도된 환경성 치매의 기전을 밝힘 (추가)
- 3차원 공배양 인간 뇌면역 칩 균일 양산이 가능한 제작 기술 개발 (추가)
3) 3차년도: 알츠하이머 치매 환경 내에서 3차원 인간 뇌면역 모델의 뇌염증 발현 및 이를 이용한 퇴행성 기전 규명을 밝힘 (100%)
- 인간 치매 모델형 뇌세포를 이용한 인간 초기 치매증상 구현 (100%)
- 구현된 중기 치매 모델에서 인간 뇌염증 반응 발현 (100%)
- 구현된 말기 치매 모델에서 과활성화된 인간 뇌염증 발현 및 신경세포 손상 확인 (100%)
- 구현된 퇴행성 치매의 기전을 밝힘 (100%)
- 탈세포화된 뇌외기질 특성 개선 (100%)
4) 4차년도: 알츠하이머 치매 유도만능 줄기세포에서 기인한 치매뇌 모델 구현 (~100%)
- 알츠하이머 치매 환자에서 유래한 유도만능 신경 줄기세포 획득 (50%)
- 획득한 치매 신경 줄기세포로 치매 신경세포 분화 및 배양 (100%)
- 개발된 인간 뇌 모델에서 인간 치매 신경세포와 면역세포 공배양 (100%)
- 반복적인 보톡스 투여에 의한 퇴행성 신경질환의 기전을 밝힘 (추가)

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
1) 연구성과의 활용방안
- 기존 치매 모델의 한계를 극복하고 생체적으로 보다 적합한 인간 뇌면역 및 알츠하이머 치매를 포함한 퇴행성 뇌염증 모델의 개발에 적용
- 치매 유전자 발현에 의한 기전 뿐만 아니라, 감염성 병원균 및 바이러스(SARS-COV2 포함)에 의해 유도된 과발현 뇌면역에 의한 퇴행성 뇌질환에도 확장되어 적용이 가능함
- 치매 환자의 혈액이나 피부 세포에서 유도한 만능유도줄기세포를 이용한 개인화된 치매 모델을 만들어, 다양한 병원기전에 대한 개별화된 치매치료제의 유효성을 평가할 수 있음
- 약물 개발 전략에 사용된 동물 치매 뇌 모델을 통해 발견한 치료/병증 완화제 역할을 할 수 있는 신물질 중, 지난 20 여년 동안의 임상 실험에서 성공한 약물이 단 한 건도 없음. 본 인간 뇌모델은, 유용성이 떨어지고 윤리적으로 제한되는 동물 모델을 대체할 수 있음
2) 연구개발의 기대효과
- 현재까지 가장 전형적인 치매 치료제 개발전략은 초기 치매 증상인 아멜로이드베타 펩타이드의 과다 발현을 막거나 이의 제거인데, 약물의 투여량이나 중-후기 치매 환자에의 투여 시점이 적절하지 않다고 FDA에 의해 우려됨. 본 연구성과를 바탕으로 최근 연구 관심이 높은 뇌면역 조절에 의한 치매의 기전 연구 및 치료제 개발에 있어 세계적으로 선도적인 역할을 개척할 수 있음
- 치매로 인한 의료비용은 전세계적으로 2018년 기준으로 US$1T(약 1200조)이 소요되었으며, 2030년에는 US$2T(약 2400조)로 예상됨. 본 공학적인 체외 뇌모델은 안정적이고 양산화가 가능한 기술로써 이후 대량 및 고효율 약물 평가 모델로 적합함

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발의 목적 ... 4
• 2) 연구개발의 필요성 ... 4
• 3) 연구개발의 범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 1차년도 (2020년): 인간뇌 모사형 3차원 공배양 뇌 모델의 개발 ... 4
• 2) 2차년도 (2021년): 개발된 3차원 인간 뇌면역 모델의 평가 ... 5
• 3) 3차년도 (2022년): 알츠하이머 치매 환경 내에서 3차원 인간 뇌면역 모델의 뇌염증 발현 및 이를 이용한 퇴행성 기전 규명을 밝힘 ... 5
• 4) 4차년도 (2023년): 치매 환자에서 유래한 유도만능 줄기세포에서 기인한 치매뇌 모델 구현 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 46