Glycomics연구방향 기획

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Glycomics연구방향 기획

1. 사업의 개요
-. 최근 Post-genome시대의 중요연구분야로서 미국, 일본을 중심으로 활발히 추진되고 있는 Glycomics분야의 연구를 21세기 국가 경쟁력 강화를 위해 국가차원에서 조속히 추진하여야 할 필요성이 대두됨.
-. 산·학·연 을 통하여 Glycomics분야에서 우수한 연구역량과 기술개발 전략을 가진 세계적으로 경쟁력이 있는 연구자를 육성지원함으로서 국내 제약, 의료 및 생명공학 산업의 육성과 국가 경제발전에 기여함.

2. 연구의 필요성
-. 지금까지 어려운 것으로 생각되어 온 생체내에서의 당쇄(Glyco chain)의 기능을 분자 수준에서 해명할 수 있는 여러 방법이 생명과학의 발달에 힘입어 개발되어 있어 지금까지 단백질과 핵산의 연구에서 발견되지 않은 새로운 생명의 조절 기작이 해명되기 시작하였고, 또한 지금까지의 연구성과에 의해 새로운 산업기반을 구축할 수 있는 가능성이 발견되고 있음.
-. 이러한 상황은 2001년 3월호 Science지의 특집 "Carbohydrates and Glycobiology"에도 상세하게 소개되어 있음.
-. 이미 획득한 당쇄관련 유전자를 활용하여 당쇄의 생체내에서의 기능을 해명하는 연구는 Functional Glycomics라고 불리어 지고 있으며, 향후 수년간에 가장 발전이 기대되는 영역임.
-. 당쇄가 기관형성, 노화, 감염, 염증, 생체방어, 암화, 암전이, 조직변성, 재생, 세포사(apotosis), 등의 다양한 생명현상에 관여하고 있는 것은 지금까지의 연구에 의해 밝혀져 있지만 현재 그 상세한 기작의 해명이 구체적인 target으로 되어 있음.
-. 지금부터는 어떠한 구조를 가진 당쇄가 어떠한 기작에 의해 특정의 생체기능분자로서 기능을 나타내는지를 분자수준에서 해명하는 것이 가능하게 되었음.
-. 지금까지 축적되어온 당쇄과학연구의 성과는 항 인플루엔자 바이러스제, 항혈액응고제, 관절염치료제 등의 우수한 의약품의 개발로서 나타나고 있음. 또한 erythropoetin등의 유전자 재조합 의약품의 in vivo에서의 작용에 당쇄가 중요한 역할을 하고 있다는 사실은 이미 알려져 있음.
-. 더구나, 당쇄인식기구를 이용한 약물 targetting (DDS)와 항염증제 개발 및 당쇄유전자의 개변에 의한 이종동물 장기이식을 가능하게 하는 기술 등의 면에서도 기대할 수 있는 단계에 있어 주목되고 있음. 이러한 당쇄과학의 치료면에의 응용은 향후 Functional Glycomics의 발전에 따라 비약적으로 진전될 것으로 생각되고 있음.
-. 최근 미국과 일본을 비롯하여 세계적으로 국가적 전략차원에서 Glycomics분야의 연구를 Post-genome시대의 중점연구로서 추진하고 있으나 국내에서는 이 분야의 중요성에 대한 인식 및 연구자의 부족한 실정이므로 21세기 국가 경쟁력 강화를 위한 Glycomics분야의 우수한 연구자 육성 및 핵심기술 개발을 위해서 국가 차원에서 집중적으로 추진해야 할 필요성이 있음.

3. 기술의 특징
복합당질( 당단백질, 당지질, 프로테오글리칸)의 당쇄기능 및 구조해명과 이들 정보를 바탕으로 한 진단 및 의약품으로 사용될 수 있는 당쇄유도체 합성에 필요한 핵심기술

4. 기술개발현황
(1) 국외 현황
1) 미국: 1999년에 NIGMS가 바이오의학 연구에 있어서 각 연구기관을 수평적으로 연결하는 프로젝트형 연구의 필요성 때문에 "Glue Grant"라는 Fund를 창설하였고 NIGMS는 3개의 프로젝트를 계획하고 있음. 그 제2탄으로서 Scripps연구소의 J. C. Paulson을 leader로 하는 "Consortium for Functional Glycomics"가 2001년 9월부터 5년간의 계획으로 start하였음. 본 Consortium은 미국내의 주요한 당쇄과학연구그룹 40개 이상을 수급하는 대형연구조직이지만 semi-project형태를 취하고 있음. 특히 미국은 2001년 9월 보고서에서 일본과의 우월성을 확보하기 위하여 당쇄연구를 post-genome연구의 중심분야의 하나로서 정하여 연구개발의 촉진을 제창하고 있음.
2) 일본: 1990년 이후 문부성, 과학기술청, 통산성, 농수성, 후생성에 의한 당쇄연구의 막대한 지원에 힘입어 당쇄유전자 연구에 있어서는 세계적으로 우위를 점하고 있으나, 최근 미국의 당쇄연구 움직임에 주목하여 2002년 5월 "당쇄과학연구거점·컨소시엄구상"이라는 제목으로 보고서를 발표하여 당쇄연구를 국가적 중점 프로젝트로서 추진하고자 계획하고 있음.
3) 독일: 과학기술청과 제약회사가 지원한 Glycobiotechnology가 대규모로 진행되었는데, 이것은 기업과 대학의 공동연구형태로 수행되었으며, 이외에 DFG주도의 프로젝트가 Bone (Glycoconjugates and contact structures at the cell surface)과 Hamburg (Glycostructures in biosynthesis)에 있음.
4) EU: Glycotrain이 있으며 구조해석과 합성방법 등의 당쇄연구지원을 행하고 있음.

(2) 국내 현황
-. 상기에서 언급한 바와 같이 최근 미국과 일본을 비롯하여 세계적으로 국가적 전략차원에서 Glycomics분야의 연구를 Post-genome시대의 중점연구로서 추진하고 있으나 국내에서는 이 분야의 중요성에 대한 인식 및 연구자가 부족한 실정임.
-. 국내에서의 당쇄연구로서는 2002년 국가지정연구실로 선정하여 추진되고 있으며 바이오디스커버리 사업으로 복합당쇄연구가 대학에서의 개인 연구팀에 의해 소규모로 진행되고 있음.
-. 따라서 21세기 국가 경쟁력 강화를 위한 Glycomics분야의 우수한 연구자 육성 및 핵심기술 개발을 위해서 국내 관련분야 연구자들이 모두 참여하는 컨소시엄 형태를 구성하여 국가 차원에서 집중적으로 추진해야 할 필요성이 있음.

5. 기술개발 목표 및 추진전략 
   추진목표
- 당쇄의 발현조절 기구 해석
- 당쇄에 의한 단백질 기능조절
- 당쇄인식분자의 인식기구 및 기능 해석
- 개체에 있어서 당쇄기능의 해명
- 초미량 당쇄구조 해석법
- 당쇄합성법, 표식법의 개발
- 생체기능재료용 당쇄 개발
- 당쇄기능에 기초한 진단기술 및 의약품 개발
   기대효과
- 당전이효소유전자의 조직 및 세포특이적 발현기작이 해명됨.
- 전사조절기구에 의한 당전이효소의 발현조절 기술이 확립됨.
- 당쇄의 발현조절 기술에 의한 세포와 세포간의 인식, 접착 기작이 해명됨.
- 당전이효소유전자의 발현조절에 의한 당쇄의 생물기능 해석에 의해 기능성 당쇄
유도체의 설계 및 개발이 가능함.

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