초록 ▼

본 연구는 조혈줄기세포의 증식과 암세포로의 전환에 관여하는 유전자의 스크린이 가능한 새로운 in vivo 시스템을 구축하고 이를 이용하여 궁극적으로는 백혈병 치료에 유용한 새로운 Drug target의 발굴을 목표로 한다. 골수의 조혈줄기세포는 순수분리가 아직 가능하지 않으며, 유전자의 전달효율도 일반적인 방법으로는 매우 낮고, 배양도 불가능하다. 이러한 어려움으로 인하여 조혈줄기세포에 관한 분자생물학적인 연구는 거의 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 이러한 어려움이 있으나 본 연구에서는 세 가지 측면에서 기존의 연구와는 차별성을

본 연구는 조혈줄기세포의 증식과 암세포로의 전환에 관여하는 유전자의 스크린이 가능한 새로운 in vivo 시스템을 구축하고 이를 이용하여 궁극적으로는 백혈병 치료에 유용한 새로운 Drug target의 발굴을 목표로 한다. 골수의 조혈줄기세포는 순수분리가 아직 가능하지 않으며, 유전자의 전달효율도 일반적인 방법으로는 매우 낮고, 배양도 불가능하다. 이러한 어려움으로 인하여 조혈줄기세포에 관한 분자생물학적인 연구는 거의 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 이러한 어려움이 있으나 본 연구에서는 세 가지 측면에서 기존의 연구와는 차별성을 두어 문제점을 극복하고 조혈줄기세포의 in vivo에서의 혈액세포 재생과정에서의 증식 촉진에 관여하는 유전자, 그리고 과도한 증식촉진(혹은 사멸억제)에 의한 백혈병 유발에 관여하는 유전자를 검색하고자 하였다.
첫째, 연구대상 유전자의 pool을 신호전달 및 세포증식에 중요한 역할을 담당할 것으로 판단되는 Kinase, Phosphatase, Protooncogene, Homeobox Gene Family로 국한하여 현실적으로 정밀한 분석이 가능하도록 하였다. 인체의 전체 유전자는 약 3만개에서 4만개로 볼 수 있으며 이 들 모두의 기능을 검색하는 것은 현실적으로 매우 어렵다. 본 연구에서는 세포의 증식과 외부 자극에의 반응에 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀진 4개군의 유전자에 제한하여 시스템을 구축하였고, 이러한 전략을 통하여 보다 정확한 유전자 기능 분석이 가능하도록 노력하였다. 둘째, 조혈줄기세포에의 효율적인 유전자이식이 가능하도록 모든 유전자를 레트로바이러스 벡터의 형태로 합성하여 유전자 발현 Library를 구축하였다. 생쥐의 골수세포에 극소량 포함된 조혈줄기세포에 유전자를 전달하여 in vivo에 이식하여 세포의 동태를 확인하기 위해서는 매우 효율적인 유전자전달 시스템이 필요하며 현재로서는 레트로바이러스 벡터 시스템 말고는 대안이 없다 할 수 있다. 본 연구를 위해 이미 Kinase 240개, Phosphatase 96개, Protooncogene 100개, Homeobox Gene 52개의 retrovirus vector에의 cloning을 완료하였다(별첨 엑셀파일로 유전자 리스트 포함). 셋째, 생체 생명현상과의 괴리를 최소화하기 위하여 조혈줄기세포의 확산/증식과 암세포로의 전이 여부에 관한 실험은 모두 in vivo 환경에서 진행되었다. 또한 증식율이 높은 세포 그리고 암으로 전환된 세포가 생체 내에서 선택적으로 advantage를 지니고 증식/생존하는 특성을 이용하여 유전자이식 줄기세포를 이식 받은 recipient mice에서 이식 3달 후에 세포의 genome에 어떠한 유전자를 지닌 바이러스가 선택적으로 보존되어 있는지를 분석함으로써 증식 및 암으로의 전이에 관여하는 유전자 후보를 손쉽게 검색할 수 있었다. 이러한 실험들을 통하여 여러 조합의 백혈병 유발 및 골수세포 증식 관련 유전자 후보군들이 도출되었으며, 일부 조합에서는 추가 확인 및 생화학적 작용기작까지 확인되었다.
이러한 독자적인 유전자 검색 시스템을 통하여 연구를 진행한 결과를 요약하면 다음과 같다: <1> 가장 강력한 백혈병 유발능을 가진 MYC 유전자의 기능을 확인, <2> PIM2/MYC 유전자의 강력한 암화과정 상승효과와 myeloid sarcoma 모델 구축 및 leukemia stem cell 동물모델 구축을 위한 기반 확립 <3>MYC 유전자를 제외한 유전자 라이브러리에서의 MEIS1 유전자와 HOX 유전자들간의 상승작용, <4> RAS유전자와 HOXD8, A6, B6, B7 유전자와의 강력한 시너지를 나타내는 급성골수구성 백혈병 확인 <5> 혈액생성 및 유전자 pool 확장에 중요한 역할을 하는 유전자 10개 도출 등의 결과를 내었다. 이들 연구결과는 새로운 신약개발에서 도움이 될 뿐아니라, 동물 모델을 이용한 검증을 가능하게 하는 등 다양한 분자 의학적 연구에 매우 유용하게 사용되어 기초연구의 진흥에 기여할 것이다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 11
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 13
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 13
• Ⅲ. 연구성과 ... 14
• 끝페이지 ... 19