KR20180098149A - Method for diagnosis of diabetes using analysis of bacteria metagenome - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세균 메타게놈 분석을 통해 당뇨병을 진단하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 피검체 유래 샘플을 이용해 세균 메타게놈 분석을 수행하여 특정 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 분석함으로써 당뇨병의 원인인자, 질병 위험도, 및 경과를 예측하는 방법에 관한 것이다.
환경에 존재하는 세균에서 분비되는 세포밖 소포는 체내에 흡수되어 인슐린에 반응하는 장기에 분포하여 인슐린 저항성 등의 대사기능에 영향을 주어 당뇨병을 유도 혹은 억제할 수 있는데, 당뇨병은 증상이 나타나기 전 발생을 예측하는 것이 어려워 효율적인 치료가 어려운 실정이므로, 본 발명에 따른 인체 유래 샘플을 이용한 세균 유래 세포밖 소포의 메타게놈 분석을 통해 당뇨병의 원인인자를 진단하고, 발병의 위험도를 미리 진단함으로써 당뇨병의 위험군을 조기에 진단 및 예측하여 적절한 관리를 통해 발병 시기를 늦추거나 발병을 예방할 수 있으며, 발병 후에도 원인인자를 진단 할 수 있어 당뇨병의 발병률을 낮추고 치료효과를 높일 수 있다. The present invention relates to a method for diagnosing diabetes through analysis of a bacterial metagenome, and more specifically, by analyzing a bacterial meta genome using a sample derived from a subject to analyze the increase or decrease in the content of a specific bacterium-derived extracellular vesicle, Factors, disease risk, and the course of the disease.
The extracellular vesicles secreted from bacteria in the environment are absorbed into the body and distributed in organs responsive to insulin, and they can induce or suppress diabetes by affecting metabolic functions such as insulin resistance. It is difficult to predict the cause of diabetes mellitus. Therefore, by analyzing the metagenome of the extracellular vesicles derived from bacteria using the human-derived sample according to the present invention, it is possible to diagnose the cause of diabetes and diagnose the risk of the onset, Can be diagnosed and predicted at an early stage, so that it is possible to delay the onset of the disease or to prevent the onset of the disease through proper management and diagnose the causative factor after the onset, thereby lowering the incidence of diabetes and improving the therapeutic effect.
Description
본 발명은 세균 메타게놈 분석을 통해 당뇨병을 진단하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 피검체 유래 샘플을 이용해 세균 메타게놈 분석을 수행하여 특정 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 분석함으로써 당뇨병의 원인인자, 발병 위험도, 및 질병경과를 진단하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for diagnosing diabetes through analysis of a bacterial metagenome, and more specifically, by analyzing a bacterial meta genome using a sample derived from a subject to analyze the increase or decrease in the content of a specific bacterium-derived extracellular vesicle, Factors, risk of onset, and disease progression.
21세기 고령화 사회에서 식이습관 등의 생활환경의 변화로 최근 50년 사이에 질병패턴에 커다란 변화가 생겼다. 특히, 과거 50년 전까지만 하더라도 영양결핍이 문제가 되었지만, 최근 경제발전에 의해 먹거리가 풍성해지면서 포화지방의 과섭취로 인한 당뇨, 비만 등의 대사질환의 유병률이 급증하고 있다. 당뇨병의 발생과 관련해서 오랫동안 대사의 문제로 접근했지만, 최근 고지방식이에 따른 염증반응이 당뇨, 비만의 발생과 관련이 있다는 연구결과가 주목을 받고 있다. 대사증후군 (metabolic syndrome)은 심혈관질환의 주요 위험인자로서 인구의 20-30% 유병률을 보이고, 인슐린저항성에 의한 제2형 당뇨병, 고혈압, 콜레스테롤 이상, 지혈 이상 등의 특징을 보인다. 대사증후군의 가장 중요한 병태생리는 간, 근육, 지방조직과 같이 인슐린이 작용하는 장기에 발생하는 인슐린저항성 (insulin resistance)을 특징으로 하는 당뇨병이다. 당뇨병의 진단은 혈액에서 포도당 수치를 측정함으로서 이루어지는데, 대부분 당뇨병은 질환이 이미 진행된 경우에 치료가 상당히 어려운 바, 당뇨병의 발생 및 원인인자를 미리 예측하여, 고위험군에서 당뇨병 발생을 예방하는 방법을 제공하는 것이 효율적인 방법이다.In the 21st century, changes in living conditions such as dietary habits in the aging society have caused major changes in disease patterns in the last 50 years. In particular, although nutritional deficiency has been a problem even 50 years ago, the prevalence of metabolic diseases such as diabetes and obesity due to overeating of saturated fat has been increasing rapidly due to the recent increase in food due to economic development. The researchers have recently been approached with the issue of metabolism in relation to the occurrence of diabetes, but recent research has shown that the inflammatory response to high fat diet is related to the incidence of diabetes and obesity. Metabolic syndrome is a major risk factor for cardiovascular disease. It has a prevalence rate of 20-30% in the population, and is characterized by type 2 diabetes, hypertension, cholesterol abnormality, and hemostatic disorder due to insulin resistance. The most important pathophysiology of metabolic syndrome is diabetes characterized by insulin resistance occurring in the organs where insulin acts, such as liver, muscle, and adipose tissue. The diagnosis of diabetes is made by measuring the glucose level in the blood. Most of the cases of diabetes are very difficult to treat when the disease has already progressed, and the method of preventing the occurrence of diabetes in the high-risk group is provided by predicting the occurrence and cause of diabetes Is an efficient method.
한편, 인체에 공생하는 미생물은 100조에 이르러 인간 세포보다 10배 많으며, 미생물의 유전자수는 인간 유전자수의 100배가 넘는 것으로 알려지고 있다. 미생물총(microbiota 혹은 microbiome)은 주어진 거주지에 존재하는 세균(bacteria), 고세균(archaea), 진핵생물(eukarya)을 포함한 미생물 군집(microbial community)을 말하고, 장내 미생물총은 사람의 생리현상에 중요한 역할을 하며, 인체 세포와 상호작용을 통해 인간의 건강과 질병에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 우리 몸에 공생하는 세균은 다른 세포로의 유전자, 단백질 등의 정보를 교환하기 위하여 나노미터 크기의 소포(vesicle)를 분비한다. 점막은 200 나노미터(nm) 크기 이상의 입자는 통과할 수 없는 물리적인 방어막을 형성하여 점막에 공생하는 세균인 경우에는 점막을 통과하지 못하지만, 세균 유래 소포는 크기가 대개 100 나노미터 크기 이하라서 비교적 자유롭게 점막을 통화하여 우리 몸에 흡수된다.On the other hand, the number of microorganisms that are symbiotic to the human body is 10 times more than that of human cells, and the number of microorganisms is known to be over 100 times that of human genes. Microbiota refers to microbial communities, including bacteria, archaea, and eukarya, which are present in a given settlement. Intestinal microbial guns play an important role in human physiology And is known to have a great influence on human health and disease through interaction with human cells. Bacteria that coexist in our body secrete nanometer-sized vesicles to exchange information about genes, proteins, etc., into other cells. The mucous membrane forms a physical barrier that can not pass through particles of 200 nanometers (nm) or larger and can not pass through the mucous membrane when the bacteria are symbiotic to the mucous membrane. However, since the bacterial-derived vesicles are usually 100 nanometers or less in size, The mucous membrane is freely absorbed into our bodies.
환경 유전체학이라고도 불리는 메타게놈학은 환경에서 채취한 샘플에서 얻은 메타게놈 자료에 대한 분석학이라고 할 수 있다(국내공개특허 제2011-0073049호). 최근 16s 리보솜 RNA(16s rRNA) 염기서열을 기반으로 한 방법으로 인간의 미생물총의 세균 구성을 목록화하는 것이 가능해졌으며, 16s 리보솜 RNA의 유전자인 16s rDNA 염기서열을 차세대 염기서열분석 (next generation sequencing, NGS) platform을 이용하여 분석한다. 그러나 당뇨병 발병에 있어서, 혈액 또는 소변 등의 인체 유래물에서 세균 유래 소포에 존재하는 유전자 메타게놈 분석을 통해 당뇨병의 원인인자를 동정하고 당뇨병을 예측하는 방법에 대해서는 보고된 바가 없다. Metagenomics, also referred to as environmental genomics, can be said to be an analysis of metagenomic data obtained from samples taken in the environment (Korean Patent Publication No. 2011-0073049). Recently, 16s ribosomal RNA (16s rRNA) base sequence-based method has been able to catalog the bacterial composition of human microbial genome. The 16s rDNA nucleotide sequence of 16s ribosomal RNA can be sequenced by next generation sequencing , NGS) platform. However, in the onset of diabetes, there has been no report on the method of identifying the causative factors of diabetes through the gene metagenomic analysis in bacterial-derived vesicles derived from human organs such as blood or urine and predicting diabetes.
본 발명자들은 당뇨병의 원인인자, 발병 위험도, 및 질병경과를 진단하기 위하여, 피검체 유래 샘플인 혈액 및 소변을 이용해 세균 유래 세포밖 소포로부터 유전자를 추출하고 이에 대하여 메타게놈 분석을 수행하였으며, 그 결과 당뇨병의 원인인자로 작용할 수 있는 세균 유래 세포밖 소포를 동정하였는바, 이에 기초하여 본 발명을 완성하였다.The present inventors extracted genes from bacterial-derived extracellular vesicles using blood and urine samples, which are samples derived from a subject, in order to diagnose the causative factors of diabetes, risk of onset, and disease progression, The present inventors have completed the present invention on the basis of the identification of bacterial-derived extracellular vesicles capable of acting as a causative factor of diabetes.
이에, 본 발명은 세균 유래 세포밖 소포에 대한 메타게놈 분석을 통해 당뇨병을 진단하기 위한 정보제공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for providing information for diagnosing diabetes through metagenome analysis of bacterial-derived extracellular vesicles.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 당뇨병 진단을 위한 정보제공방법을 제공한다 :In order to achieve the above object, the present invention provides a method for providing information for diabetes diagnosis, comprising the steps of:
(a) 피검체 샘플에서 분리한 세포밖 소포로부터 DNA를 추출하는 단계;(a) extracting DNA from an extracellular vesicle isolated from a sample of a subject;
(b) 상기 추출한 DNA에 대하여 서열번호 1 및 서열번호 2의 프라이머 쌍을 이용하여 PCR을 수행하는 단계; 및(b) performing PCR using the primer pair of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 for the extracted DNA; And
(c) 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인 유래 샘플과 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계.(c) comparing the increase or decrease in the content of the normal-derived sample and the bacterial-derived extracellular vesicle by sequencing the PCR product.
그리고, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 당뇨병 진단방법을 제공한다 :And, the present invention provides a method of diagnosing diabetes comprising the steps of:
(a) 피검체 샘플에서 분리한 세포밖 소포로부터 DNA를 추출하는 단계;(a) extracting DNA from an extracellular vesicle isolated from a sample of a subject;
(b) 상기 추출한 DNA에 대하여 서열번호 1 및 서열번호 2의 프라이머 쌍을 이용하여 PCR을 수행하는 단계; 및(b) performing PCR using the primer pair of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 for the extracted DNA; And
(c) 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인 유래 샘플과 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계.(c) comparing the increase or decrease in the content of the normal-derived sample and the bacterial-derived extracellular vesicle by sequencing the PCR product.
또한, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 당뇨병의 발병 위험도 예측방법을 제공한다 : The present invention also provides a method for predicting the risk of developing diabetes, comprising the steps of:
(a) 피검체 샘플에서 분리한 세포밖 소포로부터 DNA를 추출하는 단계;(a) extracting DNA from an extracellular vesicle isolated from a sample of a subject;
(b) 상기 추출한 DNA에 대하여 서열번호 1 및 서열번호 2의 프라이머 쌍을 이용하여 PCR을 수행하는 단계; 및(b) performing PCR using the primer pair of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 for the extracted DNA; And
(c) 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인 유래 샘플과 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계.(c) comparing the increase or decrease in the content of the normal-derived sample and the bacterial-derived extracellular vesicle by sequencing the PCR product.
본 발명의 일구현예로, 상기 피검체 샘플은 혈액 또는 소변이고,In one embodiment of the present invention, the sample of the sample is blood or urine,
상기 (c) 단계에서, 피검체 혈액 샘플에서 분리한 써미(Thermi), 푸조박테리아(Fusobacteria), 클로로플렉시(Chloroflexi), 시아노박테리아(Cyanobacteria), TM7, 유리고세균(Euryarchaeota), 프로테오박테리아(Proteobacteria), 방선균문(Actinobacteria), 우미균문(Verrucomicrobia), 및 의간균문(Bacteroidetes), 피검체 소변 샘플에서 분리한 테네리쿠테스(Tenericutes)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 문(phylum) 세균 유래 세포밖 소포,In step (c), the blood sample of Thermus, Fusobacteria, Chloroflexi, Cyanobacteria, TM7, Euryarchaeota, proteobacteria, One or more phylum bacteria selected from the group consisting of Proteobacteria, Actinobacteria, Verrucomicrobia, and Bacteroidetes, and Tenericutes isolated from urine samples of a subject. Derived < / RTI > vesicles,
피검체 혈액 샘플에서 분리한 사이토파지아(Cytophagia), 데이노코키(Deinococci), 푸조박테리아(Fusobacteriia), 스핑고박테리아(Sphingobacteriia), 플라보박테리아(Flavobacteriia), 알파프로테오박테리아(Alphaproteobacteria), 베타프로테오박테리아(Betaproteobacteria), TM7-3, 간균강(Bacilli), 악티노박테리아(Actinobacteria), 감마프로테오박테리아(Gammaproteobacteria), 클로스트리디아(Clostridia), 우미균강(Verrucomicrobiae), 및 박테로이디아(Bacteroidia), 피검체 소변 샘플에서 분리한 몰리쿠테스(Mollicutes), 코리오박테리아(Coriobacteriia), 델타프로테오박테리아(Deltaproteobacteria), 및 입실론프로테오박테리아(Epsilonproteobacteria)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 강(class) 세균 유래 세포밖 소포,(Cytophagia, Deinococci, Fusobacterias, Sphingobacterias, Flavobacterias, Alphaproteobacteria, Beta) isolated from a blood sample of a subject. (Bacillus sp.), Betaproteobacteria, TM7-3, Bacilli, Actinobacteria, Gammaproteobacteria, Clostridia, Verrucomicrobiae, and Bacteroides Bacteroidia), one or more selected from the group consisting of Mollicutes, Coriobacterias, Deltaproteobacteria, and Epsilonproteobacteria isolated from the urine samples of the subject (class) germ-derived extracellular vesicles,
피검체 혈액 샘플에서 분리한 아에로모나달레스(Aeromonadales), 데이노코카레스(Deinococcales), 사이토파잘레스(Cytophagales), 리조비움목(Rhizobiales), 나이세리아레스(Neisseriales), 오세아노스피릴랄레스(Oceanospirillales), 푸조박테리움균목(Fusobacteriales), 스핑고박테리알레스(Sphingobacteriales), 스핑고모나달레스(Sphingomonadales), 슈도모나달레스(Pseudomonadales), 로도피릴라레스(Rhodospirillales), 플라보박테리아레스(Flavobacteriales), 로도사이클러스(Rhodocyclales), 로도박테랄레스(Rhodobacterales), 게멜라레스(Gemellales), 카울로박테라레스(Caulobacterales), 악티노마이세탈레스(Actinomycetales), 산토모나다레스(Xanthomonadales), 알테로모나달레스(Alteromonadales), 파스테우렐라레스(Pasteurellales), 바실라레스(Bacillales), 벌크홀데리알레스(Burkholderiales), 유산균목(Lactobacillales), 클로스트리디알레스(Clostridiales), RF32, 베루코미크로비알레스(Verrucomicrobiales), 및 박테로이데스목(Bacteroidales), 피검체 소변 샘플에서 분리한 스트라메노필레스(Stramenopiles), 슈도모나달레스(Pseudomonadales), 코리오박테리움목(Coriobacteriales), 데설포비브리오날레스(Desulfovibrionales), 및 캄필로박테라레스(Campylobacterales)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 목(order) 세균 유래 세포밖 소포,The present invention relates to a method for screening a blood sample for use in the treatment of a subject suffering from a disease or condition selected from the group consisting of Aeromonadales, Deinococcales, Cytophagales, Rhizobiales, Neisseriales, (Fusobacteriales), Sphingobacterials, Sphingomonadales, Pseudomonadales, Rhodospirillales, Flavobacteriales, Fusobacterium, Fusobacteria, Fusobacteria, ), Rhodocyclales, Rhodobacterales, Gemellales, Caulobacterales, Actinomycetales, Xanthomonadales, Al, Alteromonadales, Pasteurellales, Bacillales, Burkholderiales, Lactobacillales, Clostridiales, Clostridiales, (R), RF32, Verrucomicrobiales, and Bacteroidales, Stramenopiles, Pseudomonadales, Coryobacterium species isolated from urine samples of a subject, One or more order bacterial-derived extracellular vesicles selected from the group consisting of Coriobacteriales, Desulfovibrionales, and Campylobacterales,
피검체 혈액 샘플에서 분리한 아에로모나다시에(Aeromonadaceae), 메틸로박테리아시에(Methylobacteriaceae), 리조비움과(Rhizobiaceae), 브라디리조비아시에(Bradyrhizobiaceae), 할로모나다시에(Halomonadaceae), 사이토파자시에(Cytophagaceae), 나이세리아시에(Neisseriaceae), 푸조박테리아시에(Fusobacteriaceae), 스핑고모나다시에(Sphingomonadaceae), 위크셀라시에(Weeksellaceae), 모락셀라시에(Moraxellaceae), 아에로코카시에(Aerococcaceae), 슈도모나다시에(Pseudomonadaceae), 마이크로코카시에(Micrococcaceae), 프로피오니박테리아시에(Propionibacteriaceae), 인트라스포란지아시에(Intrasporangiaceae), 제멜라시에(Gemellaceae), 플라보박테리아시에(Flavobacteriaceae), 브레비박테리아시에(Brevibacteriaceae), 로도사이클라시에(Rhodocyclaceae), 코리네박테리아시에(Corynebacteriaceae), 버크홀데리아시에(Burkholderiaceae), 로도박테라시에(Rhodobacteraceae), 티시에렐라시에(Tissierellaceae), 카우로박테라시에(Caulobacteraceae), 산토모나다시에(Xanthomonadaceae), 옥살로박테라시에(Oxalobacteraceae), 스타필로코카시에(Staphylococcaceae), 코마모나다시에(Comamonadaceae), 플라노코카시에(Planococcaceae), 파스테우렐라시에(Pasteurellaceae), 액티노마이세타시에(Actinomycetaceae), S24-7, 엔테로코카시에(Enterococcaceae), 바실라시에(Bacillaceae), 프레보텔라과(Prevotellaceae), 스트렙토코카시에(Streptococcaceae), 베일로넬라시에(Veillonellaceae), 유산균과(Lactobacillaceae), 루미노코카시에(Ruminococcaceae), 모지박테리아시에(Mogibacteriaceae), 베루코미크로비아시에(Verrucomicrobiaceae), 라치노스피라시에(Lachnospiraceae), 오도리박테라시에(Odoribacteraceae), 박테로이다시에(Bacteroidaceae), 및 바르네시엘라시에(Barnesiellaceae), 피검체 소변 샘플에서 분리한 브라디리조비아시에(Bradyrhizobiaceae), 셀룰로모나다시에(Cellulomonadaceae), 슈도모나다시에(Pseudomonadaceae), 모락셀라시에(Moraxellaceae), 코마모나다시에(Comamonadaceae), 엔테로코카시에(Enterococcaceae), 클로스트리디움과(Clostridiaceae), 코리오박테리움과(Coriobacteriaceae), 리케넬라시에(Rikenellaceae), 데설포비브리오나시에(Desulfovibrionaceae), 및 헬리코박테라시에(Helicobacteraceae)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 과(family) 세균 유래 세포밖 소포, 또는In addition to the aeromonadaceae, Methylobacteriaceae, Rhizobiaceae, Bradyrhizobiaceae, and Halomonadaceae isolated from the blood samples of the subject, , Cytophagaceae, Neisseriaceae, Fusobacteriaceae, Sphingomonadaceae, Weeksellaceae, Moraxellaceae, Aerococca, and so on. But are not limited to, Aerococcaceae, Pseudomonadaceae, Micrococcaceae, Propionibacteriaceae, Intrasporangiaceae, Gemellaceae, The present invention relates to a method for the treatment and / or prophylaxis of bacterial infections such as Flavobacteriaceae, Brevibacteriaceae, Rhodocyclaceae, Corynebacteriaceae, Burkholderiaceae, Rh odobacteraceae, Tissierellaceae, Caulobacteraceae, Xanthomonadaceae, Oxalobacteraceae, Staphylococcaceae, Coma spp. (Pseudomonas aeruginosa), such as Comamonadaceae, Planococcaceae, Pasteurellaceae, Actinomycetaceae, S24-7, Enterococcaceae, Basilaci For example, Bacillaceae, Prevotellaceae, Streptococcaceae, Veillonellaceae, Lactobacillaceae, Ruminococcaceae, Mogibacteriaceae, , Verrucomicrobiaceae, Lachnospiraceae, Odoribacteraceae, Bacteroidaceae, and Barnesiellaceae, urine to be tested Separated from the sample, For example, Bradyrhizobiaceae, Cellulomonadaceae, Pseudomonadaceae, Moraxellaceae, Comamonadaceae, Enterococcaceae, Clostridiaceae, ), One or more family members selected from the group consisting of Coriobacteriaceae, Rikenellaceae, Desulfovibrionaceae, and Helicobacteraceae. A bacterial-derived extracellular vesicle, or
피검체 혈액 샘플에서 분리한 할로모나스(Halomonas), 메틸로박테리움(Methylobacterium), 나이세리아(Neisseria), 푸조박테리움(Fusobacterium), 카이스토박터(Kaistobacter), 아그로박테리움(Agrobacterium), 포르피로모나스(Porphyromonas), 쿠프리아비두스(Cupriavidus), 아시네토박터(Acinetobacter), 슈도모나스(Pseudomonas), 크리세오박테리움(Chryseobacterium), 스핑고모나스(Sphingomonas), 로티아(Rothia), 마이크로코커스(Micrococcus), (Enhydrobacter), 프로피오니박테리움(Propionibacterium), 브레비박테리움(Brevibacterium), 코리네박테리움(Corynebacterium), 라우트로피아(Lautropia), 파라콕쿠스(Paracoccus), (Staphylococcus), 헤모필루스(Haemophilus), 카테니박테리움(Catenibacterium), 아나에로코커스(Anaerococcus), 프레보텔라(Prevotella), 엑티노마이세스(Actinomyces), 베일로넬라(Veillonella), 시트로박터(Citrobacter), 엔테로코커스(Enterococcus), 스트렙토코커스(Streptococcus), 디알리스터(Dialister), 바실러스(Bacillus), 유산균속(Lactobacillus), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 페칼리박테리움(Faecalibacterium), 파라박테로이데스(Parabacteroides), 파라프레보텔라(Paraprevotella), 아커만시아(Akkermansia), 루미노코커스(Ruminococcus), 아들러크레우치아(Adlercreutzia), 부티리시모나스(Butyricimonas), 오도리박터(Odoribacter), 코프로코커스(Coprococcus), 아내로스티페스(Anaerostipes), 블라우티아(Blautia), 박테로이데스(Bacteroides), 및 에풀로피스키움(Epulopiscium), 피검체 소변 샘플에서 분리한 리조비움(Rhizobium), 쿠프리아비두스(Cupriavidus), 아시네토박터(Acinetobacter), 슈도모나스(Pseudomonas), 유산균속(Lactobacillus), 시트로박터(Citrobacter), 엔테로코커스(Enterococcus), 파라콕쿠스(Paracoccus), 클렙시엘라(Klebsiella), SMB53, 알로바큘럼(Allobaculum), 데설포비브리오(Desulfovibrio), AF12, 및 플렉시스피라(Flexispira)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 속(genus) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention relates to a method for screening a blood sample for use in a blood sample containing halomonas, Methylobacterium, Neisseria, Fusobacterium, Kaistobacter, Agrobacterium, Such as Porphyromonas, Cupriavidus, Acinetobacter, Pseudomonas, Chryseobacterium, Sphingomonas, Rothia, Micrococcus, , Enhydrobacter, Propionibacterium, Brevibacterium, Corynebacterium, Lautropia, Paracoccus, Staphylococcus, Hemophilus, Haemophilus, Catenibacterium, Anaerococcus, Prevotella, Actinomyces, Veillonella, Citrobacter, Enterococcus, (Enterococcu s), Streptococcus, Dialister, Bacillus, Lactobacillus, Bifidobacterium, Faecalibacterium, Parabacteroides, But are not limited to, Paraprevotella, Akkermansia, Ruminococcus, Adlercreutzia, Butyricimonas, Odoribacter, Coprococcus, His wife, Anaerostipes, Blautia, Bacteroides, and Epulopiscium, Rhizobium and Cupriavidus, isolated from urine samples of the test body, ), Acinetobacter, Pseudomonas, Lactobacillus, Citrobacter, Enterococcus, Paracoccus, Klebsiella, SMB53, Allo Allobaculum, O (Desulfovibrio), may comprise the step of comparing the AF12, and Plexiglas Spira (Flexispira) 1 genus (genus) derived from bacterial content increases and decreases in extracellular vesicles or more kinds selected from the group consisting of.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 혈액은 전혈, 혈청, 혈장, 또는 혈액 단핵구일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the blood may be whole blood, serum, plasma, or blood mononuclear cells.
환경에 존재하는 세균에서 분비되는 세포밖 소포는 체내에 흡수되어 당뇨병 발생에 직접적인 영향을 미칠 수 있으며, 당뇨병은 증상이 나타나기 전 발생을 예측하는 것이 어려워 효율적인 치료가 어려운 실정이므로, 본 발명에 따른 인체 유래 샘플을 이용한 세균 유래 세포밖 소포의 메타게놈 분석을 통해 당뇨병의 원인인자 및 발병의 위험도를 미리 예측함으로써 당뇨병의 위험군을 조기에 진단 및 예측하여 적절한 관리를 통해 발병 시기를 늦추거나 발병을 예방할 수 있으며, 발병 후에도 원인인자를 진단 할 수 있어 당뇨병의 경과를 좋게 하여 치료효과를 높일 수 있다. Extracellular vesicles secreted from germs present in the environment are absorbed into the body to directly affect the occurrence of diabetes. Since diabetes is difficult to predict before the occurrence of symptoms, effective treatment is difficult. Therefore, Metagenomic analysis of bacterial-derived extracellular vesicles using the derived samples predicts the risk factors of diabetes and the risk factors of diabetes by early diagnosis and prediction of the risk of diabetes, And the cause of the disease can be diagnosed even after the onset, so that the progress of diabetes can be improved and the therapeutic effect can be enhanced.
도 1a은, 마우스에 장내 세균과 세균유래 소포 (EV)를 구강으로 투여한 후, 시간별로 세균과 소포의 분포양상을 촬영한 사진이고, 도 1b는 구강으로 투여한 후 12시간째에, 혈액, 간, 및 여러 장기를 적출하여, 세균과 소포의 체내 분포양상을 평가한 그림이다.
도 2는 당뇨병환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 문(phylum) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 3은 당뇨병환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 강(class) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 4는 당뇨병환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 목(order) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 5는 당뇨병환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 과(family) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 6은 당뇨병환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 속(genus) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 7은 당뇨병환자 및 정상인 소변에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 문(phylum) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 8은 당뇨병환자 및 정상인 소변에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 강(class) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 9는 당뇨병환자 및 정상인 소변에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 목(order) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 10은 당뇨병환자 및 정상인 소변에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 과(family) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 11은 당뇨병환자 및 정상인 소변에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 속(genus) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.FIG. 1A is a photograph of distribution patterns of bacteria and vesicles by time after oral intestinal bacteria and bacterial-derived vesicles (EV) are administered to a mouse. FIG. 1B is a photograph of blood , Liver, and various organs were extracted to evaluate the distribution patterns of bacteria and vesicles in the body.
FIG. 2 shows the distribution of bacterial-derived vesicles (EVs) with diagnostic performance at the phylum level by performing a metagenome analysis after separating bacterial-derived vesicles from blood of diabetic patients and normal subjects.
FIG. 3 shows the distribution of bacterial-derived vesicles (EVs) with diagnostic performance at the class level by performing a metagenome analysis after separating bacterial-derived vesicles from blood of diabetic patients and normal subjects.
FIG. 4 shows the distribution of bacterial-derived vesicles (EVs) with diagnostic performance at order level by performing a metagenome analysis after separating bacterial-derived vesicles from blood of diabetic patients and normal subjects.
FIG. 5 shows the distribution of bacterial-derived vesicles (EVs) in the diabetic patients and normal blood after the isolation of bacterial-derived vesicles and the metabolic genomic analysis to determine the diagnostic performance at the family level.
FIG. 6 shows the distribution of bacterial-derived vesicles (EVs) in which the diagnostic performance was significant at the genus level by performing a metagenome analysis after separating bacterial-derived vesicles from blood of diabetic patients and normal subjects.
FIG. 7 shows the distribution of bacterial-derived vesicles (EVs) in the diabetic patients and the normal urine after bacterial-derived vesicles were separated from the urine of the normal subjects and the diagnostic performance was significant at the phylum level by performing the metagenome analysis.
FIG. 8 shows the distribution of bacterial-derived vesicles (EVs) in the diabetic and normal urine after bacterial-derived vesicles were separated from the urine of the normal subjects.
FIG. 9 shows the distribution of bacterial-derived vesicles (EVs) with diagnostic performance at the order level by performing a metagenome analysis after separating bacterial-derived vesicles from diabetic and normal urine.
FIG. 10 shows the distribution of bacterial-derived vesicles (EVs) in the diabetic patients and normal urine after bacterial-derived vesicles were separated from the urine of the normal subjects, and the diagnostic performance was significant at the family level by performing the metagenome analysis.
Fig. 11 shows the distribution of bacterial-derived vesicles (EVs) in the diabetic patients and the normal urine after bacterial-derived vesicles were separated from the urine of the normal subjects.
본 발명은 세균 메타게놈 분석을 통해 당뇨병을 진단하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명자들은 피검체 유래 샘플을 이용해 세균 유래 세포밖 소포로부터 유전자를 추출하고 이에 대하여 메타게놈 분석을 수행하였으며, 당뇨병의 원인인자로 작용할 수 있는 세균 유래 세포밖 소포를 동정하였다. The present invention relates to a method for diagnosing diabetes through analysis of a bacterial metagenome. The present inventors extracted a gene from a bacterial-derived extracellular vesicle using a sample derived from a subject and conducted a metagenome analysis thereof, Derived vesicle that could act as an extracellular vesicle.
이에, 본 발명은 (a) 피검체 샘플에서 분리한 세포밖 소포로부터 DNA를 추출하는 단계;(A) extracting DNA from extracellular vesicles isolated from a sample of a subject;
(b) 상기 추출한 DNA에 대하여 서열번호 1 및 서열번호 2의 프라이머 쌍을 이용하여 PCR을 수행하는 단계; 및(b) performing PCR using the primer pair of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 for the extracted DNA; And
(c) 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인 유래 샘플과 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계를 포함하는 당뇨병 진단을 위한 정보제공방법을 제공한다.(c) comparing the content of the normal-derived sample and the bacterial-derived extracellular vesicles by sequence analysis of the PCR product to provide information for diabetes diagnosis.
본 발명에서 사용되는 용어, "당뇨병 진단" 이란 환자에 대하여 당뇨병이 발병할 가능성이 있는지, 당뇨병이 발병할 가능성이 상대적으로 높은지, 당뇨병의 원인인자가 무엇인지, 또는 당뇨병이 이미 발병하였는지 여부를 판별하는 것을 의미한다. 본 발명의 방법은 임의의 특정 환자에 대한 당뇨병 발병 위험도가 높은 환자로써 특별하고 적절한 관리를 통하여 발병 시기를 늦추거나 발병하지 않도록 하는데 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 당뇨병을 조기에 진단하여 가장 적절한 치료방식을 선택함으로써 치료를 결정하기 위해 임상적으로 사용될 수 있다.The term "diagnosis of diabetes" used in the present invention refers to a diagnosis of whether or not diabetes is likely to occur in a patient, whether the risk of developing diabetes is relatively high, the cause of diabetes, . The method of the present invention can be used to slow the onset or prevent the onset of the disease through special and appropriate management as a patient with a high risk of developing diabetes for any particular patient. In addition, the method of the present invention can be used clinically to determine treatment by early diagnosis of diabetes and by selecting the most appropriate treatment regimen.
본 발명에서 사용되는 용어, “메타게놈(metagenome)”이란 “군유전체”라고도 하며, 흙, 동물의 장 등 고립된 지역 내의 모든 바이러스, 세균, 곰팡이 등을 포함하는 유전체의 총합을 의미하는 것으로, 주로 배양이 되지 않는 미생물을 분석하기 위해서 서열분석기를 사용하여 한꺼번에 많은 미생물을 동정하는 것을 설명하는 유전체의 개념으로 쓰인다. 특히, 메타게놈은 한 종의 게놈 또는 유전체를 말하는 것이 아니라, 한 환경단위의 모든 종의 유전체로서 일종의 혼합유전체를 말한다. 이는 오믹스적으로 생물학이 발전하는 과정에서 한 종을 정의할 때 기능적으로 기존의 한 종뿐만 아니라, 다양한 종이 서로 상호작용하여 완전한 종을 만든다는 관점에서 나온 용어이다. 기술적으로는 빠른 서열분석법을 이용해서, 종에 관계없이 모든 DNA, RNA를 분석하여, 한 환경 내에서의 모든 종을 동정하고, 상호작용, 대사작용을 규명하는 기법의 대상이다. 본 발명에서는 바람직하게 혈액에서 분리한 세균 유래 세포밖 소포를 이용하여 메타게놈 분석을 실시하였다. The term " metagenome " as used herein refers to the total of genomes including all viruses, bacteria, fungi, etc. in an isolated area such as soil, It is used as a concept of a genome to explain the identification of many microorganisms at once by using a sequencer to analyze microorganisms that are not cultured mainly. In particular, a metagenome is not a genome or a genome of a species, but a kind of mixed genome as a dielectric of all species of an environmental unit. This is a term derived from the viewpoint that when defining a species in the course of omics biology development, it functions not only as an existing species but also as a species that interacts with various species to form a complete species. Technically, it is the subject of techniques that analyze all DNA and RNA regardless of species, identify all species in an environment, identify interactions, and metabolism using rapid sequencing. In the present invention, metagenomic analysis was carried out preferably using extracellular vesicles derived from bacteria isolated from blood.
본 발명에서 사용되는 용어, "세균 유래 소포" 란 세균 및 고세균이 분비하는 막으로 형성된 나노크기의 물질로서, 소포에 세균에서 유래하는 유전자를 갖고 있는 물질을 총칭한다.The term "bacterial-derived vesicle" used in the present invention is a nano-sized substance formed of a membrane secreted by bacteria and archaea, and collectively refers to a substance having a gene derived from a bacterium in vesicles.
본 발명에 있어서, 상기 피검체 샘플은 혈액, 또는 소변일 수 있고, 상기 혈액은 바람직하게 전혈, 혈청, 혈장, 또는 혈액 단핵구일 수 있으나, 이것으로 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the sample of the sample may be blood or urine, and the blood may preferably be whole blood, serum, plasma, or blood mononuclear cells, but is not limited thereto.
본 발명의 실시예에서는 상기 세균 유래 세포밖 소포에 대한 메타게놈 분석을 실시하였으며, 문(phylum), 강(class), 목(order), 과(family), 및 속(genus) 수준에서 각각 분석하여 실제로 당뇨병 발생의 원인으로 작용할 수 있는 세균 유래 소포를 동정하였다.In the examples of the present invention, the metagenomic analysis of the extracellular vesicles derived from the bacterium was performed and analyzed at the level of phylum, class, order, family, and genus, respectively To identify bacterial-derived vesicles that could actually act as a cause of diabetes mellitus.
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 피검자 유래 혈액 샘플에 존재하는 소포에 대하여 세균 메타게놈을 문 수준에서 분석한 결과, Thermi, Fusobacteria, Chloroflexi, Cyanobacteria, TM7, Euryarchaeota, Proteobacteria, Actinobacteria, Verrucomicrobia, 및 Bacteroidetes 문 세균 유래 세포밖 소포의 함량이 당뇨병환자와 정상인에 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 4 참조). More specifically, in one embodiment of the present invention, bacterial metagenomes were analyzed at the door level against vesicles present in a blood sample from a subject. As a result, Thermi, Fusobacteria, Chloroflexi, Cyanobacteria, TM7, Euryarchaeota, Proteobacteria, Actinobacteria, Verrucomicrobia, And Bacteroidetes germ-cell extracellular vesicles were significantly different between diabetic and normal subjects (see Example 4).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 피검자 유래 혈액 샘플에 존재하는 소포에 대하여 세균 메타게놈을 강 수준에서 분석한 결과, Cytophagia, Deinococci, Fusobacteriia, Sphingobacteriia, Flavobacteriia, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, TM7-3, Bacilli, Actinobacteria, Gammaproteobacteria, Clostridia, Verrucomicrobiae, 및 Bacteroidia 강 세균 유래 세포밖 소포의 함량이 당뇨병환자와 정상인에 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 4 참조). More specifically, in one embodiment of the present invention, the bacterial metagenomes were analyzed at the level of the vesicles against the vesicles present in blood samples from the subject. As a result, Cytophagia, Deinococci, Fusobacterias, Sphingobacterias, Flavobacterias, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, TM7-3, The content of extracellular vesicles derived from Bacilli, Actinobacteria, Gammaproteobacteria, Clostridia, Verrucomicrobiae, and Bacteroidia strong bacteria was significantly different between diabetic and normal subjects (see Example 4).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 피검자 유래 혈액 샘플에 존재하는 소포에 대하여 세균 메타게놈을 목 수준에서 분석한 결과, Aeromonadales, Deinococcales, Cytophagales, Rhizobiales, Neisseriales, Oceanospirillales, Fusobacteriales, Sphingobacteriales, Sphingomonadales, Pseudomonadales, Rhodospirillales, Flavobacteriales, Rhodocyclales, Rhodobacterales, Gemellales, Caulobacterales, Actinomycetales, Xanthomonadales, Alteromonadales, Pasteurellales, Bacillales, Burkholderiales, Lactobacillales, Clostridiales, RF32, Verrucomicrobiales, 및 Bacteroidales 목 세균 유래 세포밖 소포의 함량이 당뇨병환자와 정상인에 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 4 참조). More specifically, in one embodiment of the present invention, the bacterium metagenomes were analyzed at the neck level for vesicles present in blood samples from the subject, and as a result, there were found aeromonadales, Deinococcales, Cytophagales, Rhizobiales, Neisseriales, Oceanospirillales, Fusobacteriales, Sphingobacteriales, Sphingomonadales, The content of extracellular vesicles derived from the bacterial pathogens of diabetic patients and normal persons was significantly higher than that of the control group in diabetic patients and normal persons, but not in diabetic patients. (See Example 4).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 피검자 유래 혈액 샘플에 존재하는 소포에 대하여 세균 메타게놈을 과 수준에서 분석한 결과, Aeromonadaceae, Methylobacteriaceae, Rhizobiaceae, Bradyrhizobiaceae, Halomonadaceae, Cytophagaceae, Neisseriaceae, Fusobacteriaceae, Sphingomonadaceae, Weeksellaceae, Moraxellaceae, Aerococcaceae, Pseudomonadaceae, Micrococcaceae, Propionibacteriaceae, Intrasporangiaceae, Gemellaceae, Flavobacteriaceae, Brevibacteriaceae, Rhodocyclaceae, Corynebacteriaceae, Burkholderiaceae, Rhodobacteraceae, Tissierellaceae, Caulobacteraceae, Xanthomonadaceae, Oxalobacteraceae, Staphylococcaceae, Comamonadaceae, Planococcaceae, Pasteurellaceae, Actinomycetaceae, S24-7, Enterococcaceae, Bacillaceae, Prevotellaceae, Streptococcaceae, Veillonellaceae, Lactobacillaceae, Ruminococcaceae, Mogibacteriaceae, Verrucomicrobiaceae, Lachnospiraceae, Odoribacteraceae, Bacteroidaceae, 및 Barnesiellaceae 과 세균 유래 세포밖 소포의 함량이 당뇨병환자와 정상인에 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 4 참조). More specifically, in one embodiment of the present invention, the bacterial metagenomes were analyzed at a high level against the vesicles present in blood samples from the subject. As a result, it was found that the vesicles of Aeromonadaceae, Methylobacteriaceae, Rhizobiaceae, Bradyrhizobiaceae, Halomonadaceae, Cytophagaceae, Neisseriaceae, Fusobacteriaceae, Sphingomonadaceae, Weeksellaceae, Moraxellaceae, Aerococcaceae, Pseudomonadaceae, Micrococcaceae, Propionibacteriaceae, Intrasporangiaceae, Gemellaceae, Flavobacteriaceae, Brevibacteriaceae, Rhodocyclaceae, Corynebacteriaceae, Burkholderiaceae, Rhodobacteraceae, Tissierellaceae, Caulobacteraceae, Xanthomonadaceae, Oxalobacteraceae, Staphylococcaceae, Comamonadaceae, Planococcaceae, Pasteurellaceae, Actinomycetaceae, S24-7, Enterococcaceae, Bacillaceae, Prevotellaceae, Streptococcaceae, Veillonellaceae, Lactobacillaceae, Ruminococcaceae, Mogibacteriaceae, Verrucomicrobiaceae, Lachnospiraceae, Odoribacteraceae, Bacteroidaceae and Barnesiellaceae The contents of vesicles were significantly different between diabetic and normal subjects (see Example 4).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 피검자 유래 혈액 샘플에 존재하는 소포에 대하여 세균 메타게놈을 속 수준에서 분석한 결과, Halomonas, Methylobacterium, Neisseria, Fusobacterium, Kaistobacter, Agrobacterium, Porphyromonas, Cupriavidus, Acinetobacter, Pseudomonas, Chryseobacterium, Sphingomonas, Rothia, Micrococcus, Enhydrobacter, Propionibacterium, Brevibacterium, Corynebacterium, Lautropia, Paracoccus, Staphylococcus, Haemophilus, Catenibacterium, Anaerococcus, Prevotella, Actinomyces, Veillonella, Citrobacter, Enterococcus, Prevotella, Streptococcus, Dialister, Bacillus, Lactobacillus, Bifidobacterium, Faecalibacterium, Parabacteroides, Paraprevotella, Akkermansia, Ruminococcus, Adlercreutzia, Butyricimonas, Odoribacter, Coprococcus, Anaerostipes, Blautia, Bacteroides, 및 Epulopiscium 속 세균 유래 세포밖 소포의 함량이 당뇨병환자와 정상인에 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 4 참조). More specifically, in one embodiment of the present invention, the bacterial metagenomes were analyzed at the genus level against the vesicles present in blood samples from the subject, and as a result, the levels of Halomonas, Methylobacterium, Neisseria, Fusobacterium, Kaistobacter, Agrobacterium, Porphyromonas, Cupriavidus, Acinetobacter, Pseudomonas, Chryseobacterium, Sphingomonas, Rothia, Micrococcus, Enhydrobacter, Propionibacterium, Brevibacterium, Corynebacterium, Lautropia, Paracoccus, Staphylococcus, Haemophilus, Catenibacterium, Anaerococcus, Prevotella, Actinomyces, Veillonella, Citrobacter, Enterococcus, Prevotella, Streptococcus, Dialister, Bacillus, Lactobacillus, There was a significant difference in the content of extracellular vesicles derived from Bifidobacterium, Faecalibacterium, Parabacteroides, Paraprevotella, Akkermansia, Ruminococcus, Adlercreutzia, Butyricimonas, Odoribacter, Coprococcus, Anaerostipes, Blautia, Bacteroides and Epulopiscium between diabetic and normal subjects See Example 4).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 피검자 유래 소변 샘플에 존재하는 소포에 대하여 세균 메타게놈을 문 수준에서 분석한 결과, Tenericutes 문 세균 유래 세포밖 소포의 함량이 당뇨병환자와 정상인에 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 5 참조).More specifically, in one embodiment of the present invention, the bacterial metagenomes were analyzed at the door level for the vesicles present in urine samples from the subject, and the results showed that the content of extracellular vesicles derived from bacteria from Tenericutes gum was significantly (See Example 5).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 피검자 유래 소변 샘플에 존재하는 소포에 대하여 세균 메타게놈을 강 수준에서 분석한 결과, Mollicutes, Coriobacteriia, Deltaproteobacteria, 및 Epsilonproteobacteria 강 세균 유래 세포밖 소포의 함량이 당뇨병환자와 정상인에 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 5 참조).More specifically, in one embodiment of the present invention, the analysis of bacterial metagenomes on vesicles present in urine samples from the subject revealed that the content of extracellular vesicles derived from Mollicutes, Coriobacterias, Deltaproteobacteria, and Epsilonproteobacteria strains was higher than that of diabetes There was a significant difference between the patients and the normal subjects (see Example 5).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 피검자 유래 소변 샘플에 존재하는 소포에 대하여 세균 메타게놈을 목 수준에서 분석한 결과, Verrucomicrobia, 및 Cyanobacteria 목 세균 유래 세포밖 소포의 함량이 당뇨병환자와 정상인에 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 5 참조).More specifically, in one embodiment of the present invention, the analysis of the bacterial metagenomes at the neck level for vesicles present in urine samples from the subject revealed that the content of extracellular vesicles derived from Verrucomicrobia and Cyanobacteria sp. (See Example 5).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 피검자 유래 소변 샘플에 존재하는 소포에 대하여 세균 메타게놈을 과 수준에서 분석한 결과, Verrucomicrobia, 및 Cyanobacteria 과 세균 유래 세포밖 소포의 함량이 당뇨병환자와 정상인에 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 5 참조).More specifically, in one embodiment of the present invention, an analysis of bacterial metagenomes at the level of vesicles present in urine samples from the subject revealed that the content of Verrucomicrobia, Cyanobacteria, and bacterial-derived extracellular vesicles was significantly higher in diabetic and normal subjects (See Example 5).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 피검자 유래 소변 샘플에 존재하는 소포에 대하여 세균 메타게놈을 속 수준에서 분석한 결과, Verrucomicrobia, 및 Cyanobacteria 속 세균 유래 세포밖 소포의 함량이 당뇨병환자와 정상인에 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 5 참조).More specifically, in one embodiment of the present invention, the genome-level analysis of bacterial metagenomes for vesicles present in urine samples from the subject revealed that the content of extracellular vesicles derived from Verrucomicrobia and Cyanobacteria bacteria was significantly higher in diabetic patients and normal persons (See Example 5).
본 발명은 상기와 같은 실시예 결과를 통해, 혈액 및 소변으로부터 분리한 세균 유래 세포밖 소포에 대하여 메타게놈 분석을 실시함으로써 정상인과 비교하여 당뇨병환자에서 함량이 유의하게 변화한 세균 유래 소포들을 동정하였으며, 메타게놈 분석을 통해 상기 각 수준에서 세균 유래 소포들의 함량 증감을 분석함으로써 당뇨병을 진단할 수 있음을 확인하였다.The present invention is based on the results of the above-mentioned Examples, so that the bacterial-derived vesicles whose contents were significantly changed in the diabetic patients compared to the normal persons were identified by performing the metagenome analysis on the vesicle-derived extracellular vesicles isolated from blood and urine , And it was confirmed that diagnosis of diabetes can be made by analyzing the increase and decrease of bacterial-derived vesicles at each level through the metagenome analysis.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.
[실시예][Example]
실시예 1. 장내 세균 및 세균 유래 소포의 체내 흡수, 분포, 및 배설 양상 분석Example 1. Analysis of intestinal absorption, distribution, and excretion of intestinal bacteria and bacterial-derived vesicles
장내 세균과 세균 유래 소포가 위장관을 통해 전신적으로 흡수되는 지를 평가하기 위하여 다음과 같은 방법으로 실험을 수행하였다. 마우스의 위장에 형광으로 표지한 장내세균과 장내 세균 유래 소포를 각각 50 μg의 용량으로 위장관으로 투여하고 0분, 5분, 3시간, 6시간, 12시간 후에 형광을 측정하였다. 마우스 전체 이미지를 관찰한 결과, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 상기 세균(Bacteria)인 경우에는 전신적으로 흡수되지 않았지만, 세균 유래 소포(EV)인 경우에는, 투여 후 5분에 전신적으로 흡수되었고, 투여 3시간 후에는 방광에 형광이 진하게 관찰되어, 소포가 비뇨기계로 배설됨을 알 수 있었다. 또한, 소포는 투여 12시간까지 체내에 존재함을 알 수 있었다. Experiments were carried out in the following manner to evaluate whether intestinal bacteria and bacterial - derived vesicles were systemically absorbed through the gastrointestinal tract. Fluorescence was measured at 0 min, 5 min, 3 hr, 6 hr, and 12 hr after administration of fluorescein-labeled intestinal bacteria and intestinal bacterial-derived vesicles in the stomach of mice to the gastrointestinal tract at a dose of 50 μg, respectively. As a result of observing the whole image of the mouse, it was not systemically absorbed when the bacterium was the bacterium as shown in Fig. 1A, but was systemically absorbed 5 minutes after the administration when it was bacterial-derived vesicle (EV) After 3 hours, the bladder was observed to be strongly fluorescent, indicating that the vesicles were excreted in the urinary tract. It was also found that the vesicles were present in the body for up to 12 hours of administration.
장내세균과 장내 세균유래 소포가 전신적으로 흡수된 후, 여러 장기로 침윤된 양상을 평가하기 위하여, 형광으로 표지한 50 μg의 세균과 세균유래 소포를 상기의 방법과 같이 투여한 다음 12시간째에 마우스로부터 혈액(Blood), 심장(Heart), 폐(Lung), 간(Liver), 신장(Kidney), 비장(Spleen), 지방조직(Adipose tissue), 및 근육(Muscle)을 적출하였다. 상기 적출한 조직들에서 형광을 관찰한 결과, 도1b에 나타낸 바와 같이, 상기 장내 세균(Bacteria)은 각 장기에 흡수되지 않은 반면, 상기 장내 세균 유래 세포밖 소포(EV)는 혈액, 심장, 폐, 간, 신장, 비장, 지방조직, 및 근육에 분포하는 것을 확인하였다.In order to evaluate the invasion pattern of intestinal bacteria and intestinal bacterial-derived vesicles after systemic absorption, 50 μg of fluorescently labeled bacteria and bacterial-derived vesicles were administered as described above, and after 12 hours Blood, Heart, Lung, Liver, Kidney, Spleen, Adipose tissue, and Muscle were extracted from the mouse. As a result of observing the fluorescence in the extracted tissues, as shown in Fig. 1B, the intestinal bacteria (Bacteria) were not absorbed by each organ, whereas the intestinal bacterial extracellular vesicles (EV) , Liver, kidney, spleen, adipose tissue, and muscle.
실시예 2. 혈액 및 소변으로부터 소포 분리 및 DNA 추출Example 2. Separation of vesicles from blood and urine and DNA extraction
혈액 및 소변으로부터 소포를 분리하고 DNA를 추출하기 위해, 먼저 10 ㎖ 튜브에 혈액 또는 소변을 넣고 원심분리(3,500 x g, 10min, 4℃)를 실시하여 부유물을 가라앉혀 상등액만을 회수한 후 새로운 10 ㎖ 튜브에 옮겼다. 0.22 ㎛ 필터를 사용하여 상기 회수한 상등액으로부터 세균 및 이물질을 제거한 후, 센트리프랩튜브(centripreigugal filters 50 kD)에 옮기고 1500 x g, 4℃에서 15분간 원심분리하여 50 kD 보다 작은 물질은 버리고 10 ㎖까지 농축 시켰다. 다시 한 번 0.22 ㎛ 필터를 사용하여 박테리아 및 이물질을 제거한 후, Type 90ti 로터로 150,000 x g, 4℃에서 3시간 동안 초고속원심분리방법을 사용하여 상등액을 버리고 덩어리진 pellet을 생리식염수(PBS)로 녹여 소포를 수득하였다. To separate the vesicles from the blood and urine and extract the DNA, blood or urine was first placed in a 10 ml tube and centrifuged (3,500 xg, 10 min, 4 ° C) to resuspend the supernatant, I moved it to a tube. Bacteria and foreign substances were removed from the recovered supernatant using a 0.22 mu m filter, transferred to centripreigugal filters 50 kD, centrifuged at 1500 xg for 15 minutes at 4 DEG C to discard substances smaller than 50 kD, ≪ / RTI > After removing bacteria and debris using a 0.22 ㎛ filter, the supernatant was discarded using a Type 90 rotator at 150,000 x g for 3 hours at 4 ° C, and the supernatant was discarded. The pellet was dissolved in physiological saline (PBS) A vesicle was obtained.
상기 방법에 따라 혈액 및 소변으로부터 분리한 소포 100 ㎕를 100℃에서 끓여서 내부의 DNA를 지질 밖으로 나오게 한 후 얼음에 5분 동안 식혔다. 다음으로 남은 부유물을 제거하기 위하여 10,000 x g, 4℃에서 30분간 원심분리하고 상등액 만을 모은 후 Nanodrop을 이용하여 DNA 양을 정량하였다. 이후 상기 추출된 DNA에 세균 유래 DNA가 존재하는지 확인하기 위하여 하기 표 1에 나타낸 16s rDNA primer로 PCR을 수행하여 상기 추출된 유전자에 세균 유래 유전자가 존재하는 것을 확인하였다.100 μl of the vesicles isolated from the blood and urine were boiled at 100 ° C to allow the internal DNA to come out of the lipid, followed by cooling on ice for 5 minutes. Then, the supernatant was collected by centrifugation at 10,000 x g at 4 ° C for 30 minutes in order to remove the remaining suspension, and the amount of DNA was quantified using Nanodrop. Then, PCR was performed with the 16s rDNA primer shown in Table 1 below to confirm whether the DNA extracted from the bacterium was present in the extracted DNA to confirm that the gene derived from the bacterium was present in the extracted gene.
16S rDNA
실시예Example 3. 혈액 및 소변에서 추출한 DNA를 이용한 3. DNA extracted from blood and urine 메타게놈Meta genome 분석 analysis
상기 실시예 2의 방법으로 유전자를 추출한 후, 상기 1에 나타낸 16S rDNA 프라이머를 사용하여 PCR을 실시하여 유전자를 증폭시키고 시퀀싱(Illumina MiSeq sequencer)을 수행하였다. 결과를 Standard Flowgram Format(SFF) 파일로 출력하고 GS FLX software(v2.9)를 이용하여 SFF 파일을 sequence 파일(.fasta)과 nucleotide quality score 파일로 변환한 다음 리드의 신용도 평가를 확인하고, window(20 bps) 평균 base call accuracy가 99% 미만(Phred score <20)인 부분을 제거하였다. 질이 낮은 부분을 제거한 후, 리드의 길이가 300 bps 이상인 것만 이용하였으며(Sickle version 1.33), 결과 분석을 위해 Operational Taxonomy Unit(OTU)은 UCLUST와 USEARCH를 이용하여 시퀀스 유사도에 따라 클러스터링을 수행하였다. 구체적으로 속(genus)은 94%, 과(family)는 90%, 목(order)은 85%, 강(class)은 80%, 문(phylum)은 75% 시퀀스 유사도를 기준으로 클러스터링을 하고 각 OTU의 문, 강, 목, 과, 속 레벨의 분류를 수행하고, BLASTN와 GreenGenes의 16S DNA 시퀀스 데이터베이스(108,453 시퀀스)를 이용하여 97% 이상의 시퀀스 유사도 갖는 박테리아를 분석하였다(QIIME).After the gene was extracted by the method of Example 2, PCR was performed using the 16S rDNA primer shown in the above 1 to amplify the gene and perform sequencing (Illumina MiSeq sequencer). The result is output to the Standard Flowgram Format (SFF) file and the SFF file is converted into the sequence file (.fasta) and the nucleotide quality score file using the GS FLX software (v2.9) (20 bps) and less than 99% of the average base call accuracy (Phred score <20). After removing the low quality parts, only those with lead lengths of 300 bps or more were used (Sickle version 1.33). In order to analyze the results, Operational Taxonomy Unit (OTU) performed clustering according to sequence similarity using UCLUST and USEARCH. Specifically, clustering is performed based on sequence similarity of 94% for the genus, 90% for the family, 85% for the order, 80% for the class, and 75% for the phylum Bacteria with a sequence similarity of 97% or more were analyzed using the 16S DNA sequence database (108,453 sequence) of BLASTN and GreenGenes (QIIME).
실시예 4. 혈액에서 분리한 세균유래 소포 메타게놈 분석 기반 당뇨병 진단모형Example 4. Analysis of Bacillus-derived < RTI ID = 0.0 >
상기 실시예 3의 방법으로, 당뇨병환자 61명과 나이와 성별을 매칭한 정상인 122명의 혈액에서 소포를 분리한 후 메타게놈 시퀀싱을 수행하였다. 진단모형 개발은 먼저 t-test에서 두 군 사이의 p값이 0.05 이하이고, 두 군 사이에 2배 이상 차이가 나는 균주를 선정하고 난 후, logistic regression analysis 방법으로 진단적 성능 지표인 AUC(area under curve), 민감도, 및 특이도를 산출하였다.Metagenomic sequencing was performed by separating vesicles from blood of 122 normal persons matched with age and gender of 61 diabetic patients by the method of Example 3 above. For the development of the diagnostic model, first the p value between the two groups was less than 0.05 and the difference between the two groups was more than 2 times, and the logistic regression analysis was used to determine the diagnostic performance index AUC under curve, sensitivity, and specificity.
혈액 내 세균유래 소포를 문(phylum) 수준에서 분석한 결과, Thermi, Fusobacteria, Chloroflexi, Cyanobacteria, TM7, Euryarchaeota, Proteobacteria, Actinobacteria, Verrucomicrobia, 및 Bacteroidetes 문 세균에서 선택되는 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 당뇨병에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 2 및 도 2 참조).Diagnostic models were developed with one or more biomarkers selected from Thermi, Fusobacteria, Chloroflexi, Cyanobacteria, TM7, Euryarchaeota, Proteobacteria, Actinobacteria, Verrucomicrobia, and Bacteroidetes germ bacteria as a result of analysis of bacterial-derived vesicles in the blood at the phylum level. , The diagnostic performance for diabetes was significant (see Table 2 and Figure 2).
혈액 내 세균유래 소포를 강(class) 수준에서 분석한 결과, Cytophagia, Deinococci, Fusobacteriia, Sphingobacteriia, Flavobacteriia, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, TM7-3, Bacilli, Actinobacteria, Gammaproteobacteria, Clostridia, Verrucomicrobiae, 및 Bacteroidia 강 세균에서 선택되는 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 당뇨병에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 3 및 도 3 참조).Bacterial-derived vesicles in blood were analyzed at the class level and were found to be selected from bacteria such as Cytophagia, Deinococci, Fusobacterias, Sphingobacterias, Flavobacterias, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, TM7-3, Bacilli, Actinobacteria, Gammaproteobacteria, Clostridia, Verrucomicrobiae and Bacteroidia (Table 3 and FIG. 3), the diagnostic performance for diabetes was significant when the diagnostic model was developed with one or more biomarkers.
혈액 내 세균유래 소포를 목(order) 수준에서 분석한 결과, Aeromonadales, Deinococcales, Cytophagales, Rhizobiales, Neisseriales, Oceanospirillales, Fusobacteriales, Sphingobacteriales, Sphingomonadales, Pseudomonadales, Rhodospirillales, Flavobacteriales, Rhodocyclales, Rhodobacterales, Gemellales, Caulobacterales, Actinomycetales, Xanthomonadales, Alteromonadales, Pasteurellales, Bacillales, Burkholderiales, Lactobacillales, Clostridiales, RF32, Verrucomicrobiales, 및 Bacteroidales 목 세균에서 선택되는 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 당뇨병에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 4 및 도 4 참조).Analysis of the bacterial-derived vesicles in the blood at the order level showed that the bacterial-derived vesicles in the blood were classified as Aeromonadales, Deinococcales, Cytophagales, Rhizobiales, Neisseriales, Oceanospirillales, Fusobacteriales, Sphingobacteriales, Sphingomonadales, Pseudomonadales, Rhodospirillales, Flavobacteriales, Rhodocyclales, Rhodobacterales, Gemellales, Caulobacterales, Actinomycetales, Diagnostic performance for diabetes was significantly improved when one or more biomarkers selected from Xanthomonadales, Alteromonadales, Pasteurellales, Bacillales, Burkholderiales, Lactobacillales, Clostridiales, RF32, Verrucomicrobiales, and Bacteroidales were selected And Fig. 4).
혈액 내 세균유래 소포를 과(family) 수준에서 분석한 결과, Aeromonadaceae, Methylobacteriaceae, Rhizobiaceae, Bradyrhizobiaceae, Halomonadaceae, Cytophagaceae, Neisseriaceae, Fusobacteriaceae, Sphingomonadaceae, Weeksellaceae, Moraxellaceae, Aerococcaceae, Pseudomonadaceae, Micrococcaceae, Propionibacteriaceae, Intrasporangiaceae, Gemellaceae, Flavobacteriaceae, Brevibacteriaceae, Rhodocyclaceae, Corynebacteriaceae, Burkholderiaceae, Rhodobacteraceae, Tissierellaceae, Caulobacteraceae, Xanthomonadaceae, Oxalobacteraceae, Staphylococcaceae, Comamonadaceae, Planococcaceae, Pasteurellaceae, Actinomycetaceae, S24-7, Enterococcaceae, Bacillaceae, Prevotellaceae, Streptococcaceae, Veillonellaceae, Lactobacillaceae, Ruminococcaceae, Mogibacteriaceae, Verrucomicrobiaceae, Lachnospiraceae, Odoribacteraceae, Bacteroidaceae, 및 Barnesiellaceae 과 세균에서 선택되는 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 당뇨병에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 5 및 도 5 참조).Bacterial-derived vesicles in the blood were analyzed at the family level and found to be in the order of Aeromonadaceae, Methylobacteriaceae, Rhizobiaceae, Bradyrhizobiaceae, Halomonadaceae, Cytophagaceae, Neisseriaceae, Fusobacteriaceae, Sphingomonadaceae, Weeksellaceae, Moraxellaceae, Aerococcaceae, Pseudomonadaceae, Micrococcaceae, Propionibacteriaceae, Intrasporangiaceae, Gemellaceae, Flavobacteriaceae, Brevibacteriaceae, Rhodocyclaceae, Corynebacteriaceae, Burkholderiaceae, Rhodobacteraceae, Tissierellaceae, Caulobacteraceae, Xanthomonadaceae, Oxalobacteraceae, Staphylococcaceae, Comamonadaceae, Planococcaceae, Pasteurellaceae, Actinomycetaceae, S24-7, Enterococcaceae, Bacillaceae, Prevotellaceae, Streptococcaceae, Veillonellaceae, Lactobacillaceae, Ruminococcaceae, Mogibacteriaceae, When a diagnostic model was developed with one or more biomarkers selected from Verrucomicrobiaceae, Lachnospiraceae, Odoribacteraceae, Bacteroidaceae, and Barnesiellaceae and bacteria, (See Table 5 and FIG. 5).
혈액 내 세균유래 소포를 속(genus) 수준에서 분석한 결과, Halomonas, Methylobacterium, Neisseria, Fusobacterium, Kaistobacter, Agrobacterium, Porphyromonas, Cupriavidus, Acinetobacter, Pseudomonas, Chryseobacterium, Sphingomonas, Rothia, Micrococcus, Enhydrobacter, Propionibacterium, Brevibacterium, Corynebacterium, Lautropia, Paracoccus, Staphylococcus, Haemophilus, Catenibacterium, Anaerococcus, Prevotella, Actinomyces, Veillonella, Citrobacter, Enterococcus, Prevotella, Streptococcus, Dialister, Bacillus, Lactobacillus, Bifidobacterium, Faecalibacterium, Parabacteroides, Paraprevotella, Akkermansia, Ruminococcus, Adlercreutzia, Butyricimonas, Odoribacter, Coprococcus, Anaerostipes, Blautia, Bacteroides, Epulopiscium, 및 Escherichia 속 세균에서 선택되는 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 당뇨병에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 6 및 도 6 참조).Bacterial-derived vesicles in the blood were analyzed at the genus level. As a result, it was found that the vesicle-derived vesicles from the blood were analyzed at the genus level, and the results were as follows: Halomonas, Methylobacterium, Neisseria, Fusobacterium, Kaistobacter, Agrobacterium, Porphyromonas, Cupriavidus, Acinetobacter, Pseudomonas, Chryseobacterium, Sphingomonas, Rothia, Micrococcus, Enhydrobacter, Propionibacterium, Corynebacterium, Lautropia, Paracoccus, Staphylococcus, Haemophilus, Catenibacterium, Anaerococcus, Prevotella, Actinomyces, Veillonella, Citrobacter, Enterococcus, Prevotella, Streptococcus, Dialister, Bacillus, Lactobacillus, Bifidobacterium, Faecalibacterium, Parabacteroides, Paraprevotella, Akkermansia, Ruminococcus, Adlercreutzia, Butyricimonas, When diagnostic models were developed with one or more biomarkers selected from bacterium of the genus Odoribacter, Coprococcus, Anaerostipes, Blautia, Bacteroides, Epulopiscium, and Escherichia, the diagnostic performance for diabetes was significant (see Table 6 and FIG. 6).
실시예 5. 소변에서 분리한 세균유래 소포 메타게놈 분석 기반 당뇨병 진단모형Example 5: Analysis of bacterial-derived vesicle metagenomes isolated from urine based diabetes diagnosis model
상기 실시예 3의 방법으로, 당뇨병환자 60명과 나이와 성별을 매칭한 정상인 134명의 소변에서 소포를 분리한 후 메타게놈 시퀀싱을 수행하였다. 진단모형 개발은 먼저 t-test에서 두 군 사이의 p값이 0.05 이하이고, 두 군 사이에 2배 이상 차이가 나는 균주를 선정하고 난 후, logistic regression analysis 방법으로 진단적 성능 지표인 AUC(area under curve), 민감도, 및 특이도를 산출하였다.In the method of Example 3, metagenomic sequencing was performed after separating vesicles from urine of 134 healthy persons matched with age and gender of 60 diabetic patients. For the development of the diagnostic model, first the p value between the two groups was less than 0.05 and the difference between the two groups was more than 2 times, and the logistic regression analysis was used to determine the diagnostic performance index AUC under curve, sensitivity, and specificity.
소변 내 세균유래 소포를 문(phylum) 수준에서 분석한 결과, Tenericutes 문 세균 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 당뇨병에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 7 및 도 7 참조).Analysis of bacterial-derived vesicles in the urine at the phylum level revealed that the diagnostic performance for diabetes was significant when the diagnostic model was developed with the Tenericutes germ biomarker (see Table 7 and Figure 7).
소변 내 세균유래 소포를 강(class) 수준에서 분석한 결과, Mollicutes, Coriobacteriia, Deltaproteobacteria, 및 Epsilonproteobacteria 강 세균에서 선택되는 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 당뇨병에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 8 및 도 8 참조).Analysis of urine bacterial parasites at the class level revealed that diagnostic performance against diabetes was significantly higher when one or more biomarkers selected from Mollicutes, Coriobacterias, Deltaproteobacteria, and Epsilonproteobacteria were selected (See Table 8 and FIG. 8).
소변 내 세균유래 소포를 목(order) 수준에서 분석한 결과, Stramenopiles, Pseudomonadales, Coriobacteriales, Desulfovibrionales, 및 Campylobacterales 목 세균에서 선택되는 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 당뇨병에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 9 및 도 9 참조).Analysis of urine bacterial parasites at the order level showed that diagnostic performance against diabetes was improved when one or more biomarkers selected from Stramenopiles, Pseudomonadales, Coriobacteriales, Desulfovibrionales, and Campylobacterales were selected (See Table 9 and Fig. 9).
소변 내 세균유래 소포를 과(family) 수준에서 분석한 결과, Bradyrhizobiaceae, Cellulomonadaceae, Pseudomonadaceae, Moraxellaceae, Comamonadaceae, Enterococcaceae, Clostridiaceae, Coriobacteriaceae, Rikenellaceae, Desulfovibrionaceae, 및 Helicobacteraceae 과 세균에서 선택되는 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 당뇨병에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 10 및 도 10 참조).Analysis of urine bacterial vesicles at the family level revealed that one or more biomarkers selected from Bradyrhizobiaceae, Cellulomonadaceae, Pseudomonadaceae, Moraxellaceae, Comamonadaceae, Enterococcaceae, Clostridiaceae, Coriobacteriaceae, Rikenellaceae, Desulfovibrinaceae and Helicobacteraceae, , The diagnostic performance of diabetes was significant (see Table 10 and Figure 10).
소변 내 세균유래 소포를 속(genus) 수준에서 분석한 결과, Rhizobium, Cupriavidus, Acinetobacter, Pseudomonas, Lactobacillus, Citrobacter, Enterococcus, Paracoccus, Klebsiella, SMB53, Allobaculum, Desulfovibrio, AF12, 및 Flexispira 속 세균에서 선택되는 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 당뇨병에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 11 및 도 11 참조).An analysis of urine bacterial parasites at the genus level revealed that one of the bacteria selected from Rhizobium, Cupriavidus, Acinetobacter, Pseudomonas, Lactobacillus, Citrobacter, Enterococcus, Paracoccus, Klebsiella, SMB53, Allobaculum, Desulfovibrio, AF12, When diagnostic models were developed with the above biomarkers, the diagnostic performance of diabetes was significant (see Table 11 and Figure 11).
상기 진술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. There will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
<110> MD Healthcare Inc. <120> Method for diagnosis of diabetes using analysis of bacteria metagenome <130> MP17-352 <150> KR 10-2017-0025085 <151> 2017-02-24 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 50 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 16S_V3_F <400> 1 tcgtcggcag cgtcagatgt gtataagaga cagcctacgg gnggcwgcag 50 <210> 2 <211> 55 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 16S_V4_R <400> 2 gtctcgtggg ctcggagatg tgtataagag acaggactac hvgggtatct aatcc 55 <110> MD Healthcare Inc. <120> Method for diagnosis of diabetes using analysis of bacteria metagenome <130> MP17-352 <150> KR 10-2017-0025085 <151> 2017-02-24 <160> 2 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 50 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 16S_V3_F <400> 1 tcgtcggcag cgtcagatgt gtataagaga cagcctacgg gnggcwgcag 50 <210> 2 <211> 55 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 16S_V4_R <400> 2 gtctcgtggg ctcggagatg tgtataagag acaggactac hvgggtatct aatcc 55
Claims (2)
(b) 상기 추출한 DNA에 대하여 서열번호 1 및 서열번호 2의 프라이머 쌍을 이용하여 PCR을 수행하는 단계; 및
(c) 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인 유래 샘플과 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계를 포함하고,
상기 피검체 샘플은 혈액 또는 소변이고,
상기 (c) 단계에서, 피검체 혈액 샘플에서 분리한 써미(Thermi), 푸조박테리아(Fusobacteria), 클로로플렉시(Chloroflexi), 시아노박테리아(Cyanobacteria), 유리고세균(Euryarchaeota), 프로테오박테리아(Proteobacteria), 방선균문(Actinobacteria), 우미균문(Verrucomicrobia), 및 의간균문(Bacteroidetes), 피검체 소변 샘플에서 분리한 테네리쿠테스(Tenericutes)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 문(phylum) 세균 유래 세포밖 소포,
피검체 혈액 샘플에서 분리한 사이토파지아(Cytophagia), 데이노코키(Deinococci), 푸조박테리아(Fusobacteriia), 스핑고박테리아(Sphingobacteriia), 플라보박테리아(Flavobacteriia), 알파프로테오박테리아(Alphaproteobacteria), 베타프로테오박테리아(Betaproteobacteria), 간균강(Bacilli), 악티노박테리아(Actinobacteria), 감마프로테오박테리아(Gammaproteobacteria), 클로스트리디아(Clostridia), 우미균강(Verrucomicrobiae), 및 박테로이디아(Bacteroidia), 피검체 소변 샘플에서 분리한 몰리쿠테스(Mollicutes), 코리오박테리아(Coriobacteriia), 델타프로테오박테리아(Deltaproteobacteria), 및 입실론프로테오박테리아(Epsilonproteobacteria)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 강(class) 세균 유래 세포밖 소포,
피검체 혈액 샘플에서 분리한 아에로모나달레스(Aeromonadales), 데이노코카레스(Deinococcales), 사이토파잘레스(Cytophagales), 리조비움목(Rhizobiales), 나이세리아레스(Neisseriales), 오세아노스피릴랄레스(Oceanospirillales), 푸조박테리움균목(Fusobacteriales), 스핑고박테리알레스(Sphingobacteriales), 스핑고모나달레스(Sphingomonadales), 슈도모나달레스(Pseudomonadales), 로도피릴라레스(Rhodospirillales), 플라보박테리아레스(Flavobacteriales), 로도사이클러스(Rhodocyclales), 로도박테랄레스(Rhodobacterales), 게멜라레스(Gemellales), 카울로박테라레스(Caulobacterales), 악티노마이세탈레스(Actinomycetales), 산토모나다레스(Xanthomonadales), 알테로모나달레스(Alteromonadales), 파스테우렐라레스(Pasteurellales), 바실라레스(Bacillales), 벌크홀데리알레스(Burkholderiales), 유산균목(Lactobacillales), 클로스트리디알레스(Clostridiales), 베루코미크로비알레스(Verrucomicrobiales), 및 박테로이데스목(Bacteroidales), 피검체 소변 샘플에서 분리한 스트라메노필레스(Stramenopiles), 슈도모나달레스(Pseudomonadales), 코리오박테리움목(Coriobacteriales), 데설포비브리오날레스(Desulfovibrionales), 및 캄필로박테라레스(Campylobacterales)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 목(order) 세균 유래 세포밖 소포,
피검체 혈액 샘플에서 분리한 아에로모나다시에(Aeromonadaceae), 메틸로박테리아시에(Methylobacteriaceae), 리조비움과(Rhizobiaceae), 브라디리조비아시에(Bradyrhizobiaceae), 할로모나다시에(Halomonadaceae), 사이토파자시에(Cytophagaceae), 나이세리아시에(Neisseriaceae), 푸조박테리아시에(Fusobacteriaceae), 스핑고모나다시에(Sphingomonadaceae), 위크셀라시에(Weeksellaceae), 모락셀라시에(Moraxellaceae), 아에로코카시에(Aerococcaceae), 슈도모나다시에(Pseudomonadaceae), 마이크로코카시에(Micrococcaceae), 프로피오니박테리아시에(Propionibacteriaceae), 인트라스포란지아시에(Intrasporangiaceae), 제멜라시에(Gemellaceae), 플라보박테리아시에(Flavobacteriaceae), 브레비박테리아시에(Brevibacteriaceae), 로도사이클라시에(Rhodocyclaceae), 코리네박테리아시에(Corynebacteriaceae), 버크홀데리아시에(Burkholderiaceae), 로도박테라시에(Rhodobacteraceae), 티시에렐라시에(Tissierellaceae), 카우로박테라시에(Caulobacteraceae), 산토모나다시에(Xanthomonadaceae), 옥살로박테라시에(Oxalobacteraceae), 스타필로코카시에(Staphylococcaceae), 코마모나다시에(Comamonadaceae), 플라노코카시에(Planococcaceae), 파스테우렐라시에(Pasteurellaceae), 액티노마이세타시에(Actinomycetaceae), 엔테로코카시에(Enterococcaceae), 바실라시에(Bacillaceae), 프레보텔라과(Prevotellaceae), 스트렙토코카시에(Streptococcaceae), 베일로넬라시에(Veillonellaceae), 유산균과(Lactobacillaceae), 루미노코카시에(Ruminococcaceae), 모지박테리아시에(Mogibacteriaceae), 베루코미크로비아시에(Verrucomicrobiaceae), 라치노스피라시에(Lachnospiraceae), 오도리박테라시에(Odoribacteraceae), 박테로이다시에(Bacteroidaceae), 및 바르네시엘라시에(Barnesiellaceae), 피검체 소변 샘플에서 분리한 브라디리조비아시에(Bradyrhizobiaceae), 셀룰로모나다시에(Cellulomonadaceae), 슈도모나다시에(Pseudomonadaceae), 모락셀라시에(Moraxellaceae), 코마모나다시에(Comamonadaceae), 엔테로코카시에(Enterococcaceae), 클로스트리디움과(Clostridiaceae), 코리오박테리움과(Coriobacteriaceae), 리케넬라시에(Rikenellaceae), 데설포비브리오나시에(Desulfovibrionaceae), 및 헬리코박테라시에(Helicobacteraceae)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 과(family) 세균 유래 세포밖 소포, 또는
피검체 혈액 샘플에서 분리한 할로모나스(Halomonas), 메틸로박테리움(Methylobacterium), 나이세리아(Neisseria), 푸조박테리움(Fusobacterium), 카이스토박터(Kaistobacter), 아그로박테리움(Agrobacterium), 포르피로모나스(Porphyromonas), 쿠프리아비두스(Cupriavidus), 아시네토박터(Acinetobacter), 슈도모나스(Pseudomonas), 크리세오박테리움(Chryseobacterium), 스핑고모나스(Sphingomonas), 로티아(Rothia), 마이크로코커스(Micrococcus), (Enhydrobacter), 프로피오니박테리움(Propionibacterium), 브레비박테리움(Brevibacterium), 코리네박테리움(Corynebacterium), 라우트로피아(Lautropia), 파라콕쿠스(Paracoccus), (Staphylococcus), 헤모필루스(Haemophilus), 카테니박테리움(Catenibacterium), 아나에로코커스(Anaerococcus), 프레보텔라(Prevotella), 엑티노마이세스(Actinomyces), 베일로넬라(Veillonella), 시트로박터(Citrobacter), 엔테로코커스(Enterococcus), 스트렙토코커스(Streptococcus), 디알리스터(Dialister), 바실러스(Bacillus), 유산균속(Lactobacillus), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 페칼리박테리움(Faecalibacterium), 파라박테로이데스(Parabacteroides), 파라프레보텔라(Paraprevotella), 아커만시아(Akkermansia), 루미노코커스(Ruminococcus), 아들러크레우치아(Adlercreutzia), 부티리시모나스(Butyricimonas), 오도리박터(Odoribacter), 코프로코커스(Coprococcus), 아내로스티페스(Anaerostipes), 블라우티아(Blautia), 박테로이데스(Bacteroides), 및 에풀로피스키움(Epulopiscium), 피검체 소변 샘플에서 분리한 리조비움(Rhizobium), 쿠프리아비두스(Cupriavidus), 아시네토박터(Acinetobacter), 슈도모나스(Pseudomonas), 유산균속(Lactobacillus), 시트로박터(Citrobacter), 엔테로코커스(Enterococcus), 파라콕쿠스(Paracoccus), 클렙시엘라(Klebsiella), 알로바큘럼(Allobaculum), 데설포비브리오(Desulfovibrio), 및 플렉시스피라(Flexispira)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 속(genus) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 것을 특징으로 하는, 당뇨병 진단을 위한 정보제공방법.
(a) extracting DNA from an extracellular vesicle isolated from a sample of a subject;
(b) performing PCR using the primer pair of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 for the extracted DNA; And
(c) comparing the increase and decrease in the content of the normal human-derived sample and the bacterial-derived extracellular vesicle through sequence analysis of the PCR product,
The sample of the sample is blood or urine,
In step (c), the thermo, Fusobacteria, Chloroflexi, Cyanobacteria, Euryarchaeota, Proteobacteria, One or more phylum bacterium-derived cells selected from the group consisting of Actinobacteria, Verrucomicrobia, and Bacteroidetes, and Tenericutes isolated from urine samples of a subject. Outside parcels,
(Cytophagia, Deinococci, Fusobacterias, Sphingobacterias, Flavobacterias, Alphaproteobacteria, Beta) isolated from a blood sample of a subject. (Bacillus sp.), Betaproteobacteria, Bacilli, Actinobacteria, Gammaproteobacteria, Clostridia, Verrucomicrobiae, and Bacteroidia, One or more classes of bacteria selected from the group consisting of Mollicutes, Coriobacterias, Deltaproteobacteria, and Epsilonproteobacteria isolated from sample urine samples, Derived < / RTI > vesicles,
The present invention relates to a method for screening a blood sample for use in the treatment of a subject suffering from a disease or condition selected from the group consisting of Aeromonadales, Deinococcales, Cytophagales, Rhizobiales, Neisseriales, (Fusobacteriales), Sphingobacterials, Sphingomonadales, Pseudomonadales, Rhodospirillales, Flavobacteriales, Fusobacterium, Fusobacteria, Fusobacteria, ), Rhodocyclales, Rhodobacterales, Gemellales, Caulobacterales, Actinomycetales, Xanthomonadales, Al, Alteromonadales, Pasteurellales, Bacillales, Burkholderiales, Lactobacillales, Clostridiales, Clostridiales, , Verrucomicrobiales, and Bacteroidales, Stramenopiles, Pseudomonadales, Coriobacterials, and Staphylococcus species isolated from urine samples of a subject, ), Desulfovibronales, and campylobacterales, in order to prevent the growth of the cells,
In addition to the aeromonadaceae, Methylobacteriaceae, Rhizobiaceae, Bradyrhizobiaceae, and Halomonadaceae isolated from the blood samples of the subject, , Cytophagaceae, Neisseriaceae, Fusobacteriaceae, Sphingomonadaceae, Weeksellaceae, Moraxellaceae, Aerococca, and so on. But are not limited to, Aerococcaceae, Pseudomonadaceae, Micrococcaceae, Propionibacteriaceae, Intrasporangiaceae, Gemellaceae, The present invention relates to a method for the treatment and / or prophylaxis of bacterial infections such as Flavobacteriaceae, Brevibacteriaceae, Rhodocyclaceae, Corynebacteriaceae, Burkholderiaceae, Rh odobacteraceae, Tissierellaceae, Caulobacteraceae, Xanthomonadaceae, Oxalobacteraceae, Staphylococcaceae, Coma spp. But are not limited to, Comamonadaceae, Planococcaceae, Pasteurellaceae, Actinomycetaceae, Enterococcaceae, Bacillaceae, Prevotellaceae, Streptococcaceae, Veillonellaceae, Lactobacillaceae, Ruminococcaceae, Mogibacteriaceae, Berukomikerae, Lactobacillus, (Lactnospiraceae), Odoribacteraceae, Bacteroidaceae, and Barnesiellaceae, isolated from the urine sample of the subject. B & B The present invention relates to the use of a compound of formula (I) or a pharmaceutically acceptable salt thereof for the preparation of a medicament for use in the treatment or prevention of cancer, such as, for example, radyrhizobiaceae, Cellulomonadaceae, Pseudomonadaceae, Moraxellaceae, Comamonadaceae, Enterococcaceae, Clostridiaceae, One or more family members of a bacterium selected from the group consisting of Coriobacteriaceae, Rikenellaceae, Desulfovibrionaceae, and Helicobacteraceae, Extracellular vesicles, or
The present invention relates to a method for screening a blood sample for use in a blood sample containing halomonas, Methylobacterium, Neisseria, Fusobacterium, Kaistobacter, Agrobacterium, Such as Porphyromonas, Cupriavidus, Acinetobacter, Pseudomonas, Chryseobacterium, Sphingomonas, Rothia, Micrococcus, , Enhydrobacter, Propionibacterium, Brevibacterium, Corynebacterium, Lautropia, Paracoccus, Staphylococcus, Hemophilus, Haemophilus, Catenibacterium, Anaerococcus, Prevotella, Actinomyces, Veillonella, Citrobacter, Enterococcus, (Enterococcu s), Streptococcus, Dialister, Bacillus, Lactobacillus, Bifidobacterium, Faecalibacterium, Parabacteroides, But are not limited to, Paraprevotella, Akkermansia, Ruminococcus, Adlercreutzia, Butyricimonas, Odoribacter, Coprococcus, His wife, Anaerostipes, Blautia, Bacteroides, and Epulopiscium, Rhizobium and Cupriavidus, isolated from urine samples of the test body, ), Acinetobacter, Pseudomonas, Lactobacillus, Citrobacter, Enterococcus, Paracoccus, Klebsiella, Alobaculum, Lactobacillus, Allobaculum, De sulfobibrio, and Flexispira. The method for providing information for diagnosis of diabetes according to claim 1, wherein the content of at least one genus bacterium-derived extracellular vesicle is selected from the group consisting of:
상기 혈액은 전혈, 혈청, 혈장, 또는 혈액 단핵구인 것을 특징으로 하는, 정보제공방법.
The method according to claim 1,
Wherein the blood is whole blood, serum, plasma, or blood mononuclear cells.
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