KR102365373B1 - 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법 및 키트 - Google Patents

재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법 및 키트 Download PDF

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Abstract

본 명세서에서는 개체로부터 분리된 생물학적 시료에 대하여 릴린을 측정하는 단계 및 측정된 릴린을 기초로 개체에 대한 재활 운동의 치료 반응을 평가하는 단계를 포함하는, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법 및 이를 이용한 예측용 키트 및 약물 후보물질의 스크리닝 방법이 제공된다.

Description

재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법 및 키트{PREDICTION METHOD OF TREATMENT RESPONSE FOR REHABILITATION EXERCISE AND KITS USING THE SAME}
본 발명은 재활 운동의 치료 반응 예측 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 릴린을 이용하여 파킨슨 병에 대한 재활 운동의 치료 반응을 예측하는 방법과 이를 기초한 키트에 관한 것이다.
파킨슨 병(Parkinson disease, PD)은 중간뇌 흑색질의 신경세포에서 도파민성 신경세포들이 점진적으로 소실되어가는 신경 퇴행성 질환이다. 파킨슨 병은 대게 65세 이상의 인구에서 2-3%비율로 발병되며, 유병률은 남성이 더 높은 것으로 나타난다. 증상으로는 떨림증(tremor), 경직(rigidity), 운동완서(bradykinesia), 자세의 불안정 (postural instability) 등의 증상을 수반한다.
보다 구체적으로, 파킨슨 병은 미세아교세포증(microgliosis), 성상교세포증(astrogliosis), 도파민성 신경세포의 진행적인 퇴화, 도파민성 신경세포에서 루이 소체(Lewy bodies)의 존재, 및 흑색질 치밀부(substantia nigra pars compacta, SNpc)에서 알파-시누클레인(α-synuclein)이 축적되는 특징을 가진다.
전술한 특징 중에서 파킨슨 병의 궁극적인 원인은 도파민성 신경세포의 진행적인 퇴화 즉, 뇌의 신경 전달 물질인 도파민(dopamine)의 결핍이다. 뇌의 흑색질에 분포하는 신경세포에서 생성된 도파민은 선조체(corpus striatum)를 포함하는 노의 기저핵(basal ganglia)과 연결된다. 기저핵은 뇌의 운동피질 및 기타 여러 부위와 복잡하게 연결되어 있어, 인체의 운동을 정확하게 수행할 수 있도록 해주는 매우 중요한 부위이다. 결과적으로, 이러한 도파민성 신경세포의 손상에 의하여 파킨슨 병은 운동성 장애가 초래될 수 있다. 파킨슨 병의 증상을 경감시키는 약물로서, 엘-도파 (l-dopa) 제제, 도파민 수용체 작용제, 항콜린 약제, 엘데프릴(Eldepryl) 이 이용될 수 있다. 그러나, 이들 약물 대부분은 원인적인 치료가 아니라 증상을 조절하는 역할을 한다. 따라서, 파킨슨 병 환자들은 꾸준하고 지속적인 약물들의 복용이 필요하다. 나아가, 이러한 약물들의 장기 투여는 약물 부작용의 문제점을 야기할 수 있다.
또한, 파킨슨 병을 치료하기 위하여 기타 고주파를 이용한 신경 자극술 또는 심부 뇌자극술 등의 수술 치료가 행해지고 있으나, 이러한 침습적인 처치는 환자에게 체력적 및 비용적 부담이 될 수 있다.
이에 따라, 상기와 같은 부작용 및 부담을 줄이고, 파킨슨 병에 대하여 예방 및 치료 효과를 갖는 새로운 치료 시스템에 대한 개발이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.
발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
현재 파킨슨 병의 치료를 위해 사용되고 있는 치료법으로는 약물 치료법, 수술 치료법, 물리 치료법 및 운동 치료법 등이 있다. 약물 치료와 같은 경우, 뇌에서 부족해진 신경전달물질을 보충해주고, 신경전달물질의 부족으로 인한 불균형을 맞춰주며, 신경세포의 파괴를 예방 또는 지연시키고자 하는 목적과 기타 우을증 등의 증상을 조절하기 위한 약물들을 투여하는 것으로 이루어지고 있다.
그러나 운동 치료법과 같은 재활 운동은 약물을 투여하지 않았음에도 불구하고, 내재적인 신경영양인자의 분비를 증가시켜 뇌가소성의 향상 및 뇌손상 부위 감소 등의 긍정적인 효과를 주는것으로 알려져 있다. 보다 구체적으로, 부유 환경(environmental enrichment, EE)이라 불리는 재활 치료 모델에서 운동, 감각, 인지 및 사회적 자극 등의 자극을 받으면 운동능력과 기억능력이 향상되고, 뇌 기능에 관련된 유전자의 발현에 변화가 유도된다. 즉, 신경시냅스 신호전달 과정에 관여하는 유전자들의 발현이 증가되고 시냅스 전 신경전달물질의 재흡수에 관여하는 유전자들의 발현은 저하되어, 신경전달물질의 농도가 높아진다. 또한, 뇌신경 환자에서 트레드밀 머신과 같은 유산소 운동이 신경영양인자 및 혈관생성인자 등을 활성시켜 신경회복에 도움이 된다.
한편, 본 발명의 발명자들은 재활 운동을 통하여 내재화(endogenous)된 신경영양인자를 증진시킬 수 있으며, 증진된 신경영양인자를 통하여 재활운동의 효과를 확인할 수 있음을 인식할 수 있었다.
이에, 본 발명의 발명자들은 재활 운동을 통하여 변화하는 신경활동단백질들을 분석하였고, 재활 운동을 한 집단에게서 신경활동단백질인 릴린(reelin, RELN)이 대뇌 피질(cortex) 및 해마(hippocampus) 부위에서 증진되어 있음을 발견할 수 있었다.
나아가, 본 발명의 발명자들은 재활 운동을 한 집단에게서 릴린뿐만 아니라, 도파민성 신경세포 및 도파민 합성에 작용하는 신경영양인자들이 선조체 및 흑색 피밀부 부위에 변화되어 있음을 발견할 수 있었다.
더 나아가, 본 발명의 발명자들은 릴린이 파킨슨 병의 치료를 위한 재활 운동의 반응 예측에 이용될 수 있음을 인지할 수 있었다.
그 결과, 본 발명의 발명자들은 파킨슨 병에 대한 재활 운동의 반응 예측을 위한 정보 제공 방법으로써, 내재화된 릴린 분석을 통하여 재활 운동에 관한 예측 방법을 개발하기에 이르렀다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 개체로부터 분리된 생물학적 시료에 대하여 릴린을 측정하고, 측정된 릴린을 기초로 재활 운동의 치료 반응을 평가하도록 구성된, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법 및 이를 이용한 키트를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 개체로부터 분리된 생물학적 시료에 대하여, 릴린을 측정하는 단계, 및 측정된 릴린을 기초로 개체에 대한 재활 운동의 치료 반응을 평가하는 단계를 포함하는, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법이 제공된다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "릴린(Reelin, RELN) "은 시냅스 가소성 조절, 신경세포의 이동, 대뇌피질의 계층화(layering), 지질단백질 수용체와의 상호 작용을 통한 뇌의 발달 및 뇌의 형성에 관여하며 대뇌 피질, 소뇌 및 해마 등의 부위에 발현되는 부유성 단백질을 의미한다. 이때, 릴린은 투여되어 발생한 릴린이 아닌 운동과 같은 자극으로 인하여 체내로부터 분비된 내재적(endogenous) 릴린을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "재활 운동"은, 뇌신경 질환의 증상 완화, 또는 손상된 뇌기능의 회복을 도모하기 위한 과정으로 사회적 및 신체적 활동 등을 의미하며, 재활 치료와 같이 의미될 수 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 개체는 파킨슨 병 개체이다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 정동 장애, 우울증, 주요 우울 장재, 산후 우울증, 양극성 장애, 알츠하이머병, 정신병, 암, 노화, 파킨슨 병과 관련된 우울증, 불안, 범불안 장애, 사회 불안 장애, 강박 장애, 공황 장애, 공항 발작, 공포증, 사회 공포증, 광장 공포증, 복압성 요실금, 구토, IBS, 섭식 장애, 만성 통증, 부분 반응자, 치료 저항성 우울증, 알츠하이머병, 인지 기능 장애, ADHD, 멜랑콜리아, PTSD, 안면 홍조, 수면 무호흡증, 알콜, 니코틴, 탄수화물 갈망, 물질 남용, 알코올 남용 및 약물 남용으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 개체는 재활 운동을 한 포유동물 및 인간일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 생물학적 시료는 조직, 소변, 점액, 타액, 눈물, 혈액, 혈장, 혈청, 객담, 척수액, 흉수, 유두 흡인물, 림프액, 기도액, 장액, 비뇨생식관액, 모유, 림프계 체액, 정액, 뇌척수액, 기관계내 체액, 복수, 낭성 종양 체액 및 양수액으로 구성된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 분비된 릴린이 측정될 수 있는 다양한 시료를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법은 개체로부터 분리된 생물학적 시료에 대하여 타이로신 하이드로실레이즈(tyrosine hydroxylase, TH), 방향성 L-아미노산 디카복실레이즈(aromatic L-amino acid decarboxylase, AADC), 도파민 베타-하이드록실라제(dopamine βDBH) 및 페닐에탄올아민 엔-메틸트랜스퍼라제(phenylethanolamine N-methyltransferase, PNMT)로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 더 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 도파민 합성에 관여하는 도파민성 물질 및 이를 분비 및 포함하는 도파민성 신경세포를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 릴린을 측정하는 단계는 릴린에 특이적으로 결합하는 결합제를 이용하여 면역조직화학방법(Immunohistochemistry) 및 면역침강방법(Immunoprecipitation)을 따라 측정하는 단계일 수 있다. 이때, 결합제는 항체, 앱타머(aptamer), 어드넥틴(adnectin), 어피바디(affibody), 아비머(avimer) 및 쿠니쯔 도메인(kunitz domain)으로 구성된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "면역조직화학방법(Immunohistochemistry; IHC) " 은 조직이나 세포에 존재하는 특정 항원을 표지항체를 이용하여 가시화하여 광학현미경 및 전자현미경으로 관찰할 수 있게 조작하는 기술로서, 조직절편상의 항원에 특이항체를 결합시키고, 가시화에 필요한 물질로 표지한 2차항체로 특이하게 결합된 항체의 위치를 검출하는 방법을 의미한다. 구체적으로, 2차항체의 가시화에는 형광항체법, 효소항체법, 아비딘ㆍ비오틴-과산화효소복합체(ABC)법, 과산화효소 항과산화효소복합체(DAP) 법 및 면역금표지법(Immunogoldtechniques) 등을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어 " 면역침강방법(Immunoprecipitation; IP)" 은 특정 단백질에 특이적으로 결합하는 항체를 이용한 용액으로부터 특정 단백질의 항원을 침전시키는 기술을 의미한다. 구체적으로, 개체 단백질 면역침강법(individual protein immunoprecipitation, IP), 단백질 복합체 면역침강법(protein complex immunoprecipitation, CO-IP), 트로마틴 면역침강법(Chromatin immunoprecipitation, ChIP) 및 RNA 면역침강법(RNA immunoprecipitation, RIP) 등을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법은 측정된 릴린이 미리 결정된 수준 이상인 경우, 미리 결정된 수준 미만인 개체보다 운동 치료 반응이 좋은 것으로 결정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법은 행동 기능 및 인지 기능의 반응을 평가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 개체로부터 분리된 생물학적 시료에 대하여 릴린을 측정하도록 구성된 제제를 포함하는, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측용 키트가 제공된다.
이때, 릴린은, 개체로부터 분비된 내재적 릴린이며, 개체는 파킨슨 병 개체이다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 정동 장애, 우울증, 주요 우울 장재, 산후 우울증, 양극성 장애, 알츠하이머병, 정신병, 암, 노화, 파킨슨 병과 관련된 우울증, 불안, 범불안 장애, 사회 불안 장애, 강박 장애, 공황 장애, 공항 발작, 공포증, 사회 공포증, 광장 공포증, 복압성 요실금, 구토, IBS, 섭식 장애, 만성 통증, 부분 반응자, 치료 저항성 우울증, 알츠하이머병, 인지 기능 장애, ADHD, 멜랑콜리아, PTSD, 안면 홍조, 수면 무호흡증, 알콜, 니코틴, 탄수화물 갈망, 물질 남용, 알코올 남용 및 약물 남용으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 개체는 재활 운동을 한 개체일 수 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측용 키트의 제제는 릴린에 특이적으로 결합하는 결합제를 포함한다. 이때, 결합제는 항체, 앱타머(aptamer), 어드넥틴(adnectin), 어피바디(affibody), 아비머(avimer) 및 쿠니쯔 도메인(kunitz domain)으로 구성된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측용 키트는 측정된 릴린이 미리 결정된 수준 이상인 경우, 미리 결정된 수준 미만인 개체보다 운동 치료 반응이 좋은 것으로 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 릴린을 포함하는 세포에 릴린 인자의 활성 및 발현에 영향을 미치는 피검출물질을 선별하는 단계를 포함하는, 개체의 행동 기능 및 인지 기능을 향상시키는 약물 후보물질의 스크리닝 방법이 제공된다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "피검출물질"은 릴린의 활성 및 발현을 증진시키거나 조절에 영향을 미치는 작용 물질을 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용되는 용어, "스크리닝"은 약물 스크리닝을 의미하며, 세포에서 릴린의 활성 및 발현을 증진시키거나 조절에 영향을 미치는 후보물질을 탐색하는것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 특징에 따르면, 개체의 행동 기능 및 인지 기능을 향상시키는 약물 후보물질의 스크리닝 방법은 세포 내의 릴린을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 나아가, 타이로신 하이드로실레이즈, 방향성 L-아미노산 디카복실레이즈, AADC), 도파민 베타-하이드록실라제) 및 페닐에탄올아민 엔-메틸트랜스퍼라제로 이루어진 그룹 중 적어도 하나 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 약물 후보 물질은 인지적 결함, 주의력과 경계, 언어 학습과 기억, 시각 학습과 기억, 추론과 문제해결 속도 및 사회 인지의 저하를 포함하는 개체의 인지기능의 결함 및 장애를 향상시킬 수 있다. 이때, 지 기능의 결함 및 장애는, 정동 장애, 우울증, 주요 우울 장애, 산후 우울증, 양극성 장애, 알츠하이머병, 정신병, 암, 노화, 파킨슨 병과 관련된 우울증, 불안, 범불안 장애, 사회 불안 장애, 강박 장애, 공황 장애, 공황 발작, 공포증, 사회 공포증, 광장 공포증, 복압성 요실금, 구토, IBS, 섭식 장애, 만성 통증, 부분 반응자, 치료 저항성 우울증, 알츠하이머병, 인지기능 장애, ADHD, 멜랑콜리아, PTSD, 안면 홍조, 수면 무호흡증, 알콜 갈망, 니코틴 갈망, 탄수화물 갈망, 물질 남용, 알콜 남용 및 약물 남용으로 구성된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것에 불과하므로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명은 개체가 재활 운동을 하였을 때, 내재화된 릴린이 촉진되는 것을 확임함으로써 개체의 행동 및 인지 기능의 향상 정도를 예측할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 재활 운동에 대한 치료 반응을 예측할 수 있는 새로운 바이오 마커를 제공할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 본 발명은 릴린에 대한 발현 수준을 기초로 보다 효과적인 재활 운동 요법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법의 절차를 예시적으로 도시한 것이다.
도 2a 내지 2b는 파킨슨 병 마우스 모델의 선조체 및 흑색 치밀부에서 타이로신 하이드로실레이즈(tyrosine hydroxylase, TH)에 대한 면역조직화학 결과를 도시한 것이다.
도 3a 내지 3c는 파킨슨 병 마우스 모델의 선조체 및 흑색 치밀부에서 타이로신 하이드로실레이즈(tyrosine hydroxylase, TH) 및 릴린(reelin)에 대한 웨스턴 블롯 결과를 도시한 것이다.
도 4는 파킨슨 병 마우스 모델의 뇌 영역별 릴린에 대한 mRNA 분석 결과를 도시한 것이다.
도 5a는 파킨슨 병 마우스 모델의 행동 및 인지 기능 평가 결과를 도시한 것이다.
도 5b는 파킨슨 병 마우스 모델의 운동 기능 평가에 대한 결과를 도시한 것이다.
도 6a는 파킨슨 병 마우스 모델에서 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 TH에 대한 면역조직화학 결과를 도시한 것이다.
도 6b는 파킨슨 병 마우스 모델에서 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 TH에 대한 웨스턴 블롯 결과를 도시한 것이다.
도 7은 파킨슨 병 마우스 모델에서 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 릴린에 대한 mRNA 발현 결과를 도시한 것이다.
도 8a는 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 파킨슨 병 마우스 모델의 후각 평가 실험에 대한 결과를 도시한 것이다.
도 8b는 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 파킨슨 병 마우스 모델의 균형 장애 평가 실험에 대한 결과를 도시한 것이다.
도 8c는 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 파킨슨 병 마우스 모델의 운동 감각 기능 평가인 로타로드 실험에 대한 결과를 도시한 것이다.
도 9a는 부유 환경에서의 8주간 재활 운동에 따른 파킨슨 병 마우스 모델의 행잉 와이어 실험(haning wire test)결과를 도시한 것이다.
도 9b는 부유 환경에서의 8주간 재활 운동에 따른 파킨슨 병 마우스 모델의 수동 회피 반응 실험(passive avoidance test) 결과를 도시한 것이다.
도 9c는 부유 환경에서의 8주간 재활 운동에 따른 파킨슨 병 마우스 모델의 Y-미로 실험(Y-maze test) 결과를 도시한 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "도파민성 신경세포"는, 도파민을 합성하고 분비하는 신경세포를 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "도파민"은, 수의적 운동을 주절하는 뇌 안의 신경전달물질을 의미한다.
이하에서 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법의 절차에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법의 절차를 예시적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법은 개체로부터 분리된 생물학적 시료에 대하여 릴린이 측정되고 (S100), 측정된 릴린을 기초로 개체에 대한 재활 운동의 치료 반응을 평가하도록 구성된다 (S110).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생물학적 시료에 대하여 릴린이 측정되는 단계(S100)에서 개체는 파킨슨 병 개체일 수 있다.
나아가, 생물학적 시료에 대하여 릴린이 측정되는 단계(S100)는 개체로부터 분리된 생물학적 시료에 대하여 타이로신 하이드로실레이즈(tyrosine hydroxylase, TH), 방향성 L-아미노산 디카복실레이즈(aromatic L-amino acid decarboxylase, AADC), 도파민 베타-하이드록실라제(dopamine βDBH) 및 페닐에탄올아민 엔-메틸트랜스퍼라제(phenylethanolamine N-methyltransferase, PNMT)로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 더 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 전술한 물질들은 도파민 합성에 관여하는 효소들로서, 릴린과 같은 상호 작용을 하며 재활 운동 시에 릴린과 동일한 방향의 양상을 나타낸다. 이에, 릴린과 함께 측정될 경우, 더욱 정확한 재활 운동에 대한 치료 반응에 대한 평가 및 예측을 할 수 있다.
이때, 릴린이 측정되는 생물학적 시료는 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 생물학적 시료는 소변, 점액, 타액, 눈물, 혈액, 혈장, 혈청, 객담, 척수액, 흉수, 유두 흡인물, 림프액, 기도액, 장액, 비뇨생식관액, 모유, 림프계 체액, 정액, 뇌척수액, 기관계내 체액, 복수, 낭성 종양 체액 및 양수액으로 구성된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 분비된 릴린이 측정될 수 있는 다양한 시료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 바람직하게 생물학적 시료는 척수액 또는 뇌척수액일 수 있다.
나아가, 생물학적 시료는 전술한 액상 형태뿐만 아니라 고형의 릴린을 포함하는 조직일 수 있다. 이에, 생물학적 시료가 고형의 릴린을 포함하는 조직일 경우, 이를 분쇄와 같은 물리적 공정을 통하여 릴린을 추출하거나, 액상의 추출액을 통하여 릴린을 추출할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 릴린이 추출되어 측정될 수 있는 다양한 방법을 포함할 수 있다.
또한, 생물학적 시료에 대하여 릴린이 측정되는 단계(S100)는 릴린에 특이적으로 결합하는 결합제를 이용한 면역조직화학방법(Immunohistochemistry) 및 면역침강방법(Immunoprecipitation)이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 릴린이 측정될 수 있는 모든 방법이 이용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 개체에 대한 재활 운동의 치료 반응을 평가하는 단계(S110)에서 행동 기능 및 인지 기능 정도의 반응의 정도로 개체에 대한 치료 반응이 평가될 수 있다. 그러나, 치료 반응 평가 방법은 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 행동 기능 및 인지 기능은 균형, 운동 및 후각과 같은 감각을 의미할 수 있다. 나아가, 생물학적 시료에 대하여 릴린이 측정되는 단계(S100)를 통하여 측정된 릴린이, 미리 결정된 수준 이상인 경우, 미리 결정된 수준 미만인 개체보다 운동 치료 반응이 좋은 것으로 결정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 개체에 대한 재활 운동의 치료 반응을 평가하는 단계(S110)에서 활동 평가를 통해 재활 운동의 치료 반응이 평가될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이상의 절차에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 치료 반응 예측 방법은, 릴린을 측정함으로써 개체에 대한 재활 운동에 대한 치료 반응을 예측할 수 있도록 정보를 제공할 수 있는 효과가 있다.
파킨슨 병 마우스 모델의 신경전달물질 비교
이하에서는 도 2a 내지 4를 참조하여, 파킨슨 병 마우스 모델에서의 특이적인 신경전달물질에 대하여 설명한다.
도 2a 내지 2b는 파킨슨 병 마우스 모델의 선조체 및 흑색 치밀부에서 타이로신 하이드로실레이즈(tyrosine hydroxylase, TH)에 대한 면역조직화학 결과를 도시한 것이다.
이때, 파킨슨 병 마우스 모델에서의 TH 발현 양상을 확인하기 위하여, 먼저, 16 개월의 마우스 모델의 뇌조직을 적출하여 -60℃ 이하의 온도에서 동결시킨 후, 뇌조직을 15 내지 40 μm 두께의 절편(section)으로 제작하여 티슈웰(tissue well)에 분배하였다. 그 다음, 뇌조직 절편을 TH 항체를 사용하여 반응킨 후 세척하여, DAB(3,3′tetrahydrochloride) 키트를 사용하여 발색시켰다. 그 다음, 발색시킨 뇌조직 절편을 알코올을 이용하여 탈수시키고, 자일렌(xylene)으로 투명화한 후, ploymount를 이용하여 봉입하여 관찰하였다. 나아가, 선조체(stariatum, STR) 및 흑색 치밀부(substantia nigra pars compacta, SNpc)에서의 TH 면역조직화학의 염색성 관찰은 광학현미경을 사용하였고, TH 면역양성 신경세포 즉, 도파민성 신경세포의 수는 일정 면적 내의 염색 세포수를 계수하였다. 더 나아가, MetaMorph Imaging System (Molecular Device, Sunnyvale, USA)을 이용하여 선조체 및 흑색 치밀부 조직의 면적을 구하고, 부피로 환산한 후(면×16μm), 선조체 및 흑색 치밀부 내의 도파민성 신경세포의 수를 밀도(/mm3)로 정량화하였다.
또한, 파킨슨 병 마우스 모델은 A53T 알파-시누클레인(B6;C3-Tg(Prnp-SNCA*A53T) 83Vle/J) 형질전환 마우스를 이용하였다. 파킨슨 병 마우스 모델은 53번째 아미노산인 알라닌이 트레오닌으로 변이가 일어난 형질전환체로서, 전술한 변이로 인하여 마우스 모델은 도파민 신경 퇴화유도 단백질인 알파-시누클레인이 응집되고 도파민성 신경세포의 퇴화를 일어나 파킨슨 병이 초래된다.
먼저, 도 2a의 (a)를 참조하면, 선조체에서의 TH 양성 선조체 섬유(striatal fiber)에 대한 이미지가 도시된다. 파킨슨 병 마우스 모델(transgenic, Tg)의 선조체가 정상 마우스 모델(wild type, WT)의 선조체보다 염색성이 ž‹은 것으로 나타난다.
보다 구체적으로, 도 2a의 (b)를 참조하면, 전술한 도 2a의 (a)의 TH 양성 발현에 대한 밀도 분석 결과가 도시된다. 파킨슨 병 마우스 모델의 선조체에서 발현하는 TH 양성 선조체 섬유는 정상 마우스 모델보다 밀도가 유의하게 낮은 것으로 나타나며(P<0.05), 이는 파킨슨 병 마우스 모델의 선조체에서 발현되는 TH가 정상보다 감소된 것을 의미할 수 있다.
그 다음, 도 2b의 (a)를 참조하면, 흑색 치밀부에서의 TH 면역 양성 신경세포에 대한 이미지가 도시된다. 파킨슨 병 마우스 모델(Tg)의 흑색 치밀부가 정상 마우스 모델(WT)의 흑색 치밀부보다 염색성이 ž‹은 것으로 나타난다.
보다 구체적으로, 도 2b의 (b)를 참조하면, 전술한 도 2b의 (a)의 TH 면역 양성 신경세포에 대한 세포 수 분석 결과가 도시된다. 파킨슨 병 마우스 모델의 흑색 치밀부에서 발현하는 TH 면역 양성 신경세포는 정상 마우스 모델보다 세포 수가 유의하게 낮은 것으로 나타나며(P<0.05), 이는 파킨슨 병 마우스 모델의 흑색 치밀부에서 발현되는 TH가 정상보다 감소된 것을 의미할 수 있다.
나아가, 도 3a 내지 3c는 파킨슨 병 마우스 모델의 선조체 및 흑색 치밀부에서 타이로신 하이드로실레이즈(tyrosine hydroxylase, TH) 및 릴린(reelin)에 대한 웨스턴 블롯 결과를 도시한 것이다.
이때, 면역 침강 방법(immunoprecipitation, IP)에 사용된 시료는 전술한 2a 내지 2b에서 사용된 동일한 마우스 모델의 뇌조직이 사용되었으며, 전술한 뇌조직을 분쇄하여 단백질을 추출하였다. 그 다음, 1mg 단백질을 대상으로 항 TH 및 항-릴린 항체를 처리하고, 단백질 A+G 아가로오스 비드를 사용하여 면역 침강을 실시하였다. 이후, 웨스턴 블롯(western blot)을 위한 샘플링 완충액(sampling buffer)으로 면역 침전된 단백질을 로딩(loading)한 후, 항 TH 및 항-릴린 항체로 웨스턴 블롯 분석을 실시하였다. 이에, 파킨슨 병에 따른 선조체 및 흑색 치밀부에서의 TH 및 릴린에 대한 단백질 발현을 확인할 수 있다.
먼저, 도 3a의 (a)를 참조하면, 선조체에서의 TH에 대한 웨스턴 블롯 결과가 도시된다. 선조체에서의 TH 발현 밴드는 파킨슨 병 마우스 모델(Tg)이 정상 마우스 모델(WT)보다 얇은 것으로 나타난다.
보다 구체적으로, 도 3a의 (b)를 참조하면, 전술한 3a의 (a)의 TH 발현 밴드에 대한 강도 분석 결과가 도시된다. 이때, TH 발현 밴드 강도를 정규화(normalization)하기 위하여 βactin이 사용되었다. 선조체에 대한 TH의 발현 강도는 파킨슨 병 마우스 모델이 정상 마우스 보다 유의하게 낮은 것으로 나타난다(P<0.05). 이는, 전술한 도 2a의 결과와 마찬가지로 파킨슨 병 마우스 모델의 선조체에서 발현되는 TH가 정상보다 감소된 것을 의미할 수 있다.
나아가, 선조체에서의 TH의 발현 강도는 파킨슨 병 마우스 모델 및 정상 마우스 모델 각각 약 6 및 8 정도인 것으로 나타난다.
그 다음, 도 3b의 (a)를 참조하면, 흑색 치밀부에서의 TH에 대한 웨스턴 블롯 결과가 도시된다. 흑색 치밀부에서의 TH 발현 밴드는 파킨슨 병 마우스 모델(Tg)이 정상 마우스 모델(WT)보다 얇은 것으로 나타난다.
보다 구체적으로, 도 3b의 (b)를 참조하면, 전술한 3b의 (a)의 TH 발현 밴드에 대한 강도 분석 결과가 도시된다. 흑색 치밀부에 대한 TH의 발현 강도는 파킨슨 병 마우스 모델이 정상 마우스 보다 낮은 것으로 나타난다. 이는, 전술한 도 2b의 결과와 마찬가지로 파킨슨 병 마우스 모델의 흑색 치밀부에서 발현되는 TH가 정상보다 감소된 것을 의미할 수 있다.
나아가, 흑색 치밀부에서의 TH의 발현 강도는 파킨슨 병 마우스 모델 및 정상 마우스 모델 각각 약 0.02 및 0.05 정도인 것으로 나타나며, 이는 선조체에서의 파킨슨 병 마우스 모델 및 정상 마우스 모델 각각 약 6 및 8 정도의 발현 강도보다 낮은 것으로 나타난다. 즉, TH는 흑색 치밀부보다 선조체에서 더 많이 발현되는 것을 의미할 수 있다.
그 다음, 도 3c를 참조하면, 선조체에서의 릴린에 대한 웨스턴 블롯 결과가 도시된다. 선조체에 대한 릴린의 발현 강도는 파킨슨 병 마우스 모델이 정상 마우스 보다 유의하게 낮은 것으로 나타난다(P<0.05). 이는, 파킨슨 병 마우스 모델의 선조체에서 발현되는 릴린이 정상보다 감소된 것을 의미할 수 있다.
나아가, 선조체에서의 릴린의 발현 강도는 파킨슨 병 마우스 모델 및 정상 마우스 모델 각각 약 0.5 및 1.0 정도인 것으로 나타난다.
한편, 도 4는 파킨슨 병 마우스 모델의 뇌 영역별 릴린에 대한 mRNA 분석 결과를 도시한 것이다. 이때, 사용된 시료는 전술한 2a 내지 3b에서 사용된 동일한 마우스 모델의 뇌조직이 사용되었으며, 전술한 뇌조직을 분쇄하여 mRNA를 추출하여 분석하였다.
피질(cortex), 해마(hippocampus) 및 선조체(striatum)의 릴린 mRNA 발현은 전술한 뇌 영역 모두에서 파킨슨 병 마우스 모델이 정상 마우스 모델보다 유의하게 낮은 것으로 나타난다(p<0.05). 즉, 파킨슨 병 마우스 모델은 TH 뿐만 아니라 릴린도 함께 정상보다 감소된 것을 의미할 수 있다.
이상의 결과에 따라, 파킨슨 병 마우스 모델은 TH 및 릴린과 같은 신경 전달 물질이 선조체, 흑색 치밀부, 피질 및 해마 등의 다양한 뇌 영역에서 감소된 것으로 나타난다.
관련하여, 파킨슨 병의 궁극적인 원인은 도파민성 신경세포의 진행적인 퇴화 즉, 뇌의 신경 전달 물질인 도파민의 결핍이다. 나아가, 도파민 결핍의 원인은 TH 및 방향성 L-아미노산 디카복실레이즈(aromatic L-amino acid decarboxylase, AADC)와 같은 도파민 생합성 효소의 활성 감소이다.
보다 구체적으로, 신경 전달물질인 도파민, 노르에피네프린 및 에피네프린을 포함하는 카테콜라민(catecholamine)의 생합성 경로는 티로신(tyrosine)에서 엘-도파(L-DOPA), 이어서 도파민, 노르에피네프린(노르아드레날린), 에피네프린(아드레날린)의 순으로 생합성되며, 각 단계에는 TH, AADC, 도파민 베타-하이드록실라제(dopamine βDBH), 페닐에탄올아민 엔-메틸트랜스퍼라제(phenylethanolamine N-methyltransferase, PNMT)의 효소가 관여하고 있다. 결과적으로, 파킨슨 병은 도파민 합성에 요구되는 효소들의 존재 및 활성이 감소됨에 따라, 도파민이 결핍된다.
결과적으로, 도파민 합성을 증진시킬 수 있는 관련 효소들의 존재 및 활성이 증가될 경우, 도파민의 합성이 활발해져 파킨슨 병의 증상이 완화될 수 있다
이에, 도파민 합성을 증진시킬 수 있는 관련 효소들의 존재 및 활성을 측정할 경우, 파킨슨 병의 치료 반응에 대하여 예측할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 릴린은 대뇌 피질, 소뇌 및 해마 등의 다양한 부위에서 존재하는 신경세포에 의해 분비되며, 특히 대뇌 피질 연접 영역의 카할-레치우스 세포(Cajal-Retzius Cell)와 소뇌 과립 세포에 의해 분비된다. 이러한, 릴린은 도파민 합성에 요구되는 효소들과 상호 작용을 하여, 파킨슨 병에서 전술한 효소들과 동일한 양상을 나타낸다. 이에, 릴린의 존재 및 활성이 증가될 경우, 릴린과 전술한 효소들과의 상호 작용을 통하여 도파민 합성에 더 상승효과를 가져올 수 있다.
이에, 릴린을 측정할 경우, 파킨슨 병의 치료 반응에 대하여 예측할 수 있는 효과가 있다.
파킨슨 병 마우스 모델의 행동 및 인지 기능 비교
이하에서는 도 5a 내지 5b를 참조하여, 파킨슨 병 마우스 모델에서의 특이적인 행동, 운동 및 인지 기능에 대하여 설명한다.
도 5a는 파킨슨 병 마우스 모델의 행동 및 인지 기능 평가 결과를 도시한 것이다.
먼저, 도 5a의 (a)를 참조하면, 파킨슨 병 마우스 모델의 후각 평가 실험에 대한 결과가 도시된다. 후각 평가 실험은 실험 동물이 음식물을 찾는 시간을 측정하는 방법으로, 음식물을 찾는 시간(olfaction mean time)에 따라 후각 기능에 대한 기능 및 장애를 평가할 수 있다. 파킨슨 병 마우스 모델(Tg)의 음식물을 찾는 시간은 약 70 sec로 정상 마우스 모델(wt)의 40 sec 보다 오래 걸리는 것으로 나타난다. 즉, 파킨슨 병 마우스 모델의 후각 기능이 정상 마우스에 비하여 감소되어 있는 것을 의미할 수 있다.
그 다음, 도 5a의 (b)를 참조하면, 파킨슨 병 마우스 모델의 균형 장애 평가 실험에 대한 결과가 도시된다. 균형 장애 평가 실험은 사다리 왕복 보행 횟수(number of reciprocal ladder walking)를 측정하는 방법으로 균형 감각에 대한 기능 및 장애를 평가할 수 있다. 파킨슨 병 마우스 모델의 왕복 보행 횟수는 10 내지 13회로 정상 마우스 모델의 15회 보다 유의하게 적은 것으로 나타난다(p<0.05). 즉, 파킨슨 병 마우스 모델의 균형 감각에 대한 기능이 정상 마우스 모델에 비하여 감소되어 있는 것을 의미할 수 있다.
결과적으로, 파킨슨 병 마우스 모델은 후각, 균형 감각과 같은 행동, 활동성 및 인지 기능이 정상 마우스 모델에 비해 감소(퇴화)되어 있는 것으로 나타난다.
도 5b는 파킨슨 병 마우스 모델의 운동 기능 평가에 대한 결과를 도시한 것이다.
먼저, 도 5b의 (a)를 참조하면, 파킨슨 병 마우스 모델의 로타로드(ratarod) 실험에 대한 결과가 도시된다. 로타로드 실험은 회전하는 막대 위에 실험 동물을 올리고 떨어질 때까지의 시간(latency to fall)을 측정하는 방법으로, 실험 동물의 운동 협응(motor coordination) 및 균형(balance)과 같은 운동 기능을 평가할 수 있다. 이때, 로타로드 실험은 4 내지 40 rpm에서 5분 동안 측정되었다. 파킨슨 병 마우스 모델의 시간은 60 내지 70 sec로 정상 마우스 모델의 100 내지 120 sec 보다 짧은 것으로 나타난다. 즉, 파킨슨 병 마우스 모델의 운동 기능은 정상 마우스 모델에 비하여 감소되어 있는 것을 의미할 수 있다.
나아가, 도 5b의 (b)를 참조하면, 파킨슨 병 마우스 모델의 이동 거리(distance) 실험에 대한 결과가 도시된다. 이때, 이동 거리 실험은 오픈 필드(open field)에서 25 초간 이동한 거리를 측정하였다. 파킨슨 병 마우스 모델의 이동 거리는 10000 내지 12000 cm로 정상 마우스 모델의 18000 내지 20000 cm 보다 유의하게 짧은 것으로 나타난다(p<0.05). 전술한 도 5b의 (a)와 마찬가지로, 파킨슨 병 마우스 모델의 운동 기능은 정상 마우스 모델에 비하여 감소되어 있는 것으로 나타난다.
결과적으로, 파킨슨 병 마우스 모델은 신경 전달물질 및 이에 관여하는 효소 및 기타 물질들이 감소됨에 따라, 행동, 인지 및 운동 기능이 감소(퇴화)되는 것으로 나타난다. 이에, 감소되어 있는 신경 전달물질 및 이에 관여하는 효소 및 기타 물질들의 증진을 통하여 파킨슨 병의 행동, 인지 및 운동 기능 장애를 개선할 수 있다.
재활 운동에 따른 파킨슨 병 마우스 모델의 신경전달물질 평가
이하에서는 도 6a 내지 7을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재활 운동에 대한 파킨슨 병의 신경전달물질 치료 반응에 대하여 설명한다.
도 6a는 파킨슨 병 마우스 모델에서 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 TH에 대한 면역조직화학 결과를 도시한 것이다.
이때, 비교예 1 및 2는 대조군(control)으로서 각각 6개월의 정상 마우스 모델(wild type) 및 파킨슨 병 마우스 모델(transgenic)을 의미하며, 실시예 1은 부유 환경(Environmental enrichment, EE)에서 8주간 사육된 6개월의 파킨슨 병 마우스 모델을 의미한다. 나아가, 부유 환경은 파킨슨 병 마우스 모델이 재활 운동을 하는 공간을 의미하며, 86 X 76 X 31 cm3 규격의 케이지에 터널, 쉘터(shelter) 및 장난감 등으로 구성되고, 자발적인 운동이 가능하도록 러닝 바퀴가 설치되어 있는 사육 환경일 수 있다. 또한, 부유 환경은 한 케이지 당 12-15 마리의 마우스를 8주 동안 사육하면서 사회적 관계를 계속적으로 유지할 수 있도록 고안된 사육 환경일 수 있다.
도 6a의 (a)를 참조하면, 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 TH 양성 선조체 섬유에 대한 밀도 분석 결과가 도시된다. 부유 환경에서의 재활 운동을 실시한 실시예 1의 밀도는 120 %로 비교예 1 및 비교예 2의 100 % 및 85 %보다 높은 것으로 나타난다. 이에, 부유 환경에서의 재활 운동을 통하여, 파킨슨 병 마우스 모델의 선조체에서 발현되는 TH가 정상(비교예 1) 이상으로 회복된 것으로 나타난다. 이는, 감소되어 있던 선조체의 TH를 재활 운동을 통하여 향상시켜, 파킨슨 병을 호전시킬 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
나아가, 6a의 (b)를 참조하면, 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 흑색 치밀부에서의 TH 면역 양성 신경세포에 대한 세포 수 분석 결과가 도시된다. 부유 환경에서 재활 운동을 실시한 실시예 1의 TH 면역 양성 신경세포는 약 10000으로 비교예 1 및 비교예 2의 9000 및 8000보다 많은 것으로 나타난다. 이에, 부유 환경에서의 재활 운동을 통하여, 파킨슨 병 마우스 모델의 흑색 치밀부에서 TH를 발현하는 도파민성 신경세포가 정상(비교예 1) 이상으로 회복된 것으로 나타난다. 이는, 감소되어 있던 흑색 치밀부의 TH를 재활 운동을 통하여 향상시켜, 파킨슨 병을 호전시킬 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
도 6b는 파킨슨 병 마우스 모델에서 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 TH에 대한 웨스턴 블롯 결과를 도시한 것이다.
먼저, 도 6b의 (a)를 참조하면, 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 선조체에서의 TH 발현 강도가 도시된다. 부유 환경에서 재활 운동을 실시한 실시예 1의 TH 발현 강도는 0.7 내지 0.8로 비교예 1 및 비교예 2의 0.5 내지 0.7 보다 높은 것으로 나타난다.
나아가, 도 6b의 (b)를 참조하면, 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 흑색 치밀부에서의 TH 발현 강도가 도시된다. 부유 환경에서 재활 운동을 실시한 실시예 1의 TH 발현 강도는 0.9 내지 1.0으로 비교예 1 과 유사하며, 비교예 2의 0.7 보다는 높은 것으로 나타난다.
이에, 부유 환경에서의 재활 운동을 통하여, 파킨슨 병 마우스 모델의 선조체 및 흑색 치밀부에서 발현되는 TH가 정상(비교예 1) 이상으로 회복된 것으로 나타난다. 이는, 전술한 도 6a에서와 마찬가지로 감소되어 있던 흑색 치밀부의 TH를 재활 운동을 통하여 향상시켜, 파킨슨 병을 호전시킬 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
나아가, 도 7은 파킨슨 병 마우스 모델에서 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 릴린에 대한 mRNA 발현 결과를 도시한 것이다.
먼저, 도 7의 (a)를 참조하면, 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 피질(cortex)에서의 릴린에 대한 mRNA 발현 결과가 도시된다. 피질에서 릴린의 mRNA 발현량은 비교예 1(정상 마우스 모델, wt)을 기준으로, 비교예 2 및 실시예 1이 상대적으로 낮은 발현량을 갖는 것으로 나타나나, 부유 환경을 통하여 재활 운동을 한 실시예 1의 발현량은 0.91로 비교예 2보다는 높으며, 비교예 1과는 유사한 발현량을 갖는 것으로 나타난다. 즉, 부유 환경에서의 재활 운동을 통하여 파킨슨 병 마우스 모델의 피질에 대한 내재화된 릴린 발현이 증가되는 것으로 나타난다.
도 7의 (b)를 참조하면, 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 해마(hippocampus)에서의 릴린에 대한 mRNA 발현 결과가 도시된다. 해마에서 릴린의 mRNA 발현량은 비교예 1을 기준으로, 비교예 2 및 실시예 1이 상대적으로 낮은 발현량을 가즌ㄴ 것으로 나타나나, 부유 환경을 통하여 재활 운동을 한 실시예 1의 발현량은 0.94로 비교예 2보다는 높으며, 비교예 1과는 유사한 발현량을 갖는 것으로 나타난다. 즉, 부유 환경에서의 재활 운동을 통하여 파킨슨 병 마우스 모델의 해마에 대한 내재화된 릴린 발현이 증가되는 것으로 나타난다.
이상의 결과에 따라, 재활 운동이 파킨슨 병 마우스 모델에서 내재화된 릴린, 도파민성 신경세포 및 도파민 합성에 요구되는 효소들의 존재 및 활성이 촉진될 수 있다는 것을 의미한다.
재활 운동에 따른 파킨슨 병 마우스 모델의 행동 및 인지 기능 평가
이하에서는 도 8a 내지 9c를 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재활 운동에 대한 파킨슨 병의 행동 및 인지 기능 평가에 대하여 설명한다.
먼저, 도 8a를 참조하면, 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 파킨슨 병 마우스 모델의 후각 평가 실험에 대한 결과가 도시된다. 부유 환경에서 재활 운동을 실시한 실시예 1의 시간은 약 70 sec로 비교예 1의 35 sec는 높으며, 비교예 2의 80 sec 보다는 낮은 것으로 나타난다. 즉, 부유 환경에서의 재활 운동을 통하여 파킨슨 병 마우스 모델의 후각 기능이 향상될 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
그 다음, 도 8b를 참조하면, 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 파킨슨 병 마우스 모델의 균형 장애 평가 실험에 대한 결과가 도시된다. 부유 환경에서 재활 운동을 실시한 실시예 1의 왕복 보행 횟수는 6 주차(wk)까지 비교예 2와 유사하한 것으로 나타나나, 이후 8주차부터의 왕복 보행 횟수는 17회로 비교예 2의 15회보다는 많으며, 정상 대조군인 비교예 1의 18회와 유사한 것으로 나타난다. 즉, 부유 환경에서의 재활 운동을 통하여 파킨슨 병 마우스 모델의 균형 감각에 대한 기능이 향상될 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
그 다음, 도 8c를 참조하면, 부유 환경에서의 재활 운동에 따른 파킨슨 병 마우스 모델의 운동 감각 기능 평가인 로타로드 실험에 대한 결과가 도시된다. 2주간 부유 환경에서 재활 운동을 실시한 실시예 1의 시간은 270 내지 280 sec로 정상 대조군인 비교예 1과 유사한 것으로 나타나며, 비교예 2의 230 sec 보다 긴 것으로 나타난다. 즉, 부유 환경에서의 재활 운동을 통하여 파킨슨 병 마우스 모델의 운동 감각 기능이 향상될 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
나아가, 도 9a를 참조하면, 부유 환경에서의 8주간 재활 운동에 따른 파킨슨 병 마우스 모델의 행잉 와이어 실험(haning wire test)결과를 도시된다. 행잉 와이어 실험은 실험 동물이 와이어에 메달려 있는 시간을 측정하는 방법으로 그립 홀드 시간(time of grip hole)에 따라 근력 기능을 평가할 수 있다. 부유 환경에서 재활 운동을 실시한 실시예 1의 시간은 160 sec로, 정상 대조군인 비교예 1의 170 sec과 통계적 차이 없이 유사한 것으로 나타나며, 비교예 2의 75 sec 보다는 유의하게 긴 것으로 나타난다(p<0.001). 즉, 부유 환경에서의 재활 운동을 통하여 파킨슨 병 마우스 모델의 근력이 정상 마우스 모델과 유사하게 향상된 것으로 나타난다.
도 9b를 참조하면, 부유 환경에서의 8주간 재활 운동에 따른 파킨슨 병 마우스 모델의 수동 회피 반응 실험(passive avoidance test) 결과가 도시된다. 수동 회피 반응 실험은 실험 대상이 밝은 방에서 어두운 방으로 들어가는데 걸리는 시간을 측정하는 방법으로 대기 시간(retention time latency)에 따라 기억력 기능을 평가할 수 있다. 부유 환경에서 재활 운동을 실시한 실시예 1의 시간은 270 sec로, 정상 대조군인 비교예 1의 300 sec과 통계적 차이 없이 유사한 것으로 나타나며, 비교예 2의 230 sec 보다는 유의하게 긴 것으로 나타난다(p<0.001). 즉, 부유 환경에서의 재활 운동을 통하여 파킨슨 병 마우스 모델의 기억력이 정상 마우스 모델과 유사하게 향상된 것으로 나타난다.
도 9c를 참조하면, 부유 환경에서의 8주간 재활 운동에 따른 파킨슨 병 마우스 모델의 Y-미로 실험(Y-maze test) 결과가 도시된다. Y-미로 실험은 Y형 미로를 이용한 실험으로 실험 대상이 주변의 단서를 파악하고 순차적으로 미로에 들어가는 상대적 빈도를 측정하는 방법으로 인지 능력을 평가할 수 있다. 먼저, 도 9c의 (a)를 참조하면, 변경력(alternation)은 부유 환경에서 재활 운동을 실시한 실시예 1이 비교예 2보다 높은 것으로 나타난다. 그러나, 도 9c의 (b)를 참조하면, 총 출입 횟수(total entries)는 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1 모두 차이가 없는 것으로 나타난다. 즉, 부유 환경에서의 재활 운동을 통하여 파킨슨 병 마우스 모델의 인지 능력이 파킨슨 병 마우스 모델보다 향상된 것으로 나타난다.
이상의 결과에 따라, 재활 운동이 파킨슨 병 마우스 모델의 근력 향상 즉, 운동 기능, 나아가, 행동 및 인지 기능의 향상에 효과적일 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 이때, 재활 운동은 개체의 내재화된 릴린, 도파민성 신경세포 및 도파민 합성에 요구되는 효소들의 존재 및 활성이 촉진하고, 촉진된 릴린 및 전술한 물질들을 통하여 파킨슨 병 개체의 근력(운동), 행동 및 인지 기능이 향상될 수 있는 효과가 있다. 나아가, 전술한 릴린 및 물질들, 특히 내재화된 릴린의 수준은, 파킨슨 병의 치료를 위한 재활 운동의 반응을 예측을 위한 지표로 이용될 수 있다. 이에, 재활 운동으로 인하여 촉진된 릴린을 측정함으로써 각 개체에게 재활 운동을 효과를 확인할 수 있으며, 각 개체에게 적합한 치료 요법을 제시할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (23)

  1. 개체로부터 분리된 생물학적 시료에 대하여 릴린을 측정하는 단계, 및
    측정된 릴린을 기초로 상기 개체에 대한 재활 운동의 치료 반응을 평가하는 단계를 포함하고,
    상기 측정하는 단계는,
    상기 개체로부터 분리된 생물학적 시료에 대하여 타이로신 하이드로실레이즈(tyrosine hydroxylase, TH), 방향성 L-아미노산 디카복실레이즈(aromatic L-amino acid decarboxylase, AADC), 도파민 베타-하이드록실라제(dopamine β및 페닐에탄올아민 엔-메틸트랜스퍼라제(phenylethanolamine N-methyltransferase, PNMT)로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 더 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 평가하는 단계는,
    측정된 상기 릴린이 음성 대조군보다 1.09 배 이상 높은 경우,
    상기 개체에 대한 재활 운동의 치료 반응이 긍정적일 것으로 평가하고,
    상기 개체는,
    파킨슨 병 개체이고,
    상기 음성 대조군은,
    재활 운동을 수행하지 않은 파킨슨 병 개체인, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 릴린은,
    개체로부터 분비된 내재적 릴린인, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 개체는,
    재활 운동을 한 포유동물 및 인간인, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 릴린의 측정하는 단계는,
    상기 릴린에 특이적으로 결합하는 결합제를 이용하여 면역조직화학 방법 및 면역침강방법을 따라 측정하는 단계를 포함하는, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법.
  7. 제 6항 있어서,
    상기 결합제는,
    항체, 앱타머(aptamer), 어드넥틴(adnectin), 어피바디(affibody), 아비머(avimer) 및 쿠니쯔 도메인(kunitz domain)으로 구성된 그룹 중 적어도 하나를 포함하는, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 치료 반응을 평가하는 단계는,
    행동 기능 및 인지 기능의 반응을 평가하는 단계를 포함하는, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 생물학적 시료는,
    소변, 점액, 타액, 눈물, 혈액, 혈장, 혈청, 객담, 척수액, 흉수, 유두 흡인물, 림프액, 기도액, 장액, 비뇨생식관액, 모유, 림프계 체액, 정액, 뇌척수액, 기관계내 체액, 복수, 낭성 종양 체액 및 양수액으로 구성된 그룹 중 적어도 하나를 포함하는, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측 방법.
  11. 개체로부터 분리된 생물학적 시료에 대하여 릴린을 측정하도록 구성된 제제,
    상기 개체로부터 분리된 생물학적 시료에 대하여 타이로신 하이드로실레이즈(tyrosine hydroxylase, TH), 방향성 L-아미노산 디카복실레이즈(aromatic L-amino acid decarboxylase, AADC), 도파민 베타-하이드록실라제(dopamine β및 페닐에탄올아민 엔-메틸트랜스퍼라제(phenylethanolamine N-methyltransferase, PNMT)로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 측정하도록 구성된 제제, 및
    측정된 상기 릴린이 음성 대조군보다 1.09 배 이상 높은 경우,
    상기 개체에 대한 재활 운동의 치료 반응이 긍정적일 것으로 표시되는 표시수단을 포함하고,
    상기 개체는,
    파킨슨 병 개체이고,
    상기 음성 대조군은,
    재활 운동을 수행하지 않은 파킨슨 병 개체인, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측용 키트.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 릴린은,
    개체로부터 분비된 내재적 릴린인, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측용 키트.
  13. 삭제
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 개체는,
    재활 운동을 한 포유동물 및 인간인, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측용 키트.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 제제는,
    릴린에 특이적으로 결합하는 결합제를 포함하는, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측용 키트.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 결합제는,
    항체, 앱타머(aptamer), 어드넥틴(adnectin), 어피바디(affibody), 아비머(avimer) 및 쿠니쯔 도메인(kunitz domain)으로 구성된 그룹 중 적어도 하나를 포함하는, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측용 키트.
  17. 삭제
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 생물학적 시료는,
    조직, 소변, 점액, 타액, 눈물, 혈액, 혈장, 혈청, 객담, 척수액, 흉수, 유두 흡인물, 림프액, 기도액, 장액, 비뇨생식관액, 모유, 림프계 체액, 정액, 뇌척수액, 기관계내 체액, 복수, 낭성 종양 체액 및 양수액으로 구성된 그룹 중 적어도 하나를 포함하는, 재활 운동에 대한 치료 반응 예측용 키트.
  19. 릴린을 포함하는 세포에 릴린 인자의 활성 및 발현에 영향을 미치는 피검출물질을 선별하는 단계를 포함하고,
    상기 세포 내의 타이로신 하이드로실레이즈, 방향성 L-아미노산 디카복실레이즈, AADC), 도파민 베타-하이드록실라제) 및 페닐에탄올아민 엔-메틸트랜스퍼라제로 이루어진 그룹 중 적어도 하나 측정하는 단계, 및
    상기 릴린 인자의 활성 및 발현이 대조군 보다 1.09배 이상 높은 경우, 상기 피검출물질이 개체에 대한 행동 기능 및 인지 기능 향상에 긍정적일 것으로 평가하는 단계를 더 포함하고,
    상기 개체는,
    파킨슨 병 개체이고,
    상기 대조군은,
    상기 피검출물이 처리되지 않은 파킨슨 병 개체인, 개체의 행동 기능 및 인지 기능을 향상시키는 약물 후보물질의 스크리닝 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 세포 내의 릴린을 측정하는 단계를 더 포함하는, 개체의 행동 기능 및 인지 기능을 향상시키는 약물 후보물질의 스크리닝 방법.
  21. 삭제
  22. 제 19항에 있어서,
    개체의 인지 기능을 향상시키는 약물 후보 물질은,
    인지적 결함, 주의력과 경계, 언어 학습과 기억, 시각 학습과 기억, 추론과 문제해결 속도 및 사회 인지의 저하를 포함하는 개체의 인지기능의 결함 및 장애를 향상시키는, 약물 후보물질의 스크리닝 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    개체의 인지 기능의 결함 및 장애는,
    정동 장애, 우울증, 주요 우울 장애, 산후 우울증, 양극성 장애, 알츠하이머병, 정신병, 암, 노화, 파킨슨 병과 관련된 우울증, 불안, 범불안 장애, 사회 불안 장애, 강박 장애, 공황 장애, 공황 발작, 공포증, 사회 공포증 ,광장 공포증 ,복압성 요실금, 구토, IBS, 섭식 장애, 만성 통증, 부분 반응자, 치료 저항성 우울증, 알츠하이머병, 인지기능 장애, ADHD, 멜랑콜리아, PTSD, 안면 홍조, 수면 무호흡증, 알콜 갈망, 니코틴 갈망, 탄수화물 갈망, 물질 남용, 알콜 남용 및 약물 남용으로 구성된 그룹 중 적어도 하나를 포함하는, 약물 후보물질의 스크리닝 방법.
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