초록 ▼

□ 연구개요
- 기존의 동물을 이용한 활성산소 영향 분석 및 항산화제 스크리닝 방법은 1) 긴 소요 시간, 높은 비용 2) 개체 특이성에 의한 표준화의 어려움 3) 다양한 활성산소 환경 조성 어려움 4) 메커니즘에 대한 이해도 부족으로 인한 개체 간 효과 예측 불가능 5) 다양한 활성산소에 대한 영향 분석의 어려움 등 한계가 있음
- 생체모사 인공세포막과 세포칩을 이용한 활성산소 영향 분석 및 항산화제 스크리닝 방법은 활성산소의 세포막, 유전 물질 등 세포 구성물에 대한 영향과 세포 생리적인 요인을 분자 수준에서 정량적

□ 연구개요
- 기존의 동물을 이용한 활성산소 영향 분석 및 항산화제 스크리닝 방법은 1) 긴 소요 시간, 높은 비용 2) 개체 특이성에 의한 표준화의 어려움 3) 다양한 활성산소 환경 조성 어려움 4) 메커니즘에 대한 이해도 부족으로 인한 개체 간 효과 예측 불가능 5) 다양한 활성산소에 대한 영향 분석의 어려움 등 한계가 있음
- 생체모사 인공세포막과 세포칩을 이용한 활성산소 영향 분석 및 항산화제 스크리닝 방법은 활성산소의 세포막, 유전 물질 등 세포 구성물에 대한 영향과 세포 생리적인 요인을 분자 수준에서 정량적 분석 가능, 비용과 시간을 크게 경감, 구체적 메커니즘에 대한 깊은 이해 제공으로 동물 실험 대체 및 보완 가능함
- 다양한 활성산소종와 항산화제에 대한 세포 상호작용 및 기전을 분자 수준에서 규명하고, 질병 발생 메커니즘 및 경로에 따른 최적화된 항산화제를 선별하기 위해 생체모사 인공세포막과 세포칩 기반 활성산소 및 항산화제 스크리닝 플랫폼이 필요함

□ 연구 목표대비 연구결과
* 본 연구의 최종목표
- 생물적·비생물적 경로를 통한 활성산소의 생성을 제어하여, 분자 수준에서 활성산소와 생체막의 상호 작용을 규명하고, 항산화 물질의 효능을 비교·평가하여, 세포 모델에서 최적의 항산화제 선별하는 생체 모사 인공세포막 및 세포 칩 기반 통합 플랫폼 개발
- 활성산소를 생성하는 효소 및 비효소 반응을 통해 1) 생체모사막 기반 활성산소의 분자 수준 메커니즘 분석, 2) 활성산소 생성을 제어하는 미세유체칩 개발, 3) 활성산소 활성을 억제하는 항산화제 스크리닝
4) 활성산소 환경에서 질병 모델 세포 반응과 생리학적 분석을 위한 세포칩 개발 5) 생체 모사 인공세포막 및 세포칩 기반 활성산소 및 항산화 물질에 대한 통합 스크리닝 플랫폼 개발
* 1차년도 연구결과
- 구형(liposome)의 생체모사 인공세포막 제작 및 최적화
- 비효소적 활성산소 생성 및 인공세포막 지질의 이중결합 분해 확인
- 미세유체칩의 저산소 환경 구축
* 2차년도 연구결과
- 비효소적 활성산소 생성 시스템 정량적 평가
- 평면(지질 액적 이중막, 평면 인공 세포막)의 생체모사 인공세포막 제작 및 최적화
- 활성산소에 의한 불포화/포화 지질로 제작된 평면 인공세포막의 영향 평가
- 저산소 환경에서의 인공세포막과 활성산소의 영향 분석
* 3차년도 연구결과
- 활성산소에 의한 평면, 구형의 생체모사 인공세포막에 대한 영향 정량적 평가
- 활성산소 존재 하에 인공세포막에 대한 다양한 종류의 항산화제의 항산화능 평가
- 미세유체 조절 장치를 통한 미세유체칩 저산소 환경 유지 검증
* 4차년도 연구결과
- 활성산소에 의한 약물 지연 방출 인공세포막 및 약물 순차 방출 다중 인공생체막(vesosome) 제작
- 세포 및 다세포동물에서 활성산소 생성 및 측정, 독성평가
- 활성산소 성능 평가를 위한 세포칩 제작
* 5차년도 연구결과
- 간 및 폐 환경 모사 세포칩 구현 및 세포칩 내 산소농도 미세제어 플랫폼 제작

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 활성산소나 관련 독성 물질이 세포막, 유전 물질, 단백질, 탄수화물 등 세포의 구성물에 미치는 영향과 그 상호작용을 분석하고, 세포 수준에서 각 활성을 검증하여, 항산화 물질 관련 연구개발에 원천기술과 플랫폼 제공
- 생체모사막을 이용한 분자적 기전 규명, 세포칩을 이용한 생리적 변화 검증을 통한 질병 진단 기준과 치료제들에 대한 효과의 정량적 분석, 효능 기전의 구체화로 질병 발전 경로나 상태에 따른 효과적인 맞춤형 치료제를 제시할 수 있는 데이터 베이스 구축이 가능함
- 생체모사막을 이용한 실험 방법의 표준화시 동물실험을 대체할 수 있는 가이드라인을 제공할 수 있고, 나아가서는 OECD에서 제시하는 TG(Test Guidline)에 부합하는 실험 방법 제공 가능
- 기초적인 물리화학적 기전부터, 복잡한 세포생물학적인 기전까지 통합적으로 분석하고 스크리닝하여, 국내 항산화제 개발 및 연구 플랫폼 기술을 개선할 수 있을 것이며, 의약품 및 항산화 제제 성장에 기여할 것으로 기대
- 더 나아가 본 기술에서 제시하는 생체모사막은 유해 생물체의 독성을 가지는 세포막 모사 연구로 확장 가능하여 항진균제, 항기생충제, 살충제, 항생제 개발에도 기여가 가능할 것임

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발의 필요성 ... 4
• 2) 연구의 최종목표 ... 6
• 3) 연구범위 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 8
• 가. 세포 구성을 모사한 인공세포막 모델 제작 및 이에 미치는 활성산소와 항산화물질 평가 ... 8
• 나. 유해물질 및 활성산소 연구를 위한 장기 모사 칩 플랫폼 개발 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 가. 연구결과의 중요성 ... 16
• 나. 연구결과의 기여 효과 ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 자체점검표 ... 18
• 7. 참고문헌 ... 18
• 끝페이지 ... 42