초록 ▼

제주 자생식물에서 방사선 방어교과를 지닌 추출물을 확보한 후, 추출물에서 다양한 크로마토그라피 분리법을 이용하여 단일성분을 분리 정제한다. 분리된 단일성분은 및 제주 자생식물에서 방사선 방어교과를 지닌 추출물을 확보한 후, 추출물에서 다양한 크로마토그라피 분리법을 이용하여 단일성분을 분리 정제한다. 분리된 단일성분은 및 NMR(1D 및 2D 기법) 및 Mass 스펙트럼을 이용하여 구조를 규명한다. 구조가 규명된 단일성분은 다시 효능연구팀에 의하여 효능 연구가 수행된다. 또한, 다양한 효능연구가 요구되는 유용 물질의 대량 분리방법을 연구한다. 물질의 대량정제에는 크로마토그라피 방법보다 재결정 방법이 더욱 효율적이며 산업적 응용이 가능하다. Geraniin 화합물, 시로미 추출물 및 Morin 화합물의 방사선 조사에 의한 세포내 산소종을 억제하여 세포 보호효과를 나타내는지 연구하기위해 활성산소 소거작용 및 활성산소에 의한 세포 보호 효과를 검색하며, 방사선 조사에 의한 세포 보호효과의 작용기전을 항산화효소 활성 및 apoptosis 억제 및 신호 전달경로 측면에서 연구한다. 감태화합물인 eckol의 방사선 조사에 의한 세포 보호효과의 작용기전 heme oxygenase-1 효소의 측면에서 heme oxygenase-1 활성이 유도되는 작용기전을 밝히며, Baicalein 화합물의 산화적 손상에 의한 미토콘드리아 보호효과를 연구하기 위해 미토콘드리아 내에 존재하는 Mn SOD에 초점을 맞추어 전사인자인 Nrf-2 경유 신호전달을 연구한다. 감태화합물 Eckol과 천연물 유래 2-pyrone 유도체 화합물의 세포암화/종양악성화 방어 효능과 종양줄기세포 활성화 억제 효능에 관한 작용기전을 밝히기 위해 하여 oncogene ras를 과발현 시키는 시스템을 사용하여 감태화합물 Eckol과 천연물유래 2-pyrone 유도체 화합물이 세포형질전환 억제효과를 밝히고, 감태화합물 Eckol과 천연물 유래 2-pyrone 유도체 화합물이 나타내는 세포형질전환 억제효과를 세포내 신호기전과 관련지어 증명하고자 하였다. 또한 뇌암 세포와 유방암 세포를 이용하여 뇌암 줄기세포와 유방암 줄기세포를 만들어 암줄기세포의 활성화에 중요한 세포 내 신호기전을 밝히고, 감태화합물 Eckol과 천연물 유래 2-pyrone 유도체 화합물이 암줄기세포 활성화 기전 억제에 작용하는 메카니즘을 규명하고자 하였다. 이를 규명하기 위하여 암줄기세포 특징인 자가재생 능력(self-renewal)과 세포 암화능력(tumorigenic property)을 억제시키는 효과를 검증하였다. 그리고 Eckol이 뇌암줄기세포 활성화 억제 신호기전을 밝히고자 암줄기세포의 활성화에 중요한 신호기전이 PI3kinase 신호기전과 Ras-MERK-ERK 신호기전 억제효과를 통하여 증명하고자 하였다. 또한 in vivo xenograft 실험을 이용하여 감태화합물 Eckol이 암줄기세포의 활성을 억제함을 증명하고자 하였다. 수련으로부터 추출한 PGG, gerannin에 대하여 심층적 방사선 방어 기전을 연구하고, 방사선 방어후보물질로서 1년차에서 효능이 확인된 물질인 감태에서 분리된 phlorotannin 성분인 PG와 새로운 후보군인 해조류인 패로부터 추출된 DPHC 등에 대해 동물실험을 통해 방사선 방어 효과를 검증한다. 또한, PGG, geraniin, phloroglucinol과 DPHC에 대해서는 방사선 방어기전에 대한 심층연구를 실시하기 위해 면역기관, 소장 등에서 다양한 장기에서의 세포사멸의 억제, 세포사멸 억제에 미치는 인자의 변화의 체계적 분석, 면역기능의 항진 및 항산화 등 다양한 방사선 방어기전에 대한 계속 연구를 수행한다. 방사선 방호효과를 갖는 식물자원은 기존의 항산화능이 뛰어난 물질을 중심으로 분석하였는데, 그 중 섬쥐똥나무에서 추출된 단일물질 (Eutigoside C)와 패 (Ishige okamurae)로부터 분리된 diphloroethohydroxycalmalo (DPHC)을 중심으로 연구하였다. 각 화합물 마다 생체에서 독성을 평가한 후 방사선 선량 감소 계수를 산정하여 방사선 방호효과를 측정한 후 효과가 검증된 물질에 대하여 기전연구를 수행한다. 기전 연구는 방사선 조사 후 영향을 많이 받는 골수 세포와 장샘상피의 사멸과 보호효과를 비교분석하여 효과를 검증하였다. 방사선 조사 후, PG와 DPHC 등에 대해 동물 생존률과 말초혈액 및 면역세포에서 면역증진 효과를 확인하였고, 면역기관인 비장에서 비장의 크기 및 세포 수 증가 여부, 비장집락 형성 여부, 골수세포에서의 보호 효과 등을 확인하였다. 게다가, PG와 DPHC가 방사선을 조사한 마우스 소장의 소장움(crypt) 세포에서 apoptosis를 억제하고 소장움의 재생을 촉진시킬 수 있는 지를 확인하였다. 1차년에는 광섬유에 무기섬광체 조각을 접합한 선량계 선서 모형을 제작하고 여기에 광을 전기적 신호로 변환하는 장치로 광전자증배관(PMT)과 GaP 광다이오드를 연결한 선량계 모형을 제작한다. LYSO(Lu5Y2SiO5), CWO(CdWO4), BGO(Bi4Ge3O12) 3가지의 섬광체의 선량계 센서로서의 특성을 조사한다. 모형선량계를 방사선 조사실에 투입하여 선원으로부터 거리 변화에 따른 전류변화를 측정하여 거리에 따른 변화 양상 및 발생 전류전의 선량 직선성을 분석한다. 1차년도의 연구결과로부터 방사선 내성, 선량과 전류간의 상관관계, 소형 섬광체 구입 가능성등을 고려여 최적의 섬광체와 광을 전류로 변환하는 장치를 도출한다. 2차년에는 공간분해능을 향상하기 위하여 직경이 더 작은 섬광체를 사용하여 실용화 선량계 모형을 제작하여 특성을 시험한다. 전류를 선량률로 변환하는 단일 변환상수를 구하여 이를 적용할 경우 기준선량계로 측정한 선량률과 어느 정도의 오차가 발생하는지 분석한다. 이러한 분석을 통하여 최종적으로 국내 제작 가능한 섬광체와 광섬유를 결합한 선량계 모델을 개발한다.

Abstract ▼

In order to develop natural products drugs, it is necessary to identify bioactive or marker compounds present in their extracts. In this study, antioxidative extracts will be prepared from plants in Jeju. We will isolate the active constituents by the various chromatographic methods. Structure ident

In order to develop natural products drugs, it is necessary to identify bioactive or marker compounds present in their extracts. In this study, antioxidative extracts will be prepared from plants in Jeju. We will isolate the active constituents by the various chromatographic methods. Structure identification of the isolated compounds will made using and NMR (1D and 2D) as well as Mass spectral data. Once identified the structure, the compounds will be subjected to biological study by our collaborating research team. In addition, we will develop a large scale isolation procedure of the compound which will be used for the further study. Practical isolation method such as recrystallization will be designed in view of potential industrial application. Geraniin, Empetrum extract, and morin (2',3,4',5,7-pentahydroxylflavone) was investigated on mechanism of cytoprotection via scavenging reactive oxygen species against gamma-radiation-induced oxidative stress. Eckol isolated from Ecklonia cava was investigated on mechanism of induction in heme oxygenase-1 via up-regulation of Nrf2 and activation of Erk and PI3K/Akt. Baicalein was investigated on mechanism of mitochondria protection against oxidative damage via induction of manganese superoxide dismutase. Also eckol was investigated on the mechanism of suppressing maintenance of glioma-initiating cell populations, and synergistically inducing cell death of glioma stem-like cells in combination with anticancer therapies. We examined the effect and its mechanism of radiation protection for geraniin and 1, 2, 3, 4, 6-penta-O-galloyl-beta-D-glucose (PGG), the pure extracts from Nymphaea tetragona, an extract from Eurya emarginata, as well as dieckol, the phlorotannin component from Ecklonia cava. For geraniin, PGG, PG and DPHC, we examined the radio-protection mechanisms such as apoptosis inhibition, immune activation, and anti-oxidation. Also, The present study includes the test of radioprotective efficacy of diphloroethohydroxycalmal (DPHC) isolated from Ishige okamurae in in vivo and in vitro. Briefly, radioprotective effects was evaluated through the evaluation of dose reduction factor first, and then anti oxidant effect through the test of superoxide dismutase and catalase. In vivo tests include the cell viability of intestinal crypt cells and bone marrow cells which are most susceptible cell types upon irradation. For the development of the radiation dosimeter, we first construct a prototype dosimeter with an inorganic scintillator piece attached to an optical fiber. Some dosimetric performance tests are conducted with combinations of inorganic scintillators, and PMTs and photodiodes to determine which combination is the best choice. Next, we construct a realistic dosimeter with components determined from the best choice. This dosimeter is tested in the irradiation room to access the performance of the dosimeter in comparison with the dose rates measured with the reference Farmer type ion chamber.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 10
• 목차 ... 19
• 제 1장 연구개발과제의 개요 ... 21
• 제 1 절 천연추출물 확보 및 방어효과 활성성분 분리 정제 ... 21
• 제 2 절 실시간 원격 측정 방사선량계 개발 ... 22
• 제 3 절 방사선 조사에 의한 산화적 손상 연구 ... 23
• 제 4 절 방사선 조사에 의한 면역증진 연구 ... 24
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 26
• 제 1 절 천연추출물 확보 및 방어효과 활성성분 분리 정제 ... 26
• 제 2 절 실시간 원격 측정 방사선량계 개발 ... 26
• 제 3 절 방사선 조사에 의한 산화적 손상 연구 ... 27
• 제 4 절 방사선조사에 의한 면역증진 연구 ... 28
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 30
• 제 1 절 천연추출물 확보 및 방어효과 활성분 분리 정제 ... 30
• 1. 비짜루국화(Aster subulatus)에서 신규 항산화성 물질 규명 ... 30
• 2. 비목나무(Lindera erythrocarpa)에서 신규 항산화성 물질 규명 ... 33
• 3. 뽕잎피나무(Tilia taquetii)에서 신규 항산화성 물질 규명 ... 38
• 4. 좁은잎천선과(Ficus erecta var. sieboldii King)에서 항산화성 물질 규명 ... 45
• 5. 감태(Ecklonia cava)에서 신규물질 규명 ... 52
• 6. 감태(Ecklonia cava) 유래 활성물질 대량정제 기술 확보 ... 59
• 제 2 절 실시간 원격 측정 방사선량계 개발 ... 64
• 1. 연구방법 ... 64
• 2. 최적 선량계 모형 도출을 위한 부품 성능분석 ... 65
• 3. 실용화를 위한 선량계 모형 제작 및 특성 분석 ... 96
• 4. 상용화를 위한 선량계 모델 제시 ... 120
• 제 3 절 방사선 조사에 의한 산화적 손상 연구 ... 123
• 1. 방사선 조사에 의해 손상된 세포에 대한 Geraniin의 방사선 보호효과 ... 123
• 2. 방사선 조사에 의한 Morin의 세포 보호효과 ... 132
• 3. Eckol화합물의 방사선 조사에 의한 세포보호 작용기전 ; Heme oxygenase-1(HO-1) 효소 측면에서 연구 ... 144
• 4. 방사선 조사에 의한 시로미 추출물 (ENE)의 세포 보호효과 ... 157
• 5. Baicalein 화합물의 미토콘드리아 보호효과 ... 161
• 6. 감태화합물 Eckol의 암화 유전자 ras에 의한 세포암화 억제 효능 및 종양 줄기세포 활성화 억제 효능 ... 169
• 7. 천연물 유래 2-pyrone의 종양세포 사멸 효능 및 작용기전 규명 ... 171
• 8. 감태화합물(Eckol) 및 2-Pyrone의 종양줄기세포 활성화 억제신호전달 경로 조절작용 기전 규명 ... 176
• 9. 감태화합물(Eckol) 및 2-pyrone의 종양 줄기세포 활성화 억제에 의한 항암저항성 억제 작용 기전 규명 ... 187
• 제 4 절 방사선조사에 의한 면역증진 연구 ... 190
• 1. 방사선에 노출된 마우스의 소장에서 Eutigoside C의 세포보호에 관한 연구 ... 190
• 2. 수련으로부터 추출한 PGG의 방사선 방어 기전의 심층적 연구 ... 219
• 3. 수련으로부터 추출한 gerannin의 방사선 방어 기전의 심층적 연구 ... 231
• 4. 감태에서 분리된 phlorotannin 성분인 Phloroglucinol (PG)의 방사선 방어효과 검증 ... 243
• 5. 패 (Ishige okamurae)로부터 추출된 DPHC (Diphlorethohydroxycarmalol)의 방사선 방어 효과 검증 ... 275
• 6. 현재까지 발굴된 방사선 방어 선도물질과 Dose Redcution factor(DRF) 결과 ... 287
• 제 4 장. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 288
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용계획 ... 292
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학 기술정보 ... 294
• 제 7 장 참고문헌 ... 295
• 총 연구기간 연구 성과 목록 ... 301
• 자체평가의견서 ... 363
• 수정보완요구사항 대비표 ... 382