KR100962185B1 - Marker genes based on daunorubicin treatment for screening of drug inducing cardio toxicity and screening method using thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 심혈관독성 유발 약물 검색용 마커유전자 및 이를 이용한 검색 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 심혈관독성 유발 약물인 다우노루비신(Daunorubicin)에 의해 유전자 발현이 증가 또는 감소하는 마커유전자 및 이를 이용한 심혈관독성 유발 약물의 검색 방법에 관한 것이다. 본 발명의 마커유전자는 DNA 마이크로어레이 칩을 통하여 선별된 반응 유전자들을 마커유전자로 이용하여 심혈관독성의 위험성을 지닌 약물 또는 화학물질을 모니터링 및 판정하는데 유용하게 사용될 수 있으며, 다우노루비신이 심혈관독성 및 부작용을 일으키는 작용 기작을 규명하는 도구로 이용될 수 있다.The present invention relates to a marker gene for cardiovascular toxicity-inducing drug search and a search method using the same, and more particularly, to a marker gene in which gene expression is increased or decreased by cardiovascular toxicity-inducing drug Daunorubicin, and a cardiovascular system using the same. The present invention relates to a method of searching for a toxic drug. The marker gene of the present invention can be usefully used for monitoring and determining drugs or chemicals having a risk of cardiovascular toxicity by using the response genes selected through the DNA microarray chip as marker genes. It can be used as a tool to identify mechanisms of action that cause side effects.
다우노루비신, 마커유전자, 마이크로어레이, 심혈관독성 Daunorubicin, marker gene, microarray, cardiovascular toxicity
Description
본 발명은 심혈관독성 유발 약물 검색용 마커유전자 및 이를 이용한 검색 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 심혈관독성 유발 약물인 다우노루비신에 의해 유전자 발현이 증가 또는 감소하는 마커유전자 및 이를 이용한 다우노루비신의 심혈관독성 유발 약물의 검색 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a marker gene for cardiovascular toxicity-inducing drug search and a search method using the same, and more particularly, to a marker gene whose expression is increased or decreased by daunorubicin, a cardiovascular toxicity-inducing drug, and daunorubicin using same. The present invention relates to a method for searching for a cardiovascular-induced drug.
다우노루비신은 급성 백혈병의 치료제로 사용된다. 좁은 범위에서 사용되는 다우노루비신은 1960년 초반에 스트렙토마이시스퍼시셔스(Streptomyces peucetius)로부터 추출되어 상용화되었으며 항종양 항생제(Antitumor antibiotics)에 속한다.Daunorubicin is used as a treatment for acute leukemia. Daunorubicin used in a narrow range is Streptomyces cis Percy Precious (Streptomyces in the early 1960 peucetius ) is commercialized and belongs to antitumor antibiotics.
다우노루비신의 부작용으로는 심근장애, 심전도이상, 빈맥, 심부전, 쇼크, 빈혈, 과립구감소, 혈소판감소, 출혈경향, 발열, 발진, 간 기능 수치상승, 신장장 애, 궤양성구내염, 식욕부진, 구역, 구토, 설사, 탈모, 권태감, 두통, 현기, 오한, 호흡곤란, 무월경, 무정자증, 및 계속 사용 시에는 후천적 내성이 발현하여 약물의 암 세포 내 유입을 감소시키고, 약물의 유출을 증가시켜 다수 약물에 저항성을 지니게 된다.Side effects of daunorubicin include myocardial disorders, ECG, tachycardia, heart failure, shock, anemia, granulocyte loss, thrombocytopenia, bleeding tendency, fever, rash, elevated liver function, kidney failure, ulcerative stomatitis, anorexia nervosa, Nausea, vomiting, diarrhea, hair loss, malaise, headache, dizziness, chills, shortness of breath, amenorrhea, atherosclerosis, and acquired resistance continue to develop, reducing drug influx into cancer cells and increasing drug outflow. It is resistant to drugs.
다우노루비신의 화학 구조적 작용기전으로 첫째는 DNA에 결합되어 두 이중사슬에 삽입된 다음 DNA(a-helix)구조를 파괴하고 핵산 합성의 주형(template)으로서 작용하지 못하게 하여 세포 독성을 일으킨다. 둘째는 토포아이소머라제Ⅱ(topoisomerase Ⅱ)의 작용 또는 유리기(free radical)형성으로 인하여 DNA절단 효과를 가지고 있다(Line Wergelasdl., et al., BioMed Cental 1-11, 2007). 이처럼 다우노루비신의 인체 내 부작용에도 불구하고, 인체에서의 위해도 평가 데이터가 충분하지 않고, 노출에 대한 검색 방법 역시 고전적인 방법에 국한되어 있어 보다 빠르고 정확한 위해성 평가 방법을 통해 인체에서의 부작용을 탐색할 수 있는 분자적 지표를 발굴하고 활용하여 다우노루비신을 이용한 치료 및 진단에 적절한 대책 및 관리를 수행하는 것이 중요한 과제라 하겠다.The chemical structural mechanism of daunorubicin is the first, which binds to DNA and is inserted into two double chains, and then destroys the DNA (a-helix) structure and prevents it from acting as a template for nucleic acid synthesis. Second, it has a DNA cutting effect due to the action of topoisomerase II or free radical formation (Line Wergelasdl., Et al ., BioMed Cental 1-11, 2007). Despite the side effects of daunorubicin in the human body, there is not enough risk assessment data in the human body, and the detection method for exposure is limited to the classical methods. It is an important task to discover and utilize molecular indicators that can be explored to perform appropriate measures and management for treatment and diagnosis using daunorubicin.
포유류 6종, 미생물 292종 등 여러 종의 게놈(genome) 염기서열 프로젝트가 완성되어 NCBI(National Center for Biotechnology Information)에 보고되었다. 이렇게 얻어진 막대한 양의 데이터를 기본으로 유전자의 기능을 연구하기 위하여 게놈-와이드 익스프레션(genome-wide expression) 연구가 이루어지고 있다. 한번의 실험으로 수천 개의 유전자의 발현을 분석하기 위하여 DNA 마이크로어레 이(microarray) 분석을 수행한다(Schena, M., et al ., Proc . Natl . Acad . Sci . USA 93:10614-10619, 1996). Several genome sequencing projects, including six mammals and 292 microbes, have been completed and reported to the National Center for Biotechnology Information (NCBI). Genome-wide expression studies are being conducted to study the function of genes based on the vast amount of data obtained. DNA microarray analysis is performed to analyze the expression of thousands of genes in a single experiment (Schena, M., et. al ., Proc . Natl . Acad . Sci . USA 93: 10614-10619, 1996).
마이크로어레이는 cDNA(complementary DNA)나 20-25 염기쌍(base pair) 길이의 올리고뉴클레오티드(oligonucleotide)들의 세트를 유리에 집적화한 것이다. cDNA 마이크로어레이는 학교 내의 연구실 또는 에질런트(Agilent), 제노믹 솔루션(Genomic Solutions) 등의 회사에서 칩 위에 cDNA 수집물을 기계적로 고정화 하거나 잉크젯(ink jetting) 방법을 이용하여 생산하고 있다(Sellheyer, K and Belbin, T.J., J. Am . Acad . Dermatol. 51: 681-692, 2004). 올리고뉴클레오티드 마이크로어레이는 애피메트릭스(Affymetrix)사에서 사진 식각 공정(photolithography)을 이용하여 칩 위에서 직접 합성 방법에 의해 만들고 있으며, 에질런트(Agillent)사 등에는 합성된 올리고뉴클레오티드를 고정화하는 방법으로 생산하고 있다(Sellheyer, K. et. al., Am . Acad . Dermatol. 51: 681-692, 2004).Microarrays integrate a set of oligonucleotides of complementary DNA (cDNA) or 20-25 base pairs in length on glass. cDNA microarrays are produced by labs in schools or by companies such as Agilent and Genomic Solutions, by mechanically immobilizing cDNA collections on chips or by using ink jetting (Sellheyer, K and Belbin, TJ, J. Am . Acad . Dermatol . 51: 681-692, 2004). Oligonucleotide microarrays are made by Affymetrix using photolithography directly on the chip. (Sellheyer, K. et. Al., Am . Acad . Dermatol . 51: 681-692, 2004).
유전자의 발현을 분석을 위해서는 조직 등 시료에서 RNA를 얻어 DNA 마이크로어레이에 있는 올리고뉴클레오티드와 교잡반응을 수행한다. 얻어진 RNA는 형광이나 동위원소로 표지화하며, cDNA로 전환시킨다. 올리고 마이크로어레이는 주로 두개의 다른 형광(예: Cye3과 Cye5)으로 대조군과 실험군을 각각 표지화하여 같은 칩 상에서 동시에 교잡 반응을 수행한 후 광학적으로 이미지를 스캔하여 형광의 세기를 얻고 그 결과를 분석한다. 두개의 형광 세기의 비율에 따라 유전자의 발현 여부를 결정한다(Somasundaram, K., et al ., Genomics Proteomics I:1-10, 2002).To analyze gene expression, RNA is obtained from samples such as tissues and hybridized with oligonucleotides in DNA microarrays. The obtained RNA is labeled with fluorescence or isotope and converted to cDNA. Oligo microarrays are mainly labeled with two different fluorescences (e.g., Cye3 and Cye5) to perform hybridization reactions on the same chip at the same time by labeling the control and experimental groups, respectively, and then optically scanning the images to obtain fluorescence intensity and analyzing the results. . Gene expression is determined according to the ratio of the two fluorescence intensities (Somasundaram, K., et al ., Genomics Proteomics I: 1-10, 2002).
최근 DNA 마크로어레이 기술을 이용한 첨단 기법인 독성 유전체학(Toxicogenomics) 연구 등과 접목하여 대량(high throughput)으로 의약품 및 신의약 후보물질은 물론 모든 화학물질에 의한 특정 조직이나 세포주에서 발현되는 유전자들의 발현 패턴의 분석, 양적 분석이 가능해졌다. 이에 따라 특정 세포 내에서 특정 유전자의 발현 빈도를 분석함으로써 약물의 부작용과 관련된 유전자의 발굴이 가능하며, 이를 통하여 약물의 작용 및 부작용에 따른 분자적 메커니즘을 이해하게 될 것이며 나아가 독성 및 부작용을 유발하는 물질의 검색 및 진단이 가능하게 될 것이다. In combination with recent research on toxic genomics (Toxicogenomics), an advanced technique using DNA macroarray technology, the expression pattern of genes expressed in specific tissues or cell lines by all chemicals as well as drug and new drug candidates in high throughput. Analysis and quantitative analysis are now possible. Accordingly, by analyzing the frequency of expression of specific genes in specific cells, it is possible to discover genes related to side effects of drugs, and through this, we will understand the molecular mechanisms according to the actions and side effects of drugs, Search and diagnosis of the material will be possible.
이에 본 발명자들은 인간 유전자 4만 1천개가 집적된 올리고마이크로어레이를 이용하여 다우노루비신의 유전자 발현 프로파일을 인간 제대 혈관 내피 세포인 HUVEC 세포주에서 관찰 및 분석함으로써 다우노루비신에 의해 과발현 또는 저발현 되는 유전자를 발굴하고 확인함으로써 다우노루비신을 검출할 수 있는 마커유전자 및 이를 이용한 심혈관독성 유발 약물의 검색 방법을 확립함으로써 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors observed and analyzed gene expression profiles of daunorubicin in HUVEC cell lines, which are human umbilical vascular endothelial cells, using oligomicroarrays in which 41,000 human genes were accumulated. The present invention has been completed by establishing a marker gene capable of detecting daunorubicin and discovering a cardiovascular toxicity-inducing drug using the same.
본 발명의 목적은 심혈관독성 유발 약물인 다우노루비신에 의해 과발현 또는 저발현되는 마커유전자 및 상기 마커유전자를 이용한 심혈관독성 유발 약물 검색 방법을 제공하는 것이다.Disclosure of Invention An object of the present invention is to provide a marker gene overexpressed or underexpressed by daunorubicin, a cardiovascular toxicity-inducing drug, and a cardiovascular toxicity-inducing drug search method using the marker gene.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 심혈관독성 유발 약물인 다우노루비신에 의해 자극받은 인간 제대 혈관 내피 세포에서 발현 변화를 일으키는 것을 특징으로 하는 심혈관독성 유발 약물 검색용 마커유전자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a marker gene for cardiovascular toxicity-induced drug search characterized in that the expression changes in human umbilical vascular endothelial cells stimulated by cardiovascular-induced drug daunorubicin.
또한, 본 발명은 상기 마커유전자 유전자 서열의 전부 또는 일부를 포함하는 올리고뉴클레오티드, 또는 그의 상보가닥 분자가 집적된 심혈관독성 유발 약물 검색용 DNA 마이크로어레이 칩을 제공한다.The present invention also provides an oligonucleotide comprising all or part of the marker gene gene sequence, or a DNA microarray chip for cardiovascular-induced drug search integrated with its complementary strand molecule.
또한, 본 발명은 상기 마커유전자를 이용한 심혈관독성 유발 약물 검색 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for cardiovascular toxicity-induced drug search using the marker gene.
아울러, 본 발명은 상기 DNA 마이크로어레이 칩을 포함하는 심혈관독성 유발 약물 검색용 키트를 제공한다.In addition, the present invention provides a kit for cardiovascular toxicity-inducing drug search comprising the DNA microarray chip.
본 발명의 심혈관독성 유발 약물 검색용 마커유전자 및 이를 이용한 심혈관 독성 유발 약물의 검색 방법은 DNA 마이크로어레이 칩을 통하여 선별된 반응 유전자들을 마커유전자로 이용하여 새로운 심혈관독성의 위험성을 지닌 약물 또는 화학물질을 모니터링하거나 위해성을 판정하는데 유용하며, 다우노루비신에 의해 야기되는 심혈관독성 및 부작용을 일으키는 작용 기작을 규명하는 도구로 이용될 수 있다.Marker gene for cardiovascular toxicity-inducing drug search of the present invention and a cardiovascular toxicity-inducing drug search method using the same as a marker gene using a response gene selected through the DNA microarray chip drug or chemicals with a risk of new cardiovascular toxicity It is useful for monitoring or determining risk and can be used as a tool to identify mechanisms of action that cause cardiovascular toxicity and side effects caused by daunorubicin.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 심혈관독성 유발 약물인 다우노루비신에 의해 자극받은 인간 제대 혈관 내피 세포에서 발현 변화를 일으키는 것을 특징으로 하는 심혈관독성 유발 약물 검색용 마커유전자를 제공한다.The present invention provides a marker gene for cardiovascular toxicity-induced drug search, characterized in that the expression changes in human umbilical vascular endothelial cells stimulated by daunorubicin, a cardiovascular-induced drug.
상기 마커유전자는 아포토시스(apoptosis), 세포 주기(cell cycle), DNA 대사(DNA metabolism), 단백질 활성 조절 효소(regulation of protein kinase activity), 전이 활성 조절 효소(regulation of transferase activity), 알코올 대사(alcohol metabolism)에 관련된 유전자로 구성되어 있다.The marker genes include apoptosis, cell cycle, DNA metabolism, regulation of protein kinase activity, regulation of transferase activity and alcohol metabolism. metabolism).
본 발명은 하기의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 마커유전자를 제공한다: The present invention provides a marker gene, characterized in that selected from the group:
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1) 상기 마커유전자 중에서 심혈관독성 유발 약물의 처리에 의하여 발현이 증가하는 마커유전자는 하기와 같다: 1) Among the marker genes, marker genes whose expression is increased by treatment of cardiovascular toxicity-inducing drugs are as follows:
유전자 등록번호(Genebank) NM_078487[cyclin-dependent kinase inhibitor 2b(p15, inhibits cdk4)], 유전자 등록번호(Genebank) X06374(platelet-derived growth factor alpha polypeptide), 유전자 등록번호(Genebank) AK057315[testis specific a2 homolog(mouse)], 유전자 등록번호(Genebank) AK127033(dynamin 2), 유전자 등록번호(Genebank) AB209596(g protein pathway suppressor 1), 유전자 등록번호(Genebank) AB209095[cell division cycle 2-like 1(pitslre proteins)], 유전자 등록번호(Genebank) AF033122(sestrin 1), 유전자 등록번호(Genebank) NM_053056(cyclin d1),유전자 등록번호(Genebank) AY123223(Sestrin 2), 유전자 등록번호(Genebank) AK001361[Protein phosphatase 1, regulatory(inhibitor) subunit 15A], 유전자 등록번호(Genebank) NM_003550[MAD1 mitotic arrest deficient-like 1(yeast)], 유전자 등록번호(Genebank) NM_139314(Angiopoietin-like 4), 유전자 등록번호(Genebank) NM_078467[Cyclin-dependent kinase inhibitor 1A(p21, Cip1)], 유전자 등록번호(Genebank) NM_003311(Pleckstrin homology-like domain, family A, member 2), 유전자 등록번호(Genebank) AK125880(Tumor protein p53 inducible nuclear protein 1), 유전자 등록번호(Genebank) AB208907(Macrophage erythroblast attacher), 유전자 등록번 호(Genebank) AB096256[Unc-5 homolog B(C. elegans)], 유전자 등록번호(Genebank) AK092970[protein(peptidylprolyl cis/trans isomerase) nima-interacting 1], 유전자 등록번호(Genebank) CR623038(inhibitor of dna binding 2, dominant negative helix-loop-helix protein), 유전자 등록번호(Genebank) NM_033238(promyelocytic leukemia), 유전자 등록번호(Genebank) NM_003236(transforming growth factor, alpha), 유전자 등록번호(Genebank) BC060797[par-6 partitioning defective 6 homolog gamma(c. elegans)], 유전자 등록번호(Genebank) NM_078467[cyclin-dependent kinase inhibitor 1a(p21, cip1)], 유전자 등록번호(Genebank) AY123223(sestrin 2), 유전자 등록번호(Genebank) NM_004642(cdk2-associated protein 1), 유전자 등록번호(Genebank) NM_033030[bol, boule-like(drosophila)], 유전자 등록번호(Genebank) NM_004359(cell division cycle 34), 유전자 등록번호(Genebank) CR612719(growth arrest and dna-damage-inducible, alpha), 유전자 등록번호(Genebank) BC064996[rho guanine nucleotide exchange factor(gef) 1], 유전자 등록번호(Genebank) NM_002838(protein tyrosine phosphatase, receptor type, c), 유전자 등록번호(Genebank) NM_006455(synaptonemal complex protein sc65), 유전자 등록번호(Genebank) AK074112(cyclin l2), 유전자 등록번호(Genebank) BM462208(proliferating cell nuclear antigen), 유전자 등록번호(Genebank) NM_02041[poly(rc) binding protein 4], 유전자 등록번호(Genebank) NM_006396(sjogren's syndrome/scleroderma autoantigen 1), 유전자 등록번 호(Genebank) NM_003620(protein phosphatase 1d magnesium-dependent, delta isoform), 유전자 등록번호(Genebank) CR590366[midkine(neurite growth-promoting factor 2)], 유전자 등록번호(Genebank) NM_057158(dual specificity phosphatase 4), 유전자 등록번호(Genebank) AK001361[protein phosphatase 1, regulatory(inhibitor) subunit 15a], 유전자 등록번호(Genebank) NM_002419(mitogen-activated protein kinase kinase kinase 11), 유전자 등록번호(Genebank) NM_013258(pyd and card domain containing), 유전자 등록번호(Genebank) NM_013366(anaphase promoting complex subunit 2), 유전자 등록번호(Genebank) NM_012127(cdkn1a interacting zinc finger protein 1), 유전자 등록번호(Genebank) BC040303(protein tyrosine phosphatase type iva, 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등록번호(Genebank) BX641114(annexin a4), 유전자 등록번호(Genebank) NM_002744(protein kinase c, zeta), 유전자 등록번호(Genebank) R612719(growth arrest and dna-damage-inducible, alpha), 유전자 등록번호(Genebank) BM557864(heat shock 27kda protein 1), 유전자 등록번호(Genebank) NM_001024807[amyloid beta(a4) precursor-like protein 1], 유전자 등록번호(Genebank) NM_003311(pleckstrin homology-like domain, family a, member 2), 유전자 등록번호(Genebank) NM_020418[poly(rc) binding protein 4], 유전자 등록번호(Genebank) AF332558(bcl2 binding component 3), 유전자 등록번호(Genebank) NM_003811[tumor necrosis factor(ligand) superfamily, member 9], 유전자 등록번호(Genebank) AK125880(tumor protein p53 inducible nuclear protein 1), 유전자 등록번호(Genebank) AK128462(cisplatin resistance related protein crr9p), 유전자 등록번호(Genebank) AK001361[protein phosphatase 1, regulatory(inhibitor) subunit 15a], 유전자 등록번호(Genebank) AB208907(macrophage erythroblast attacher), 유전자 등록번호(Genebank) AB209361[fas(tnf receptor superfamily, member 6)], 유전자 등록번호(Genebank) NM_013258(pyd and card domain 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homolog (mouse)], gene bank number AK127033 (dynamin 2), gene bank number (Genebank) AB209596 (g protein pathway suppressor 1), gene bank number (Genebank) AB209095 [cell division cycle 2-like 1 (pitslre) proteins)], gene accession number (Genebank) AF033122 (sestrin 1), gene registration number (Genebank) NM_053056 (cyclin d1), gene accession number (Genebank) AY123223 (Sestrin 2), gene accession number (Genebank) AK001361 [Protein phosphatase 1, regulatory (inhibitor) subunit 15A], Genebank NM_003550 [MAD1 mitotic arrest deficient-like 1 (yeast)], Genebank NM_139314 (Angiopoietin-like 4), Genebank (Genebank) NM_078467 [Cyclin-dependent kinase inhibitor 1A (p21, Cip1) ], Gene Registration Number (Genebank) NM_003311 (Pleckstrin homology-like domain, family A, member 2), Gene Registration Number (Genebank) AK125880 (Tumor protein p53 inducible nuclear protein 1), Gene Registration Number (Genebank) AB208907 (Macrophage erythroblast) attacher), Genebank AB096256 [Unc-5 homolog B (C. elegans)], Genebank AK092970 [protein (peptidylprolyl cis / trans isomerase) nima-interacting 1], Genebank CR623038 (inhibitor of dna binding 2, dominant negative helix-loop-helix protein), Genebank (Genebank) NM_033238 (promyelocytic leukemia), Genebank (Genebank) NM_003236 (transforming growth factor, alpha), Genebank (Genebank) BC060797 [par-6 partitioning defective 6 homolog gamma (c. 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2) 상기 마커유전자 중에서, 심혈관독성 유발 약물의 처리에 의하여 발현이 감소하는 마커유전자 유전자는 하기와 같다: 2) Among the marker genes, marker gene genes whose expression is reduced by the treatment of cardiovascular toxicity-inducing drugs are as follows:
유전자 등록번호 AB020641[PFTAIRE protein kinase 1], 유전자 등록번호 AB033068[Fizzy/cell division cycle 20 related 1(Drosophila)], 유전자 등록번호AB057597(Testis-specific kinase 2), 유전자 등록번호AB188493(MAP/microtubule affinity-regulating kinase 2), 유전자 등록번호 AB208919[Fibroblast growth factor receptor 1(fms-related tyrosine kinase 2, Pfeiffer syndrome)], 유전자 등록번호 AB209154(Receptor tyrosine kinase-like orphan receptor 2), 유전자 등록번호 AB209179[Polo-like kinase 1(Drosophila)], 유전자 등록번호AB209337[CDC7 cell division cycle 7(S. cerevisiae)], 유전자 등록번호 AB209615(Protein phosphatase 5, catalytic subunit), 유전자 등록번호 AB209681[Rap guanine nucleotide exchange factor(GEF) 4], 유전자 등록번호 AF041210[Midline 1(Opitz/BBB syndrome)], 유전자 등록번호 AF045459(BMX non-receptor tyrosine kinase), 유전자 등록번호 AF053305[BUB1 budding uninhibited by benzimidazoles 1 homolog(yeast)], 유전자 등록번호 AF053306[BUB1 budding uninhibited by benzimidazoles 1 homolog beta(yeast)], 유전자 등록번호 AF332220[Transducin(beta)-like 1Y-linked], 유전자 등록번호 AF375884(Protein O-fucosyltransferase 1), 유전자 등록번호 AK000581[Unc-51-like kinase 4(C. elegans)], 유전자 등록번호 AK055221(F-box protein 5),유전자 등록번호 AK056691[Germ cell associated 2(haspin)], 유전자 등록번호 AK074377(Chromosome 19 open reading frame 31), 유전자 등록번호 AK091289(Zinc finger protein 367), 유전자 등록번호 AK092352(Weakly similar to serine/threonine protein kinase Kp78),유전자 등록번호 AK123004(Microtubule associated serine/threonine kinase-like), 유전자 등록번호 AK131531[Cyclin-dependent kinase(CDC2-like) 10)], 유전자 등록번호 AL833316[Membrane-associated ring finger(C3HC4) 8], 유전자 등록번호 AY257469[Citron(rho-interacting, serine/threonine kinase 21)], 유전자 등록번호 BC011498(Histone deacetylase 6), 유전자 등록번호 BC015416(Ring finger protein 32), 유전자 등록번호 BC032677(Ubiquitin-conjugating enzyme E2C), 유전자 등록번호 BC035407[Interleukin 3 receptor, alpha(low affinity)], 유전자 등록번호 BC035514[TEK tyrosine kinase, endothelial(venous malformations, multiple cutaneous and mucosal)], 유전자등록번호 BC038295(Mitogen-activated protein kinase kinase 7), 유전자 등록번호 BC043502[NIMA(never in mitosis gene a)-related kinase 2], 유전자 등록번호 BC070168(Tetraspanin 8), 유전자 등록번호 BC071593(V-kit Hardy-Zuckerman 4 feline sarcoma viral oncogene homolog), 유전자 등록번호 BC081541[Poly(ADP-ribose) polymerase family, member 12], 유전자 등록번호 BX537987(Tripartite motif-containing 59), 유전자 등록번호 CR749621(SNF related kinase), 유전자 등록번호 CR933728(Cell division cycle 2, G1 to S and G2 to M),유전자등록번호 DQ097177(HECT, UBA and WWE domain containing 1), 유전자 등록번호 NM_000513[Opsin 1(cone pigments), medium-wave-sensitive(color blindness, deutan)], 유전자 등록번호 NM_001005862[V-erb-b2 erythroblastic leukemia viral oncogene homolog 2, neuro/glioblastoma derived oncogene homolog(avian)], 유전자 등록번호 NM_001014796(Discoidin domain receptor family, member 2), 유전자 등록번호 NM_001274[CHK1 checkpoint homolog(S. pombe)], 유전자 등록번호 NM_001490[Glucosaminyl(N-acetyl) transferase 1, core 2(beta-1,6-N-acetylglucosaminyltransferase)], 유전자 등록번호 NM_001543[N-deacetylase/N-sulfotransferase(heparan glucosaminyl) 1], 유전자 등록번호 NM_001618[Poly(ADP-ribose) 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NM_004687( Myotubularin related protein 4), 유전자 등록번호 NM_004938(Death-associated protein kinase 1), 유전자 등록번호 NM_005082(Tripartite motif-containing 25), 유전자 등록번호 NM_005188[Cas-Br-M(murine) ecotropic retroviral transforming sequence], 유전자 등록번호 NM_005391(Pyruvate dehydrogenase kinase, isozyme 3), 유전자 등 록번호 NM_005483[Chromatin assembly factor 1, subunit A(p150)], 유전자 등록번호 NM_005983[S-phase kinase-associated protein 2(p45)],유전자 등록번호 NM_006904(Protein kinase, DNA-activated, catalytic polypeptide), 유전자 등록번호 NM_007039(Protein tyrosine phosphatase, non-receptor type 21), 유전자 등록번호 NM_007295(Breast cancer 1, early onset), 유전자 등록번호 NM_007313(V-abl Abelson murine leukemia viral oncogene homolog 1), 유전자 등록번호NM_007375(TAR DNA binding protein), 유전자 등록번호 NM_014176[Ubiquitin-conjugating enzyme E2T(putative)], 유전자 등록번호 NM_014238(Kinase suppressor of ras 1), 유전자 등록번호 NM_014264[Polo-like kinase 4(Drosophila)], 유전자 등록번호 NM_014501(Ubiquitin-conjugating enzyme E2S), 유전자 등록번호 NM_014502[PRP19/PSO4 pre-mRNA processing factor 19 homolog(S. cerevisiae)], 유전자 등록번호 NM_014671(Ubiquitin protein ligase E3C), 유전자 등록번호 NM_014791(Maternal embryonic leucine zipper kinase), 유전자 등록번호 NM_015148(PAS domain containing serine/threonine kinase), 유전자 등록번호 NM_015967[Protein tyrosine phosphatase, non-receptor type 22(lymphoid)], 유전자 등록번호 NM_016513[Intestinal cell(MAK-like) kinase], 유전자 등록번호 NM_016653(Hypothetical protein LOC339751), 유전자 등록번호 NM_020205(Zinc finger, A20 domain containing 1), 유전자 등록번호 NM_020438(Dolichyl pyrophosphate phosphatase 1), 유전자 등록번호 NM_020914(Chromosome 17 open reading frame 27), 유전자 등록번호 NM_021643[Tribbles homolog 2(Drosophila)], 유전자 등록번호 NM_022455(Nuclear receptor binding SET domain protein 1), 유전자 등록번호 NM_033389[Slingshot homolog 2(Drosophila), 유전자 등록번호 NM_080836(Serine/threonine kinase 35), 유전자 등록번호 NM_153498(Calcium/calmodulin-dependent protein kinase ID), 유전자 등록번호 NM_172207(Calcium/calmodulin-dependent proteinkinase kinase 1, alpha), 유전자 등록번호 NM_173216(ST6nbeta-galactosamide alpha-2,6-sialyltranferase 1), 유전자 등록번호 NM_198268(Homeodomain interacting protein kinase 1), 유전자 등록번호 U67156(Mitogen-activated protein kinase kinase kinase 5), 유전자 등록번호(Genebank) AB033337(M-phase phosphoprotein 1), 유전자 등록번호(Genebank) AB187578[Shugoshin-like 1(S. pombe)], 유전자 등록번호(Genebank) AB209271(Ets2 repressor factor), 유전자 등록번호(Genebank) AF345347(Sperm associated antigen 5), 유전자 등록번호(Genebank) AJ421269(Regulator of chromosome condensation 2), 유전자 등록번호(Genebank) AK091170[Cyclin-dependent kinase inhibitor 2C(p18, inhibits CDK4)], 유전자 등록번호(Genebank) AK096393(DIRAS family, GTP-binding RAS-like 3), 유전자 등록번호(Genebank) AK096541(M-phase phosphoprotein 9), 유전자 등록번호(Genebank) AL713771(Nuclear transcription factor Y, gamma), 유전자 등록번호(Genebank) AL832666[Establishment of cohesion 1 homolog 2(S. cerevisiae)], 유전자 등록번호(Genebank) AL833052(Hypothetical protein FLJ40137), 유전자 등록번호(Genebank) AL833191[SMC2 structural maintenance of chromosomes 2-like 1(yeast)], 유전자 등록번호(Genebank) AY366508(Loss of 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본 발명자들은 심혈관독성 유발 약물 검색용 마커유전자를 발굴하기 위하여, 심혈관독성을 나타내는 다우노루비신을 인간 제대 혈관 내피 세포주(human umbilical vein endothelial cell; HUVEC)에 처리하여 세포 독성을 확인하였다. 그 결과, 상기 다우노루비신은 인간 제대 혈관 내피 세포주에 독성을 가짐이 확인되었고(도 1 참조), 상기 실험을 바탕으로 다우노루비신의 농도를 결정하였다. 이후 상기 결정된 농도로 다우노루비신을 인간 제대 혈관 내피 세포주에 처리하고, 상기 약물을 처리한 세포주에서 mRNA를 분리하여 cDNA를 합성하면서 Cy5 형광물질로 표지하였으며, 약물을 처리하지 않은 대조군의 경우 Cy3 형광물질로 표지하였다. 상기 형광표지된 cDNA를 44 k 인간 유전체 전체(Human whole genome) 올리고마이크로어레이 칩(Agilent, USA)과 혼성화하였고, 형광 이미지를 스캔하여 유전자 발현 양상의 차이를 분석하였다(도 2 및 도3 참조). 분석시 Cy5/Cy3 비율이 2.0 배 이상인 경우 발현 증가된 유전자로 분류하였고, 0.5 배 이하인 경우 발현 감소화된 유전자로 분류하였다. 분석 결과, 발현이 증가된 유전자는 0.87%(44291개의 유전자 중 384개) 발현이 감소된 유전자는 1.39%(44,291개의 유전자 중 615개)임을 확인하였다. 이때, 다우노루비신에 의해 2.0 배 이상 발현이 변화된 유전자들을 기능별로 분류하였을 때, 심혈관독성에 작용하는 기능으로 판단되는 아포토시스(apoptosis), 세포 주기(cell cycle), DNA 대사(DNA metabolism), 단백질 활성 조절 효소(regulation of protein kinase activity), 전이 활성 조절 효소(regulation of transferase activity), 알코올 대사(alcohol metabolism)에 관련된 유전자를 선별하였다(표 2 및 표 3 참조). 상기 유전자들은 본 발명에서 사용한 다우노루비신을 처리 했을 때, 인간 제대 혈관 내피 세포에서 독성과 관련이 있다는 보고는 없다. In order to discover marker genes for cardiovascular toxicity-induced drug search, the present inventors treated cytokines with human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) showing daunorubicin showing cardiovascular toxicity. As a result, the daunorubicin was confirmed to be toxic to human umbilical vascular endothelial cell line (see FIG. 1), and the concentration of daunorubicin was determined based on the experiment. Subsequently, Daunorubicin was treated to human umbilical vascular endothelial cell line at the determined concentration, mRNA was isolated from the drug-treated cell line, and synthesized with cDNA and labeled with Cy5 fluorescent material. Labeled as material. The fluorescently labeled cDNA was hybridized with a 44k human whole genome oligomicroarray chip (Agilent, USA), and the fluorescence images were scanned to analyze differences in gene expression patterns (see FIGS. 2 and 3). . In the analysis, when the Cy5 / Cy3 ratio was 2.0 times or more, it was classified as an expression increased gene. As a result, it was confirmed that the gene with increased expression was 0.87% (384 out of 444291 genes) and the 1.39% with reduced expression (615 out of 44,291 genes). At this time, when genes changed by 2.0 times or more of expression by daunorubicin are classified by function, apoptosis, cell cycle, DNA metabolism, and protein, which are judged to act on cardiovascular toxicity, are identified. Genes involved in the regulation of protein kinase activity, the regulation of transferase activity and alcohol metabolism were selected (see Table 2 and Table 3). These genes have not been reported to be associated with toxicity in human umbilical vascular endothelial cells when treated with daunorubicin used in the present invention.
다우노루비신을 처리했을 때, 알코올 대사(alcohol metabolism)는 심근의 수축 기능을 조절하여 기능의 장애를 일으킨다(Alvaro Mordente., et al,.Lubmb Life 83-88. 2001).When treated with daunorubicin, alcohol metabolism causes dysfunction by regulating myocardial contractile function (Alvaro Mordente., Et . al ,. Lubmb Life 83-88. 2001).
다우노루비신은 혈관과 관련된 특이적인 유전자들의 발현이 감소하는 것으로 보고되었다. 발현이 감소되는 유전자에는 혈관과 관련된 PAI-1이 보고되었다. 안트라사이클린(Anracycline) 항생제인 다우노루비신은 HUVEC 세포에서 PAI-1(Plasminogen activator inhibitor-1) 유전자 발현을 감소시킨다. PAI-1은 동맥경화의 주요인자로 작용하는 섬유소의 분해를 억제시키는 작용을 하는데, 이 유전자의 변이시에는 혈관 내의 섬유소의 축적으로 혈관을 섬유화시키며 동맥의 폐색을 일으키어 동맥경화를 촉진시킨다. 체내 PAI-1(Plasminogen activator inhibitor-1) 농도가 올라가면 심장발작의 위험도를 증가시킨다. 또한 PAI-1의 유전자 발현이 감소하면 TNF-a(Tumor necrosis factor)유전자 발현을 증가시켜 아포토시스(apoptosis)를 일으킨다(Shinji Soeda., et al ., Biochimica et Biophysica Acta 234-241, 2001).Daunorubicin has been reported to reduce the expression of specific genes associated with blood vessels. Genes with reduced expression have reported PAI-1 associated with blood vessels. Anthracycline antibiotic daunorubicin decreases PAI-1 (Plasminogen activator inhibitor-1) gene expression in HUVEC cells. PAI-1 inhibits the breakdown of fibrin, a major factor in atherosclerosis. In this gene mutation, the fibrosis accumulates in the blood vessels and causes clogging of the arteries to promote atherosclerosis. High levels of PAI-1 (Plasminogen activator inhibitor-1) in the body increase the risk of heart attack. Decreased gene expression of PAI-1 also increases the expression of TNF-a (Tumor necrosis factor) genes, leading to apoptosis (Shinji Soeda., et al ., Biochimica et Biophysica Acta 234-241, 2001).
만성 골수증 백혈병 세포 안에서 다우노루비신을 처리했을때 bcl-2 단백질의 증가나 p53 단백질의 인산화의 증가를 대표적인 유전자인 막근처의 FLT3로 확인할수 있다. 발현이 감소되는 유전자에는 아포토시스(apoptosis) 관련된 Mcl-1 및 Hdm2 등이 보고되어있다.Treatment with daunorubicin in chronic myelogenous leukemia cells showed increased Bcl-2 protein and increased phosphorylation of p53 protein by FLT3 near the membrane. Genes with reduced expression have been reported with apoptosis-related Mcl-1 and Hdm2.
다우노루비신은 DNA나 RNA와 결합해서 단백합성을 억제할 뿐 아니라 토포아이소머라제 II(topoisomerase II)에 작용해 DNA사슬을 자르는 작용도 한다. 또 세포막에 결합해서 물질 수송계(transport system)에 영향을 주거나 산소라디칼의 형성으로 세포독성을 보이는 여러 가지 작용기전을 가진 약물이다(Line Wergelasdl., et al ., BioMed Central 1-11. 2007).Daunorubicin not only binds DNA or RNA to inhibit protein synthesis, but also acts on topoisomerase II to cut the DNA chain. It is a drug with various mechanisms of action that binds to cell membranes and affects the transport system or shows cytotoxicity by the formation of oxygen radicals (Line Wergelasdl.,et al ., BioMed Central 1-11. 2007).
다우노루비신은 단백질 활성효소 C(protein kinase C)경로를 억제한다. 다우노루비신의 내성이 생성되면 조정물질인 P-170 당단백질(glycoprotein)이 유출 되며 토포아이소머라제 II(topoisomerase II)는 활성화되고, bcl-2는 높은 발현이 되어 진다고 보고되어 있다. 반드시 혈관 외의 곳에서는 세포괴사를 일으키므로 주의해서 투여해야 한다(Shiwei Duan., et al ., Cancer Res 1-9, 2007).Daunorubicin inhibits the protein kinase C pathway. It is reported that the production of daunorubicin resistance results in the leakage of modulator P-170 glycoprotein, topoisomerase II, and high expression of bcl-2. Be sure to administer carefully because it causes cell necrosis outside the blood vessels (Shiwei Duan., et al . , Cancer Res 1-9, 2007).
또한, 본 발명은 상기 마커유전자 유전자 서열의 전부 또는 일부를 포함하는 올리고 뉴클레오티드, 또는 이의 상보가닥 분자가 집적된 심혈관독성 유발 약물 검색용 DNA 마이크로어레이 칩을 제공한다.In addition, the present invention provides a DNA microarray chip for cardiovascular toxicity-induced drug search in which an oligonucleotide, or a complementary strand molecule thereof, containing all or part of the marker gene gene sequence is integrated.
상기 올리고 뉴클레오티드 또는 이의 상보가닥 분자는 상기 마커유전자의 18 내지 30개의 핵산을 포함하고, 바람직하게는 20 내지 25개의 핵산을 포함한다. The oligonucleotide or complementary strand molecule thereof comprises 18 to 30 nucleic acids of the marker gene, preferably 20 to 25 nucleic acids.
본 발명의 심혈관독성 유발 약물 검색용 DNA 마이크로어레이 칩은 당업자에게 알려진 방법으로 제작할 수 있다. 상기 마이크로어레이칩을 제작하는 방법은 하기와 같다: The DNA microarray chip for cardiovascular toxicity-inducing drug screening of the present invention can be manufactured by a method known to those skilled in the art. The method of fabricating the microarray chip is as follows:
상기 탐색된 마커유전자를 탐침 DNA 분자로 이용하여 DNA 칩의 기판 상에 고정화시키기 위해 파이조일렉트릭(piezoelectric) 방식을 이용한 마이크로피펫팅(micropipetting)법 또는 핀(pin) 형태의 스폿터(spotter)를 이용한 방법 등을 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 핀 형태의 스폿터인 마이크로어레이를 이용하였다. 상기 DNA 마이크로어레이 칩의 기판은 아미노-실란(amino-silane), 폴리-L-라이신(poly-L-lysine) 및 알데히드(aldehyde)로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 활성기가 코팅된 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 기판은 슬라이드 글래스, 플라스틱, 금속, 실리콘, 나일론 막 및 니트로셀룰로스 막(nitrocellulose membrane)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 아미노-실란이 코팅된 슬라이드 글래스를 이용하였다. In order to immobilize the detected marker gene as a probe DNA molecule on a substrate of a DNA chip, a micropipetting method or a pin-shaped spotter using a piezoelectric method is used. It is preferable to use the method used, but is not limited thereto. In a preferred embodiment of the present invention, a microarray, which is a pin-shaped spotter, is used. The substrate of the DNA microarray chip is preferably coated with one active group selected from the group consisting of amino-silane, poly-L-lysine, and aldehyde, It is not limited to this. In addition, the substrate may be any one selected from the group consisting of slide glass, plastic, metal, silicon, nylon membrane, and nitrocellulose membrane, but is not limited thereto. In a preferred embodiment of the present invention, amino-silane-coated slide glass was used.
또한, 본 발명은 상기 바이오바커를 이용한 심혈관독성 유발 약물 검색 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a cardiovascular toxicity-inducing drug screening method using the bio-barker.
본 발명은 The present invention
1) 인간 제대 혈관 내피 세포에 피검화합물을 처리하는 단계; 1) treating the test compound to human umbilical vascular endothelial cells;
2) 단계 1)의 피검 화합물을 처리한 실험군 세포와 피검화합물을 처리하지 않은 대조군 세포에서 RNA를 분리하는 단계; 2) separating RNA from the experimental group cells treated with the test compound of step 1) and control cells not treated with the test compound;
3) 단계 2)의 실험군과 대조군의 RNA를 cDNA로 합성하면서 실험군과 대조군을 각기 다른 형광물질을 표지하는 단계; 3) synthesizing RNA of the experimental group and the control group of step 2) with cDNA and labeling the fluorescent substance of the experimental group and the control group, respectively;
4) 단계 3)의 각기 다른 형광물질로 표지된 cDNA를 DNA 마이크로어레이칩과 혼성화시키는 단계; 4) hybridizing cDNA labeled with different fluorescent materials of step 3) with DNA microarray chips;
5) 단계 4)의 반응한 DNA 마이크로어레이칩을 분석하는 단계; 및 5) analyzing the reacted DNA microarray chip of step 4); And
6) 단계 5)의 분석한 데이터에서 본 발명의 마커유전자의 발현 정도를 대조군과 비교하여 확인하는 단계를 포함하는 심혈관독성 유발 약물 검색 방법을 제공한다.6) provides a cardiovascular toxicity-inducing drug search method comprising the step of confirming the expression level of the marker gene of the present invention in the analyzed data of step 5) compared to the control.
상기 검색 방법에 있어서, 단계 1)의 인간 제대 혈관 내피 세포는 HUVEC을 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 인간의 제대 혈관 내피 세포 및 조직에서 유래한 세포라면 모두 사용 가능하다.In the search method, the human umbilical vascular endothelial cells of step 1) is preferably HUVEC, but is not limited thereto, and any human umbilical vascular endothelial cells and cells derived from the tissue can be used.
상기 검색 방법에 있어서, 단계 3)의 형광물질은 Cy3, Cy5, 폴리 L-라이신-플루오레세인 이소티오시아네이트(poly L-lysine-fluorescein isothiocyanate, FITC), 로다민-B-이소티오시아네이트(rhodamine-B-isothiocyanate, RITC), 로다민(rhodamine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니며, 당업자에게 알려진 형광물질은 모두 사용 가능하다.In the search method, the fluorescent material of step 3) is Cy3, Cy5, poly L-lysine-fluorescein isothiocyanate (FITC), rhodamine-B-isothiocyanate (rhodamine-B-isothiocyanate, RITC), rhodamine (rhodamine) is preferably any one selected from the group consisting of, but not limited to, any fluorescent material known to those skilled in the art can be used.
상기 검색 방법에 있어서, 단계 5)의 DNA 마이크로어레이 칩은 Whole Human Genome Oligo Microarray(Agilent, USA)등을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 인간 게놈 중 본 발명에서 상기 공통적으로 과발현 또는 저발현 유전자(표 2 및 포 3 참조)가 탑재된 마이크로어레이 칩이라면 사용 가능하고, 상기 본 발명자가 제작한 DNA 마이크로어레이 칩을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 또한, 단계 5)의 분석 방법은 GenePix 4.1 소프트웨어(Axon Instruments, USA)를 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자에게 알려진 분석 소프트웨어라면 모두 사용 가능하다.In the search method, the DNA microarray chip of step 5) preferably uses Whole Human Genome Oligo Microarray (Agilent, USA) and the like, but is not limited thereto. Any microarray chip loaded with a low expression gene (see Tables 2 and 3) can be used, and it is most preferable to use a DNA microarray chip produced by the present inventors. In addition, the analysis method of step 5) preferably uses GenePix 4.1 software (Axon Instruments, USA), but is not limited thereto. Any analysis software known to those skilled in the art may be used.
또한, 본 발명은In addition, the present invention
1) 인간 제대 혈관 내피 세포에 피검화합물을 처리하는 단계; 1) treating the test compound to human umbilical vascular endothelial cells;
2) 단계 1)의 피검화합물을 처리한 실험군 세포와 피검화합물을 처리하지 않은 대조군 세포에서 RNA를 분리하는 단계;2) separating RNA from the test cell treated with the test compound of step 1) and the control cell not treated with the test compound;
3) 단계 2)의 RNA를, 본 발명의 마커유전자에 상보적이고 마커유전자 유전자를 증폭할 수 있는 프라이머를 사용하여 실시간 RT-PCR(Real-time reverse transcript polymerase chain reaction)을 수행하는 단계; 및 3) performing a real-time reverse transcript polymerase chain reaction (RT-PCR) using a primer complementary to the marker gene of the present invention and amplifying the marker gene of the RNA of step 2); And
4) 단계 3)의 유전자 산물을 대조군과 비교하여 발현 정도를 확인하는 단계 를 포함하는 심혈관독성 유발 약물 검색 방법을 제공한다.4) provides a cardiovascular toxicity-inducing drug search method comprising the step of confirming the expression level by comparing the gene product of step 3) with the control.
상기 검색 방법에 있어서, 단계 1)의 인간 제대 혈관 내피 세포는 HUVEC을 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 인간의 제대 혈관 내피 세포 및 조직에서 유래한 세포라면 모두 사용 가능하다.In the search method, the human umbilical vascular endothelial cells of step 1) is preferably HUVEC, but is not limited thereto, and any human umbilical vascular endothelial cells and cells derived from the tissue can be used.
상기 검색 방법에 있어서, 단계 3)의 프라이머는 본 발명에서 탐색된 마커유전자 유전자와 상보적이고, 마커유전자를 증폭할 수 있으며, 증폭산물이 100 내지 300 bp(base pair)가 되도록 설계된 프라이머라면 모두 사용가능하다. In the above search method, the primer of step 3) is complementary to the marker gene gene searched in the present invention, can amplify the marker gene, and any primers designed to be 100 to 300 bp (base pair) amplification products are used. It is possible.
아울러, 본 발명은 상기 DNA 마이크로어레이 칩을 포함하는 심혈관독성 유발 약물 검색용 키트를 제공한다.In addition, the present invention provides a kit for cardiovascular toxicity-inducing drug search comprising the DNA microarray chip.
상기 DNA 마이크로어레이 칩은 본 발명의 방법으로 제작한 것을 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.The DNA microarray chip is preferably used by the method of the present invention, but is not limited thereto.
본 발명은 상기 검색용 키트에 추가적으로 인간 제대 혈관 내피 세포를 포함하는 다우노루비신 검색 및 진단용 키트를 제공한다. 상기 인간 제대 혈관 내피 세포는 HUVEC을 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 인간의 제대 혈관 내피 세포 및 조직에서 유래한 세포라면 모두 사용 가능하다.The present invention provides a kit for detecting and diagnosing daunorubicin, which further comprises human umbilical cord vascular endothelial cells. The human umbilical vascular endothelial cells are preferably HUVEC, but are not limited thereto. Any human umbilical vascular endothelial cells may be used as long as they are derived from human umbilical vascular endothelial cells and tissues.
상기 검색용 키트에 추가적으로 형광물질을 포함할 수 있으며, 상기 형광물질은 스트렙타비딘-알칼리 탈인화효소 접합물질(strepavidin-like phosphatease conjugate), 화학형광물질(chemiflurorensce) 및 화학발광물질(chemiluminescent)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 Cy3와 Cy5를 사용하였다. In addition to the search kit may include a fluorescent material, the fluorescent material is a streptadin-like phosphatease conjugate (strepavidin-like phosphatease conjugate), chemiflurorensce and chemiluminescent (chemiluminescent) Preferably, but not limited to selected from the group consisting of, in the preferred embodiment of the present invention used Cy3 and Cy5.
상기 검색용 키트에 추가적으로 반응 시약을 포함시킬 수 있으며, 상기 반응 시약은 혼성화에 사용되는 완충용액, RNA로부터 cDNA를 합성하기 위한 역전사효소, cNTPs 및 rNTP(사전 혼합형 또는 분리 공급형), 형광 염색제의 화학적 유도제와 같은 표식시약, 세척 완충용액 등으로 구성될 수 있으나 이에 한정된 것은 아니며, 당업자에게 알려진 DNA 마이크로어레이 칩의 혼성화 반응에 필요한 반응 시약은 모두 포함할 수 있다.The detection kit may further include a reaction reagent, which is a buffer solution used for hybridization, reverse transcriptase for synthesizing cDNA from RNA, cNTPs and rNTP (premixed or separated feed), and fluorescent dyes. It may be composed of a labeling reagent such as a chemical inducing agent, a washing buffer, and the like, but is not limited thereto. The reaction reagents required for hybridization of DNA microarray chips known to those skilled in the art may be included.
상기 검색용 키트에 추가적으로 상기 마커유전자 유전자에 상보적이고, 마커유전자 유전자를 증폭할 수 있는 프라이머를 포함할 수 있으며, 프라이머는 상기 마커유전자에 상보적이고, 마커유전자 유전자를 증폭할 수 있으며 증폭산물이 100 내지 300bp가 되도록 설계된 정방향 또는 역방향 프라이머쌍은 모두 사용 가능하다.In addition to the search kit may include a primer that is complementary to the marker gene gene, and can amplify the marker gene gene, the primer is complementary to the marker gene, can amplify the marker gene gene and 100 amplification products Both forward or reverse primer pairs designed to be from 300bp can be used.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.
<< 실시예Example 1> 세포 배양 및 화학물질 처리 1> Cell Culture and Chemical Treatment
<1-1> 세포배양<1-1> Cell Culture
인간 제대 혈관 내피 세포주인 HUVEC 세포(CC-2517, CAMBREX, USA)를 2% FBS 와 성장인자(CC-4176, CAMBREX, USA)가 첨가된 EBM-2 배지(CAMBREX, USA)를 이용하여 100 mm dish에서 5 × 105 세포/ml이 되도록 배양하였다. 본 발명자들은 기존의 연구와 보고를 통해 심혈관독성을 부작용으로 나타나는 대표적인 약물인 다우노루비신을 선정하였으며, DMSO에 용해시켰다. 매질(vehicle) 농도는 모든 실험에서 0.1% 이하였다.HUVEC cells (CC-2517, CAMBREX, USA), a human umbilical vascular endothelial cell line, were 100 mm using EBM-2 medium (CAMBREX, USA) supplemented with 2% FBS and growth factors (CC-4176, CAMBREX, USA). The dish was incubated to 5 × 10 5 cells / ml. The present inventors selected daunorubicin, which is a representative drug showing cardiovascular toxicity as a side effect, and dissolved in DMSO through existing studies and reports. Vehicle concentration was less than 0.1% in all experiments.
<1-2> 세포 독성 실험(MTT assay) 및 화학 물질 처리<1-2> MTT assay and chemical treatment
Mossman 등(J. Immunol . Methods, 65, 55-63, 1983)의 방법으로 HUVEC 세포주를 이용한 MTT 실험을 수행하였다. 세포는 24-웰 플레이트에 10× 104/웰 세포수로 EBM-2 배지(CAMBREX, USA)에서 DMSO에 용해된 다우노루비신을 처리하고 48시간 후에 MTT(3-(4,5-dimethylthiazol-2,5-diphenyltetra zolium bromide) 5 ㎎/㎖을 혼합하여 튜브에 가하여 37℃에서 3 시간 동안 배양하였다. 이 후 배지를 제거하고 형성된 포르마잔 크리스탈(formazan crystal)을 DMSO 500 ㎕에 용해하였다. 96-웰 플레이트로 옮겨 분주(aliquot)하고 흡광도 540 nm에서 O.D.값을 측정하였다. HUVEC 세포주에서 다우노루비신의 세포독성을 살펴본 결과, 20% 생존 저해 농도(IC20)는 191.00 ng/ml 이었으며(도 1 참조), 상기 농도들로 결정하여 마이크로어레이 실험을 수행하였다. MTT experiments using HUVEC cell lines were performed by the method of Mossman et al . ( J. Immunol . Methods , 65, 55-63, 1983). Cells were treated with daunorubicin dissolved in DMSO in EBM-2 medium (CAMBREX, USA) at 10 × 10 4 / well cell number in 24-well plates and after 48 hours, MTT (3- (4,5-dimethylthiazol- 5 mg / ml of 2,5-diphenyltetra zolium bromide) was added to the tube and incubated for 3 hours at 37 ° C. After that, the medium was removed and the formed formazan crystal was dissolved in 500 µl of DMSO. The plate was transferred to a -well plate, aliquoted, and the OD value was measured at an absorbance of 540 nm. The cytotoxicity of daunorubicin in the HUVEC cell line showed that the 20% survival inhibition concentration (IC 20 ) was 191.00 ng / ml (Fig. 1), microarray experiments were performed by determining the concentrations.
<실시예 2> 마이크로어레이 실험Example 2 Microarray Experiment
<2-1> 표적 RNA의 분리 및 형광 물질 표지<2-1> Isolation of Target RNA and Fluorescent Labeling
1.65 × 106 cell/㎖ 농도로 100 mm dish에 HUVEC 세포를 분주한 후, 실시예 1-2에서 결정된 다우노루비신의 농도를 48 시간 동안 처리하였다. 이후, 상기 처리한 세포에서 트리졸(trizol) 시약(Invitrogen life technologies, USA)을 사용하여 제조사의 방법대로 전체 RNA를 분리하고, RNeasy mini kit(Qiagen, USA)를 사용하여 정제하였다. 게놈 DNA는 RNA 정제 동안 RNase-free DNase set(Qiagen, USA)를 사용하여 제거하였다. 각 전체 RNA 시료의 양은 분광광도계로 측정하였고, 순도는 Agilent 2100 Bioanalyzer(Agilent Technologies, USA)으로 확인하였다. After dispensing HUVEC cells in a 100 mm dish at a concentration of 1.65 × 10 6 cells / ml, the concentration of daunorubicin determined in Example 1-2 was treated for 48 hours. Thereafter, the whole cells were separated from the treated cells using a trizol reagent (Invitrogen life technologies, USA) according to the manufacturer's method, and purified using the RNeasy mini kit (Qiagen, USA). Genomic DNA was removed using RNase-free DNase set (Qiagen, USA) during RNA purification. The amount of each total RNA sample was measured by spectrophotometer, and the purity was confirmed by Agilent 2100 Bioanalyzer (Agilent Technologies, USA).
<2-2> 표지된 cDNA 제조 <2-2> Labeled cDNA Preparation
올리고 마이크로어레이 분석을 위하여 실시예<2-1>에서 수득한 다우노루비신 처리군의 전체 RNA를 사용하여 cDNA를 제조하였다. 상기 수득한 전체 RNA 30 ㎍과 올리고(dT) 프라이머 2 ㎍(1 ㎍/㎕)과 혼합하고 65℃에서 10분간 반응시킨 후 바로 얼음에 넣어 어닐링(annealing)시켰다. 상기 어닐링된 RNA의 역전사(Reverse Transcript) 반응을 위해 표 1과 같이 시약을 혼합하였다. CDNA was prepared using the total RNA of the daunorubicin treated group obtained in Example <2-1> for oligo microarray analysis. The total RNA obtained above was mixed with 30 μg of oligo (dT) primer and 2 μg (1 μg / μl), reacted at 65 ° C. for 10 minutes, and then annealed in ice. Reagents were mixed as shown in Table 1 for Reverse Transcript reaction of the annealed RNA.
대조군인 HUVEC 세포주에서 분리한 전체 RNA는 Cy3-dUTP(녹색)으로 표지화하였고, 다우노루비신을 처리한 HUVEC 세포주로부터 분리한 RNA는 Cy5-dUTP(적색)를 표지화 하였다. 이때 두 시료는 Microcon YM-30 컬럼(Millipore, USA)을 사용하여 혼합, 정제되었다. Total RNA isolated from control HUVEC cell line was labeled with Cy3-dUTP (green), and RNA isolated from daunorubicin treated HUVEC cell line was labeled with Cy5-dUTP (red). At this time, the two samples were mixed and purified using a Microcon YM-30 column (Millipore, USA).
<2-3> 혼성화 반응<2-3> hybridization reaction
혼성화 및 세척 과정은 지노첵(주)의 지시방법에 따라 수행되었다. 혼성화는 12시간 동안 62℃ 오븐에서 수행되었다. DNA 마이크로어레이 칩으로 44 k Whole Human Genome 올리고 마이크로어레이(Agilent, USA)를 이용하였다. 세척(2분간 2× SSC/0.1% SDS에 세척, 3분간 1× SSC, 2분간 0.2× SSC에 세척) 후 슬라이드는 3분간 800 rpm으로 원심분리하여 건조하였다. Hybridization and washing procedures were carried out according to the instructions of Genochem Co., Ltd. Hybridization was performed in a 62 ° C. oven for 12 hours. A 44 k Whole Human Genome oligo microarray (Agilent, USA) was used as the DNA microarray chip. After washing (washing in 2 × SSC / 0.1% SDS for 2 minutes, washing in 1 × SSC for 3 minutes, 0.2 × SSC for 2 minutes), the slides were dried by centrifugation at 800 rpm for 3 minutes.
<2-4> 형광 이미지 획득<2-4> Fluorescence Image Acquisition
슬라이드 상의 혼성화 이미지는 Genepix 4000B(Axon Instruments, USA)로 스캔하였다. 결합되지 않은 유전자를 세척한 칩은 레이저 광 스캐너(laser fluorescence scanner)를 사용하여 형광 이미지를 획득하였다. 이때 녹색 형광 이미지는 대조군에서, 적색 형광 이미지는 실험군에서만 특이하게 발현되는 유전자의 활성정도를 나타내게 되며, 노란색 형광 이미지는 녹색과 적색의 보색으로 두 군의 발현이 큰 차이가 없음을 의미한다. 스캔한 이미지들은 유전자 발현 비율을 얻기 위하여 GenePix 4.1 소프트웨어(Axon Instruments, USA)로 분석하였다. 이렇게 얻어진 데이터로부터 다우노루비신에 대한 마커 유전자를 선별하였다(도 2 참조). Hybridization images on the slides were scanned with the Genepix 4000B (Axon Instruments, USA). Chips washed with unbound genes were obtained with a fluorescence image using a laser fluorescence scanner. In this case, the green fluorescence image in the control group, the red fluorescence image represents the activity level of the gene specifically expressed only in the experimental group, and the yellow fluorescence image is the complementary color of green and red, which means that there is no significant difference between the two groups. Scanned images were analyzed with GenePix 4.1 software (Axon Instruments, USA) to obtain gene expression rates. Marker genes for daunorubicin were selected from the data thus obtained (see FIG. 2).
그 결과, 올리고 칩 상에 존재하는 대략 4만 4천 개의 유전자 중에서 다우노루비신에 의해 Cy5/Cy3의 비율이 2.0배 이상으로 유전자 발현 증가를 보이는 유전자는 0.87%(44,291개의 유전자 중384 개) 발현이 감소된 유전자는 1.39%(44,291개의 유전자 중 615개)임을 확인하였다. As a result, 0.87% (384 of 44,291 genes) expressed genes showing an increase in the expression of Cy5 / Cy3 by 2.0 times or more by daunorubicin among the approximately 44,000 genes present on the oligo chip. This reduced gene was found to be 1.39% (615 out of 44,291 genes).
이때, 다우노루비신에 의해 2.0 배 이상 발현이 변화된 유전자들을 기능별로 분류하였을 때, 심혈관독성에 작용하는 기능으로 판단되는 아포토시스(apoptosis), 세포 주기(cell cycle), DNA 대사(DNA metabolism), 단백질 활성 조절 효소(regulation of protein kinase activity), 전이 활성 조절 효소(regulation of transferase activity), 알코올 대사(alcohol metabolism)에 관련된 유전자를 선별하였다(표 2 및 표 3 참조). 상기 유전자들은 본 발명에서 사용한 다우노루비신을 처리했을 때, 인간 제대 혈관 내피 세포에서 독성과 관련이 있다는 보고는 없다. At this time, when genes changed by 2.0 times or more of expression by daunorubicin are classified by function, apoptosis, cell cycle, DNA metabolism, and protein, which are judged to act on cardiovascular toxicity, are identified. Genes involved in the regulation of protein kinase activity, the regulation of transferase activity and alcohol metabolism were selected (see Table 2 and Table 3). The genes have not been reported to be associated with toxicity in human umbilical vascular endothelial cells when treated with daunorubicin used in the present invention.
proteins) cell division cycle 2-like 1 (pitslre
proteins)
member 10c, decoy without an intracellular domain tumor necrosis factor receptor superfamily,
member 10c, decoy without an intracellular domain
member 14(herpesvirus entry mediator) tumor necrosis factor receptor superfamily,
member 14 (herpesvirus entry mediator)
kinase 11mitogen-activated protein kinase kinase
kinase 11
(Drosophila)Fizzy /
(Drosophila)
inhibits CDK4)Cyclin-dependent kinase inhibitor 2C (p18,
inhibits CDK4)
cerevisiae)Establishment of cohesion 1 homolog 2 (S.
cerevisiae)
kinase 21)Citron (rho-interacting, serine / threonine
kinase 21)
region 2, gene ALoss of heterozygosity, 11, chromosomal
associated(Drosophila)Asp (abnormal spindle) -like, microcephaly
associated (Drosophila)
Ki-67Antigen identified by monoclonal antibody
Ki-67
chromosome region, candidate 19Amyotrophic lateral sclerosis 2 (juvenile)
chromosome region, candidate 19
hypercholesterolemia)low density lipoprotein receptor (familial
hypercholesterolemia)
synthase 1(soluble)3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme a
synthase 1 (soluble)
flexible hinge domain containing 1structural maintenance of chromosomes
flexible hinge domain containing 1
member 1sulfotransferase family, cytosolic, 1b,
member 1
dehydrogenase(lipoamide)oxoglutarate (alpha-ketoglutarate)
dehydrogenase (lipoamide)
Williams-Beuren syndrome)Elastin (supravalvular aortic stenosis,
Williams-Beuren syndrome)
(Drosophila)Suppressor of variegation 3-9 homolog 1
(Drosophila)
cerevisiae)CDC6 cell division cycle 6 homolog (S.
cerevisiae)
subunit)Polymerase (DNA directed), epsilon 2 (p59
subunit)
cerevisiae)CDC45 cell division cycle 45-like (S.
cerevisiae)
polypeptideProtein kinase, DNA-activated, catalytic
polypeptide
Drosophila)Chromobox homolog 5 (HP1 alpha homolog,
Drosophila)
homolog-like(yeast)Origin recognition complex, subunit 6
homolog-like (yeast)
cerevisiae)DNA cross-link repair 1B (PSO2 homolog, S.
cerevisiae)
leukemia) 3MYST histone acetyltransferase (monocytic
leukemia) 3
도 1은 다우노루비신의 인간 제대 혈관 내피 세포주에서의 세포 독성을 조사한 그래프이고,1 is a graph of cytotoxicity of human umbilical vascular endothelial cell line of daunorubicin,
도 2 및 도 3은 마이크로어레이 칩을 이용한 다우노루비신을 처리한 인간 제대 혈관 내피 세포주의 유전자 발현 양상을 분석한 결과를 나타낸 도면이다.2 and 3 show the results of analyzing the gene expression patterns of human umbilical vascular endothelial cell line treated with daunorubicin using a microarray chip.
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