초록 ▼

본 연구과제에서는 다음과 같은 연구결과를 달성. (1) 대사성 질환 마우스 모델의 조직에 대한 대규모 전사체 분석을 통하여 신규 오믹스 비만마커 유전자들의 발현량을 검증하였고, in vitro 모델에서 역할을 규명하였으며, 마커 유전자 변이 동물 모델을 디자인하고 제작. (2) 임상 데이터베이스를 구축하고 오믹스마커 단백질을 임상샘플에서 검증. (3) 오믹스마커 분비 단백질 진단 키트 제작을 위한 기반기술 마련. (4) 대사성 스트레스 동물모델을 대상으로 천연물 복합 조성물의 유효성을 검증. (5)　전통천연물의 독성 유발 가능성을

본 연구과제에서는 다음과 같은 연구결과를 달성. (1) 대사성 질환 마우스 모델의 조직에 대한 대규모 전사체 분석을 통하여 신규 오믹스 비만마커 유전자들의 발현량을 검증하였고, in vitro 모델에서 역할을 규명하였으며, 마커 유전자 변이 동물 모델을 디자인하고 제작. (2) 임상 데이터베이스를 구축하고 오믹스마커 단백질을 임상샘플에서 검증. (3) 오믹스마커 분비 단백질 진단 키트 제작을 위한 기반기술 마련. (4) 대사성 스트레스 동물모델을 대상으로 천연물 복합 조성물의 유효성을 검증. (5)　전통천연물의 독성 유발 가능성을 파악하기 위해서 Combinatorial optimization, 독성감소 시나리오 도출 및 검증을 수행.（6）전통천연물의 in vivo 독성 마커를 탐색하기 위하여 간 및 신장에서의 전사체를 분석 하였으며, 독성 감소/활성 증대 조합의 in vivo 모델 적용.（7) 고지방식이로 유도된 비만 관련 대사체 지표를 발굴. (8) 태음조위탕의 약재 중 하나인 길경이 동물실험결과 항비반/당뇨에 좋은 효능을 보이는 것으로 나타남. (9) 각 천연물질의 작용기전 규명을 위한 단백질체 분석실험을 통해 간조직에서 1,500개가 넘는 단백질을 동정함으로써 고품질의 단백질체 오믹스 데이터를 생산.

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

The ultimate goals of the study are to identify multi-component/multi-target (MC/MT) biomarkers through multi-omics data analysis and to establish a clinical database for the development of personalized diagnostic technology. Under the objective of identifying biomarkers from multi-omics data analys

The ultimate goals of the study are to identify multi-component/multi-target (MC/MT) biomarkers through multi-omics data analysis and to establish a clinical database for the development of personalized diagnostic technology. Under the objective of identifying biomarkers from multi-omics data analysis using the mouse model with a metabolic syndrome, Stage I studies have been conducted as follows:

(1) Through transcriptome analysis of diet-induced and traditional natural compounds-administered obese mice tissues, omics-based new biomarkers were identified, which revealed significant changes in their expressions.

(2) By establishing in vitro models, the effect of traditional natural compounds, and the role and the mechanism of the identified biomarkers were investigated.

(3) In vivo animal models were generated in order to examine the roles of omics-based biomarkers and the effect of natural compounds on them.

(4) To establish a clinical database of the obesity-related biomarkers, clinical information and samples from obese patients and normal-weight healthy subjects were first collected. Correlation analysis between obesity and the expression level of secretory proteins identified as omics-derived new biomarkers was then performed.

(5) Effect of traditional natural compounds on obesity was analyzed using diet-induced obese mice blood plasma.

(6) An analysis kit that detects and measures a secretory protein newly identified from omics data started to be developed.

(7) Through genomic and transcriptomic data analyses of gastric cancer, one of digestive diseases, new biomarkers were identified, and their functions in gastric cancer were studied.

(8) Major compounds in traditional medicinal prescription have been profiled using bioinformatics tools.

(9) Phenotypic changes in a diet-induced obese subject were observed with respect to of obesity and inflammatory disease, and interactions among multi-tissues such as liver, adipose tissue, muscle, intestine and lung were analyzed.

(10) Toxicity-related biomarkers regulated by multicomponent natural products were identified using omics technology and combinatorial library for application to toxicity evaluation and development of toxicity prediction model.

(11) The identified biomarkers regulated by multicomponent natural products were validated in vitro and in vivo through established alternative toxicity test and high-throughput assay design.

(12) A rapid toxicity prediction system was constructed, and in vitro toxicity testing method was established for functional guidance bioindicator.

(13) Toxicity levels in the main organelles (mitochondria, ER, and Golgi) were predicted, and a network analysis of value index that enables people to interpret data was conducted. Mechanism of organelle toxicity caused by multicomponent natural product was also investigated.

(14) Metabolite structure and absorption/biotransformation mechanism of natural products were identified.

(15) Mass spectrometry-based endogenous metabolite profiling of natural product-treated in vivo model was conducted, and metabolite biomarkers in a network system were identified.

Taken together, these studies will further contribute to application of natural products and their combinations to suitable animal models, identification of biomarkers through integrative analysis of omics data, and validation of the identified biomarkers through in vitro experiments, in vivo preclinical experiments, clinical databases and construction of appropriate animal models. Such newly identified and validated biomarkers will further lead to the development of diagnosis kits for metabolic diseases, and natural product-derived drugs with low toxicity and high efficacy.

(출처 : SUMMARY 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• 목차 ... 9
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 11
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 11
• 제2절 연구의 범위 ... 12
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 13
• 제1절 해외 기술개발 현황 ... 13
• 제2절 국내 기술개발 현황 ... 13
• 제3절 국내외 연구개발 완료 및 개발중인 천연물소재의 활용 현황 ... 14
• 제4절 바이오마커개발 세계 컨소시엄 구성현황 ... 18
• 제5절 국외 주요 독성유전체학 및 독성예측 연구개발 현황 ... 19
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 21
• 4중과제 1세부 ... 21
• 제1절 비만 동물모델에서 얻은 전사체 데이터(RNA-seq 및 microarray) 분석을 통한 신규 바이오마커 발굴 ... 21
• 제2절 신규 바이오마커에 대한 in vitro 검증 및 작용기작 규명 ... 44
• 제3절 전통천연물의 항비만효과에 대한 in vitro 검증 ... 63
• 제4절 마우스 혈액을 활용한 비만 바이오마커 검증 ... 74
• 제5절 비만 바이오마커에 대한 임상 데이터베이스 구축 ... 79
• 제6절. 비만 바이오마커 검증용 동물모델 제작 ... 85
• 제7절. 오믹스마커를 활용한 분석키트 개발 기반마련 ... 90
• 제8절. 대사성 질환인 위암에 대한 유전체 및 전사체 데이터 분석을 통한 신규 바이오마커 발굴 및 검증 ... 93
• 제 9 절. 대사성 질환과 관련된 TGF-beta 신호전달에 관여하는 신규 바이오마커 발굴 및 검증 ... 114
• 4중과제 2세부 ... 137
• 제1절. 실험 Ⅰ. C57BL/6J mice의 비만 유도 및 비만 진행에 따른 phenotype과 전사체 마커분석 (Normal group vs High-fat group) ... 137
• 제2절. 실험 Ⅱ. C57BL/6J mice를 이용한 항비만 전통천연물(녹차추출물, 태음조위탕, 방품통성산) 처방제의 유효성 확인 및 작용기작 규명 ... 193
• 제3절. 실험Ⅲ. 추가 시료 확보를 위한 2차 동물 실험 ... 307
• 제4절. 실험 Ⅳ. 비만 개선용 표준 전통천연물처방소재와 유효성분 스크린 방법 set up 및 효능평가 실시 ... 310
• 제5절. 실험 Ⅴ. 태음조위탕 구성성분중 길경의 항비만 유효성 확인을 위한 phenotype 마커 분석 ... 334
• 제6절. 실험Ⅵ. C57BL/6J mice를 이용한 항비만 전통천연물 태음조위탕 처방제 구성성분 나복자 유효성 확인을 위한 phenotype 및 관련 장내 미생물 균총 분석 (진행중) ... 343
• 제7절. 실험Ⅶ. 비만 동물모델(C57BL/6J mice)에서 “비타민나무” 항비만 유효성 확인을 위한 phenotype 마커 분석 (진행중) ... 356
• 제8절. 실험 Ⅷ. 태음조위탕내 유효성분을 선별하여, 해당되는 천연물 소재로부터 유효성분의 추출수율을 높이는 공정 개발 :설포라핀 (sulforaphene)이 강화된 내복자추출물 제조 공정 확립 (진행중) ... 364
• 4중과제 3세부 ... 370
• 제1절 in vitro 지방간 모델을 통한 기전 연구 및 바이오 마커 도출 ... 370
• 제2절 미토콘드리아 독성 평가 기전 연구 ... 390
• 4중과제 4세부 ... 422
• 제1절 독성 후보 물질 탐색 ... 422
• 제2절 적정 data mining 분석법 탐색 ... 422
• 제3절 Combinatorial optimization 분석 및 독성 후보물질의 상호작용 분석 ... 422
• 제4절 독성후보 물질의 상호작용 database 구축 ... 456
• 제5절 세포 소기관 독성 여부 분석 ... 458
• 제6절 독성 유발 조건 확립 및 독성 바이오마커 스크리닝 ... 473
• 4중과제 5세부 ... 499
• 제1절 천연물소재 주요 구성성분 구명 ... 499
• 제2절 Compound K-강화 ginsenoside 분획의 항비만 효과 특이적 내인성 대사체지표 발굴 ... 500
• 4중과제 6세부 ... 508
• 제1절 동물모델을 이용한 천연물 복합성분의 항비만 효능 실험 1 : 몸무게 변화 분석 ... 508
• 제2절 동물모델을 이용한 천연물 복합성분의 항비만 효능 실험 2 : 간 및 지방 조직 무게 비교 ... 508
• 제4절 동물모델을 이용한 천연물 복합성분의 항당뇨 효능 실험 1 : 포도당 저항성 ... 509
• 제5절 동물모델을 이용한 천연물 복합성분의 항당뇨 효능 실험 2 : 인슐린 저항성 ... 509
• 제6절 천연물 복합성분에 의한 간조직 단백질체 변화 분석 1 : 단백질 순수 분리 ... 510
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 511
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 517
• 제1절 2단계 연구의 필요성 ... 517
• 제2절 다른 연구에의 응용방안 ... 517
• 제3절 기업화 추진방안 ... 517
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 519
• 제1절 식이유도비만 및 항비만효과에 대한 오믹스분석 ... 519
• 제2절 CRISPR을 이용한 유전자결핍 ... 520
• 제3절 치료용 펩타이드 및 안티바디 약재 개발 ... 522
• 제7장 연구시설·장비 현황 ... 525
• 제8장 참고문헌 ... 526
• 끝페이지 ... 534