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SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구개발과제의 개요 9
1절 연구개발의 필요성 9
1. 세계 최초 유전질환치료용 아미노글리코사이드 유도체 토양 미생물 생합성기법 시도 9
2. 유전질환치료제 후보군 도출을 위한 신속한 in vitro NRI 스크리닝 기법 구축 9
3. 아미노글리코사이드 유도체 라이브러리를 기반으로 SAR 및 STR 구현 10
4. 본 연구진의 보유 연구자원 10
2절 연구개발의 범위 11
제2장 국내외 기술개발 현황 15
1절 국내·외 기술개발현황 15
1. 유전질환치료제 관련 연구 동향 및 시장성 현황 15
2. Gene theraphy의 한계 및 대체 유기합성 의약제제의 개발 16
3. 아미노글리코사이드계 농용항생제의 유전질환치료제로서 잠재력 17
2절 기존연구의 문제점 23
1. 퇴행성 유전질환치료 목적 아미노글리코사이드의 현 상황 한계점 23
3장 연구개발수행 내용 및 결과 27
1절 일차년도 연구개발 내용 및 결과 27
1. 일차년도 연구개발 추진개요 27
2. 일차년도 연구개발 내용 31
3. 일차년도 연구개발 결과 35
2절 이차년도 연구개발 내용 및 결과 38
1. 이차년도 연구개발 추진개요 38
2. 이차년도 연구개발 내용 40
2. 이차년도 연구개발 결과 44
3절 삼차년도 연구개발 내용 및 결과 48
1. 삼차년도 연구개발 추진개요 48
2. 삼차년도 연구개발 내용 50
3. 삼차년도 연구개발 결과 52
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 57
1절 연구개발의 목표 및 달성도 57
2절 연구개발의 관련분야 기여도 59
1. 퇴행성 유전질환치료용 아미노글리코사이드 제제의 개발 가능성 제시 59
2. 유전질환치료용 기존 반합성 아미노글리코사이드 임상 후보물질과의 차별성 59
3. 신규 in vitro NRI 활성 검정법 구축 및 응용화 가능성 제시 59
4. 아미노글리코사이드의 세포(새포) 독성 문제 개선 방안 제시 60
제5장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 61
1절 연구개발결과의 성과 및 활용목표 대비 실적 61
1. 연구개발 정량적 성과 61
2. 연구성과 활용 목표 62
2절 연구개발결과의 활용방안 63
1. 연구결과의 활용방안 63
2. 기대성과 63
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 65
제7장 연구시설·장비 현황 67
제8장 참고문헌 68
초록보기 더보기
I. 제목
토양방선균 유래 농용항생제의 퇴행성 유전질환치료 후보물질로서의 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
본 연구과제는 퇴행성 유전질환치료 후보물질로 ① 카나마이신 관련 신규 유도체의 경로공학화된 재조합 스트렙토마이세스 내 생합성 및 전기영동(GE) 기반 in vitro NRI 스크리닝법 구축과 ② 겐타마이신 관련 신규 유도체의 경로공학 화된 재조합 스트렙토마이세스 내 생합성 및 질량분석기 (MS) 기반 in vitro NRI 스크리닝법 구축, 그리고 ③ SAR 및 STR 구현을 통한 퇴행성 유전질환 후보물질 도출 및 3D docking model을 통한 리보솜 결합 decoding A site 올리고뉴클레오타이드와의 결합 기전 예측이라는, 고유의 핵심기술을 활용한 아미노글리코사이드 신규 유도체 라이브러리의 제작 및 그 재조합 스트렙토마이세스의 개발을 궁극적 목표로 함.
III. 연구개발 내용 및 범위
① 일차년도: 카나마이신 관련 신규 유도체의 경로공학화된 재조합 스트렙토마이세스 내 생합성 및 전기영동(GE) 기반 in vitro NRI 스크리닝법 구축
• 3‘-수산기가 제거되거나, N-1-AHBA 기능기가 부가된, 그리고 6'-메틸기가 부가된 총 18종의 카나마이신 관련 아미노글리코사이드 유도체 생합성 및 구조 확인
• 퇴행성 유전질환 DMD 및 CF의 표적인자인 디스트로핀과 CFTR 내 무의미 돌연변이 ‘중지’코돈을 포함한 유전자의 대장균 내 발현시스템 구축
• 발현용 대장균으로부터 Cell-free extract 준비 및 카나마이신 유도체 농도별 첨가를 통한 GE 기반 in vitro NRI 스크리닝법 구축
② 이차년도: 겐타마이신 관련 신규 유도체의 경로공학화된 재조합 스트렙토마이세스 내 생합성 및 질량분석기 (MS) 기반 in vitro NRI 스크리닝법 구축
• 3‘-수산기가 제거되거나, N-1-AHBA 기능기가 부가된, 그리고 6'-메틸기가 부가된 총 4종의 겐타마이신 관련 아미노글리코사이드 유도체 생합성
• N-1-AHBA 기능기가 부가된 동시에 6'-메틸기가 부가된 6종의 아미노글리코사이드 유도체 생합성 및 구조 확인
• 아미노글리코사이드 유도체의 MS 기반 in vitro NRI 스크리닝법 구축
③ 삼차년도: SAR 및 STR 구현을 통한 퇴행성 유전질환 후보물질 도출 및 3D docking model을 통한 리보솜 결합 decoding A site 올리고뉴클레오타이드와의 결합 기전 예측
• 구축 라이브러리부터 NRI 고활성 아미노글리코사이드를 선정하는 동시에 신장세포 주를 대상으로 그 신장독성을 검정하여 관련 아미노글리코사이드를 배재
• 3D docking model을 통한 decoding A site 올리고뉴클레오타이드와의 결합 기전 예측
IV. 연구개발결과
• 일차년도에 방선균 스트렙토마이세스에 생합성경로공학화를 통하여 총 18종의 카나마이신 관련 유도체를 생합성하여 개별 물질들의 구조의 신규성을 확인 함.
• 퇴행성 유전질환의 타겟 단백질인 CFTR과 Dystrophin 발현 모델을 대장균에 발현하여 GE 기반 in vitro NRI 활성검정법을 구현함.
• 이차년도에 총 9종의 카나마이신 및 겐타마이신 구조 유도체를 생합성하여 그 구조 또한 확인함.
• 퇴행성 유전질환의 타겟 단백질인 CFTR과 Dystrophin 발현 모델을 대장균에 발현하여 MS 기반 in vitro NRI 활성검정법을 구현함.
• 총 27종의 아미노글리코사이드 라이브러리를 대상으로 SAR을 수행하여 일차적으로 6종의 유도체를 선발하였음.
• 추가적으로, 전 임상 시험법 중 하나로 ex vivo NRI 활성 검증을 실시함.
• 총 3종의 신장 관련 세포주를 대상으로 한 세포독성 시험을 실시하여, 6‘-methyIgentamicinA2를 최종 퇴행성 유전질환치료 가능 후보물질로 도출하였음.
• 도출된 겐타마이신 유도체와 그지노 상용 겐타마이신 C1과의 3D docking model을 통하여 타겟 분자인 리보솜 내 decoding A site에 대한 결합기전을 시뮬레이션하였음.
V. 연구성과 및 성과활용 계획
① 해당분야 학문발전에의 기여도
이종(異種)의 아미노글리코사이드 항생제 관련 생합성 유전자들의 다양한 조합을 통해 퇴행성 유전질환치료용 아미노글리코사이드 유도체의 미생물 내 생합성 및 그 후보물질을 발굴하는 방법론은 전 세계적으로 전무한 상황임. 본 연구과제는 기존 수행하였고 현재수행 중인 타과제의 심화단계로 기존 유전질환치료제 연구에 있어서 그 방법론은 독창적이며 아미노글리코사이드의 신규활성연구와 관련되어 그 학술적 가치는 상당하다 할 것이며, 향후 본 연구기반기술의 기술적 향상에 큰 도움이 될 것임. 한편 미생물로부터 생산되는 신규 생리활성물질 탐색 및 생합성 경로 규명에 효율적인 유전정보를 제공해 줄 수 있는 인프라 구축이 가능함.
② 연구결과의 교육현장에의 활용 방안
본 연구 과제를 진행하는 과정에서 학생들에게 분자 생물학, 미생물학, 생화학, 및 미생물대사공학 등 다 학제간의 경계 분야를 접하게 할 수 있으므로, 관련 산학연에 우수 연구 인력 육성 및 배출을 기대함.
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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