초록 ▼

파킨슨병은 중뇌의 흑질-선조체 부위의 도파민 신경세포에만 선별적인 세포사가 일어나는 퇴행성 뇌질환의 일종이다. 그러나 이 부위의 도파민신경세포의 분화과정에 관여하는 신호전달에 기전은 아직 잘 알려져 있지 않다. Nurr1은 중뇌의 흑질-선조체에 발현되는 전사인자로서, 이의 knock-out 생쥐는 도파민신경이 발생되지 않으므로, 도파민 신경세포의 분화에 중요한 ‘master 유전자’로 여겨지고 있다. 본 과제는 태뇌 telencephalon에서 유래한 신경줄기세포주에 도파민 신경분화에 중요한 Nurr1 유전자를 과발현한 세포주를 이

파킨슨병은 중뇌의 흑질-선조체 부위의 도파민 신경세포에만 선별적인 세포사가 일어나는 퇴행성 뇌질환의 일종이다. 그러나 이 부위의 도파민신경세포의 분화과정에 관여하는 신호전달에 기전은 아직 잘 알려져 있지 않다. Nurr1은 중뇌의 흑질-선조체에 발현되는 전사인자로서, 이의 knock-out 생쥐는 도파민신경이 발생되지 않으므로, 도파민 신경세포의 분화에 중요한 ‘master 유전자’로 여겨지고 있다. 본 과제는 태뇌 telencephalon에서 유래한 신경줄기세포주에 도파민 신경분화에 중요한 Nurr1 유전자를 과발현한 세포주를 이용하여 도파민신경세포의 분화 유도 조건의 최적화 및 이 과정에 관여하는 신호전달 경로를 연구하여, 파킨슨병의 병인에 대한 실마리를 찾음과 더불어, 장기로는 파킨슨병으로 대표되는 퇴행성 뇌질환에 세포치료제의 개발에 그 목적을 두고 있다. Nurr1의 과발현만으로는 신경줄기세포가 도파민신경으로 분화유도되지 못하나, 이에 in vivo에서 도파민신경의 분화 유도제인 Shh-N과 FGF-8을 동시 처리하였을 때 다른 어떤 인자보다도 높은 거의 100%에 세포들이 neurite outgrowth과 이들 사이의 network의 형성이 되며, 거의 100%에 가까운 세포들이 도파민신경으로 분화유도된다. 이 때에 Nurr1 과발현은 f-actin 및 focal adhesion의 변화를 보이는데, 이는 신경세포로 분화유도에 필요한 neurite outgrowth의 유도로 보여지며, cytoskeleton의 변화를 유도하는 것으로 알려진 rho family protein과 transglutaminase의 발현이 동시에 증가되는 것으로 나타났는데, 이는 Nurr1의 기존의 보고와는 달리 도파민의 합성 뿐 만 아니라 다른 도파민 신경세포의 특성유도에도 관여하는 것을 암시한다. 신경줄기세포에서 Nurr1에 의한 도파민신경으로의 분화과정을 분자적수준에서 조사하기 위하여, 도파민합성의 첫 번째이자 rate-limiting step인 tyrosine hydroxylase (TH)의 발현조절을 조사하였다. 사람 TH 유전자의 promoter-luciferase construct의 deletion 및 point mutant를 사용하여 TH promoterso의 distal Nurr1 binding site(NBRE-A)에 의해 Nurr1에 의한 TH 유전자의 발현이 매개되는 것으로 나타났다. 또한 신경줄기세포에서는 Nurr1이 TH promoter의 발현을 적극적으로 repression하는데, 이는 분화한 세포와 신경줄기세포에서 각각 Nurr1에 association하는 protein complex가 달라서 이러한 결과가 나타난다. 기존에 보고된 Nurr1의 transactivation을 repression하는 것으로 알려진 PIASgamma나 Kip-2의 신경줄기세포에서의 TH gene expression의 repression에의 관여도를 조사하였는데, Kip-2는 발현 및 활성도가 분화전후에 차이를 보이지 않는 반면에 PIASgamma는 신경세포-특이적인 band가 나타나므로 TH 유전자의 신경세포 특이적인 shut-down에 관여하리라 사료된다.

Abstract ▼

The dopaminergic neurons of the substantia nigra (SN) play a number of critical roles in the functioning adult brain. A loss of midbrain dopaminergic nigrostriatal neuron is a pathological hallmark of Parkinson's disease (PD), which has profound disturbances in voluntary movement, cognition, and emo

The dopaminergic neurons of the substantia nigra (SN) play a number of critical roles in the functioning adult brain. A loss of midbrain dopaminergic nigrostriatal neuron is a pathological hallmark of Parkinson's disease (PD), which has profound disturbances in voluntary movement, cognition, and emotional behavior. One of several new therapeutic approaches used to treat the disease involves the replacement of missing adult DA neurons with transplanted fetal tissue . Neural stem cells are self-renewing cells capable of differentiating into all neural lineage cells in vivo and in vitro. In the present study, coordinated induction of midbrain dopaminergic phenotypes in an immortalized multipotent neural stem cell line can be achieved by both overexpression of nuclear receptor Nurrl , and fibroblast growth factor-8(FGF-8) and sonic hedgehog (Shh) signals. Nurrl overexpression induces neuronal differentiation and confers competence to respond to extrinsic signals such as Shh and FGF-8 that induce dopaminergic fate in a mouse neural stem cell line. Our findings suggest that immortalized NSCs can serve as an excellent model for understanding mechanisms that regulate specification of ventral midbrain DA neurons and as an unlimited source of DA progenitors for treating Parkinson disease patients by cell replacement.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...6
• CONTENTS...7
• 목차...8
• 제1장 연구개발과제의 개요...9
• 제2장 국내외 기술개발 현황...9
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...9
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...14
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...15
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...16
• 제7장 참고문헌...16