초록 ▼

□ 연구개요
- 최근 Next Generation Sequencing(NGS)이 보편화됨에 따라 비교적 저렴한 비용으로 whole genome sequencing이 가능해지면서 유전질환의 병인유전자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있음.
- 하지만 이환된 환자의 수가 극소수에 불과한 희귀 유전질환의 경우, NGS 데이터의 통계적인 분석과정과 결과의 유의성을 확보하기가 어려워 연구에 제한이 있음.
- 본 연구과제는 가족력이 없는 희귀 유전질환을 가진 환자에서, 알려진 질병유전자에 대한 DNA sequencing으로 진단

□ 연구개요
- 최근 Next Generation Sequencing(NGS)이 보편화됨에 따라 비교적 저렴한 비용으로 whole genome sequencing이 가능해지면서 유전질환의 병인유전자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있음.
- 하지만 이환된 환자의 수가 극소수에 불과한 희귀 유전질환의 경우, NGS 데이터의 통계적인 분석과정과 결과의 유의성을 확보하기가 어려워 연구에 제한이 있음.
- 본 연구과제는 가족력이 없는 희귀 유전질환을 가진 환자에서, 알려진 질병유전자에 대한 DNA sequencing으로 진단이 되지 않을 때, 세포융합(Cell fusion) 기술을 이용하여 임의의 가계를 형성하고 whole genome sequencing 및 transcriptome 분석을 수행하여 novel mutated gene과 biomarker를 발굴하고 질병의 메커니즘에 대해 분석할 수 있는 새로운 방법론을 제시하고자함.
- 상기 진단방법은 질환에 특이적이지 않기 때문에 성공적으로 수행될 경우 활용가치가 대단히 높은 혁신적인 기술이며, 연구를 통해 확보한 줄기세포의 융합기술 platform은 향후 경제적, 산업적인 부가가치 창출에도 기여할 수 있을 것으로 기대됨.

□ 연구 목표대비 연구결과
- fALS, Kennedy’s disease & NKH 환자로부터 유도된 운동신경질환 세포 모델 제작
1) 정상대조군, fALS 및 Kennedy’s disease 환자 유래 iPSCs 제작
2) iPSCs에서 신경줄기세포(NSCs)로의 분화
3) 신경줄기세포(NSCs)에서 운동신경원질환 세포모델 제작
4) 정상세포와, fALS, Kennedy’s disease의 각각의 신경줄기세포간의 cell fusion을 통해 fused cells의 line 확보
- fALS모델 세포인 마우스 NSC-34 세포를 이용하여 전사체 분석 후 환자유래 운동신경세포를 이용하여 biomarker발굴
1) 마우스 신경세포인 NSC-34 (wt and mt)세포의 전사체 분석을 통해 Mef2c, Rarb, Mctp1, and miR-18b의 biomarker발굴 및 질병의 기전 연구
2) 환자유래 운동신경세포를 이용하여 biomarkers의 기전연구 확립
- fALS와 NKH환자의 신경줄기세포로부터 운동신경세포와 cortical neuron으로 분화후 각각의 세포에서 pathogenic symptome을 확인
1) fALS환자유래 운동신경세포에서 SOD1단백질의 염색을 통해 SOD1 단백질의 aggregation을 확인하고 분화 억제와 Ca전달의 전해가 있음을 확인하였음
2) NKH환자유래 cortical neuron에서 glycine의 레벨이 증가함을 확인하였고 이는 Glrb의 단백질 저하로 인한 결과임을 확인
- Normal vs fALS fused cell line을 이용하여 Single nucelotide polymorphism(SNP) 분석을 실시 후 진단방법 개발
1) Normal, fALS, fused cell lines(9lines)총 11개의 세포를 이용하여 Linkage analysis를 수행하였으며 Pedigree를 작성과 동시에 진단 방법을 개발중

□ 연구개발결과의 중요성
- 신경퇴행성질환외 다른 난치성 질환에서도 적용가능성이 열려있으며 난치성 질환의 병인기전 분석에 도움이 됨.
- 희귀 유전질환 환자로부터 유도되어진 각각의 세포주를 이용한 병인기전 연구는 추후에 치료 약물개발 가능성을 높여줌.
- 신경줄기세포 (NSCs)간의 세포융합을 이용 세포융합 후 세포융합된 세포들을 이용하여 가상적인 가계를 형성 희귀 유전질환의 진단 방법을 제시
- 세포융합을 통해 얻어진 다양한 세포들은 희귀 유전질환을 진단하는데 있어서 다양한 pedigree를 형성하는데 도움이 되며 이는 family size를 키우는 역할을 대신함
- 연구결과를 통해 확립된 iPSCs에서 NSCs 그리고 target 신경세포의 분화 방법은 기존에 알려진 iPSCs에서 target 신경세포의 분화보다 소요시간을 절약할 수 있으며 이는 실험방법에 있어서도 기존에 알려진 방법보다 간단하여 시간적 경제적 도움이 됨.
- NKH, KD, fALS 뿐만 아니라 다양한 신경퇴행성질환에 대한 cell fusion을 이용한 새로운 진단법 개발에 활용할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2-1. fALS, Kennedy’s disease & NKH 환자로부터 유도된 운동신경질환 세포 모델 제작 ... 4
• 2-2. fALS모델 세포인 마우스 NSC-34 세포를 이용하여 전사체 분석 후 환자유래 운동신경세포를 이용하여 biomarker발굴 ... 4
• 2-3. 정상인, fALS, KD and NKH환자 유래 neural stem cells (NSCs)로부터 운동신경세포 및 cortical neuron으로의 분화 방법 개발 및 pathogenic symptoms확인 ... 5
• 2-4. Normal vs fALS fused cell line을 이용하여 Single nucelotide polymorphism(SNP) 분석을 실시 후 진단방법 개발 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 7
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8