[논문]쑥갓(Chrysanthemum coronarium L.) PDRN(Polydeoxyribonucleotide)의 항염증 효능 분석

송미희; 최문혁; 정진형; 이상식; 정우영

doi:10.17661/jkiiect.2022.15.5.396

쑥갓(Chrysanthemum coronarium L.) PDRN(Polydeoxyribonucleotide)의 항염증 효능 분석
Analysis of Anti-inflammatory Efficacy of Chrysanthemum coronarium PDRN (Polydeoxyribonucleotide) 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.15 no.5, 2022년, pp.396 - 404

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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쑥갓(Chrysanthemum coronarium L.)에는 베타카로틴을 비롯한 비타민 A,C, 폴리페놀 성분 등 여러 항산화 물질들이 포함되어 있고 항염증 효능을 보유한다고 알려져 있다. 추출물에 포함되는 PDRN이 항염증 반응을 매개할 수 있다는 가정하에, 마우스 대식세포인 RAW264.7 세포를 Lipopolysaccharides(LPS)로 자극하여 염증세포로의 전환을 유도한 다음, 쑥갓에서 추출한 PDRN의 첨가가 염증 억제 효능이 있는지를 분석하였다. 항염증의 지표로는 IL-1β, TNF-α의 유전자 발현을 사용하였으며, RT-PCR로 각 유전자의 상대적인 발현량을 확인하였다. 분걱 결과, RT-PCR에서는 IL-1β, TNF-α 두 유전자에서 PDRN에 의한 염증 억제의 효과를 확인하였다. 따라서, 본 연구를 토대로 염증 질환의 치료제로 개발될 수 있는 선행자료라 사료되며, 염증억제 기전을 개선할 수 있는 치료제의 연구개발에 도움이 될 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Chrysanthemum coronarium L. contains various antioxidants such as beta-carotene, vitamins A and C, and polyphenols, and is known to have anti-inflammatory effects. Under the assumption that the PDRN contained in the extract can mediate the anti-inflammatory response, the mouse macrophages, RAW264.7 cells, were stimulated with LPS to induce the conversion to inflammatory cells, and then the addition of PDRN extracted from the extract was effective in inhibiting inflammation. It was analyzed whether there was The gene expression of IL-1β and TNF-α was used as an anti-inflammatory index, and the relative expression levels of each gene were confirmed by RT-PCR. As a result, RT-PCR confirmed the effect of PDRN-induced inhibition of inflammation in both IL-1β and TNF-α genes. Therefore, based on this study, it is considered to be a precedent data that can be developed as a treatment for inflammatory diseases, and it will be helpful in research and development of a treatment that can improve the anti-inflammatory mechanism.

주제어

표/그림 (10)

그림 그림 1. 쑥갓 DNA 정제 공정 Fig. 1. DNA preparation from mugwort (hrysanthemum coronarium L)
그림 그림 2. cDNA를 합성한 RT-PCR 기계 Fig. 2. RT-PCR machine to synthesize cDNA
그림 그림 3. PCR 사용 조건 Fig. 3. PCR Protocol
그림 그림 5. Chemi Doc를 이용한 Band 촬영 Fig. 5. Band shooting with Chemi Doc
그림 그림 4. 전기영동에 사용된 Mupid-2plus Fig. 4. Mupid-2plus used for electrophoresis
그림 그림 6. Sonication 처리 결과 Fig. 6. Sonication processing result
표 표 1. 실험에 사용된 RT-PCR용 Primer 서열 Table 1. Primer sequence for RT-PCR used in the experiment
그림 그림 7.유전자 발현을 확인하기 위한 GAPDH 수행 Fig. 7. Perform GAPDH to check gene expression
그림 그림 8. PDRN에 의한 염증사이토카인 IL-1β 발현 조절의 확인 Fig. 8. Confirmation of PDRN-modulated anti-inflammatory cyokine IL-1β expression
그림 그림 9. TNF-α의 염증발현 확인 Fig. 9. Confirmation of inflammatory expression of TNF-α

AI 본문요약
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문제 정의

현재까지 대부분의 연구와 실용화는 연어와 같은 어류의 정자, 정소에서 대량으로 확보 가능한 DNA를 이용하고 있으나, 환경오염에 의한 근원조직의 오염문제, 동물성 바이러스 유래의 DNA 혼재에 의한 감염성 질환이나 염증 유발 등의 우려, 회귀성 어류의 생활사에 의한 자원 확보 및 해양환경 오염에 의한 어족 고갈의 가능성 등이 새로운 안전한 PDRN의 공급원을 요구하고 있다. 본 연구에서는 주변에 매우 흔하고, 식물공장을 이용한 상시, 무균 대량 재배가 가능한 식물 중에서 항염증 효능이 알려져 있는 쑥갓의 DNA로부터 sonication을 처리하여 PDRN을 추출하는 공정을 제공하고 있다. DNA를 5분 이상의 sonication을 처리하면 100~800 염기쌍 (base pair, bp) 수준의 DNA 절편인 PDRN으로 전환시키는 것이 가능하며 이는 bp당 분자량 65-dalton을 적용하면 65 ~ 520 kDa 수준에 해당하여 전형적인 PDRN의 규격임을 입증하였다.

제안 방법

본 연구진은 합성된 유전자의 정상 유무 확인을 위하여 GAPDH의 발현량을 확인하기 위하여 합성된 cDNA 1 μl 에 10X RT Buffer 2 μl, dNTP 2 μl, forward primer (F) 및 reverse primer (R) 각각 1 μl, Taq polymerase 0.2 μl, DW 12.8 μl,를 혼합하여 PCR tube에 넣고, 그림 2와 같이 DNA의 합성을 위하여 PCR 3단계를 진행하였다
초음파를 처리하지 않은 0분과 초음파 처리를 1분, 3분, 5분, 7분, 9분간 처리한 결과, 초음파 적용 시간을 5분 이상으로 할 때 DNA의 분쇄가 최대 수준에 도달함을 알 수 있다. 크기가 100bp~1000bp 수준의 DNA 조각은 PDRN이라고 하는데 본 연구 Sonication 결과 5 분, 7 분, 9 분의 결과 큰 차이가 없어 9분으로 분쇄한 DNA로 진행하였다.

성능/효과

그러나, PDRN(1 μg/ml)함량부터 이 염증성 사이토카인의 발현은 효과적으로 뚜렷하게 감소하는 것으로 확인되었으며, PDRN(10 μg/ml)의 처리군에서는 TNF-α 발현양이 대조군 수준으로 발현이 억제됨이 확인되었다 (그림 9).
본 연구 결과 LPS가 처리된 대식세포에 PDRN을 3시간 처리한 다음 회수한 세포의 RNA로 RT-PCR 수행 결과 LPS를 처리한 세포에서 염증의 주요 매개체인 IL-1β 발현양이 급증한 것을 확인하였다(그림 8)
쑥갓 PDRN은 IL-1β 과 TNF-α 의 발현에서 LPS 처리 대조군과 비교하였을 때 유의적인 발현 억제 차이를 보였으며, 1 μg/ml의 농도에서 이미 LPS 미처리군과 유사한 수준으로 이들 염증성 사이토카인의 발현을 억제하는 것을 확인할 수 있었다
여기에 저농도의 PDRN(0.1 μg/ml) 처리군에서는 IL-1β 발현은 감소하지 않았으나, PDRN(1 μg/ml)부터 IL-1β 발현에 명확한 감소가 확인되었으며 PDRN(10 μg/ml)함량에서는 IL-1β 발현이 대조군 수준 (LPS 미처리군)으로 억제됨을 확인할 수 있었다.
염증 유도인자인 세균 추출물 LPS과 염증억제 효능의 확인을 위해 첨가하는 PDRN을 마우스 대식세포주인 RAW264.7세포에 처리한 다음 염증성 사이토유전자 발현을 분석하기에 앞서 대식세포가 발현하는 유전자의 상대적 발현량의 정규화(normalization)를 위해 모든 건강한 세포들이 항상 비슷한 수준으로 발현하는 house-keeping genedp 해당하는 GAPDH 발현을 RT-PCR로 확인한 결과 각 조건마다 큰 편차 없이 비슷한 수준의 GAPDH mRNA가 존재함을 확인하였다(그림 7).
쑥갓 PDRN은 IL-1β 과 TNF-α 의 발현에서 LPS 처리 대조군과 비교하였을 때 유의적인 발현 억제 차이를 보였으며, 1 μg/ml의 농도에서 이미 LPS 미처리군과 유사한 수준으로 이들 염증성 사이토카인의 발현을 억제하는 것을 확인할 수 있었다. 이번 연구를 통해 쑥갓 PDRN이 어류PDRN과 동일한 항염증 효과를 나타내며, 투여량이 증가함에 따라 농도-의존적으로 두 염증성 사이토카인 발현을 신속하게 제어한다는 것을 확인할 수 있었다.

후속연구

따라서, 본 연구 결과를 토대로 식물성 PDRN으로 인한 항염증 효능 연구를 통한 다양한 염증 질환에 대한 치료제를 개발할 수도 있으며, 쑥갓의 PDRN 효능은 상처를 치유할 수 있는 효능도 가지고 있다. 임상적으로 안전한 식물성 PDRN의 활용은 다양한 질환과 노화, 조직재생 등 연구의 바탕이 되는 연구자료로 사용될 수 있다.
따라서, 본 연구 결과를 토대로 식물성 PDRN으로 인한 항염증 효능 연구를 통한 다양한 염증 질환에 대한 치료제를 개발할 수도 있으며, 쑥갓의 PDRN 효능은 상처를 치유할 수 있는 효능도 가지고 있다. 임상적으로 안전한 식물성 PDRN의 활용은 다양한 질환과 노화, 조직재생 등 연구의 바탕이 되는 연구자료로 사용될 수 있다.

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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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