초록 ▼

연구의 목적 및 내용
새로운 개념의 Brainbow 형질전환기술을 이용해 대뇌 신피질 층의 발달에 관여하는 유전자 판상-코드(Genetic Laminar-Code)를 규명.
즉 새로운 유전자 판상-코드를 규명하고 대뇌피질 특이적 발현을 조절하는 enhancer 와 insulator를 밝힘으로서 대뇌신피질의 발달 이상에 관여하는 유전자 발현 조절 기전을 밝힘. 이러한 결과를 토대로 뇌발달 질환(예: 자폐증, 조현병, 양극성 장애 등)의 조기 진단 바이오마커를 제시함.

연구결과
▪ 대뇌 피질 Layer II

연구의 목적 및 내용
새로운 개념의 Brainbow 형질전환기술을 이용해 대뇌 신피질 층의 발달에 관여하는 유전자 판상-코드(Genetic Laminar-Code)를 규명.
즉 새로운 유전자 판상-코드를 규명하고 대뇌피질 특이적 발현을 조절하는 enhancer 와 insulator를 밝힘으로서 대뇌신피질의 발달 이상에 관여하는 유전자 발현 조절 기전을 밝힘. 이러한 결과를 토대로 뇌발달 질환(예: 자폐증, 조현병, 양극성 장애 등)의 조기 진단 바이오마커를 제시함.

연구결과
▪ 대뇌 피질 Layer II-IV 특이적 발현유전자인 Cux2의 발현조절 Enhancer 동정 성공. 약 500 kbp의 genomic DNA에서 500 bp (1/1000)의 DNA fragment가 대뇌발달단계에서 Cux2의 발현을 조절함을 발견.
▪ 각각 Layer II-IV와 V의 특이적 발현 유전자의 Cux2와 Fezf2의 enhancer를 GFP, RFP, LacZ등의 다양한 Reporter vector와 결합하고 여기에 Insulator를 조합한 형질전환 vector 제작 완료.
▪ 기확보한 Chick과 Human에서 동정한 Insulator 4종에 대한 유용성 평가를 위해 이들 Insulator가 결합한 4종의 형질전환 vector제작 완료.
▪ 1차 년도 연구결과를 바탕으로 대뇌피질 특이적 발현을 보이는 Cux2 유전자의 enhancer와 Fezf2 enhancer, 그리고 Reln의 enhancer를 각각의 형광단백질 발현 유전자 앞쪽에 붙이고, insulator를 사이에 집어넣은 brainbow-II transgenic vector를 성공적으로 제작
▪ Fezf2 enhancer가 달린 transgenic vector에 본 연구팀이 보유한 insulator sequence를 결합하여 in vivo에서 LacZ 발현을 검증한 결과, 이전의 결과와 마찬가지로 대뇌 특이적 발현에 이상이 없었다. 이를 통해, 본 연구팀에서 제작한 brainbow-II transgenic vector의 설계가 성공적으로 이루어 졌음을 확인
▪ 다양한 조건하에서 Chromatin Immunoprecipitation을 수행하였고, 성공적으로 Reverse cross-linking을 통해 genomic DNA 절편들을 ChIP sequencing에 적합한 수준으로 회수하는데 성공
▪ Human developing brain transcriptome 데이터 베이스와 대뇌피질 층 특이적 Microarray 분석을 통해 신규 대뇌피질 유전자 판상코드인 Tox1규명.
▪ Gene targeting 기법을 활용한 Tox1-LacZ reporter 마우스와 Conditional knock-out 마우스 확립.

연구결과의 활용계획
▪ 본 연구과제를 통해 새롭게 규명한 대뇌피질 유전자 판상코드인 Tox1 유전자의 대뇌발달기능을 추가연구를 통해 밝힐 필요가 있음. 즉 지난 3년간의 연구를 통해 확립한 Tox1 conditional knock-out 마우스는 다양한 신경세포 특이적 Cre recombinase 발현 형질전환 마우스와 교배할 수 있는 장점이 있기 때문에, 시,공간적 Tox1 결손을 유도해 대뇌 신경세포 특이적 Tox1 기능을 규명할 수 있는 토대를 마련했음.
▪ 또한 Tox1은 대뇌이외에도 중뇌와 팔, 다리에서도 발현되는 것을 확인했기 때문에, 그 분야 연구자들과 본 연구팀이 개발한 마우스를 공유해 나아갈 계획임.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose& contents
The purpose of this study is to understand the molecular and evolutionary mechanisms of cortical development and neurodevelopmental disorder in order to develop a new technology for conversion of neuronal abnormalization to normal structure. Additionally, we will determine the n

Purpose& contents
The purpose of this study is to understand the molecular and evolutionary mechanisms of cortical development and neurodevelopmental disorder in order to develop a new technology for conversion of neuronal abnormalization to normal structure. Additionally, we will determine the new laminar-code and cis-regulatory mechanism of cortical neuron specific expression controlled by enhancer/insulator interaction and propose a new therapeutic targets for brain developmental disorders. Based on these results, we will identify predictive biomarkers for neurodevelopmental disorder such as autism, schizophrenia, and biopolar disorder.

Result
■ Basic study on cortical development and neurodevelopmental abnormality
▪ Identified of interactions between enhancer and insulator in vivo
▪ Identified of regulatory mechanisms of Cux2 expression in vivo
▪ Identified of spatio-temporal expression patterns of TOX1 during mouse cortical development
■ Application study on regulation of neurodevelopmental abnormality
▪ Identified of cortical laminar specific genes utilizing Affymatrics microarray in cortcal layer-specific tissues
▪ Developed of new transgenic mouse models expressing LacZ using enhacer/insulator recombineering in mouse brain
▪ Identified of cis-regulatory elements for cortex-specific expression of Tox gene
▪ Patterning study on expression of Tox1 during mouse/human cortical development
■ Development of new platform technology for regulating the neurodevelopmental disorder
▪ Efficacy study of downstream regulator of CCN3 using in utero eletroporation technology approach
▪ Efficacy study of Tox regulator mis/over-expression during corticocgenesis
▪ Developed of a Tox1 conditional knock-out mouse model
▪ Patterning study on neuronal connectivity in CCN3 overexpressed mouse brain

Expected Contribution
▪ Understanding the evolution mechanism of cortical development and neurodevelopmental disorder
▪ Providing a new therapeutic targets for brain developmental disorders
▪ Identifying the new biomarkers that regulate corticogenesis and neurodevelopmental abnormality
▪ Development of new diagnostic technology for neurodevelopmental abnormality

(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 ... 15
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 17
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 23
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 24
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 24
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 25
• 8. 참고문헌 ... 26
• 9. 연구성과 ... 27
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 27
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 28
• 12. 기타사항 ... 29
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 30
• 끝페이지 ... 32