초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 최종목표는 환경유해물질의 복합노출에 대한 안정적이고 민감도 높은 바이오센서를 개발하고, 주요 표적 장기에서 노출 관련 독성기전을 평가할 수 있는 후성유전독성(epigenotoxicity) 연구방법을 개발하고자 하였음. 구체적으로 주요 장기별 in vitro 복합노출 모델을 수립하고, 각인 유전자들(imprinted genes)의 후성유전학적 변이 여부를 탐색한 후, 다중오믹스(multi-omics) 방법을 통해 노출 물질 특이적 독성기전을 규명하고자 하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과

□ 연구개요
본 연구의 최종목표는 환경유해물질의 복합노출에 대한 안정적이고 민감도 높은 바이오센서를 개발하고, 주요 표적 장기에서 노출 관련 독성기전을 평가할 수 있는 후성유전독성(epigenotoxicity) 연구방법을 개발하고자 하였음. 구체적으로 주요 장기별 in vitro 복합노출 모델을 수립하고, 각인 유전자들(imprinted genes)의 후성유전학적 변이 여부를 탐색한 후, 다중오믹스(multi-omics) 방법을 통해 노출 물질 특이적 독성기전을 규명하고자 하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
• 주요 타깃 장기의 각인 유전자들을 이용한 in vitro 독성금속 복합노출 모델 확립
: 간(인체 정상 간상피세포주 THLE-3), 뇌(생쥐 시상하부신경세포주 GT1-7), 지방조직(생쥐 지방선구세포주 3T3-L1)을 이용하여 유기비소(oAs), 카드뮴(CdCl2), 유기수은(MeHgCl)의 저/중/고농도의 단독 및 복합노출 모델 최적화 및 극단그룹 제시.
• 독성금속 복합노출 관련 발현 변화가 확인된 각인 유전자를 중심으로 후성유전학적 변이 탐색
: 타깃 장기별 주요 각인 유전자 1종을 포함한 총 3종 이상의 마커 후보 유전자들에 대해 전사조절과 DNA methylation 변이를 조사하여, THLE-3에서는 각인 유전자좌 H19/insulin-like growth factor 2(IGF2) 도메인에서 독성금속 복합노출 특이적 후성 유전독성 유도를 발견하였음. 마찬가지로 GT1-7에서는 Pro-opiomelanocortin(Pomc), 3T3-L1에서는 Mesoderm-specific transcript(Mest) 유전자에서 각각 상이한 조합의 독성금속 혼합노출 관련 특정 부위의 DNA methylation 이상을 확인하였음.
• 독성금속 복합노출 극단그룹 간의 비교분석을 위한 다중오믹스 연구 방법 확립
: 타깃 각인 유전자의 후성유전학적 변이가 확인된 단독/복합노출 시료 vs. 비노출 control 시료를 이용한 RNA sequencing 결과, 특정 독성금속 노출 관련 차등발현 유전자들(differentially expressed genes, DEGs)과 전사체(transcriptome)의 변화를 확인하였음. 특히 THLE-3는 염증 반응 관련 신호전달이 활성화되었으며, GT1-7은 세포내 에너지 대사 항상성 조절의 저하, 그리고 3T3-L1의 경우 전반적인 지방세포 형성 및 분화의 억제가 대표적으로 관찰되었음.
: 상기 극단그룹의 동일 시료를 이용한 Methyl-capture sequencing 결과, 다수의 노출 관련 차등메틸화 부위(differentially methylated position, DMPs)가 포함된 후성유전체(epigenome) 변이 후보 위치를 찾아냈음.
: 상기 동일 시료에서 분리한 cell extracts와 세포 배양액을 이용한 LC-qTOF/MS 분석을 통해 노출 관련 significantly altered metabolites(SAMs)가 다수 포함된 대사체(metabolome) 변이를 확인하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
• 활용계획: 화학물질의 노출로 인한 환경성질환은 노출과 발병 사이의 시차가 존재하고, 불분명한 표현형을 나타내며 다음 세대로 그 피해가 전달 가능하나, 특정 건강영향 관련 각인 유전자의 변이를 활용한 후성유전학적 바이오센서는 외부 환경에 민감하게 반응하고 타깃 조직/장기가 아닌 혈액 등의 시료에서도 검출 및 조기 진단이 가능함. 따라서 본 연구과제에서 발굴한 각인 유전자 바이오마커 후보들의 경우 간, 시상하부, 지방조직 등에서 각각의 독성금속 복합노출 시 후성유전독성 평가에 활용될 수 있음. 특히 개별 CpG 위치의 메틸화 정량분석용 조합물은 특허출원 대상임.
• 기대효과: 학술적으로 중요한 “환경노출-후성유전체/전사체 변이-환경성질환“에 대한 adverse outcome pathway(AOP)의 기전 연구에 기여하고, 신규 생활화학물질에 대한 맞춤형 위해성 평가방법의 기술개발, 그리고 이를 응용하여 환경노출 재해에 대한 후속적인 대응보다는 능동적이고 선제적인 대응 전략의 수립이 가능할 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구목표 ... 4
• 나. 연구의 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 환경유해물질 복합노출과 주요 장기 내 독성반응 확인을 위한 세포주 실험 ... 4
• 2) 후성유전학적 마커(각인 유전자)를 이용한 복합노출 독성평가 센서 개발 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 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) ... 16
• 1) 연구결과의 중요성 ... 16
• 2) 연구결과의 기대효과 ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 1) 연구개발성과의 활용계획 ... 16
• 2) 추가연구의 필요성 ... 17
• 6. 자체점검표 ... 17
• 7. 참고문헌 ... 17
• 끝페이지 ... 20