| 초록 |
▣ 연구 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 T 세포 매개 만성 염증성 질환을 대상으로 host-associated microbial homeostasis-metabolome-systematic immune으로 구성되는 통합 Holo-Omics 접근법을 통해 질병의 진행 상태를 프로파일링하고, 질환 특이 미생물 코드 해독, 표적 customized pharmabiotics 후보물질을 발굴하여 차세대 개인별 맞춤 의학의 기초자료를 제시하고자 함. ◼ 전체 내용 □ 장내에는 공생 미생물로서 세균 이외에도 바이러스, 곰팡이 등이 존재하고 있으며, 장내 미생물의 불균형 (dysbiosis)과 질병과의 명확한 인과 관계 규명은 질병 예방과 치료제 개발에 꼭 필요함. □ Multi-Omics에 기반을 둔 질병의 맞춤형 진단과 치료를 위해서는 발병 기전뿐만 아니라 유전자 수준의 특이 바이오마커의 발굴을 위한 Host-associated Microbial homeostasis-Systematic immunity 간의 상호작용에 관련 연구들이 통합적 분석이 필요하고자 함. ◼ 1단계 ❏ 연구 목표 □ 1차년도: Holo-Omics 기반 T 세포 매개 만성 염증성 질환에 대한 Microbiome-Virome 통합네트워크 분석 □ 2차년도: T 세포 매개 만성 염증성 질환 특이적 원인체 및 customized pharmabiotics 후보 물질 발굴 □ 3차년도: Holo-Omics 기반 질환 특이적 원인체 또는 customized pharmabiotics 후보 물질에 대한 Genome-wide associated sequencing (GWAS) 분석 ❏ 연구 내용 □ 1차년도: - 만성 염증성 질환 분석 대상 선정: 연구수행기관에서 현재 진행 중인 만성 염증성질환(만성 전립선염, 위장관염, 아토피 피부염, 천식 등)의 연구 시료 확보 - llumina sequencing을 이용한 microbiome 대용량 분석 및 세균 코드 프로파일링 - llumina sequencing을 이용한 virome 대용량 분석 및 바이러스 코드 프로파일링 - in silico 분석을 이용한 microbiome-virome 통합네트워크 분석 - 생물정보학 일괄분석기술(python, QIIME2, dada2, R software 등)을 이용한 대용량 데이터 분석 □ 2차년도: - Holo-Omics 기반 데이터 기반 분자진화시계를 이용한 질환 특이적 원인체 또는 신·변종미생물 발굴 - Holo-Omics 기반 데이터 기반 후보 인체 유래 pharmabiotics 분리 - 발굴 후보 물질(균주, EPS, 대사체 등)에 대한 독성 및 항염증(NO,Inflammatory cytokine;IFN-γ, TNF-α, NF-κB, IL-1β, IL-6, IL-12, IL-17 등)의 분비량과 발현량 등) 평가 □ 3차년도: - 시험대상: 2차년도 발굴 물질 - 질병 원인체 또는 customized pharmabiotics 후보 물질의 유전자 발굴 - 발굴 소재의 전장 유전체 분석 및 virulence factor/기능성 유전자 탐색 - FALCON(v0.2.1)을 통한 De novo assembly를 통한 mapping - RAST, EggNOG, PGAP, Prokka(v1.12b) 등을 이용한 유전체/유전자의 기능 분석 - KEGG, COG, KASS 데이터베이스 등을 이용한 발현 대사체 경로 분석 ◼ 2단계 ❏ 연구 목표 □ 4차년도: Holo-Omics 기반 질환 특이적 원인체 또는 customized pharmabiotics 후보 물질에 대한 Metabolomics 분석 □ 5차년도: 발굴된 질환 특이적 원인체 또는 customized pharmabiotics 후보 물질에 대한 검증 ❏ 연구 내용 □ 4차년도: - 시험대상: 2차년도 발굴 물질 - LC-MS/MS, GC-MA 및 CE-MS 기법을 이용한 대사체 분석 - ω-Scan, advanced scan 분석을 통한 untargeted 대사체 프로파일링 - PcoA plot, heatmap 등을 통한 대사체 발현량 분석 - Basic Scan, Dual Scan, C-/F-Scope 분석을 통한 detected compound profiling과 질병 특이 바이오마커 발굴 및 대사체 pathway 구축 - in silico 분석을 이용한 GWAS-metabolome 통합네트워크 분석 □ 5차년도: - (in vitro) 분석 대상 균주에 대한 Marcrophage 기반 세포 독성 및 염증 조절 시험및 Vero, Caco-2, MA 104 cell line 등을 이용한 발굴 후보 물질의 기능 평가 - (in vivo) Conventional 또는 germ-free mice model을 이용하여 면역학적, 혈액학적, 병리학적 분석 등을 기반으로 질환 특이적 원인체의 경우, 해당 질환 유도 여부를 검증하고, customized pharmabiotics 후보 물질의 경우, 효능 검증을 진행함. - in silico 수준에서 host-MGWAS-GWAS-metabolite-immune response 간의 interaction을 통합 분석함. ▣ 연구성과 □ 국외 SCI 논문 7편 게재 (분야 상위 20% 이내 4편) □ 국제학술대회 5건 발표 □ Microbiome 및 virome 통합 관점을 기반으로 아토피 피부염에 대한 새로운 치료법을 제시함. □ 만성 전립선염에 대해 질병 원인체에 대한 virulence factor를 발굴하여, 독소 분비시스템과 독성 유도 방법을 규명함. □ 아토피피부염, 알콜성 간질환, 비만/당뇨, 장 상피 장벽 기능 장애 개선 관련 파마바이오틱스 소재를 발굴함. □ 전장유전체 분석을 기반으로 T 세포 매개 만성 염증성 질환에 대한 병인 및 치료 관련 pathway를 규명함. □ 파마바이오틱스 후보 소재 발굴 및 해당 균주에 대한 유전체 분석 기반 질병 개선/치료 후보 신물질 탐색·확보함. ▣ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과 □ Host-associated microbial homeostasis-Metabolome-Systematic immunity간의 메커니즘 이해를 통한 여러 질환이 복합적으로 나타나는 질환의 발병 기전을 제시할 수 있으며, 만성 염증성 질환에 대한 진단, 탐색 및 예방법에 대한 기초 원천기술을 확보할 수 있음. □ 인체와 연관된 미생물 군집, 인체 미생물 군집과 면역체계의 상호작용 기능을 밝히고 효과적인 치료제를 제공하여 질병의 새로운 치료법을 제시할 수 있음. □ 만성 염증성 질환에 대한 장내 미생물체를 이용한 동물 실험을 통하여 면역반응 기전을 해석하고 새로운 타겟 파마바이오틱스 발굴의 기반을 형성함. (출처 : 요약문 2p) |
