? 마이크로플루이딕 통합시스템을 이용한 인공피부모델 및 분자진단을 이요한 피부기능평가키트 제작을 통하여 노화된 피부, 건선, 아토피 등의 피부질환에 대한 신규치료제 혹은 새로운 화장품의 개발 및 효능성 점검

- 해당 기술의 상기 펩타이드는 항암화학요법, 방사선 치료 등을 받고 있는 암 환자의 호중구 감소증, 재생불량성빈혈에 따른 호중구 감소증, 선천성 및 특발성 호중구 감소증, 감염성 질환에 의한 호중구 감소증, 자가면역질환에 의한 호중구 감소증의 치료제로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 조혈줄기세포 이식을 위해 기증자의 골수조혈줄기세포를 말초혈액으로 방출 촉진하기 위해서 사용될 수도 있음. -골수조혈줄기세포의 혈중 방출 촉진효과는 호중구 감소증 및 빈혈 치료 기전으로도 작용할 뿐만 아니라, 골다공증 치료의 기전으로도 작용.

- 퇴행성뇌질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물과 이를 포함하는 약학적 제제를 제공. - 인지장애, 학습장애 또는 기억력 장애의 예방 또는 치료용 약학 조성물과 이를 포함하는 약학적 제제를 제공.

- PDK 억제제를 유효성분으로 함유하는 만성 염증성통증 치료. - 만성 염증성 통증 진단용 키트. - 만성 염증성 통증 치료제의 스크리닝 방법 제공 및 진단.

- 본 기술로 인하여 경제성 및 효율성이 증대된 레스베라트롤 추출 방법을 제공할 수 있고, 와인에 다량 함유된 레스베라트롤을 주스와 같은 일반 음료에도 고함량으로 포함할 수 있으며, 이를 건강기능식품 또는 기능성 식품 등 다방면으로 활용할 수 있는 효과를 가짐.

1. 연차별 연구의 목표 및 내용 (1) 1차년도(2018): 인체 유래 조직을 이용한 호산구 세포외 트랩의 검증 및 연관성 연구 □ 만성비부비동염 환자의 비강샘플을 이용한 연구 ● 만성비부비동염 수술시 얻어지는 비강 점막조직에서 호산구와 호중구의 세포외 트랩 확인 ● 호산구성, 비호산구성, 비용종의 여부에 따른 환자의 비강 점막조직 비교 연구 ● 호산구성 뮤신 비부비동염의 비강 분비물에서 SYTOX 염색을 통한 호산구 세포외 트랩의 정량화 ● 비강 분비물의 cytokine 분석을 통한 세포외 트랩에 따른 비부비동염의 새로운 endotyping 시도 □ ex-vivo 인체 유래 비강조직모델을 이용한 분석 ● 호산구 세포외 트랩의 inducer 혹은 inhibitor를 ex vivo 주입하여 TH2 염증조절 여부 변화 확인 ● NOX, DUOX, ROS 관련 신호전달 물질 확인 ● 비용종의 발생기전으로 알려진 조직 리모델링과 관련된 인자(MMP, TGF-ß, t-PA)와의 연관성 연구 (2) 2차년도(2019):　마우스 모델을 통해 혈액과 호흡기계 점막에서의 기전 연구 □ Nox knock out mouse 모델에서 호산구 세포외 트랩의 신호전달기전 연구 ● Gene knockdown 이용한 세포외 트랩 억제효과 관찰 ● 호산구 세포외 트랩의 inducer를 in vivo 주입하여 염증 및 점액분비 조절 여부 확인 ● ROS 매개 신호전달기전 연구 ● 비강 및 기관지점막에서 TH1, TH2 cytokine 변화 확인 ● 면역염색, 형광염색, 전자현미경 등을 이용한 조직학적 형태학적 연구 (3) 3차년도(2020): 유효성 검증 □ 호산구성 비부비동염의 부가적 치료를 위한 호산구 세포외 트랩 조절 후보물질 발굴 ● DNase(Pulmozyme)등 다양한 세포외 트랩 inhibitor를 이용한 용량 및 독성 연구 ● 점액의 과분비 혹은 저분비를 조절할 수 있는 세포외 트랩 조절 후보물질을 발굴 ● 염증반응을 억제할 수 있는 세포외 트랩 조절 후보물질을 도출

1차년도: 비소세포폐암에서 PAK1의 신호전달체계 규명 - TCGA 빅데이터를 활용한 정상과 비교하여 비소세포폐암에서 PAK1의 역할 확인 - PAK1의 siRNA로 저해시 변화하는 하위 시그널 확인 - PAK1의 siRNA 저해시 in vitro/in vivo에서 항종양 효과 확인 - Tissue microarray를 통한 PAK1의 활성 및 발현량과 임상적 의의 규명 2차년도: PAK1 저해 선도물질 탐색과 폐암 세포모델에서의 효능 평가 - Docking simulation을 통한 선도물질 예측 및 효능 평가 - 선도물질의 폐암 세포에서 PAK1의 저해 활성 검토 3차년도: PAK1 저해 선도물질의 효과 검토 - 기존 알려진 PAK1과의 효능 비교 - PAK1 저해 선도 물질과 기존 항암제의 병행 요법의 효과 검토

▶ AChE은 신경연접에서 신경전달 물질인 acetylcholine을 분해하여 신경 전달을 조절하는 중요한 효소이다. 최근 노랑초파리(D. melanogaster) 연구를 통해서 세포막 고정형과 수용성(soluble) 분자 구조의 AChE이 동정되었고, 높은 효소 활성이 보이며 중추 신경조직에서만 발현되는 세포막 고정형 AChE와 상반되게 soluble AChE는 효소 활성이 거의 없으며 비신경조직에서도 대량 발현됨을 확인하였다. 또한 살충제 노출 노랑초파리에서 soluble AChE의 발현 촉진으로 인한 살충제 내성이 관찰되었다. 그러나 세포막 고정형 AChE만 발현하도록 제작된 형질전환 초파리는 살충제에 대해 높은 감수성을 보임을 관찰하였다. 이는 노랑초파리가 살충제에 노출되면 비신경조직에서 soluble AChE의 발현량을 증가시켜 독성물질로부터 중추신경을 보호하는 것으로 생각된다. 그러나 생명의 진화라는 긴 시간적 거리에서 보면 화학 살충제의 노출은 아주 최근에 일어난 일이기에, 효소 활성이 없는 soluble AChE의 발현은 알코올, 산 등과 같은 다양한 화학물질이 발생하는 발효/부패 환경에 서식하는 노랑초파리가 그 서식환경에 적응하며 진화하는 과정에서 획득되어진 생리적 현상이라 예상된다. ▶ 그러므로 본 연구에서는 노랑 초파리의 soluble AChE의 발현을 유도하는 환경 화학물질을 동정하고 화학물질 대사 과정에 관여하는 유전자군에 대한 정보를 획득하고자 한다. 또한 노랑초파리와 분류학적으로 가까우나 신선과일에 서식하는 벗초파리(D. suzukii)를 대상으로 화학물질노출로 인한 soluble AChE을 비롯한 화학물질 대사 과정에 관여하는 유전자들의 발현 양상을 분석하여 두 초파리의 환경 적응 및 진화 기작을 구명하고자 한다. 또한 살충제 노출 노랑초파리에서 발현이 유도된 soluble AChE이 살충제 내성에 관여하는 것으로 예상되는 바, 국내 난방제 해충 종을 선정하여 soluble AChE의 살충제 내성 기작을 함께 연구하고자 한다.

(1) 섬광자극이 도파민 감소를 일으켜 근시를 유발하는가 (1차 년도) - 섬광자극 동물모델에서 근시가 유발되는가를 알아보기 위하여 a-scan을 이용한 안구의 총 길이와 TH cell의 형태변화, scotopic ERG의 변화를 측정한다. - 근시의 발생에 가장 key factor로 알려진 도파민이 섬광자극에 의해 감소하는가를 알아보기 위하여 HPLC를 사용하여 망막 내 도파민의 양을 관찰한다 (2) 섬광자극모델에서 nitric oxide pathway가 변화하는가 (2차 년도) - 망막 내에서 dopamine pathway와 밀접한 연관이 있을 것으로 추정되는 nitric oxide pathway가 변화하는가를 알아보기 위하여 nitric oxide (NO)의 양을 nitric oxide assay kit를 이용하여 측정한다. 또한 nitric oxide를 조절하는 세 가지의 enzyme isoform (iNOS, eNOS, nNOS)에 대하여 각각 western blot analysis를 통하여 그 양적 변화를 알아보고 위치별 발현 양상과 그 변화를 알아보기 위하여 immunohistochemistry를 시행한다. (3) 섬광자극모델의 약물 치료와 그 기전 연구 (2, 3차 년도) - 섬광자극 동물모델에서 antioxidant (anthocyanine) 투여에 의해 근시의 진행이 억제되는가를 알아보기 위하여 섬광자극과 동시에 anthocyanine을 투여하여 시기별로 근시 여부를 측정한다. - Anthocyanine의 작용 기전을 밝히기 위하여 망막 내에서 NO와 세 가지 isotype의 NOS의 변화, dopamine level을 관찰한다. - 섬광자극 동물모델에서 dopamine agonist (apomorphine) 투여에 의해 근시의 진행이 억제되는가를 알아보기 위하여 섬광자극이 시작하는 시점에 apomorphine을 투여하고 시기별 근시 여부를 측정한다. - apomorphine에 의한 도파민 변화 여부를 확인하기 위하여 망막 내 NO와 세 가지 isotype의 NOS의 변화, dopamine level을 관찰한다.

○ 1차년도(2017년) 치주염 유발 세균에 대한 저온 플라즈마의 항균, 항염 효력 검증 ？ 여러 가지 치주염 유발 세균들 (Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia, Actinobacillus actinomycetemcomitans, Fusobacterium nucleatum 등)에 대한 플라즈마를 이용한 살균효과를 예비 실험을 진행하여 실험 프로토콜을 설계함. 예비 실험 결과가 좋은 세균들을 실험세균으로 최종 선별하고 효과가 가장 좋은 플라즈마의 에너지와 시간을 선택하여 항균 효과를 검증해봄 ？ 치주염에 이환되지 않은 건강한 치아를 발치할 때 잇몸 조직을 절제한 후 치은섬유아세포를 채취하여 배양함. 인체유래물 조직을 이용하는 실험으로 해당 소속기관의 IRB 심의를 받을 예정이며 연구자가 속한 기관에 인체 유래물은행과 임상시험심사위원회가 운영되고 있어서 해당과정의 어려움은 없을 것으로 사료됨. 배양한 세포에 플라즈마 처리 후 MTT assay를 통해 세포 활성도를 측정하고, 염증 유발 cytokine (IL-1, MMP, TNF-α등)의 분비 억제 효과를 Real time PCR을 통해 확인함. ○ 2차년도(2018년) 치주염 동물 모델에서 저온 플라즈마의 치주염 억제기전을 연구 ？ 1차년도에 진행하였던 세균과 세포단위 실험 결과를 바탕으로 플라즈마의 치주염 동물 모델 (Rat)에서 혈액학적 분석 및 염증유발 cytokine 분비 억제 등 항염 효력을 평가하고 치은연하 치태 및 치은열구액 내 치주염 유 발 세균의 정량적, 정성적 비교를 통해 항미생물 평가를 시행함. 이러한 실험 진행을 위해서 실험적으로 치주염을 유발시킨 동물 모델을 구축해야함. 본 연구자는 실험적 치주염을 유발한 쥐 모델에 약물 투여 후 micro CT를 촬영하여 치조골의 변화를 관찰한 실험을 진행한 경험과 연구자가 소속한 학교에 동물실험윤리위원회가 운영되고 있어서 실험적으로 치주염을 유발시킨 동물 모델 구축에 어려움이 없을 것으로 사료됨. ？ 치주 치료시 사용하는 기구의 크기와 형태 및 구강내 적용하기 용이한 플라즈마의 발생장치를 개발함 ○ 3차년도(2019년) 치주염 동물 모델에서 치주염으로 소실된 치주조직과 치조골의 재생 및 기전을 연구 ？ 1차년도에 개발한 실험 프로토콜과 2차년도에 구축한 치주염 동물 모델과 플라즈마 최적화 모듈을 통해 저온 플라즈마의 치주염으로 소실된 치주조직과 치조골의 재생 효과를 조직염색 후 계측, micro CT 촬영을 통해 치조골의 소실 거리와 골밀도 변화를 확인함. ？ 기존 임상에서 많이 사용되는 치료법과의

○ 2 laser, 4 channel detector로 구성되었으며 범용성이 높은 기본형 장비임 ○ 정밀한 유체학, 레이저 광학장치들을 복합적으로 이용해 특수 시약과 반응된 각각의 세포에 레이저를 통과시켜 빛의 양을 측정하는 장비임. ○ 세포 면역학, 분자 생물학, 미생물학적, 구조적 특성을 측정 분석하여 연구 실험하는 기기로서 면역적인 기능과 변화, 종류와 수량측정으로 DNA 성장주기와 분화과정의 이상여부, 줄기세포와 조혈모세포를 이용한 골수재건과 가공, 세포내의 특이단백 발현, 세포의 괴사(소멸)과정에서 특이 효소, 특이 단백질의 역할과 기능, 유전자 변이와 염색체 이상여부 등을 측정함으로써 그 정도판단과 이에 대한 연계 실험들을 하며, 또한 측정 분석 후에도 세포는 생존하고 있어 분리하여 연속적인 연구와 실험을 하고 다른 방법에 의한 (재)분석과 실험을 할 수 있음.

1. 반영구적 LED 광원장치 (수명 60,000 시간) 2. 위상차의 할로우 현상을 줄여주는 APC (Apodized Phase Contrast) 적용 가능 3. 관찰시야 전체에 균일한 밝기를 제공하는 "Fly-eye" 렌즈 적용 4. 플라스틱용기 및 유리용기에서 모두 입체적인 관찰이 가능한 Emboss Contrast 확장 가능 5. 암실 효과를 내는 Contrast Shield 내장 6. 명시야 관찰용 LED 광원과 형광 관찰용 LED 광원 내장

본 장비는 X-선 및 감마선과 같은 방사선을 검출하여 영상 및 입사되는 방사선 에너지 정보를 제공할 수 있는 장비임. 본 장비에 입사된 방사선을 전기신호로 변환하여 디지털 정보를 제공함. 획득한 디지털 정보를 후처리하여 영상 및 에너지 정보를 획득할 수 있음.

Tube에 구멍을 내는 역할을 하고 프로그램 세팅을 통해 원하는 위치에 구멍을 낼 수 있다. 보통 의료용 튜브에 적용하고 제작되는 몰드에 따라 여러 형태의 구멍을 만들 수 있다. 튜브를 고정하는 장치가 장착되어 있어 튜브의 거치가 용이하다.

- 안구의 가장 주요한 기능은 시각으로, 안구 내 주사된 융합 세포치료제의 안전성을 평가하는 데 있어 시각 기능의 변화를 확인하는 작업은 필수적임. - 본 장비는 반응성 시각운동을 측정하는 장비로 소동물의 객관적인 시기능을 평가할 수 있음.

올리고뉴클레오타이드 마이크로어레이(oligonucleotide microarray)와 카플란-마이어(Kaplan-Meier) 생존분석을 통해 EPB41L5의 높은 발현이 위암환자의 낮은 생존율과의 관련성을 확인하였다. EPB41L5 유전자 프로모터 분석을 통해, 다수의 스메드 결합 부위(smad binding motif)와 루시퍼라아제(luciferase) 리포터 유전자(reporter gene) 분석법과 크로마틴 면역침강(Chromatin immunoprecipitation, ChIP) 분석법을 이용하여 인산화된 스메드3(smad3)가 EPB41L5 프로모터 –265/-256 부위에 결합하여 EPB41L5의 전사 조절에 영향을 준다는 것을 규명하였다. 증가된 EPB41L5는 상피-중배엽 전이과정을 통해 위암의 이동성 및 침윤에 영향을 주었으며, 이는 형질전환 성장인자(TGF-β) 저해제, EPB41L5 siRNA 그리고 EPB41L5 단일클론 항체에 의해 저해되었고, EPB41L5의 과발현은 위암 전이를 증진시켰으며, 이 과정에 p120-카테닌(catenin)이 기여한다는 것을 밝혔다. 연구팀은 EPB41L5 과발현 및 형질전환 성장인자(TGF-β)에 의해 야기된 위암 전이 마우스 동물 모델에 EPB41L5 단일클론 항체를 꼬리 정맥 주입하여 위암의 전이가 저해됨을 보아 EPB41L5가 새로운 위암표적치료 표적인자로서의 가능성을 제시하였다.

유리 모세관을 이용하여 물과 공기 계면에 배열된 금속 나노입자를 고체 표면에 전달하였으며, 전달된 나노입자들은 균일한 단일층 구조였다. 개발된 기술은 금속 나노입자를 물과 공기 계면에 배열하는 단계, ‘모세관 현상’을 통해 배열된 금속 나노입자를 분리해 내는 단계, 모세관을 뒤집어 금속 나노입자를 반대쪽 끝으로 이동시키는 단계, 원하는 표면에 금속 나노입자를 부착하는 단계로 이루어져 있다. 금속 나노센서를 평면형 표면, 고르지 않은 표면 위에도 전달하였고 전달하고자 하는 표면의 화학적 성질에 구애받지 않고 친수성이거나 소수성을 띠는 표면에도 나노입자의 손실 없이 전달되었다. 제작된 금속 나노센서의 크기와 모양은 모세관의 크기와 단면적의 형태를 통해 조절 가능하며, 나노입자 역시도 종류에 구애받지 않는다. 금속 나노센서를 오렌지와 쌀알 표면에 도입하여 현재 시판되고 있는 살충제 성분과 표면이 거친 의류 및 모발의 표면에서 마약류 성분을 검출하였고 100달러 지폐의 표면에 도입하여 위조지폐를 판별할 수 있다. 또한 크기가 수백 마이크로미터 수준이므로 미소유체채널 장치와 결합될 수 있다. 검출 민감도가 천 배 이상 향상되었으며, 강한 압력 하에서도 금속 나노센서가 안정되었다.

B형 간염 바이러스는 약제 내성 바이러스의 출현에 매우 취약한 조건을 가지고 있으며, 만성 B형 간염의 특성상 치료과정이 길고 완치율이 높지 않아 현재 임상적으로 승인된 항바이러스제들은 대부분 장기간 사용으로 인한 약제 내성 돌연변이 바이러스가 발생한다. 연구팀은 테노포비어 치료를 받은 만성 B형 간염 환자 중 바이러스 돌파가 확인된 2명의 환자의 혈청에서 바이러스를 분리하여 중합효소(polymerase)의 RT(reverse transcriptase)부위의 돌연변이 프로파일을 분석한 결과 약제내성에 연관된 공통적인 부위로 rtS106C [C], rtH126Y [Y], rtD134E [E], and rtL269I [I]를 발견하였다. RT 부위의 돌연변이 클론을 제작하여 rtS106C [C], rtH126Y [Y], rtD134E [E]가 약제 내성과 관련된 새로운 돌연변이임을 밝혔다. 또한, 테노포비어 약제 감수성 분석을 이용하여 CYEI 돌연변이가 약제 감수성을 약 15배 이상 감소시킴으로써 바이러스 돌파가 일어남을 보였다.

인간 세포에서 CRISPR/Cas9 쌍을 이용해 효율적으로 DNA 부분을 삭제할 수 있도록 도와주는 예측 시스템인 LINDEL을 자체 개발하였고 LINDEL을 이용해 혈액암 세포에서 Xist 유전자 전체와 12곳의 부분 영역을 효율적으로 삭제하였다. 이중에 두 상동 X 염색체가 모두 삭제된 클론을 선별하여 라이브러리를 구축하였다. RNA 기반 형광이미지, High-throughput RNA sequencing (RNA-seq) 기술을 이용해 XCI 현상에 영향을 주는 Xist 영역을 조사하여, 생쥐 Xist와 유사하게 Repeat E, B+C 영역이 XCI에 영향을 주는 것을 확인하였고, 인간 Xist 엑손 5는 생쥐와 다르게 XCI을 유지하는데 큰 역할을 하는 것을 최초로 규명하였다. 엑손 5를 삭제 했을 때 다른 염색체에는 영향이 없었지만 X 염색체의 유전자 발현이 크게 증가하는 재활성화 현상을 보였고, 이것은 비활성화 된 X 염색체의 발현에 의한 현상임을 밝혔다. 생쥐에서는 Xist를 삭제해도 X 염색체의 재활성화가 나타나지 않았지만, 인간의 X 염색체에서는 재활성화가 확인되면서 배아 발생단계에서 낮은 수준의 XCI의 현상이었다.

적응진화기법을 통해 최소유전체 대장균의 성장속도를 획기적으로 증가시켰다(적응진화 전후 대비 180% 증가). 적응진화 과정에서 118개의 돌연변이를 발견하였고, 개별적으로 재현·검증하여 성장 속도를 증대시키는 원인 유전자를 규명하였다. 적응진화 최소유전체는 RNA 중합효소의 돌연변이로 인하여 세포 내의 전체적인 유전자 발현이 재구축되었으며 최소유전체의 대사 경로와 유전자 발현은 일반적인 미생물과 상당히 다르다는 것을 보였고 재구축된 당대사 및 필수 아미노산 대사 경로의 분석을 통해 최소유전체에 맞게 최적화된 새로운 대사 원리를 제시하였다. 전사체 분석결과, 당대사 과정에서 대부분의 생명체와 다른 대사 경로를 더 많이 이용함으로써, 타 대장균보다 4.5배 높은 환원력을 얻는 것을 발견하였다. 뛰어난 항산화 효과와 항암효과를 가진 유용 물질인 리코펜 및 비올라세인의 생산량을 일반 대장균 대비 80% 증가시켰다. 번역체 해독 결과, 최소유전체에서는 번역 완충 현상이 발생하지 않음을 확인하였다. 최소유전체 대장균은 번역 완충 현상이 없기 때문에 단백질 생산량이 일반 대장균에 비해 200% 증대되었다.

[장소 미정]

경기도 성남시

[서울대학교 농업생명과학대학]서울특별시 관악구 관악로 1

[알펜시아컨벤션센터]강원도 평창군 대관령면 솔봉로 325

[장소 미정]

바이오 분야 취업 정보 교류 커뮤니티

국내외 코로나19 기술개발, 백신 및 치료제 개발 등에 관한 언론동향, 연구동향을 모니터링하고, 전문가 검토를 거쳐 관계기관과 공유

test

국내 줄기세포 연구 프로들을 위한 커뮤니티

대한민국 과학기술대전 내 바이오혁신성장 개최를 위한 국내외 바이오 이슈 대응 주요 정책 아젠다 발굴