본 연구에서는 대표적인 유전성 신경퇴행성 질환인 헌팅턴병 (Huntington's disease)에 대해 환자가 갖는 임상적 그리고 병리학적 특성을 보다 잘 반영시키는 마우스 모델 제작을 위해 헌팅턴병 환자 유래 세포외소포체 (extracellular vesicles, EV)를 이용하여 새로운 마우스 질환 모델을 제작하고자 함.

아밀로이드 베타와 타우의 흡수 및 오토파지 분해 기전 연구 성상세포의 특이적 수용체를 통한 아밀로이드 베타 및 타우의 흡수 기작 규명 성상세포 특이적 아밀로이드 베타 및 타우의 오토파지/라이소솜 분해 기작을 규명 반응성 성상세포에 의한 아밀로이드 베타 및 타우의 흡수/분해 기작을 통하여 치매의 병인 및 새로운 바이오 마커 발굴 반응성 교세포의 MAO-B 효소의 활성에 따른 뇌염증 조절 기전 연구 반응성 교세포에서 치매 독소의 흡수/분해를 통해 증가한 MAO-B의 활성과 뇌염증 조절과의 직접적 연관성에 대한 이론 정립 MAO-B를 타겟으로 한 뇌염증 조절을 통하여 기억력 회복 및 치매 치료 가능성 모색 활성산소 생성 및 중증 반응성 성상세포를 통한 신경세포사멸 기전 연구 반응성 성상세포에서 치매 독소의 흡수/분해를 통해 생성된 활성산소로 인한, 중증 반응성 성상세포 유도 및 신경세포사멸에 대한 새로운 기작 규명 반응성 교세포 기반 치매치료 후보 물질 기전 검증 플랫폼 구축 반응성 교세포 기반, MAO-B와 활성산소를 타겟으로 한 치매치료 후보물질의 기전 연구 및 플랫폼 구축

1단계 (‘17~’19): 줄기세포 표적 in vitro 및 in vivo 유전체 편집 기술 최적화 유전자편집 기반 줄기세포 표적 유전질환 치료기술 플랫폼 구축 1. HTT 및 CAG-specific 유전자(Gene S) 표적의 유전자가위 타겟 설정 (AAV에 package가 용이한 CjCas9-based 유전자가위 이용) 2. in silico 예측기법을 이용한 표적 선정 및 off-target effect의 최소화를 위한 유전자가위 후보군 선정 3. in vitro POC 검증: YAC128 NSC 및 HD 유도만능줄기세포 대상 유전체 편집 및 표현형 분석 유전자편집 줄기세포의 in vivo 동태 및 약리작용 규명 1. YAC128 마우스 대상 in vivo CRISPR delivery 최적조건 결정 NSC-specific AAV injection 후 타겟팅 효율 측정 및 해당 세포 추적 관찰 2. 헌팅턴병 형질전환 마우스(YAC128, Q175)의 NSC 표적 유전체 편집 3. 헌팅턴병 humanized 마우스의 제작 및 이를 이용한 NSC 표적 유전체 편집 4. 헌팅턴병 형질전환 마우스(YAC128, Q175) 및 헌팅턴병 humanized 마우스의 NSC tracking 5. ex vivo transplantation를 위한 최적조건 결정 6. 헌팅턴병 형질전환 마우스(YAC128, Q175)에서 transplantation 조건 확립 주입 위치와 방법 등에 대한 최적조건 결정 주입된 NSC tracking 및 mode-of-action 규명 7. 헌팅턴병 동물모델의 임상적합성 조사 및 임상전략 수립 제작된 humanized 마우스와 기존의 형질전환 마우스의 표현형을 비교 분석 임상적합성을 증강하기 위한 방법 모색 (전임상 humanized immune mechanism 결합 및 임상 환자의 유전체 분석) 2단계 (‘20~’21): 유효성 및 안정성 검증 ex vivo vs. in vivo 줄기세포 표적 유전체 편집기술의 치료 효능 비교 평가 1. in vivo 효능 조사 NSC-specific AAV-mediated CRISPR 주입 YAC128 마우스의 CRISPR delivery 효율 조사: 기능회복 등 phenotype 변화 양상 조사 (qRT-PCR, Western blot, IHC, behavior test 등) 2. ex vivo 효능 조사 genome-edited NSC 또는 genome-edited 환자 유래 유도만능줄기세포를 YAC128 마우스 등에 주입 후 기능회복 등 phenotype 변화 양상 조사 (qRT-PCR, Western blot, IHC, behavior test 등) in vivo 및 ex vivo 효능에 대한 비교 조사 및 최적의 방법 결정 3. 유전체 편집의 안전성 검증 long-term follow up을 통한 종양형성 또는 부작용 발생 여부 조사

본 과제는 임상등급 iPSC 뱅킹 국제 컨소시엄 (Global Alliances for iPSC Therapies, GAiT)과 협력해 차세대 세포 치료제 개발의 국제 기준을 함께 만드는 연구임. 연구목표는 GAiT 교류를 통해 글로벌 표준·지침·SOP·규제 정보 수집과 글로벌 리더십을 확보하는 데 있음. 핵심 연구내용은 GAiT 사업계획과 동조해 임상등급 iPSC 제작·뱅킹 기술 개발 및 각 working group에 참여하며 표준/가이드라인/SOP 등을 도출하고, 성과물의 국제 인증 획득 및 국내 유관기관 정보 제공으로 공동활용 연구인프라 구축, iPSC 실용화 사업계획 수립 및 국제회의 국내유치로 네트워킹 강화함. 기대효과는 글로벌 기준의 국내 도입을 통한 연구개발·규제·임상·산업화 발전 기여와 국내 iPSC 분야 글로벌 네트워킹 촉진 및 대외 위상 강화임.