초록 ▼

□ 연구개요
IgA 신병증의 다양한 표현형 및 예후를 이해하기 위하여 integrative ATAC-Seq, RNA-Seq을 이용하여 면역 세포의 epigenomic modification을 탐색하여 질병의 병인을 후생유전학적인 관점에서 이해하고, 고위험군 조기 발견 및 예후 예측과 연관된 질환 특이적인 유전자 발현 조절인자를 규명하여, 질환 특이적 예후 예측 인자 및 치료 target으로서의 활용 가능성을 평가하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
IgA 신병증 환자 57명, 정상대조군 20명으로 구성된 연

□ 연구개요
IgA 신병증의 다양한 표현형 및 예후를 이해하기 위하여 integrative ATAC-Seq, RNA-Seq을 이용하여 면역 세포의 epigenomic modification을 탐색하여 질병의 병인을 후생유전학적인 관점에서 이해하고, 고위험군 조기 발견 및 예후 예측과 연관된 질환 특이적인 유전자 발현 조절인자를 규명하여, 질환 특이적 예후 예측 인자 및 치료 target으로서의 활용 가능성을 평가하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
IgA 신병증 환자 57명, 정상대조군 20명으로 구성된 연구 대상자 코호트를 구축함. 말초혈액 PBMC 분리 후 CD4+ T, CD8+ T , B immune cell subset 으로 분리하여 ATAC-sequencing을 시행하여 differential peak 확보, gene ontology analysis 를 진행함. ATAC-seq 결과 환자군 특이적인 openness를 고려하여 대표성 있는 환자 20명, 정상 대조군 10명을 선정하여 single cell RNA sequencing 시행 후 환자군에 특이적이거나, 환자군 내에서도 임상적인 특징에 따라 특이적인 differential gene expression을 확인함. IgA 신병증 환자의 전신 면역세포 변화 확인과 동시에, 신 조직 내 신장 내재세포의 유전자 발현 양상 및 특성을 확인하고자 추가적으로 28건의 신조직 획득 후 single nucleus RNA-seq를 시행하고, 통합 분석을 진행함.

1. ATAC-seq 시행
- 정상 대조군 및 임상적인 중증도 별 환자 그룹에 대한 differential peak을 확인하였으며, 대표성 있는 환자 대상자 20명을 outcome 유무에 따라 분류 후 시행한 분석에서 CD8+ T cell subset 의 outcome이 없는 그룹에서 가장 많은 differential ATAC-peak이 확인됨. (1,506 in outcome N, 61 in outcome Y)
- 확보한 ATAC-peak들을 annotation 하고, differential peak 주변의 유효 유전자에 대해서 gene ontology 분석을 진행함. CD8+ T subset에서 outcome 분류에 따라 가장 큰 functional difference를 보였고, B, CD4 T subset에서 ST6GALNAC5 gene 위치에서 유의한 chromatin openness의 차이를 확인하였음.
2. Single cell RNA-seq 시행
- B, CD4, CD8 subset에서 cluster 별 cluster annotation 진행 후 cluster 별 환자 및 대조군간의 cell population의 frequency 차이 및 differential gene expression pattern을 확인함.
- Annotation을 통해 확보된 cluster frequency를 환자 outcome group에 따라 정량 비교하고자 대상자 별 subset에 속한 cell number/PBMC number로 계산된 frequency로 PCA를 시행하였고, CD4, CD8 T cell의 빈도가 그룹 간 차이에 기여하는 것을 확인함.
3. Single nucleus RNA-seq 시행
- 6명의 IgA 신병증 환자, 질병대조군 (6명의 막성 신증 환자, 6명의 미세변화신증 환자, 3명의 당뇨병성 신증 환자), 정상 대조군 7명에 대하여 single nucleus RNA-seq를 시행하고, 데이터 분석 및 UMAP clustering을 통해 성공적으로 kidney intrinsic cell type이 확보됨을 확인함.
- DEG 분석 및 pathway analysis을 진행하였으며, epithelial mesenchymal transition, angiogensisis, coagulation, myogenesis, IL-6/JAK/STAT3 signaling 과정에 관여하는 다수의 gene이 유의미한 signal로 확인됨. 특히 IgA 신병증의 병태생리에서 중요한 역할을 담당함이 알려져 있는 메산지움 세포에 특이적인 발현 증가를 보이는 DEG module을 K-means clustering을 통해 확인함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
다양한 표현형과 예후를 가지는 IgA 신병증에서 질환 특이적인 유전적 이해를 시행함. 이를 통해 높은 유병율과 의료 비용에도 질환 특이적 치료가 부재하고, 고위험군의 조기 예측에 뚜렷한 방법이 없었던 본 질환에서 환자별 맞춤 치료에 따른 불필요한 의료비용의 절감으로 질병 부담을 경감시켜 국민 보건의료 향상에 기여가 기대됨. 본 연구에 활용된 유전체 분석 기법은 기존의 유전체 연구로 병태생리 이해에 제한이 있었던 여러 만성 질환에서, epigenomic status의 통합적인 분석 방법을 적용하여 병태 생리 규명을 위한 새로운 접근법으로 활용될 수 있겠음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 34