보고서 정보
주관연구기관 |
가톨릭대학교 Catholic University of Korea |
연구책임자 |
윤종현
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2020-06 |
과제시작연도 |
2020 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
과제관리전문기관 |
한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 |
TRKO202100014206 |
과제고유번호 |
1345316496 |
사업명 |
개인기초연구(교육부)(R&D) |
DB 구축일자 |
2021-09-25
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키워드 |
골관절염.활막염.염증.대식세포.NFAT5.CCL2.MMP-13.DMM.
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초록
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□ 연구개요
■ 마우스의 무릎연골에 과도한 기계적 부하를 초래하는 DMM 골관절염모델을 유도하여 관절연골세포내 NFAT5 활성화가 골관절염발병에 미치는 영향을 규명하고자 유전자 조작으로 NFAT가 억제된 마우스에서 골관절염의 발생이 억제됨을 증명하고자 함.
■ 활성화된 NFAT5를 통해 연골세포에 의한 CCL2 분비가 증가되어 활막내 대식세포 침윤을 촉진시켜 관절내 염증을 유발함으로써 골관절염이 악화됨을 증명하고자 함.
□ 연구 목표대비 연구결과
1. 목표: DMM 모델을 이용하여 NFAT5+/
□ 연구개요
■ 마우스의 무릎연골에 과도한 기계적 부하를 초래하는 DMM 골관절염모델을 유도하여 관절연골세포내 NFAT5 활성화가 골관절염발병에 미치는 영향을 규명하고자 유전자 조작으로 NFAT가 억제된 마우스에서 골관절염의 발생이 억제됨을 증명하고자 함.
■ 활성화된 NFAT5를 통해 연골세포에 의한 CCL2 분비가 증가되어 활막내 대식세포 침윤을 촉진시켜 관절내 염증을 유발함으로써 골관절염이 악화됨을 증명하고자 함.
□ 연구 목표대비 연구결과
1. 목표: DMM 모델을 이용하여 NFAT5+/- 마우스와 wild-type (WT) 마우스에 무릎 골관절염을 유도한 후 중증도를 비교함
→ 결과: 골관절염 유도 8, 16, 24주 후에 NFAT5+/- 마우스에서 WT 마우스에 비해 골관절염의 중증도가 현저히 감소함.
2. 목표: 골관절염 무릎관절의 연골과 활막에서 NFAT5와 CCL2의 발현, 대식세포의 침윤정도를 관찰하고 골관절염 중증도와 상관관계를 분석함
→ 결과: NFAT5+/- 마우스에서 WT 마우스에 비해 무릎관절의 연골과 활막에서 NFAT5, CCL2의 발현과 대식세포 침윤 및 활막염이 감소함. NFAT5, CCL2의 발현정도 및 대식세포의 침윤 정도와 골관절염 중증도가 상관관계를 보임.
3. 목표: 마우스 DMM 모델에서 골관절염 발생의 다양한 시점에 무릎 관절에서 연골 항상성 유지 물질(SOX9, COL2A, TGF-β 등) 및 연골파괴 촉진 물질(IL-1β, TNF-α, MMP-13 등)의 발현을 증명함
→ 결과: DMM 모델 유도 후 1, 2, 4, 8, 12, 16주에 NFAT5+/- 마우스의 무릎조직에서 WT 마우스에 비해 NFAT5, CCL2, F4/80, IL-1β, TNFα, MMP-13, ADAMTS-5, SOX9의 발현이 감소함을 면역조직화학염색을 통해 확인함. DMM 유도 후 1, 7, 14일에 NFAT5+/- 마우스의 무릎조직에서 WT 마우스에 비해 NFAT5, CCL2, MMP-13, TNF-α, IL-6, IL-1β, CD68, F4/80의 mRNA 발현이 감소하고 TGF-β, COL2A, SOX-9의 mRNA 발현이 증가함을 RT-PCR로 확인함.
4. 목표: 골관절염 환자의 연골세포와 활막섬유모세포를 분리배양하여 고삼투압 자극을 통해 NFAT5를 활성화시켜 CCL2가 증가됨을 증명하고 IL-1β, TNF-α, TGF-β, MMP-13 등의 발현이 유도됨을 증명함
→ 결과: 골관절염 환자로부터 분리한 세포 실험을 대신하여 DMM 유도 12주후 마우스로부터 활막섬유모세포를 분리하고 5일령 마우스의 연골세포를 분리 배양하여 실험을 진행함. DMM 유도 12주 후 활막섬유모세포에서 고삼투압과 IL-1β 자극에 의한 NFAT5, CCL2, IL-1β, MMP-3, MMP-13, IL-6의 발현이 NFAT5+/- 마우스에서 WT 마우스에 비해 감소함. 5일령 WT 마우스에서 분리배양한 연골세포에서 고삼투압 자극에 의한 NFAT5, CCL2, IL-1β, MMP-13, Sox9, aggrecan의 발현이 NFAT5+/- 마우스에서 WT 마우스에 비해 감소하였고 IL-1β 자극에 의한 NFAT5, CCL2, IL-1β, IL-6, MMP-13, ADMATS-4 등의 발현이 NFAT5+/- 마우스에서 WT 마우스에 비해 감소함.
5. 목표: 골관절염 환자의 연골세포와 활막섬유모세포에서 NFAT5에 의한 CCL2 증가에 관련된 세포내 신호전달물질을 규명함.
→ 결과: 5일령 WT 마우스에서 분리배양한 연골세포에서 고삼투압과 IL-1β 자극에 의한 NFAT5 증가에 p38, ERK1/2, JNK가 중요한 역할을 수행하고 신호전달물질 억제제에 의해 NFAT5, CCL2 발현이 감소하였다.
6. 목표: 연골-특이적 조건부 NFAT5 유전자파괴 마우스를 제작하고 골관절염 모델을 유도하여 골관절염의 중증도와 무릎관절의 NFAT5, CCL2, 대식세포의 침윤정도를 분석함.
→ 결과: 연골-특이적 조건부 NFAT5 유전자파괴마우스를 얻기 위해 교배에 필요한 Col2a1-Cre 마우스를 해외에 주문 생산과 반입 후 검역과정에 14개월이 소요되어 실험이 지연되었으며 현재 교배의 마지막 단계를 진행 중임.
□ 연구개발결과의 중요성
■ NFAT5가 연골세포의 CCL2분비를 증가시켜 관절내 염증반응을 유발함으로써 골관절염 발병기전에 중요한 역할을 수행함을 동물모델에서 최초로 증명함.
■ 골관절염의 주요 발병인자인 과도한 기계적 부하에 의해 연골내 수분이 빠져나가 연골세포 주변에 비정상적인 고삼투압 환경이 조성되면서 활성화된 NFAT5가 연골세포의 병적인 변화를 유발할 것이라는 가설을 제시함.
(출처 : 연구결과 요약문 2p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 연구결과 요약문 ... 2
- 목차 ... 3
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
- 1) 연구의 필요성 ... 3
- 2) 연구의 가설 및 최종목표 ... 3
- 3) 연구의 범위 ... 3
- 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
- 3. 연구개발결과의 중요성 ... 22
- 4. 참고문헌 ... 22
- 5. 연구성과 ... 23
- 끝페이지 ... 23
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