급성 면역 거부반응과 면역 관용반응에 특이적인 유전자 분석과 거대지에 특이적인 유전자의 발굴 그리고 근육 줄기세포에서 단일 세포군을 형성하는 방법 연구 Study of acute rejection, immune tolerance, macrodactyly and myoblast single cell culture : approaches to see the new insight for the biological phenomena with network analysis원문보기
바이오마커는 장기이식 징후를 나타내는 도구입니다. 본 연구에서는 그동안의 각 장기별로 연구됐던 데이터들을 모두 통합하여 분석하는 메타 분석을 통해 새로운 특이적 유전자를 발굴하고자 했습니다. 특히, 바이오마커에 대한 연구로 급성 면역 거부반응 (Acute rejection), 면역 관용반응 (Operational ...
바이오마커는 장기이식 징후를 나타내는 도구입니다. 본 연구에서는 그동안의 각 장기별로 연구됐던 데이터들을 모두 통합하여 분석하는 메타 분석을 통해 새로운 특이적 유전자를 발굴하고자 했습니다. 특히, 바이오마커에 대한 연구로 급성 면역 거부반응 (Acute rejection), 면역 관용반응 (Operational tolerance)을 메타 분석 시스템에 도입해 특이적 유전자 (Signature genes)를 발굴하는 연구를 진행하였습니다. 주성분 분석, DEGs 추출, 스코어 시스템을 통해 급성 면역 거부반응과 관련되는 특이적 과 발현 유전자 53개, 특이적 저 발현 유전자 32개를 추출하였습니다. 또한 면역 관용반응과 관련하여 특이적 과 발현 유전자 110개, 특이적 저 발현 유전자 48개를 추출하였습니다. 특히 급성 면역 거부반응에서 ISG20, CXCL9, CXCL10, CCL19, FCER1G, PMSE1, UBD 유전자가 과 발현됐고, 면역 관용반응에서 TCL1A, BLNK, MS4A1, EBF1, IGHM 유전자가 과 발현되는 것을 확인했습니다.
거대지 (Macrodactyly)는 비정상적으로 손가락 발가락이 비대해지는 증상으로 현재까지 수술적인 방법으로 주로 치료가 되고 있습니다. 이러한 거대지와 관련된 유전체 연구로 PIK3CA 와 PTN 유전자가 관여한다고 보고가 됐지만, 다중적 pathway분석으로 거대지 분석이 진행된 바가 없었습니다. 본 연구에서는 거대지 관련 특이적 유전자를 발굴하고 KEGG, WIKI, PPI, GSEA pathway에 거대지 특이적 유전자가 어떻게 생물학적 pathway로 연관되는지 연구하였습니다. 그 결과 세포분열과 관련된 CDK6, E2F1 유전자가 거대지에서 과 발현되고 지질대사와 관련된 PTEN, ABCD3 유전자가 저 발현되는 것을 알 수 있었습니다. 따라서 본 연구를 통해 거대지와 세포분열, 지질대사 pathway가 연관된 것을 알 수 있었습니다.
최근 역방향성 세포계통 추적법을 이용하여 배아 발생 과정을 역으로 규명하고 발생 과정을 재구성한 연구들이 보고 되고 있습니다. 이러한 연구들은 단일 세포에서 유래된 세포군을 사용하는데 (Monoclonal samples), 단일 세포군을 얻는 방법으로 단일 세포 클로닝이 있습니다. 이 방법은 몸의 어떠한 부위에도 적용이 가능하고 DNA가 복제되는 과정에서의 에러도 적어 역방향성 세포계통 추적법에 최적의 방법입니다. 단일 세포군을 얻기 위해서는 원하는 부위에 대한 단일 세포 배양방법이 연구되어야 하는데, 근육 줄기세포에서의 단일 세포군 배양법은 아직 연구된 바가 없습니다. 또한 역방향성 연구는 나이가 든 샘플일수록 더욱더 많은 정보를 가질 수 있는데, 따라서 노화된 조직에서도 배양이 가능하다면 평생의 돌연변이 정보를 추적할 수 있습니다. 본 연구에서는 노화된 마우스에서 근육 줄기세포를 배양하고 근육 줄기세포로 단일 세포군을 형성하는 방법을 개발하였고 이를 확인 및 검증하는 연구를 진행하였습니다. 초기 배양, 세포 필터링, 단일 세포군 형성에서 노화된 마우스는 대조군인 젊은 마우스와 비교하여 낮은 수치를 보였지만, 최종적으로 단일 세포군 형성에서 성공률 20%를 보였고 다양한 부위에서 확인 및 검증한 실험에서도 등 쪽 근육을 제외하고 20% 이상의 성공률을 보였습니다. 또한 역방향성 세포계통 추적법에 적용 가능한지를 확인하기 위해서 Variant Allele Frequency (VAF)를 조사하였고 단일 세포의 경향성인 0.5 peak를 나타내는 것을 확인했습니다. 따라서 본 연구에서는 노화된 근육 줄기세포를 이용하여 단일 세포군을 형성하는 법을 확립했고 더 나아가 역방향성 세포계통 추적법에 적용 가능함을 확인했습니다.
바이오마커는 장기이식 징후를 나타내는 도구입니다. 본 연구에서는 그동안의 각 장기별로 연구됐던 데이터들을 모두 통합하여 분석하는 메타 분석을 통해 새로운 특이적 유전자를 발굴하고자 했습니다. 특히, 바이오마커에 대한 연구로 급성 면역 거부반응 (Acute rejection), 면역 관용반응 (Operational tolerance)을 메타 분석 시스템에 도입해 특이적 유전자 (Signature genes)를 발굴하는 연구를 진행하였습니다. 주성분 분석, DEGs 추출, 스코어 시스템을 통해 급성 면역 거부반응과 관련되는 특이적 과 발현 유전자 53개, 특이적 저 발현 유전자 32개를 추출하였습니다. 또한 면역 관용반응과 관련하여 특이적 과 발현 유전자 110개, 특이적 저 발현 유전자 48개를 추출하였습니다. 특히 급성 면역 거부반응에서 ISG20, CXCL9, CXCL10, CCL19, FCER1G, PMSE1, UBD 유전자가 과 발현됐고, 면역 관용반응에서 TCL1A, BLNK, MS4A1, EBF1, IGHM 유전자가 과 발현되는 것을 확인했습니다.
거대지 (Macrodactyly)는 비정상적으로 손가락 발가락이 비대해지는 증상으로 현재까지 수술적인 방법으로 주로 치료가 되고 있습니다. 이러한 거대지와 관련된 유전체 연구로 PIK3CA 와 PTN 유전자가 관여한다고 보고가 됐지만, 다중적 pathway분석으로 거대지 분석이 진행된 바가 없었습니다. 본 연구에서는 거대지 관련 특이적 유전자를 발굴하고 KEGG, WIKI, PPI, GSEA pathway에 거대지 특이적 유전자가 어떻게 생물학적 pathway로 연관되는지 연구하였습니다. 그 결과 세포분열과 관련된 CDK6, E2F1 유전자가 거대지에서 과 발현되고 지질대사와 관련된 PTEN, ABCD3 유전자가 저 발현되는 것을 알 수 있었습니다. 따라서 본 연구를 통해 거대지와 세포분열, 지질대사 pathway가 연관된 것을 알 수 있었습니다.
최근 역방향성 세포계통 추적법을 이용하여 배아 발생 과정을 역으로 규명하고 발생 과정을 재구성한 연구들이 보고 되고 있습니다. 이러한 연구들은 단일 세포에서 유래된 세포군을 사용하는데 (Monoclonal samples), 단일 세포군을 얻는 방법으로 단일 세포 클로닝이 있습니다. 이 방법은 몸의 어떠한 부위에도 적용이 가능하고 DNA가 복제되는 과정에서의 에러도 적어 역방향성 세포계통 추적법에 최적의 방법입니다. 단일 세포군을 얻기 위해서는 원하는 부위에 대한 단일 세포 배양방법이 연구되어야 하는데, 근육 줄기세포에서의 단일 세포군 배양법은 아직 연구된 바가 없습니다. 또한 역방향성 연구는 나이가 든 샘플일수록 더욱더 많은 정보를 가질 수 있는데, 따라서 노화된 조직에서도 배양이 가능하다면 평생의 돌연변이 정보를 추적할 수 있습니다. 본 연구에서는 노화된 마우스에서 근육 줄기세포를 배양하고 근육 줄기세포로 단일 세포군을 형성하는 방법을 개발하였고 이를 확인 및 검증하는 연구를 진행하였습니다. 초기 배양, 세포 필터링, 단일 세포군 형성에서 노화된 마우스는 대조군인 젊은 마우스와 비교하여 낮은 수치를 보였지만, 최종적으로 단일 세포군 형성에서 성공률 20%를 보였고 다양한 부위에서 확인 및 검증한 실험에서도 등 쪽 근육을 제외하고 20% 이상의 성공률을 보였습니다. 또한 역방향성 세포계통 추적법에 적용 가능한지를 확인하기 위해서 Variant Allele Frequency (VAF)를 조사하였고 단일 세포의 경향성인 0.5 peak를 나타내는 것을 확인했습니다. 따라서 본 연구에서는 노화된 근육 줄기세포를 이용하여 단일 세포군을 형성하는 법을 확립했고 더 나아가 역방향성 세포계통 추적법에 적용 가능함을 확인했습니다.
주제어
#acute rejection immune tolerance macrodactyly network analysis meta analysis single cell culture myoblast cells aged cells
학위논문 정보
저자
최정우
학위수여기관
경북대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
의과학과 해부학
지도교수
김동선
발행연도
2022
총페이지
73 p
키워드
acute rejection immune tolerance macrodactyly network analysis meta analysis single cell culture myoblast cells aged cells
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