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보고서 상세정보

위장관 병변 조기진단 및 기작연구를 위한 다중형광 분자영상 내시경 개발

  • 사업명

    바이오·의료기술개발

  • 과제명

    대장종양동물모델과 인체조직에서 분자영상 및 차세대 내시경 유용성검증

  • 주관연구기관

    서울아산병원
    Asan Medical Center

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2016-04

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    Ministry of Science, ICT and Future Planning

  • 등록번호

    TRKO201600002182

  • 과제고유번호

    1711026016

  • 키워드

    대장암.조기진단.다중표적 분자영상.이광자영상.내시경.Colon Cancer.Early Detection.Multiplexed Molecular Imaging.2-photon imaging.Endoscopy.

  • DB 구축일자

    2016-06-04

  • 초록 


    Purpose & Contents
    The purpose of our research is to develop the novel method to detect the colon tumors by using wide-field m...

    Purpose & Contents
    The purpose of our research is to develop the novel method to detect the colon tumors by using wide-field multichannel fluorescence endoscopy and miniaturized combined two-photon and optical coherence tomography. This combined endoscope may be used for longitudinal studies such as monitoring of growth and treatment effect.

    Results
    ■ Set up the colon tumor animal models
    - For the testing of fluorescence imging, we set up colon tumor animal models including orthotopic, xenograft, colitic cancer colon tumor and bioluminescence based tumor model.

    ■ Development of biocompatible QD probe and fluorescent ratiometric unit
    - Synthesis of biocompatible AgInS2/ZnS QD- Ab probe and verification of probes
    - Development of fluorescent ratiometric unit for colon cancer and evaluation of probe performance
    ■ Evaluation of MMP14 antibody-quantum dot conjugates and ratiometric fluorescence probe (CV-Glu) on mouse and patient colon tissues.
    - The fluorescence images were demonstrated that most tumors can be visualized clearly.
    - Cytotoxicity test and mouse toxicity test of biocompatible QD probe and fluorescent ratiometric unit

    ■ Development of side-viewing TPM-OCT endoscope probe for in vivo colon study in animal model
    - Endoscopic imaging and its analysis of TPM-OCT endoscopic images using ex vivo colon tissue in animal models

    ■ TPM-OCT endoscope probe improvement for animal model research and in vivo
    - Improvement of TPM-OCT endoscope probe and application using digital micromirror device (DMD), deformable mirror (DM) and wavefront sensor (WFS)
    - In vivo side-viewing TPM-OCT endoscope improvement and optimization for tissue imaging with wavefront correction

    ■ Development of side-viewing rotary OCT scanning endoscope probe for research and clinical applications
    - Development of 2.7 mm side-viewing rotary OCT scanning probe
    - Performance verification of developed side-viewing rotary OCT scanning endoscope probe by test imaging of tissue phantom and human tissue

    ■ Multi-color fluorescence endoscope for comprehensive GI tract screening
    - Development of a wide-field multi-channel fluorescence endoscope to screen GI tract for colon cancer using multiple molecular probes targeting matrix metalloproteinases(MMP) conjugated with quantum dots (QD) in AOM/DSS mouse model.
    - MMP9 and MMP14 antibody (Ab)-QD conjugates demonstrate specific binding to colonic adenoma.

    ■ Developed flxible imaging scope for clinic use.
    - Effectiveness of fluorescence endoscope was tested using colonosope training model and porcine colon injected with fluorophores for clinical application.
    - The imaging scope can be inserted to biopsy channel of sigmoidoscope and be got multiple fluorescence imaging. We chacterized molecular endosscopic imaging system using multiple fluorescence samples (ICG, FITC, QD) in pig colon and tested efficiency for clinic use.

    Expected Contribution
    - Clinical application of multi-color molecular imaging
    - Clinic applicable fundamental technology of colon cancer detection using multiplexed quantum dot imaging
    - Rapid and multiplex colon cancer diagnosis using endoscopy with quantum dot probes - Open a new market of medical imaging with high economic profits
    - Development of multiple target fluorescence endoscopy will be needed for clinical application of this novel method.
    - Increased colorectal cancer detection and of early-stage diagnosis through molecular imaging
    - Public health and welfare improvement and patient’s financial and psychological loss minimization
    - Procure original technology of next generation gastrointestinal tract endoscope having large economical · industrial impact


    < 최종 목표 >
    위장관 병변 조기진단 및 기작연구를 위한 다중형광 내시경과 국소 세포 미세구조 관찰 이광자-OCT 내시경다중형광 분자영상 내시경 개발

    연구내용 1.
    분자영상을 위한 마우스모델 구축 및 대장종...

    < 최종 목표 >
    위장관 병변 조기진단 및 기작연구를 위한 다중형광 내시경과 국소 세포 미세구조 관찰 이광자-OCT 내시경다중형광 분자영상 내시경 개발

    연구내용 1.
    분자영상을 위한 마우스모델 구축 및 대장종양 동물모델과 인체조직을 이용한 생체 적합형 양자점 프로브와 비율계량 유닛 프로브의 효용성 및 독성검증
    • 광학영상을 위한 대장암 동물모델 확립
    • 비독성 양자점 기반 생체적합형 형광프로브 및 비율계량 유닛의 개발 및 광학영상검증
    • 비율 계량 유닛 도입 생체 적합형 프로브의 암표지 효용성 검증 및 분자영상
    • 개발된 생체적합형 프로브 및 비율계량유닛 프로브의 동물 모델에서 독성 검증

    연구내용 2.
    향상된 동물모델 연구용 이광자-OCT 내시경의 효용성 검증 및 전임상 시험 적용 성능 평가
    • 질환기전 연구를 위한 대장암 동물 모델을 이용한 향상된 이광자-OCT 내시경 기술개발
    • 대장종양 마우스 모델과 인체조직을 이용한 이광자-OCT 프로브 효용성 검증

    연구내용 3.
    임상용 다중형광 내시경 효용성 검증 및 전임상 스크린닝
    • 임상용 다중형광 분자영상 내시경 시스템 개발 및 개선
    • 개발된 차세대 내시경의 중동물 대상 효용성 검증 및 안정성 검증
    • 개발된 차세대 내시경의 임상 시험 설계 수행 및 유효성 평가 실시


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 국문 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 7
    6. CONTENTS ... 9
    7. 목차 ... 10
    8. 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 11
    9. 1 절. 연구 개발의 목적 ... 11...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 국문 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 7
    6. CONTENTS ... 9
    7. 목차 ... 10
    8. 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 11
    9. 1 절. 연구 개발의 목적 ... 11
    10. 2 절. 연구 개발의 필요성 ... 11
    11. 3 절. 연구 개발 범위 ... 13
    12. 제2장. 국내외 기술개발 현황 ... 20
    13. 1. 세계적 수준 ... 20
    14. 2. 국내외 연구현황 ... 20
    15. 제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 22
    16. 1절. 연구수행 내용 ... 22
    17. 2절. 연구수행 성과 ... 27
    18. 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 46
    19. (1) 연구개발의 최종목표 ... 46
    20. (2) 연차별 연구개발 목표 및 내용 ... 46
    21. (3) 계획대비 달성도 ... 49
    22. (4) 중요 연구 목표 ... 55
    23. 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 56
    24. 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 58
    25. 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 59
    26. 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 60
    27. 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 61
    28. 1세부: 서울아산병원 (아산생명과학연구원) ... 61
    29. 2세부: 광주과학기술원 ... 62
    30. 3세부: 포항공과대학교 ... 63
    31. 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 65
    32. 제11장. 기타사항 ... 66
    33. 제12장. 참고문헌 ... 67
    34. 끝페이지 ... 70
  • 참고문헌

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