본 연구의 최종목표는 인간의 노화를 모사하는 예쁜꼬마선충-온-어-칩 자동화 시스템을 활용하여 항노화 나노의약품을 개발하는 것이다. 새부목표: - 하수오의 확보, 전처리, 추출, 분리 공정의 확립 및 분획 획득- 인간 노화를 모사하고 정량 측정하는 예쁜꼬마선충-온-어-칩 시스템 개발- 분획의 예쁜꼬마선충 스크리닝 적용, 유효분획의 획득- 유효분획에서 분자 ...

-파킨슨병 모사 동물의 신경 퇴화 지표 개발 빛 측정 (1-2년차): 파킨슨병 모사 동물 모델 정립: 고등 동물에서 파킨슨병을 유도하고 여러 종류의 프로바이오틱스 후보 미생물을 도입하여 유용한 균주를 발굴하는 과정은 매우 어렵다. 그러나 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 체내 도파민 합성 효소 유전자(cat-2 등) 돌연변이를 이용하여 파킨슨병을 모사하는 모델을 만들 수 있다. 파킨슨병 진행 정량 지표 개발: 파킨슨병 모사 돌연변이 모델 동물의 basal slowing response (BSR) 거동, 도파민 수송체(dopamine transporter) 유전자(dat-1) 발현 정도, 알코올 회피 거동, 인간 α-synuclein 발현 등을 현미경에서 관찰하여 정성적인 사진, 동영상 자료를 수집하고 이러한 자료를 바탕으로 컴퓨터 프로그램을 이용한 정량적 지표를 계산한다. -신경 퇴화 억제 미생물 균주(그룹)의 선정과 메커니즘 규명 (2-3년차) 장내 미생물에 의한 파킨슨병 억제 메커니즘 규명: (1) 도파민 대사에 관여하는 여러 유전자의 돌연변이(기 확보)에 파킨슨병 억제 미생물을 적용하여 미생물이 특이적으로 어떤 단계(도파민 합성 효소 반응, 전구체의 전달, 도파민 소낭(vesicle) 형성 및 분비 등)에서 작용하는지 밝힌다. (2) 파킨슨병 억제 미생물을 무작위적 돌연변이(random mutation) 시켜서 돌연변이종을 얻고 이를 동물 모델에 적용 후, 파킨슨병 억제 효과가 나타나지 않는 미생물 돌연변이종을 발굴하고 이를 유전자 분석을 하여, 미생물의 어떤 유전자가 파킨슨병 억제 메커니즘을 담당하는지 규명한다. -미생물 균주의 대량 배양 공정 개발 및 대사체(핵심 유효 성분) 동정 (3년차) 대량 배양을 통한 배양체의 확보 및 핵심 유효 성분 동정: (1) 최적화된 배양 공정을 통해 균주를 대량 배양하여 배양체를 확보하고 분획별 수거를 한다. 분획별로 동물모델에 적용하여 미생물 균주를 도입했을 때와 유사한 효능을 나타내는 분획을 찾고 이를 다시 정밀 분획하여 효능 검증을 실시한다. (2) 정밀 분획 중 가장 효능이 우수한 분획을 대상으로 분리/정제를 실시하고 정제된 시료의 LC/MS/MS 등의 질뱡분석법을 동원하여 핵심 유효 성분을 동정한다. - 인간 뇌/장 3D-오가노이드 모델에서 동정 성분의 효능 검증 및 메커니즘 규명 (3-4년차) 뇌/장 오가노이드 제작 및 모델 정립: 유도만능줄기세포 기반의 인간의 뇌 및 소장 3D 오가노이드 칩을 제작(Feeder-free 환경에서 인간 iPSC를 배양하여 3D spheroid/embryoid body)하고 소장과 뇌를 서로 연결하는 하나의 시스템을 만들고 뇌 오가노이드는 파킨슨병을 유도케 하고 소장 오가노이드에는 위에서 동정한 파킨슨병 억제 핵심 유효 성분을 투여하여 뇌 오가노이드의 파킨슨병 개선 효과가 나타나는지 검증한다. 인간 오가노이드 모델에서 메커니즘 규명: 수용성 과발현 및 분리정제한 전사인자 단백질(Ascl1)을 체세포에 처리해서 직접교차분화를 통한 신경세포를 제작하여, 동정 핵심 성분의 투여에 의한 유전자 발현 양상의 변화를 분자생물학, 생화학적 기법을 동원하여 규명한다. -파킨슨병 예방 특화 나노-프로바이오틱스 개발 (5년차) pH-반응형 생체적합성 나노캐리어: 위에서는 용출이 안되고 장에서 폭발적으로 용출되는 생체적합성 소재 기반 나노캐리어에 파킨슨병 억제 기능을 담당하는 미생물 대사체를 탑재한다. 재료의 비율과 펌프를 통한 유체의 속도 등의 조건을 최적화하여 핵심 성분의 포집도, 용출도를 극대화