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연구의 목적 및 내용
연구목표: 미세환경 조절하는 신물질 (약물 및 antagomir) 발굴을 통하여 허혈로 인해 손상된 심장의 조직을 재생하는 기반기술을 개발하는 것을 연구 목표로 함
- 허혈성 심장질환에서 손상된 심장 세포는 거의 재생되지 않고, 섬유조직으로 대체됨. 최근 심장세포가 일부 재생된다는 보고가 있으나 그 양이 손상된 심장 기능을 대체하기에 부족함.
- 섬유아세포의 심장근세포로의 변화를 증가시킬 수 있는 물질을 개발하면 심장세포의 재생을 증가시킬 수 있음.
- microRNA는 antagomir투여에 의해 그 활성이 직접적으로 조절될 수 있어, 섬유아세포의 심장근 세포로의 변화에 관계된 microRNA를 규명하면, antagomir 투여에 의해 섬유아세포에서 심장근세포로의 변화를 증가시킬 수 있음.
- 혈관 형성을 증가시키는 지지체를 제작하여 허혈성 심장질환에 사용함으로써 허혈을 개선할 수 있음.
연구개발성과
1. (1차년도-2차년도): 비심장근세포에서 심근세포로의 변환을 증가시키는 약물 및 microRNA 발굴
(1) 현재 이미 보유하고 있는 alpha-MHC-GFP 생쥐 및 alpha-MHC-lacZ 생쥐에서 얻은 섬유아세포를 심근세포로 바로 변환시키는 아래와 같은 3가지 시스템 구축
- Gata4, Mef2, Tbx5의 전부 발현 -Gata4, Mef2c, Tbx5의 일부 발현 -Oct4, Sox2, c-Myc, 및 Klf4발현 후 BMP4 처리
(2) 확립된 시스템을 이용하여 섬유아세포에서 심근세포로 변환을 조절하는 약물의 스크리닝
(3) 스크리닝된 약물의 최적의 농도 및 처리 시간 규명
(4) 기 확립된 시스템을 이용하여 섬유아세포에서 심근세포로의 변환에 관계된 후보 microRNA를 스크리닝함
(5) 스크리닝된 후보 microRNA의 기능 규명
-loss-of-function study: microRNA mimic을 처리 후 섬유아세포에서 심근세포로의 변환 조사
-gain-of-function study: microRNA antagomir를 처리 후 심근세포로의 변환조사
(6) 혈관형성을 증가시키는 antagomir가 함유된 지지체의 제작
2. (3-4차년도): 약물 및 antagomir처리에 의한 심장근 세포 생성 및 혈관형성 증가를 조사함
(1) 새로운 심장근 세포의 생성 검증 시스템의 확립 (Cre-loxP 시스템)
(2) 약물 및 antagomir의 효과를 높이고 부작용을 최소화하기 위한 약물 및 antagomir 방출형 지지체의 개발
-앞서 개발된 약물 및 antagomir가 함유된 삼차원적 지지체의 개발
-제작된 지지체에서 약물 및 antagomir가 분비되는지 조사
-지지체의 물리적 특성 조사
-지지체에서 분비된 약물 및 antagomir에 의한 비심장근세포의 심근세포로의 변환이 증가되는지 조사
-혈관형성을 증가시키는 antagomir가 방출되는 지지체에 의해 혈관형성이 증가되는지를 조사함
(3) 허혈성 심장질환 모델에서 약물 및 antagomir를 방출하는 지지체의 심장에 투여하여 새로운 심장근 세포의 생성 변화 조사
3. (4차년도-5차년도): 약물 및 antagomir 발현에 의한 심장 기능 향상 및 관련 부작용을 검증함
(1) 약물 및 antagomir처리에 의한 심장기능 향상 여부 조사
-허혈성 심장 기능 향상 메커니즘 규명
(2) 약물 및 antagomir처리에 의한 부작용 조사
-약물 및 antagomir처리 투여 후 주요장기를 검출하여 조직학적으로 관찰
연구개발성과의 활용계획(기대효과)
- 섬유아세포에서 심근세포로의 전환의 효율을 높인 연구는 향후 심근경색 등으로 인하여 손상된 심장 조직을 재생할 때 효과적으로 재생할 수 있는 치료법 개발에 활용될 수 있음
- 섬유아세포에서 심근세포로의 전환을 촉진하는 것으로 발굴된 약물은 향수 심근 경색이후 손상되는 심장 기능을 보전 혹은 향상시키는 약제 개발로 연결될 수 있어 그 활용 가능성은 매우 크다고 할 수 있음
- 본 과제에서 개발된 미세환경을 조절하는 지지체와 미세환경 유전자를 선택적으로 바꿀 수 있는 유전자 가위 기술은 향후 줄기세포 기술과 결합된다면 줄기세포의 기능을 강화시켜 효과가 탁월한 세포치료제 개발로 연결될 수 있음
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