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요약문
Summary
CONTENTS
목차
제1장 연구개발과제의 개요 11
제1절 연구개발의 목적 11
제2절 연구개발의 필요성 11
제3절 연구개발의 범위 15
제2장 국내외 기술개발 현황 16
제1절 국외의 기술 동향 16
제2절 국내의 기술 동향 19
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 21
제1절 연구범위 및 연구 수행방법 21
제2절 연구수행 내용 및 결과 26
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 67
제5장 연구개발결과의 활용계획 70
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 70
제7장 참고문헌 71
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I. 제목
동물복제수정란 및 배아줄기세포의 효율적 생산을 위한 후성유전학적 리프로그래밍 연구
II. 연구개발의 목적 및 필요성
1. 연구과제의 목적
복제수정란의 발생과정에 공여핵의 리모델링과 리프로그래밍의 기전을 연구하고 상호 관계를 규명함으로써 복제과정에 대한 이해를 높이고 복제 수정란의 발생 기전을 확립함.
2. 연구개발의 필요성
○ 세포치료시 발생하는 면역적 이식거부반응과 인간 난자 사용의 윤리적 문제를 극복하기 위한 최선의 방법은 동물의 체세포 복제를 통한 배아줄기세포의 확립이다. 그러나 체세포 복제는 아직 그 기술 체계가 완전히 확립되지 않아 인간에게 적용하기에는 상당한 위험성이 따른다. 따라서 동물에 있어 복제배아줄기세포주의 확립이 우선적으로 이루어져야하며, 이를 위해서는 복제수정란의 재구성시 발생하는 체세포 핵의 리모델링 및 리프로그래밍에 대한 연구가 필수적이다.
○ 체세포 복제 기법을 이용한 배아줄기세포의 개발에 있어 체세포핵의 리모델링 및 리프로그래밍에 대한 이해와 활용은 복제의 실패 원인을 규명하여 극복방법을 제시함으로써 고가의 의료물질을 생산하는 생체반응기적인 형질전환동물분야의 산업화를 급진 시킬 수 있으며, 심장병, 자가면역질환, 당뇨병, 암, 치매등의 난치성 질환을 치유 할 수 있는 배아줄기세포의 개발을 제고시킴으로써 세포치료 및 치료 복제를 위한 새로운 의료 산업군이 형성되어 경제·산업적 측면에서 그 파급 효과는 엄청날 것이다.
○ 사회가 고령화되고 생활 수준이 향상됨에 따라 노인성 질환과 성인병들의 발생빈도도 따라서 높아지고 있고, 이들 치료를 위한 신약개발 및 의료 산업의 비중이 커지고 있다. 그러나 난치성 질병 치료를 위한 환자 면역적합성 배아줄기세포주의 개발은 인간 난자의 사용이라는 생명윤리에 있어 논란이 되고 있으며, 이를 극복하기 위해서는 동물의 복제 기술을 통한 배아줄기세포의 확립이 시급하다. 따라서 복제시 일어나는 리프로그래밍의 기전연구는 복제배아줄기세포주 개발의 효율성을 향상시킴으로써 인류 복지에 이바지 할 수 있을 것이다.
III. 연구개발의 내용 및 범위
1. 1차년도
가. 후성학적인 변화를 통해 복제수정란의 생산 효율 제고.
나. 난성숙과정에서 시간에 따른 후성학전 변화를 분석.
다. 정상수정란의 발달과정에서의 리모델링과 리프로그래밍의 양상을 분석.
2. 2차년도
가. 공여핵인 체세포의 리모델링과 리프로그래밍의 변화를 분석.
나. 복제수정란의 발달에 따른 리모델링과 리프로그래밍의 양상을 분석.
다. 체세포 유래 유도만능 줄기세포의 생산 기반을 구축.
3. 3차년도
가. 염색체응축에 따른 리모델링 변화를 복제수정란과 정상수정란에서 비교.
나. 정상배아줄기세포와 복제배아줄기세포의 후성학적 특성을 분석.
다. 인간 체세포 유래의 유도만능줄기세포주 개발.
IV. 연구개발결과
가. 체세포에 TSA 처리를 통해 후성학적 변화를 준 후, 그 영향을 분석하였고 체세포복제과정에서 공여핵으로 사용하여 복제 후 초기배 발생률을 증가시켰음.
나. 미성숙 난자의 핵 성숙과정동안에서 시간대 별로 나누어 각종 리모델링 및 리프로그래밍 인자들의 재배열 양상을 확인하였고, 리모델링 인자들의 억제에 따른 상관관계를 밝혀냄.
다. 수정 후 전핵형성동안 시간대 별로 리모델링 인자와 리프로그래밍 인자들을 조사하여 초기배 발달에 필수적인 변화양상을 규명함.
가. 복제수정란에 공여핵으로 사용되는 체세포의 리모델링 인자와 후성학적 마커들의 분포와 발현양상을 세포주기별로 확인함.
나. 복제 후, 체세포 핵의 변화양상을 확인하였고, 핵 전반에 걸친 리모델링 인자들과 리프로그래밍 인자들의 재구성을 밝힘.
다. 체세포 유래 만능줄기세포를 만들기 위해 역분화 인자라고 알려진 4가지 유전자(OCT4, SOX2, cMYC, KLF4)의 벡터를 구축함.
가. 복제 후, 염색체 응축에 따른 리모델링 인자들의 양상을 정상수정란과 비교하여 차이점을 도출함.
나. 소 정상배아줄기세포와 복제배아줄기세포의 차등메틸화 부위와 반복서열 부위의 메틸화를 확인하였고, 단일염기다형성 분석을 통해 복제배아줄기 세포가 공여세포로부터 유래한 것임을 밝혀냄.
다. 구축된 역분화 인자 벡터를 이용해 만들어진 높은 역가의 바이러스를 인간 foreskin cell에 감염시킨 결과, 배아줄기세포와 유사한 콜로니를 발견함.
V. 연구개발결과의 활용계획
○ 복제수정란의 효율성 제고로 인해 복제수정란의 배 발달률의 증가와 면역 적합성배아줄기세포의 개발의 효율 증대
○ 체세포 복제 기술의 확립 및 응용을 통해 형질전환동물의 생산효율 증진
○ 복제수정란의 리프로그래밍 기전연구로 인한 복제기술이 실용화되며, 발생·분화 및 노화 등의 생리의학적 기능을 밝히는 기초연구에 활용될 수 있으며 배아줄기세포의 자가재생산, 분화 및 세포치료 연구에도 응용 가능
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