보고서 정보
주관연구기관 |
순천향대학교 SoonChunHyang University |
연구책임자 |
박춘식
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-11 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
과제관리전문기관 |
한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 |
TRKO201700011553 |
과제고유번호 |
1711030021 |
사업명 |
중견연구자지원 |
DB 구축일자 |
2017-10-14
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키워드 |
트랜스크립톰.메틸레이션.폐섬유화증.바이오마커.통합 분석.transcriptome.methylation.pulmonary fibrosis.Biomarker.integration analysis.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700011553 |
초록
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연구의 목적 및 내용
특발성 폐섬유화증(Idiopathic Pulmonary Fibrosis : IPF)은 폐포상피세포의 과형성과 세포간질에 섬유아세포의 증가 되어 누적되고, 여러 만성 염증과 섬유화와 관련된 과정들의 상요작용이 질환의 원인으로 작용 되어 복잡한 메커니즘을 형성하는 특징을 갖고 있어, 질환 메커니즘의 완벽한 이해와 질환 진단 및 치료 조절 방법이 미개발 상태로 필요성이 세계적으로 요구되고 있다. 본 연구는 폐장에서 유래된 섬유모세포를 배양하여 유전체, 후생학적 차이를 규명하고, 통합 분석하여 특발성폐섬유화증 특
연구의 목적 및 내용
특발성 폐섬유화증(Idiopathic Pulmonary Fibrosis : IPF)은 폐포상피세포의 과형성과 세포간질에 섬유아세포의 증가 되어 누적되고, 여러 만성 염증과 섬유화와 관련된 과정들의 상요작용이 질환의 원인으로 작용 되어 복잡한 메커니즘을 형성하는 특징을 갖고 있어, 질환 메커니즘의 완벽한 이해와 질환 진단 및 치료 조절 방법이 미개발 상태로 필요성이 세계적으로 요구되고 있다. 본 연구는 폐장에서 유래된 섬유모세포를 배양하여 유전체, 후생학적 차이를 규명하고, 통합 분석하여 특발성폐섬유화증 특이 후생학적 변화에 의하여 작동된 후보 유전자를 선발한다. 또한, 폐 조직에 후보 유전자의 단백 발현 확인으로 질환과 관련성을 증명하고, 폐 섬유화증 진단 시 예후를 예측하는 유전체 콘텐츠를 개발하고, 후생학 조절제를 이용한 후보유전자 발현 기전연구와, 후보 유전자 발현 조절을 이용한 섬유모세포의 폐 섬유화증 매개물 분비 조절을 위한 유전체, 후생유전체의 원천적인 정보를 구축하고자 함.
연구결과
1. Transcriptome analysis
○15020개의 유전자 중 178개의 IPF 특이 발현 유전자 발굴
○발굴된 유전자 중, 상위 유전자 CCL8과 분비단백질인 EPDR1의 질환 연관성이 확인 됨.
-mRNA 및 단백질 발현이 특발성폐섬유화증에서 특이적으로 높게 발현되며, 칩 분석과 일치함.
○상위 유전자 CCL8, KCNJ2, ROR2와 분비단백질 EPDR1
- 특발성폐섬유화증의 기관지폐포세척액에서 측정한 결과 질환의 진단 및 예후 예측 마커 가능성이 확인 됨.
2. Methylation analysis
○20,621 유전자 위의 458,577 CpG loci중 1,911 유전자 위의 3,023 CpG loci (전체의 0.97%)에서 methylation 차이가 확인 됨.
○ Transcriptome 과 Methylome의 중복성 검사 및 후보 유전자 발굴
- 178개의 유전자와 1,911 유전자 중복성 검사 결과 33개의 유전자가 동일하였고, 이들 유전자의 전사체 발현양과 69개의 CpG site의 methylation 정도와 상관관계가 있음이 확인 됨.
- 후보유전자 S100A4의 mRNA 및 단백질 발현이 특발성폐섬유화증에서 특이적으로 높았으며, CpG site의 methlation 정도가 특발성폐섬유화증에서 낮음으로써 두개의 칩 분석 결과와 일치함으로써 질환과의 연관성이 확인 됨.
3. miRNA analysis
○ 측정한 174개의 miRNA 중 4개의 miRNA가 특발성폐섬유화증에서 특이적으로 발현 되고 있으며, in silico 분석상 986개의 유전자에 작용할 것으로 예측됨.
○ Transcriptome 과 miRNA의 중복성 검사 및 후보 miRNA 발굴
- 발굴된 4개의 miRNA가 178개의 유전자 중 7개의 유전자에 작용할 것으로 예측 됨.
4. 동물모델 확립 및 후보 유전자 발현 증명
○ 특발성폐섬유화증의 쥐 모델인 Silica 주입 모델과 bleomycin 주입 모델을 확립 함.
○ Ccl8유전자가 이들 쥐 모델에서도 특이적으로 높게 발현됨이 확인 됨.
5. 특발성폐섬유화증의 innate Th2 면역 메커니즘 증명
○ 특발성폐섬유화증에서 Th2 내재면역과 관련된 IL-33과 TSLP의 과발현이 확인 됨.
○IL-33과 TSLP는 특발성폐섬유화증의 진단 마커 가능성이 확인 됨.
○내재면역과 관련된 IL-25이 난치성 아스피린과민성 천식에서 발굴 되어 innate Th2 반응이 질환에 따라 달리 반응함을 확인함.
연구결과의 활용계획
○ 발굴된 특발성폐섬유화증 단백 CCL8, KCNJ2, ROR2, EPDR1 의 통합 예후 마커의 개발 가능성의 확장 연구
○ CCL8, KCNJ2, ROR2, EPDR1에 조절 법 개발을 통한 특발성 폐섬유화증 동물 모델에서의 전임상 실험 진행
○ 특발성폐섬유화증 특이 methylation, miRNA에 의한 유전자 발현 조절 기전규명과 이를 이용한 조절법 개발 기반 지식 추가 연구
○후보 유전자 조절을 이용한 제어법 개발 기획으로 유전자 변형 동물 IPF 모델로 실험 이행 가능
○ IL-33과 TSLP의 특발성폐섬유화증 관련 기전 확장 연구
(출처 : 한글요약문 4p)
Abstract
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Purpose&contents
Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is characterized by alveolar epithelial cell hyperplasia and increased myofibroblast with the interstitial deposition of extracellular matrix (ECM). The disease course is highly variable due to interactions between chronic inflammatory and fibr
Purpose&contents
Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is characterized by alveolar epithelial cell hyperplasia and increased myofibroblast with the interstitial deposition of extracellular matrix (ECM). The disease course is highly variable due to interactions between chronic inflammatory and fibrosis-related processes. Theragnostics for the IPF are globally studied. Using the culture fibroblasts derived from the lungs, global transcriptome, CpG methylome and miRNA are integratively analyzed to identify the candidate genes governed by Epigenetics. Products of the candidate genes are checked in lung tissues or bio-materials to prove as biomarkers predicting prognosis of disease. Mechanism study of genes expression by epigenetic inhibitors and modulation of the candidate genes may provide fundamental therapeutic information.
Result
1. Transcriptome analysis
○The 178 of 15,020 genes were Identified novel.
○Among the top genes, CCL8 gene and secreted protein EPDR1 were identified association of idiopathic pulmonary fibrosis (IPF).
-They were increased expression of mRNA and protein levels to IPF and it was conform to the transcriptome data.
○The Top of genes including CCL8, KCNJ2, ROR2 and secreted protein ROR2
-The result of measurement to bronchoalveolar lavage fluid (BALF) in subject of IPF has showed possible of diagnosis and prediction of prognosis marker.
2. Methylation analysis
○ Among the 458,577 loci of CpG on 20,621 genes, 3,023 CpG loci on 1,911 genes were showed differential phenotype.
○ Integration analysis and excavation of candidate gene from transcriptom and methylome
-The 33 genes were agreed in result of integration analysis from 178 genes of transcriptome and 1,911 genes of methylome, and these levels of gene expression were showed significantly correlation to 69 CpG loci.
-The S100A4, candidate gene, was increased protein levels in IPF and the level of CpG methylation was decreased in IPF. The result of conformed to transcriptom both methylation were showed association of disease.
3. miRNA analysis
○Among the 174 miRNA, 4 miRNA of predicted binding on 986 genes were excavated in subject of IPF.
○ Integration analysis and excavation of candidate miRNA from transcriptom and miRNA array
- The excavated 4 miRNA were predicted to bind on 7 of 178 excavated genes.
4. Construct of anmal model and confirm the gene expression
○ The silica induced mice and bleomycin induced mice model were Constructed.
○ The Ccl8 of candidate gene was showed that increased in silica induced mice model.
5. Proof of the mechanism of the th2 innate immune response in IPF
○ Th2 innate immune response such as IL-33 and TSLP were identified in IPF.
○ IL-33 and TSLP were identified possible of diagnosis marker.
○ IL-25 associated innate immune response was excavated in AERD, and these mechanism was showed differential response depends on diseases.
Expected Contribution
○ The extension research of development potential of integration prognosis marker to excavated specific expression protein in IPF including CCL8, KCNJ2, ROR2, EPDR1
○ Preclinical study in animal models of IPF through the development of gene regulation to CCL8, KCNJ2, ROR2 and EPDR1
○Mechanism study of genes expression by specific methylation and miRNA of IPF and development of fundamental therapeutic information using the epigenetic inhibitors
○The candidated gene for regulation of gene expression will be application to the transgenic animal model.
○The extension research of IL-33 and TSLP to associated mechanism of IPF
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 22 5. 연구결과의 활용계획 ... 23 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 24 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 24 8. 참고문헌 ... 25 9. 연구성과 ... 26 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 29 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 29 12. 기타사항 ... 29별첨1 ... 30별첨2 ... 39끝페이지 ... 49
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