면역 결핍 질병의 효과적 치료를 위한 IL7 발현 조절 기전 연구 및 신조절자 발굴

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose& Contents : In this study, we aimed to get a strong foundation for developing a strategy to treat immunodeficiency diseases by identifying new factors and chemicals which can up-regulate the expression of IL-7, a cytokine essential for T cell homeostasis, and clinically important for reconstituting immunodeficiency. For the purpose, we tried to establish human IL-7 reporting cell lines, screen IL-7 up-regulating chemicals using the cells, and identify novel IL-7 expression regulators by performing IL-7 promoter mapping. Additionally, we tried to set up the immune-related disease mouse models which can be used for validating the function of IL-7 regulators and chemicals.
Results : During the research period, we published 4 papers as corresponding authors in international SCI level journals [PLoS ONE (2016) 11(9): e0161899, Cancer Immunol Immunother (2016) 65(6):663?675), Neuroscience Letters (2016) 628(8) 78-84, Nucleic Acids Research (2015) 14: W431?W435] and acknowledged this funding and filed the application for one domestic and one international patents (domestic application number:10-2016-0094770, international application number: PCT/KR2017/003213). The main content for the PLOS One paper and the Patent application is the establishment of human IL-7 reporting cell lines and the demonstration of feasibility for screening IL-7 up-regulating chemicals using the cells. We also set up and applied immune-related disease mouse models (cancer, multiple sclerosis) as preparatory studies for later functional studies of IL-7 regulators, and reported the results in the journals mentioned above (Cancer Immunol Immunother 2016, Neuroscience Letters 2016). Additionally, we published a collaborative paper describing a method predicting protein-peptide interaction structure which could be useful to develop a new peptide drug for IL-7 regulators identified (Nucleic Acids Research 2015). Finally, we screened additional IL-7 up-regulating chemicals and have been working on defining the regulatory mechanism of the identified IL-7 regulators. We think each of these studies will lead to a paper publication or a patent application.
Expected Contribution : Since we showed that high-throughput screening (HTS) for IL-7 up-regulating chemicals using the developed IL-7 reporter cells are feasible, extensive screening using a big chemical library would be expected to identify IL-7- specific regulators, which would be very useful in helping treating diverse immunodeficiency diseases including cancer. In addition, since we found a novel IL-7 regulator in this study, further study on the molecular details on how the regulator works to induce IL-7 gene expression would be very important in the field. Additionally, our results would help diversifying the options to regulate IL-7 expression in our body.

국문 초록 (Abstract)

연구의 목적 및 내용 : 면역력 복원 및 증가 유도제로 현재 주목받고 있는 IL-7의 새로운 발현 조절인자를 탐색하고, 그 작용 기전을 연구하며, IL-7 발현을 필요에 따라 적절히 조절할 수 있는 약물을 발굴하고자 함. 이를 바탕으로 IL-7 발현 증진을 통한 면역결핍 질병의 효과적 치료를 위한 중개 연구 기반을 확보하고자 하는 것이 본 과제의 목표임. 이를 위해 IL-7 발현을 세포주 수준에서 모니터링할 수 있는 세포주를 확립하고, IL-7 조절 약물을 high-throughput screening (HTS) 으로 탐색하고, IL-7 promoter mapping 을 통해 IL-7 조절인자를 탐색함. 또한 IL-7 조절자 효과 검증을 위한, 면역 질환 관련 생체 동물 모델을 확립하고자 함.
연구개발성과 : 본 연구 기간 동안의 연구 성과에는 4편의 SCI 급 국외 논문 발표 (교신저자로 단독 또는 공동 사사) 와 국내, 국외 특허 출원이 각각 1건 있음. 본 과제에서 제안하고, 수행해 왔던 연구 결과를 정리하여 SCI급 논문 교신저자로 발표 [PLoS ONE (2016) 11(9): e0161899, 단독 사사] 하고, 이 내용을 기반으로 국내 및 국제 특허를 출원 (국내출원 번호:10-2016-0094770, 국제PCT 출원번호: PCT/KR2017/003213). 그 핵심 내용은 endogenous IL-7 발현을 리포팅 할 수 있는 사람 세포주를 Cas9-mediated genome-editing tool을 사용하여 제작하고, 이를 활용 IL-7 발현을 증가시키는 능력을 갖는 화합물을 high-throughput screening (HTS) 을 통해 탐색 가능하다는 것을 보인 것임. 이렇게 찾아진 화합물을 면역 관련 질병 치료에 응용해 볼 수 있는가 확인하기 위한 예비적인 성격의 연구로 암, 자가 면역 질환을 활용한 연구를 수행하였는데, 이 내용을 정리하여 SCI급 논문 교신저자로 발표함 [Cancer Immunol Immunother (2016) 65(6):663?675), 중복 사사] [Neuroscience Letters (2016) 628(8) 78-84, 중복 사사]. 또한 본 연구에서 발굴할 IL-7 신조절자에 대한, peptide 약물 확보에 유용할 수 있는, 일반적 단백질 peptide 상호 작용 구조 예측 방법 관련 공동 연구로 SCI급 논문 교신저자로 발표 [Nucleic Acids Research (2015) 14: W431?W435, 중복 사사]. 추가하여 IL-7 발현 증가 유도 물질을 추가 발굴하였고, 또한 IL-7 발현 신 조절인자를 발굴하여 그 작용 기전을 연구 중에 있음. 이 결과들은 향후 논문 또는 특허로 연결될 것으로 생각됨.
연구개발성과의 활용계획 (기대효과) : IL-7 발현을 세포주 수준에서 GFP로 모니터링할 수 있는 세포주를 확립하고, 이를 활용 해 HTS 약물 스크린을 효율적으로 할 수 있음을 파일럿 연구 결과로 보였으므로, 향후 큰 규모의 HTS를 수행한다면 IL-7 발현을 특이적으로 상향 조절하는 약물을 발굴할 수 있을 것으로 기대함. 이를 다양한 면역 결핍 질병 치료에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 생각됨. 특히 IL-7은 새로운 항원특이성을 갖는 T 림프구의 발달과 팽창에서도 핵심적인 기능을 하므로, 암, AIDS 등과 같이 항원이 바뀌는 만성 면역 결핍 질병에서 암 항원이나 바이러스 항원 특이적인 새로운 T 림프구의 생성과 팽창을 유도할 수 있을 것임. 따라서 기존 항암 및 항바이러스 치료와 신약물을 병용해 난치성 면역결핍 질환의 치료를 획기적으로 증가시킬 가능성이 큼. 추가하여 새로운 IL-7 발현 조절인자를 찾았으므로, 이의 기전을 심도 있게 연구하는 것은 T 림프구 항상성 유지 및 기능 조절 기 전을 새롭게 밝히는 것으로 학문적 파급효과가 매우 큼. 또한 IL-7 발현 조절의 신규 타겟을 확보했으므로, 향후 IL-7 발현 조절의 다변화를 도모할 수 있을 것으로 기대함.