| 초록 |
□ 연구 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 최근 많은 분야에서 부작용의 우려가 적은 바이오 소재에 대한 관심이 급증되며 연구가 활발히 이루어지고 있음. 본 연구에서는 모든 진핵세포 내에 존재하는 항암, 항산화 및 항균 능력을 지닌 친환경 천연소재로 알려진 세포소기관인 액포를 이용하여 면역증강을 위한 소재를 개발하고자 함. 이를 위하여, 1) 액포의 활성 및 면역증강용 소재로의 활용 가능성 평가와 특정 병원성 균주를 선정하여 해당 균주에 대한 특이적 펩타이드를 선별하고, 2) 선별된 펩타이드와 액포를 이용하여 고기능성 액포를 개발하여 활성 조건을 최적화하고, 3) 개발된 액포의 면역지표 분석을 이용한 면역증강 효능평가 및 실증 검증을 통한 면역증강용 소재 개발을 최종 목표로 함. ◼ 전체 내용 1. 연구개발의 필요성 ❍ 최근 선진사회가 되면서 여러 스트레스에 의해 몸 전체의 면역 밸런스가 떨어져 질병에 취약해짐. 면역밸런스가 깨지면서 생길 수 있는 암질환, 자가면역질환과 더불어 선진국의 사회적 질환인 우울증 등의 정신적 질환까지도 면역계와 관계가 깊은 만큼 면역 밸런스를 유지 시키는 것이 중요함. ❍ 생체면역을 종합적으로 증가시킴으로써 백신 접종 효과의 증진을 가져오거나, 질병 원인체에 대한 생체방어능 항진을 유도하는 면역증강제의 개발에 여러 선진국에서 관심이 모아지고 있고 그 효용성이 발표되고 있으나, 국내 연구발표는 아직 미흡한 실정임. ❍ 진핵세포 유래 세포소기관은 사회적 요구와 화학약물의 부작용 문제점들을 해결하기 위한 새로운 기능성 바이오 소재로서 면역증강을 위한 소재로의 활용을 위해 안정성과 생리활성 기능이 과학적으로 검증된 소재 개발이 필요함. 2. 연구개발 내용 ❍ 1차년도: 소재개발 기반 마련 - 병원성 균주 선정 및 선정 균주에 대한 특이적 펩타이드 후보군 선정 - 선정균주에 대한 고감도 특이적 펩타이드 선별 - 액포의 선정 균주에 대한 항균활성 및 대식세포에 대한 독성도 평가 ❍ 2차년도: 면역증강용 활용 소재 개발 - 선별된 펩타이드와 액포를 이용한 특이적 반응성을 가지는 액포 개발 - 개발된 액포의 표면 펩타이드 발현 및 분리 최적 조건 확립 - 개발 소재의 균 특이적 활성 평가 - 개발 소재의 기능분석을 통한 최적 활성 지속 조건 확립 ❍ 3차년도: 개발 소재 효능평가 및 검증 - 개발 소재의 세포 독성도 평가를 통한 안전성 검증 - 면역증강용 소재로의 활용을 위한 유효농도 확립 - 염증지표 in vitro 분석을 통한 면역증강 효능평가 및 기능 활성 최적화 ❍ 4차년도: 개발 소재의 실증평가 및 검증 - 개발 소재의 in vivo 효능평가 - 기존 면역증강용 소재와의 효능 비교 평가 - 소재의 대량생산 가능성 확인 및 공정개발 - 대량 생산 소재의 효능 검증 및 최적 조건 확립 ❍ 5차년도: 개발 소재의 제품화를 위한 체계 확립 - 제품화를 위한 소재의 적정 제형 개발 - 제형에 따른 소재의 효능 활성 평가 및 검증 - 기능성 액포 소재 활용 시제품 개발 및 시제품의 실증평가 ◼ 1단계 ❏ 연구 목표 ● 1단계 최종목표: 면역증강용 소재 개발 및 효능 평가 ▷ 1년차- 소재개발 기반 마련 ▷ 2년차- 면역증강용 소재 개발 ▷ 3년차- 개발 소재의 in vitro 효능 평가 및 검증 : 본 연구에서는 모든 진핵세포내에 존재하는 항암, 항산화 및 항균 능력을 지닌 친환경 천연소재로 알려진 세포소기관인 액포를 이용하여 면역증강을 위한 소재를 개발하고자 함. 이를 위하여, 1) 액포의 활성 및 면역증강용 소재로의 활용 가능성 평가와 특정 병원성 균주를 선정하여 해당 균주에 대한 특이적 펩타이드를 선별하고, 2) 선별된 펩타이드와 액포를 이용하여 고기능성 액포를 개발하여 활성 조건을 최적화하고자 함. ❏ 연구 내용 ❍ 1차년도: 소재개발 기반 마련 - 병원성 균주 선정 및 선정 균주에 대한 특이적 펩타이드 후보군 선정 - 선정균주에 대한 고감도 특이적 펩타이드 선별 - 액포의 선정 균주에 대한 항균활성 및 대식세포에 대한 독성도 평가 ❍ 2차년도: 면역증강용 활용 소재 개발 - 선별된 펩타이드와 액포를 이용한 특이적 반응성을 가지는 액포 개발 - 개발된 액포의 표면 펩타이드 발현 및 분리 최적 조건 확립 - 개발 소재의 균 특이적 활성 평가 - 개발 소재의 기능분석을 통한 최적 활성 지속 조건 확립 ❍ 3차년도: 개발 소재 효능평가 및 검증 - 개발 소재의 세포 독성도 평가를 통한 안전성 검증 - 면역증강용 소재로의 활용을 위한 유효농도 확립 - 염증지표 in vitro 분석을 통한 면역증강 효능평가 및 기능 활성 최적화 ◼ 2단계 ❏ 연구 목표 ● 2단계 최종목표: 개발 소재의 실용화 평가 및 제품화를 위한 기반 확립 ▷ 4년차- 개발 소재의 in vivo 효능 평가 및 실용화를 위한 기반 마련 ▷ 5년차- 개발 소재를 이용한 제품화 기반 마련 : 액포는 세포의 소화시스템인 진핵세포의 막 소포체로, 현재 액포와 같은 소포체를 이용한 항암 및 난치병에 대한 연구가 활발히 진행되고 있음. 4차·5차년도 (2단계)에서는 ‘전주기’단계를 통하여 개발된 고기능성 액포를 활용하여 면역증강용 소재로써의 상용화를 위한 대량생산체계 확립 및 소재 활성 유지를 위한 최적화 조건을 확립하고자 함. 또한, 상용화를 위한 가능성을 평가하고자 제형 개발 및 시제품 개발을 통한 실증평가를 진행하고자 함. ❏ 연구 내용 ❍ 4차년도: 개발 소재의 실증평가 및 검증 - 개발 소재의 in vivo 효능평가 - 기존 면역증강용 소재와의 효능 비교 평가 - 소재의 대량생산 가능성 확인 및 공정개발 - 대량 생산 소재의 효능 검증 및 최적 조건 확립 ❍ 5차년도: 개발 소재의 제품화를 위한 체계 확립 - 제품화를 위한 소재의 적정 제형 개발 - 제형에 따른 소재의 효능 활성 평가 및 검증 - 기능성 액포 소재 활용 시제품 개발 및 시제품의 실증평가 □ 연구성과 ❍ 1차년도 ▷ 액포의 높은 항균활성을 보이는 Shigella flexneri와 Salmonella enteritidis를 선정하여, 2종의 균주에 대한 특이적 펩타이드 서열을 획득함. ▷ 액포 농도 0.12%, 0.25%, 0.5%에서 대식세포에 대한 독성도가 낮게 나타남을 확인함. ❍ 2차년도 ▷ 1차년도에 획득한 특이적 펩타이드를 액포 표면에 발현시켜 균주 특이적 결합능을 가지는 기능성 액포를 개발하였으며, 개발된 액포의 2종의 균주에 대한 항균활성이 향상됨을 확인함. ▷ 액포에 의해 자극된 대식세포가 NO를 분비시키고, TNF-alpha, IL-6를 생성시킴으로써 세포 매개 면역 반응을 활성화하여 면역 능력을 강화시킬 수 있었음. ❍ 3차년도 ▷ 액포의 막 성분에 의해 대식세포가 활성화되어 면역증강 효과를 가짐을 확인하였음. ▷ 개발된 기능성 액포가 대식세포의 TNF-alpha, IL-6와 같은 면역 반응의 매개체의 생성을 촉진함으로써, 대식세포 면역 활성을 증진시켜 면역기능의 개선에 도움을 주는 것으로 확인됨. □ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과 1. 기대효과 ❍ 산업적&기술적 측면 - 부작용이 적고 유효성분들이 안정화되어 있는 미생물 기반 면역증강용 소재 국산 기술확보 - 미생물 기반 소재 활용으로 효율적이고 경제성이 높은 소재 개발 도모를 통한 산업경쟁력 강화 - 개발된 액포의 면역증강 효과에 따른 식품, 의약 및 가축사료첨가제 등의 소재로써 다양한 분야로의 활용 및 관련 시장 성장 유도 ❍ 경제적 측면 - 개발 소재 활용으로 면역력 강화를 통한 항생제 사용 비율 및 의료비 지출 절감효과 - 대량생산 가능으로 원료의 비용 절감을 통해 경제적 부가가치 향상❍ 환경적 측면 - 국제적인 환경규제가 증가하고 있는 현실에서 생물 유래 기반으로 하는 친환경 소재활용으로 기존의 화학적인 방법 대체 가능 - 개발된 소재의 바이오디펜스 및 식품안정성 유지 등 인체 안전 분야 적용을 통한 면역증강 효과로 세균성/바이러스성 감염 질환 예방 가능 2. 활용방안 ❍ 면역증강용 제품 개발은 후보물질 개발부터 작용기전연구, 유효성 연구, 안전성 확보에 이르기까지 개발에 장시간이 소요되는 기술 분야임. 이에 본 사업을 통해 성분의 유효성 및 안전성이 확보된 기능성 액포소재 개발은 관련 수혜 |
