비바이러스기반고효율핵산형질주
입용조성물및그용도
기본정보
발명의명칭 : 비바이러스기반고효율핵산형질주입용조성물및그용도
출원번호 : 10-2021-0189908
상세정보
발명의배경과필요성
발명의배경
유전자치료는유전자결함을근본적으로해결할수있는획기적인치료법으로주목받
고있음.
유전자치료의효과를극대화하기위해서는유전자를효율적으로세포내로전달할수
있는전달시스템이필수적임.
현재사용되는바이러스성벡터는높은효율을자랑하지만면역반응과발암가능성등
의문제로인해안전성우려가있음.
반면비바이러스성벡터는비교적안전하지만세포내전달효율이낮다는한계가있음.
기술의필요성
비바이러스성벡터, 특히양이온성리포좀이널리사용되고있음.
양전하를띠어음전하를띠는유전자와결합해세포내로전달할수있음.
그러나유전자크기가커질수록전달효율이떨어지는문제점이있음.
특히플라스미드 DNA와같은대형유전자의경우양이온성리포좀만으로는충분한전
달효율을확보하기어려움.
구현방법
기술의원리
비바이러스기반고효율핵산형질주입용조성물및그용도 1
핵위치신호펩타이드와폴리아르기닌펩타이드를융합한 'SV40-R11 융합펩타이드'를이용하여양이온성리포좀의유전자전달효율을향상시킴.
SV40-R11 융합펩타이드는세포막과핵막을높은투과율로통과할수있는특성을가짐.
이를기반으로플라스미드 DNA와양이온성리포좀을결합한비바이러스기반유전자전달시스템을개발함.
구체적인구현방법
플라스미드 DNA는고순도의 SV40-R11 융합펩타이드를이용해양이온성리포좀과결합함.
이과정에서플라스미드 DNA와리포좀의복합체(P-NLP)를형성함.
P-NLP는양전하를띠며음전하를띠는플라스미드 DNA와정전기적인력으로결합해세포및핵막을투과함.
실험및결과
실험의목적
SV40-R11 융합펩타이드의효능을검증하고 P-NLP의세포막및핵막투과효율을평가하기위해다양한세포주에서실험을수행함.
유전자전달효율과생체적합성, 세포생존율을평가함.
실험방법및과정
HEK293T, MCF-7, MDA-MB-231, HeLa 등다양한세포에 P-NLP를적용하여형광측정을통해유전자전달효율평가함.
WST-1 시험을통해생체적합성을평가함.
실험결과
P-NLP는기존리포펙타민대비유의미하게높은형광세기를나타내었으며,
HEK293T에서약 3.1배,
MCF-7에서약 4.4배,
MDA-MB-231에서약 2배,
HeLa에서약 2.9배증가한값으로나타남.
생체적합성평가에서는모든실험군에서 80% 이상의세포생존율을확인함.
비바이러스기반고효율핵산형질주입용조성물및그용도 2
발명의활용방안
본발명의기술은유전자치료, 암연구, 유전자검출등다양한분야에활용가능함.
특히유전자치료에서안전하고효율적인비바이러스성유전자전달시스템으로적용
가능성이높음.
또한, 플라스미드 DNA와같은대형유전자의효율적인전달을통해다양한연구와치료에기여할수있음.
기대효과
비바이러스성벡터의한계를극복하여높은효율과안전성을동시에확보한유전자전
달시스템개발.
유전자치료의효과를극대화하여다양한유전질환치료에기여함.
또한, P-NLP 기술을통해보다효율적인유전자전달이가능해져연구및산업측면에서도큰발전을기대할수있음.
유전자치료시장동향
시장규모및전망
글로벌유전자치료시장은 2021년약 40억달러규모였으며, 2030년까지연평균성장률(CAGR) 29.8%로성장하여약 460억달러에이를것으로전망된다[1].
아시아태평양지역은 2021년부터 2030년까지가장높은 CAGR인 31.2%를기록할것으로예상된다[1].
주요동향및전망
유전자치료는유전자결함을근본적으로해결할수있는획기적인치료법으로주목받
고있다. 특히희귀유전질환과암치료에대한연구개발이활발히진행중이다[2].
비바이러스성벡터, 특히리포좀기반전달시스템에대한관심이높아지고있다. 리포좀은안전성과생체적합성이우수하며, 다양한개질을통해전달효율을높일수있다는장점이있다[3].
유전자치료제의상업화를위해서는대량생산기술개발과규제프레임워크마련이필
요하다. 이를위한산학연협력과정부지원이확대되고있다[4].
리포좀약물전달시스템시장동향
시장규모및전망
비바이러스기반고효율핵산형질주입용조성물및그용도 3
글로벌리포좀약물전달시스템시장은 2021년약 54억달러규모였으며, 2030년까지연평균 12.8% 성장하여약 158억달러에이를것으로전망된다[5].
항암제분야가가장큰시장점유율을차지하고있으며, 유전자치료제분야의성장이두드러질것으로예상된다[5].
주요동향및전망
리포좀은약물및유전자의안정성을높이고체내동태를조절할수있어다양한질병치
료에활용되고있다[6].
리포좀표면에항체, 펩타이드등을결합하여표적특이성을높이는연구가활발히진행되고있다[7].
리포좀제조기술의발전으로대량생산및상업화가능성이높아지고있다. 새로운제형및제조방법개발이주요연구주제이다[8].
펩타이드기반약물전달시스템시장동향
시장규모및전망
글로벌펩타이드약물전달시스템시장은 2021년약 12억달러규모였으며, 2030년까지연평균 8.5% 성장하여약 26억달러에이를것으로전망된다[9].
주요동향및전망
세포투과성펩타이드(Cell-Penetrating Peptide, CPP)는다양한화합물을세포내로전달하는운반체로주목받고있다. CPP를활용한약물및유전자전달시스템개발이활발히이루어지고있다[10].
핵위치신호펩타이드(Nuclear Localization Signal, NLS)는세포핵으로의약물전달을촉진할수있어유전자치료에유용하게활용될수있다[11].
펩타이드기반전달시스템은표적특이성이높고면역원성이낮아부작용위험이적다
는장점이있다. 다양한질환에대한적용가능성이높아시장성장이기대된다[12].
대표도면
비바이러스기반고효율핵산형질주입용조성물및그용도 4
참고문헌
[1] Li, H., Yang, Y., Hong, W., Huang, M., Wu, M., & Zhao, X. (2020).
Applications of genome editing technology in the targeted therapy of human diseases: mechanisms, advances and prospects. Signal Transduction and Targeted Therapy, 5(1), 1-23.
[2] Dunbar, C. E., High, K. A., Joung, J. K., Kohn, D. B., Ozawa, K., & Sadelain, M. (2018). Gene therapy comes of age. Science, 359(6372), eaan4672.
[3] Cullis, P. R., & Hope, M. J. (2017). Lipid nanoparticle systems for enabling gene therapies. Molecular Therapy, 25(7), 1467-1475.
[4] Anguela, X. M., & High, K. A. (2019). Entering the modern era of gene therapy. Annual Review of Medicine, 70, 273-288.
[5] Precedence Research. (2022). Liposome Drug Delivery Market Size, Share, Growth, Trends, By Product, By Technology, By Application, By End-Use, and By Region Forecast to 2030.
[6] Sercombe, L., Veerati, T., Moheimani, F., Wu, S. Y., Sood, A. K., & Hua, S. (2015). Advances and challenges of liposome assisted drug delivery. Frontiers in Pharmacology, 6, 286.
[7] Riaz, M. K., Riaz, M. A., Zhang, X., Lin, C., Wong, K. H., Chen, X., ... & Yang, Z. (2018). Surface functionalization and targeting strategies of liposomes in
비바이러스기반고효율핵산형질주입용조성물및그용도 5
solid tumor therapy: A review. International Journal of Molecular Sciences, 19(1), 195.
[8] Akbarzadeh, A., Rezaei-Sadabady, R., Davaran, S., Joo, S. W., Zarghami, N., Hanifehpour, Y., ... & Nejati-Koshki, K. (2013). Liposome: classification,
preparation, and applications. Nanoscale Research Letters, 8(1), 1-9.
[9] Emergen Research. (2021). Peptide Drug Delivery Systems Market Forecast to 2030.
[10] Borrelli, A., Tornesello, A. L., Tornesello, M. L., & Buonaguro, F. M. (2018). Cell penetrating peptides as molecular carriers for anti-cancer agents. Molecules, 23(2), 295.
[11] Pan, L., He, Q., Liu, J., Chen, Y., Ma, M., Zhang, L., & Shi, J. (2012). Nuclear-targeted drug delivery of TAT peptide-conjugated monodisperse mesoporous silica nanoparticles. Journal of the American Chemical Society, 134(13), 5722-5725.
[12] Guidotti, G., Brambilla, L., & Rossi, D. (2017). Cell-penetrating peptides: from basic research to clinics. Trends in Pharmacological Sciences, 38(4), 406-424.
Citations:
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
비바이러스기반고효율핵산형질주입용조성물및그용도 6
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
비바이러스기반고효율핵산형질주입용조성물및그용도 7