파킨슨병은 중뇌 흑질 (Substantia nigra) 부위의 도파민 신경세포가 소실되어 발생하며, '알파-시누클린'이라는 신경단백질의 응집체인 루이소체 (Lewy body) 형성이 특징임. 흥미롭게도 많은 관련 연구를 통해서, 고셔병 (Gaucher's disease)의 원인 유전자인 GBA1의 돌연변이가 파킨슨병의 주요한 위험인자 임이 밝혀졌으며 산발성...

파킨슨병은 중뇌 흑질 (Substantia nigra) 부위의 도파민 신경세포가 소실되어 발생하며, '알파-시누클린'이라는 신경단백질의 응집체인 루이소체 (Lewy body) 형성이 특징임. 흥미롭게도 많은 관련 연구를 통해서, 고셔병 (Gaucher's disease)의 원인 유전자인 GBA1의 돌연변이가 파킨슨병의 주요한 위험인자 임이 밝혀졌으며 산발성...

1차년도: 파킨슨병 모델을 사용하여 GBA1의 유비퀴틴화를 조절하는 E3 연결효소 TRIP12의 기능 연구. - WT 또는 A53T 알파-시누클린 과발현 SH-SY5Y 세포주에 TRIP12를 과발현 또는 KO (knockout) 시켜 TRIP12의 기능을 연구. 이를 통하여 미토콘드리아 기능, 알파 시누클린의 응집체 형성, 리소좀 pH 등의 변화에 TRIP12가 어떻게 관여하는지 확인. 2차년도: TRIP12에 의한 미토콘드리아 기능 이상의 원인 규명 및 알파-시누클린의 응집 현상과의 상호작용 연구 - 선행연구를 통해 스크리닝 한 90여개의 TRIP12 결합 단백질 중, GBA1 이외에 알파-시누클린 응집 현상을 조절하는 인자가 있는지 탐색. - Lenti-viral TRIP12 shRNA를 이용한 TRIP12 발현 감소 모델과 Adeno-viral TRIP12를 이용한 TRIP12 과발현 모델을 이용하여 GBA1 및 TRIP12-결합 단백질들의 미토콘드리아의 기능 이상/활성산소 발생 유도 현상을 확인하고 기전 연구. - 1차 배양한 신경세포에 GBA1 또는 미토콘드리아 관련 단백질에 대한 shRNA lentiviral 시스템을 사용하여 알파-시누클린 응집 및 세포 독성 등이 회복되는지 확인. 3차년도: GBA1 ubiquitination site mutant (GBA1 K293R)를 이용한 알파-시누클린 응집체 유도 세포/동물모델에서의 검증. - 1, 2차 년도 연구 기간에 GBA1 K293R을 발현시킬 수 있는 Lenti or AA V5-virus system 확립. SH-SY5Y GBA1 knockout 세포주에 GBA1 K293R site mutant를 발현시킨 후, GBA1 K293R이 정상적인 GBA1의 역할을 할 수 있는지 enzymatic assay와 리소좀 기능 실험을 통해서 연구. - 1차 배양한 신경세포에 알파-시누클린 응집체 유도 세포 모델을 만들고 GBA1 K293R을 발현 시키는 바이러스를 사용하여 활성산소 발생, 미토콘드리아 기능, 내재성 알파 시누클린 응집체 형성, 리소좀 기능 이상을 회복시키는지 확인. - microfluidic chamber를 사용하여 알파-시누클린 응집체의 transmission을 GBA1 K293R이 효과적으로 억제할 수 있는지를 검증. - 알파-시누클린 응집체 유도 마우스 모델에서 GBA1 K293R 과발현이 도파민 신경세포 사멸과 루이소체 형성, 운동이상을 회복시킬 수 있는지 연구. 4차년도: TRIP12 저해제 탐색 및 알파-시누클린 유도 세포모델에 적용. - GBA1의 유비퀴틴화에 중요한 역할을 하는 TRIP12의 E3 연결효소 활성을 조절하는 물질을 탐색. 이를 위하여 한국화합물은행의 라이브러리를 사용할 예정임. - TRIP12의 효소 활성을 조절하는 화합물을 발굴하여, GBA1 발현과 리소좀에서의 GBA1 효소 활성의 변화를 확인함. 알파-시누클린 파킨슨병 세포주와 알파-시누클린 응집체 유도 1차 배양 신경세포를 이용하여 TRIP12 저해제가 세포사멸, 루이소체 형성, 미토콘드리아 기능이상, 리소좀 기능 이상을 회복시키는지 확인. 5차년도: 알파-시누클린 유도 마우스 모델에서 TRIP12 저해제 효과 탐색. - 4차년도 연구기간 중 준비된 알파-시누클린 유도 마우스 모델에 TRIP12 활성 저해제가 주입된 샘플들을 이용하여 도파민 신경세포 사멸, 루이소제 형성, 미토콘드리아 기능이상, GBA1 유비퀴틴화, 운동기능 회복 등을 연구. - TRIP12 저해제가 동물모델에서 알파-시누클린 응집체의 transmission에 주는 영향을 탐색. - 사람에 적용할 수 있는지 확인하기 위해, 존스홉킨스 의과대학과의 공동연구를 통해서 환자유래 iPSC를 이용하여 분화시킨 도파민 신경세포를 사용하여 TRIP12의 저해재의 효과를 검증.

[ 1단계 연구내용 ] 1) 말초신경 수초 형성/파괴의 분자기전 및 제어 물질 스크리닝 - 말초신경 수초 형성/파괴 분자기전의 개체수준 증명 - 유전성 탈수초 말초신경병증 신규 유전자 발굴 및 모델개발 - 슈반세포 분화/스트레스 반응의 분자기전 및 제어 물질 탐색 2) 말초신경 축삭기능 유지 분자기전 및 제어 물질 스크리닝 - 생체 축삭내 미토콘드리아 항상성유지 분자기전 및 제어 물질 탐색 - 유전성 축삭성 말초신경병증 병인 규명 및 제어 물질 탐색 - 당뇨성, 항암제 유도성 말초신경 축삭병증의 분자기전 및 치료개념 정립 3) 말초신경병증 환자 진단마커 발굴 - 염증성 말초신경병증 항체검사법의 상용화 기술 구축 및 시도 - 탈수초/슈반세포 역분화 바이오마커 발굴 [ 2단계 연구내용 ] 1) 말초신경 수초 형성/파괴 분자기전 및 제어 물질 발굴을 통한 탈수초 말초신경병증 치료 전략 개발 - 탈수초성 말초신경병증 동물모델 (유전성, 후천성)에서 슈반세포 분화유도 신물질, 스트레스 제어 신물질의 치료 선도물질 도출 및 분자기전 연구 2) 말초신경 축삭기능 유지 및 파괴 기전 제어를 통한 축삭성 말초신경병증 치료 전략개발 - 축삭성 말초신경병증 동물모델 (유전성, 후천성)에서 축삭 미토콘드리아 기능 제어 신물질의 치료 선도물질 도출 및 분자기전 연구 3) 말초신경병증 환자 신규 진단법 개발 및 탈수초화 바이오 마커 발굴 및 실용화 - 유전성, 후천성 말초신경병증 환자 검체에서 탈수초/슈반세포 역분화 진단마커의 활용 및 실용화 가능성 연구