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I. 제목
생체 미세환경 조절 및 줄기세포를 이용한 허혈성 뇌손상 세포치료제의 핵심기술 개발 및 응용 연구
II. 연구개발의 목적 및 필요성
- 현재 뇌졸중의 줄기세포 치료 효과에 대해서는 그 치료 기전 및 효능이 확실히 검증되지 못하여 아직 상업화가 이루어진 줄기세포 치료제는 없는 실정임.
- 뇌졸중 치료 효능을 향상시키기 위해 이식된 줄기세포의 생체 내 미세환경을 조절하고 줄기세포의 생착능을 향상시키는 기술 개발이 필요함.
- 따라서 생체 내 미세환경 조절과 줄기세포를 이용한 허혈성 뇌손상 치료의 핵심 기술 개발을 최종 목표로 함.
III. 연구개발의 내용 및 범위
1. 제1세부 : 골수 조직재생 세포원 (MSC EPC)의 가동화 기술을 이용한 급성 뇌졸증 치료 기술.
2. 제2세부 : 신경계 특이적 분화유도를 통한 기능성 중간엽줄기세포 치료제의 개발 및 실용화를 위한 유효성/안전성 평가.
3. 제3세부 : 허혈성 뇌손상 부위에서의 미세환경을 유전자/단백질/줄기세포를 이용하여 조절하여 내인성 신경줄기세포와 이식한 줄기세포의 생착능 및 치유능을 향상.
4. 제4세부 : 뇌졸중 모델에서 생체 내 신경재생을 유도하고, 미세환경 조절과 관련된 치료기전을 규명하여, 전 임상기반을 구축.
5. 제5세부 : 줄기세포치료제의 생착능 향상을 위한 세포이식용 기능성 생체소재와 성장인자 전달시스템을 개발.
6. 제6세부 : 뇌졸중 유발 시 대뇌 미세환경 내에 존재하는 Shh 반응세포들의 증식, 분화 및 이동 과정을 규명 및 조절기술을 개발.
IV. 연구개발결과
1. 제1세부 : 줄기세포 저장고로서의 골수의 다양한 stem cell pool의 조절 기전 규명함. 급성뇌졸중 및 척수손상 모텔에서 SP 및 배양 MSC/EPC의 조직 재생 촉진 효과 및 면역 반응 참여 세포 조절 기능 평가함.
2. 제2세부 : 급성, 만성뇌졸중 동물모델에서 병변의 차이분석 및 차별화 치료 전략 수립. 급성과 만성뇌졸중 동물모델에서 중간엽줄기세포의 효능 비교 및 치료기능 항진을 위한 후보 물질 발굴. 1발굴한 후보물질의 만성 뇌졸중 치료기능 심층 평가. 급성 만성뇌졸중 치료용 세포의 이식기술 개선. 중간엽줄기세포가 신경분화시 리포터 유전자를 발현하는 플랫홈 개발. 중배엽성세포의 reprogramming 인자 탐색.
3. 제3세부 : 유전자/단백질전달에 의해 허혈성 뇌손상부위의 미세환경을 조절하는 인자들을 탐색, 발굴하고 그 인자들의 효능을 조직학적/기능적 확인. 후보 유전자를 탑재한 아데노 바이러스의 제작. 유전자들을 허혈성 뇌손상부위로 전달한 뒤 행동회복과 조직분석성체 줄기세포 치료효과의 극대화. 지방유래줄기세포의 CD34+ 세포와 CD31+ 세포의 대량 배양기술 개발 및 뇌졸중 쥐의 뇌에 이식하여 행동회복과 조직분석. 제대혈의 CD34+ 세포와 CD31+ 세포의 대량 배양기술 개발. 제대혈의 혈장을 이용한 치료효과의 조사. 성체줄기세포 (bone marrow cells)를 이용한 미세환경 조절을 통한 치료효과 분석.
4. 제4세부 : 대표적 뇌혈관계 질환인 허혈성 뇌졸중 모델(소아 성년, 노년기)의 모델 구축과 Erythropoietin, G-CSF 등의 조혈성장인자 투여 및 재활 치료를 통한 중추신경재생 효과를 확인함. 생체 내 신경재생 평가 기준 설정 및 확인 시험 법 개발. 성체 줄기세포 치료효과의 극대화와 치료효과 기전 규명.
5. 제5세부 : 줄기세포 성장 및 분화유도 향상을 위한 하이드로 젤 기반 생체재료 개발. 기능성 하이드로젤을 이용한 줄기세포 이식술 개발. 줄기세포 생착능 향상을 위한 유전자 전달 기법 개발. 뇌졸중 동물모텔에서 유전자 전달과 결합된 줄기세포 이식의 효능 평가생체재료를 이용한 줄기세포 이식술 최적화 및 프로토콜 수립.
6. 제6세부 : 허혈성 뇌손상시 대뇌 미세환경 내에 존재하는 Shh 반응세포들의 증식, 분화 및 이동 과정을 규명. 허혈성 뇌손상 시 재생과정에서 대뇌 미세환경 내에 존재하는 Shh 반응세포들의 역할을 규명하고, Shh signaling 저해 시 미세환경 내 세포들의 증식, 분화 및 이동에 미치는 영향을 분석함. Shh signaling 저해 시 혈관형성 및 ECM형성 조절 기능 규명.
V. 연구개발결과의 활용계획
- 생체 내 미세환경에서 stem cell pool의 상호 조절 기전 및 stem cell niche의 특성 을 규명하고, 자가 치유 기전을 이용한 이상적인 줄기세포 치료제의 핵심 원천 기술로 활용될 것임.
- 현재 치료대 안이 없는 acute ischemic stroke, spinal cord injury, acute myocardial infarction 등 허혈성조직손상에 활용할 줄기세포 촉진제 전문의약품 및 줄기세포치료제 개발 이 가시화 될 것임.
- 국내 기술진이 국내외에 지적재산권을 보유한 원천 기술의 실용화를 통한 기술료 수입 및 막대한 수입 대체 효과 기대함.
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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