당뇨병 치료를 위한 분자영상학적 진단 가능한 면역반응 억제형 췌장소도 개발 = Molecular imaging and therapy of immunoprotected pancreatic islets for curing diabetes mellitus

국문 초록 (Abstract)

Ⅰ. 연구개발의 목표
면역반응 억제 효과와 분자영상학적 진단이 가능한 이미징 프로브 개발 및 당뇨병 치료를 위해 이식되는 췌장소도에의 표지 및 진단을 통한 단일 종류의 면역억제 약물 이용한 맞춤형 치료 프로토콜 개발
Ⅱ. 연구개발의 내용
□ 이미징 프로브를 표지한 췌장소도를 당뇨질환 동물모델에 이식 후 당뇨병 치료 능력 평가
□ 이미징 프로브를 표지한 췌장소도를 당뇨질환 동물모델이 이식 후 분자영상학적 분석 및 평가 기술 확립
□ 분자영상학적 분석을 통해 확보한 데이터를 바탕으로 한 면역억제 약물을 활용한 약물 치료 프로토콜 확립
Ⅲ. 연구개발결과
○ 산화철을 이용한 췌장소도 표면 개질용 MRI 조영제 개발
○ 췌장소도 표면에 이미징 프로브를 표지하기 위한 화학 반응식 확립
○ 이미징 프로브를 표지한 췌장소도의 인슐린 분비 능력 및 생존율에 영향이 없음을 확인
○ 반면 일반적인 세포표지법인 MRI Feridex를 처리하면 췌장소도 세포내부로 유입되어 인슐린 분비 능력이 저하됨을 확인 함
○ 이미징 프로브를 표지한 췌장소도를 당뇨유도 동물모델에 이식 후 당뇨병 치료 능력 확인
○ 또한 다양한 개수의 췌장소도를 이식한 후 검출된 이미징 강도 결과와 혈당 수치 비교 분석을 통한 이식된 췌장소도의 기능성(functionality) 정도를 기 확립된 standard curve에 따른 정량적 분석 가능성 확인
○ 실제로 이식된 이미징 프로브를 표지한 췌장소도에 대한 조직검사 (H&E, anti-insulin 및 MR/optical 이미지)를 실시하여 이식된 췌장소도 내부에서의 세포사멸이 없음을 확인하였고, 인슐린 발현도 정상임을 확인
○ 따라서 MRI 영상기술을 통해서 이식된 췌장소도의 개수의 감소를 관찰할 수 있게 되어 그에 맞춰서 다양한 종류의 면역억제제를 투여하는 농도를 결정할 수 있는 치료 프로토콜 확립 가능성을 확인함
Ⅳ. 연구개발결과의 활용계획
○ 줄기세포 치료제를 환자에게 주입 후 고해상력으로 지속적 및 반복적으로 이미징하는데 활용 가능성이 매우 높음
○ 또한 조영제에 다른 기능성(예:라디칼 검출)을 부여하여 다기능성 MR 조영제 개발에도 활용 가능

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Ⅰ. Research Purpose
Development of magnetic resonance imaging (MRI) of transplanted pancreatic islets after surface modification of pancreatic islets using MR contrast agent, and application for type 1 diabetes therapy using this modified islet transplantation with immunosuppressant agent.
Ⅱ. Research Contents
□ Evaluation of type 1 diabetes therapy after pancreatic islet transplantation using chemical modification with MR contrast agent
□ Evaluation of in vivo imaging analysis using MRI images from the diabetic mice after pancreatic islet transplantation
□ Establishment of therapeutic protocol using immunosuppressant agent with in vivo MR images
Ⅲ. Research Results
○ Development of MR contrast agent from iron oxide for surface modification of pancreatic islets
○ Establishment of surface modification of pancreatic islets with heparin-SPIO MR contrast agent
○ Assessment of Insulin secretion function and viability of heparin-SPIO-conjugated islets
○ As controls, Feridex (commercially available MR contrast agent) could affect the function of islets after cellular uptake into islets
○ Demonstration of therapeutic action of heparin-SPIO-conjugated islets in the diabetic animals
○ In vivo MR imaging analysis of transplanted heparin-SPIO-conjugated islets in the diabetic animals
○ From the analysis of MR imaging with different number of transplanted heparin-SPIO-conjugated islets, establishment of analysis method for quantitative measurement of transplanted islets compared with standard curve
Ⅳ. Applications
○ In vivo MR imaging of the injected stem cells for cellular tracking in vivo with high resolution and repetitive detection
○Development of multi-functional MR contrast agent for sensing the radicals on the surface of transplanted cells