초록 ▼

연구개요
본 연구에서는 흰쥐에서 일시적 전뇌허혈 모델을 이용하여 신경세포의 사멸을 관찰하고 bulk mRNA-seq을 시행하여 뇌의 부위별 차등발현 유전자를 확인함. 또한 흰쥐 새끼에서 뇌 부위별 성상교세포를 일차배양한 후 OGD/R (4+24hr)을 처리하고 bulk mRNA-seq을 통해 전사체 분석을 완료하였음. 이를 토대로 신경세포의 이질성 이외에 성상교세포에서의 뇌 구역별 허혈에 대한 반응의 이질성에 대해서 세포-세포 상호작용 및 단백질-단백질 상호작용 측면에서 이해하고자 함.

연구 목표대비 연구결과

연구개요
본 연구에서는 흰쥐에서 일시적 전뇌허혈 모델을 이용하여 신경세포의 사멸을 관찰하고 bulk mRNA-seq을 시행하여 뇌의 부위별 차등발현 유전자를 확인함. 또한 흰쥐 새끼에서 뇌 부위별 성상교세포를 일차배양한 후 OGD/R (4+24hr)을 처리하고 bulk mRNA-seq을 통해 전사체 분석을 완료하였음. 이를 토대로 신경세포의 이질성 이외에 성상교세포에서의 뇌 구역별 허혈에 대한 반응의 이질성에 대해서 세포-세포 상호작용 및 단백질-단백질 상호작용 측면에서 이해하고자 함.

연구 목표대비 연구결과
1차년도에는 뇌 부위별 primary astrocyte culture system을 구축하여 normal or hypoxic condition에서 관련 유전자 발현 분석을 수행하였음. 흰쥐에서 four-vessel occlusion (4-VO) method를 이용하여 일시적 전뇌 허혈 모델 확립, 신경세포의 사멸 및 성상교세포의 활성 정도를 관찰하였음.
2차년도에는 일시적 전뇌 허혈 모델이 성공적으로 유도되었는지 확인하기 위해 레이저 미세혈류 측정기로 혈류량 측정하여 수술 중 성공여부를 확인할 수 있었으며, In vitro에서 pan HDAC inhibitor인 SAHA (vorinostat)을 전처리하고 OGD/R유도하여 hypoxia관련 유전자 조사를 통해 SAHA가 HIF-1a와 GLUT1를 조절한다는 사실을 밝힘. 또한 흰쥐 해마의 DG와 CA1구역에서 HIF-1a의 발현과 함께 대식세포이동저해인자 (macrophage migration inhibitory factor, MIF)가 활성화된 성상교세포에서 발현이 증가함을 보임.
3차년도에는 흰쥐새끼에서 배양한 성상교세포 전사체 분석 결과 부위별로 큰 차이를 나타냄을 확인함. 특히 뇌줄기는 대뇌피질과 해마와는 다른 특성을 나타낸다는 사실을 다양한 생물정보학적 분석법으로 확인하였으며, hypoxia에 대한 반응 또한 다르게 나타남을 관찰함. 또한 성체 흰쥐에서 뇌 구역별 조직을 통해 얻어진 전사체는 부위별로 큰 차이를 나타내었으며, 특히 허혈에 취약성이 있는 CA1 부위와 허혈 저항성이 강한 CA3-DG 부위를 허혈 전과 후에서 각각 분석한 결과 허혈 전 physiolocal state에서는 주로 neural projection developpment, response to wounding, gliogenesis 등의 biological processes (BP)에서 많은 차이가 있었으며, 허혈 후에는 synaptic vesicle cycle, modulation of chemical synaptic transmission, axon development, calcium-ion regulated exocytosis 등의 BP에서 많은 차등발현유전자를 발견하였음. 따라서 원 목표 대비 연구 결과를 모두 달성한 것으로 사료됨.

연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 연구 결과는 향후 전뇌 허혈 상태에서 신경세포와 성상교세포의 상호작용에 대한 더 깊은 이해를 가능하게 할 것이며, 특히 뇌의 부위별로 배양한 성상교세포가 정상 및 허혈 상태에서 발현되는 유전자가 상이함을 밝혀 손상된 부위 별로 치료 전략이 달라질 수 있다는 가설을 지지하는 결과를 얻었음. 또한 동물모델에서 허혈에 특히 취약한 해마의 CA1 구역과 허혈-저항성이 있는 CA3-DG 구역의 세포별 유전자 발현이 다를 수 있으며 이는 세포의 이질성을 통해 서로 다른 기전으로 허혈에 반응한다는 가설을 지지함. 이를 토대로 성상교세포의 기능을 새롭게 정립할 수 있으며, 허혈이 발생한 뇌의 위치별 성상교세포의 특성에 맞춰 급성기 이후의 치료와 재활에 도움을 줄 가능성이 있음. 또한 임상적으로 정밀의학(precision medicine)의 개념에 비추어볼 때 본 연구결과들은 뇌혈관질환 발병 네트워크 규명을 통해 인구집단 기반의 의료행위에서 개인 기반의 환자맞춤 의료행위로의 변화를 위한 기초가 될 것으로 기대함.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 21