요약
유세포 분석 결과, 펩타이드와 단백질의 융합을 통해 형광 단백질(EGFP)의 암세포 내 전달 효율이 최대 5.81배 향상된 것이 확인되었습니다. 이 기술은 암세포를 특이적으로 겨냥하는 펩타이드를 통해 세포막을 효과적으로 투과시켜 단백질이나 펩타이드의 세포 내부 전달 문제를 해결합니다. 그 결과, 암세포 분석, 진단 및 치료용 제제 개발에 실질적인 도움을 주며, 연구자들에게 암세포 연구와 치료법 접근에 새로운 가능성을 열어줄 수 있습니다. 이 접근법은 기존 단백질 의약품의 한계를 극복하고 보다 정밀한 암 치료 및 분석을 가능하게 할 전망입니다.
기본 정보
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특허명: 암세포 투과성 단백질 전달용 조성물 및 그 용도
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발명자: 황병희 교수
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출원번호: 10-2021-0139350
상세 정보
배경 기술
발명의 배경
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암 진단 및 치료는 인류의 가장 큰 과제 중 하나임. 수많은 암 치료 연구가 진행 중임.
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전 세계적으로 매년 1800만 명이 암에 걸리고 960만 명이 사망하며, 남성은 5명 중 1명, 여성은 6명 중 1명이 암에 걸릴 확률이 있고, 남성은 8명 중 1명, 여성은 11명 중 1명이 암으로 사망할 확률이 있음.
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대부분의 단백질 의약품은 세포 외부에 결합하여 작용하는데, 이는 세포 내부에서 작용하는 단백질을 효과적으로 세포 내부에 삽입하는 기술이 부족하기 때문임. 따라서 고효율 세포 전달 기술이 필요함.
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세포 연구나 진단을 위해 리포터 단백질을 세포 내부로 전달해야 하는 경우가 많으며, 연구, 진단 및 치료용 펩타이드의 세포 내 전달도 필요함.
구현 방법
구체적인 구현 방법
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본 발명의 일 양태에 따르면, 세포 투과 펩타이드인 암세포 호밍 펩타이드 및 암세포 내부에서 작용하는 단백질 또는 펩타이드가 융합된 암세포 투과성 단백질 전달용 조성물을 제공함.
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세포 투과 펩타이드의 일종인 암세포 호밍 펩타이드와 융합하여 전달하고자 하는 단백질 분자와 복합체를 형성함으로써 세포막에 대한 투과성이 현저하게 개선됨. 효율적인 암세포 특이적 전달 시스템으로 유용하게 이용될 수 있음.
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세포 내부에서 작용하는 단백질이나 펩타이드를 특정 세포에 효율적으로 전달하는 기술을 개발함.
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각각의 세포 투과 펩타이드는 암세포로의 투과성을 개선하기 위해 약 5~15개의 아미노산으로 이루어진 합성 폴리펩타이드임.
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작은 화학 화합물 또는 거대 핵산 분자를 전달하는 데 많이 사용되어 왔으며, 그에 대한 검증도 이미 진행됨. 암투과 펩타이드를 단백질 분자에 직접 융합함으로써 암세포로의 투과성을 향상시킴.
기술의 장점
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본 발명은 암세포에 효율적으로 단백질을 전달할 수 있는 기술임.
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단백질의 효율적 암세포 전달을 위한 제제를 만들어 암세포 기작 연구 및 진단이나 치료법 개발 등에 활용될 수 있음.
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본 발명에 따르면, 형광 단백질 분자 단독으로 사용한 경우에 비해 각 펩타이드를 융합한 경우 단백질 분자의 전달 효율에 있어 유의한 상승적 효과를 나타냄.
실험 및 결과
실험 목적
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본 발명은 암세포로의 특이적 단백질 분자 전달용 조성물 및 이를 이용한 암세포의 검출 또는 치료용 제제를 개발하는 것을 목적으로 함.
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세포 투과 펩타이드의 일종인 암세포 호밍 펩타이드와 융합하여 전달하고자 하는 단백질 분자와 복합체를 형성함으로써 세포막에 대한 투과성을 개선하여 효율적인 암세포 특이적 전달 시스템을 구축하고자 함.
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특히 단백질의 세포 내 투과 효율을 증진시키고, 단백질 전달을 이용한 목적 암세포에서의 우수한 연구 및 검출, 치료 효율을 달성하는 것을 목표로 함.
실험 방법 및 과정
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암세포 호밍 펩타이드 6종 (CPP30, CREKA, CGKRK, LinTT1R, CTTHWGFTLC, PL3R)을 선별하고, 각 펩타이드의 아미노산 서열 정보를 제공함.
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각 펩타이드는 5~15개의 아미노산으로 구성되며, 유방암 세포를 포함한 다양한 암세포를 타겟으로 함. mRNA display, phage display, peptide library 등의 방법으로 선별되었음.
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강화된 녹색 형광 단백질(EGFP)을 모델 단백질로 사용하여 펩타이드와의 융합(fusion)을 진행하고, GGGS 링커를 사용하여 연결함. 유세포 분석기를 이용하여 세포 내 투과된 EGFP의 형광 세기를 측정하여 펩타이드 융합에 따른 세포 투과 효율을 정량적으로 비교 분석함.
실험 결과
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유세포 분석 결과, 펩타이드가 부착되지 않은 EGFP 대비, 각 펩타이드와 융합된 EGFP의 세포 투과율은 19.69%(LinTT1R), 24.99%(CREKA), 35.45%(CGKRK), 38.33%(CPP30), 39.01%(PL3R), 41.25%(CTTHWGFTLC)로 나타났음.
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또한, 평균 형광 강도는 1.35배(CREKA)~5.81배(CTTHWGFTLC) 증가함을 확인하였음.
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이는 펩타이드 융합을 통해 단백질의 세포 내 전달 효율이 증가함을 의미하며, 암세포 특이적 단백질 전달 시스템의 효용성을 확인한 결과임.
활용 방안 및 기대효과
활용 방안
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세포 투과 펩타이드의 일종인 암세포 호밍 펩타이드와 융합하여 전달하고자 하는 단백질 분자와 복합체를 형성함으로써 세포막에 대한 투과성이 현저하게 개선되어, 효율적인 암세포 특이적 전달 시스템으로 유용하게 이용될 수 있음.
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본 발명의 제제는 단백질의 세포 내 투과 효율을 증진시키며, 단백질 전달을 이용한 목적 암세포에서의 우수한 연구 및 검출, 치료 효율을 달성함.
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단백질의 효율적 암세포 전달을 위한 제제를 만들어서 암세포 기작 연구 및 진단이나 치료법 개발 등에 활용될 수 있음. 세포 내부에서 작용하는 단백질이나 펩타이드를 특정 세포에 대해서 효율적으로 전달할 수 있는 기술을 제공함.
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본 발명에서 개발된 암세포 단백질 고효율 전달기술은 암세포 연구, 진단 및 치료에 활용될 수 있음. 이는 암세포 단백질 고효율 전달을 통한 암세포 연구용, 진단용, 치료용 조성물을 제공함을 의미함.
기대효과
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세포 내부에서 작용하는 단백질들을 세포 내부로 효과적으로 삽입하는 기술을 제공하여, 보다 효과적인 암 치료를 가능하게 함.
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리포터 단백질 전달 등 세포 연구 및 진단, 치료용 펩타이드 전달에도 적용 가능함으로써 고효율 세포 전달 기술의 수요를 충족시킬 수 있음.
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다양한 암세포 호밍 펩타이드 (CPP30, CREKA, CGKRK, LinTT1R, CTTHWGFTLC, PL3R)를 활용하여 다양한 암종에 대한 단백질 전달 효율을 높일 수 있음.
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각 펩타이드의 특징과 표적 단백질을 고려하여 최적의 조합을 선택할 수 있음으로써 암 치료의 정밀성을 향상시킬 수 있음.
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실험 결과, 펩타이드 융합을 통해 형광 단백질(EGFP)의 암세포 전달 효율이 최대 5.81배 증가함을 확인하였음.
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이는 기존 기술 대비 획기적인 효율 향상으로, 암세포 연구, 진단 및 치료의 정확도와 효율성을 크게 높일 수 있음을 의미함. 유세포 분석기를 이용한 정량적 분석으로 효과를 검증하였음.
시장 동향
암 발생률 및 사망률 증가 추세
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선진국과 개발도상국 간의 암 발생률 및 사망률 격차가 존재함. 개발도상국에서는 2040년까지 암 발생률이 64%에서 95%까지 증가할 것으로 예상되는 반면, 선진국에서는 32%에서 56% 증가할 것으로 예상됨.[웹 출처]
암 치료제 시장 동향
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대표도면
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