초록 ▼

□ 연구개요
인두낭(pharyngeal pouch)은 인두내배엽에서 유래하는 상피조직으로 척추동물 배아의 머리발달 과정에서 인두궁(pharyngeal arch)의 분절, 머리얼굴(craniofacial) 골격의 형성, 그리고 가슴샘, 부갑상선과 같은 머리얼굴 주요 분비샘의 발달에서 중요한 역할을 한다. 인간의 경우 태아 시기 인두낭 발달의 결손은 선천적인 머리얼굴 기형, 면역결핍, 청력상실 등의 증상을 나타내는, 디 죠지 증후군(DiGeorge syndrome)의 해부학적 병인이다. 하지만, 머리얼굴 발달과정에서 인두낭의 중요

□ 연구개요
인두낭(pharyngeal pouch)은 인두내배엽에서 유래하는 상피조직으로 척추동물 배아의 머리발달 과정에서 인두궁(pharyngeal arch)의 분절, 머리얼굴(craniofacial) 골격의 형성, 그리고 가슴샘, 부갑상선과 같은 머리얼굴 주요 분비샘의 발달에서 중요한 역할을 한다. 인간의 경우 태아 시기 인두낭 발달의 결손은 선천적인 머리얼굴 기형, 면역결핍, 청력상실 등의 증상을 나타내는, 디 죠지 증후군(DiGeorge syndrome)의 해부학적 병인이다. 하지만, 머리얼굴 발달과정에서 인두낭의 중요성에도 불구하고 인두낭 형태발생(morphogenesis)에 관한 우리의 이해는 매우 제한적인 상태이다. 본 연구에서는 인두낭 형태발생을 조절하는 Wnt 신호의 발생기전을 제브라피쉬(zebrafish)에서 규명하여 인두낭 발달에 관한 우리의 지식을 확장하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 최종 목표는 제브라피쉬에서 인두낭 형태발생을 조절하는 Wnt 신호의 기능을 세포와 분자 수준에서 규명하는 것이다. 이를 위한 제1 세부 목표는 인두낭 형성 세포들의 행동을 서로 상보적으로 조절하는 Wnt11r-Rac1과 Wnt4a-Cdc42 경로의 기능을 확정하는 것이다. 이를 위해서, 본 연구팀은 wnt11r과 wnt4a 기능상실 돌연변이 분석, 형질전환 방법을 활용한 Rac과 Cdc42의 기능상실 및 기능획득 분석, 그리고 이 방법들을 결합한 레스큐 분석 등을 통해서 인두낭 형성 초기 인두내배엽 조직의 불안정화화 인두낭 형성 세포들의 이동을 촉진하는 Wnt11r-Rac1의 기능과 인두낭 형성 후기 인두낭 형성 세포들의 재배열을 촉진하는 Wnt4a-Cdc42의 기능을 규명하였다. 제2 세부 목표는 인두낭 형성과정에서 인두낭 형성 세포들의 극성과 부착연접을 상반되게 조절하는 Wnt11r과 Wnt4a의 특이적 기능을 검증하는 것이다. 이를 위해서, 본 연구팀은 wnt11r과 wnt4a 단일돌연변이의 인두낭 형성 세포에서 기저막과 부착연접의 역동성을 분석하고 Wnt11r의 기능이 Wnt4a의 기능으로 대체된 물고기에서 기저막과 부착연접 형성을 분석하여, 인두낭 형성 세포들의 극성과 부착연접 불안정화를 촉진하는 Wnt11r의 특이적 기능과 인두낭 형성 세포들의 극성과 부착연접의 재형성을 촉진하는 Wnt4a의 특이적 기능을 규명하였다. 제3 세부 목표는 인두낭 형성과정에서 Wnt 신호의 하위에서 기능하는 유전자를 동정하기 위해서 egfl6와 alcama 유전자의 기능을 분석하는 것이다. 이를 위해서, 본 연구팀은 이들 유전자에 대한 기능상실 돌연변이를 제작하고 이들 돌연변이에서 인두낭, 머리얼굴 골격, 가슴샘 등을 분석하였다. 하지만, 이들 유전자가 인두낭 발달에 관여한다는 증거를 확인할 수 없었다. 현재 이들 돌연변이에서 정상적인 인두낭이 발달하는 원인에 대해서 분석하고 있으며, 인두낭 형성과정에서 이들 유전자와 유전적 기능이 중첩될 수 있는 유전자 또는 Wnt 신호의 하위에서 기능할 수 있는 새로운 유전자들을 동정하는 연구를 지속하고 있다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
제브라피쉬의 배아 발생과정에서 인두낭 형성을 조절하는 Wnt 신호의 기능을 유전 및 세포 수준에서 규명한 것은 세포와 유전자 수준에서 서로 유사한 과정을 거쳐서 형성되는 폐, 간, 췌장 등과 같은 내배엽 기관의 초기 발달과정을 이해할 수 있는 새로운 지식과 관점을 제공할 수 있을 것이다. 그뿐만 아니라, 인두낭처럼 가지치기(branching morphogenesis)로 조직/기관을 형성하는 혈관과 신경 등의 형성과정을 이해할 수 있는 자료로도 활용될 수 있을 것이다. 인두낭 결손에 의해서 발병하는 디 죠지 증후군의 경우, 인두낭 결손을 치료할 수 있는 완전한 치료법이 아직 개발되지 않았다는 점을 고려할 때, 본 연구의 연구성과는 마우스에서의 검증 작업 후, 인두낭 결손을 치료할 수 있는 치료법 개발 연구에서 활용될 수 있는 중요한 유전학적 세포학적 배경지식을 제공할 수 있을 것이다. 이와 같은 지식의 향상은 궁극적으로 디 죠지 증후군으로 고통받는 환자와 그 가족들 치유하는 데 공헌할 수 있을 것이며, 이는 우리 사회가 더욱 건강한 사회로 발전하는데 기여할 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)