초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
- 혈청 AhR 리간드 농도, 환자 혈청이 미토콘드리아 활성에 미치는 영향 등 측정
- 대사성 증후군 진단법으로서의 AhR 리간드의 유용성 임상적 검증
- 세포기반 리포터 측정법으로 혈청내 AhR 리간드 농도 진단법의 개발 및 유용성 분석
- 이 진단법을 대사성증후군 발생 코호트 시료에서 진행, 예후, 합병증 발생 예측지표로서의 효용성 등을 임상적으로 검증
- AhR 리간드들이 대사성 증후군을 유발하는 분자생물학적 발병기전 규명

- 1세부 (진단법): 현재 보유하고 있

□ 연구의 목적 및 내용
- 혈청 AhR 리간드 농도, 환자 혈청이 미토콘드리아 활성에 미치는 영향 등 측정
- 대사성 증후군 진단법으로서의 AhR 리간드의 유용성 임상적 검증
- 세포기반 리포터 측정법으로 혈청내 AhR 리간드 농도 진단법의 개발 및 유용성 분석
- 이 진단법을 대사성증후군 발생 코호트 시료에서 진행, 예후, 합병증 발생 예측지표로서의 효용성 등을 임상적으로 검증
- AhR 리간드들이 대사성 증후군을 유발하는 분자생물학적 발병기전 규명

- 1세부 (진단법): 현재 보유하고 있는 cell-based AhR ligand activity (CALA) assay를 이용하여 대사성증후군 및 합병증 환자 혈청내 AhR 리간드 농도를 측정하고, 병인으로서의 가치를 검증함. 더불어 CALA assay 자체의 민감도 증진, 리간드 특이성 향상, 형광단백질 리포터 사용 등을 측정방법의 개선을 연구함. 환자혈청이 미토콘드리아 활성에 미치는 영향을 측정하는 방법으로 확장함으로써, AhR과 미토콘드리아 관련 분자적 기전 연구에 단서를 제공함.
- 2세부 (임상검증): 이를 위해 10년간 국내 13개 병원에서 구축한 당뇨병 전단계 코호트의 임상 자료를 대사증후군 구성요소, 진단기준, 합병증, 신규발생, 진행 등에 따라 분석하고 대상시료를 선별하여 대사성 증후군 조기 발견 예측인자 및 합병증 예측인자로서의 AhR 리간드의 효용성을 임상적으로 검증함.
- 3세부 (분자기전): AhR 리간드들이 AhR receptor의 타겟 유전자, 미토콘드리아 기능조절, 세포소기관 기능 조절, 산화스트레스 조절, 에너지 항상성 조절, 및 신진 대사경로에 미치는 영향을 분자생물학적 접근을 통해 밝힘으로써 대사성 증후군의 새로운 발병 기전을 연구하고자 함. 또한 AhR antagonist 의 대사성증후군 치료제로서의 가능성을 타진함.

□ 연구개발성과
- 스웨덴 PIVUS 코호트, 브라질 코호트 협력 연구: 분석 완료 후 논문 제출중
- POPs 와 질병 관련성 연구의 중요성을 선언하는 Uppsala Statement 발표 (Environ Health Perspective 124, A81, 2016)
- POPs 의한 대사성 증후군 발병을 학계에 보고 내분비학회 내 EDC 연구회 구성 및 활동
- 혈중 AhR 리간드 농도 (AhRB) 측정법 (CALA assay) 활용: 국내 코호트와 국제 코호트 협력 연구 진행함. 당뇨병환자에게서 혈중 AhR 리간드 농도는 유의적으로 증가하고 미토콘드리아 기능과 음의 상관성 보임. 또한 AhRB는 당뇨병 발병의 강력한 예측인자임.
- 한국 당뇨병환자에게서 관찰되는 베타세포 기능부전 (인슐린 분비능 저하)가 환경유해물질에 의한 미토콘드리아 기능 억제에 기인함.
- 근육의 인슐린저항성도 환경유해물질에 의한 포도당흡수억제, 미토콘드리아 ATP 합성억제,세포질의 산성화, 세포질 칼슘 농도 조절 이상 등이 관련됨.
- AhR liver KO mouse 모델을 사용하여 환경유해물질에 의한 베타세포 손상, 간 미토콘드리아 손상이 AhR-의존적이며 젠더차이를 보임을 증명함.
- 보건복지부 당뇨병임상연구센터(KNDP) 코호트 활용연구: AhR 리간드 활성은 인슐린 저항성 지표들과 연관성 보이며, 대사성증후군 발생의 병인으로서의 가능성.
- POPs의 농도와 3일 식사기록 및 FFQ조사를 토대로 한 식사패턴 및 영양소와의 분석 결과, 당질, 유제품 및 생선섭취가 AhRB 농도 증가와 연관성이 있었음.
- 당뇨병 발생률은 기저 AhRB 사분위값중 2사분위군을 보이는 대상자에서 가장 높은 발생율을 보임: 제2사분위의 당뇨병 발생위험도가 2.04배, 잔류성 유기오염물질의 농도와 당뇨병 발생간에는 역U 형태용량반응(inverted U shape dose response)이 관찰됨.
- 정상임신부에 비하여 GDM임신부에서 AhRB 농도가 유의미한 증가소견을 보이고, 미토콘드리아기능을 나타내는 ATP 농도도 GDM군에서 유의한 저하를 보임. 임신전 BMI로 보정한 이후에도 AhRB 2사분위[1.8-2.2], 3사분위[2.2-2.6]에서 1사분위[≤1.8]와 비교하여 GDM 위험도가 2.6배, 105배 증가함.
- AhR 리간드들은 다양한 세포에서 활성산소 유발 및 미토콘드리아 기능 억제, 소포체 스트레스 유도를 통해 세포의 독성을 유발하고, 인슐린 관련된 다양한 신호 체계의 기능을 억제함
- 항당뇨약물인 Metformin의 약리 작용을 억제하는 다양한 신호전달을 밝힘. 이 과정에서 AMPK 신호 과정, 미토콘드리아의 손상 과정, 세포 사멸을 유도하는 과정, 세포의 노화를 유도하는 다양한 신호 전달 과정을 규명함.
- 식물 유래 성분 또는 합성 AhR antagonist 는 POPs 에 의해 유도된 미토콘드리아 기능손상 경감 및 당뇨병 예방, 항암 효능을 보임.

- 사사연구논문: 총 32편 (SCI 31편, 비SCI 1편)
- 국내 및 국제 학술대회 발표 : 총 21건
- 특허 실적:
국내특허: 출원 1건, 등록 1건
국외특허: 미국 출원 1건, 등록 5건
- 인력양성: 박사 6인, 석사 3인 배출
- 포상 및 수상실적: 3건

□ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
- 세포를 기반으로 한 혈중 AhR 리간드 정량법 확립 및 개량, 건강검진에 사용가능한 혈청 AhR 리간드 농도 측정법 확보
- 본 연구를 통해 이해되지 않던 비만-대사증후군-AhR 리간드 의 연결점을 설명
- 대사성증후군의 발생, 진단지표, 조기 예측인자로서 AhR 리간드가 확인되면 예방관리,진행억제, 치료법 개발 등을 통하여 국민 건강 향상에 기여
- AhR 리간드의 대사증후군등의 질환과의 관련성을 임상적으로 규명함으로서 새로운 보건의료정책과 환경 오염개선정책 수립에 중요한 기반을 제공
- AhR 리간드에 의해 유발되는 대사성 증후군의 상세한 분자생물학전 기전을 밝힘으로써,대사성 증후군의 치료 및 예방을 위한 새로운 패러다임 제시
- 궁극적으로 증상완화적 대사증후군 대응전략으로부터 근원적 병인 차단을 통한 범국가적 대사성증후군 대응 전략 수립 가능

(출처 : 국문 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose&Contents
Purpose:
- Verification of cause-effect relationship between serum AhR ligand activity and metabolic syndrome using various cohort samples
- Study on molecular mechanisms for AhR-ligand-induced metabolic syndrome

Contents:
- Cell-based assay: Determination of se

□ Purpose&Contents
Purpose:
- Verification of cause-effect relationship between serum AhR ligand activity and metabolic syndrome using various cohort samples
- Study on molecular mechanisms for AhR-ligand-induced metabolic syndrome

Contents:
- Cell-based assay: Determination of serum AhR ligand level of metabolic syndrome patients using cell-based AhR ligand activity (CALA) assay.
Development of alternative cell-based assay using fluorescent reporter.
- Clinical verification: Selection and analysis of KDNP cohort samples to test if AhR ligand activity is a predictive marker for diabetes or complication development.
- Molecular mechanism: Functional analysis of AhR ligand and its target genes upon mitochondrial regulation, organelle function, oxidative stress, energy homeostasis or metabolic pathways. Identification of novel molecular target(s) for alleviating metabolic syndrome.

□ Results
- International research collaboration with investigators in Sweden and Brazil.
- Publication of Uppsala statement with other international researcher in the Environment-Health field (Environ Health Perspective 124, A81, 2016)
- Report to POPs Research associations. Initiation of EDC section in Korean Society of Endocrinology
- Applications of CALA assay (AhRB) to domestic and foreign cohort studies: Increased AhRB in diabetic serum from all cohort studies. Sugar, dairy products, and fish were associated with increased AhRB level. AhRB was the strong risk factor for Gestational DM. AhRB was the most important predictive biomarker for DM.
- AhRB ligands impaired insulin sensitivity, insulin secretion, and insulin signaling by inducing mitochondrial dysfunction, oxidative stress, and ER stress in various metabolism-related cells.
- AhRB ligands interrupted pharmacological activities of metformin.
- AhRB antagonists might intervene the POPs-induced mitochondrial dysfunction and shed a light on development of therapeutics agains POPs-induced diseases.
- Publications: Total 32 papers (31 SCI papers and 1 non-SCI paper)
- Domestic and International Conference: 21 Presentations
- Patents:
1 Korean patent application, 1 Korean patent registration
1 Foreign patent application, 5 Foreign patent registration
- 6 Ph.D. 3 M.S. students graduation
- Awards: 2 Poster and Oral presentation awards
1 Woman Scientist Award

□ Expected Contribution
- Development of cell-based AhR ligand activity assay
- Identification of novel cause of metabolic syndrome
- Understanding the relationship among obesity-metabolic syndrome-AhR ligand
- Define metabolic syndrome as a Environment-inducing disease
- Suggestion of a new paradigm for therapeutics or prevention against metabolic syndrome
- Identification of novel target(s) in intervening metabolic syndrome

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 1-1. 연구개발 목적 ... 9
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 9
• 1-3. 연구개발 범위 ... 16
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 18
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 23
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 73
• 4-1. 목표달성도 ... 73
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 77
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 78
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 79
• 7. 연구개발성과의 보안등급 ... 79
• 8. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 79
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 79
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 80
• 11. 기타사항 ... 80
• 12. 참고문헌 ... 81
• 별첨4. 실적 증빙자료 ... 82
• 별첨5. 기타 첨부서류 ... 136
• 끝페이지 ... 153