국가연구개발성과

연구보고서
콩팥 오가노이드 기반 콩팥 질환 모델링 및 신약 평가 플랫폼 구축 (Modeling kidney diseases and establishing platform for drug screening based on kidney organoids derived from human pluripotent stem cells)

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등록번호 TRKO202500003582 발행년월 2023-12
발행기관명 가톨릭대학교 발행국가/사용언어 대한민국 /국문
발주기관 한국연구재단 과제관리(전문)기관 한국연구재단
키워드 콩팥 오가노이드;유도 만능 줄기 세포;질환모사;고효율 선별검사;환자;약제;독성;
kidney organoids;CRISPR-Cas9;iPSCs;modeling;High throughput screening;patients;drug;toxicity;
초록
□ 연구개발 목표
○ 최종목표 :
2세부 연구의 최종 목표는 인간 유도 만능 줄기 세포에서 분화 유도된 콩팥 오가노이드 (kidney organoids)를 이용하여 난치성 유전성 콩팥 질환과 콩팥 종양 모델 및 비유전성 콩팥 질환 모델을 개발하고, 이를 표준화하고 대량 생산 할 수 있는 기술을 확보하여 신약 개발의 유효성 평가 플랫폼을 구축하는데 있음.

□ 연구개발 내용
○ 1단계(‘19 ∼‘21)
■ 유도 만능 줄기 세포에 CRISPR-Cas9 유전자 편집 기술을 적용하여 난치성 유전성 콩팥 질환 모델링 및 검증
■ 콩팥 오가노이드 기반 콩팥 세포암등 콩팥 종양 질환 모델링 및 검증
■ 콩팥 오가노이드 배양 조건 변화를 통해 비유전성 질환이지만 가장 흔한 콩팥질환인 당뇨병성 콩팥병등의 비유전성 콩팥 질환 모델링 및 검증
■ 콩팥 질환이 있는 환자에서 유도 만능 줄기세포를 제작하고 이를 콩팥 오가노이드로 분화시켜 약제 유효성을 평가하는 환자 질병 기반 질환 콩팥 질환 모델링시스템 구축
■ 1세부에서 개발된 콩팥 오가노이드 내 잔존 미분화 및 이상분화 세포 탐지 기술을 이용하여 기존 프로토콜보다 더 성숙한 콩팥 오가노이드 분화 기술 개발
■ 콩팥 오가노이드 대량생산 및 표준화 기술 개발
○ 2단계(‘22 ∼‘23)
■ 콩팥 오가노이드를 이용한 고효율 약물 평가 시스템 (High throughput screening system) 구축
■ 콩팥 오가노이드 기반 신약 유효성 평가 및 약제 콩팥 독성 시험 플랫폼 비임상 완료
■ 개발된 플랫폼의 실용화를 위한 인프라 구축

□ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함)
○ 기존 콩팥 질환의 in vitro, in vivo 모델의 한계점 극복
본 연구의 결과를 통해 질환 모델링된 콩팥 오가노이드는 기존의 배양과는 달리 실제 콩팥과 유사한 세포들의 구조체로 구성되어 약제 유효성 평가 및 독성 평가 시세포들 간의 상호 작용을 구현 할 수 있으며, 사람에서 유래된 유도 만능 줄기세포를 이용함으로써 동물 세포를 이용하던 기존 in vitro 배양 기술 혹은 in vivo 실험의 종간 차이라는 한계점을 극복함.
○ 효과적인 신약 개발의 유효성 평가 및 약제의 콩팥 독성 시험 플랫폼 제공
자동화된 High-throughput 기술과 접목하여 modeling된 콩팥 오가노이드의 대량 생산하고 표준화함으로써 플랫폼 구축에 활용 될 수 있음.
○ 환자 맞춤형 치료(personal medicine)에 활용
환자의 세포에서 직접 유도 만능 줄기세포를 제작 후 콩팥 오가노이드 분화를 유도하여 환자의 질환 modeling이 가능함. 이를 통해 환자 개개인의 특성에 따라 가장 효과적이며 가장 부작용이 적은 약제 선택이 가능하여 맞춤식 치료가 가능함.

(출처 : 요약문 2p)

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