제 9 회 결과물 도출을 위한 자료 정리 및 보완
주요 수업 내용 수업자료 및 방법
○ 주요한 결과 및 자료의 정리 및 보완
○ 미흡한 부분에 대한 상황 파악(실험·실습)
○ 초기 계획과 비교하여 수정사항 보완(실험·실습)
○ 기존의 기술개발 동향 파악을 통한 경제성 분석
강의, 토론,
유인물, ppt 자료, 실험·실습
▪ 단원의 개관
이전까지 강의/토론 및 실험/실습을 통해 바이오 의약품의 개발 및 산업화를 위한 기초 지 식을 습득하고 목표를 달성하기 위한 연구를 수행하였다. 이 단원에서는 여러 바이오 의약품 가운데 본 과목의 주제이자 목표인 인간 뼈 형성촉진의 역할을 할 수 있는 골다공증 치료제 및 심혈관치료제 연구의 최종 목표를 달성하기 위해 그간 연구한 자료를 정리하고 초기의 계 획과 비교함으로써 부족한 부분에 대해 보충하고 수정사항은 보완하고자 한다. 이는 본 과목 을 통하여 이상의 목적 달성을 위해 실시하게 될 연구계획을 이 단원에서 수립하고 토의를 통 해 결과보고서 작성 이전에 사전 점검함으로써 좀 더 구체적인 결과물을 도출 할 수 있도록 하기 위함이 목적이다.
▪ 단원의 목표
1. 이전까지 강의/토론 및 실험/실습을 통해 연구된 자료 정리 2. 미흡한 부분에 대해서는 보충실험 등을 통해 자료 보완
3. 최초의 계획과 비교하여 설정된 방향과의 동일성 및 목표를 확인하고 수정이 필요한 사 항에 대해 인식하여 이를 보완
4. 기존의 기술개발과 비교 연구를 통해 경제성 및 효율성을 분석하고 향후 최종 보고서 작 성을 위해 사전 점검 실시
▪ 교재 연구
▣ 주요 연구내용
○ 곤충(세포) 시스템을 이용한 뼈 형성촉진 신소재 생산 기술 개발
- 뼈 형성 관련 BMPs 유전자 구조 및 특성을 분석하여 유전자 조작 및 발현벡터를 구축하고 고역가 재조합 baculovirus를 선발하여 발현산물 분석 및 기능을 검정함 - 뼈 형성 관련 유전자인 DICAM 유전자의 절편을 곤충세포 발현계를 통하여 발현하
고 단백질을 분리 정제함
- 뼈 형성관련 신소재로서 DICAM의 기능성 분석을 통하여 실크를 소재로 한 3차원 지
지체에 적용함으로써 세포의 부착 및 증식효율이 증대된 지지체 개발에 응용
- 조골세포 유도인자인 BMP와 세포부착능이 우수한 DICAM 단백질을 영속적으로 발 하 는 형질전환 곤충세포주를 확립함
- 저분자 실크 피브로인 (LSF) 파우더는 BMP의 작용을 돕는 보조제로서는 물론 DICAM의 세포부착효과 증진을 위한 보조제로서 3차원 지지체 개발에 유용함을 확인 - 동물세포주 (BHK)에서 BMP-2/7 융합단백질을 영속발현하는 형질전환세포주 선발하고
이들로부터 분비된 재조합 BMP는 뼈 전구세포인 C2C12세포를 뼈 세포로 분화시킴 을 확인
- 뼈 형성 유도에 적합한 새로운 세포 배양법 (Perfusion system)을 개발함
▣ 연구의 의의
○ 최근 노령인구의 증가로 인공 뼈 및 인체 보형물과 관련한 요구의 증가
○ 시장은 계속 확장이 되고 있으나, 현재 임상에서 사용되고 있는 인공 뼈와 인체 적용을 위한 보형물은 거의 수입에 의존하고 있는 실정
○ 특히 뼈의 경우는 고령화의 요인 뿐 아니라 산업화에 따른 여러 요인에 의하여 흔 히 발병하는 질병으로 치료방법은 매우 다양
○ 이 가운데 뼈 이식의 경우는 기존의 뼈 조직과 이식 뼈 간의 융합문제 등 단점
○ 그 대안으로 뼈 형성을 증가시키기 위한 분화 유도 촉진법으로써 성장인자 등 바 이오 소재를 개발하여 적용하고 하는 연구들이 최근 국내외에서 활발하게 진행
○ 예로서 미국 및 유럽의 경우 다국적 제약회사인 Pfizer에서 제조 및 판매하는 제 2형 인간 뼈 형성촉진 단백질이 의료용으로써 미국 FDA의 허가를 받아 정식으로 판매
○ 국내의 경우 바이오벤쳐인 코웰메디에서 원핵세포로부터 생산한 제 2형 인간 뼈 형성촉진 단백질을 의료기기로 식약청 허가를 받아 시판
○ Korea Bone Bank라는 회사는 동물세포를 이용하여 동일한 단백질을 생산하였으 며 이를 판매
○ 이상의 두 기업에서 제조하는 제 2형 인간 뼈 형성촉진 단백질은 원핵세포 또는 동물세포를 이용하여 생산
○ 원핵세포를 이용하는 경우 비교적 생산비용이 낮기 때문에 경제성은 있으나 인체 에 적용하기 위한 고품질의 의료용 단백질로는 한계
○ 반대로 동물세포를 이용하는 경우 인간의 몸에서 생산되는 제 2형 인간 뼈 형성촉 진 단백질과 동일한 고품질의 단백질을 생산 할 수 있다는 장점은 있지만 많은 비용이 요구된다는 단점
○ 이를 상호보완하기 위한 세포 시스템이 곤충 세포를 이용하는 것
○ 곤충세포를 이용 할 경우 원핵세포를 이용하는 경우 보다 고품질의 의료용 단백질 을 생산 할 수 있고 동물세포를 이용하는 경우 보다 적은 비용이 소모되는 것이 장점
○ 따라서 본 연구의 목적은 곤충(세포) 시스템을 이용하여 뼈 형성 촉진을 위한 신소 재를 생산하고 이용하는 기술을 연구
○ 목적을 달성하기 위하여 뼈 형성 촉진을 위한 신소재 발굴을 위하여 유전자를 탐 색하여 신규 유전자를 확보하고 기존의 인간 뼈 형성촉진 단백질을 리모델링하는 과정이 필요
○ 최종적으로 이를 곤충(세포) 시스템에서 대량 발현 및 정제과정을 통하여 3차원 지지체에 적용하여 인공 뼈 개발을 위한 바이오 신소재로 적용하기 위한 기술 개 발이 가능
▣ 과목의 진행 내용 요약
1. 바이오 의약품 개발 및 상품화 현황
○ 국내 및 해외에서 개발 또는 시판중인 주요 바이오 의약품의 현황파악
○ 이를 이용한 최신연구동향 파악 및 연구계획 마련
2. 의료용 바이오신소재 연구 및 개발
○ 인간 뼈 성장촉진 및 골다공증 치료제 연구
- 현재 임상에서 의료용 또는 의료기기로 사용되는 유전자재조합의 인간 뼈 형성촉진 단백질은 해외 주요 제약회사(Pfizer) 및 국내 몇몇 기업을 중심으로 개발되어 있으나 의약품으로서 효과 및 경제성 등 문제를 가지고 있음
- 이상의 단점을 극복하기 위하여 곤충을 이용한 인간 뼈 형성촉진 단백질 발현 체계 를 개발하고자 함
○ 유전공학기술을 이용한 의료용 심혈관치료제 연구
- 급격한 사회·경제적 발전으로 현재 심혈관 질환으로 인한 사망자는 계속 증가하고 있는 추세이며 이에 대한 새로운 바이오신약 개발이 필요한 상황임
- 유전공학기술을 이용해 자연에서 유래한 독성 유전자를 이용해 바이오의약품으로서 심혈관치료에 효과적인 단백질 의약품을 개발하고자 함
