초록 ▼

1. 연구목표
- 자폐증은 사회적 관계 형성의 부족 및 반복적 행동을 그 증상으로 하는 뇌발달 장애 질환으로 학령기 아동 150명 중 1명의 높은 유병률을 보이는 질환으로서 사회적 손실은 이미 알츠하이머병과 유사한 정도로 크며 현재 그 발병 기전이 명확히 알려지지 않아, 단일 치료제가 없고 대증적 치료의 한계를 지니고 있음
- in vivo, in vitro에서 valproic acid에 의한 자폐증 모델을 이용하여 자폐증의 발병 기전을 규명하고, 자폐증의 동물 모델을 이용하여, PA 시스템의 발현 및 활성 변동에 대해

1. 연구목표
- 자폐증은 사회적 관계 형성의 부족 및 반복적 행동을 그 증상으로 하는 뇌발달 장애 질환으로 학령기 아동 150명 중 1명의 높은 유병률을 보이는 질환으로서 사회적 손실은 이미 알츠하이머병과 유사한 정도로 크며 현재 그 발병 기전이 명확히 알려지지 않아, 단일 치료제가 없고 대증적 치료의 한계를 지니고 있음
- in vivo, in vitro에서 valproic acid에 의한 자폐증 모델을 이용하여 자폐증의 발병 기전을 규명하고, 자폐증의 동물 모델을 이용하여, PA 시스템의 발현 및 활성 변동에 대해 규명함으로서 신경세포 분화와 어떠한 연관성을 가지고 있는지 밝히고 PA 활성 조절을 통한 신경발달 조절 가능성 규명하고자 함
- 분자생물학적 기전 조절 및 행동약리학적 분석의 유기적 통합 연구를 통해 자폐증 신규 치료 표적을 도출하고 신경분화를 정상화하는 예방적 치료의 토대를 제시하고자 함

2. 연구내용
1) 자폐증 동물모델 확립
- 임신 12일째의 어미 흰쥐에 valproic acid를 주사하여 자폐동물모델을 구착하였고, 임신 12일째 valproic acid가 주사된 후 태어난 태아를 키워 행동실험으로 자폐증상 확인한 결과, 사회성결여, 반복행동 및 충동성이 증가되어있음을 확인하였음. 또한 이들 동물에서 신경세포 특히 흥분성 신경세포의 분화가 증가되어 있음을 확인하였음.
2) 자폐증 동물모델 시스템을 이용하여 PA 시스템의 발현 및 활성 변동 규명
- 신경세포, 신경줄기세포, 일차성상세포 등 배양을 통해 VPA를 처리하여 PA 시스템의 발현 및 활성확인: 신경세포와 신경줄기세포에서 tPA발현과 활성이 증가되어있었고, VPA처리에 의해 성상세포에서 tPA 발현 및 활성이 증가되어 이들이 신경세포의 분화를 촉진함을 확인함. NSC에서 VPA는 신경세포로의 분화를 촉진하고 tPA 활성이 증가되어 있고 이때 LRP5/6- wnt/GSK3beta/beta-catenin을 경유한 신호전달에 의해 흥분성 신경세포의 분화가 증가됨을 확인하였음.
- VPA를 처리한 쥐로부터 얻은 뇌를 적출하여 PA 시스템의 발현 및 활성 변동 확인한 결과, tPA/PAI-1mRNA가 VPA 주사된 군에서 증가되었으나 단백질 및 활성은 큰 차이를 보이지 않았음
3) 자폐증 동물 모델 시스템을 이용하여 PA 시스템의 조절 기전 규명
- VPA가 처리된 성상세포에서 tPA발현과 활성이 증가되었고 이는 신경세포의 분화를 촉진하는 것을 밝혔고 이때 VPA에 의해 JNK, ERK, P38과 같은 MAPKs의 활성이 증가됨을 확인하였으며 이들의 억제제를 처리하여 tPA/PAI-1의 활성을 확인하였더니, JNK를 통한 tPA 활성이 있었음을 규명하였음.
- 자폐증에서의 신경세포의 분화증가에 tPA/PAI-1 시스템이 관여할 것이라는 여러증거들을 통해 tPA K/O mice를 이용하여 자폐행동양상의 유무를 확인한 결과, tPA/PAI-1 KO동물에서의 사회성결여에 대한 차이는 나타나지 않았고, PAI-1 KO 동물에서 과잉행동이 증가함은 관찰하였음.
4) PA 활성 조절을 통한 신경발달 조절 가능성 규명
- 세포배양모델에서 PAI-1 억제제 혹은 tPA를 가했을 경우, neurite extension, PSD95/synaptophysin과 같은 시냅스 단백질의 발현이 증가함을 확인하였고, tPA K/O mice로부터의 세포에서 neurite extension,synapse formation등은 감소함을 확인하였음. 또한, WT과 tPA KO 동물로부터 얻은 신경줄기세포를 뇌졸중동물모델에 처리시 tPA KO 동물로부터의 신경줄기세포를 넣어준 뇌졸중동물모델의 신경세포의 신경돌기가 감소함을 확인하였음.
5) 분자생물학적, 약리학적 조절을 통한 자폐증 치료 표적 도출
- 자폐증의 새로운 표적으로서 PA 시스템의 가능성을 제시하였고 tPA/PAI-1 시스템의 조절에 의해 신경세포의 분화증가가 이루어질 수 있음을 확인하였으며, 이들 조절을 통해 자폐증의 과잉행동을 조절할 수 있을 것으로 확인하였음. 하지만 사회성개선과 반복행동에 대한 개선효과는 큰 차이를 보이지않았으므로 추후 추가연구가 더 필요할 것으로 생각됨.

3. 파급효과 및 활용방안
- 자폐증의 발병 기전을 규명하여 신규 치료 표적을 제시하고, 분자생물학적 초기 진단을 통한 발병 이전의 예방적 치료의 토대 제시.
- 뇌 발달 및 신경줄기세포의 분화 기전 연구를 통해 자폐증, ADHD와 같은 다른 뇌 발달 장애 질환의 이해를 가능하게 하고 나아가 노화와 함께 치매의 발병에 대한 영향에 대한 연구가 가능케 함.
- 자폐증에서 수면장애와 인지기능저하에 대한 예비결과를 통해 추후 수면 및 인지기능에 대한 연구 필요성을 제시