KR20150081633A - Biomarker for predicting and diagnosing drug-induced liver injury - Google Patents

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KR20150081633A
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Abstract

The present invention relates to a biomarker for predicting and diagnosing a drug-induced liver injury. The biomarker of the present invention means genes, which are sensitively reactive to a drug-induced liver injury, selected based on transcriptomics. The biomarker of the present invention may be usefully used in the prediction and diagnosis of a drug-induced liver injury and in particular, may be usefully used in the analysis of the type of the liver injury. In addition, the biomarker of the present invention has the advantage of diagnosing and predicting a toxicity caused by a drug promptly and accurately at an early stage, and may be able to prevent side effects caused by the toxicity caused by a drug at an early stage.

Description

약물에 의한 간 손상의 예측 및 진단을 위한 바이오마커{Biomarker for predicting and diagnosing drug-induced liver injury}≪ Desc / Clms Page number 1 > Biomarker for predicting and diagnosing drug-induced liver injury &

본 발명은 약물에 의한 간 손상의 예측 및 진단을 위한 바이오마커에 관한 것으로, 더 상세하게는 약물에 노출되어 발생하는 간 손상 유형을 예측 및 진단하기 위하여 전사체학과 단백질체학을 이용하여 동정한 바이오마커에 관한 것이다.The present invention relates to a biomarker for predicting and diagnosing liver damage caused by a drug, and more particularly, to a biomarker for predicting and diagnosing liver damage caused by exposure to a drug, Markers.

간 독성은 약물이나 기타 비감염성 물질에 대한 노출로 발생하는 간 기능 장애 등의 간 손상으로 정의된다. 또한, 간 독성은 약물에 의해 유발되는 간염으로도 정의될 수 있는데, 약물 또는 다른 화학물질에 의해 유발되는 간 손상 뿐만 아니라 기타 약물에 의해 유도되는 특별한 유형의 부작용도 포함하는 개념이다. 이와 같은 간 독성을 지칭하는 용어는 다양하지만, 가장 일반적으로 사용되는 용어 중 하나가 DILI(drug-induced liver injury)이다. DILI는 간 이식 환자에서 급성 간 기능 부전을 발생시키는 주요한 원인으로 알려져 있어 임상의나 제약사의 주요 관심사이고, 약물에 의한 간 손상을 이유로 이미 승인된 약물이 시장에서 다시 철수되는 예가 매우 빈번하다. 미국 급성 간 기능 장애 연구 그룹에 따르면, 아세트아미노펜(acetaminophen)과 같은 약물들이 급성 간 부전을 야기하는 주원인의 50% 이상을 차지한다고 한다. 아세트아미노펜 또는 사염화탄소와 같은 간 독성 물질에 노출된 랫트(rat)에서는 다양한 mRNA의 발현 양상에 변화가 일어나는 것으로 보고된 바 있다. 그러나, 아직까지 DILI의 진단은 매우 어려운 일이며, 그 정확한 기전 또한 제대로 알려져 있지 않은 실정이다.Hepatic toxicity is defined as liver damage, such as hepatic dysfunction caused by exposure to drugs or other non-infectious agents. Hepatotoxicity can also be defined as drug-induced hepatitis, including not only hepatic damage caused by drugs or other chemicals, but also certain types of side effects induced by other drugs. Although the term for such hepatotoxicity varies, one of the most commonly used terms is DILI (drug-induced liver injury). DILI is known to be a major cause of acute liver failure in liver transplant recipients and is a major concern for clinicians and pharmacists, and it is very common for drugs already approved to withdraw from the market due to drug-induced liver damage. According to the US acute hepatic dysfunction study group, drugs such as acetaminophen account for more than 50% of the main causes of acute liver failure. Rats exposed to liver toxic agents such as acetaminophen or carbon tetrachloride have been reported to undergo changes in the expression pattern of various mRNAs. However, the diagnosis of DILI is still very difficult, and the precise mechanism of DILI is unknown.

DILI는 임상적 특성에 따라 몇 가지 유형으로 분류할 수 있는데, 간 손상 병변에 따라, 간세포형(주로 알라닌 아미노전이효소인 ALT의 상승), 담즙형(주로 알칼린 포스파타아제인 ALP의 상승) 또는 이들의 혼합형으로 구분할 수 있다. DILI에 있어서 많은 경우 상기 유형 중 하나의 유형이 우세하게 나타나기는 하지만 이들 유형이 복합적으로 나타나는 경우도 많다. 한편, 간에서의 이상 반응은 본질적으로 간 독성을 유발하는 경우와 체질 특이적으로 간 독성을 유발하는 경우로 분류될 수 있는데, 본질적으로 간 독성을 유발하는 경우는 원래의 화합물 자체 또는 이의 대사물질에 의해 간 손상이 발생하는 경우에 해당하여, 당해 약물과 이로 인해 유발되는 이상 반응과의 상관관계를 찾을 수 있고, 종 특이성이 없으며, 이러한 상관관계를 통하여 간 독성이 예측 가능하고, 약물의 투여를 중단함으로써 간 독성을 회복시킬 수 있다는 특징을 갖는다. 그러나, 체질 특이적으로 간 독성을 유발하는 경우에는 약물과 이로 인해 유발되는 반응과의 상관관계가 나타나는 경우가 매우 드물고, 그 기전을 설명할 수 있는 실험 동물 모델도 아직 구축되지 않은 상태이다. 또한, 체질 특이적 간 독성은 약물을 투여한 환자 1000 내지 100000명 중 1명에서 발생하기 때문에, 약물을 시판하기 전 미리 간 독성을 예측하는 것도 용이하지 않다. 그러나, 이러한 간 독성은 때때로 환자에게 매우 심각한 증상을 야기시키나 환자의 생명까지 위협할 수도 있으므로, 체질 특이적 간 독성을 미리 예측하는 것 또한 임상의와 제약사의 중요한 도전과제 중 하나로 여겨지고 있다.  DILI can be classified into several types according to its clinical characteristics. According to the lesion of liver injury, DILI is classified into hepatocyte type (mainly alanine aminotransferase ALT elevation), bile type (mainly alkaline phosphatase ALP elevation) Or a mixture thereof. In DILI, in many cases, one type of the above type appears predominant, but there are many cases in which these types appear in combination. In the meantime, adverse reactions in the liver can be categorized into those that cause hepatic toxicity in essence and those that induce liver-specific toxicity. Essentially, in cases where liver toxicity is caused, the original compound itself or its metabolites , It is possible to find a correlation between the drug and the adverse reaction caused thereby, and it is possible to predict the hepatotoxicity through such a correlation without any species specificity, It is possible to restore liver toxicity. However, in the case of constitutionally specific liver toxicity, the correlation between the drug and the reaction caused by it is very rare, and an experimental animal model that can explain the mechanism has not yet been established. In addition, since the constitution-specific hepatotoxicity occurs in one out of 1,000 to 100,000 patients administered with the drug, it is not easy to predict liver toxicity in advance before marketing the drug. However, such hepatotoxicity sometimes causes very serious symptoms to the patient, but it may also threaten the life of the patient, so predicting constitution-specific liver toxicity is also considered to be one of the important challenges for clinicians and pharmaceutical companies.

DILI는 일반적으로 몇 천명의 참가자로 구성된 임상시험 단계에서는 쉽게 관찰되지 않고, 약물의 시판이 승인되어 수많은 환자들에게 약물을 투여한 후에야 희귀한 독성 효과가 관찰되는 경우가 빈번하므로, 가능한 약물 투여의 조기 단계에서 신속하고 민감하게 간 독성을 유발할 수 있는 가능성을 미리 감지하고 판단할 수 있는 방법을 개발할 필요가 있다. DILI를 유발하는 유전적 소인은 약동학 및 약역학적 경로에서의 차이에 기인할 수 있다. 약물을 투여한 많은 환자군에서 ALT의 상승이 관찰되는 경우 이러한 약물이 DILI를 유발할 수 있는 약물임을 예측할 수 있으나, 일반적으로 간 기능 검사는 간 손상을 예측하기보다는 진단하기 위해 수행되고 있다. 반면, 유전자 바이오마커는 개인에 있어서 간 손상을 예측하기 위하여 사용될 수 있으며, 최근 게놈 수준의 연합 연구에서 특정 약물에 노출되었을 때 간 손상을 예측할 수 있는 강력한 유전적 요인으로 인간 백혈구 항원 대립 유전자를 동정한 바 있다. 그러나, 이들 연합 연구가 간 독성 기전에 대한 이해를 위한 근간을 제공하고 있기는 하지만, 아직까지 이를 간 독성 예측 테스트의 용도로 발전시키지는 못하고 있는 실정이다. DILI is generally not readily observed in clinical trials with thousands of participants, and since the drug is market approved and numerous drugs are administered to a large number of patients, rare toxic effects are often observed, There is a need to develop a method to detect and judge the possibility of rapid and sensitive liver toxicity at an early stage. The genetic predisposition to induce DILI may be due to differences in pharmacokinetics and pharmacodynamic pathways. If elevated ALT is observed in many patients receiving the drug, it is possible to predict that the drug is a drug that can cause DILI, but liver function tests are generally performed to diagnose rather than predict liver damage. Genomic biomarkers, on the other hand, can be used to predict liver damage in individuals, and recent federal genome-level studies have identified a human leukocyte antigen allele as a potent genetic factor that can predict liver damage when exposed to certain drugs There is one. However, although these federations provide a basis for understanding hepatic toxicity mechanisms, they have not yet developed them for use in hepatic toxicity testing.

한국 공개특허 제10-2009-7007160호Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-7007160

이에 본 발명자들은 랫트 동물 모델을 대상으로 피라지나마이드(PZA), 라니티딘(RAN), 에날라프릴(ENA), 카르바마제핀(CBZ) 및 클로르프로마진(CPZ)의 총 5 가지 약물을 처리하고 랫트 간 조직에서 전사체 및 단백질 발현 변화를 확인하여, 약물의 간 독성을 조기에 진단 및 예측할 수 있는 신규한 바이오마커들을 동정함으로써 본 발명을 완성하였다. Therefore, the present inventors have conducted a total of five treatments of a rat animal model in which pyrazinamide (PZA), ranitidine (RAN), enalapril (ENA), carbamazepine (CBZ) and chlorpromazine (CPZ) And identifying novel biomarkers capable of early diagnosis and prediction of drug liver toxicity by confirming changes in transcript and protein expression in rat liver tissue.

따라서 본 발명의 목적은 약물의 노출에 따른 간 독성을 진단 또는 예측할 수 있는 간 손상 예측 및 진단용 바이오마커를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a biomarker for predicting and diagnosing liver damage which can diagnose or predict hepatotoxicity due to exposure of a drug.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 본 발명에 따른 바이오 마커를 이용하여 약물의 노출에 따른 간 손상을 예측 및 진단하는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for predicting and diagnosing liver damage due to exposure of a drug using the biomarker according to the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 표에 기재된 31개의 유전자, 상기 유전자로부터 발현된 mRNA 및 상기 유전자로부터 발현된 단백질으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 약물에 의한 간 손상을 예측 및 진단하기 위한 바이오 마커 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for predicting and diagnosing liver damage caused by a drug comprising any one selected from the group consisting of 31 genes described in the following table, mRNA expressed from the gene, and protein expressed from the gene The present invention provides a biomarker composition.

Figure pat00001
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본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 바이오 마커는 알라닌 아미노전이효소(ALT)의 수치가 증가하는 간세포형; 알칼리성 인산분해효소(ALP)의 수치가 증가하는 담즙형; 및 알라닌 아미노전이효소(ALT)와 알칼리성 인산분해효소(ALP)의 수치가 모두 증가하는 혼합형의 간 손상 유형을 구별하는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the biomarker is a hepatocyte type in which the level of alanine aminotransferase (ALT) is increased; Bile type with increased levels of alkaline phosphatase (ALP); And a mixed type of liver damage type in which the levels of alanine aminotransferase (ALT) and alkaline phosphatase (ALP) are both increasing.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 간세포형 간 손상은 피라지나마이드(pyrazinamide, PZA)에 의해 유도되는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the hepatocellular liver injury may be induced by pyrazinamide (PZA).

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 담즙형 간 손상은 클로르프로마진(chlorpromazine, CPZ)에 의해 유도되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the bile duct injury may be induced by chlorpromazine (CPZ).

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 혼합형 간 손상은 라니티딘(ranitidine, RAN), 에날라프릴(enalapril, ENA) 및 카르바마제핀(carbamazepine, CBZ)으로 이루어진 군에서 선택되는 약물에 의해 유도되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention the mixed liver injury is induced by a drug selected from the group consisting of ranitidine (RAN), enalapril (ENA) and carbamazepine (CBZ) Lt; / RTI >

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 바이오 마커는 상기 표에 기재된 유전자의 간 조직에서의 발현양 변화를 통하여 간 손상을 예측 또는 진단하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the biomarker may be for predicting or diagnosing liver damage through a change in the expression level of the gene described in the above table in liver tissue.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 간 손상 유형이 간세포형 간 손상인 경우, 상기 표에 기재된 유전자들 중 1번 내지 13번, 16번 내지 21번, 26번 내지 28번, 30번 및 31번 유전자들의 mRNA 또는 단백질 발현은 정상 대조군 시료에 비해 증가하고, 14번, 15번, 22번 내지 25번 및 29번 유전자들의 mRNA 또는 단백질 발현은 정상 대조군 시료에 비해 감소하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the hepatocyte type is hepatocellular hepatocellular carcinoma, the genes listed in Table 1, 1 to 13, 16 to 21, 26 to 28, 30 and 31 MRNA or protein expression of genes No. 14, No. 15, No. 22, No. 25, and No. 29 may be increased compared to the normal control sample and mRNA or protein expression of genes No. 14, No. 15, No. 22, No. 25, and No. 29 may be decreased as compared with the normal control sample.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 간 손상 유형이 담즙형 간 손상인 경우, 상기 표에 기재된 유전자들 중 1번 내지 13번, 17번, 19번 내지 21번, 26번, 27번, 29번 및 31번 유전자들의 mRNA 또는 단백질 발현은 정상 대조군 시료에 비해 증가하고, 14번 내지 16번, 18번, 22번 내지 25번, 28번 및 30번 유전자들의 mRNA 또는 단백질의 발현은 정상 대조군 시료에 비해 감소하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the hepatocyte damage type is bile-type hepatocellular damage, one of the genes listed in the above Tables 1 to 13, 17, 19 to 21, 26, 27, 29 The expression of mRNA or protein of genes No. 14 to 16, 18, 22 to 25, 28 and 30 is increased compared to that of the normal control sample, Lt; / RTI >

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 간 손상 유형이 혼합형 간 손상인 경우, 상기 표에 기재된 유전자들 중 1번 내지 13번, 17번 내지 21번, 26번 내지 28번 및 31번 유전자들의 mRNA 또는 단백질 발현은 정상 대조군 시료에 비해 증가하고, 14번 내지 16번, 22번 내지 25번, 29번 및 30번 유전자들의 mRNA 또는 단백질 발현은 정상 대조군 시료에 비해 감소하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the liver damage type is mixed liver damage, mRNAs of genes 1 to 13, 17 to 21, 26 to 28 and 31 of the genes listed in the above table Or protein expression is increased compared to the normal control sample and mRNA or protein expression of genes 14 to 16, 22 to 25, 29 and 30 may be decreased compared to the normal control sample.

또한, 본 발명은 (a) 약물에 의한 간 손상(DILI)이 의심되는 생물학적 시료로부터 상기 표에 기재된 31개 유전자의 mRNA 또는 단백질 발현양을 측정하는 단계; 및 (b) 정상 대조군 시료로부터 상기 유전자의 mRNA 또는 단백질 발현양을 측정하여 상기 (a) 단계의 측정 결과와 비교하는 단계를 포함하는 간 손상을 예측 및 진단하기 위한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method for detecting a disease caused by drug-induced liver damage (DILI), comprising the steps of: (a) measuring the amount of mRNA or protein expression of 31 genes listed in the above table from a biological sample suspected of having liver damage (DILI) And (b) measuring the mRNA or protein expression level of the gene from the normal control sample and comparing the measured mRNA or protein expression level with the measurement result of the step (a), thereby providing information for predicting and diagnosing liver damage .

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 생물학적 시료는 피검체로부터 분리된 간 조직일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the biological sample may be an isolated liver tissue from a subject.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 측정은 역전사 중합효소 연쇄반응(reverse transcriptase-polymerase chain reaction), 실시간 중합효소 연쇄반응(real time-polymerase chain reaction), 웨스턴 블럿, 노던 블럿, ELISA(enzyme linked immunosorbent assay), 방사선면역분석(RIA: radioimmunoassay), 방사 면역 확산법(radioimmunodiffusion) 및 면역침전분석법(immunoprecipitation assay)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 방법으로 수행될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the measurement is performed using reverse transcriptase-polymerase chain reaction, real time-polymerase chain reaction, Western blot, northern blot, ELISA an immunosorbent assay, radioimmunoassay (RIA), radioimmunodiffusion, and immunoprecipitation assay.

본 발명에 따른 바이오마커는 약물에 의한 간 손상에 민감하게 반응하는 유전자를 전사체학을 통하여 선별한 것으로, 약물에 노출되어 간 손상이 유도되었을 때 간 조직에서 특이적으로 검출되는 표지자인바, 이러한 바이오 마커는 약물에 의한 간손상의 예측 및 진단의 용도로 유용하게 사용할 수 있으며, 특히 간 손상의 유형을 분석함에 있어서도 유용하게 사용될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명에 의한 바이오 마커는 약물에 의한 독성을 조기에 신속하게 진단 및 예측할 수 있는 장점이 있으므로 약물에 의한 독성으로 야기되는 부작용을 조기에 차단할 수 있는 효과가 있다. The biomarker according to the present invention is a biomarker selected by transcription from a gene sensitive to liver damage caused by a drug. It is a marker specifically detected in liver tissue when liver damage is induced by exposure to a drug, Markers may be useful for predicting and diagnosing liver damage by drugs, and may be useful in analyzing the type of liver damage. In addition, the biomarker according to the present invention has an advantage of quickly and quickly diagnosing and predicting the toxicity caused by a drug, so that the side effect caused by the toxicity due to the drug can be prevented early.

도 1은 DILI-유발 약물의 투여에 따른 랫트 간 조직의 자율 계층적 군집 분석을 나타낸다. 가로는 약물 투여 후 간 조직 프로파일을 나타내고, 세로는 프로브 측정을 나타낸다. (A) 약물 투여 2일에 최소 기준을 통과한 7,725개 유전자의 2차 다이아그램을 통해 3가지 간독성 유형을 구별할 수 있다. (B) 약물 투여 3일 후, 약물 처리군과 대조군과의 차이를 나타내는 7,769 유전자는 특정 간독성 유형으로 구별되지 않는다. (C) 약물 처리 10일 후, 약물 처리군에 의해 발현이 변화되는 7,161 유전자는 특정 간독성 유형으로 구별되지 않는다.
도 2는 DILI-유발 약물의 투여 2일 후 랫트 간 조직에서 세 가지 간독성 유형을 분별할 수 있는 31개의 고 정확성 유전자 분류자를 Prototype Matching 분류 알고리즘을 이용하여 동정한 결과이다. (A) DILI-유발 약물에 의한 덴드로그램 클러스터는 31개 유전자의 발현 양상에 따라 4개의 다른 부류를 보여준다.(B) 차등 발현되는 유전자의 주성분 분석(PCA)에 따른 결과로, 대조군은 녹색, 간세포형은 노란색, 혼합형은 파란색, 담즙형은 빨간색으로 표시되어 있다. (C) LOOCV 방식에 따라 정확도를 실험한 결과, 106개 조직 샘플에서 모두 4개의 다른 부류로 분류되었다. 발현 양상 변화에서 총 2311개의 유전적 요소를 분자적 분류자로 예측하였으나 이 중 31개 유전자가 100% 정확도를 나타내는 최소의 분자 마커로 선정되었다.
도 3은 DILI의 유형(간세포형(A), 혼합형(B), 담즙형(C))에 따른 발현량이 변화된 유전자를 DAVID를 이용하여 기능별로 분류한 결과이다. 막대 그래프는 대략적 p-value를 나타낸다.
도 4는 DILI의 유형(간세포형(A), 혼합형(B), 담즙형(C))에 따른 발현량이 변화된 유전자를 GSEA로 분석하여 KEGG PATHWAY IN CANCER에서 유전자 세트가 공통된 반응 경로임을 확인한 결과이다.
도 5는 DILI의 유형에 따라 발현량이 변화는 유전자들이 관여하는 분자 기전을 분석한 GSEA 결과이다. (A) 간세포형에서는 REACTOME SLC-MEDIATED TRANSMEMBRANE TRANSPORT와 관련된 유전자들이 가장 많이 발현량이 증가하였고, KEGG MAPK SIGNALING PATHWAY와 관련된 유전자들이 가장 많이 발현량이 감소하였다. (B) 혼합형에서는 REACTOME SIGNALLING BY NGF와 관련된 유전자들이 가장 많이 발현량이 증가하였고, REACTOME CLASS I MHC MEDIATED ANTIGEN PROCESSING PRESENTATION와 관련된 유전자들이 가장 많이 발현량이 감소하였다. (C) 담즙형에서는 REACTOME CLASS I MHC MEDIATED ANTIGEN PROCESSING PRESENTATION와 관련된 유전자들이 가장 많이 발현량이 감소하였다.
도 6은 DILI의 유형에 따라 특징적으로 나타나는 분자적 네트워크 분석 결과이다. 각 DILI 유형에 따른 ConceptGen Network Graph는 대사, 염증, 세포 접합, 액틴 세포골격, MAPK 신호전달, 번역과 관련하여 분자적 네트워크 변화가 있음을 나타낸다. (A) 간세포형은 대사, 염증, 세포 접합 (B) 혼합형은 대사, 염증, 액틴 세포골격, MAPK 신호전달 (C) 담즙형은 대사, 염증, 번역 관련 네트워크와 관련이 있는 것으로 나타났다.
도 7은 랫트 간 조직에서의 DILI 유발 약물을 처리에 따른 유전자와 단백질의 발현 양상을 통합 분석한 것이다. (A) 프로테오믹스 분석을 통해 랫트 간 조직에 DILI 유발 약물을 투여한 지 2일 경과 후 상향 또는 하향 조절되는 205개의 마커를 선별하였다. 행은 제시된 독성 물질을 처리한 후 간 조직의 프로파일을 나타내고, 열은 프로브 측정을 나타내며, 채도는 발현양 차이를 나타낸다. (B) 205개의 아웃라이어 단백질 중, 135개 단백질이 트랜스크립토믹 데이터 세트의 유전적 요소와 일치하였다. 총 계산 시험에서 115개의 단백질 데이터 세트와 100개의 유전자 발현 데이터 세트가 각 유효성 분석에서 고정확도로 3가지 DILI 유형을 구별할 수 있었다. 이들 중 84개 유전자와 단백질은 벤 다이어그램에 표시된 것과 같이 단백질 및 유전자 수준에서 모두 공통적으로 하향 조절되었다. (C) 이들 84 마커의 유형 분류 가능성을 평가하기 위한 단백질 데이터 세트 유효성 분석에서는 94.12% 정확도를 나타내었다. (D) 유전자 발현 데이터 세트 유효성 분석에서는 99.06%의 정확도를 나타내었다.
Figure 1 shows an autonomous hierarchical cluster analysis of liver liver tissue following DILI-induced drug administration. The horizontal represents the liver tissue profile after drug administration and the vertical represents the probe measurement. (A) Three hepatotoxicity types can be distinguished through a secondary diagram of 7,725 genes that pass the minimum criteria on the second day of drug administration. (B) After 3 days of drug administration, 7,769 genes showing the difference between the drug-treated group and the control group are not distinguished by a specific hepatotoxicity type. (C) After 10 days of drug treatment, 7,161 genes whose expression is changed by the drug treatment group are not distinguished by a specific hepatotoxicity type.
FIG. 2 shows the results of 31 high-accuracy genotypes that can discriminate three types of hepatotoxicity in rat liver tissue two days after administration of DILI-induced drug using the Prototype Matching classification algorithm. (A) Dendritic clusters by DILI-inducing drugs show four different classes according to the expression pattern of 31 genes (B) As a result of Principal Component Analysis (PCA) of differentially expressed genes, Hepatocyte type is yellow, mixed type is blue, and bile type is red. (C) Accuracy was tested according to the LOOCV method, and all 106 samples were classified into four different classes. A total of 2311 genetic elements were predicted as a molecular classifier in the expression pattern changes. Of these, 31 genes were selected as the smallest molecular markers with 100% accuracy.
FIG. 3 shows the results of classifying genes whose expression levels vary according to the type of DILI (hepatocyte (A), mixed (B), and bile (C)) by function using DAVID. The bar graph represents the approximate p-value.
FIG. 4 is a result of analyzing the gene whose expression level was changed according to the type of DILI (hepatic cell type (A), mixed type (B) and bile type (C)) by GSEA and confirming that the gene set is a common reaction path in KEGG PATHWAY IN CANCER .
FIG. 5 is a GSEA result of analysis of molecular mechanisms involving genes whose expression levels vary according to the type of DILI. (A) In the hepatocyte type, the genes associated with REACTOME SLC-MEDIATED TRANSMEMBRANE TRANSPORT increased the most and the genes associated with the KEGG MAPK signaling pathway showed the most decreased expression. (B), the genes associated with REACTOME SIGNALING BY NGF were the most frequently expressed, and the genes related to REACTOME CLASS I MHC MEDIATED ANTIGEN PROCESSING PRESENTATION showed the greatest decrease in expression. (C) In the bile type, the genes associated with REACTOME CLASS I MHC MEDIATED ANTIGEN PROCESSING PRESENTATION showed the most decrease in expression.
Figure 6 is a molecular network analysis result characteristic of the type of DILI. The ConceptGen Network Graph for each DILI type indicates that there is a molecular network change associated with metabolism, inflammation, cell junction, actin cytoskeleton, MAPK signaling, and translation. (A) Hepatocyte type is associated with metabolism, inflammation, cell junction (B) Hybrid type metabolism, inflammation, actin cytoskeleton, MAPK signaling (C)
FIG. 7 is an integrated analysis of expression patterns of genes and proteins upon treatment of DILI-induced drugs in rat liver tissue. (A) 205 markers were selected that were up-regulated or down-regulated after 2 days of DILI-induced drug administration in rat liver tissue by proteomic analysis. The row shows the profile of the liver tissue after treatment with the indicated toxicant, the heat represents the probe measurement, and the saturation represents the difference in expression level. (B) Of the 205 outliers proteins, 135 proteins were consistent with the genetic component of the transcryptomic data set. In total count tests, 115 protein data sets and 100 gene expression data sets were able to distinguish three DILI types with high accuracy in each validation analysis. Of these, 84 genes and proteins were commonly down-regulated at both the protein and gene levels, as shown in the Venn diagram. (C) Protein data set validity analysis to evaluate the typing ability of these 84 markers showed 94.12% accuracy. (D) gene expression data set validity analysis showed an accuracy of 99.06%.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 약물에 의해 유도되는 간 손상을 조기에 예측 및 진단할 수 있는 바이오마커를 제공함에 그 특징이 있다. The present invention is characterized by providing a biomarker capable of predicting and diagnosing liver damage induced by a drug in an early stage.

본 발명에서 본 발명자들은 랫트(rat) 모델을 이용하여 DILI(drug-induced liver injury)와 관련 있는 특정 유전자 발현을 평가하였다. 이를 위하여 랫트에 인간에서 DILI를 유발하는 것으로 알려진 대표적인 약물을 투여한 후, 랫트 간 조직에서 전사체 변화를 분석하였다. 세 가지 유형(간세포형, 혼합형, 담즙형)의 DILI를 유발하는 대표적 약물로써 본 발명에서는 피라지나마이드(pyrazinamide, PZA, 150~1500 mg/kg), 라니티딘(ranitidine, RAN, 209.5~2095 mg/kg), 에날라프릴(enalapril, ENA, 148.65~1486.5 mg/kg), 카르바마제핀(carbamazepine, CBZ, 97.85~978.5 mg/kg), 및 클로르프로마진(chlorpromazine, CPZ, 7.1~71 mg/kg)의 총 5 가지 약물을 사용하였다. 이들 약물 중, 결핵 균의 제균 및 살균 작용을 하여 결핵 환자의 치료 용도로 사용되는 피라지나마이드를 간세포형의 DILI를 유도하는데 사용하였다. 한편, 히스타민 H2-수용체 길항제로 위산 생성을 억제하여 소화성 궤양 질환 및 위식도 역류 질환의 치료에 사용되는 라니티딘은 혼합형의 DILI를 유도하는데 사용하였다. 또한, 안지오텐신 전환효소(ACE) 억제제로 고혈압과 만성 심부전에 사용되는 에날라프릴, 간질 및 양극성 장애 치료에 사용되는 카르바마제핀도 혼합형의 DILI를 유도하는데 사용하였다. 한편, 딸꾹질과 구토 등의 치료와 정신 분열증 치료에 사용되는 클로르프로마진은 담즙형의 DILI를 유도하는데 사용하였다. In the present invention, the present inventors evaluated a specific gene expression associated with DILI (drug-induced liver injury) using a rat model. To do this, rats were administered a representative drug known to induce DILI in humans, and transcript changes in rat liver tissue were analyzed. In the present invention, pyrazinamide (PZA, 150 to 1500 mg / kg), ranitidine (RAN, 209.5 to 2095 mg / kg) is the representative drug for inducing DILI in three types (hepatocyte, kg), enalapril (ENA, 148.65 to 1486.5 mg / kg), carbamazepine (CBZ, 97.85 to 978.5 mg / kg) and chlorpromazine kg) were used. Of these drugs, pyrazinamide, which is used for the treatment and treatment of tuberculosis patients, has been used to induce hepatocyte DILI. On the other hand, ranitidine, which is used for the treatment of peptic ulcer disease and gastroesophageal reflux disease by inhibiting gastric acid production with histamine H2-receptor antagonist, was used to induce mixed DILI. In addition, carbamazepine, an angiotensin converting enzyme (ACE) inhibitor used in the treatment of hypertension and chronic heart failure, enalapril, epilepsy and bipolar disorder, was also used to induce mixed DILI. On the other hand, the treatment of hiccups and vomiting and the treatment of schizophrenia were used to induce bile-type DILI.

상기와 같은 약물들을 투여한 랫트 간 조직에서의 전체 게놈 발현의 변화 양상은 마이크로 어레이 전사체 분석을 통하여 확인해 보았으며, 그 결과, DILI 유형에 따라 간 조직에서 특징적인 분자 발현 양상을 나타내는 것으로 확인되었다. 따라서, 이러한 대규모의 유전자 발현 변화를 관찰함으로써 약물에 노출된 초기에 DILI의 유형을 민감하게 구별해 낼 수 있음을 확인할 수 있었다. The changes in overall genome expression in rat liver tissues administered with the above drugs were confirmed by microarray transcript analysis and as a result, it was confirmed that the expression patterns of the molecules in liver tissues were different according to DILI type . Thus, by observing these large-scale gene expression changes, it was confirmed that the type of DILI can be distinguished sensitively at the initial stage of exposure to the drug.

본 발명자들은 DILI에 있어서 유전자 발현 양상에 따른 다중 분류 알고리즘을 통한 복합 분석으로부터 세 가지 다른 유형의 DILI를 구별할 수 있는 분자적 마커를 동정하였으며, 이들 마커는 랫트 간 조직에서 약물에 대한 노출의 초기 단계(2일 후)에 DILI의 세 가지 유형을 100% 정확도로 구별해 낼 수 있음을 확인하였다.
The present inventors have identified molecular markers capable of distinguishing three different types of DILI from multiple analyzes based on gene expression patterns in DILI, and these markers have been identified in early stages of drug exposure in rat liver tissue It was confirmed that the three types of DILI can be distinguished by 100% accuracy at the stage (two days later).

번호number ProbeProbe IDID 유전자명Gene name Accession 번호Accession number 1One 40107364010736 Cap1Cap1 NM_022383.2NM_022383.2 22 14000401400040 LOC683474LOC683474 XM_001061932.1XM_001061932.1 33 610021610021 RGD1563702RGD1563702 XR_008437.1XR_008437.1 44 670711670711 CrpCrp NM_017096.2NM_017096.2 55 15704971570497 CanxCanx NM_172008.1NM_172008.1 66 65201426520142 Larp1Larp1 XM_220446.4XM_220446.4 77 62903476290347 MtpnMtpn NM_024374.3NM_024374.3 88 37804003780400 XylbXylb NM_001033704.1NM_001033704.1 99 56703905670390 Abi1Abi1 NM_024397.1NM_024397.1 1010 40506194050619 Irak1Iraq1 XM_001057078.1XM_001057078.1 1111 61301526130152 Tln1Tln1 XM_001069865.1XM_001069865.1 1212 50504945050494 Ociad1Ociad1 NM_001013874.1NM_001013874.1 1313 68600356860035 Acox3Acox3 NM_053339.1NM_053339.1 1414 19805761980576 Mst1Mst1 NM_024352.1NM_024352.1 1515 55703975570397 Bri3Bri3 XM_001071637.1XM_001071637.1 1616 41504004150400 LOC501637LOC501637 XM_577034.1XM_577034.1 1717 460551460551 Shc1Shc1 NM_053517.1NM_053517.1 1818 25701952570195 LOC313340LOC313340 XM_233139.3XM_233139.3 1919 26406872640687 Eif4ebp2Eif4ebp2 NM_001033069.1NM_001033069.1 2020 17700251770025 Nr2f2Nr2f2 NM_080778.1NM_080778.1 2121 41206714120671 VegfaVegfa NM_031836.1NM_031836.1 2222 47600404760040 RGD1563705RGD1563705 XM_576474.2XM_576474.2 2323 39405933940593 Rasa1Rasa1 NM_013135.1NM_013135.1 2424 23703902370390 RGD1566244RGD1566244 XR_007720.1XR_007720.1 2525 51300415130041 Polr2gPolr2g NM_053948.2NM_053948.2 2626 67701566770156 Brd4Brd4 XM_001077931.1XM_001077931.1 2727 45901334590133 Pum1Pum1 XM_342928.3XM_342928.3 2828 33904843390484 Pnrc1Pnrc1 NM_173322.1NM_173322.1 2929 630736630736 Gtl3Gtl3 NM_001037978.1NM_001037978.1 3030 70005637000563 LOC501548LOC501548 XM_576950.1XM_576950.1 3131 24804022480402 Pdlim5Pdlim5 NM_053326.1NM_053326.1

따라서, 본 발명은 상기 표에 기재된 31개의 유전자들 중에서 선택되는 하나 이상의 유전자 또는 상기 유전자로부터 발현된 단백질을 포함하는 간 손상 예측 및 진단용 바이오마커를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a biomarker for predicting and diagnosing liver damage comprising one or more genes selected from the 31 genes listed in the above table or proteins expressed from the genes.

생물학적 시료 중의 바이오마커 유전자 발현량의 증대 또는 감소는 mRNA 양을 확인함으로써 알 수 있으며, 바이오마커 유전자로부터 발현된 단백질 발현량의 증대 또는 감소는 단백질 양을 확인함으로써 알 수 있다. 생물학적 시료에서 mRNA 또는 단백질을 분리하는 과정은 공지의 공정을 이용하여 수행할 수 있으며, 그 양은 당업자에게 알려진 다양한 방법으로 측정할 수 있다.The increase or decrease in the biomarker gene expression amount in the biological sample can be detected by confirming the amount of the mRNA, and the increase or decrease in the expression amount of the protein expressed from the biomarker gene can be detected by confirming the amount of the protein. The process of separating the mRNA or protein from the biological sample can be performed using known processes, and the amount can be measured by various methods known to those skilled in the art.

본 발명에서 상기 "생물학적 시료"란 약물에 의해 상기 유전자의 발현 수준 또는 단백질의 수준이 정상 대조군과는 다른 생체로부터 채취된 시료를 말하며, 바람직하게는 간 조직을 포함한다.In the present invention, the "biological sample" refers to a sample obtained from a living body different from the normal control group by the expression level or protein level of the gene by a drug, and preferably includes liver tissue.

본 발명에서 상기 “바이오마커(biomarker)”란 약물 투여시 간 조직에서 증가 또는 감소를 보이는 폴리펩타이드 또는 핵산(예컨대, mRNA 등), 지질, 당지질, 당단백질, 당(단당류, 이당류, 올리고당류 등) 등과 같은 유기 생체 분자 등을 포함한다. 본 발명에서 제공하는 바이오마커는 정상 간 조직에 비해 약물을 투여한 객체의 간 조직에서 발현양이 감소하거나 증가하는 상기 31개의 유전자 또는 상기 유전자들이 발현된 단백질일 수 있다.The term "biomarker" as used herein refers to a polypeptide or nucleic acid (eg, mRNA), lipid, glycolipid, glycoprotein, sugar (monosaccharide, disaccharide, oligosaccharide, etc.) ), And the like. The biomarker provided by the present invention may be the above-mentioned 31 genes or the proteins in which the expression levels of the genes are decreased or increased in the liver tissue of the subject administered with the drug as compared to normal liver tissues.

본 발명에서 상기 바이오마커로 약물에 의한 간 손상을 예측 및 진단할 수 있는 약물로는 이에 한정되지는 않으나, 피라지나마이드(pyrazinamide, PZA,), 라니티딘(ranitidine, RAN), 에날라프릴(enalapril, ENA), 카르바마제핀(carbamazepine, CBZ), 및 클로르프로마진(chlorpromazine, CPZ) 등이 있다. In the present invention, the biomarker can predict and diagnose liver damage caused by a drug by means of drugs including, but not limited to, pyrazinamide (PZA), ranitidine (RAN), enalapril , ENA), carbamazepine (CBZ), and chlorpromazine (CPZ).

한편, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 마커 유전자의 발현 수준 또는 상기 유전자로부터 발현된 단백질의 수준을 측정하는 물질을 포함하는 약물에 의한 간 손상(DILI) 예측 및 진단용 조성물을 제공할 수 있다.Meanwhile, the present invention can provide a composition for predicting and diagnosing liver damage (DILI) by a drug comprising a substance that measures the expression level of a marker gene or the level of a protein expressed from the gene according to the present invention.

본 발명에서 상기 “유전자의 발현 수준”은, 바람직하게 상기 유전자가 발현된 mRNA 수준, 즉, mRNA의 양을 의미하며, 상기 수준을 측정할 수 있는 물질로는 상기 유전자에 특이적인 프라이머 또는 프로브를 포함할 수 있다. 본 발명에서 상기 유전자에 특이적인 프라이머 또는 프로브는 상기 31개의 각각의 유전자 전체 또는 유전자의 특정 영역을 특이적으로 증폭할 수 있는 프라이머 또는 프로브일 수 있으며, 상기 프라이머 또는 프로브는 당업계에 알려진 방법을 통해 디자인할 수 있다.In the present invention, the expression level of the gene refers to the level of the mRNA at which the gene is expressed, that is, the amount of the mRNA. As the substance capable of measuring the level, a primer or a probe specific for the gene . In the present invention, a primer or a probe specific to the gene may be a primer or a probe capable of specifically amplifying the entirety of the 31 genes or a specific region of the gene, and the primer or probe may be prepared by a method known in the art You can design through.

본 발명에서 상기 “프라이머”는 적합한 온도 및 적합한 완충액 내에서 적합한 조건(즉, 4종의 다른 뉴클레오시드 트리포스페이트 및 중합반응 효소) 하에서 주형-지시 DNA 합성의 개시점으로 작용할 수 있는 단일-가닥 올리고뉴클레오타이드를 의미한다. 프라이머의 적합한 길이는 다양한 요소, 예컨대, 온도와 프라이머의 용도에 따라 변화가 있을 수 있다. 또한, 프라이머의 서열은 주형의 일부 서열과 완전하게 상보적인 서열을 가질 필요는 없으며, 주형과 혼성화되어 프라이머 고유의 작용을 할 수 있는 범위 내에서의 충분한 상보성을 가지면 충분하다. 따라서 본 발명에서의 프라이머는 주형인 유전자의 뉴클레오타이드 서열에 완벽하게 상보적인 서열을 가질 필요는 없으며, 이 유전자 서열에 혼성화되어 프라이머 작용을 할 수 있는 범위 내에서 충분한 상보성을 가지면 충분하다. 또한, 본 발명에 따른 프라이머는 유전자 증폭 반응에 이용될 수 있는 것이 바람직하다.In the present invention, the term " primer " refers to a single-stranded DNA strand that can act as a starting point for template-directed DNA synthesis under suitable conditions (i.e., four different nucleoside triphosphates and polymerase enzymes) Means an oligonucleotide. The appropriate length of the primer may vary depending on various factors, such as temperature and use of the primer. In addition, the sequence of the primer does not need to have a sequence completely complementary to a partial sequence of the template, and it is sufficient that the primer has sufficient complementarity within a range capable of hybridizing with the template and acting as a primer. Therefore, the primer of the present invention does not need to have a perfectly complementary sequence to the nucleotide sequence of the gene that is the template, and it is sufficient that the primer has sufficient complementarity within the range capable of hybridizing with the gene sequence to perform the primer action. In addition, it is preferable that the primer according to the present invention can be used for gene amplification reaction.

상기 증폭 반응은 핵산 분자를 증폭하는 반응을 말하며, 이러한 유전자의 증폭 반응들에 대해서는 당업계에 잘 알려져 있고, 예컨대, 중합효소 연쇄반응(PCR), 역전사 중합효소 연쇄반응(RT-PCR), 리가아제 연쇄반응(LCR), 전자 중재 증폭(TMA), 핵산 염기서열 기판 증폭(NASBA) 등이 포함될 수 있다.The amplification reaction refers to a reaction for amplifying a nucleic acid molecule. The amplification reactions of these genes are well known in the art, and examples thereof include polymerase chain reaction (PCR), reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) (LCR), electron mediated amplification (TMA), nucleic acid sequencing substrate amplification (NASBA), and the like.

본 발명에서, 상기 “프로브”는 자연의 또는 변형된 모노머 또는 연쇄(linkages) 의 선형 올리고머를 의미하며, 디옥시리보뉴클레오타이드 및 리보뉴클레오타이드를 포함하고 타켓 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 혼성화 할 수 있으며, 자연적으로 존재하거나 또는 인위적으로 합성된 것을 말한다. 본 발명에 따른 프로브는 단일쇄일 수 있으며, 바람직하게는 올리고디옥시리보뉴클레오티드일 수 있다. 본 발명의 프로브는 자연 dNMP(즉, dAMP, dGMP, dCMP 및 dTMP), 뉴클레오타이드 유사체 또는 유도체를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 프로브는 리보뉴클레오타이드도 포함할 수 있다.In the present invention, the term " probe " means a linear oligomer of natural or modified monomers or linkages, including deoxyribonucleotides and ribonucleotides, capable of specifically hybridizing to a target nucleotide sequence, Or artificially synthesized. The probes according to the present invention may be single-stranded, preferably oligodeoxyribonucleotides. Probes of the invention can include natural dNMPs (i.e., dAMP, dGMP, dCMP and dTMP), nucleotide analogs or derivatives. In addition, the probe of the present invention may also include a ribonucleotide.

또한, 본 발명에서 상기 “단백질의 수준 측정”이란 생물학적 시료에서 약물 노출에 의해 발현이 증가 또는 감소한 바이오마커 단백질의 발현 정도를 확인하는 과정으로서, 바람직하게는 상기 바이오마커 단백질에 대하여 특이적으로 결합하는 항체를 이용하여 단백질의 양을 확인한다.In the present invention, the " measurement of the level of the protein " is a process of confirming the expression level of the biomarker protein whose expression is increased or decreased by the drug exposure in the biological sample. Preferably, The amount of protein is determined using an antibody.

상기 “항체”는 항원성 부위에 대하여 지시되는 특이적인 단백질 분자를 의미하며, 본 발명의 목적상 항체는 본 발명의 31개의 마커 유전자들로부터 발현된 단백질들에 대해 특이적으로 결합할 수 있는 항체를 의미하며, 다클론 항체, 단일클론 항체 및 재조합 항체 등의 항체를 모두 포함한다. 이러한 항체는 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 공지된 기술을 이용하여 제조된 것이라면 모두 사용할 수 있다.The term " antibody " refers to a specific protein molecule directed against an antigenic site. For purposes of the present invention, an antibody is an antibody capable of specifically binding to the proteins expressed from the 31 marker genes of the present invention , And includes all antibodies such as polyclonal antibodies, monoclonal antibodies and recombinant antibodies. Such an antibody can be used as long as it is produced by a person having ordinary skill in the art using known techniques.

또한, 본 발명은 상기 약물에 의한 간 손상 예측 및 진단용 바이오마커 또는 상기 약물에 의한 간 손상 예측 및 진단용 조성물을 포함하는 약물에 의한 간 손상 예측 및 진단용 키트를 제공한다.The present invention also provides a kit for predicting and diagnosing liver damage by a drug comprising a biomarker for predicting and diagnosing liver damage by the drug or a composition for predicting and diagnosing liver damage caused by the drug.

본 발명의 약물에 의한 간 손상 예측 및 진단용 키트는 상기 마커 유전자의 발현 수준 또는 단백질의 양을 측정할 수 있는 프라이머, 프로브 또는 항체를 포함할 수 있으며, 이들의 정의는 앞서 기술된 바와 같다.The kit for predicting and diagnosing liver damage by the drug of the present invention may include a primer, a probe or an antibody capable of measuring the level of expression of the marker gene or the amount of the protein, and the definitions thereof are as described above.

본 발명의 약물에 의한 간 손상 예측 및 진단용 키트가 만일 PCR 증폭 과정에 적용되는 경우, 본 발명의 키트는 선택적으로, PCR 증폭에 필요한 시약, 예컨대, 완충액, DNA 중합효소(예컨대, Thermus aquaticus(Taq), Thermus thermophilus(Tth), Thermus filiformis, Thermis flavus, Thermococcus literalis또는 Pyrococcus furiosus(Pfu)로부터 수득한 열 안정성 DNA 중합효소), DNA 중합 효소 조인자 및 dNTPs를 포함할 수 있으며, 본 발명의 키트가 면역 분석에 적용되는 경우, 본 발명의 키트는 선택적으로, 이차항체 및 표지의 기질을 포함할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 키트는 상기한 시약 성분을 포함하는 다수의 별도 패키징 또는 컴파트먼트로 제작될 수 있다.If the kit for predicting and diagnosing liver damage by the drug of the present invention is applied to a PCR amplification process, the kit of the present invention may optionally include a reagent necessary for PCR amplification, such as a buffer, a DNA polymerase (for example, Thermus aquaticus ), Thermus thermophilus (Tth), Thermus filiformis, Thermis flavus, Thermococcus literalis or Pyrococcus furiosus (Pfu)), DNA polymerase joins and dNTPs, and the kit of the invention may be immunized When applied to the assay, the kit of the present invention may optionally comprise a secondary antibody and a labeling substrate. Further, the kit according to the present invention may be manufactured from a number of separate packaging or compartments containing the reagent components described above.

또한, 본 발명은 상기 바이오 마커를 포함하는 약물에 의한 간 손상 예측 및 진단용 마이크로어레이를 제공한다. 본 발명의 마이크로어레이에 있어서, 상기 마커 단백질 또는 이를 암호화하는 유전자의 발현 수준을 측정할 수 있는 프라이머, 프로브 또는 항체는 혼성화 어레이 요소(hybridizable array element)로서 이용되며, 기질(substrate) 상에 고정화된다. 바람직한 기질은 적합한 견고성 또는 반-견고성 지지체로서, 예컨대, 막, 필터, 칩, 슬라이드, 웨이퍼, 파이버, 자기성 비드 또는 비자기성 비드, 겔, 튜빙, 플레이트, 고분자, 미소입자 및 모세관을 포함할 수 있다. 상기 혼성화 어레이 요소는 상기 기질 상에 배열되고 고정화되며, 이와 같은 고정화는 화학적 결합 방법 또는 UV와 같은 공유 결합적 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 혼성화 어레이 요소는 에폭시 화합물 또는 알데히드기를 포함하도록 변형된 글래스 표면에 결합될 수 있고, 또한 폴리라이신 코팅 표면에서 UV에 의해 결합될 수 있다. 또한, 상기 혼성화 어레이 요소는 링커(예: 에틸렌 글리콜 올리고머 및 디아민)를 통해 기질에 결합될 수 있다.The present invention also provides a microarray for predicting and diagnosing liver damage caused by a drug comprising the biomarker. In the microarray of the present invention, a primer, a probe or an antibody capable of measuring the expression level of the marker protein or the gene encoding the marker protein is used as a hybridizable array element and immobilized on a substrate . Preferred substrates may include, for example, membranes, filters, chips, slides, wafers, fibers, magnetic beads or nonmagnetic beads, gels, tubing, plates, polymers, microparticles and capillaries, as suitable rigid or semi-rigid supports have. The hybridization array elements are arranged and immobilized on the substrate, and such immobilization can be performed by chemical bonding methods or covalent bonding methods such as UV. For example, the hybridization array element may be bonded to a glass surface modified to include an epoxy compound or an aldehyde group, and may also be bound by UV on a polylysine coating surface. In addition, the hybridization array element can be coupled to the substrate via a linker (e.g., ethylene glycol oligomer and diamine).

한편, 본 발명의 마이크로어레이에 적용되는 시료가 핵산일 경우에는 표지(labeling)될 수 있고, 마이크로어레이상의 어레이 요소와 혼성화 될 수 있다. 혼성화 조건은 다양할 수 있으며, 혼성화 정도의 검출 및 분석은 표지 물질에 따라 다양하게 실시될 수 있다. On the other hand, when the sample to be applied to the microarray of the present invention is a nucleic acid, it may be labeled and hybridized with an array element on a microarray. Hybridization conditions may vary, and detection and analysis of hybridization degree may be variously performed depending on the labeled substance.

또한, 본 발명은 상기 마커 유전자의 발현수준 또는 그 발현 단백질 수준을 측정하는 방법을 통해 약물에 의한 간 손상을 예측 및 진단하는 방법을 제공할 수 있는데, 바람직하게 상기 방법은, (a) 약물에 의한 간 손상(DILI)이 의심되는 생물학적 시료로부터 상기 31개 유전자의 mRNA 또는 단백질 발현양을 측정하는 단계; 및 (b) 정상 대조군 시료로부터 상기 유전자의 mRNA 또는 단백질 발현양을 측정하여 상기 (a) 단계의 측정 결과와 비교하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다. In addition, the present invention can provide a method for predicting and diagnosing liver damage caused by a drug through a method of measuring the expression level of the marker gene or the expression protein level thereof, preferably the method comprising: (a) Measuring the amount of mRNA or protein expression of the 31 genes from biological specimens suspected of having liver injury (DILI); And (b) measuring the mRNA or protein expression level of the gene from the normal control sample and comparing the mRNA or protein expression level with the measurement result of step (a).

상기에서 유전자의 발현 수준 또는 단백질의 양을 측정하는 방법은 공지의 기술을 이용하여 생물학적 시료로부터 mRNA 또는 단백질을 분리하는 공지의 공정을 포함하여 수행될 수 있다. 상기 유전자의 발현 수준의 측정은 바람직하게는 mRNA의 수준을 측정하는 것이며, mRNA의 수준을 측정하는 방법은 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 수행될 수 있는데, 예를 들어, 역전사 중합효소 연쇄반응(reversetranscriptase-polymerase chain reaction), 실시간 중합효소 연쇄반응(real time-polymerase chainreaction), 노던 블럿, RNase 보호 분석법, DNA 칩 등이 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 단백질 수준의 측정은 항체를 이용할 수 있는데, 이러한 경우, 생물학적 시료 내의 상기 마커 단백질과 이에 특이적인 항체는 결합물, 즉, 항원-항체 복합체를 형성하며, 항원-항체 복합체의 형성량은 검출 라벨(detection label)의 시그널의 크기를 통해서 정량적으로 측정할 수 있다. 이러한 검출 라벨은 효소, 형광물, 리간드, 발광물, 미소입자(microparticle), 레독스 분자 및 방사선 동위원소로 이루어진 그룹 중에서 선택할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 단백질 수준을 측정하기 위한 분석 방법으로는, 예를 들어, 웨스턴 블럿, ELISA(enzyme linked immunosorbent assay), 방사선면역분석(radioimmunoassay: RIA), 방사선 면역 확산법(radioimmunodiffusion), 면역침전분석법(immunoprecipitation assay), 오우크테로니 면역 확산법, 로케트 면역전기영동, 조직면역 염색, 보체 고정분석법, FACS, 단백질 칩 등이 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The above method of measuring the expression level of the gene or the amount of the protein can be carried out using a known technique including a known process of separating mRNA or protein from a biological sample. The measurement of the expression level of the gene is preferably to measure the level of mRNA, and the method of measuring the level of mRNA can be performed through various methods known in the art, for example, a reverse transcription polymerase chain reaction but are not limited to, reversetranscriptase-polymerase chain reaction, real time-polymerase chain reaction, northern blot, RNase protection assay, DNA chip and the like. In this case, the marker protein and the specific antibody in the biological sample form a conjugate, that is, an antigen-antibody complex, and the amount of the antigen-antibody complex formed is measured using a detection label can be quantitatively measured through the magnitude of the signal of the detection label. Such detection labels can be selected from the group consisting of enzymes, minerals, ligands, emitters, microparticles, redox molecules and radioisotopes, but is not limited thereto. As an assay method for measuring the protein level, for example, Western blot, enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), radioimmunoassay (RIA), radioimmunodiffusion, immunoprecipitation assay, But are not limited to, Ouchteroni immunodiffusion, rocket immunoelectrophoresis, tissue immuno staining, complement fixation assay, FACS, protein chip, and the like.

따라서 본 발명은 상기와 같은 검출 방법들을 통하여, 대조군의 mRNA 발현 양 또는 단백질의 양과 약물에 노출된 경우의 mRNA 발현 양 또는 단백질의 양을 확인할 수 있고, 상기 발현 양의 정도를 대조군과 비교함으로써 약물에 의한 간 손상을 예측 및 진단할 수 있다.
Therefore, the present invention can confirm the amount of mRNA expression or the amount of protein in the control group, the amount of mRNA expression or the amount of protein when exposed to the drug, and compare the degree of expression with the control group, Can predict and diagnose liver damage.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. It will be apparent to those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not limited to these embodiments.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

동물모델 및 약물 처리Animal Models and Drug Disposal

DILI를 유발하는 5 가지 대표적 약물로, 피라지나마이드(pyrazinamide, PZA, CAS number, 98-96-4; Sigma P7136),), 라니티딘(ranitidine, RAN, CAS number, 66357-35-5; Sigma R101), 에날라프릴(enalapril, ENA, CAS number, 75847-73-3; Sigma E6888), 카르바마제핀(carbamazepine, CBZ, CAS number, 298-46-4; Sigma C4024), 및 클로르프로마진(chlorpromazine, CPZ, CAS number, 50-53-3; Sigma C8138)을 선정하였고 이들 약물은 시크마-알드리치(St. Louis, MO, USA)에서 구입하였으며, 제조자의 방식에 따라 실험을 준비하였다. (RAN, CAS number, 66357-35-5; Sigma R101, Sigma R101, Sigma P7136), pyrazinamide (PZA, CAS number, 98-96-4; Sigma P7136), and ranitidine ), Enalapril (ENA, CAS number, 75847-73-3; Sigma E6888), carbamazepine (CBZ, CAS number, 298-46-4; Sigma C4024), and chlorpromazine These drugs were purchased from Sigma-Aldrich (St. Louis, Mo., USA) and prepared according to the manufacturer's instructions.

실험동물로는 오리엔트사(한국, 서울)에서 구입한 7주령 Sprague-Dawley 수컷 랫트를 사용하였고, 모든 실험동물은 23℃, 습도 60±10%인 조건의 사육실에서 낮 12시간/밤 12시간을 주기로 사육하였으며, 물과 사료에는 자유로운 접근이 가능하도록 하였다. 실험기간 동안, 모든 동물은 적어도 하루 한 번 이상 명백한 독성의 징후나 임상 증상을 나타내는지 관찰하였다. 동물실험은 IACIC(Institutional Animal Care and Use Committee)의 가이드라인을 준수하여 실시하였으며, 동물은 무작위적으로 처리군과 대조군으로 구분하여 실험에 사용하였다. Seven-week-old Sprague-Dawley male rats purchased from Orient (Korea, Seoul) were used as experimental animals. Twelve hours / night for 12 hours / night at 23 ℃ and 60 ± 10% And water and feed were freely accessible. During the study period, all animals were observed at least once a day for signs of obvious toxicity or clinical symptoms. Animal experiments were conducted in compliance with the guidelines of the IACIC (Institutional Animal Care and Use Committee), and animals were randomly divided into treatment groups and control groups.

각 약물의 투여량은 각 약물의 공개된 LD50를 참고하여 이의 5%(소량), 10%(중량), 50%(과량)을 투여하는 것으로 결정하였고, 각각 3마리의 동물에, 옥수수 오일(corn oil)에 녹인 PZA (150, 300, 1500 mg/kg), RAN (209.5, 419, 2095 mg/kg), ENA (148.65, 297.3, 1486.5 mg/kg), CBZ (97.85, 195.7, 978.5 mg/kg), CPZ (7.1, 14.2, 71 mg/kg)를 1회 경구 투여하였다. 투여 후 2일, 3일, 10일에 각각 랫트를 희생시키고, 간 조직과 혈청 샘플을 수집하였으며, 이로부터 RNA와 단백질을 추출하여 추가 실험을 진행하였다.
The dosage of each drug was determined by administering 5% (small amount), 10% (weight), and 50% (overdose) thereof, with reference to the published LD 50 of each drug. In each of the three animals, (150, 300, 1500 mg / kg), RAN (209.5, 419, 2095 mg / kg), ENA (148.65, 297.3, 1486.5 mg / kg), CBZ (97.85, 195.7, 978.5 mg / kg) dissolved in corn oil / kg), CPZ (7.1, 14.2, 71 mg / kg) was orally administered once. Rats were sacrificed on days 2, 3, and 10 after administration, liver tissue and serum samples were collected, and RNA and protein were extracted therefrom and further experiments were conducted.

<< 실시예Example 2> 2>

약물 투여에 의한 동물 모델의 일반 독성 평가General Toxicity Evaluation of Animal Models by Drug Administration

<2-1><2-1> 체중 및 기관 무게 변화 관찰Observation of weight and organ weight changes

본 발명자들은 약물에 노출된 상기 실시예 1의 동물 모델에서 일반적인 독성 판단의 지표인 체중 및 간에서 무게 변화가 관찰되는지 확인해 보았다. The present inventors examined whether weight change in the body weight and the liver, which are indexes of general toxicity judgment, in the animal model of Example 1 exposed to the drug was observed.

그 결과, 하기 표2에 나타난 바와 같이, 약물을 투여 후 2일, 3일, 10일 된 동물 모델에서 정상 대조군과 비교하여 체중 및 기관(간)의 무게 변화가 감지되지 않는 것으로 나타났다.As a result, as shown in Table 2 below, weight change and weight change of the organ (liver) were not detected in the animal models 2, 3, and 10 days after administration of the drug as compared with the normal control group.

Figure pat00002
Figure pat00002

<2-2> 혈액의 생화학적 분석<2-2> Biochemical analysis of blood

한편, 약물에 노출된 동물 모델의 혈액을 임상 생화학적으로 분석하기 위하여 랫트의 전혈을 약물 투여 후 2일, 3일, 10일이 경과하여 채취하였다. 약물에 의해 유발된 AST, ALT, TBIL(total bilirubin) 및 ALB의 혈청 내 수준을 표준 혈액 생화학 기술을 사용하여 측정하였다.On the other hand, whole blood of rats was collected 2, 3, and 10 days after drug administration in order to analyze the blood of the animal model exposed to the drug clinically and biochemically. Serum levels of drug-induced AST, ALT, total bilirubin (TBIL) and ALB were measured using standard blood biochemical techniques.

그 결과, 하기 표 3에 나타난 바와 같이, 2일째 알부민의 양이 다소 감소하는 듯한 경향을 보였으나 전반적으로 대조군과 큰 차이는 없는 것으로 확인되었다.As a result, as shown in Table 3 below, the amount of albumin tended to decrease slightly on the second day, but it was found that there was no significant difference from the control group in general.

Figure pat00003
Figure pat00003

상기와 같은 결과는 일반적인 독성 평가를 통해 DILI를 조기에 진단 및 예측하는 것이 용이하지 않음을 나타내는바, 본 발명자들은 약물에 의해 세포 내 수준의 민감한 변화를 감지함으로써 간 손상을 조기에 진단할 수 있는 분자적 수준의 진단 방법을 연구하기로 하였다.
These results indicate that it is not easy to diagnose and predict DILI early through a general toxicity assessment. The present inventors have found that, by detecting a sensitive change in intracellular level by a drug, We decided to study the molecular diagnostic method.

<실시예 3>&Lt; Example 3 >

마이크로어레이를 통한 분자 표지 확인Identification of molecular markers through microarrays

본 발명자들은 랫트 모델을 이용하여 DILI를 조기에 진단 및 예측할 수 있는 특이적 발현 양상을 나타내는 분자 표지를 확인하고자 마이크로어레이 분석을 실시하였다.
The present inventors performed microarray analysis to identify molecular markers showing specific expression pattern that can diagnose and predict DILI early using a rat model.

<3-1> 전체 RNA 추출<3-1> Total RNA Extraction

약물을 투여한지 2일이 경과한 후, 랫트 간 조직 샘플로부터 TRI 시약(Molecular Research Center, Cincinnati, OH)을 사용하여 제조자 방식에 따라 총 RNA를 분리하였다. 이 과정을 간단히 설명하면, 조직을 액체 질소로 냉동시켜 분쇄한 후 1ml의 TRI 시약으로 균질화 하였다. 이를 상온에서 5분간 배양하고, 200 ㎕의 클로로포름을 첨가하여 격렬히 혼합한 뒤 상온에서 3시간 추가 배양하였다. 이후 샘플을 14,000 rpm에서 20분간 원심분리하고, 수성층을 새로운 튜브로 옮겨 동일 부피의 이소프로판올을 첨가한 후 얼음에서 30분간 방치하였다. 이후 상기 샘플을 14,000 rpm에서 15분간 원심분리하고, RNA 침전물을 75% 에탄올로 세척한 후, RNA-무첨가 증류수에 용해하였다. 추출된 RNA의 품질 검사는 RNA StdSens Chips을 이용하여 Experion bioanalyzer(Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA)로 실시하였고, RNA 농도는 ND-1000™ spectrophotometer (Thermo Scientific, Wilmington, DE, USA)로 결정하였다. 최소한 28S/18S ratio of > 1.6인 샘플만을 선별하여 추가 실험에 사용하였다.
Two days after administration of the drug, total RNA was isolated from rat liver tissue samples using TRI reagent (Molecular Research Center, Cincinnati, OH) according to the manufacturer's protocol. To briefly describe this process, tissue was homogenized with 1 ml of TRI reagent after freezing it with liquid nitrogen. The mixture was incubated at room temperature for 5 minutes, mixed with 200 μl of chloroform, vigorously mixed, and further incubated at room temperature for 3 hours. The sample was then centrifuged at 14,000 rpm for 20 minutes, the aqueous layer transferred to a new tube, the same volume of isopropanol added, and then left on ice for 30 minutes. Then, the sample was centrifuged at 14,000 rpm for 15 minutes, and the RNA precipitate was washed with 75% ethanol and dissolved in RNA-free distilled water. The quality of the extracted RNA was determined by using an Experion bioanalyzer (Bio-Rad Laboratories, Hercules, Calif.) Using RNA StdSens Chips and the RNA concentration was determined by ND-1000 ™ spectrophotometer (Thermo Scientific, Wilmington, DE, USA) . Only samples with at least 28S / 18S ratio of> 1.6 were selected and used for further experiments.

<3-2> <3-2> 표지된Labeled 전체  all cRNAcRNA 제조와  Manufacturing 혼성화Hybridization

상기 실시예 <3-1>에서 추출된 총 RNA 1.5 ㎍을 이용하여 biotin-labelled cRNA를 제조하였다. 이중 가닥 cDNA는 Illumina® TotalPrep RNA Amplification Kit (Ambion)을 이용하여 합성하였으며, biotin-UTP-labelled antisense RNA는 시험관 내에서 Ambion's Kit를 이용하여 전사하였다. 모든 labelling 절차는 Ambion에서 제시한 표준 실험방법으로 수행하였으며, cRNA 정제 전후의 생성물의 크기 및 정량은 ExperionTM StdSens RNA Analysis Kit(Bio- Rad, Hercules, CA)로 검증하였다. 정제 후, 생성물을 혼성화 버퍼를 이용하여 240 ng/㎕의 농도로 희석하고, 58℃에서 18시간 동안 혼성화 반응하였다. 랫트의 간 전사체 프로파일을 위하여 Illumina Sentrix RatRef-12 24K Expression Array BeadChip(Illumina, San Diego, CA)을 사용하였으며, 표지된 cRNA를 BeadChip에 혼성화, 세척, 스캐닝하는 실험은 Illumina BeadStation 500×manual에서 제시하는 방법대로 진행하였다. 어레이 신호는 streptavidin-Cy3으로 10분간 반응하여 현상하고, 상기 BeadChip을 세척한 ㅎ후 275 ×g로 4분간 원심분리하여 건조하였다. 어레이는 532 (Cy3) nm laser illumination을 갖는 공초점 유형 이미지 시스템인 Illumina BeadArray reader를 이용하여 스캔하였다. 각 샘플로부터의 데이터는 디폴트 매개변수(default parameters)를 이용하여 Genome Studio software (Illumina)로 추출하였다.
Biotin-labeled cRNA was prepared using 1.5 쨉 g of the total RNA extracted in the above Example <3-1>. Double-stranded cDNA was synthesized using Illumina® TotalPrep RNA Amplification Kit (Ambion). Biotin-UTP-labeled antisense RNA was transferred in vitro using Ambion's Kit. All labeling procedures were carried out using Ambion standard methods. Size and quantification of the products before and after cRNA purification were verified with the Experion StdSens RNA Analysis Kit (Bio-Rad, Hercules, CA). After purification, the product was diluted with a hybridization buffer to a concentration of 240 ng / mu l and hybridized at 58 DEG C for 18 hours. Illumina Sentrix RatRef-12 24K Expression Array BeadChip (Illumina, San Diego, Calif.) Was used for liver transcript profile of rats. Experiments to hybridize, wash and scan labeled cRNA to BeadChip were presented in Illumina BeadStation 500 × manual . The array signal was developed by reacting with streptavidin-Cy3 for 10 minutes, and the BeadChip was washed and centrifuged at 275 x g for 4 minutes. The array was scanned using Illumina BeadArray reader, a confocal type imaging system with 532 (Cy3) nm laser illumination. Data from each sample was extracted with Genome Studio software (Illumina) using default parameters.

<3-3> 데이터 분석<3-3> Analysis of data

Illumina Sentrix RatRef-12 24K Expression Array Bead Chip 발현 데이타는 GenPlex software 3.0 (Istech Inc., Korea)를 이용하여 분석하였다. 초기 데이타 필터링을 위하여 P-call(Detection P value < 0.1)을 나타내는 스팟을 제거하였고, 필터링된 데이터만 추가 분석을 위해 사용하였다. 데이터 표준화를 위해 변위치 표준화(quntile normalization)를 사용하였고, 로그 비(log ratio) 상의 계층적 군집은 Cluster TreeView 2.3(Stanford Univ, USA)을 이용하여 분석하였다.
Illumina Sentrix RatRef-12 24K Expression Array Bead Chip Expression data were analyzed using GenPlex software 3.0 (Istech Inc., Korea). Spots representing P-call (Detection P value <0.1) were removed for initial data filtering and only filtered data was used for further analysis. Quntile normalization was used for data standardization and hierarchical clusters on log ratio were analyzed using Cluster TreeView 2.3 (Stanford Univ, USA).

상기와 같은 실험 결과, 22,517 유전적 요소 가운데, 최소 필터링 기준(Detection P value < 0.1)을 통과한 유전적 요소는 랫트 간의 전체 전사체인 것으로 나타났다. 한편, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 계층적 군집 분석은 시간이 경과하면서 다른 발현 양상을 나타내었는데, 투여 2일째에는, 최소 필터링 기준으로부터 선정된 7,725개의 유전자 요소가 계층적 군집 분석을 통해 4개의 특징적인 군집으로 구별될 수 있었다(대조군, PZA(간세포형), CPZ(담즙형), CBZ, RAN, ENA(혼합형)). 그러나, 투여 3일과 10일째에는 계층적 군집 분석을 통해 특징적 군집을 구별할 수 없었기 때문에, 본 발명자들은 투여 2일째 약물 투여에 의한 유전자 발현 양상을 통해 간 독성을 예측 및 진단하는 것이 적합한 것으로 판단하였다.
Among the 22,517 genetic elements, the genetic component that passed the minimum filtering criterion (Detection P value <0.1) was the entire transfer between the rats. On the other hand, as can be seen from FIG. 1, the hierarchical cluster analysis showed different expression patterns over time. On the second day of administration, 7,725 gene elements selected from the minimum filtering criteria were analyzed by hierarchical cluster analysis (Control group, PZA (hepatocyte type), CPZ (bile type), CBZ, RAN, ENA (mixed type)). However, since the characteristic clusters could not be distinguished through hierarchical cluster analysis on the 3rd and 10th days of administration, the present inventors determined that it is appropriate to predict and diagnose liver toxicity through the gene expression pattern by the administration of the drug on the second day of administration .

<< 실시예Example 4> 4>

약물에 의해 특징적 발현 양상을 나타내는 분자 표지의 확인Identification of molecular markers that characterize expression patterns by drugs

자율 계층적 군집을 통해 약물 투여 2일째, 간세포형, 혼합형, 담즙형을 구분할 수 있는 가장 명확한 분자적 특징이 나타난바, 본 발명자들은 이 시점에서 이들 간세포형, 혼합형, 담즙형을 구분할 수 있는 유전자 세트를 확인해 보고자 하였다. 이들 유형을 구분할 수 있는 최대한 많은 유전자를 검색하기 위하여, Bonferroni 다중 테스트 보정 방식과 결합된 다-분류 알고리즘으로 One Way ANOVA (P <0.0001)를 사용하였다. 그 결과, 발현 프로파일에 따라 대조군과, 3개의 다른 DILI 유형을 나타내는 총 4개의 부류로 분류되는 2,311개의 아웃라이어 유전자를 선별할 수 있었다. 100% 정확도로 이들 DILI 유형을 정확하게 구분할 수 있는 최소한의 유전자를 결정하기 위하여 2,311개의 유전적 요소에 전체 계산 테스트(whole computation test)[유전자 선별 알고리즘, BSS/WSS(the ratio of between group to within-group sums of squares)와 원형 대응 분류 알고리즘(Prototype Matching classification algorithm)]를 적용하였고, 최소한의 아룻라이어 유전자를 Leave-One-Out Cross Validation (LOOCV)을 이용하여 확인하였다.이와 같은 다중-분류 분석을 통하여 31개의 유전자가 DILI 유발 유전자 중 다른 유형의 DILI를 구별할 수 있는 최소한의 유전자로 선별되었다. On the second day of drug administration through autonomous hierarchical clusters, the most definite molecular characteristics that can distinguish hepatocyte, hybrid, and bile were found, and at this time, the present inventors found that these hepatocellular, mixed, I wanted to check the set. One Way ANOVA (P <0.0001) was used as a multi-classification algorithm combined with the Bonferroni multiple test calibration method to search for as many genes as possible to distinguish these types. As a result, 2,311 outlier genes classified into four groups, representing three different DILI types, were selected according to the expression profile. To determine the minimum number of genes that can accurately distinguish these DILI types with 100% accuracy, a total computation test (genetic sorting algorithm, BSS / WSS (the ratio of between group to within- group sums of squares and Prototype Matching classification algorithm], and confirmed the minimum Aurus lia gene using Leave-One-Out Cross Validation (LOOCV). Thirty-one genes were selected as the minimum genes that can distinguish DILI from other types of DILI-induced genes.

상기 31개의 유전자는 하기 표 4에 기재된 바와 같으며, 이들 31개 유전자 발현의 계층적 군집은 그들의 발현 프로파일에 의하여 덴드로그램 상에서 세 가지 DILI 유형을 정확히 구별하는 것으로 확인되었다(도 2A). 또한, 데이타 세트를 분석하는 또 다른 기술인 principal component analysis(PCA)을 통해 공간 배열 상에서도 4개의 분류가 명확하게 구별되는 것으로 나타났다(도 2B 참조). 이들 31개의 아웃라이어 유전자는 예측 신뢰도 분석에 의해 추가 검증되었고, LOOCV에 의해 100개의 임의 분할로 분류되었다. 고정확도 분류법을 이용하여 각 분류 할당 빈도를 요약한 결과 각 분류는 100% 예측도를 나타내었다(도 2C 참조).
The 31 genes are as shown in Table 4 below, and the hierarchical clusters of these 31 gene expressions were identified by their expression profiles to correctly distinguish three DILI types on the dendrogram (Fig. 2A). In addition, principal component analysis (PCA), another technique for analyzing datasets, has shown that four classes are clearly distinguished on spatial arrangements (see FIG. 2B). These 31 outliers genes were further validated by predictive reliability analysis and were classified into 100 random splits by LOOCV. As a result of summarizing the frequency of each classification using the high accuracy classification, each classification showed 100% prediction (see FIG. 2C).

Figure pat00004
Figure pat00004

한편, 투여 3일 및 10일 실험군에서는 상기와 같은 정확도를 갖는 아웃라이어 유전자를 선별할 수 없었다(데이터 미도시).
On the other hand, outlier genes having the above-described accuracy could not be selected in the experimental group on the 3rd and 10th day of administration (data not shown).

<< 실시예Example 5> 5>

약물에 의해 특징적 발현 양상을 나타내는 Indicating a characteristic expression pattern by the drug 분자경로Molecular pathway 분석 analysis

DILI의 유형에 따라 구별되는 분자적 특징 간의 생물학적 관련성을 조사하기 위하여, 본 발명자들은 Welch's T-test (P < 0.05)와 1.5-fold change cut-off를 조합하여 각 DILI 유형에 따른 대규모 특징적 발현 양상을 확인해 보았다. 본 발명자들은 DILI 유형에 따른 발현 양상과 관련된 분자적 경로를 검색하기 위하여 DAVID web-based bioinformatics platform(http://david.abcc.ncifcrf.gov/)에 본 발명에 따른 특징적인 발현 양상을 업로드하였다. Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery (DAVID) 6.7 Bioinformatics Resources 는 KEGG 및 Biocarta pathway 데이터 베이스와 같이 다양한 분자적 기전을 수집해 놓은 데이터 베이스이다. 상기 데이터 베이스를 이용하면 기능적으로 연관된 유전자들의 부류를 결정하고 동일 기전에 관련된 유전자들을 결정할 수 있다. 즉, DAVID는 본 발명에서 약물 처리에 따라 차등 발현된 유전자들이 어떠한 경로에 관여하는지를 확인해 줄 수 있다. 따라서, 본 발명자들은 세 가지 유형의 간 독성 유발 약물에 노출된 랫트 간에서 차등 발현되는 유전자들과 연관된 생물학적 기전을 연구하기 위하여 DAVID Functional Annotation Chart and Functional Annotation clustering tools를 사용하였고, fild enrichment, p-value, Bonferroni corrected p-value를 계산하기 위하여 0.1의 용이성 점수를 사용하였다. 본 발명자들이 Welch's T-test (P < 0.05)와 a 1.5-fold change cut-off의 조합을 사용하여 각 DILI 유형에 따른 특징적인 발현 양상을 확인해 본 결과, 간세포형에서 발현 양상이 변화된 1,145개의 아웃라이어 유전자는 gene count = 10, ease score = 0.1의 임계값으로 관찰하였을 때, 11 개의 주요 경로와 연관되어 있음을 확인할 수 있었고, 주요 신호전달 경로는 폐쇄 접합(Tight junction), PPAR 신호전달 경로, 백혈구 내피 이동(Leukocyte transendothelial migration), 부정맥 우심실 심근증(Arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy (ARVC)), 접착 접합(Adherens junction), MAPK 신호전달 경로, Neurotrophin 신호전달 경로, 대장암,초점접착역(Focal adhesion), 톨-유사 수용체(Toll-like receptor) 신호전달 경로, 리소좀과 관계되어 있음을 알 수 있었다(도 3A 참조). 또한, 혼합형에서 발현 양상이 변화된 1,439개의 아웃라이어 유전자는 약물 대사, 스테로이드 호르몬 생한성, 시토크롬 P450에 의한 이물질 대사, 레티놀 대사, PPAR 신호전달 경로, 스플라이시오좀(Spliceosome), 접착 접합(Adherens junction), 폐쇄 접합(Tight junction), 리보솜(Ribosome), 백혈구 내피 이동(Leukocyte transendothelial migration), 엔도시토시스(endocytosis), Adipocytokine 신호전달 경로, MAPK 신호전달 경로, Neurotrophin 신호전달 경로, 리소좀, 암 관련 경로, 전립선 암, 췌장암, 아라키돈산 대사, 대장암, 비소세포 폐암, 만성 골수성 백혈병 등의 분자기전과 연관되어 있는 것으로 나타났다(도 3B 참조). 한편, 담즙형에서 발현 양상이 변화된 1,130개의 아웃라이어 유전자의 경우 리보솜, 스플라이시오좀, 약물 대사, 소세포 폐암, 암 관련 경로, 엔도시토시스의 6개 경로와 관련된 것으로 나타났다(도 3C 참조).In order to investigate the biological relevance of distinctive molecular characteristics according to the type of DILI, the present inventors used a combination of Welch's T-test (P <0.05) and 1.5-fold change cut-off, . We have uploaded a characteristic expression pattern according to the invention in the DAVID web-based bioinformatics platform (http://david.abcc.ncifcrf.gov/) to search for molecular pathways associated with the expression pattern according to the DILI type . Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery (DAVID) 6.7 Bioinformatics Resources is a database of various molecular mechanisms, such as the KEGG and Biocarta pathway databases. The database can be used to determine the classes of functionally related genes and determine genes involved in the same mechanism. That is, in the present invention, DAVID can identify the pathway of genes differentially expressed according to drug treatment. Therefore, the present inventors used the DAVID Functional Annotation Chart and Functional Annotation clustering tools to study the biological mechanisms associated with genes differentially expressed in rats exposed to three types of hepatotoxic inducing drugs, fild enrichment, p- value, and bonferroni corrected p-value. Using the combination of Welch's T-test (P <0.05) and a 1.5-fold change cut-off, the present inventors examined characteristic expression patterns according to DILI types. As a result, 1,145 out- The lyer gene was found to be associated with 11 major pathways when observed at a threshold of gene count = 10 and ease score = 0.1. The major signaling pathways were Tight junction, PPAR signaling pathway, Leukocyte transendothelial migration, Arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy (ARVC), Adherence junction, MAPK signaling pathway, Neurotrophin signaling pathway, Colon cancer, Focal adhesion, Toll-like receptor signaling pathway, associated with lysosomes (see Figure 3A). In addition, 1,439 outliers with altered expression pattern in the mixed type have been shown to be involved in drug metabolism, steroid hormone deficiency, foreign body metabolism by cytochrome P450, retinol metabolism, PPAR signaling pathway, spliceosome, ), Tight junction, Ribosome, Leukocyte transendothelial migration, Endocytosis, Adipocytokine signaling pathway, MAPK signaling pathway, Neurotrophin signaling pathway, Lysosome, Cancer-related pathway , Prostate cancer, pancreatic cancer, arachidonic acid metabolism, colon cancer, non-small cell lung cancer, and chronic myelogenous leukemia (see FIG. 3B). On the other hand, 1,130 outlier genes whose expression patterns were changed in the bile form were found to be related to six pathways of ribosome, spliceosome, drug metabolism, small cell lung cancer, cancer-related pathways, and endocytosis (see FIG.

이후 본 발명자들은 DILI의 각 유형이 작용하는 기전을 조사하기 위하여, MsigDB (The Molecular Signatures Database)에서 DILI의 다른 유형들과 연관된 DILI에 의해 하향 조절되는 특정 유전자 세트에 대한 Gene Set Enrichment Analysis(GSEA)을 실시하였다. 또한, 이러한 분자 기전의 상호작용을 확인하기 위하여 ConceptGen(http://conceptgen.ncibi.org)을 이용하여 네트워크 분석을 실시하였다. The present inventors then conducted Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) for specific gene sets down-regulated by DILI associated with other types of DILI in MsigDB (The Molecular Signatures Database) to investigate the mechanism by which each type of DILI works. Respectively. In addition, we conducted network analysis using ConceptGen (http://conceptgen.ncibi.org) to confirm the interactions of these molecular mechanisms.

그 결과, 하기 표 5와 같은 4 가지 경로를 확인할 수 있었으며, 이 중에서도 특히 KEGG PATHWAYS IN CANCER와 관련된 경로와 특히 상관관계가 높은 것으로 나타났다(도 4 참조). 한편, KEGG PATHWAYS IN CANCER와 관련된 경로에서 하향 조절된 유전자들은 각 DILI 유형별로 차이가 있어 각 유형에 따른 별개의 분자적 변화가 나타나는 것을 알 수 있었다.
As a result, the following four pathways as shown in Table 5 were confirmed, and it was found that there was a particularly particularly high correlation with paths related to KEGG PATHWAYS IN CANCER (see FIG. 4). On the other hand, in the pathway related to KEGG PATHWAYS IN CANCER, the down-regulated genes were different according to each DILI type, and distinct molecular changes according to each type appeared.

Figure pat00005
Figure pat00005

이와 함께, 본 발명자들은 MsigDB를 통하여 각 DILI의 유형에 따라 상향 또는 하향 조절되는 유전자들이 관여하는 신호전달 경로를 조사해 본 결과 하기 표 6 및 도 5와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
In addition, the present inventors examined the signal transmission pathways involved in up-regulated or down-regulated genes according to the type of each DILI through MsigDB. As a result, results as shown in Table 6 and FIG. 5 were obtained.

Figure pat00006
Figure pat00006

본 발명자들은 DILI와 연관된 분자적 기전을 좀 더 면밀히 관찰하고자, ConceptGen mapping tool을 이용하여 각 DILI를 유발하는 약물의 특징적인 분자적 프로파일과 함께 다양한 분자적 경로의 상관관계를 연구하였다. To further observe the molecular mechanism associated with DILI, the present inventors used a ConceptGen mapping tool to study the correlation of various molecular pathways with the characteristic molecular profile of each DILI-inducing drug.

그 결과, 도 6에서 볼 수 있듯이 각 DILI 유형에 따른 ConceptGenNetwork Graph는 대사, 염증, 세포 접합, 액틴 세포골격, MAPK 신호전달 및 번역 과정을 DILI에 의한 특징적인 분자적 기전으로 나타내었다. As a result, as shown in FIG. 6, the ConceptGenNetwork Graph according to each DILI type showed metabolic, inflammation, cell junction, actin cytoskeleton, MAPK signal transduction and translation process as a characteristic molecular mechanism by DILI.

이 중에서도 간세포형 손상을 유발하는 약물(PZA)은 대사, 염증, 세포 접합 경로와(도 6A 참조), 혼합형 손상을 유발하는 약물(CBZ, RAN, ENA) 은 대사, 염증, 액틴 세포골격, MAPK 신호전달 경로와(도 6B 참조), 담즙형 손상을 유발하는 약물(CPZ)은 대사 염증, 번역 경로와 밀접한 연관이 있는 것으로 나타났다(도 6C 참조). 이러한 네트워크 분석은 상기 GSEA를 통한 분석 결과와 일치하는 것으로, 대사, 염증과 관련된 신호전달 경로는 DILI와 관련된 분자기전와 공통적으로 관여하는 기전임을 확인할 수 있었다.
Among them, drugs (PZA) that cause hepatocyte-type damage are metabolism, inflammation, cell junction pathway (see FIG. 6A), drugs that cause mixed damage (CBZ, RAN, ENA) The signaling pathway (see FIG. 6B) and the bile duct damaging drug (CPZ) were closely associated with metabolic inflammation and translation pathways (see FIG. 6C). This network analysis is consistent with the results of the above GSEA analysis, and it was confirmed that the signal transduction pathway related to metabolism and inflammation is a mechanism that is commonly involved with DILI-related molecular mechanisms.

<< 실시예Example 6> 6>

트랜스크립토믹스와Transcryptomics and 프로테오믹스를 이용한 바이오  Biology with proteomics 마커Marker 동정 Sympathy

<6-1> <6-1> 랫트Rat 간 조직으로부터의 단백질 추출 Protein extraction from liver tissue

랫트 간 조직을 7 M urea , 2 M thiourea containing 4% (w/v) 3-[ (3-cholamidopropyl) dimethylammonio] -1-propanesulfonate (CHAPS), 1% (w/v) dithiothreitol (DTT) 및 2% (v/v) pharmalyte and 1 mM benzamidine으로 이루어진 용해용 용액에 넣고 motor-driven homogenizer (PowerGen125, Fisher Scientific)을 이용하여 균질화하였다. 단백질은 상온에서 1시간 동안 보텍싱하여 추출하였다. 15℃에서 15,000×g로 1시간 동안 원심분리한 후, 불용해성 물질은 제거하고, 용해성 부분만 2D 겔 전기영동을 위해 사용하였다. 단백질 로딩 양은 Bradford assay로 정상화하였다. Rat liver tissues were treated with 7 M urea, 2 M thiourea containing 4% (w / v) 3- [(3-cholamidopropyl) dimethylammonio] -1-propanesulfonate (CHAPS), 1% (w / v) dithiothreitol (v / v) pharmalyte and 1 mM benzamidine and homogenized using a motor-driven homogenizer (PowerGen 125, Fisher Scientific). Proteins were extracted by vortexing at room temperature for 1 hour. After centrifugation at 15,000 x g for 1 hour at 15 &lt; 0 &gt; C, the insoluble material was removed and only the soluble portion was used for 2D gel electrophoresis. Protein loading was normalized by Bradford assay.

<6-2> 2D 겔 전기영동을 통한 <6-2> Through 2D gel electrophoresis 발현양Expression level 변화한 단백질 동정 Identified Protein Changes

프로테오믹스 분석을 위하여 본 발명자들은 상기 추출된 단백질 6개를 모아 사용하였다. IPG 건조막은 7M urea와 2% 3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonate (CHAPS), 1% dithiothreitol (DTT), 1% pharmalyte를 포함하는 2M thiourea를 이용하여 12-16시간 동안 평형화하고, 200 ㎍의 샘플을 로딩하였다. Isoelectric focusing (IEF)은 20℃에서 Multiphor II electrophoresis unit와 EPS 3500 XL power supply (Amersham Biosciences, UK)를 이용하여 제조자 방식에 따라 수행하였다. 2차원화에 앞서, 막은 equilibration buffer (50mM Tris-Cl, pH6.8 containing 6M urea, 2% SDS and 30% glycerol)에서 처음에는 1% DTT를 이용하여 다음에는 2.5% iodoacetamide를 이용하여 10분간 반응시켰다. 이후 막을 SDS OAGE gels(20 x 24 cm, 10-16%)에 넣고, Hoefer DALT 2D system (Amersham Biosciences, UK)을 이용하여 제조자 방식에 따라 SDS-PAGE를 진행하였다. 2D 겔은 20℃에서 1,700Vh로 전기영동한 후 실버 염색(silver staining)하였다. 다만, 고정 및 glutaraldehyde를 이용한 민감화 단계는 생략하였다. 디지털 이미지의 정량분석은 PDQuest version 7.0 software (Bio- Rad, Hercules, CA)을 이용하여 제조자 방식에 따라 수행하였고, 각 스팟의 양은 총 유효 스팟의 강도로 표준화하였다. 단백질 스팟은 대조군 샘플에 비하여 발현양에서 2배 이상 변화한 경우 발현이 유의하게 변화한 것으로 선별하였다. 이후, 추가 통합 분석을 위하여 계층적 군집 및 다중-분류 테스트로 분석하였다.
For the proteomic analysis, the present inventors collected 6 extracted proteins. IPG dried membranes were equilibrated for 12-16 hours using 2M thiourea containing 7M urea and 2% 3 - [(3-cholamidopropyl) dimethylammonio] -1-propanesulfonate (CHAPS), 1% dithiothreitol (DTT), 1% pharmalyte And 200 μg of sample was loaded. Isoelectric focusing (IEF) was performed at 20 ° C using a Multiphor II electrophoresis unit and an EPS 3500 XL power supply (Amersham Biosciences, UK) according to the manufacturer's protocol. Prior to 2Dization, the membranes were first incubated with 1% DTT in 2.5% iodoacetamide in an equilibration buffer (50 mM Tris-Cl, pH 6.8 containing 6 M urea, 2% SDS and 30% glycerol) . The membranes were then placed in SDS OAGE gels (20 x 24 cm, 10-16%) and subjected to SDS-PAGE according to the manufacturer's protocol using the Hoefer DALT 2D system (Amersham Biosciences, UK). The 2D gel was electrophoresed at 1,700 Vh at 20 ° C and then silver stained. However, the sensitization step using fixed and glutaraldehyde was omitted. Quantitative analysis of digital images was performed using PDQuest version 7.0 software (Bio-Rad, Hercules, Calif.) According to the manufacturer's method. The amount of each spot was normalized to the intensity of the total effective spot. Protein spots were selected to show significant changes in expression when the expression level was more than 2 times that of the control sample. Then, we analyzed by hierarchical clustering and multi - classification test for further integrated analysis.

<6-3> <6-3> 트랜스크립토믹스와Transcryptomics and 프로테오믹스의 통합 분석 Integrated analysis of proteomics

상기 실시예를 통화여 관찰된 트랜스크립토믹스와 프로테오믹스에 공통된 분자적 기능과 생물학적 경로를 동정하기 위하여 PANTHER (Protein ANalysis THrough Evolutionary Relationships) Classification System을 사용하였다.The PANTHER (Protein ANalysis THrough Evolutionary Relationships) Classification System was used to identify the molecular functions and biological pathways common to transcriptomics and proteomics observed in the above example.

트랜스크립톰과 프로테옴의 통합 분석을 통하여 본 발명자들은 세 가지 DILI 유형을 구별할 수 있는 유전자와 단백질 특성을 동정할 수 있었는데, 우선 본 발명자들은 DILI 유발 약물을 처리한지 2일 경과한 후 간 조직에서 단백질 발현이 크게 변하는 205개의 단백질을 동정하였다. 이러한 발현 양상이 변화된 단백질의 자율 계층적 군집은 식별 가능한 일정한 패턴을 나타내었는데(도 7A 참조), 총 135개의 단백질 요소 중에서 트랜스크립톰 데이터 세트와 매칭되는 유전적 요소로써, 랫트의 간 조직에서 특징적인 프로테옴 발현 양상에 의해 각 DILI 유형을 구별할 수 있는 115개의 단백질 요소를 동정하였다. 또한, 본 발명자들은 135개의 간 DILI 프로테옴 중 100개의 유전자 요소가 99.07%의 정확도로 DILI 유형을 구별할 수 있음을 확인하였다(데이터 미도시). 한편, 본 발명자들은 트랜스크립토믹스와 프로테오믹스 모두에서 공통적으로 발현양이 변화한 것으로 나타난 84개의 유전자와 단백질 요소를 동정하였다. 이들 84개의 유전자와 단백질 요소는 매우 높은 정확도로 DILI 유형을 구별할 수 있으며, 본 발명자들은 중복된 요소를 배재한 후 최종 60개의 유전자 및 단백질 요소를 동정하였으며, 이는 하기 표 7과 같다. 이들, 60개의 요소의 분자적 기능, 생물학적 공정 및 세포 구성요소를 경로 발굴 수단인 PANTHER를 이용하여 분석해 본 결과, 촉매 활성, 대사 과정, 세포내 경로와 밀접한 관련이 있는 것을 확인할 수 있었다.
Through the integrated analysis of transcryptom and proteome, the present inventors were able to identify gene and protein characteristics capable of distinguishing the three DILI types. First, the inventors of the present invention, after 2 days from the treatment of the DILI-induced drug, We identified 205 proteins whose protein expression was greatly changed. The autonomic hierarchical clusters of these altered expression patterns showed a consistent pattern (see FIG. 7A), a genetic component of a total of 135 protein elements that matched the transcriptomic data set, We identified 115 protein elements capable of differentiating each DILI type by proteome expression pattern. In addition, the present inventors confirmed that 100 gene elements among 135 liver DILI proteomes can distinguish DILI types with an accuracy of 99.07% (data not shown). On the other hand, the present inventors identified 84 genes and protein elements in which expression levels were commonly changed in both transcriptomics and proteomics. These 84 genes and protein elements can distinguish DILI types with very high accuracy and we have identified the final 60 genes and protein elements after dispensing redundant elements, as shown in Table 7 below. The analysis of the molecular functions, biological processes and cellular components of these 60 elements using PANTHER, a pathway discovery tool, was found to be closely related to catalytic activity, metabolism and intracellular pathways.

Figure pat00007
Figure pat00007

DILI : 약물에 의해 유도된 간 손상(Drug induced liver injury)DILI: Drug induced liver injury.

Claims (12)

하기 표에 기재된 31개의 유전자, 상기 유전자로부터 발현된 mRNA 및 상기 유전자로부터 발현된 단백질으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 약물에 의한 간 손상을 예측 및 진단하기 위한 바이오 마커 조성물.
Figure pat00008
A biomarker composition for predicting and diagnosing liver damage by a drug comprising any one selected from the group consisting of 31 genes listed in the following table, mRNA expressed from the gene, and proteins expressed from the gene.
Figure pat00008
제1항에 있어서,
상기 바이오 마커는 알라닌 아미노전이효소(ALT)의 수치가 증가하는 간세포형; 알칼리성 인산분해효소(ALP)의 수치가 증가하는 담즙형; 및 알라닌 아미노전이효소(ALT)와 알칼리성 인산분해효소(ALP)의 수치가 모두 증가하는 혼합형의 간 손상 유형을 구별하는 것을 특징으로 하는 약물에 의한 간 손상을 예측 및 진단하기 위한 바이오 마커 조성물.
The method according to claim 1,
The biomarker may be a hepatocyte type in which the level of alanine aminotransferase (ALT) is increased; Bile type with increased levels of alkaline phosphatase (ALP); And a mixed type liver damage type in which the levels of alanine aminotransferase (ALT) and alkaline phosphatase (ALP) are both increased.
제2항에 있어서,
상기 간세포형 간 손상은 피라지나마이드(pyrazinamide, PZA)에 의해 유도되는 것을 특징으로 하는 약물에 의한 간 손상을 예측 및 진단하기 위한 바이오 마커 조성물.
3. The method of claim 2,
Wherein the hepatocellular liver damage is induced by pyrazinamide (PZA). The biomarker composition for predicting and diagnosing liver damage by a drug.
제2항에 있어서,
상기 담즙형 간 손상은 클로르프로마진(chlorpromazine, CPZ)에 의해 유도되는 것을 특징으로 하는 약물에 의한 간 손상을 예측 및 진단하기 위한 바이오 마커 조성물.
3. The method of claim 2,
Wherein the bile duct injury is induced by chlorpromazine (CPZ). The biomarker composition for predicting and diagnosing liver damage by a drug.
제2항에 있어서,
상기 혼합형 간 손상은 라니티딘(ranitidine, RAN), 에날라프릴(enalapril, ENA) 및 카르바마제핀(carbamazepine, CBZ)으로 이루어진 군에서 선택되는 약물에 의해 유도되는 것을 특징으로 하는 약물에 의한 간 손상을 예측 및 진단하기 위한 바이오 마커 조성물.
3. The method of claim 2,
Wherein the mixed liver injury is induced by a drug selected from the group consisting of ranitidine (RAN), enalapril (ENA) and carbamazepine (CBZ). A biomarker composition for predicting and diagnosing cancer.
제1항에 있어서,
상기 바이오 마커는 제1항의 표에 기재된 유전자의 간 조직에서의 발현양 변화를 통하여 간 손상을 예측 또는 진단하는 것을 특징으로 하는 약물에 의한 간 손상을 예측 및 진단하기 위한 바이오 마커 조성물.
The method according to claim 1,
The biomarker is a biomarker composition for predicting and diagnosing liver damage caused by a drug, characterized in that liver damage is predicted or diagnosed through a change in the expression level of the gene listed in the table 1 in liver tissue.
제2항에 있어서,
상기 간 손상 유형이 간세포형 간 손상인 경우, 제1항의 표에 기재된 유전자들 중 1번 내지 13번, 16번 내지 21번, 26번 내지 28번, 30번 및 31번 유전자들의 mRNA 또는 단백질 발현은 정상 대조군 시료에 비해 증가하고, 14번, 15번, 22번 내지 25번 및 29번 유전자들의 mRNA 또는 단백질 발현은 정상 대조군 시료에 비해 감소하는 것을 특징으로 하는 약물에 의한 간 손상을 예측 및 진단하기 위한 바이오 마커 조성물.
3. The method of claim 2,
MRNA or protein expression of genes 1 to 13, 16 to 21, 26 to 28, 30 and 31 of the genes listed in the table of claim 1 when the liver damage type is hepatocellular liver damage And the expression of mRNA or protein of genes 14, 15, 22 to 25 and 29 is decreased as compared with the normal control sample. .
제2항에 있어서,
상기 간 손상 유형이 담즙형 간 손상인 경우, 제1항의 표에 기재된 유전자들 중 1번 내지 13번, 17번, 19번 내지 21번, 26번, 27번, 29번 및 31번 유전자들의 mRNA 또는 단백질 발현은 정상 대조군 시료에 비해 증가하고, 14번 내지 16번, 18번, 22번 내지 25번, 28번 및 30번 유전자들의 mRNA 또는 단백질의 발현은 정상 대조군 시료에 비해 감소하는 것을 특징으로 하는 약물에 의한 간 손상을 예측 및 진단하기 위한 바이오 마커 조성물.
3. The method of claim 2,
When the liver damage type is biliary type liver damage, mRNAs of genes 1 to 13, 17, 19 to 21, 26, 27, 29 and 31 of the genes listed in the table of claim 1 Or protein expression is increased as compared to the normal control sample and the expression of the mRNA or protein of the genes 14 to 16, 18, 22 to 25, 28 and 30 is decreased as compared with the normal control sample A biomarker composition for predicting and diagnosing liver damage caused by a drug that is a drug of interest.
제2항에 있어서,
상기 간 손상 유형이 혼합형 간 손상인 경우, 제1항의 표에 기재된 유전자들 중 1번 내지 13번, 17번 내지 21번, 26번 내지 28번 및 31번 유전자들의 mRNA 또는 단백질 발현은 정상 대조군 시료에 비해 증가하고, 14번 내지 16번, 22번 내지 25번, 29번 및 30번 유전자들의 mRNA 또는 단백질 발현은 정상 대조군 시료에 비해 감소하는 것을 특징으로 하는 간 손상 예측 및 진단용 바이오 마커.
3. The method of claim 2,
MRNA or protein expression of the genes 1 to 13, 17 to 21, 26 to 28 and 31 of the genes listed in the table of the first claim when the type of liver damage is mixed liver damage, And the expression of mRNA or protein of genes 14 to 16, 22 to 25, 29 and 30 is decreased as compared to a normal control sample.
(a) 약물에 의한 간 손상(DILI)이 의심되는 생물학적 시료로부터 제1항의 표에 기재된 31개 유전자의 mRNA 또는 단백질 발현양을 측정하는 단계; 및
(b) 정상 대조군 시료로부터 상기 유전자의 mRNA 또는 단백질 발현양을 측정하여 상기 (a) 단계의 측정 결과와 비교하는 단계를 포함하는 간 손상을 예측 및 진단하기 위한 정보를 제공하는 방법.
(a) measuring the amount of mRNA or protein expression of the 31 genes listed in the table of claim 1 from a biological sample suspected of causing liver damage by drug (DILI); And
(b) measuring the mRNA or protein expression level of the gene from a normal control sample and comparing the mRNA or protein expression level with the measurement result of step (a).
제10항에 있어서,
상기 생물학적 시료는 피검체로부터 분리된 간 조직인 것을 특징으로 하는 간 손상을 예측 및 진단하기 위한 정보를 제공하는 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the biological sample is a liver tissue isolated from a subject.
제10항에 있어서,
상기 측정은 역전사 중합효소 연쇄반응(reverse transcriptase-polymerase chain reaction), 실시간 중합효소 연쇄반응(real time-polymerase chain reaction), 웨스턴 블럿, 노던 블럿, ELISA(enzyme linked immunosorbent assay), 방사선면역분석(RIA: radioimmunoassay), 방사 면역 확산법(radioimmunodiffusion) 및 면역침전분석법(immunoprecipitation assay)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 간 손상을 예측 및 진단하기 위한 정보를 제공하는 방법.
11. The method of claim 10,
The measurement may be performed using a reverse transcriptase-polymerase chain reaction, real time-polymerase chain reaction, Western blot, northern blot, enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) wherein the method is performed by a method selected from the group consisting of radioimmunoassay, radioimmunodiffusion, and immunoprecipitation assay.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180124730A (en) 2017-05-11 2018-11-21 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Gate valve apparatus and substrate treatment system
KR20190027474A (en) * 2017-09-07 2019-03-15 계명대학교 산학협력단 Biomarker composition for prediction of the compounds causing hepatotoxicity and screening method of the compounds causing hepatotoxicity using the same
KR102125828B1 (en) * 2018-12-19 2020-06-23 가톨릭대학교 산학협력단 Biomarker composition for diagnosing susceptibility to hepatotoxicity and diagnosing method thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100035265A1 (en) 2008-07-18 2010-02-11 Aris Floratos Biomarkers for Drug-Induced Liver Injury
GB0911569D0 (en) 2009-07-03 2009-08-12 Ulive Entpr Ltd Method for the detection of organ or tissue injury

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180124730A (en) 2017-05-11 2018-11-21 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Gate valve apparatus and substrate treatment system
KR20190027474A (en) * 2017-09-07 2019-03-15 계명대학교 산학협력단 Biomarker composition for prediction of the compounds causing hepatotoxicity and screening method of the compounds causing hepatotoxicity using the same
KR102125828B1 (en) * 2018-12-19 2020-06-23 가톨릭대학교 산학협력단 Biomarker composition for diagnosing susceptibility to hepatotoxicity and diagnosing method thereof

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