초록 ▼

□ 연구개요
본 연구과제는 미토콘드리아 유래 펩티드 (mitochondrial-dervied peptide, MDP)를 이용하여 제2형 당뇨병에서 관찰되는 미트콘드리아 기능 이상 및 베타세포 기능 장애를 개선하여 당뇨병의 치료 표적으로써의 가능성을 검증하는 것임.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 베타세포 기능 장애 모델에서 MDP의 세포 기능 정상화 검증
• 마우스 베타 세포주인 Min6에 thapsigargin으로 ER stress를 유발하고 MDP인 MOTS-c를 처리하여 세포의 ER stress를

□ 연구개요
본 연구과제는 미토콘드리아 유래 펩티드 (mitochondrial-dervied peptide, MDP)를 이용하여 제2형 당뇨병에서 관찰되는 미트콘드리아 기능 이상 및 베타세포 기능 장애를 개선하여 당뇨병의 치료 표적으로써의 가능성을 검증하는 것임.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 베타세포 기능 장애 모델에서 MDP의 세포 기능 정상화 검증
• 마우스 베타 세포주인 Min6에 thapsigargin으로 ER stress를 유발하고 MDP인 MOTS-c를 처리하여 세포의 ER stress를 MDP가 조절할 수 있는가를 검증 함. MDP가 PERK/EIF2α/ATF4/CHOP 축의 단백질 발현 조절을 통해 ER stress를 개선하는 것을 확인함. 반면, 제1형 당뇨병 마우스 모델인 NOD에서 추출된 베타 세포주인 NIT-1에 동일한 방법으로 확인하였으나 MDP에 의한 apoptosis를 개선하지 않음. PDX-1의 핵내의 분포는 베타 세포의 분화와 인슐린 생산 및 유지 기능에 핵심적인데 MDP인 MOTS-c를 처리하면 PDX-1이 세포질에서 핵내로 이동함.
• MDP가 베타세포의 인슐린 분비능과 기능에 미치는 영향을 평가하였을 때, MOTS-c가 인슐린 분비능을 회복하는 것을 확인함. 또한 세포호흡과 미토콘드리아 complex에 미치는 영향을 평가하였을 때, thapsigargin에 의해 감소된 산소소모율이 MOTS-c에 의해 회복되는 것을 확인하였음. 이는 MDP에 의한 미토콘드리아 complex I~IV의 발현 증가에 의한 것임을 확인함.
2. 미토콘드리아 DNA mutant cybrid 세포에서의 MDP가 세포 기능 정상화 검증
• Cybrid cell에서는 wild type cell에 비해 ATP content와 미토콘드리아 mRNA 및 단백질 발현이 감소하는 것을 확인함. MOTS-c를 cybrid cell에 처리하여 확인하였을때 ATP content와 미토콘드리아 단백질과 mRNA의 변화하지 않았음.
• Oxidative phosphorylation을 비교하기 위해 MOTS-c를 처리한 wild type과 mutant cell에서 oxygen consumption rate (OCR)를 측정하였음. MOTS-c를 처리해도 OCR에 유의한 변화가 없었음. MOTS-c 과발현 세포를 구축하여 OCR 과 ATP content를 wild type cell과 mutant cell에서 비교하였음. MOTS-c가 ATP content와 basal OCR을 감소시키지만 wild type 과 mutant의 차이는 크지 않았음.
• NIT-1 세포주에 MOTS-c를 처리하여 베타 세포기능 변화의 기전을 확인하기 위해 transcriptome 분석을 병행하였음. MOTS-c를 처리한 세포주와 control 그룹간의 차이가 보였으며 주로 대사에 관련한 경로가 주를 이루었음.
3. 베타세포 기능 장애를 가진 동물모델에서의 MDP가 혈당 강하 작용 검증
• 베타세포 기능 장애를 가진 동물모델은 제1형 당뇨병 모델인 non-obese(NOD) 마우스 와 제2형 당뇨병 모델인 Diet-induced obesity (DIO) 마우스가 대표적임. NOD 마우스는 면역세포인 T 세포가 선택적으로 베타세포의 apoptosis를 일으키고 DIO 마우스는 인슐린 저항성으로 인한 당뇨 발병임. NOD와 DIO 마우스 모델에서 MOTS-c 투여하여 당뇨병 치료 효과 및 개선 효과가 있는지 확인하고자 함.
• 제1형 당뇨병 검증: Female NOD를 사용함. 24주간 (6~30주령)동안 매일 하루 1회 복강내 투약하였을 때에 체중, 식이섭취량, random glucose, IPGTT 모두 MOTS-c 와 vehicle 간 차이를 확인함. MOTS-c가 제1형 당뇨병 발병을 늦추는 것을 확인함.
• 반면, 제2형 당뇨병 검증: Male C57BL/6를 사용함. 7주간 (7주령~13주령) high fat diet (HFD) 섭취하도록 한 DIO 마우스에 대해 14주령부터 5주간 매일 하루 1회 복강내 투약하였을 때에 체중, 식이섭취량, random glucose, IPGTT 모두 MOTS-c 와 vehicle 간 차이가 없는 결과를 보임.

□ 연구개발결과의 중요성
1. 학술적 성과: MDP가 T세포의 면역대사(immunometabolism)를 조절함으로써 베타 세포의 자가면역에 의한 파괴를 막음으로써 1형 당뇨병 치료제로 사용될 수 있음을 밝힌 중요한 성과를 창출하였음.
2. 임상적 성과: 현재 마땅한 예방법이나 치료법이 없는 제1형 당뇨병의 예방과 치료에 있어서 새로운 전기를 마련할 수 있을 것으로 보임.
3. 산업적, 경제적 성과: 향후 MOTSc를 비롯한 MDP를 이용한 치료제 개발을 함으로써 산업적, 경제적으로도 큰 의미를 가질 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 가. 1차년도: 베타세포 기능 장애 모델에서 MDP의 세포 기능 정상화 검증 ... 7
• 나. 2차년도: 미토콘드리아 DNA mutant cybrid 세포에서의 MDP가 세포 기능 정상화 검증 ... 8
• 다. 3차년도: 베타세포 기능 장애를 가진 동물모델에서의 MDP가 혈당 강하 작용 검증 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 19
• 4. 참고문헌 ... 20
• 5. 연구성과 ... 21
• 대표적 연구실적 ... 21
• 끝페이지 ... 25