보고서 정보
주관연구기관 |
이화여자대학교 산학협력단 Ewha Womans University |
연구책임자 |
신윤용
|
참여연구자 |
김여운
,
정윤지
,
조일영
,
강보미
,
권인혜
,
문소정
,
이창준
,
손한길
,
지정인
,
문정화
,
나철희
,
권호정
,
김기현
,
김남희
,
김범석
,
이연정
,
장정화
,
윤도영
,
조민철
,
김정희
,
강정우
,
최희숙
,
서은희
,
김은진
,
강금용
,
이소정
,
김희종
,
서태희
,
하주희
,
노경태
,
이성광
,
인영용
,
이인혜
,
김세환
,
박세호
,
박재성
,
김두남
,
금창원
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2008-11 |
과제시작연도 |
2008 |
주관부처 |
식품의약품안전청 |
사업 관리 기관 |
식품의약품안전청 Korea Food & Drug Administration |
등록번호 |
TRKO200900074179 |
과제고유번호 |
1475003699 |
사업명 |
안전성관리기반연구 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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키워드 |
유전독성.발암유전자.독성유전체.바이오마커.Genotoxicity.oncogene.toxicogenomics.genotoxic biomarker.
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초록
▼
본 연구과제의 목표는 유전체 기술을 이용한 유전독성 및 발암물질 특이 유전자를 발굴하여 그 기능을 해석하고, 전통적 유전독성평가 결과를 토대로 생물 화학정보 기술 등의 시스템독성학적 분석을 통한 발암성 예측 모델을 확보하는 것을 목적으로 연구를 수행하였음. NTP, IARC, FDA, IPCS 등의 유전독성 발암물질 시험에 관련된 자료를 수집하여 화학정보(chemoinformatics) 및 생물 정보(bioinformatics)를 이용한 예측 알고리즘을 개발하고, 이를 기반으로 실험용 시험물질들을 유전/비유전독성 폐암발암성물질로 구
본 연구과제의 목표는 유전체 기술을 이용한 유전독성 및 발암물질 특이 유전자를 발굴하여 그 기능을 해석하고, 전통적 유전독성평가 결과를 토대로 생물 화학정보 기술 등의 시스템독성학적 분석을 통한 발암성 예측 모델을 확보하는 것을 목적으로 연구를 수행하였음. NTP, IARC, FDA, IPCS 등의 유전독성 발암물질 시험에 관련된 자료를 수집하여 화학정보(chemoinformatics) 및 생물 정보(bioinformatics)를 이용한 예측 알고리즘을 개발하고, 이를 기반으로 실험용 시험물질들을 유전/비유전독성 폐암발암성물질로 구분하여 각 군당 5개 물질 씩 총 10개 시험물질을 선정하였음(제4세부). 제1세부과제에서는 4세부의 예측 알고리즘에 의해 제안된 10개 신규 시험물질에 대하여 전통적 유전독성 평가(Ames test, in vitro Micronucleus assay, COMET assay)를 실시하고, 또한 유전자 발현 프로파일을 microarray로 분석함. 선행 및 신규시험물질에 대한 유전자 프로파일을 비교분석하여 선행연구결과 발굴된 유전독성 지표유전자(caskinl/ no13 pair 등)를 검증하고, 새로운 지표 후보유전자(candidate marker) 검증 및 그 기능을 해석하고, 폐암 발암 물질들의 유전독성 특이 유전자네트워크를 발굴함. 또한 제4부의 유전독성 폐암 발암성예측모델을 검증하기 위한 시험물질에 대한 유전자발현을 분석하였음. 제2세부과제에서는 제1 세부과제에서 유전체분석이 완료된 선행 20종의 실험물질과 10개의 신규 시험물질에 대한 2-DE 분석을 수행하여 유전독성과 발암성 군별로 일정한 증감패턴을 보이는 50개의 단백질을 생체지표 후보로서 선별하고, EBP50 (ezrin-radixin-moesin-binding phosphoprotein 50), OAT (ornithine aminotransferase), Moesin에 대한 western 검증을 완료함. 또한 신규 10개 시험물질의 2-DE 분석을 수행하여 각 유전/비유전 폐암발암독성물질 군별 단백질 spot을 선정함. 제3세부과제에서는 E7, K-ras Tg 마우스 동물모델의 폐 조직에서 E7, K-ras 돌연변이체에 의해 발현량이 급변하는 유전자발현 profile을 분석하고, 발현량이 급변하는 단백질들을 proteomics (LC/ESI MS/MS 분석)방법을 통해 분석함. E7, K-ras 돌연변이체 동물모델을 이용하여, 폐암 발달 생체지표 후보유전자 각각 10 가지 정도[E7 특이지표 후보유전자: adhesion, migration, cell cycle 관련 인자(actinin a1, CD166, cyclin B1, cyclin E2, 등); K-ras 특이지표 후보유전자: 암발달 및 염증관련인자(epiregulin, chemokine ligand 6, cathepsin, annexin A4, IL-33, TLR2, Clec4n, integrin aX 등)]를 선정, qRT-PCR로 정량 확인함, 폐암시험독성물질 melphalan에 대한 유전자 프로파일을 분석하여 K-ras, E7 돌연변이체에 의한 폐암발암독성 생체지표 후보유전자의 발현에 미치는 영향을 조사함. 발굴된 지표 후보유전자를 유전체 및 단백체 패턴을 비교분석함으로써 유전자 검증 및 기능을 해석함. 제1세부 in vitro 연구결과 발굴된 유전독성 지표유전자(caskin1/nol3 pair 등)를 동물모델에서 검증하고, 새로운 지표 후보유전자(candidate marker) 중 epiregulin의 암화과정 신호전달체계를 분석함. 제4세부과제에서는 화학정보학적 기술을 활용하여 유전독성물질들의 발암가능성 예측을 위한 QSAR 모델을 구현하고 유전독성 및 발암을 유발하는 독성골격구조 및 작용기 정보를 제공하며, 화학 정보와 생물정보를 통하여 제 1,2,3 세부과제에서 평가해야할 물질들을 제시함. 1,2,3 세부과제의 실험 결과로부터 얻은 독성유전체 데이터를 이용하여 발암성을 예측하는 모델을 구현하고, 이에 대한 biomarker를 발굴하였음. 또한 QSAR방법을 이용하여 표적정기 발암위험을 예측할수 있는 모델을 개발하였고, 이것은 동물실험의 우선순위를 결정하는데 사용할 수 있을 것으로 예상됨. 그 결과를 평가하여 유전독성물질의 발암성 예측 모델을 제시하고자 함.
Abstract
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This study has been designed to establish the prediction model for chemical carcinogens via the use of genomics technology along with conventional genotoxicity testing, bioinformatics, chemoinformatics, eventually systems toxicology. We have collected genotoxic and carcinogenic toxicity data from FD
This study has been designed to establish the prediction model for chemical carcinogens via the use of genomics technology along with conventional genotoxicity testing, bioinformatics, chemoinformatics, eventually systems toxicology. We have collected genotoxic and carcinogenic toxicity data from FDA, IARC, IPCS, NTP and use them to build toxphore as well as algorithm to select test chemicals for this study based on chemoinformatics and bioinformatics (Part IV). Part I used new ten chemicals, five for genotoxic carcinogens, and five for non-genotoxic carcinogens, for the conventional genotoxicity test such as Ames Test, in vitro Micronucleus assay, COMET assay. Also, we carried out microarray analysis of these ten chemicals, and did MAS 5.0/RMA analysis along with global and Quantile normalization. We have identified five specific gene expression profile for genotoxic carcinogens and nine specific gene expression profile for nongenotoxic carcinogens based on each class of chemicals. In addition, we have found out genotoxic carcinogen specific candidate molecular gene, caskin1/nol3 gene pair based on the previous study results. Also, we have identified genotoxic carcinogens specific network markers. Part II carried out protein analysis of ten chemicals and 50 proteins spots were changed (up/down), so these 50 proteins can be served as a biomarker proteins for each class chemicals. Result of proteomic analysis of total ten chemicals showed OAT (ornithine aminotransferase), EBP50 (ezrin-radixin-moesin-binding phosphoprotein 50), momesin proteins being changed (up/down) genotoxic specifically, again these 3 proteins could be good biomarkers for genotoxic class chemicals. Part III carried out in vivo experiment using K-ras, and E7 Tg mouse model to study chemical and gene interaction for the carcinogenesis. We have established K-ras and E7 Tg mouse, lung cancer tissue were analyzed based on micro array as well as LC/ESI/MS/MS. The results of this study showed gene expression and protein profiles that are K-ras or E7 specific. Part N established algorithm to select test chemicals for Part I , II, III by using toxic data base (NTP, FDA, IPCS, IARC), bioinformatics, chemoinformatics. Based on this algorithm, we have selected 4 class chemicals, each class has three chemicals, based on bioinformatics and chemoinformatics.
목차 Contents
- 용역연구개발과제 최종보고서...1
- 표지...2
- 제출문...4
- 목차...5
- I . 연구개발결과 요약문 ...7
- 최종보고서 요약문 ...7
- SUMMARY ...9
- II. 총괄연구개발과제 연구결과 ...11
- 제1장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ...11
- 제2장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 방법 ...19
- 제3장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ...43
- 제4장 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ...56
- 제5장 총괄연구개발과제의 연구성과 ...60
- 제6장 기타 주요변경사항 ...67
- 제7장 참고문헌 ...68
- 제8장 첨부서류 ...72
- III. 제1 세부연구개발과제 연구결과 ...73
- 제1장 제1 세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ...74
- 제2장 제1 세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ...76
- 제3장 제1 세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ...81
- 제4장 제1 세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ...185
- 제5장 제1 세부연구개발과제의 연구성과 ...187
- 제6장 기타 주요변경사항 ...191
- 제7장 참고문헌 ...192
- 제8장 첨부서류 ...194
- IV. 제2 세부연구개발과제 연구결과 ...195
- 제1장 제2 세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ...196
- 제2장 제2 세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ...199
- 제3장 제2 세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ...206
- 제4장 제2 세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ...222
- 제5장 제2 세부연구개발과제의 연구성과 ...224
- 제6장 기타 주요변경사항 ...227
- 제7장 참고문헌 ...228
- 제8장 첨부서류 ...230
- V. 제3 세부연구개발과제 연구결과 ...231
- 제1장 제3 세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ...232
- 제2장 제3 세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ...235
- 제3장 제3 세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ...239
- 제4장 제3 세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ...262
- 제5장 제3 세부연구개발과제의 연구성과 ...264
- 제6장 기타 주요변경사항 ...267
- 제7장 참고문헌 ...268
- 제8장 첨부서류 ...270
- VI. 제4 세부연구개발과제 연구결과 ...271
- 제1장 제4 세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ...272
- 제2장 제4 세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ...278
- 제3장 제4 세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ...288
- 제4장 제4 세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ...300
- 제5장 제4 세부연구개발과제의 연구성과 ...301
- 제6장 기타 주요변경사항 ...304
- 제7장 참고문헌 ...305
- 제8장 첨부서류 ...306
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