초록 ▼

□ 연구개요
● 본 연구는 마이크로바이옴(microbiome)-바이롬(virome) 통합 분석을 통해 바이러스-세균 작용관계를 군집 단위에서 관찰할 수 있는 메타유전체 분석법을 개발하고, 장내 바이러스의 진화·생태학적 특징을 이해하고자 함.
● 기존의 공공 데이터베이스와는 차별화된, 장내 환경 특이적 바이러스 유전체 데이터베이스를 구축함으로써, 장내 바이러스의 생활사, 바이러스-세균 감염관계, 다양한 환경바이롬과의 관계를 개별유전체 단위에서 정의하고자 함.
● 바이러스-세균 감염관계에 영향을 미치는 장내세균의 주요

□ 연구개요
● 본 연구는 마이크로바이옴(microbiome)-바이롬(virome) 통합 분석을 통해 바이러스-세균 작용관계를 군집 단위에서 관찰할 수 있는 메타유전체 분석법을 개발하고, 장내 바이러스의 진화·생태학적 특징을 이해하고자 함.
● 기존의 공공 데이터베이스와는 차별화된, 장내 환경 특이적 바이러스 유전체 데이터베이스를 구축함으로써, 장내 바이러스의 생활사, 바이러스-세균 감염관계, 다양한 환경바이롬과의 관계를 개별유전체 단위에서 정의하고자 함.
● 바이러스-세균 감염관계에 영향을 미치는 장내세균의 주요 미생물학적 요인을 규명함으로써, 다양한 질환모델에서 관찰되는 장내 바이러스 불균형(viral dysbiosis)을 해석하기 위한 기초자료를 마련하고자 함.
● 인체 소화기관과 밀접한 관련이 있는 환경 바이롬과의 비교분석을 통해 위장관 환경 특이적 바이러스 생활사 및 진화·생태학적 모델을 제시하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 장관 및 환경 시료 모집
● 장내 환경에 영향을 미칠 수 있는 마이크로바이옴식 환경시료(식품, 식물, 토양, 해수, 담수)를 수집함.
● 협력연구를 통해 휴먼코호트(50명 이상) 분변 시료를 수집함.
(2) 세균 및 바이러스 분획 메타유전체 추출, 염기서열 데이터화, 개별 유전체 구성
● 장관 및 환경 시료로부터 serial-filtration과 centrifugation을 통해 세균과 바이러스를 구분하여 분리하고, 마이크로바이옴과 바이롬의 메타유전체를 추출, 대규모 염기서열 분석법(Illumina NovaSeq sequencing)을 통해 각 메타유전체의 염기서열을 정보화함.
● 마이크로바이옴과 바이롬의 염기서열을 뉴클레오타이드 구성(nucleotide composition)과 양적 변화(read coverage)로 구분하고, 단일유전체 유래에 따라 군집화(clustering)하여, 시료별 개별유전체로 구분된 마이크로바이옴과 바이롬 메타유전체를 구축함.
(3) 바이러스 유전체 기반 분류군, 생활사, 미생물 숙주, 기능유전자 탐색
● 개별유전체로 구성된 바이롬은 유전체 비교·분석을 통해 species & strain-level로 구분하고, 유전체를 기반으로 질적·양적 분포도, 주요 분류군(taxonomy), 기능유전체(functional profile) 등을 정의함.
● 개별유전체로 구성된 마이크로바이옴 유전체로부터, intra-cellular 바이러스 유전체 정보인 프로파지(prophage)와 CRISPR spacer를 얻고, extra-celluar 바이러스 유전체인 바이롬과 비교함으로써, 바이롬 내 바이러스를 바이러스 생활사(용원성 vs, 용균성)를 규정함.
(4) 장내 바이러스-숙주 미생물 상호작용 및 생태 모델 제시
● 바이러스 개별유전체를 기반으로 바이러스-세균 네트워크를 구성하고, 바이러스-숙주세균의 감염관계 정의함.
● 바이러스 개별유전체 기반 인체 마이크로바이옴을 비롯한 대규모 환경 바이롬과의 비교를 통해 글로벌 지도를 작성
● 다변량 요인 분석을 통한 장내 바이롬 형성에 관여하는 주요 환경요인 분석하여, 장내 바이롬 형성을 이해할 수 있는 진화·생태학적 모델을 제시함.
● 대량의 인체 바이롬 데이터 분석을 통해 장내 바이러스 진화·생태학적 모델 검증함.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
● 장내 바이러스는 공생미생물체의 주요 구성원으로, 바이러스-미생물 상호작용이 생체 기능 활성 및 유지에 기여하고 있음을 제시하는 주요 연구 예시로 활용될 것임.
● 장내 환경의 바이러스-숙주 세균 상호작용 연구는 세균으로 대표되는 장내 미생물체의 정착, 형성,발달 및 항상성 조절을 이해할 수 있는 주요 인자로 작용할 것임.
● 바이러스의 용원성·용균성 생활사를 구분·탐색할 수 있는 방법론의 개발은 생태계 내 바이러스의 다양성을 확장하고, 바이러스의 신규성을 추가로 확보하며, 미생물 군집 조절자로서의 역할 규명에 널리 활용될 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1) 연구목적 및 필요성 ... 4
• 1-2) 연구목표 ... 6
• 1-3) 연구범위 ... 7
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 8
• 2-1) 바이롬-마이크로바이옴 통합 분석을 위한 메타유전체 분석법 개발 ... 8
• 2-2) 휴먼 코호트 바이롬 및 마이크로바이옴 메타유전체 분석 ... 9
• 2-3) 신선채소 바이롬 및 마이크로바이옴 메타유전체 분석 ... 10
• 2-4) 식이 유래 바이롬을 통한 휴먼 장내 바이롬 형성과 발달 이해 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 자체점검표 ... 17
• 7. 참고문헌 ... 17
• 끝페이지 ... 33