초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
뇌신경계의 발생과정 중 2차 신경관 형성 (secondary neurulation)에 관하여 포괄적인 중개연구를 진행하고자 함. 2차 신경관 형성 과정에 대한 발생해부학적, 분자생물학적, 유전체학적, 임상적 분석을 통해 정상 발생 과정에 대한 학문적 지식을 넓히고, 관련 선천성 기형에 대한 이해를 높이고자 함. 특히, 2차 신경관 형성의 핵심 구조인 꼬리싹 (tail bud, caudal cell mass (CCM))의 특징을 심도있게 구명하고자 함.
1. 2차 신경관 형성 과정에 대한 발생해부학

□ 연구의 목적 및 내용
뇌신경계의 발생과정 중 2차 신경관 형성 (secondary neurulation)에 관하여 포괄적인 중개연구를 진행하고자 함. 2차 신경관 형성 과정에 대한 발생해부학적, 분자생물학적, 유전체학적, 임상적 분석을 통해 정상 발생 과정에 대한 학문적 지식을 넓히고, 관련 선천성 기형에 대한 이해를 높이고자 함. 특히, 2차 신경관 형성의 핵심 구조인 꼬리싹 (tail bud, caudal cell mass (CCM))의 특징을 심도있게 구명하고자 함.
1. 2차 신경관 형성 과정에 대한 발생해부학적 3D　atlas 완성
2. Caudal cell mass의 특성 구명 (1):
체외 배양 및 동종 이식을 통한 발생 단계별 분화능에 대한 분석
3. Caudal cell mass의 특성 구명 (2):
전사체 프로파일링 (transcriptome profiling)을 통한 분석
4. 척추이분증 환자에서 Whole Exome Sequencing (WES)을 이용한 주요 유전적 변이 확인

□ 연구결과
■ 닭배자의 발생 과정을 3D CT를 이용하여 촬영함. 특히 2차 신경관 형성 과정의 정밀한 thin section data를 획득하여 그간 조직절편을 통해 부분적으로 확인하였던 발생 과정의 형태학적 data의 한계를 극복하였음.
■ 닭배자의 CCM을 분리하고, 신경줄기세포를 배양함. 각 발생과정에서 신경줄기세포 배양 정도를 비교하여 실제 CCM에서 신경관이 형성되는 과정에 맞추어 신경줄기세포로서의 성격이 증가함을 확인하였음.
■ 닭배자의 CCM을 발달 단계에 따라 분리하여 RNA sequencing을 시행함. 이 data를 이용하여 발생과정에서 CCM이 갖는 pluripotency 변화에 대한 양상을 확인함.
■ 임상적으로 비율이 높은 2차 신경관 형성 중 발생하는 선천성 기형에 대한 발생 기전 연구를 위한 첫 단계로 닭배자에서 2차 신경관의 소멸 과정에 대한 형태학적 분석을 진행함.
■ 2차 신경관의 이상 발달로 인해 발생하는 대표적 기형인 요천추부 지방종 환자에서 조직을 채취하여 whole exome sequencing을 시행함.
※ 가장 흔한 선천성 신경계 기형인 척수 이형성증의 발생 기전, 진단 및 치료에 대한 연구를 시행하기 위해 2차 신경관 형성 과정에 대한 복합적 접근을 통한 (발생해부학적, 분자생물학적, 유전체학적, 임상적) 연구를 진행하였음.

□ 연구결과의 활용계획
가. 기술적 측면
3D atlas 제작 기술의 보편화를 통해 2차원적 해부학이 여전히 주를 이루고 있는 의학교육 분야에 널리 쓰일 수 있음.
척추이분증 환자에서 병인과 관련된 돌연변이 연구를 통해, 진단적 tool이나 유전자 치료 등에 이용될 수 있음.

나. 경제적․사회적 측면
가장 흔한 선천성 기형 중 하나인 척추이분증과 관련된 진단 및 치료의 증진을 통해 저출산 고령화 시대에 불필요한 임신 중절을 근절하여 인구 유지에 기여할 수 있음.
출생 후 장기적인 임상적인 추적 관찰이 필요한 환자 및 가족에게 경제적인 측면의 도움을 줄 수 있음.

(출처 : 한글요약문 5p)

Abstract ▼

□ Purpose& contents
This is a comprehensive, translational research on the secondary neurulation. Through multifaceted approach using anatomical / molecular biologic / genomic / clinical tools, basic knowledge on the normal secondary neurulation process as well as related congenital anomalies is

□ Purpose& contents
This is a comprehensive, translational research on the secondary neurulation. Through multifaceted approach using anatomical / molecular biologic / genomic / clinical tools, basic knowledge on the normal secondary neurulation process as well as related congenital anomalies is sought. Special focus will be given to caudal cell mass (CCM) which is the main player of secondary neurulation. This study aims to provide academic foundation for the less acknowledged secondary neurulation research.
1: Analysis of secondary neurulation and caudal cell mass structure using 3D atlas in chick embryos.
2: Characterization and differentiation of secondary neurulation and caudal cell mass in chick embryos
3. Identification of genetic mutation of spina bifida, being one of the representative diseases of malformation during secondary neurulation.

□ Result
■ Detailed micro-section images of chick embryo during various of developmental stages were acquired using 3D CT.
■ Neurospheres were cultured from CCM dissected from embryos. The neurosphere formation potential was compared between CCMs from various developmental stages. We found that the character of CCM as neuroprogenitors increased as the extent of the secondary neural tube formation from CCM increased.
■ RNA sequencing was done using RNA extracted from various stages of CCM. Ongoing analysis of the data is revealing clues to the dynamic change of the character of CCM during development.
■ The detailed morphology of the course of ‘regression’ of the secondary neural tube was elucidated and the time course of active apoptosis have been searched. An animal model for the congenital anomalies developed by ‘arrest of the regression’ of the secondary neural tube will be established through further study.
■ The samples from spinal dysraphism patients were evaluated using whole exome sequencing, and the data will provide clues to the genomic origin of the anomalies.
※ To achieve the goal of finding the pathophysiology, diagnosis, and treatment of spinal dysraphism, this study have used ‘multi-faceted’ approach (anatomical, molecular, genomic, and clinical) to the normal and abnormal process of secondary neurulation.

□ Expected Contribution
[Academic Influence]√3D atlas will be a valuable reference for future secondary neurulation and CCM related research. √The knowledge of how the differentiation potential of the CCM during development changes and the difference in the expression of the transcriptome with the primary neural tube will upgrade research on the development of the secondary neural tube and will serve as a foundation of endless opportunities in research.

[Technical Influence]√ The generalization of production techniques of a 3D atlas will be useful in medical education where 2D anatomy is ubiquitous. √Research in anomalies related to the cause of the disease can be utilized in diagnostic tools or genetic treaments in spina bifida patients.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 14
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 24
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 25
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 26
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 27
• 8. 참고문헌 ... 28
• 9. 연구성과 ... 30
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 33
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 34
• 12. 기타사항 ... 35
• [별첨1] 대 표 연 구 실 적 ... 36
• [별첨2] 세부 목표 관련 증빙 ... 51
• 끝페이지 ... 55