초록 ▼

□ 연구개요
1. 나노입자가 유도된 동물세포에서 표적과 비표적 유기대사물에 대한 총체적인 대사체학 연구
2. 나노입자의 독성 관련 바이오마커 탐색 및 나노입자의 독성에 대한 기전 연구

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 실리카코팅 자성나노입자가 유도된 HEK 293 동물 세포에서 표적 유기대사물로 지방산과 폴리아민의 프로파일 분석과 패턴 분석
(1) GC-MS를 이용하여 TBDMS 유도체로써 44 종의 지방산에 대한 프로파일 분석법 개발
분석법에 대한 타당성 검증 결과, 0.01 - 10.0μg

□ 연구개요
1. 나노입자가 유도된 동물세포에서 표적과 비표적 유기대사물에 대한 총체적인 대사체학 연구
2. 나노입자의 독성 관련 바이오마커 탐색 및 나노입자의 독성에 대한 기전 연구

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 실리카코팅 자성나노입자가 유도된 HEK 293 동물 세포에서 표적 유기대사물로 지방산과 폴리아민의 프로파일 분석과 패턴 분석
(1) GC-MS를 이용하여 TBDMS 유도체로써 44 종의 지방산에 대한 프로파일 분석법 개발
분석법에 대한 타당성 검증 결과, 0.01 - 10.0μg 의 범위에서 r=0.997이상의 좋은 직선성을 나타내었으며, 정밀도(% RSD)는 11.2% 이하, 정확도(%RE)는 –11.0~7.8의 결과로 나타남 (Analytical Letters, 2018)
(2) GC-MS를 이용하여 EOC-PFP 유도체로써 9 종의 폴리아민에 대한 프로파일 분석법 개발
분석법에 대한 타당성 검증 결과, 0.1 - 5.0μg 의 범위에서 r=0.995이상의 좋은 직선성을 나타내었으며, 정밀도(% RSD)는 10.8% 이하, 정확도(%RE)는 –8.0~9.5의 결과를 나타냄
(3) 나노 입자를 처리한 HEK 293 세포에서 지방산과 폴리아민에 대한 프로파일 및 패턴 분석
▸ 19 종의 aliphatic, 6 종의 hydroxy 그리고 7 종의 methyl-branched 지방산을 포함하여 총 32 종의 지방산이 확인됨. 이 중에서 11 종의 지방산은 나노입자를 처리하지 않은 군에 비해, 나노 입자를 처리한 경우에 30 % 이상의 증가 패턴을 나타냄. 특히, cis-9-octadecenoic acid는 나노입자 처리에 의해 4 배 증가하였고, 반면에, 13-Methytetradecanoic acid는 30 % 감소하는 패턴을 보임
▸ Putrescine, N¹-acetylputrescine, candaverine과 spermidine을 포함한 총 4 종의 폴리아민이 검출되었고, putrescine은 나노 입자를 처리한 세포에서 15%의 증가를 나타냄
2. 실리카코팅 자성나노입자가 유도된 HEK 293 동물 세포에서 비표적 중성과 산성 유기대사물에 대한 프로파일 및 패턴 분석
▸ 총 47종의 유기대사체가 확인 되었으며, 이 중에서 45 종에 대해서는 구조 규명이 가능하였으나, 2 종은 EOC-MO-TBDMS 데이터베이스에서 확인이 되지 않는 unknown 대사체로 추정함
▸ 47 종의 유기대사체 중에서 발견된 11 종의 유기산 중 8 종의 유기산은 통계적인 유의성을 나타내었고, 이 중 5 종의 유기산(3-hydroxybutyric acid, acetoacetic acid, succinic acid, oxaloacetic acid, citric acid)은 나노 입자에 노출에 의해 감소하는 패턴을 나타내었으며, pyruvic acid의 경우에 low, medium 농도에서 크게 감소하는 패턴을 나타내었고, high 농도에서 증가하는 패턴을 나타냄. 특히, PCA 결과, PC1, PC2 및 PC3에서 각각 41.7, 30.9 및 17.5 %의 설명력을 나타내었으며, 나노 입자 처리에 의하여 유기산의 조성이 달라짐을 확인하였음
▸ 47 종의 유기대사체 중에서 발견된 20 종의 아미노산 중에서 13 종의 아미노산은 control과 나노입자를 처리한 그룹의 비교에서 통계적인 유의성을 나타냄. 이 중 glutamic acid는 나노 입자를 처리하지 않은 control 그룹에 비해 나노 입자를 처리한 모든 그룹에서 나노 입자의 농도 의존적으로 증가하는 패턴을 나타내었고, glutamine은 농도에 의존적으로 감소하는 패턴을 나타냄. 특히, serine의 경우 나노 입자에 의해 low와 medium 농도에서는 크게 증가하였으나, high 농도에서 control 그룹에 비하여 50% 정도까지 감소하는 패턴을 나타냄
▸ 아미노산에 대한 PCA 결과, PC1, PC2 및 PC3에서 각각 32.8, 32.0 및 14.3%의 설명력을 보였으며, 나노 입자 처리에 의하여 아미노산의 조성이 달라짐을 확인함
▸ 47 종의 유기대사체 중에서 발견된 14 종의 지방산 중에서 10 종의 지방산이 통계적인 유의성을 나타냄. 특히 3 종의 지방산(C_14:1, C_16:1, C_18:2)은 나노 입자를 처리하지 않은 control 그룹에 비해 나노 입자 노출에 의해 모든 그룹에서 지방산이 감소하는 패턴을 나타내었고, 그 외 3 종의 지방산(C_20:4, C₂₂, C₂₄)은 나노 입자 노출에 의해 지방산이 증가하는 패턴을 나타냄
▸ 지방산에 대한 PCA 결과, PC1, PC2 및 PC3에서 각각 57.8, 15.0 및 12.3%의 설명력을 보였으며, 나노 입자 처리에 의하여 지방산의 조성이 달라짐을 확인하였음
3. 실리카코팅 자성나노입자가 유도된 HEK 293 동물 세포에서 비표적 염기성 유기대사물에 대한 프로파일 및 패턴 분석
7 종의 폴리아민과 13 종의 unknown 대사체를 확인함.13 종의 unknown peak의 area ratio를 비교해 보았을 때, unknown peak 2, 5, 6, 8, 11 그리고 13은 0.0에서 1.0으로 갈수록 증가함. 반면에 unknown peak 4, 7, 9 그리고 10은 0.0에서 0.1까지 증가하다가 1.0에서 감소함. 그리고 Unknown peak 1, 3 그리고 12는 0.0에서 0.01으로 가면서 감소했다가 0.1과 1.0에서 증가하는 패턴을 나타냄
4. 실리카코팅 자성나노입자의 나노 독성과 관련한 바이오마커 탐색 및 기전 연구
Control과 나노입자를 처리한 HEK 293 세포에서 통계적인 유의성을 갖고 증가 또는 감소하는 유기대사체들은 나노 독성을 모니터링할 수 있는 잠재적인 바이오마커로서의 가능을 의미하는 것으로 사료됨

□ 연구개발결과의 중요성
1. 표적 유기대사물로 지방산 및 폴리아민 그리고 비표적의 중성, 산성 및 염기성 유기대사물의 프로파일 및 패턴 분석을 통해 나노입자에 의한 세포의 독성 모니터링을 위한 중요한 생화학적 자료로 활용
2. 본 연구를 통하여 얻어진 결과는, 독성에 대한 예측 및 평가, 그리고 기전 연구에도 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료 됨
3. 또한 새로운 대사체 관련 기술 및 신약 개발에도 유용하게 활용될 수 있을 뿐만 아니라 신진 연구 인력 양성 및 21세기 국내 BT 산업의 발전에 기여할 수 있을 것으로 예상되므로 경제ㆍ산업적인 가치가 있음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 필요성 ... 4
• 2) 최종 목표 ... 4
• 3) 연차별 구제적 목표 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 14