3D Angiogenesis-on-a-Chip 기반 환자 특이적 치료전략 수립을 위한 형태학적 및 기능적 혈관 특성 분석

국문 초록 (Abstract)

가족성 삼출성 망막병증(FEVR)은 LRP5, FZD4, NDP 등의 유전자 변이에 의해 말초 망막의 혈관신생이 저해되고 만성 허혈이 초래되는 드문 유전성 질환으로, 소아에서 시력 저하와 망막박리, 실명으로 진행할 수 있다. 그러나 표준화된 진단 및 분류 체계의 부재는 임상적 평가와 치료 전략 수립을 어렵게 한다. 본 연구에서는 FEVR 환자 유래 iPSC-유래 내피세포(iPSC-EC)를 활용하여 미세유체 기반 3차원(3D) Angiogenesis-on-a-Chip 플랫폼을 구축하고 질환 특이적 혈관 표현형을 정량적으로 재현하였다. 정상 대조군 및 HUVEC과 비교했을 때, FEVR iPSC-EC는 유의하게 비정상적 혈관망을 형성하였으며, 기능 분석에서는 증가된 혈관 투과도와 저하된 밀착연접(tight junction) 무결성이 확인되었다. 또한 anti-VEGF 약물와 Tie2 안정화 약물 처리는 이러한 비정상적 혈관신생 반응을 효과적으로 완화하였다. 이러한 결과는 기존의 2차원(2D) 배양 시스템으로는 포착하기 어려운 FEVR 특이 혈관 병태생리를 보여주며, 본 플랫폼이 기전 규명, 치료제 스크리닝, 그리고 표준화된 전임상 분류 체계 구축에 유용한 도구임을 입증한다. 나아가, iPSC 기반 다중 조직 마이크로생리시스템(MPS) 접근법은 망막을 포함한 혈관계 전반의 질환 특이적 기능 이상을 재현할 수 있는 human-relevant 프레임워크를 제시한다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 7
• 제2장 실험 방법 9
• 2.1 Angiogenesis-on-a-Chip의 설계 및 제작 9
• 2.1.1 Angiogenesis-on-a-Chip의 디자인 설계 및 사출성형 공정을 통한 대량 생산 9
• 2.2 유전질환 환자 유래 세포를 이용한 질병 모델링 10
• 2.2.1 질병 모사를 위한 세포의 준비 10
• 2.2.2 Angiogenesis-on-a-Chip에서의 혈관신생 11
• 2.2.3 형태학적 정량분석을 위한 세포의 항체 염색 12
• 2.2.4 수집한 혈관신생 데이터의 정량적 분석 13
• 2.2.5 기능 평가를 투과도 측정 시험 14
• 2.3 Angiogenesis-on-a-Chip에서의 약물 효능 평가 15
• 제3장 실험 결과 및 고찰 16
• 3.1 FEVR 환자 유래 세포를 이용한 질병 모델링 16
• 3.1.1 Angiogenesis-on-a-Chip에서 모델링된 FEVR의 형태학적 분석 16
• 3.1.1.1 FEVR 혈관신생의 유전적 변이에 따른 형태학적 분석 16
• 3.1.1.2 유전적 변이에 따른 iPSC-EC의 ECM gel 내에서의 거동 18
• 3.1.2 Angiogenesis-on-a-Chip에서 모델링된 FEVR의 기능 분석 21
• 3.1.2.1 FEVR 혈관신생의 투과도 측정 21
• 3.1.2.2 FEVR 혈관신생의 세포 밀착 연접 측정 25
• 3.2 항혈관신생 약물의 효능 평가 28
• 3.2.1 항혈관신생 약물의 효능 평가 (형태학적 분석) 28
• 3.2.2. 항혈관신생 약물의 효능 평가 (기능적 분석) 31
• 3.2.2.1 항혈관신생 약물의 효능 평가 (투과도 측정) 31
• 3.2.3.2 항혈관신생 약물의 효능 평가 (밀착연접 분석) 33
• 제4장 결론 37