[논문]다양한 식물에서의 PDRN(Polydeoxyribonucleotide) 추출 수율 비교 및 상처치유 효능 분석

송미희; 최문혁; 정진형; 이상식; 정우영

doi:10.17661/jkiiect.2022.15.5.387

다양한 식물에서의 PDRN(Polydeoxyribonucleotide) 추출 수율 비교 및 상처치유 효능 분석
Efficiency of PDNR (Polydeoxyribonucleotide) extraction from various plant species and its in vitro wound healing activity 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.15 no.5, 2022년, pp.387 - 395

송미희 (Hyundaemedtech CO.Ltd) , 최문혁 (Department of Electronic and Communication Engineering) , 정진형 (Department of Biomedical IT) , 이상식 (Department of Biomedical Engineering, Catholic Kwandog University) , 정우영 (Department of Biomedical Science, Catholic Kwandog University)

초록
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PDRN(Polydeoxyribonucleotide)은 조직재생 활성물질로 손상된 세포 및 조직의 자가 재생을 촉진하는 DNA 유래의 중합물질이다. PDRN은 DNA를 다양한 물리적 또는 화학적 방법으로 작은 크기로 절단한 DNA 조각으로 체내 투여시 조직세포 표면의 adenosine A2A receptor 수용체를 자극하여 세포 재생을 촉진하며 상처를 빠르게 회복시키고, 통증도 감소시키는 효과가 있다. 보통 어류의 정소나 정액으로부터 PDRN 추출을 하지만 본 연구에서는 다양한 식물에서 PDRN 추출 실험을 진행하였다. 실험 결과, 7종의 식물에서 PDRN 수율과 순수도는 단위 식물 중량 당 쑥갓이 가장 높았고, 브로콜리가 그 다음으로 우수했다. 이 두 식물의 PDRN을 대상으로 시험관에서 wound healing assay를 진행하여 PDRN의 효능을 분석한 결과, ㎍/ml 수준의 쑥갓과 브로콜리의 PDRN가 유의하게 wound healing 활성이 높음을 확인하였다. 본 연구의 결과는 이들 식물 유래 PDRN이 연어와 같은 어류 유래의 PDRN의 대체제로 사용할 수 있음을 의미한다.

Abstract ▼ AI-Helper

PDRN (Polydeoxyribonucleotide) is a DNA-derived polymer that promotes self-renewal of damaged cells and tissues as a tissue regeneration active material. PDRN is a DNA fragment cut into small sizes by various physical or chemical methods. When administered to the body, PDRN binds and stimulates the adenosine A2A receptor on the surface of tissue cells to promote cell regeneration, accelerate wound healing, and reduce pain. Although PDRN is prepared from testis or semen of fish in most cass, PDRN extraction from various plants species was performed in the present study. Among 7 tested plant species, the highest DNA yield and purity was obtained form mugwort (Chrysanthemum coronarium, C.c), followed by broccoli (Brassica oleracea, B.o). Then, we evaluated the in vitro wound healing capacity of PDRNs prepared from these two selected plants. PDRN from C.c and B.o. significantly stimulated the wound healing process at ㎍/ml range. The present study suggests that PDRN from plant species can be an effective alternative to PDRN from marine organism.

주제어

표/그림 (17)

그림 그림 1. DNA 초음파 분쇄 과정 Fig. 1. DNA sonication process
그림 그림 2. DNA순도 및 농도측정을 위한 Nanodrop-1000 Fig. 2. Nanodrop-1000 for DNA purity and concentration measurement
표 표 1. DNA 추출에 사용된 식물 Table 1. Plants used for DNA extraction
그림 그림 3. 초음파 분쇄 전 (DNA) 및 후 (PDRN)의 DNA 농도 분석 Fig. 3. DNA concentration analysis before and after sonication
그림 그림 4. 초음파 분쇄 전 (DNA) 및 후 (PDRN)의 DNA 순도 분석 Fig. 4. DNA purity analysis before and after sonication
표 표 2. 상처 치유 분석에 사용될 쑥갓 과 브로콜리의 PDRN 농도 Table 2. PDRN C.c and B.o to be used in Wound Healing assays
표 표 3. 각 시료별 DNA 농도 측정 결과 Table 3. DNA concentration measurement results for each sample
그림 그림 5. 초음파 분쇄를 하지 않은 식물 DNA 전기영동 Fig. 5. DNA electrophoresis without sonication
그림 그림 6. 초음파 분쇄 9분 진행한 DNA 전기영동 Fig. 6. DNA electrophoresis performed by sonication for 9 minutes
표 표 4. 각 시료별 DNA 순도 측정 Table 4. Plant-derived PDRN yield analysis
표 표 5. 식물 유래 PDRN 수율 분석 Table 5. Plant-derived PDRN yield analysis
그림 그림 7. 쑥갓의 PDRN 함량별 in vitro wound healing assay Fig. 7. In vitro wound healing assay for each PDRN content of C.c
그림 그림 8. 쑥갓의 12시간대 농도별 wound closure효능 비교 Fig. 8. Wound closure rate for each concentration in the 12h range of C.c
그림 그림 9. 브로콜리의 PDRN 함량별 in vitro wound healing assay Fig. 9. In vitro wound healing assay for each PDRN content of B.o
표 표 6. 쑥갓의 PDRN 함량 별 Closure Rate average Table 6. Closure Rate average by PDRN content of C.c
그림 그림 10. 브로콜리의 12시간대 농도별 wound closure효능 비교 Fig. 10. Closure rate for each concentration in the 12h range of B.o
표 표 7. 브로콜리의 PDRN 함량 별 Closure Rate average Table 7. Closure Rate average by PDRN content of B.o

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 흔히 사용되고 있는 어류성 PDRN의 대체제로 쉽게 구할 수 있고 사용이 편하며, 상시 확보할 수 있는 식물성 시료로부터 PDRN 추출을 진행하였다. DNA 추출과 PDRN의 정제를 통해 시료별 DNA의 순도, 농도 및 PDRN 수율을 분석하고, 이를 통해 가장 좋은 시료를 선택하여 상처치유 분석(wound healing assay)를 통한 PDRN의 효능분석을 통하여 식물성 PDRN의 효능을 확인하고자 하였다.
본 연구에서는 다양한 식물 PDRN 추출 수율 비교 및 수율이 가장 높은 식물의 처리에 따른 상처치유분석(wound healing assay)을 위하여 DNA를 추출, 정제하였다.

제안 방법

2.1의 DNA 추출 실험 진행 후 Sonication(초음파분쇄기)을 이용하여 DNA를 조각내주어 PDRN 정제를 하였다. Sonication은 VCX-130 (Sonics, Newtown, CT, USA)를 사용하여 진행하였으며, 그림 1과 같이 90% Amplitude, 9분간 59초 가동, 1초 휴식의 조건으로 설정하여 초음파 분쇄를 진행하였고, 이 과정은 많은 열이 발생하므로 Ice에 tube를 넣어 열을 낮추어 주며 진행하였다.
본 연구에서는 7가지의 식물 시료를 가지고 PDRN 추출을 위해 실험을 진행하였다. 돈나물, 공심채, 향쑥에 대한 식물은 반복 실험을 통해 일회 실험의 값이 공정의 오류에 의한 것인지 확인하기 위하여 군을 나누어 실험진행을 하였다.
본 연구에서는 흔히 사용되고 있는 어류성 PDRN의 대체제로 쉽게 구할 수 있고 사용이 편하며, 상시 확보할 수 있는 식물성 시료로부터 PDRN 추출을 진행하였다. DNA 추출과 PDRN의 정제를 통해 시료별 DNA의 순도, 농도 및 PDRN 수율을 분석하고, 이를 통해 가장 좋은 시료를 선택하여 상처치유 분석(wound healing assay)를 통한 PDRN의 효능분석을 통하여 식물성 PDRN의 효능을 확인하고자 하였다.
세포로 가득찬 well에 5ml Serological pipet tip의 선단을 이용하여 세포들 군집의 중앙에 긁기 상처 (scratch wound)를 만들고 기존의 배지를 완전히 제거한 다음 DNA 추출에서 수율이 가장 좋았던 쑥갓과 브로콜리 PDRN (0 μg/ml, 0.39 μg/ml, 1.56 μg/ml, 6.25 μg/ml, 25 μg/ml, 100 μg/ml)을 첨가한 배지로 교체한 다음 6시간 간격으로 세포의 이동 및 빈 공간의 세포 포화 정도 변화를 36시간까지 관찰하였다
공심채와 돈나물은 많은 양의 시료로 출발하였지만, PDRN 회수율은 가장 저조하였다. 이 결과를 바탕으로 본 연구진은 가장 쉽게 확보할 수 있는 식물이면서 PDRN 수율이 매우 우수한 쑥갓과 브로콜리를 이용하여 wound healing assay를 진행하였다.

데이터처리

25 μg/ml, 25 μg/ml, 100 μg/ml)을 첨가한 배지로 교체한 다음 6시간 간격으로 세포의 이동 및 빈 공간의 세포 포화 정도 변화를 36시간까지 관찰하였다. 세포의 이동 속도와 채움의 정도는 촬영한 사진을 바탕으로 Image J 프로그램을 이용하여 측정하였다.

성능/효과

대부분의 시료에서는 순도 1.7~1.9로 순수한 DNA 성분인 것이 확인되었으나, 표 4과 같이 M.c(어린잎채소)와 R.s(무순)의 DNA 순도는 A260/A280 흡광도비 1.6~2.0의 평균값에서 벗어나, DNA 성분이 아닌 식물색소인 flavonoid나 alkaloid가 혼합된 것임을 확인하였다.
본 연구진은 효율과 순수도가 가장 좋았던 C.c(쑥갓)와 B.o(브로콜리)를 사용하여 wound healing assay를 진행하였고 진행 결과 쑥갓의 PDRN 1.56 μg/ml 함량의 Wound healing assay에서의 치유 효능은 가장 좋았으며, 이러한 효능은 25 μg/ml 수준에서도 확인하였다
브로콜리의 PDRN 6.25 μg/ml 함량의 Wound healing assay에서의 치유 효능은 가장 좋았다.
식물 1g당 DNA 및 PDRN의 순수도 및 회수율을 비교한 결과 C.c(쑥갓)은 PRDN 0.16 μg로 가장 우수하였고 순수도는 1.8 수준으로 매우 순수한 DNA인 것으로 확인하였으며, B.o(브로콜리) PDRN 0.135 μg으로 그 다음으로 우수하였다
위 그림 10과 같이 12시간 처리 후 대조군(PDRN 0ug/ml)에 비해 PDRN 6.25ug/ml의 농도에서 가장 우수한 wound healing 효능을 보유함을 확인하였으며, 이보다 높은 농도에서는 대조군에 비해서는 높지만 6.25ug/ml의 PDRN에 비해서는 낮은 wound healing 효능을 발휘한다.
위 그림 8과 같이 대조군(PDRN 0ug/ml)에 비해 PDRN 1.56~25ug/ml이 우수한 wound healing 효능을 보유함을 확인하였다.
추출된 DNA와 PDRN의 순도는 260mm와 280mm의 흡광도의 비율로 평가하였으며, 일반적으로 A260/A280이 1.8 이상이면 단백질의 오염이 최소화된 순도 99%이상의 순수한 DNA로 판정한다. 식물에서 추출한 DNA 및 PDRN의 흡광도를 분석한 결과는 다음과 같다.

참고문헌 (13)

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상세보기

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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