초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
발달장애 후보유전자 CLC-4변이 검증 및 발달장애 모델군 전사체 통합분석을 기반으로 한 분자표적 발굴 및 검증
CLC-4 변이 발달장애 모델의 적정성 평가 및 항정신병약물 분자기전 검증을 통한 분자표적 발굴 및 검증.
CLC-4 KO mouse에서 자폐증 관련 후보유전자 발굴 및 CLC-4 KO 신경세포를 이용한 약물 스크리닝 및 후보유전자 검증.
인간 배아줄기세포 유래 신경모세포를 이용해 CLC-4 변이 및 자폐증 후보 유전자군 변이가 인간신경세포 발달에 미치는 영향을 분석하고 항정

□ 연구의 목적 및 내용
발달장애 후보유전자 CLC-4변이 검증 및 발달장애 모델군 전사체 통합분석을 기반으로 한 분자표적 발굴 및 검증
CLC-4 변이 발달장애 모델의 적정성 평가 및 항정신병약물 분자기전 검증을 통한 분자표적 발굴 및 검증.
CLC-4 KO mouse에서 자폐증 관련 후보유전자 발굴 및 CLC-4 KO 신경세포를 이용한 약물 스크리닝 및 후보유전자 검증.
인간 배아줄기세포 유래 신경모세포를 이용해 CLC-4 변이 및 자폐증 후보 유전자군 변이가 인간신경세포 발달에 미치는 영향을 분석하고 항정신증 약물에 반응하는 특정 분자 표적을 발굴 및 검증.

□ 연구개발성과
발달병리 검증 행동실험 수행. 후보단백질 1개 이상/ 후보유전자 발굴 1건 이상. CLC4 신경세포 배양확립. 인간신경 모세포에서의 CLC-4 조절 기술 확립.
인간신경 모세포에서 CLC-4 하위 유전자 발굴 및 검증 1건 이상. 후보유전자 발현 변화를 유도하는 항정신병 약물 발굴. 바룩한 후보요전자의 기능 규명.
특정 항정신성 약물에 반응하는 표적 유전자 발굴 및 기능 규명.
CLC-4 KO mouse 대뇌피질에서 mirocroarray를 실시하여 후보 유전자를 발굴함. CLC-4 KO 마우스의 일차배양 신경세포 확립하고 발굴한 유전자 후보로 CDK5의 발현변화를 확인함. CLC-4 KO mouse 신경세포에 항정신병 약물인 Risperidone 처리에 의한 후보 유전자인 CDK5의 발현이 회복되는 것을 관찰하였고 시냅스 네트워크에 관여하는 Synapsin과 PSD95의 활성이 회복되는 것을 관찰함. CLC-4 KO mouse 신경세포에 발굴한 후보유전자인 CDK5를 과발현시켰을 때 세포 생존율이 증가하였으며 시냅스 네트워크에 관여하는 Synapsin과 PSD95의 활성이 회복되는 것을 관찰함.
인간 배아줄기세포를 이용한 신경모세포 생성 및 신경세포 분화 기술 확립함.
인간 신경모세포에서 렌티 바이러스를 이용한 CLC-4 발현 조절 기술 확립함.
CLC-4 발현 감소는 인간 신경모세포의 세포분열 속도에는 영향을 미치지 않으나 신경세포로의 발달 속도는 지연시킴을 확인함. 인간 신경세포 내 CLC-4 발현감소 시 변화하는 CLC-4 하위 후보유전자 발굴함.

□ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
CLC-4 유전자 변이의 발달장애 모형 타당도 검증. CLC-4 KO mouse에서 자폐증 관련 후보유전자 발굴. 인간배아줄기세포로부터 생성한 신경모세포와 신경세포에서 CLC-4 유전자 변이 모델의 항정신병 약물로 발달병리 개선 및 기전분석.
CLC-4 KO mouse 신경세포를 이용한 약물 스크리닝 및 후보 유전자 검증.
인간 신경모세포에서 CLC-4와 이를 타깃 유전자들의 발현 조절, 항정신증약물에 의한 세포 표현형 변화 검증.

(출처 : 요약문 12p)

Abstract ▼

□ Purpose & Contents
Chloride channel 4 (CLC-4) enable influx of chloride ion resulting in hyperpolarization and stabilizaton of the cell membrane.
CLC-4 was investigated as a candidate for neurodevelopmental disorder.
- Molecular targets for the neurodevelopmental phenotype of CLC-4 knocko

□ Purpose & Contents
Chloride channel 4 (CLC-4) enable influx of chloride ion resulting in hyperpolarization and stabilizaton of the cell membrane.
CLC-4 was investigated as a candidate for neurodevelopmental disorder.
- Molecular targets for the neurodevelopmental phenotype of CLC-4 knockout(KO) were investigated and confirmed using anaylsis of RNA sequencing data from theCLC-4 KO mice compared to wildtype mice (WT).
- Molecular targets for antipsychotic medications were investigated using anaylsis of RNA sequencing data.
- These molecular targets were confirmed in CLC-4 Knock down conditions of Human embryonic stem cells (ES) and Human induced pleuripotent stem cells (iPSCs).

□ Results
The validity of CLC-4 KO mice as model for neurodevelopmental condition was confirmed. CLC-4 KO mice spent less time exploring the novel mice compared to WT mice in social interaction assessment.
- Expression of neuronal markers were temporally delayed in the primary cortical culture of the CLC-4 KO mice compared to WT. Expression levels of doublecortin (DCX), postsynaptic density protein 95 (PSD95), synapsin andsynaptophysin of the primary cell culture in CLC-4 KO mice were decreasedcompared to WT.
Candidate genes were identified in the cerebral cortex of CLC-4 KO mouse through mirocroarray analysis. Primary neuronal cell culture for CLC-4 KO mouse was established and the lower expression of CDK5 was confirmed.
The expression of CDK5 was recovered by treatment of risperidone in the cortex of CLC4 KO mouse and the activities of Synapsin and PSD95, which are involved in the synaptic network, was restored by risperidone. Overexpression of CDK5, a candidate gene discovered in CLC-4 KO mouse neurons, increased cell viability and recovered the activities of Synapsin and PSD95, which are involved in the synaptic network.
The protocol to generate neural progenitor cells (NPCs) from human embryonic stem cells (ESCs) and the protocol to differentiate NPCs into neurons were established. The method to knockdown CLC-4 in human NPCs and neurons were established using lentivirus. CLC-4 knockdown did not change proliferation rate of human NPCs but induced delay in neuronal differentiation. A downstream target of CLC-4 in human neurons were found.

□ Expected Contribution
1. Validation of CLC-4 KO mice as model for neurodevelopmental condition.
2. Identification of candidate genes for autism in CLC-4 KO mice.
3. Validation of improvement of neurodevelopmental conditions through neurotrophic medications and the molecular basis for the improvement.
4. Potential drug target screening using neurons derived from CLC-4 KO mice.
5. Identification of candidate genes involved in regulation of CLC-4 and the phenotype changes caused by treatment of neurotrophic medications inneuroprogenitor cells derived from induced pleuriportent stemcell.

(source : SUMMARY 13p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 보고서요약 ... 2
• 제 출 문 ... 10
• 보고서 요약서 ... 11
• 국문 요약문 ... 12
• SUMMARY ... 13
• 목차 ... 14
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 15
• 1-1. 연구개발 목적 ... 15
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 15
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 17
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 19
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 64
• 4-1. 목표달성도 ... 64
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 64
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 65
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 66
• 7. 연구개발성과의 보안등급 ... 66
• 8. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 66
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 66
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 67
• 11. 기타사항 ... 67
• 12. 참고문헌 ... 68
• 끝페이지 ... 69