유전자 가위 기반 암 치료용 다중유전자 표적 치료물질 개발 :Multigene targeting therapeutic nanocomplex based on CRISPR-Cas9 system for cancer therapy

Seunghoe Kim

추천

검색

자료유형: 학위논문

저자정보: Seunghoe Kim (연세대학교, 연세대학교 일반대학원)

지도교수: 조승우

발행연도: 2020

저작권: 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수1,937

초록· 키워드

유전자 돌연변이는 유전자 제거, 삽입 및 융합 등으로 발생하게 되며 많은 질병을 유발하게 됩니다. 돌연변이 유전자들은 많은 유전자질환에서 과발현되기에, 연구자들은 치료를 목적으로 표적 유전자 발현을 억제하려는 시도를 계속하고 있습니다. 질병과 관련된 유전자 중 염색체 재배열에 의해 생기는 다중유전자는 (multigene) 세포 증식과정에 문제를 일으켜 빠르게 진행되도록 유도하고 결국 암을 유발합니다. 다중유전자의 발현을 억제하기 위해 강력한 유전자가위 기술로 알려진 크리스퍼 (CRISPR-Cas9) 시스템을 이용하면 암을 유발하는 특정 유전자를 절단하여 치료 효과를 기대할 수 있습니다. 이러한 시스템이 생체 내에서 치료효과를 보기 위해 다양한 크리스퍼 시스템 전달체가 개발되고 있으며 세포 감염을 유발하여 내용물 전달이 용이한 바이러스 벡터 (viral vector) 가 흔하게 연구되었으나 체내 독성 및 면역 문제를 유발하기에 최근에는 비 바이러스 합성 벡터가 속속이 개발되고 있습니다. 하지만 비 바이러스 벡터가 전달 효율이 낮다는 점을 고려하면 안전하고 효과적인 전달을 위해 새로운 전략을 적용해야합니다.
그래서 다중유전자의 효과적인 발현 억제를 위해 CRISPR-Cas9 전달을 위한 실리카 기반 다공성 나노 입자 운반체 (pSi) 방식을 설계했습니다. 구체적으로, 발암성 다중유전자 중에 종양의 성장을 유도하고 교모세포종, 방광암 및 자궁 경부암과 같은 여러 암에서 발견 될 수 있는 섬유 모세포 성장 인자 수용체 3 (FGFR3)-변형 산성 코일 코일-함유 단백질 3 (TACC3) (FT3) 을 사용하였습니다. 형광 단백질을 생성하는 GFP 유전자와 표적 유전자인 FT3의 절단효과를 모니터링함으로써, 실리카 입자(pSi) 는 비 다공성 실리카 입자 및 상업적 시약인 리포펙타민(Lipofectamine) 에 비해 발현 억제 효능이 증가함을 발견하였습니다. 또한, 다중유전자를 타깃하는 크리스퍼 (CRISPR-Cas9) 시스템이 효과적으로 세포핵 내부로 전달되어 70% 까지 항암 효과가 있다는 것을 밝혔습니다. 동물모델에서의 약물 효능을 검증하기 위해 자궁 경부암을 심은 마우스 이식 모델을 사용하여 개발한 복합체의 치료 효과를 테스트하였고 분석 결과 암의 크기가 확연히 줄어 성공적인 치료효과를 발견하였습니다. 이러한 현상은 EPR (Enhanced Permeability and Retention) 효과로 인한 것으로 복합체가 종양에 광범위하게 축적되어 다중 유전자가 선택적으로 절단되었음을 보여줍니다. 이러한 새로운 시스템을 난치병 치료 분야에 응용하면 다양한 암 및 기타 악성 유전자 질환을 대상으로 하는 강력한 유전자 치료 도구로 사용할 수 있을 것으로 예상하고 있습니다.

Gene mutations are involved in disease developments by gene deletion, insertion, and fusion. Since they have a tendency to overexpression in multiple genetic disorders, many approaches try to knock out the target genes for therapy. Among the disease-related genes, multigenes by chromosome rearrangement provoke an extensive cell proliferation and cause cancer. With the use of a CRISPR-Cas9 system, the most powerful gene-editing technique, a therapeutic effect by cleavage of an oncogenic genome can be expected. However, considering that a viral vector causes safety issue and a non-viral vector has low delivery efficiency, a novel strategy should be applied for safe and effective delivery.
Herein, I designed a facile modality for CRISPR-Cas9 delivery with silica-based porous nanocarrier (pSi) for effective knockout of multigene. Specifically, I used a prominent oncogenic multigene, fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3)-transforming acidic coiled-coil-containing protein 3. (TACC3) (FT3) The FT3 activates cell proliferation and tumor growth and can be found in multiple cancers like glioblastoma, bladder cancer, and cervical cancer. Also, each of the FT3 component, FGFR3 and TACC3, is expressed tremendously in a cancer cell. By monitoring a cleavage effect for the target gene, pSi showed high knockout(KO) efficacy without cytotoxicity compared to non-porous silica particle and commercial reagent including lipofectamine. It is also clarified that the FT3-targeting CRISPR-Cas9 system effectively delivered to the cell nucleus and showed a tremendous anti-cancer effect by 70 % decrease of FGFR3 and TACC3 protein expression. Furthermore, I tested a therapeutic effect of pSi using a mouse xenograft model with cervical cancer. pSi tremendously suppressed tumor growth by down-regulation of FGFR3 and TACC3 expression.
The system successfully illustrates these therapeutic effects, derived from extensive accumulation in a tumor by an EPR (Enhanced Permeability and Retention) effect and cleavage of FT3. It is anticipated that this novel system would be used as a powerful gene therapy for targeting cancer and other malignant genetic diseases.

최근 본 자료

전체보기

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

초록· 키워드

목차

최근 본 자료

댓글(0)