초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 생체모방을 통한 임상시험 예측적중지수 급증 및 동물 희생의 최소화, 랩온어칩 플랫폼을 활용한 저비용-고효율 신약후보물질 스크리닝 시스템 원천기술화라는 연구 목적을 갖음. 항암제 후보물질 발굴을 위한 동물사용 회피 Lab-on-a-chip(랩온어칩)을 3차원(3D) 세포배양기술과 생체모방기술로 구축하고, 개발한 랩온어칩으로 항암제 후보물질을 스크리닝하여 기존방법과 효과를 비교하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도에는 스크리닝 대상 세포에 적합한 생체모방형 3차원 체외배양시스템 개

□ 연구개요
본 연구는 생체모방을 통한 임상시험 예측적중지수 급증 및 동물 희생의 최소화, 랩온어칩 플랫폼을 활용한 저비용-고효율 신약후보물질 스크리닝 시스템 원천기술화라는 연구 목적을 갖음. 항암제 후보물질 발굴을 위한 동물사용 회피 Lab-on-a-chip(랩온어칩)을 3차원(3D) 세포배양기술과 생체모방기술로 구축하고, 개발한 랩온어칩으로 항암제 후보물질을 스크리닝하여 기존방법과 효과를 비교하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도에는 스크리닝 대상 세포에 적합한 생체모방형 3차원 체외배양시스템 개발을 목표로 했으며 인간 간암세포 HepG2를 선행연구로서 사용하여 3차원 배양 조건을 결정하는 프로토콜을 확립함. MMP 분비 기반 세포의 체외증식에 최적화된 3차원 PEG-hydrogel 기반 비세포성니쉬 개발 및 난소암 세포 맞춤형 3차원 체외배양시스템 확립이 이루어짐.
2차년도에는 1차년도와 동일하게 난소암 세포 대상 3차원 체외배양시스템 개발을 목표로 함. 1차년도에 인간 간암세포 HepG2를 통해 확립했던 프로토콜을 인간 난소 암세포 3종류 (SKOV3, OVCAR3, CAOV3)에 적용함. 이 과정에서 난소암 세포주에 프로토콜 적용 시, 장기간 3차원 배양에 문제점이 발생했으며 이를 해결하고자 추가 연구가 진행되었음. 현재 추가연구가 최종 단계로 진행중이며 각 난소암 세포주에 최적화된 3차원 체외배양 조건이 확립될 예정임.
3차년도에는 3차원 체외배양시스템이 적용된 약물 스크리닝용 생체모방형 랩온어칩 개발 및 항암제 후보물질에 대한 랩온어칩 타당성 평가(feasibility test)와 효과검증을 목표로 함. 3차원 체외배양시스템이 적용된 약물 스크리닝용 생체모방형 랩온어칩 개발이 이루어짐. 랩온어칩은 약물 스크리닝용 칩 회로도 마이크로 구조 설계와 공정 구축과 미세환경 제어기술 개발로 이루어짐. 랩온어칩 설계와 제작 과정에 마이크로 구조 재현에 기술적인 한계로 모세혈관의 구조를 동일하게 구현하는데 한계를 맞이함. 추가 실험을 통해 안정적인 랩온어칩 운용 적정 조건을 확립하였으며 유속 조건에 따른 미세환경 제어 적합도를 현재 진행중임. 또한 실제 시판되는 항암제를 처리하여 3차원 배양환경 또는 랩온어칩 운용에 따른 항암제 효과를 확인하였음. SKOV3 세포로 미리 실험을 진행하여 결과를 예측해볼 수 있는 상황이며, 추후 실험을 통하여 모든 난소암 세포주에서 최종 연구를 진행하여 세포주의 특성 별 3차원 배양 조건 확립의 차이와 그로 인한 항암제 후보물질의 효능 검증을 완료할 계획임. 최종적으로는 랩온어칩 활용 3D 항암제 후보물질 스크리닝 결과를 기존 2D 모델동물/세포 매개법과 비교할 예정임.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
통용되고 있는 난소암 세포의 2차원 배양에서 3차원 배양 및 Lab-on-a-chip을 통해 비용을 절감할 수 있는 방법을 찾음과 동시에 체내 환경을 모방하고 실험동물의 사용을 절감하면서 기존에 이루어졌던 2차원 배양 기반의 한계점을 보완하고 더 정밀하면서 임상 실험과 근접한 결과를 도출할 수 있음. 3차원 배양 플랫폼이 다양하게 응용되어 체내의 정밀한 미세구조를 모방함으로써 생리학적, 분자생물학적 메커니즘의 분석에 큰 발전이 있을 것으로 기대됨. 더불어 3차원 배양에 사용되는 물질의 물성을 조절함으로써 개개인 또는 각 환경에 적합한 배양 환경 조성이 가능해져 희귀 질병 환자 등 맞춤형 연구의 개발에 크게 이바지할 것으로 예상됨. 또한 약물 개발에 있어서 타당성 평가부터 전임상, 임상평가에 걸쳐 막대한 시간과 비용이 소요되는데, 3차원 배양을 활용했을 때 실험동물 사용과 관련된 과학적·윤리적 범주를 벗어남에 따라 저비용-고효율의 신약개발 활동이 가능해짐. 끝으로, 원천기술 개발로 3차원 배양 플랫폼을 다른 기관에 적용하여 기존의 연구에서보다 발전된 결과를 도출할 수 있다는 잠재력을 내재함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1. 1차년도(2021) ... 4
• 2. 2차년도(2022) ... 4
• 3. 3차년도(2023) ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 4
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 4
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 20