초록 ▼

아토피성 피부염은 “만성적인 알러지성 피부염증질환”으로 보통 가려움증을 동반한 만성적 습진, 혈액내 IgE의 증가, 호중구(eosinophils), 비만세포(mast cells),림프구(lymphocytes)의 비이상적인 세포침윤 등의 임상적인 특징을 지닌다. 이러한 아토피를 개선시키 위하여 고기능성 화장품인 코스메슈티컬 (cosmeceutical)이 유럽과 미국을 중심으로 연평균 20% 이상 성장하고 있으나 이를 위한 원료는 대부분 수입에 의존하고 있다.

뿐만 아니라 2017년 8월을 기하여 한국에서도 나고야의정서가

아토피성 피부염은 “만성적인 알러지성 피부염증질환”으로 보통 가려움증을 동반한 만성적 습진, 혈액내 IgE의 증가, 호중구(eosinophils), 비만세포(mast cells),림프구(lymphocytes)의 비이상적인 세포침윤 등의 임상적인 특징을 지닌다. 이러한 아토피를 개선시키 위하여 고기능성 화장품인 코스메슈티컬 (cosmeceutical)이 유럽과 미국을 중심으로 연평균 20% 이상 성장하고 있으나 이를 위한 원료는 대부분 수입에 의존하고 있다.

뿐만 아니라 2017년 8월을 기하여 한국에서도 나고야의정서가 발효되어, 현재 정부차원에서도 원료공급지의 로열티 지급을 최소화하기 위해 국내산 화장품 원료 확보와 개발을 우선적으로 하고 있다.

따라서, 이를 해결하기 위하여 국내 자생생물자원 유래의 피부질환용 화장품 신소재 개발, 미백, 보습 효능을 지닌 바이오 화장품 신소재의 개발, 생물공학기술을이용한 바이오 소재 및 제품 개발 등이 제시되어 수입 의존도를 줄이고자 한다.

본 연구에서는 해안 퇴적층 토양 내 종 다양성 분석을 위하여 NGS 플랫폼을 이용하였으며, 보령에서 직접 샘플링한 mud와 공장에서 재가공한 mud를 수거한 후,2종류의 mud에 대한 분석이 진행되었다. 그 결과 mud에서는 Fulvivirga,Methylobacillus, Marivirga, Moorella, Oceanibaculum가 우점하는 것으로 나타났으며, manufactured mud에서는 Symbiobacterium, Candidatus, Thiobacillus,Ignavibacterium, Bacillus가 우점하는 것으로 나타났다.

해안 퇴적층 토양의 이화학적 분석진행결과 pH는 5.9-8.5로 분포하였으며, 칼슘은1709.11-2348.95 mg/l, 구리는 9.46-10.22 mg/l, 철은 24445.06-35426.55 mg/l, 망간은 24.99-198.57 mg/l, 아연은 47.68-49.58 mg/l, 칼륨은 3708.72-4520.25 mg/l, 전질소는 0.033-0.035%가 그리고 총유기함량은 0.51-0.70%가 포함되어 있는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 만성적인 알러지성 피부염증질환인 아토피에 효과적인 미생물을 선별하기 위하여 감마선을 내성을 지닌 미생물을 선별하는 방법을 사용하였으며,그 결과 아토피 피부염 완화 예상 균주가 Adhaeribacter sp. 1주, Bacillus sp. 4주, Dermacoccus sp. 1주, Enterococcus sp. 1주, Micrococcus sp. 1주, Microvirga sp. 2주, Paenisporosarcina sp. 2주, Panacibacter sp. 1주, Roseomonas sp. 1주, Sphingomonas sp. 1주으로 총 10개의 genus의 15주가 선정되었다. 이러한 균주 중 Panacibacter ginsenosidivorans 17mud1-6과 Adhaeribacter aerophilus 17mud1-7두 균주는 16S rRNA gene의 sequence homology가 기존 보고된 type strain에 대하여 각각 94.06, 96.40%의 수치를 보이며, 계통분류학적으로 신종후보종인 유전자원임이 확인되었다.

위에서 선별된 15개의 균주를 가지고 MTT assay부터 Real time PCR까지의 3단계의 걸쳐 실험을 진행하였으며, 1단계에서 5개의 균주를 선별하였고, 2단계에서 3개의 균주를 선별하였고, 마지막 3단계를 통해 최종적으로 가장 아토피에 효과적인 1개의 균주를 선정하게 되었으며, Microvirga soil 17mud1-3 균주가 최종 선정되었다.

NGS플랫폼을 사용한 유전체 분석결과 Microvirga soli 17mud1-3는 Multiple COG categroy에 속하는 CDS 및 Amino acid transport and metabolism에 관여하는 다수의 유전자를 포함한 균주로 확인되었으며, 이러한 다기능성을 지닌 유전자 및 다양한 metabolism에 관련된 유전자를 통하여 기존까지 알려지지 않은 신규물질의 대사가 가능할 것으로 추측된다.

이러한 결과를 토대로 하여 최종 선정된 Microvirga soli 17mud1-3은 아토피질환에 대하여 효과가 있을 가능성이 있으며, 향후 아토피 유발 동물모델을 위한 연구를 통하여 신규물질로 개발할 가능성이 있다고 판단된다.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Atopic dermatitis (AD) is a chronic skin disease which results in itchy, red and inflammation in the skin. AD also characterized with increased IgE in the blood, eosinophils, mast cells, non-ideal cell infiltration of lymphocytes of the patients. In order to improve and treat atopic dermatitis by co

Atopic dermatitis (AD) is a chronic skin disease which results in itchy, red and inflammation in the skin. AD also characterized with increased IgE in the blood, eosinophils, mast cells, non-ideal cell infiltration of lymphocytes of the patients. In order to improve and treat atopic dermatitis by cosmeceutical, a highly functional cosmetic is growing at an annual average rate of 20% or more, but most of the raw materials used in cosmeceuticals are largely depends on imports from Europe and the United States.

In August 2017, Nagoya protocol came into effect in South Korea, the government took steps to minimize the payment for the supply of raw materials from other countries, to give priority to the development of domestic cosmetics raw materials. Consequently, to solve this problem, development of biomaterials and products are started to acquire biotechnology techniques. Therefore, the development of new cosmetic materials for skin diseases is derived from domestic, native resources, development of new materials for bio-cosmetics with moisturizing effect and whitening.

In this study, the NGS platform was used for the analysis of species diversity in coastal sedimentary soils. Two types of mud were analyzed, one from the mud samples directly collected at Boryeong and other from the factory. The analysis showed that Fulvivirga, Methylobacillus, Marivirga, Moorella, and Oceanibaculum were dominant in mud and Symbiobacterium, Candidatus,Thiobacillus, Ignavibacterium, and Bacillus ware dominated in the manufactured mud.

As a result of the physiochemical analysis of the coastal sediments, the pH ranged from 5.9 to 8.5, and calcium was 1709.11-2348.95 mg/l, copper was 9.46-10.22 mg/l, iron was 24445.06-35426.55 mg/l, manganese was 24.99-198.57 mg/l, zinc was 47.68-49.58 mg/l, potassium was 3708.72-4520.25 mg/l, 0.033-0.035% of total nitrogen, and 0.51-0.70% of total organic content.

In this study, we screened microorganism that can be used to treat atopy, a chronic allergic skin inflammatory disease. The microbe that showed resistance to gamma-ray irradiation was selected for analysis. As a result, Adhaeribacter sp., Bacillus sp., Dermacoccus sp., Enterococcus sp., Micrococcus sp., Microvirga sp., Paenisporosarcina sp., Panacibacter sp., Roseomonas sp., Sphingomonas sp., 15 strains of 10 genera were selected.

The 16S rRNA gene sequence similarity of the strains Panacibacter ginsenosidivorans 17mud1-6 and Adhaeribacter aerophilus 17mud1-7 showed 94.0 and 96.4% showed that they are genetically distinct from closely related species and confirm that they novel candidates.

Total of 15 strains are screened using MTT and real time PCR analysis, 5 strains are selected in the first step and 3 strains are selected in the second step. Finally, one most effective isolate, Microvirga soil 17mud1-3 which showed significant results on atopy treatment selected for further NGS analysis.

The result of genome analysis of strain Microvirga soli 17mud1-3 identified that it contains a large number of genes involved in amino acid transport and metabolism belonging to multiple COG category and genes related to the multifunctional families and various metabolism. The genome consists of genes that presumed to have the metabolism of new substances, which have not been known until now.

Based on these results, it is suggested that the selected Microvirga soli 17mud1-3 may be effective against atopy disease, and this data will be helpful for further research against atopic dermatitis.

(출처 : Abstract 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 요약문 ... 4
• Abstract ... 6
• 목차 ... 8
• 표목차 ... 10
• 그림목차 ... 11
• I. 사업 개요 ... 13
• 1. 연구배경 및 필요성 ... 13
• 1.1. 아토피 피부염 개요 ... 13
• 1.2. 아토피 피부염의 발병원인 ... 14
• 1.3. 아토피 피부염의 현재 치료 기술 ... 15
• 1.4. 식약처의 ‘아토피성 피부개선’ 기능성 화장품 허가 범위 확대 ... 16
• 1.5. 소아 및 성인의 아토피 피부염 환자수 여전히 증가 추세 ... 17
• 1.6. 장기간 사용이 가능한 비스테로이드성 아토피 개선제 필요 ... 18
• 1.7. 피부질환개선 및 관리 시장에 코스메슈티칼 제품 요구도 상승 ... 19
• 1.8. 국내 자생자원을 이용한 화장품 원료 확보가 핵심기술 ... 19
• Ⅱ. 연구내용 및 방법 ... 21
• 1. 과업의 범위 ... 21
• 2. 연구 추진체계 및 연구 내용 ... 22
• 2.1. 연구 추진체계 ... 22
• 2.2. 연구 세부내용 ... 23
• 2.3. 연구진 구성 ... 24
• 3. 연구방법 ... 26
• 3.1. 아토피 피부염 개선 효능과 관련된 미생물 문헌 정보 조사 ... 26
• 3.2. 해안 퇴적층 토양의 잠재적 종 다양성 정보 및 서식환경 분석 ... 26
• 3.3. 해안 퇴적층 토양 자생 미생물자원 신종/미기록종 후보 발굴 ... 32
• 3.4. 확보된 배양체에 대한 아토피 피부염 개선 관련 특성 분석 ... 36
• Ⅲ. 연구결과 ... 47
• 1. 아토피 피부염 개선 효능과 관련된 미생물 문헌 정보 조사 ... 47
• 1.1. 아토피 피부염 개선 관련 의약품 및 화장품 산업 현황 및 전망 ... 47
• 1.2. 아토피 피부염 개선 효능과 관련된 미생물자원 발굴 연구 현황 및 특허현황 ... 51
• 1.3. 미생물자원을 이용한 아토피 피부염 개선 효능 관련 제품 개발 사례 분석 ... 55
• 2. 해안 퇴적층 토양의 잠재적 종 다양성 정보 및 서식환경 분석 ... 57
• 2.1. NGS 플랫폼을 이용한 해안 퇴적층 토양 (머드) 내 종 다양성 (군집)분석 결과 ... 57
• 2.2. 생물정보학적 처리를 통한 유전학적 계통분류 및 다양성 정보 분석 ... 58
• 2.3. 토양 (머드) 및 가공 된 머드시료의 이화학성 분석 ... 61
• 3. 해안 퇴적층 토양 자생 미생물자원 신종/미기록종 후보 발굴 ... 62
• 3.1. 해안 퇴적층 토양 (머드)으로부터 신종/미기록종 유전자원 발굴 ... 62
• 4. 해안 퇴적층 토양 자생 미생물자원 배양체 확보 ... 63
• 4.1. 머드로부터 아토피 피부염 완화 예상 균주 분리 ... 63
• 4.2. 머드로부터 아토피 피부염 완화 예상 균주 15주의 화상자료 ... 64
• 5. 피부각질형성세포를 이용한 항염증, 항알러지 관련 요소에 대한 피부개선 관련 효능 시험 ... 67
• 5.1. 각질형성세포에 대한 세포독성 및 세포증식률 검증 ... 68
• 5.2. 피부자극에 대한 염증, 알러지 등 유발요소의 억제효능 검증 ... 72
• 6. 비만세포 (mast cell)를 이용한 히스타민 분비 조절 효능 검증 ... 81
• 6.1. 비만세포(RBL-2H3 세포)의 세포독성 평가 ... 82
• 6.2. 비만세포(RBL-2H3 세포)의 히스타민 탈과립 억제조절평가(β-Hexosaminidase release assay) ... 83
• 7. 동물비장세포(splenocyte)를 이용한 알러지 만성염증질환 아토피 유발관련 활성가능성 검증 ... 85
• 7.1. 알러지 및 아토피유발자극에 대한 IgE 생성을 조절하는 Th2세포의 cytokine 생성조절평가(IL-4, IL-5) ... 86
• 8. 균주 선정과정 및 기준 ... 89
• 9. NGS 플랫폼을 이용한 전체 유전체 분석 ... 90
• Ⅳ. 과업 목표달성의 총괄적 평가 ... 95
• Ⅴ. 결론 및 고찰 ... 97
• Ⅵ. 참고문헌 ... 102
• Ⅶ. 부록 ... 105
• 끝페이지 ... 105