초록 ▼

□ 연구개요
GDF15 단백질은 암/간질환/동맥경화/비만 등의 바이오마커로서 활용되며 대사 증후군의 치료제로서 주목받고 있음. 또한 최근 문제가 되고 있는 비알코올성 지방간 및 지방간염의 치료제로도 각광받고 있음. 하지만 GDF15 단백질이 수용체 GFRAL을 통하여 작용하며 후뇌의 부위에 국한되어 발현함으로써 식욕을 억제함으로서 대사를 개선한다는 사실만이 알려져 있음. 이로 인해 뇌를 제외한 전체 신체의 GDF15의 작용에는 연구가 완벽히 되어 있지 않으며 수용체 GFRAL의 분포도 정확하게 측정되어 있지 않은 상황임.

□ 연구개요
GDF15 단백질은 암/간질환/동맥경화/비만 등의 바이오마커로서 활용되며 대사 증후군의 치료제로서 주목받고 있음. 또한 최근 문제가 되고 있는 비알코올성 지방간 및 지방간염의 치료제로도 각광받고 있음. 하지만 GDF15 단백질이 수용체 GFRAL을 통하여 작용하며 후뇌의 부위에 국한되어 발현함으로써 식욕을 억제함으로서 대사를 개선한다는 사실만이 알려져 있음. 이로 인해 뇌를 제외한 전체 신체의 GDF15의 작용에는 연구가 완벽히 되어 있지 않으며 수용체 GFRAL의 분포도 정확하게 측정되어 있지 않은 상황임.
이에 본 연구자는 GDF15 단백질이 식사량과는 관계없이 지방간염의 증상개선과 대사를 개선한다는 사실에 근거 GFRAL의 발현과 작용이 뇌에 국한되지 않으며 대사 장기 및 조직에 직접적인 영향을 줄 것이라 생각하며 이에 대해 연구하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
● 지방세포/지방간염 관련 세포주에서 GFRAL 수용체 발현 여부 조사
1. 여러 lineage의 다양한 세포에서 GFRAL 수용체의 발현을 확인 및 뇌, 간, 지방조직, 고환, 유방 등 여러 장기에서 GFRAL의 발현 확인. 특히 대사 관련 장기에서의 발현이 높음을 확인. T-reg, myeloid DC, total PBMC를 제외한 모든 혈구세포에서 GFRAL의 발현 확인. 이는 GDF15가 immune cell에서 GFRAL을 통해 inflammation을 억제 함으로써 NASH를 조절할 수 있는 가능성을 시사함.
2. Neuro2A (GFRAL positive) 대비 여러 lineage의 cell line에서 직접적인 GFRAL의 발현을 확인함. Adipocyte, macrophage(immune cell), stellate cell, hepatocyte cell line에서도 GFRAL이 발현함을 확인함으로써 직접적으로 GDF15이 간에 작용할 수 있음을 시사함. 또한 이를 통해 NASH의 유병과 직접적으로 연관이 있는 macrophage 또는 stellate cell에서의 GFRAL의 발현은 GDF15이 NASH의 치료제로서의 가능성을 재확인함.
● 비만 및 지방간염 질환 마우스 모델에서 관련 조직의 GFRAL 수용체 발현 여부 조사
1. 공개 database에서 지방/근육/간의 발현 조사시 간에서 GFRAL 수용체의 발현이 월등히 높으며 GDF15 발현과 유사성이 있다는 사실을 확인. 또한 최근 참여한 학회에서 다른 학교의 실험실에서 이미 간에서의 GFRAL의 발현 및 GDF15의 간에서의 대사관련작용을 연구하고 있음을 확인. 추가적으로 최근 발표된 논문에서 GFRAL 수용체와 GFRAL coreceptor인 RET이 간세포에 정상적으로 발현함을 확인함. 결론적으로 마우스 간세포 내에서도 GFRAL이 발현하며 GDF15의 작용 장기로서 중요한 의미를 가짐을 확인함.
2. C57BL/6마우스에 지방간 유도 후 간에서의 GFRAL의 변화 없음. 하지만 GEO 데이터베이스 분석 결과 지방간 및 지방간 환자의 간에서 GDF15 및 GFRAL 발현이 모두 증가하며 cirrhosis 환자(NASH 악화 환자) 에서도 GFRAL 발현이 증가함을 확인. 이를 통해 지방간염 상황에서 GFRAL의 발현이 조절될 수 있음을 시사함.
3. 추가적으로 NASH 유발이 가능한 여러 NASH 특수사료 [AMLN(Amylin Liver Nash) 사료, CDAHFD(choline-deficient, L-amino acid-defined, high-fat diet) 사료, Gubra amylin NASH(GAN diet; Palm Oil trans fat AMLN diet)] 들을 CL57BL/6 마우스에 각각 24주, 10주, 24주 공급 후 간을 sampling 하였음. 해당 샘플로 향후 GDF15, GFRAL, 그리고 coreceptor RET의 발현 및 시그널링을 체크 예정.
● GFRAL, Frt/flox 마우스 제조
GFRAL, Frt/flox 마우스 제조 의뢰는 연구비가 시작하자마자 진행하였음. 그와 동시에 교배에 필요한 여러 가지 마우스를 확보하기 시작하여 현재까지 연구에 필요한 Phox2b-cre 마우스, GDF15 Tg 마우스, FLPeR 마우스의 확보를 완료함. 하지만 마우스 실험의 핵심인 GFRAL Frt/Flox 마우스 제조가 유럽 현지에서의 ES cell QC, LMO 수출 관련 허가서 발행 지연 등으로 인해 ES cell의 반입이 6개월 이상 지연되었고 추가적으로 코로나 19 이슈로 인하여 추가적인 딜레이가 발생하며 마우스 제조를 기다리고 있는 상황.

□ 연구개발결과의 중요성
1. 지방간/지방간염의 치료에 있어서 현재 후뇌에 국한되어 있는 GDF15 단백질의 역할을 여러 장기 및 다양한 세포 타입에서 GDF15의 수용체인 GFRAL의 발현을 확인함으로 인해 GDF15의 대사 치료 및 지방간/지방간염에서의 작용기전과 그 역할의 중요성을 제시해준 본 연구는 다른 연구자에게 지방간/지방간염의 분자기전에 관한 보다 폭넓은 지식을 제공해 줄 것으로 사료됨.
2. 본 연구는 GEO 데이터베이스의 지방간/지방간염/cirrhosis 환자에서 GFRAL의 유전자 발현이 증가함을 확인함으로서 GDF15 단백질이 지방간/지방간염의 직접적인 치료제로서의 가능성을 재확인하였으며 현재 만들어 지고 있는 GFRAL Frt/flox 마우스는 GDF15의 각종장기 특이적 대사역할을 분석하기 위한 기초연구모델로 널리 활용될 것으로 예상함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 2
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 3
• 1. 연구과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행 내용 및 결과 ... 4
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• Ⅲ. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 10