초록 ▼

본 과제에서는 발현유전체학 기법을 이용하여 생쥐 뇌조직으로부터 MDMA 노출에 의한 독성 특이적인 유전자 발현 유형을 탐색하였으며 또한 엑스터시에 중독된 모체로부터 태어난 후세대에서 기억과 학습 기능이 감소될 것이라는 가설을 증명하고, 이와 관련된 기전으로서 성체 신경세포 생성과의 관련성을 확인함으로서 DNA microarray을 이용한 발현 유전체학기법을 이용하여 엑스타시(MDMA)의 후세대 독성 관련 특이 유전자의 대단위 발굴 및 독성관련 특이 유전자발현 평가기술을 구축하고 독성유전체학을 이용한 신개념 후세대 영향 평가 관련 기

본 과제에서는 발현유전체학 기법을 이용하여 생쥐 뇌조직으로부터 MDMA 노출에 의한 독성 특이적인 유전자 발현 유형을 탐색하였으며 또한 엑스터시에 중독된 모체로부터 태어난 후세대에서 기억과 학습 기능이 감소될 것이라는 가설을 증명하고, 이와 관련된 기전으로서 성체 신경세포 생성과의 관련성을 확인함으로서 DNA microarray을 이용한 발현 유전체학기법을 이용하여 엑스타시(MDMA)의 후세대 독성 관련 특이 유전자의 대단위 발굴 및 독성관련 특이 유전자발현 평가기술을 구축하고 독성유전체학을 이용한 신개념 후세대 영향 평가 관련 기반 기술 구축 및 데이터베이스의 통계학적, 생물학적 분석을 통한 기능성 유전자들의 신호기작 및 네트워크의 동정을 통한 생물학적 모델링을 통한 시스템 독성학(System toxicology)의 기초를 확립할 수 있었다. 엑스타시 노출에 대한 뇌조직의 유전자 발현을 조사하기위하여 우선 저, 중, 고용량의 엑스타시를 생쥐에 노출시킨 다음 대뇌피질의 유전자 발현 변화를 조사하였고 이중 20mg/kg의 투여 용량에서 대뇌피질, 뇌교, 해마, 소뇌, 중뇌에서 유전자 변화를 조사하였다. 실험결과로는 대뇌피질에서 가장 뚜렷한 유전자 발현 변화를 볼 수 있었고, 해마, 소뇌, 중뇌에서도 엑스타시에 의한 유전자 발현변화를 관찰 할 수 있었다. 이중 생물정보학 기법을 이용하여 대뇌피질에서 변화하는 유전자 885개를 도출할 수 있었으며, 엑스타시 관련 885개 유전자가 관여하는 생물학적 기전들을 조사한 결과, 세로토닌 신호전달, 도파민 신호전달 관련 기전을 확인 할 수 있었으며, 그 밖에 여러 생리활성에 관여 하는 기전들을 확보하였다. 이 결과를 토대로 앞으로 엑스타시의 뇌기능에 관련된 여러 손상 기전을 이해하고 연구하는 매우 중용한 자료로 활용 될 것이다. 또한 현재 진행하고 있는 후세대에 대한 평가에서도 유전자 발현 차이나는 유전자들을 비교하여 뇌기능 관련 후세대 영향 평가를 할 수 있으며, 예측도 가능할 것으로 사료된다. 한편, MDMA 중독에 의하여 해마 Subgranular zone의 세포증식이 억제됨을 관찰하였다. 따라서 성체신경세포의 생성이 감소됨으로써 발생할 수 있는 학습 능력 저하, 기억력 감소, 우울증 등의 후유증과 MDMA 중독 간에 관계가 클 것으로 보이며, 특히 MDMA 중독 후세대에서 이러한 현상이 발생하는지를 확인하는 것은 대단히 중요하다고 사료된다.

Abstract ▼

The amphetamine derivative (${\pm}$) -3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA, ecstasy) is, a popular recreational drug among young people, a synthetic, psychoactive drug chemically similar to the stimulant methamphetamine and the hallucinogen mescaline. Accumulated evidences indicate tha

The amphetamine derivative (${\pm}$) -3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA, ecstasy) is, a popular recreational drug among young people, a synthetic, psychoactive drug chemically similar to the stimulant methamphetamine and the hallucinogen mescaline. Accumulated evidences indicate that MDMA is a potent monoaminergic neurotoxin that has the potential to damage brain serotonin (5-HT) and/or dopamine (DA)neurons, depending on the animal species and conditions of administration. MDMA produces an acute, rapid enhancement in the release of both 5-HT and DA from nerve endings in the brains of experimental animals. MDMA produces a rapid reduction in brain 5-HT content and, on the repeated treatment, a degeneration of fine nerve terminals projecting form the raphe nuclei to different brain areas with the corresponding decrease in 5-HT transporter density In contrast, MDMA produces a selective long term loss of dopaminergic nerve endings in mice. Evidence for the occurrence of MDMA induced neurotoxic damage in human users remains equivocal, although some biochemical and functional data suggest that damage may occur in the brain of heavy users. However, despite the fact that exposure to MDMA can cause acute and long-term neurotoxic effects in animal and nonhuman primate, the mechanisms of MDMA-induced nerotoxicity remain to be fully characterized. In this study, we investigated the transcriptional configuration of long-term damage on mouse brain region exposure to MDMA through transcriptomic expression profiling analysis by utilizing oligonucleotide microarray. The long-term exposure to MDMA with differentdoses ingested followed by fertility and early embryonic development study protocol resulted in the transcriptional changes in cerebral cortex, but not in hippocampus. Application of non-parametric analyses (P<0.05) and the selection criteria of 1.5 fold differential gene expression change resulted in the identification of 923 outlier genes. Most of functional categories of pathways that recapitulated by outlier genes are PDGF signaling pathway, angiogenesis, Huntington disease, Wnt pathway VEGF and FGF pathway. Although these resultant large-scale molecular changes remain to be done in order to clarify the molecular and biochemical pathways involved in the long-term neurotoxicity associated with MDMA, our present observations 3nay have therapeutic implications for neuropatholological condition involving MDMA abuse.

목차 Contents

• II. 총괄연구개발과제 연구결과 ... 9
• 제 1 장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 9
• 1.1. 총괄연구개발과제의 목표 ... 9
• 1.2. 총괄연구개발과제의 목표달성도 ... 16
• 1.3. 국내외 기술개발현황 ... 17
• 제 2 장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 방법 ... 23
• 2.1. 연구개발의 계획 및 방법 ... 23
• 2.1.1. 연구내용 ... 23
• 2.1.2. 연구방법 ... 24
• 제 3 장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ... 37
• 제 4 장 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 50
• 제 5 장 총괄연구개발과제의 연구 성과 ... 52
• 5.1. 활용성과 ... 52
• 5.2. 활용계획 ... 54
• 5.2.1. 연구추진체계 ... 54
• 5.2.2. 연차별 연구추진계획 ... 56
• 제 6 장 기타변경사항 ... 56
• 제 7 장 참고문헌 ... 57
• 제 8 장 첨부서류 ... 57
• III. 제 1 세부연구개발과제 연구결과 ... 58
• 제 1 장 제 1세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 59
• 1.1. 제1세부연구개발과제의 목표 ... 59
• 1.2. 제1세부연구개발과제의 목표달성도 ... 59
• 1.3. 국내외 기술개발현황 ... 60
• 제 2 장 제 1세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 63
• 2.1. 연구내용 ... 63
• 2.2. 연구방법 ... 63
• 제 3 장 제 1세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ... 69
• 3.1. Mouse preparation ... 69
• 3.2. RNA extraction ... 69
• 3.3. Mouse 35K Chip DNA microarray ... 70
• 3.4. Macrogen ABI chip training ... 72
• 3.5. Applied Biosystems Mouse Genome Survey Microarray ... 72
• 제 4 장 제 1세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 78
• 제 5 장 제 1세부연구개발과제의 연구 성과 ... 79
• 5.1. 활용성과 ... 79
• 5.2. 활용계획 ... 80
• 제 6 장 기타변경사항 ... 80
• 제 7 장 참고문헌 ... 80
• 제 8 장 첨부서류 ... 81
• IV. 제 2 세부연구개발과제 연구결과 ... 82
• 제 1 장 제 2세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 83
• 1.1. 제2세부연구개발과제의 목표 ... 83
• 1.2. 제2세부연구개발과제의 목표달성도 ... 83
• 1.3 국내외 기술개발현황 ... 83
• 제2장 제 2세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 85
• 2.1. 연구내용 ... 85
• 2.2. 연구방법 ... 85
• 제3장 제 2세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ... 86
• 3.1. 수컷 치아이랑에서의 신경세포 생성에 대한 MBMA 중독의 효과 ... 86
• 3.2. 암컷 치아이랑에서의 신경세포 생성에 대한 MDhfA 중독의 효과 ... 87
• 제4장 제 2세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 88
• 제5장 제 2세부연구개발과제의 연구 성과 ... 89
• 5.1. 활용성과 ... 89
• 5.2. 활용계획 ... 89
• 제6장 기타변경사항 ... 90
• 제7장 참고문헌 ... 90
• 제8장 첨부서류 ... 90
• V. 제 3 세부연구개발과제 연구결과 ... 91
• 제 1 장 제 3세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 92
• 1.1. 제3세부연구개발과제의 목표 ... 92
• 1.2. 제3세부연구개발과제의 목표달성도 ... 92
• 1.3. 국내외 기술개발현황 ... 93
• 제 2 장 제 3세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 94
• 제 3 장. 제 3세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ... 96
• 3.1. 유의유전자 선별결과 ... 96
• 3.2. Biological Data minning ... 97
• 3.3. Clustering 결과 ... 98
• 제 4 장 제 3세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 99
• 제 5 장 제 3세부연구개발과제의 연구 성과 ... 100
• 5.1. 활용성과 ... 100
• 5.2. 활용계획 ... 101
• 제 6 장 기타변경사항 ... 101
• 제 7 장 참고문헌 ... 101
• 제 8 장 첨부서류 ... 101