"RNA만들조"의 두 판 사이의 차이

2021년 12월 15일 (수) 21:28 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : m6A modification을 이용한 circRNA치료제 개발 가능성 탐구

영문 : Studying the possibility of developing a new circular RNA therapeutics through m6A modification

과제 팀명

RNA만들조

지도교수

이종범 교수님

개발기간

2021년 9월 ~ 2021년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 생명과학과 20165600** 홍*기(팀장)

서울시립대학교 화학공학과 20143400** 이*용

서울시립대학교 화학공학과 20153400** 김*호

서울시립대학교 화학공학과 20173400** 이*경

서울시립대학교 생명과학과 20185600** 안*환

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

*circular RNA(이하 circRNA)의 생체 내 작용 메커니즘 파악

RNA는 구조적으로 3’ end의 2번 탄소에 -OH group이 존재해 불안정한 성질이 있다. 이로 인해 세포 내부에서 exonuclease라는 분해효소에 의해 RNA는 쉽게 분해된다. 어떤 물질을 백신 및 치료제로 사용하기 위해서는 물질의 안정성을 높여 세포까지 안전하게 전달하는 것이 중요하다. 따라서 이러한 exonuclease의 작용 부위를 제거하여 RNA의 안정성을 높이는 한 방법인 circRNA에 대해 조사를 실시한다

*circRNA의 치료제 개발 및 관련 기술 현황 리뷰 논문을 작성

*circRNA를 이용한 치료제의 안정성과 효율성을 높이기 위한 방법 조사

치료제로서의 기능을 위해서는 생체 내 안정성과 전달 효율성이 중요하다. 따라서 안정성을 높이기 위해 RNA의 구조를 화학적으로 변형을 시키는 Chemical Modification에 대해 조사하고 전달 효율을 올리기 위해 RNA 외부에 별도의 전달체를 만드는 DDS(Drug Delivery System)에 대해 분석한다.

개발 과제의 배경

*코로나 19로 인한 RNA 백신 관심 급등

기존의 백신과 달리 RNA 백신은 신속한 항체 생성을 유도할 수 있다. 또한 면역반응이 일어난 후 쉽게 제거될 수 있는 성질이 있다. 특히 이번 팬데믹 상황에서 각광받고 있는 기술이며, 또한 최근 RNAi를 이용한 질병의 치료에도 관심이 쏟아지고 있다. 이번 탐구를 통해 현재 개발되는 circRNA 분야를 탐색한다.

*콜드체인 시스템이 필수인 기존 RNA 백신 공급 한계 극복

RNA는 구조적 특징으로 인해 쉽게 분해되는 성질이 있다. 따라서 RNA를 이용한 백신을 유통하는 과정에서 콜드체인시스템이 필요하다. 하지만 이를 준비한 국가는 소수이며 특히 개발도상국에서는 구축하는 것이 불가능한 시스템이다. RNA의 안정성을 높인 circRNA를 이용해 백신을 제조하면 콜드체인시스템을 활용하지 않고도 유통할 수 있을 것이라 기대한다.

*circRNA를 이용한 기존 질병의 새로운 진단 및 치료제 개발 가능성 제시

개발 과제의 목표 및 내용

circRNA를 이용하여 기존 치료제가 없는 질병에 대한 치료법을 개발하기 위해선, 작용 매커니즘, 기존까지의 연구기술 현황 등의 자료수집이 필요하므로 그에 대한 문헌조사를 선행할 예정이다.
circRNA를 이용한 치료법 개발에 성공할 경우 그 치료제를 대량생산하는 공정이 필수적으로 뒤따라야하기 때문에 circRNA 치료제를 대량생산하는 공정에 대해서도 연구를 진행하는 것이 목표이다.
RNA 는 구조적으로 매우 불안정한 물질로서, 표적세포까지 잘 전달되기 위해선 그 안정성을 높이는 연구가 필요하다. Polymer와 chemical modification을 이용한 RNA 치료제의 안정성 향상 방법에 관한 연구도 진행할 예정이다.
표적세포까지의 안전한 약물 전달을 위한 DDS(Drug Delivery System) 매커니즘을 이해한다.

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

이번 연구를 통해 circRNA를 치료제로 사용하는 과정에서 발생할 수 있는 문제점과 그 해결책에 대해 알아보았다. 3’ 및 5’ 말단을 제거해 기존의 mRNA보다 안정성을 높였지만, cell 내부의 endonuclease에 의해 분해될 수 있는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 m6A modification, IL-6 모방, RI를 추가로 처리하는 방법이 있다. IL-6와 RI는 cell 내부에서 endonuclease로부터 보호하는 역할을 수행할 수 있을 것이다. 하지만 정확한 매커니즘이 밝혀지지 않았고 circRNA의 보조제로서 첨가하기 때문에 어떤 side effect를 가져올지 알 수 없다. 따라서 circRNA 자체를 자가 물질로 인식하도록 해 면역을 억제하는 modification 방법에 대해 집중적으로 조사했다. 실험 결과, 세포가 m6a를 외부물질로 인식하지 못해 면역발현이 감소하는 효과를 나타냈다. 선택적으로 RNA를 methylation 하지 못한다는 한계가 있지만, ATP를 먼저 methylation 한 후 m6ATP와 ATP로 circRNA를 합성한다면 선택적으로 면역 발현도를 줄일 수 있을 것으로 예상된다.

향후계획

exogenous RNA에 특정 sequence가 존재한다면 endonuclease가 작용해서 외부 circRNA의 m6A만을 인식해서 분해하는 기전이 있는데, 이 때 어떻게 외부 circRNA를 구분하는지 아직 밝혀지지 않았다. 이 부분에 대한 연구가 추가적으로 필요할 것으로 보인다.

특허 출원 내용

내용

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 ====개발 과제의 목표 및 내용====
-바이러스에 감염된 세포의 경우 circRNA를 분해하는 작용을 한다는 문제가 있다. 따라서 외부에서 합성한 circRNA의 분해를 막기 위한 여러가지 전략들이 제시되고 있다. 크게 circRNA 자체를 외부 물질로 인식하지 않도록 하거나, 분해 물질을 직접적으로 inactivation시켜 분해를 막는 2가지 방향으로 정리해볼 수 있다.
+*circRNA를 이용하여 기존 치료제가 없는 질병에 대한 치료법을 개발하기 위해선, 작용 매커니즘, 기존까지의 연구기술 현황 등의 자료수집이 필요하므로 그에 대한 문헌조사를 선행할 예정이다.
+*circRNA를 이용한 치료법 개발에 성공할 경우 그 치료제를 대량생산하는 공정이 필수적으로 뒤따라야하기 때문에 circRNA 치료제를 대량생산하는 공정에 대해서도 연구를 진행하는 것이 목표이다.
+*RNA 는 구조적으로 매우 불안정한 물질로서, 표적세포까지 잘 전달되기 위해선 그 안정성을 높이는 연구가 필요하다. Polymer와 chemical modification을 이용한 RNA 치료제의 안정성 향상 방법에 관한 연구도 진행할 예정이다.
+*표적세포까지의 안전한 약물 전달을 위한 DDS(Drug Delivery System) 매커니즘을 이해한다.
 ===관련 기술의 현황===