초록 ▼

연구의 목적 및 내용
◦ 세계 인구의 비만화와 노령화로 인하여 이에 동반하여 발생하는 뇌질환이 급증하고 있어 이에 BT 국가경쟁력을 강화할 필요성이 절실

◦ 대사체 분석 기술의 발전으로 뇌대사체를 겨냥한 뇌질한 진단 및 치료 기술 개발 필요성이 높아짐

◦ 뇌기능 조절에 관여하는 핵심 뇌대사체를 규명하고, 최근 새롭게 떠오르고 있는 대사체 분석 기술을 활용하여 새로운 뇌대사체를 발굴함으로써, 뇌대사에 기반한 신경세포 기능 제어의 가능성을 탐색하고, 궁극적으로 신경세포 대사 이상과 비만, 치매, 중독 및

연구의 목적 및 내용
◦ 세계 인구의 비만화와 노령화로 인하여 이에 동반하여 발생하는 뇌질환이 급증하고 있어 이에 BT 국가경쟁력을 강화할 필요성이 절실

◦ 대사체 분석 기술의 발전으로 뇌대사체를 겨냥한 뇌질한 진단 및 치료 기술 개발 필요성이 높아짐

◦ 뇌기능 조절에 관여하는 핵심 뇌대사체를 규명하고, 최근 새롭게 떠오르고 있는 대사체 분석 기술을 활용하여 새로운 뇌대사체를 발굴함으로써, 뇌대사에 기반한 신경세포 기능 제어의 가능성을 탐색하고, 궁극적으로 신경세포 대사 이상과 비만, 치매, 중독 및 정신질환의 진단과 치료에 활용가능한 원천기술을 개발 목표로 함.

연구개발성과
1세부: 신경세포 NAD 대사 제어를 통한 비만/퇴행성뇌질환 치료 기술 개발
- 시상하부 NAD 양적 조절에 의한 항비만/대사행동 조절 효과 입증 (특허 등록 10-1604212, 출원 PCT/KR2015/007491)
- NAD 대사체 분석 기술 확립 및 비만동물에서 NAD 대사체 분석 (2세부 공동연구)
- 시상하부 뉴런 내 NAD 양의 변화와 대사행동의 일중주기 리듬 관련성 규명
- NAD 양적 조절을 통한 cilia 길이조절 치료기술 개발 (출원 10-2016-0074457)

2세부: 뇌대사체 분석 및 자가포식작용 기반 대사조절 원천기술 개발
- 뇌대사체 분석을 위한 정량 분석 등의 최적화 조건을 확립 (출원 10-2014-0151301)

- 다양한 뇌 조직에서 신경전달물질 (도파민, 세로토닌, 가바) 고효율, 신속성, 정확성을 겸비한 동시 정량분석법 개발 (특허출원 10-2016-0065715)

- 신경세포, 뇌조직에서 지방산 5종에 대한 분석법 확립
- 시상하부 AMPK에 의한 자가포식(autophagy) 및 식욕조절 기전 규명 (논문 Autophagy, IF 11.7)

3세부: 도파민성 보상회로의 뇌대사체 분석을 통한 중독성질환 제어 및 질환마커 발굴
- 중독동물 모델/광유전학을 활용한 음식중독 및 약물중독의 뇌회로 규명 (논문 2건)
- 중독동물 모델 뇌대사체 분석 및 프로파일링 (3세부 공동 연구)
- 뉴런특이적 D2 도파민수용체 유전자 적중마우스 제조법 (출원 10-2015-0096638)

4세부: 뇌이노시톨 대사체 연구를 통한 뇌대사장애/정신질환의 치료/진단 기술 개발
- 뇌 이노시톨 대사체 5-IP7에 의한 신경세포의 신경전달물질 분비 조절기능 발굴 및 기전 연구 (PNAS 논문 승인 IF 9.4)

- 대사체 프로파일링을 이용한 정신질환의 진단 또는 진행성 예측 방법 및 바이오마커 개발 (특허 출원 10-1604074)

- 뇌 이노시톨 대사효소 IP6 키나아제 저해약물 TNP의 중추신경계 기반 비만 및 섭식 저해효능 발굴 연구 (출원 2016-0045222) (제1세부와 공동연구)

총 성과: 특허 출원 9건, 등록 2건, 논문 25편

연구개발성과의 활용계획(기대효과)
◦ 뇌대사 조절에 기반한 뇌기능 제어 및 제반 활용기술을 개발함으로써 기술의 특허화, 산업화를 통하여 국내 바이오 산업동력 강화와 더불어 국가 경쟁력 향상에 기여

◦ 뇌대사체군 분석을 통해 뇌질환에 대한 특이적인 대사체를 발굴하여 뇌질환의 분류 및 치료에 대한 반응 평가도구로 활용

◦ 뇌대사 장애 및 관련 뇌질환을 예측하고 진단할 수 있는 신규 표적물질들을 동정하며 향후 상용화하는 원천 기술을 확보

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose & Contents
This project aims to find novel metabolic pathways and metabolites regulating neuronal functions by employing neurometabolomics and to develop new diagnostic and therapeutic technology for human neurological disorders.

Results
1. The first team: Development of treatme

Purpose & Contents
This project aims to find novel metabolic pathways and metabolites regulating neuronal functions by employing neurometabolomics and to develop new diagnostic and therapeutic technology for human neurological disorders.

Results
1. The first team: Development of treatment strategy for obesity and degenerative brain disorders targeting neuronal NAD metabolism

• Establishment of NAD metabolomics and measurement of metabolites of NAD biosynthetic pathway in the tissues from high fat diet-fed obese mice

• Demonstration of correlation of circadian rhythm of NAD content in hypothalamic neurons and peripheral blood Nampt levels (a key enzyme in NAD salvage pathway)

• Confirmation of anti-obesity effect of NAD supplement

• Confirmation of the effects of NAD-regulating agents on primary cilia length of hypothalamic neurons

• Confirmation of the reducing effects of TNP on food intake and body weight

2. The second team: Development of new methods for diagnosis and treatment for metabolism-related neurologic disorders by identifying targets using neurometabolomics and functional regulator of autophagy pathway in the regulation of neuronal metabolism
• Establishments for neurometabolomics-based analysis (DGIST-Agilent Neurometabolomics Research Center)

• Identification of targets using neurometabolomics in the neural stem cells in the adult hippocampus and animal models of metabolic-related neurologic diseases

• Discovery of factors regulating apoptosis in the adult hypothalamus and functional regulator of autophagy pathway in the regulation of metabolism of neurons and tissues

3. The third team: Development of therapeutic strategy and diagnostic marker for addictive disorders through neurometabolomics of dopamine reward circuit
• Identification of neurocircuits involved in food addiction and drug addiction using animal models and optogenetics

• Metabolic profiling of brain mesolimbic dopaminergic system using neurometabolomics of dopamine reward circuits in animal and human samples of addictive disorders

• Development of diagnostic metabolic markers and therapeutic tools for addictive disorders

4. The fourth team: Development of diagnostic and therapeutic technology for brain metabolism disorders and associated psychiatric diseases by investigating on the rain inositol metabolites and their neural functions and
• Investigation of a role for 5-IP7, one of major brain inositol metabolites, in the regulation of neuronal synaptic vesicle exocytosis

• Identification of IPMK (Inositol polyphosphate multikinase)-dependent control of neuronal immediate early gene expression

• Comprehensive studies of roles for inositol polyphosphate metabolism in the regulation of learning/memory and psychiatric behaviors

• Discovery of an effect of TNP, a specific inhibitor of IP6 kinase in the control of feeding and obesity

• Establishing brain metabolite profiling database based on neurometabolomics analysis

Product summary: patent application 10, patent registration 1, paper publication 25.

Expected Contribution
▶ The development of technology for controlling neurologic function and brain metabolism will strenthen domestic bioindustry and improve national competitiveness.

▶ The identification of specific neural metabolites using neurometabolomics-based analysis will supply tools for classification of various brain disorders and assessment of treatment response in neurologic disorders.

▶ This study will provide the insight of identification of new molecular markers which can be used to predict and diagnose neurometabolic disorders and development of source technology for commercialization of these new markers in the future.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 목차 ... 6
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1. 연구개발 목적 ... 7
• 2. 연구개발의 필요성 ... 7
• 3. 연구개발의 범위 ... 16
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 20
• 제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 27
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 74
• 1. 목표 달성도 ... 74
• 2. 관련 분야 기여도 ... 74
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 83
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 85
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 90
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 90
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 91
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 93
• 제11장. 기타 사항 ... 94
• 제12장. 참고 문헌 ... 95
• 끝페이지 ... 102