우리나라의 암 유발 빈도에서 유방암은 위암, 폐암, 간암, 대장암에 이어서 다섯 번째이며, 서구국가에 비해서 낮은 편이지만, 생활양식이 서구화되어 가고, 지방 섭취의 증가와 이로 인한 비만의 증가, 출산율 및 수유의 감소, 만혼, 조기 초경 및 폐경기 지연 등의 사회적인 현상으로 인해 그 발병률은 증가하고 있다. 따라서 이에 대한 적절한 예방 및 치료법의 개발이 시급한 실정이다. 그러나 현재 암 치료를 위해서 사용하고 있는 많은 항암제들은 암의 종류에 따라 효능이 다를 뿐만 아니라 치료 후의 경과나 부작용에서 많은 문제점을 가지고 있기 때문에 치료효능이 뛰어나면서 부작용이 거의 없는 새로운 물질의 개발이 필요한 실정이다. 이러한 필요에 의해서 다양한 천연물들이 많은 연구자들이나 산업계에서 관심을 가지게 되었고, 일부 천연물에서 항암 및 면역조절 효과가 뛰어나다는 사실이 밝혀지고 있다. 특히 세계 여러 나라에서는 새로운 천연물질의 개발과 관련된 재료로 민간요법에서 사용되는 민간약재가 선택되어 긍정적이고 성공적인 결과를 얻고 있는 추세이며, 최근에는 국내에서도 각종 질환과 연관된 다양한 생물학적 반응 조절제로서 기능을 하는 것으로 알려져 전승되어온 많은 천연 산물들을 대상으로 이들에 대한 체계적인 검토가 활발히 수행되고 있다. 하지만 육상생물 자원으로부터 얻을 수 있는 의약품 또는 산업소재 등은 거의 한계에 도달하였기 때문에 엄청난 잠재력을 가지고 있지만 상대적으로 연구가 많이 되지 않은 해양자원에 많은 관심과 연구가 진행되어지고 있다. 해양은 지구표면의 3/4를 차지하고 있으며 지구상에 서식하는 ...
우리나라의 암 유발 빈도에서 유방암은 위암, 폐암, 간암, 대장암에 이어서 다섯 번째이며, 서구국가에 비해서 낮은 편이지만, 생활양식이 서구화되어 가고, 지방 섭취의 증가와 이로 인한 비만의 증가, 출산율 및 수유의 감소, 만혼, 조기 초경 및 폐경기 지연 등의 사회적인 현상으로 인해 그 발병률은 증가하고 있다. 따라서 이에 대한 적절한 예방 및 치료법의 개발이 시급한 실정이다. 그러나 현재 암 치료를 위해서 사용하고 있는 많은 항암제들은 암의 종류에 따라 효능이 다를 뿐만 아니라 치료 후의 경과나 부작용에서 많은 문제점을 가지고 있기 때문에 치료효능이 뛰어나면서 부작용이 거의 없는 새로운 물질의 개발이 필요한 실정이다. 이러한 필요에 의해서 다양한 천연물들이 많은 연구자들이나 산업계에서 관심을 가지게 되었고, 일부 천연물에서 항암 및 면역조절 효과가 뛰어나다는 사실이 밝혀지고 있다. 특히 세계 여러 나라에서는 새로운 천연물질의 개발과 관련된 재료로 민간요법에서 사용되는 민간약재가 선택되어 긍정적이고 성공적인 결과를 얻고 있는 추세이며, 최근에는 국내에서도 각종 질환과 연관된 다양한 생물학적 반응 조절제로서 기능을 하는 것으로 알려져 전승되어온 많은 천연 산물들을 대상으로 이들에 대한 체계적인 검토가 활발히 수행되고 있다. 하지만 육상생물 자원으로부터 얻을 수 있는 의약품 또는 산업소재 등은 거의 한계에 도달하였기 때문에 엄청난 잠재력을 가지고 있지만 상대적으로 연구가 많이 되지 않은 해양자원에 많은 관심과 연구가 진행되어지고 있다. 해양은 지구표면의 3/4를 차지하고 있으며 지구상에 서식하는 생물종의 약 80%가 분포되어 있어나 접근성 등의 문제로 많은 연구가 진행되지 않았지만 최근에는 선진국들을 중심으로 생명과학의 소재 개발의 대상을 육상생물에서 해양생물로 점차 이전하는 추세이다. 현재 해양생명과학 산업 시장규모는 전체 생명과학 분야에 비하여 상대적으로 작으나 향후 발전 잠재력이 매우 높기 때문에 이를 선점하기 위한 국가 간의 경쟁이 더욱 치열할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 우리나라에서 자생하는 해조류 중, 남해안에 많이 생육하는 톳(Hizikia fusiformis)의 효능을 과학적이고 객관적인 실험을 통하여 검증함으로서 기능성 식의 약 신소재로서의 개발이 가능한지의 여부를 조사하였다. 이러한 연구를 하고자하는 목적은 체계적인 연구를 통하여 객관적 자료를 제시함으로서 관련 산업의 발전과 국민의 건강 증진에 톳의 활용을 위한 대한 근거 자료 제공에 크게 기여할 것으로 생각되기 때문이다. 또한 얻어진 결과들을 대상으로 다양한 용도 특허 획득 및 임상 적용 가능성을 제시함으로서 국․내외적인 국가 경쟁력을 획득 할 수 있을 것이라고 사료된다. 톳은 평균수면에서 저조선 약 30cm 위쪽의 조간대 하부에 서식하고 유성세대만 존재하는 다년생 해조류이며, 우리나라에서는 주문진 이남에서 서해안 장산곶까지 생육하고 남해안과 제주 지역에 널리 분포하고 있다. 톳은 분류학상, Heterokontophyta (갈조식물문), Phaeophyceae (갈조식물강), Fucales (모자반목), Sargassaceae (모자반과), Hizikia (톳속)에 속한다(Watanabe et al., 1979). 톳은 최근 들어 건강식으로 각광받고 있는 해조류 중에서 김이나 미역처럼 흔히 먹지는 않지만 다른 해조류에 비해 칼슘, 철, 요오드 같은 무기질, 비타민 등이 풍부하며, 특히 폐경기로 인한 뼈 손상이나 골다공증이 찾아오기 쉬운 갱년기 여성들이 꾸준히 섭취할 경우, 골다공증 등 갱년기 장애를 예방하고 혈액을 깨끗하게 하여 동맥경화 예방 에 큰 효과가 있는 것으로 밝혀지면서 새롭게 각광받고 있다(Watanabe et al., 1979; Dobashi et al., 1989; Li et al., 2006). 그러나 톳의 추출물에 대한 항암효과나 암세포의 증식억제와 연관된 구체적인 기전 연구는 거의 이루어져 있지 않은 상태이다. 한편 세포의 죽음은 necrosis와 apoptosis로 구분되는데 이는 세포의 형태적 및 생화학적 특성에 의하여 구분된다. Necrosis는 생리적, 화학적인 외상에 의한 세포의 죽음이고, apoptosis는 개체의 정상적인 발달과 분화에 관여하며, 태아의 형태형성, 난자의 배란, 신경세포의 시냅스 형성 등과 연관된 체내 비정상적인 세포들을 제거하는 기전이다(Searle et al., 1982; Lieberthal et al., 1998; Zimmermann et al., 2001). 특히 apoptosis에는 세포질 및 염색질 응축, 세포막 수포화 현상, DNA 단편화 등이 수반되는데 이러한 현상은 세포내부의 정교한 신호전달에 의해 조절된다(Wyllie et al., 1980; Schulze-Osthoff et al., 1998). Apoptosis 조절에는 anti-apoptotic 유전자인 Bcl-2 및 Bcl-XL과 pro-apoptotic 유전자인 Bax 및 Bad가 서로 dimer를 형성하면서 cytochrome c와 같은 apoptosis 유발에 관여하는 인자들의 활성을 조절한다(Jurgensmeier et al., 1998; Lenaz et al., 1999). 또한 caspase라고 이름 붙여진 ICE/CED-like proteasefamily 역시 apoptosis 유발에 중요한 역할을 하는데, 이들은 apoptosis 유도를 활성화시키는 신호에 의해 활성화된 cysteine-related proteases로 되어 직접 또는 간접적으로 세포 내 존재하는 poly(ribose-ADP) polymerase (PARP), β-catenin 및 phospholipase C (PLC) γ1 단백질 등과 같은 많은 표적 단백질의 분해에 관여한다(Fukuda, 1999; Kaufmann et al., 1993; Lazebnik et al., 1994; Rowlands et al., 2000; Wijnhoven et al., 2000). Apoptosis에 관여하는 여러 인자들 중 최근 밝혀진 또 다른 class인 inhibitor of apoptosis proteins (IAPs)에 속하는 유전자 산물은 곤충세포에서 바이러스 감염에 의한 apoptosis를 억제하기 위한 baculoviral 단백질 군들로서 외부 신호에 의한 세포 내 anti-apoptotic 활성을 지니는데(LaCasse et al., 1998; Yang and Li, 2000) 이들 중 몇 가지 IAPs는 caspases와의 직접적인 결합을 통하여 그들의 apoptotic 활성을 억제할 수 있을 것으로 밝혀져, IAP family들의 잠재적인 역할에 대한 관심이 높아지고 있다(Holcik et al., 2001; Hussein et al., 2003; Salvesen and Duckett, 2002). 따라서 특정 신물질에 의한 암세포의 apoptosis 유도는 항암제 발굴을 위한 필수적인 과정으로 인식되어지고 있다. 본 연구에서는 선행 조사를 통하여 다양한 톳의 유기용매 분획물 중 비교적 항암활성이 높았던 ethyl alcohol 추출물(ethyl alcohol extract of H. fusiforme, EAHF)이 인체유방암주인 MDA-MB-231 및 MCF-7 세포들의 증식에 미치는 영향을 조사하였다. 아울러 EAHF 처리에 의한 유방암세포의 증식억제가 apoptosis 유발과 연관성이 있는지를 확인하였으며, apoptosis 과정에 관여하는 몇 가지 중요한 유전자들의 발현 변화를 조사하여 유의적인 결과를 얻었기에 이를 보고하는 바이다.
우리나라의 암 유발 빈도에서 유방암은 위암, 폐암, 간암, 대장암에 이어서 다섯 번째이며, 서구국가에 비해서 낮은 편이지만, 생활양식이 서구화되어 가고, 지방 섭취의 증가와 이로 인한 비만의 증가, 출산율 및 수유의 감소, 만혼, 조기 초경 및 폐경기 지연 등의 사회적인 현상으로 인해 그 발병률은 증가하고 있다. 따라서 이에 대한 적절한 예방 및 치료법의 개발이 시급한 실정이다. 그러나 현재 암 치료를 위해서 사용하고 있는 많은 항암제들은 암의 종류에 따라 효능이 다를 뿐만 아니라 치료 후의 경과나 부작용에서 많은 문제점을 가지고 있기 때문에 치료효능이 뛰어나면서 부작용이 거의 없는 새로운 물질의 개발이 필요한 실정이다. 이러한 필요에 의해서 다양한 천연물들이 많은 연구자들이나 산업계에서 관심을 가지게 되었고, 일부 천연물에서 항암 및 면역조절 효과가 뛰어나다는 사실이 밝혀지고 있다. 특히 세계 여러 나라에서는 새로운 천연물질의 개발과 관련된 재료로 민간요법에서 사용되는 민간약재가 선택되어 긍정적이고 성공적인 결과를 얻고 있는 추세이며, 최근에는 국내에서도 각종 질환과 연관된 다양한 생물학적 반응 조절제로서 기능을 하는 것으로 알려져 전승되어온 많은 천연 산물들을 대상으로 이들에 대한 체계적인 검토가 활발히 수행되고 있다. 하지만 육상생물 자원으로부터 얻을 수 있는 의약품 또는 산업소재 등은 거의 한계에 도달하였기 때문에 엄청난 잠재력을 가지고 있지만 상대적으로 연구가 많이 되지 않은 해양자원에 많은 관심과 연구가 진행되어지고 있다. 해양은 지구표면의 3/4를 차지하고 있으며 지구상에 서식하는 생물종의 약 80%가 분포되어 있어나 접근성 등의 문제로 많은 연구가 진행되지 않았지만 최근에는 선진국들을 중심으로 생명과학의 소재 개발의 대상을 육상생물에서 해양생물로 점차 이전하는 추세이다. 현재 해양생명과학 산업 시장규모는 전체 생명과학 분야에 비하여 상대적으로 작으나 향후 발전 잠재력이 매우 높기 때문에 이를 선점하기 위한 국가 간의 경쟁이 더욱 치열할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 우리나라에서 자생하는 해조류 중, 남해안에 많이 생육하는 톳(Hizikia fusiformis)의 효능을 과학적이고 객관적인 실험을 통하여 검증함으로서 기능성 식의 약 신소재로서의 개발이 가능한지의 여부를 조사하였다. 이러한 연구를 하고자하는 목적은 체계적인 연구를 통하여 객관적 자료를 제시함으로서 관련 산업의 발전과 국민의 건강 증진에 톳의 활용을 위한 대한 근거 자료 제공에 크게 기여할 것으로 생각되기 때문이다. 또한 얻어진 결과들을 대상으로 다양한 용도 특허 획득 및 임상 적용 가능성을 제시함으로서 국․내외적인 국가 경쟁력을 획득 할 수 있을 것이라고 사료된다. 톳은 평균수면에서 저조선 약 30cm 위쪽의 조간대 하부에 서식하고 유성세대만 존재하는 다년생 해조류이며, 우리나라에서는 주문진 이남에서 서해안 장산곶까지 생육하고 남해안과 제주 지역에 널리 분포하고 있다. 톳은 분류학상, Heterokontophyta (갈조식물문), Phaeophyceae (갈조식물강), Fucales (모자반목), Sargassaceae (모자반과), Hizikia (톳속)에 속한다(Watanabe et al., 1979). 톳은 최근 들어 건강식으로 각광받고 있는 해조류 중에서 김이나 미역처럼 흔히 먹지는 않지만 다른 해조류에 비해 칼슘, 철, 요오드 같은 무기질, 비타민 등이 풍부하며, 특히 폐경기로 인한 뼈 손상이나 골다공증이 찾아오기 쉬운 갱년기 여성들이 꾸준히 섭취할 경우, 골다공증 등 갱년기 장애를 예방하고 혈액을 깨끗하게 하여 동맥경화 예방 에 큰 효과가 있는 것으로 밝혀지면서 새롭게 각광받고 있다(Watanabe et al., 1979; Dobashi et al., 1989; Li et al., 2006). 그러나 톳의 추출물에 대한 항암효과나 암세포의 증식억제와 연관된 구체적인 기전 연구는 거의 이루어져 있지 않은 상태이다. 한편 세포의 죽음은 necrosis와 apoptosis로 구분되는데 이는 세포의 형태적 및 생화학적 특성에 의하여 구분된다. Necrosis는 생리적, 화학적인 외상에 의한 세포의 죽음이고, apoptosis는 개체의 정상적인 발달과 분화에 관여하며, 태아의 형태형성, 난자의 배란, 신경세포의 시냅스 형성 등과 연관된 체내 비정상적인 세포들을 제거하는 기전이다(Searle et al., 1982; Lieberthal et al., 1998; Zimmermann et al., 2001). 특히 apoptosis에는 세포질 및 염색질 응축, 세포막 수포화 현상, DNA 단편화 등이 수반되는데 이러한 현상은 세포내부의 정교한 신호전달에 의해 조절된다(Wyllie et al., 1980; Schulze-Osthoff et al., 1998). Apoptosis 조절에는 anti-apoptotic 유전자인 Bcl-2 및 Bcl-XL과 pro-apoptotic 유전자인 Bax 및 Bad가 서로 dimer를 형성하면서 cytochrome c와 같은 apoptosis 유발에 관여하는 인자들의 활성을 조절한다(Jurgensmeier et al., 1998; Lenaz et al., 1999). 또한 caspase라고 이름 붙여진 ICE/CED-like protease family 역시 apoptosis 유발에 중요한 역할을 하는데, 이들은 apoptosis 유도를 활성화시키는 신호에 의해 활성화된 cysteine-related proteases로 되어 직접 또는 간접적으로 세포 내 존재하는 poly(ribose-ADP) polymerase (PARP), β-catenin 및 phospholipase C (PLC) γ1 단백질 등과 같은 많은 표적 단백질의 분해에 관여한다(Fukuda, 1999; Kaufmann et al., 1993; Lazebnik et al., 1994; Rowlands et al., 2000; Wijnhoven et al., 2000). Apoptosis에 관여하는 여러 인자들 중 최근 밝혀진 또 다른 class인 inhibitor of apoptosis proteins (IAPs)에 속하는 유전자 산물은 곤충세포에서 바이러스 감염에 의한 apoptosis를 억제하기 위한 baculoviral 단백질 군들로서 외부 신호에 의한 세포 내 anti-apoptotic 활성을 지니는데(LaCasse et al., 1998; Yang and Li, 2000) 이들 중 몇 가지 IAPs는 caspases와의 직접적인 결합을 통하여 그들의 apoptotic 활성을 억제할 수 있을 것으로 밝혀져, IAP family들의 잠재적인 역할에 대한 관심이 높아지고 있다(Holcik et al., 2001; Hussein et al., 2003; Salvesen and Duckett, 2002). 따라서 특정 신물질에 의한 암세포의 apoptosis 유도는 항암제 발굴을 위한 필수적인 과정으로 인식되어지고 있다. 본 연구에서는 선행 조사를 통하여 다양한 톳의 유기용매 분획물 중 비교적 항암활성이 높았던 ethyl alcohol 추출물(ethyl alcohol extract of H. fusiforme, EAHF)이 인체유방암주인 MDA-MB-231 및 MCF-7 세포들의 증식에 미치는 영향을 조사하였다. 아울러 EAHF 처리에 의한 유방암세포의 증식억제가 apoptosis 유발과 연관성이 있는지를 확인하였으며, apoptosis 과정에 관여하는 몇 가지 중요한 유전자들의 발현 변화를 조사하여 유의적인 결과를 얻었기에 이를 보고하는 바이다.
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