초록 ▼

연구의 목적 및 내용
최근 다제 내성 결핵(Multidrug-resistant Tuberculosis, MDR-TB)와 광범위 내성 결핵(Extensively drug resistant Tuberculosis, XDR-TB) 환자가 전 세계적으로 확산되는 추세를 보이고 있다. 따라서 MDR/XDR-TB의 발생과 전파를 막기 위해 정확한 항 결핵약제 감수성 검사 결과가 중요하다. 지금까지의 항 결핵약제 감수성 검사의 검사법상의 한계와 확인되지 않는 내성 결핵의 한계를 극복하기 위하여 NGS를 이용한 RNA sequencing 을

연구의 목적 및 내용
최근 다제 내성 결핵(Multidrug-resistant Tuberculosis, MDR-TB)와 광범위 내성 결핵(Extensively drug resistant Tuberculosis, XDR-TB) 환자가 전 세계적으로 확산되는 추세를 보이고 있다. 따라서 MDR/XDR-TB의 발생과 전파를 막기 위해 정확한 항 결핵약제 감수성 검사 결과가 중요하다. 지금까지의 항 결핵약제 감수성 검사의 검사법상의 한계와 확인되지 않는 내성 결핵의 한계를 극복하기 위하여 NGS를 이용한 RNA sequencing 을 도입하여 기존에 연구된 내성 유전자의 mutation 으로는 설명되지 않는 약제 내성 기전을 밝히고자 한다. 이를 통해 efflux pump 유전자를 포함한 다양한 유전자의 발현도를 확인함으로써 지금까지 밝혀지지 않은 결핵균의 내성 기전 연구가 가능할 것으로 기대된다.

연구결과
각 유전자 별, 전체 17개의 샘플에서 적어도 한 샘플 이상에서 0인 RPKM 값을 가지는 유전자를 분석에서 제외하였을 때, 총 3,954개 유전자 중에서 43개를 제외하고 3,911개 유전자를 대상으로 통계분석을 진행하였다. 이때 3,911개 유전자 중 fold change 2이상을 보였던 유전자는 모두 2,840개로 확인되었는데 발현이 up/down regulation된 유전자의 수가 많기 때문에 분석 및 해석이 매우 중요하다. Volume plot을 그려 5개의 top ranking 을 살펴보았을 때, Rv3874와 Rv3875의 발현 증가는 약제에 내성이면서 내성 유전자의 mutation을 보이는 균주에서 동일하게 나타났다. KM 내성 균주의 경우,rrs mutation 이 있는 경우에 없는 경우보다 up-regulation되는 유전자의 수가 많게 나타났다. Rv3219는 whiB1( transcriptional regulator WhiB1) 유전자로 whiB1~whiB7의 유전자는 KM의 내성에 관여하는 efflux pump 유전자의 전사 조절에 역할을 한다고 알려져 있다. Rv3219는 본 연구의 결과에서 H37Rv에 KM 약제 stress를 주었을 때에는 down regulation 되었으나 KM 내성 균주에 약제 stress 를 주었을 때에는 up-regulation되는 양상을 나타내었다. Rv1846c는 β-lactamase를 인코딩하는 유전자를 억제하는데, OFX 내성 균주에 약제 stress를 주었을 때, 발현이 증가하였다. 2,840개에 달하는 유전자 중에는 기능이 밝혀지지 않은 유전자와 house keeping gene 등 내성 기전에 작용하지 않는 유전자들이 대다수 포함되어 있기도 하다.

연구결과의 활용계획
약제 내성 유전자의 mutation이 연구된 내성 균주와 표준 균주를 확보하여 RNA-seq을 진행함으로써, efflux pump 유전자뿐만 아니라 모든 유전자의 발현 양상을 확인할 수 있었다. 따라서 기존의 분자진단법으로 확인할 수 없는 항 결핵약제 내성을 진단할 수 있는 방법으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 내성 결핵균의 예방 및 치료법 개발에도 활용할 수 있을 것이라 기대된다.

( 출처 : 한글요약문 4p )

Abstract ▼

Purpose&contents
Recently, patients with multidrug-resistant Tuberculosis (MDR-TB) and extensively drug resistant tuberculosis (XDR-TB) have been spreading worldwide. Therefore, accurate anti-tuberculosis susceptibility test results are important to prevent the occurrence and spread of MDR / XDR-

Purpose&contents
Recently, patients with multidrug-resistant Tuberculosis (MDR-TB) and extensively drug resistant tuberculosis (XDR-TB) have been spreading worldwide. Therefore, accurate anti-tuberculosis susceptibility test results are important to prevent the occurrence and spread of MDR / XDR-TB. In order to overcome the limitations of the conventional method of testing for anti-tuberculosis susceptibility tests and mechanisms of unidentified tuberculosis resistance, we introduced RNA sequencing using NGS. This study confirms the expression of various genes including the efflux pump gene, and it is It is expected that the mechanism of resistance of mycobacterium tuberculosis that has not been revealed until now.

Result
When excluding genes with RPKM value of 0 at least from more than one sample in all 17 samples, 3,911 genes out of a total of 3,954 genes, excluding 43 genes, were analyzed. At this time, among 3,911 genes, 2,840 genes that showed fold change 2 or more were identified, and analysis and interpretation are very important because there are many genes whose expression is up / down regulation. When we examined the five top ranking by volume plot, the increase in expression of Rv3874 and Rv3875 was showed in strains resistant to the drug and mutant in the resistant gene. In the case of KM-resistant strains, the number of up-regulated genes was higher than in the absence of rrs mutation.

Rv3219 is a transcriptional regulator WhiB1 gene. WhiB1 ~ whiB7 gene is known to play a role in the transcriptional regulation of the efflux pump gene involved in KM resistance. Rv3219 was down-regulated when KM drug stress was given to H37Rv in the present study, but it was up-regulated when drug stress was given to KM-resistant strain. Rv1846c inhibits the gene encoding β-lactamase, which increases expression when OFX-resistant strains are given drug stress. Of the 2,840 genes, most of them contain genes that do not function and house keeping genes do not work.

Expected Contribution
The expression of all the genes as well as the efflux pump gene could be confirmed by proceeding RNA-seq of the resistant strains and the standard strains studied for the mutation of the drug resistance gene. Therefore, it can be used not only as a method to diagnose anti-tuberculosis drug resistance that can not be confirmed by conventional molecular diagnostic methods, but also in the development of prevention and treatment methods of resistant Mycobacterium tuberculosis.

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 20
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 21
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 21
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 23
• 8. 참고문헌 ... 23
• 9. 연구성과 ... 24
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 24
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 24
• 12. 기타사항 ... 24
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 27
• 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 36
• 끝페이지 ... 36