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자료명/저자사항
맞춤의료의 유전체 원천기술 개발을 위한 기반 연구 / 한국생명공학연구원 인기도
발행사항
[대전] : 한국생명공학연구원, 2014
청구기호
전자형태로만 열람 가능함
형태사항
50장 : 삽화, 표 ; 30 cm
제어번호
MONO1201508326
주기사항
단면인쇄임
KRIBB 전문연구사업
연구기관: 안전성평가연구소
연구책임자: 윤석주
원문
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표제지

제출문

보고서 요약서(보고서 초록)

요약문

목차

제1장 연구개발과제의 개요 8

제1절 차세대시퀀싱 기반 호르몬불응성전립선암 마커 탐색 9

1. 연구개발의 목적 9

2. 연구배경 9

3. 연구의 필요성 11

4. 본 연구의 차별성 12

제2절 후성유전조절인자 결핍 세포에서의 후성유전체 변화 분석 13

1. 연구개발의 목적 13

2. 연구개발의 필요성 13

3. 연구개발의 범위 13

제3절 단백체 기반 표적단백질 기능제어 기술 개발 14

제4절 세포기능제어 원천기술개발 14

제2장 국내외 기술개발 현황 16

제3장 연구개발수행 내용 및 결과 17

제1절 차세대 시퀀싱 기반 호르몬 불응성 전립선암 마커 탐색 17

1. 전립선암 시료 및 데이터 생성 17

2. 전립선암 시료의 whole-genome sequencing 및 exome sequencing 17

3. 전립선암 발생과 관련된 전사체 분석 19

4. 전립선암의 호르몬 불응성 기작과 관련된 생명정보학적 탐색 22

제2절 후성유전조절인자 결핍 세포에서의 후성유전체 변화 분석 25

1. 히스톤 H3K4 메틸화 효소의 knock-down 25

2. 히스톤 H3K4 메틸화 효소의 knock-down의 표현형 분석 25

3. 히스톤 H3K4 메틸화 효소 Set1A와 Set1B의 knock-down에 의한 뉴런분화 결함 26

4. Set1A와 Set1B의 knock-down에 의한 뉴런분화 결함세포의 유전체 및 후성유전체 분석 26

제3절 단백체 기반 표적단백질 기능제어 기술 개발 27

1. 단백체 기반 세포사멸 기능 조절 단백질 발굴 27

2. 항암 표적단백질 MKP-8 의 대량발현, 정제 및 공동결정화 29

3. 항암 표적단백질 Plk2 polo box domain 삼차구조 규명 30

제4절 세포기능제어 원천기술개발 31

1. 질환특이적 신호전달 네트워크 규명 제반 기반 기술구축 31

2. 질환 조직별 분화 최적화 및 유전자 기능제어 기반기술 구축 41

3. 질환관련 신호전달 기전연구를 위한 동물모델 기반기술 구축 45

제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 48

제1절 차세대 시퀀싱 기반 호르몬 불응성 전립선암 마커 탐색 48

제5장 연구개발결과의 활용계획 49

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 50

제7장 연구시설·장비 현황 50

제8장 참고문헌 51

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I. 제목

맞춤의료의 유전체 원천기술 개발을 위한 기반연구

II. 연구개발의 목적 및 필요성

개인 유전체의 염기서열을 해독하는 기술의 획기적인 발전과 그에 따른 염기서열 분석비용이 급격히 하락함에 따라 개개인의 유전체정보 및 질병유전체 정보에 대한 접근성이 용이해 짐에 따라 개인의 질병에 대한 맞춤의료에 활용 가능할 것으로 예측됨에 따라 아래의 연구를 수행하여 난치성 질환의 맞춤치료 원천기술 개발을 위한 기반을 구축하고자 함

1) whole genome-seq, RNA-seq 기반으로 호르몬민감성 전립선암이 호르몬불응성 단계로 진화하는 과정에서의 다양한 유전체구조 변화를 동정하여 이를 기반으로 호르몬불응성 환자의 새로운 맞춤치료를 위한 타겟을 발굴함

2) 유전체 및 후성유전체 수준에서 후성유전조절인자의 결함 및 전사조절 이상으로 난치성 질병이 유발되는 메커니즘을 규명하여 맞춤치료를 위한 원천기술을 확보함

3) 난치성 질환 표적단백질의 삼차구조를 규명하여 구조 기반 질환 표적단백질 기능제어 원천기술 및 질환 표적의 세포내 신호전달 네트워크 규명 및 세포기능제어 원천기술 개발을 위한 기반을 구축함

III. 연구개발의 내용 및 범위

1) 호르몬불응성 전립선암의 유전체 분석

• 호르몬불응성 전립선암의 불응성 전후 시료의 전체 유전체 및 전사체 분석

• 한국인 표준게놈정보 생산 및 변이체 포맷 작성

2) 후성유전조절인자 결핍 세포에서의 후성유전체 변화 분석

• 후성유전조절인자가 결핍된 세포의 전사체 분석

• 후성유전조절인자 결핍된 세포의 히스톤변형 후성유전체 지도 작성

• 후성유전조절인자 결핍된 세포의 Whole-genome DNA 메틸화 변화 연구

3) 단백체 기반 표적단백질 기능제어 기술 개발

• 단백체 기반 세포사멸 관련 난치성 질환 타겟 발굴

• 단백체 기반 인산화/탈인산화 관련 난치성 질환 타겟 발굴

• X-선 결정법을 이용한 질환 표적단백질의 삼차구조 규명 및 기능 연구

4) 유전체 기반 발굴 타겟의 생체기반 검증 및 기능연구

• 질환특이적 신호전달 네트워크 규명을 위한 제반 기술 최적화

• 질환조직별 분화 최적화 및 세포내 유전자 기능제어 기반기술 구축

• 질환관련 신호전달기전연구를 위한 동소이식 동물모델 기술구축

IV. 연구개발결과

1) 호르몬불응성 전립선암의 유전체 분석

호르몬 불응성 전립선암의 특성을 규명하고자 RNA-seq, miRNA-seq, Exom-seq, WGS 등을 수행하여 15개의 호르몬 불응성 전립선암에서 특이적으로 고발현하는 유전자 및 호르몬불응성 기전 관련 6개의 miRNA등을 발굴하였으며 WGS 절차에 의한 유전체 구조적 변이에 대한 분석을 수행 중

2) 후성유전조절인자 결핍 세포에서의 후성유전체 변화 분석

후성유전조절인자 결핍세포에 대한 후성유전체 연구의 경우, H3K4 메틸화효소 6종에 대한 snRNA KD 시스템을 확립하고 이를 P19 cell 적용하여 SAetlA와 SBtlB 의 knockdown에 의해 신경세포 분화에 결함이 발생함을 발견하고, 현재 이들 결함세포에 대한 RNA-seq 및 H3K4mel ChIP-seq, MBD-seq, hMeDIP-seq 등의 분석을 수행 중

3) 단백체 기반 표적단백질 기능제어 기술 개발

단백체 기반 표적단백질 기능제어 기술 개발의 경우, 세포사멸에 관여하며 질병 또는 암의 주요 타겟 단백질인 EndoG와 상호작용하는 Hsp70, FEN1 등의 단백질을 동정하고 실험적으로 그 상호작용을 검증하였으며, 또한 새로 발굴한 항암단백질인 MKP-8의 구조결정을 위한 을 대량발현과 공동결정화가 진행중이며, 또 다른 항암 표적단백질인 P1k2의 polo box domain의 3차 구조를 성공적으로 규명함

4) 유전체 기반 발굴 타겟의 생체기반 검증 및 기능연구

세포기능제어 원천기술개발의 경우, 질환 특이적 신호전달 네트워크 규명에 필요한 기반기술로써 단백질의 변형(아세틸화, 메틸화, 당화, 유비퀴틴화, 인산화)을 모니터링할 수 있는 시스템을 도입하여 질환특이단백질의 변형 및 이를 통한 신호전단 네트워크의 변화를 분석할 수 있는 최적화하였으며, 한편 전분화능 줄기세포 유래의 신경세포 분화조건을 최적화하였으며, 또한 질환 관련 신호전달 기전연구를 위한 동물모델 기반기술을 확립하였음

V. 연구개발결과의 활용계획

• 난치성 질환인 호르몬불응성 전립선암의 유전체정보는 병인의 이해 제고 및 질병 타겟의 발굴과 진단 및 치료 기술 개발을 위한 연구에 활용되며 그 기반기술은 다양한 난치성 질환의 이해 제고 및 맞춤의료 구현을 위한 원천기술로써 활용될 수 있음

• 난치성 질환의 신규 타겟 및 바이오마커의 도출이 되고 구조 기반 표적단백질제어 원천기술 창출은 효율적인 신약개발 플랫폼 제공을 통해 난치성 질환 치료제 후보물질을 개발하는 데 기여할 것임

• 본 연구에서 창의적 접근법은 후성유전조절인자에 의한 세포분화 기전에 관한 이해 및 조절기술 개발을 가능하게 할 것이며, 종국에는 난치성 질병의 맞춤 치료제 개발의 원천 기술로써 활용될 수 있을 것임

• 질환특이 신호전달 네트워크 규명 및 세포내 유전자 기능제어 기술은 유전체 기반의 맞춤의료 기술에 핵심적인 항목으로 개인 맞춤형 유전자치료나 세포치료에 널리 활용 가능할 것임

• 본 연구에서 확립된 동소이식 동물모델은 종양 및 각종 질환관련 타겟 유전자의 생체 기능 연구, 항암 치료제 (단백질치료제, 항체치료제, 화합물치료제, 유전자치료제, 세포치료제 등)의 유효성 평가, 바이오마커의 validation, 이미징 관련 기술의 validation 등 각종 질환 관련한 다양한 연구 및 개발 과정에 활용될 수 있음

• 결국 암 및 각종 난치성 질환의 치료 타겟 발굴 및 검증을 통한 고부가가치 창출에 활용되어 미래 성장 동력의 하나인 보건의료 시장에서의 국가 경쟁력 확보에 기여할 것이며, 차단계에 집중적으로 연구될 폐암, 위암, 유방암의 맞춤치료 기술개발을 위한 타겟 유전자 발굴 및 혹은 신호전달경로에 대한 심층 기능 연구에 활용될 것임

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