KR20200031480A - Biomarker and screening method for carcinogens using thereof in colon cancer stem cells - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a gene biomarker for the search for genotoxic carcinogens, a composition for the search for the genotoxic carcinogens comprising an agent which measures the expression level of the gene biomarker, a kit for the search for genotoxic carcinogens containing the composition, and a method of screening for the genotoxic carcinogen using the kit. By measuring the expression level of the gene biomarker of the present invention in colorectal cancer stem cells treated with a test substance, it is possible to determine the carcinogenic potential of a specific substance with improved accuracy, low cost, and high efficiency compared to existing methods, thereby being used in the safety evaluation during the development of a new drug.

Description

대장암 줄기세포에서 발암물질 검색용 바이오마커 및 이를 이용한 발암물질 스크리닝 방법{Biomarker and screening method for carcinogens using thereof in colon cancer stem cells}Biomarker and screening method for carcinogens using thereof in colon cancer stem cells}

본 발명은 대장암 줄기세포를 이용한 발암물질 검색용 바이오마커 및 발암물질을 검색하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biomarker for retrieving carcinogens using colon cancer stem cells and a method for retrieving carcinogens.

 암을 극복하기 위한 많은 노력에도 불구하고 암은 여전히 생명을 위협하는 주요 질병으로 남아 있으며 발병률과 사망률은 계속 증가하고 있다. 암의 원인은 다양하며, 환경 화학물질과 유전 요인이 발암에 중요한 역할을 한다는 실질적인 증거가 있다. 따라서, 환경 오염 물질의 발암성을 검출하고 발암에서의 정확한 메커니즘을 연구하기 위한 다양한 접근법이 개발되었다.  지난 수십년 동안 장기간의 설치류 생물 검정을 사용하여 발암성을 측정하였으나 이 방법은 시간이 오래 걸리고 고비용일 뿐 아니라 수많은 동물을 죽여야 함에도 불구하고 인간에 대한 발암성을 검출하는 정확도는 60%에 불과한 문제가 있었다. 이에 동물 실험에 대한 대안으로 마이크로 어레이를 이용한 유전자 발현 프로파일링 방법이 생체 내 독성 탐색 및 예측을 비롯한 다양한 분야에 응용되고 있다(비특허문헌 001). 그러나 마이크로 어레이 분석은 데이터 분석을 위해 비용이 많이 드는 전문 장비 및 생물정보학 접근법을 필요로 하는 점에서 제한적 해결이 될 수 밖에 없다.   Despite many efforts to overcome cancer, cancer remains a major life-threatening disease, and the incidence and mortality rates continue to rise. There are many causes of cancer, and there is substantial evidence that environmental chemicals and genetic factors play an important role in carcinogenesis. Accordingly, various approaches have been developed to detect the carcinogenicity of environmental pollutants and to study the exact mechanisms in carcinogenesis. Carcinogenicity has been measured using long-term rodent bioassays for the past several decades, but this method is time consuming and expensive, and the accuracy of detecting carcinogenicity to humans is only 60% despite the fact that many animals have to be killed. There was. Therefore, as an alternative to animal experiments, a gene expression profiling method using a microarray has been applied to various fields including toxicity detection and prediction in vivo (non-patent document 001). However, microarray analysis is a limited solution in that it requires expensive specialized equipment and bioinformatics approaches for data analysis.

과거 연구에서 많은 연구자들이 줄기세포의 특이적 표면단백질을 표지분석법을 통해 분석하였고, 암 조직에서 줄기세포 표지인자를 발견하여 선별된 세포들에서 종양능을 비교하여 종양형성능력이 탁월한 일부의 세포가 존재함을 발견하고 이들을 암 줄기세포(cancer stem cells)이라 명명하였다 (Reya, T. et al., (2001) Stem cells, cancer, and cancer stem cells, Nature 414,105-111; Collins, A. et al. (2005) Prospective identification of tumorigenic prostate cancer stem cells, Cancer Res 65,10946-10951). 이러한 연구를 통하여 일부의 암세포만 암을 형성할 수 있는 능력을 가지고 있다는 가설이 제시되었고, 이것을 줄기세포와 비슷한 개념으로 암 줄기세포로 연구되기 시작하였다. 암 줄기세포는 자가 복제 능력을 유지하고 자기와 같은 종류의 암 줄기세포를 만들어내는 동시에 좀 더 분화한 형태의 여러 종류의 암세포를 만들어낸다. 이렇게 분화된 세포들은 암 줄기세포와 달리 자가 복제 능력이 없으며 스스로 암을 만들어 낼 수도 없다. 따라서 일반적인 암 조직에는 자가 복제가 가능하고 스스로 암을 만들어 낼 수 있는 소수의 암 줄기세포와 자가 복제가 불가능하며 스스로 암을 만들어 낼 수 없는 일반 암세포가 섞여 암을 생성한다고 할 수 있다.In the past research, many researchers analyzed the specific surface protein of stem cells through the labeling method, and found some of the cells with excellent tumorigenicity by comparing the tumor ability in the selected cells by finding the stem cell marker in cancer tissue. They were found and they were called cancer stem cells (Reya, T. et al., (2001) Stem cells, cancer, and cancer stem cells, Nature 414,105-111; Collins, A. et al (2005) Prospective identification of tumorigenic prostate cancer stem cells, Cancer Res 65,10946-10951). Through this study, the hypothesis was suggested that only some cancer cells have the ability to form cancer, and it began to be studied as cancer stem cells in a similar concept to stem cells. Cancer stem cells maintain the ability to self-replicate and produce cancer stem cells of the same type as their own, while also producing several different types of cancer cells. Unlike cancer stem cells, these differentiated cells do not have the ability to self-replicate and cannot produce cancer on their own. Therefore, it can be said that in normal cancer tissues, a small number of cancer stem cells capable of self-replicating, self-producing cancer, and general cancer cells that cannot self-reproducing and self-producing cancer are mixed to generate cancer.

이러한 암 줄기세포의 발견은 임상적인 부분에서 중요성을 지니는데, 암 줄기세포 표지자 연구를 통하여 다양한 암세포들 중에서 암을 치료하기 위해 꼭 제거해야 할 암세포들을 인지할 수 있다는 점에 있어 기존의 화학적, 물리적 치료방법으로 치료 불가능했던 암 줄기세포를 사멸시키는 치료 방법 연구에 도움을 줄 것이다. 암 줄기세포를 제거하는 것은 암세포를 만들어내는 근원을 제거하는 것으로 암치료에 획기적인 방법을 가져올 것이라고 예상된다. 현재 여러 암에서 암 줄기세포의 표지자가 발견되고 여러 가지 실험방법을 사용하여 암 조직으로부터 암 줄기세포를 분리해낼 수 있게 되었다. 여러 암에서 암 줄기세포를 분리해내어 암 줄기세포의 특징을 이용해 암 줄기세포를 사멸시키는 방법을 찾아내는 일은 암 치료에 많은 도움을 줄 것으로 예상된다.The discovery of these cancer stem cells is important in the clinical field. Through the study of cancer stem cell markers, it is possible to recognize cancer cells that must be removed in order to treat cancer among various cancer cells. It will help research treatment methods that kill cancer stem cells that could not be treated with treatment methods. Removing cancer stem cells is expected to bring about a breakthrough in cancer treatment by removing the roots that make up the cancer cells. Cancer stem cell markers have been found in several cancers, and cancer stem cells can be isolated from cancer tissues using various experimental methods. It is expected that separating cancer stem cells from various cancers and finding a way to kill cancer stem cells using the characteristics of cancer stem cells is expected to help cancer treatment.

이렇게 암 줄기세포의 표지자 연구와 암 줄기세포 특징 연구가 전 세계에서 이루어지고 있으며, 다양한 종류의 암에 대하여 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 본 발명은 대장암 줄기세포에 대해 진행되었는데, 이 대장암은 서구에서는 두 번째로 발생률과 사망률이 높은 악성 종양이며, 우리나라에서도 식생활 습관이 서구화되면서 점차 발생 빈도와 사망률이 증가하여, 2008년 통계에 따르면 전체 악성 종양 중 3위를 차지하고 있다. 이러한 대장에서 악성 종양이 일어나는 기전은 대장 점막 하부에 위치하는 crypt에 있는 점막 형성에 관여하는 정상적인 줄기세포에서 돌연변이(mutation)가 일어나 과잉 증식하여 발생하는 것으로 알려져 있다. 특히 최근의 암 줄기세포 연구는 대장암 상피세포에서의 종양 형성 원인과 바이오마커 개발에 많은 진전을 가져올 수 있게 하였다.In this way, research on markers of cancer stem cells and studies on characteristics of cancer stem cells are being conducted all over the world, and studies on various types of cancer are being conducted. Among them, the present invention has been conducted for colorectal cancer stem cells, and this colorectal cancer is the second most malignant tumor with high incidence and mortality in the West, and the incidence and mortality increase gradually as the dietary habits have been westernized in Korea. According to statistics, it ranks third among all malignant tumors. It is known that the mechanism by which malignant tumors occur in the large intestine is caused by over-proliferation by mutation in normal stem cells involved in mucosal formation in the crypt located below the large intestine mucosa. In particular, recent cancer stem cell research has made significant progress in the development of biomarkers and causes of tumor formation in colon cancer epithelial cells.

본 발명자들은 마이크로 어레이 기반 분석법에 대한 간단하고 비용 효율적인 대체 발암성 스크리닝 분석법을 개발하고자 지속적으로 노력한 결과 정량적 PCR(qPCR) 기법을 이용하여 인간 결장암 줄기세포에 발암물질을 노출시킨 후 증가 또는 감소하는 마커 유전자를 확인하고 이를 이용한 발암성 스크리닝 분석법을 확립하여 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors continuously tried to develop a simple and cost-effective alternative carcinogenic screening assay for microarray-based assays, and then increased or decreased markers after exposing carcinogens to human colon cancer stem cells using quantitative PCR (qPCR) technique. The present invention was completed by identifying a gene and establishing a carcinogenic screening assay using the same.

M.R. Fielden, A. Adai, R.T. Dunn, 2nd, A. Olaharski, G. Searfoss, J. Sina, J. Aubrecht, E. Boitier, P. Nioi, S. Auerbach, D. Jacobson-Kram, N. Raghavan, Y. Yang, A. Kincaid, J. Sherlock, S.J. Chen, B. Car, C.W.G. Predictive Safety Testing Consortium, Development and evaluation of a genomic signature for the prediction and mechanistic assessment of nongenotoxic hepatocarcinogens in the rat, Toxicological sciences : an official journal of the Society of Toxicology, 124 (2011) 54-74. M.R. Fielden, A. Adai, R.T. Dunn, 2nd, A. Olaharski, G. Searfoss, J. Sina, J. Aubrecht, E. Boitier, P. Nioi, S. Auerbach, D. Jacobson-Kram, N. Raghavan, Y. Yang, A. Kincaid, J. Sherlock, SJ Chen, B. Car, C.W.G. Predictive Safety Testing Consortium, Development and evaluation of a genomic signature for the prediction and mechanistic assessment of nongenotoxic hepatocarcinogens in the rat, Toxicological sciences: an official journal of the Society of Toxicology, 124 (2011) 54-74.

본 발명자들은 암 줄기세포를 이용하여 발암물질을 검색할 수 있는 바이오마커를 발굴하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 인간 결장암 줄기세포에 발암물질을 노출시킨 후 증가 또는 감소하는 마커 유전자를 확인하고 이를 이용한 발암성 스크리닝 분석법을 확립하여 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have made diligent research efforts to discover biomarkers capable of searching for carcinogens using cancer stem cells. As a result, the present invention was completed by exposing a carcinogen to human colon cancer stem cells, identifying a marker gene that increases or decreases, and establishing a carcinogenic screening assay using the marker gene.

따라서, 본 발명의 목적은 유전독성 발암물질 검출용 바이오마커를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a biomarker for detecting genotoxic carcinogens.

본 발명의 다른 목적은 발암물질 검출용 키트를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a kit for detecting carcinogens.

본 발명의 또 다른 목적은 발암물질을 스크리닝 하는 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for screening for carcinogens.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유전자를 포함하는 유전독성 발암물질 검색용 바이오 마커를 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the present invention provides a biomarker for detecting a genotoxic carcinogen comprising one or more genes selected from the group consisting of GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 and MS4A4E.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 바이오마커의 mRNA 또는 이의 단백질의 발현수준을 측정하는 제제를 포함하는 유전독성 발암물질 검색용 키트를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a kit for detecting a genotoxic carcinogen comprising an agent that measures the expression level of the biomarker mRNA or protein thereof.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 발암물질 스크리닝 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for screening for carcinogens comprising the following steps.

(i) 암 줄기세포에 시험물질을 처리하는 단계;(i) treating the test substance with cancer stem cells;

(ii) 시험물질이 처리된 암 줄기세포에서 제1항에 따른 바이오마커 유전자의 발현 수준을 측정하는 단계; 및(ii) measuring the expression level of the biomarker gene according to claim 1 in cancer stem cells treated with the test substance; And

(iii) 상기 (ii)단계의 유전자 발현 수준을 시험물질을 처리하지 않은 대조군의 유전자 발현 수준과 비교하는 단계.(iii) comparing the gene expression level of step (ii) with the gene expression level of the control group not treated with the test substance.

본 발명의 바이오 마커는 발암물질에 대하여 매우 우수한 지표효율성을 나타내기 때문에 시험물질이 발암물질인지 여부를 신속하고 정확하게 판정할 수 있고, 특히 시험물질이 유전독성을 가지는 발암물질인지 여부를 판정할 수 있다.Since the biomarker of the present invention exhibits very good indicator efficiency for carcinogens, it is possible to quickly and accurately determine whether a test substance is a carcinogen, and in particular, whether a test substance is a carcinogen having genetic toxicity. have.

또한, 본 발명의 발암물질 스크리닝 방법에 의하면 종전 마이크로어레이를 이용한 방법보다 고효율, 저비용으로 발암물질을 스크리닝 할 수 있기 때문에 신약 개발 과정 중 안정성 평가에 널리 이용될 수 있다.In addition, according to the carcinogen screening method of the present invention, since it can screen carcinogens at a higher efficiency and at a lower cost than the method using a conventional microarray, it can be widely used for stability evaluation during a new drug development process.

도 1a는 AOM, ENU, MNZ, NKK 및 DMAB 화합물을 HCT116 결장암 줄기 세포에 처리한 후 마이크로어레이를 수행한 결과 계층적 클러스터링(clustering)에서 뚜렷한 패턴을 보이는 것을 확인한 도면이다.
도 1b는 5 가지 데이터 세트를 사용하여 화학 물질에 의해 유발된 유전자 발현 변화를 탐색하는 원리 성분 분석을 수행한 결과이다.
도 1c는 5개의 GC 군에서 그룹 간 2 fold 이상 발현 변이를 나타내는 유전자들의 개수를 나타낸 결과이다.
도 2는 발굴한 후보 발암성 생체 지표 인자 네트워크 분석 방법인 GeneMANIA 및 GIANT analysis 방법을 도시한 것이다.
1A is a graph confirming that the AOM, ENU, MNZ, NKK, and DMAB compounds are treated on HCT116 colon cancer stem cells, and microarrays show distinct patterns in hierarchical clustering.
FIG. 1B is a result of performing a principle component analysis for exploring changes in gene expression caused by chemicals using five data sets.
Figure 1c is a result showing the number of genes showing more than 2 fold expression variation between groups in the five GC groups.
2 shows GeneMANIA and GIANT analysis methods, which are methods for analyzing the candidate candidate carcinogenicity biomarker network.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에서는 기존에 알려진 암 줄기세포 표면 마커 이외의 인자를 발굴하여 발암성 예측 및 평가시스템에 이용하고자 하였으며, 그 결과 GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유전자를 포함하는 유전독성 발암물질 검색용 바이오마커가 발암물질 처리에 의해 발현량이 증가되거나 감소되어 발암물질 검출에 대한 지표효율성이 있는 것을 확인하였다.In the present invention, it was intended to discover factors other than the known cancer stem cell surface markers and use them in the carcinogenicity prediction and evaluation system. As a result, it includes one or more genes selected from the group consisting of GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 and MS4A4E. It was confirmed that the biomarker for retrieval of genotoxic carcinogens has an increased or decreased expression level by treatment with carcinogens and thus has an index efficiency for carcinogen detection.

본 발명에서 유전독성 발암물질 검색에 관여하는 유전자의 선별과정은 다음과 같다. 먼저, 암 줄기세포에 5개의 발암성 화학물질을 처리한 후 마이크로어레이 분석을 수행한 결과 발암인자와 관련된 유전자 16개를 도출하였다. 그 후 25개의 유전독성 및 비유전독성 발암물질을 추가 처리한 후 qPCR을 수행하여 선발된 유전자의 발암물질 예측성을 확인하고, 유전독성 발암물질과 연관된 GC 바이오마커 4종(GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E)을 최종 선발하였다.In the present invention, the selection process of genes involved in the search for genotoxic carcinogens is as follows. First, after treating five cancer-causing chemicals in cancer stem cells, microarray analysis was performed to derive 16 genes related to carcinogens. Subsequently, 25 genotoxic and non-genotoxic carcinogens were additionally treated, and then qPCR was performed to confirm the predictability of carcinogens of the selected genes and 4 GC biomarkers associated with genotoxic carcinogens (GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4) -6 and MS4A4E) were finally selected.

본 발명의 발암물질 스크리닝 방법에 따르면, 상기 GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 바이오마커 유전자를 포함하는 세포에 시험물질을 처리한다.According to the carcinogen screening method of the present invention, the test substance is treated with cells containing one or more biomarker genes selected from the group consisting of GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 and MS4A4E.

일반적으로, 본 발명에서 이용될 수 있는 세포는 암 줄기세포일 수 있고, 대장암 줄기세포일 수 있으며, GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유전자로 형질전환 된 세포를 포함한다.In general, the cells that can be used in the present invention may be cancer stem cells, colorectal cancer stem cells, and cells transformed with one or more genes selected from the group consisting of GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 and MS4A4E. It includes.

본 발명에 의해 발암물질인지 여부가 판정되는 시험물질은 특별하게 제한되지 않으며, 단일 화합물 또는 화합물들의 혼합물을 포함한다. 시험 물질은 합성 또는 천연 화합물의 라이브러리로부터 얻을 수 있다. 이러한 화합물의 라이브러리를 얻는 방법은 해당 업계에서 공지되어 있다. 합성화합물 라이브러리는 Maybridge Chemical Co.(UK), Comgenex (USA), Brandon Associates (USA), Microsource (USA) 및 Sigma-Aldrich (USA)에서 상업적으로 구입이 가능하며, 천연화합물의 라이브러리는 Pan Laboratories (USA) 및 MycoSearch (USA)에서 상업적으로 구입이 가능하다. 본 발명의 실시예에서는, 최초 발암인자와 관련된 유전자 선택 과정에서 AOM, ENU, MNZ, NKK 및 DMAB를 사용하였으며, 선택된 유전자 마커를 이용하여 발암물질을 스크리닝 하는 과정 및 유전독성 발암물질 예측 마커의 최종 선발 과정에서는 상기 화학물질을 포함하여 하기 [표 1]에 나타낸 30종의 화학물질을 사용하였다.The test substance determined to be a carcinogen by the present invention is not particularly limited, and includes a single compound or a mixture of compounds. Test substances can be obtained from libraries of synthetic or natural compounds. Methods for obtaining libraries of these compounds are known in the art. Synthetic compound libraries are commercially available from Maybridge Chemical Co. (UK), Comgenex (USA), Brandon Associates (USA), Microsource (USA) and Sigma-Aldrich (USA), and libraries of natural compounds are available from Pan Laboratories ( USA) and MycoSearch (USA). In an embodiment of the present invention, AOM, ENU, MNZ, NKK, and DMAB were used in the gene selection process related to the initial carcinogen, and the screening of carcinogens using the selected gene markers and the end of the marker for predicting genotoxic carcinogens In the selection process, 30 types of chemicals shown in [Table 1] were used, including the chemicals.

본 발명의 발암물질 스크리닝 방법에서, 시험물질을 세포에 접촉시킨 다음, 이 세포에서 GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유전자의 발현 정도를 측정한다. 만일, 상기 세포에서 유전자의 발현이 증가 또는 감소한 것으로 측정되면 발암 물질로 판정한다.In the carcinogen screening method of the present invention, a test substance is contacted with a cell, and then the expression level of one or more genes selected from the group consisting of GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 and MS4A4E is measured in the cell. If the expression of the gene in the cell is measured to be increased or decreased, it is determined as a carcinogen.

"세포에서 유전자의 발현이 증가 또는 감소한 것"은 무처리 세포에서의 상기 유전자의 발현 정도와 비교하여 발현 정도가 증가 또는 감소한 것을 의미한다. 이러한 발현 정도는 해당 업계에서 통상적으로 실시되는 RT-PCR, qPCR 등의 방법에 의해 측정된 발현 정도이다."Increased or decreased expression of a gene in a cell" means that the expression level is increased or decreased compared to the expression level of the gene in untreated cells. The expression level is the expression level measured by methods such as RT-PCR, qPCR, etc. that are commonly performed in the industry.

본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 무처리 세포에서의 유전자 발현 정도와 비교한 결과가 하기 (a) 내지 (f) 중 어느 하나 이상에 해당하는 경우, 시험물질을 유전독성 발암물질로 판정한다.According to an embodiment of the present invention, when the result of comparison with the level of gene expression in the untreated cells corresponds to any one or more of the following (a) to (f), the test substance is determined as a genotoxic carcinogen .

(a) GOLGA7B 발현 수준의 하향 조절;(a) down regulation of GOLGA7B expression levels;

(b) S100A7A 발현 수준의 하향 조절;(b) down regulation of S100A7A expression level;

(c) MS4A4E 발현 수준의 하향 조절;(c) down regulation of MS4A4E expression level;

(d) KRTAP4-6 발현 수준의 하향 조절;(d) down-regulation of KRTAP4-6 expression levels;

보다 상세하게는, 무처리 세포에서의 상기 유전자의 발현 정도와 비교하여 2 배 이상 또는 2배 이하의 발현 정도를 나타내는 경우, 유의한 발현 증가 또는 발현 감소로 판정하고 시험물질을 발암물질로 판정한다.More specifically, when the expression level of the gene is 2 times or more or 2 times or less compared to the expression level of the gene in untreated cells, it is determined as a significant increase in expression or a decrease in expression, and the test substance is determined as a carcinogen. .

유전적 분석에 기초하여 본 발명을 실시하는 경우, GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유전자 서열에 특이적으로 결합하는 프라이머 또는 프로브가 이용된다.When carrying out the present invention based on genetic analysis, primers or probes that specifically bind one or more gene sequences selected from the group consisting of GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 and MS4A4E are used.

프라이머를 이용하는 경우에는, 유전자 증폭 반응을 실시하여 GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유전자의 발현 정도를 조사한다. 본 발명은 GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유전자의 발현 정도를 분석하는 것이기 때문에, 세포에서 상기 유전자의 mRNA 양을 조사하여 유전자의 발현 정도를 결정한다.When using a primer, a gene amplification reaction is performed to investigate the expression level of one or more genes selected from the group consisting of GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6, and MS4A4E. Since the present invention analyzes the expression level of one or more genes selected from the group consisting of GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6, and MS4A4E, the amount of gene expression is determined by examining the mRNA level of the gene in the cell.

따라서 본 발명은 원칙적으로 시료 내의 mRNA를 주형으로 하고 mRNA 또는 cDNA에 결합하는 프라이머를 이용하여 유전자 증폭 반응을 실시한다.Therefore, in the present invention, in principle, mRNA in a sample is used as a template, and a gene amplification reaction is performed using primers that bind to mRNA or cDNA.

mRNA를 얻기 위하여, 시료에서 총 RNA를 분리한다. 총 RNA를 분리하는 것은 해당업계에 공지된 통상의 방법에 따라 실시될 수 있다(참조: Sambrook, J. et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press (2001); Tesniere, C. et al., Plant Mol. Biol. Rep., 9:242 (1991); Ausubel, F.M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Willey & Sons (1987); 및 Chomczynski, P. et al., Anal. Biochem. 162:156 (1987)). 예컨대, Trizol을 이용하여 용이하게 세포내의 총 RNA를 분리할 수 있다.To obtain mRNA, total RNA is isolated from the sample. Isolation of total RNA can be performed according to conventional methods known in the art (Sambrook, J. et al., Molecular Cloning.A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press (2001); Tesniere , C. et al., Plant Mol. Biol. Rep., 9: 242 (1991); Ausubel, FM et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Willey & Sons (1987); and Chomczynski, P. et al ., Anal. Biochem. 162: 156 (1987)). For example, total RNA in cells can be easily separated using Trizol.

이어, 분리된 mRNA로부터 cDNA를 합성하고, 이 cDNA를 증폭한다. 본 발명의 총 RNA는 인간의 시료로부터 분리되는 것이기 때문에, mRNA의 말단에는 폴리-A 테일을 갖고 있으며, 이러한 서열 특성을 이용한 올리고 dT 프라이머 및 역전사 효소를 이용하여 cDNA을 용이하게 합성할 수 있다. 이어, 유전자 증폭 반응을 통하여 합성된 cDNA를 증폭한다.Then, cDNA is synthesized from the isolated mRNA, and the cDNA is amplified. Since the total RNA of the present invention is isolated from a human sample, it has a poly-A tail at the end of mRNA, and cDNA can be easily synthesized using oligo dT primers and reverse transcriptases using these sequence characteristics. Next, the synthesized cDNA is amplified through a gene amplification reaction.

본 명세서에 기술된 용어 “증폭 반응”은 핵산 분자를 증폭하는 반응을 의미한다. 다양한 증폭 반응들이 해당업계에 보고 되어 있으며, 이는 중합효소 연쇄반응(이하 PCR이라 한다), 역전사-중합효소 연쇄반응(이하 RT-PCR로 표기한다), 리가아제 연쇄 반응(ligase chain reaction; LCR), Gap-LCR(WO 90/01069), 복구 연쇄 반응(repair chain reaction; EP 439,182), 전사-중개 증폭(transcription-mediated amplification; TMA), 자가 유지 염기서열복제(self-sustained sequence replication), 타깃 폴리뉴클레오티드 염기서열의 선택적 증폭(selective amplification of target polynucleotide sequences), 컨센서스 서열 프라이밍 중합효소 연쇄 반응(consensus sequence primed polymerase chain reaction; CP-PCR), 임의적 프라이밍 중합효소 연쇄 반응(arbitrarily primed polymerase chain reaction; AP-PCR), 핵산 염기서열 기반 증폭(nucleic acid sequence based amplification; NASBA), 가닥 치환 증폭(strand displacement amplification) 및 고리-중개 항온성 증폭(loop mediated isothermal amplification; LAMP)을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다.The term "amplification reaction" described herein refers to a reaction that amplifies a nucleic acid molecule. Various amplification reactions have been reported in the industry, which include polymerase chain reaction (hereinafter referred to as PCR), reverse transcriptase-polymerase chain reaction (hereinafter referred to as RT-PCR), and ligase chain reaction (LCR). , Gap-LCR (WO 90/01069), repair chain reaction (EP 439,182), transcription-mediated amplification (TMA), self-sustained sequence replication, target Selective amplification of target polynucleotide sequences, consensus sequence primed polymerase chain reaction (CP-PCR), randomly primed polymerase chain reaction (AP) -PCR), nucleic acid sequence based amplification (NASBA), strand displacement amplification and ring-mediated constant temperature amplification (lo op mediated isothermal amplification (LAMP).

본 발명에서 증폭 반응에 이용되는 프라이머는 GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유전자의 cDNA 서열에 상보적인 서열을 갖는 올리고뉴클레오타이드이다. 본 명세서에서 용어 “프라이머”는 적합한 온도에서 적합한 완충액 내에서 적합한 조건(즉, 4종의 다른 뉴클레오사이드 트리포스페이트 및 중합반응 효소) 하에서 주형-지시 DNA 합성의 개시점으로 작용할 수 있는 단일-가닥 올리고뉴클레오타이드를 의미한다. 프라이머의 적합한 길이는 다양한 인자, 예컨대, 온도와 프라이머의 용도에 따라 변이가 있지만 전형적으로 15-30 뉴클레오타이드이다. 짧은 프라이머 분자는 주형과 충분히 안정된 하이브리드 복합체를 형성하기 위하여 일반적으로 보다 낮은 온도를 요구한다.The primer used in the amplification reaction in the present invention is an oligonucleotide having a sequence complementary to the cDNA sequence of one or more genes selected from the group consisting of GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 and MS4A4E. The term “primer” herein is a single-strand capable of acting as a starting point for template-directed DNA synthesis under suitable conditions (ie, four different nucleoside triphosphates and polymerases) in a suitable buffer at a suitable temperature. Means oligonucleotide. The suitable length of the primer varies depending on various factors, such as temperature and the use of the primer, but is typically 15-30 nucleotides. Short primer molecules generally require lower temperatures to form sufficiently stable hybrid complexes with the template.

이렇게 증폭된 GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 cDNA를 적합한 방법으로 분석하여 유전자의 발현 정도를 조사한다. 예를 들어, 상술한 증폭 반응 결과물을 젤 전기영동을 하고, 그 결과 형성되는 밴드를 관찰 및 분석함으로써 바이오마커 유전자의 발현 정도를 조사한다.One or more cDNA selected from the group consisting of GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 and MS4A4E thus amplified is analyzed by a suitable method to investigate the expression level of the gene. For example, gel electrophoresis is performed on the result of the amplification reaction described above, and a resultant band is observed and analyzed to investigate the expression level of the biomarker gene.

이러한 증폭반응을 통하여, 세포에서 GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유전자의 발현이 무처리 세포 보다 높거나 낮게 나오는 경우에는 시험물질을 발암물질로 판정한다.Through these amplification reactions, when the expression of one or more genes selected from the group consisting of GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6, and MS4A4E in cells is higher or lower than that of untreated cells, the test material is determined as a carcinogen.

바이오마커 유전자 또는 cDNA에 혼성화 되는 프로브를 이용하여 혼성화-기초 분석을 하여 발암물질을 판정할 수 있다.Carcinogens can be determined by hybridization-based analysis using a probe that hybridizes to a biomarker gene or cDNA.

본 명세서에서 용어 “프로브”는 단일쇄 핵산 분자이며, 타깃 핵산 서열에 상보적인 서열을 포함한다. 본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 프로브의 이점, 즉 혼성화 특이성의 개선이 손상되지 않는 범위 내에서, 본 발명의 프로브를 변형할 수 있다. 이들 변형된 표지는 혼성화 여부를 검출케 하는 시그널을 제공할 수 있으며, 이는 올리고뉴클레오타이드에 연결될 수 있다. 적합한 표지는 형광단(예컨대, 플루오리신(fluorescein), 피코에리트린(phycoerythrin), 로다민, 리사민(lissamine), 그리고 Cy3와 Cy5(Pharmacia)), 발색단, 화학발광단, 자기입자, 방사능동위원소(P32 및 S35), 매스 표지, 전자밀집입자, 효소(알칼린 포스파타아제 또는 호스래디쉬 퍼옥시다아제), 조인자, 효소에 대한 기질, 중금속(예컨대, 금) 그리고 항체, 스트렙타비딘, 바이오틴, 디곡시게닌과 킬레이팅기와 같은 특정 결합 파트너를 갖는 햅텐을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The term “probe” herein is a single chain nucleic acid molecule and includes a sequence complementary to a target nucleic acid sequence. According to one embodiment of the present invention, the probe of the present invention can be modified within the scope of not impairing the advantages of the probe of the present invention, that is, improving hybridization specificity. These modified labels can provide a signal to detect whether or not hybridization, which can be linked to an oligonucleotide. Suitable labels include fluorophores (e.g. fluorescein, phycoerythrin, rhodamine, lisamine, and Cy3 and Cy5 (Pharmacia)), chromophores, chemiluminescent groups, magnetic particles, and radioisotopes Elements (P32 and S35), mass labels, electron dense particles, enzymes (alkaline phosphatase or horseradish peroxidase), cofactors, substrates for enzymes, heavy metals (eg gold) and antibodies, streptavidin, biotin , Hapten having a specific binding partner such as digoxigenin and chelating group, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 바이오마커의 cDNA에 혼성화되는 프로브는 불용성 담체(예컨대, 니트로셀룰로오스 또는 나일론 필터, 유리판, 실리콘 및 플루오로카본 지지체)에 고정화되어, 마이크로 어레이를 제조할 수 있다. 마이크로 어레이에 있어서 프로브는 혼성화 어레이 요소(hybridizable array element)로서 이용된다. 불용성 담체로의 고정화는 화학적 결합 방법 또는 UV와 같은 공유 결합적 방법에 의해 실시된다. 본 발명의 구체적인 일 실시 예에 따르면, 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 담체에 결합될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the probe hybridized to the cDNA of the biomarker is immobilized on an insoluble carrier (eg, a nitrocellulose or nylon filter, glass plate, silicon and fluorocarbon support), thereby producing a microarray. . In microarrays, the probe is used as a hybridizable array element. Immobilization with an insoluble carrier is carried out by a chemical bonding method or a covalent bonding method such as UV. According to one specific embodiment of the present invention, 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 bonded by UV on a polylysine coated surface. In addition, the hybridization array element can be attached to a carrier through a linker (eg, ethylene glycol oligomer and diamine).

프로브 대신에 EBP50의 cDNA를 표지하여 혼성화 반응-기초 분석을 실시할 수도 있다. 프로브를 이용하는 경우, 프로브를 cDNA 분자와 혼성화시킨다.The cDNA of EBP50 can be labeled in place of the probe to perform hybridization reaction-based analysis. When using a probe, the probe is hybridized with a cDNA molecule.

혼성화 반응 이후에, 혼성화 반응을 통하여 나오는 혼성화 시그널을 검출한다. 혼성화 시그널은 예컨대, 프로브에 결합된 표지의 종류에 따라 다양한 방법으로 실시할 수 있다. 예를 들어, 프로브가 효소에 의해 표지된 경우, 이 효소의 기질을 혼성화 반응 결과물과 반응시켜 혼성화 여부를 확인할 수 있다. 이용될 수 있는 효소/기질의 조합은, 퍼옥시다아제(예컨대, 호스래디쉬 퍼옥시다아제)와 클로로나프톨, 아미노에틸카바졸, 디아미노벤지딘, D-루시페린, 루시게닌(비스-N-메틸아크리디늄 니트레이트), 레소루핀 벤질 에테르, 루미놀, 암플렉스레드 시약(10-아세틸-3,7-디하이드록시페녹사진), HYR(p-phenylenediamine-HCl and pyrocatechol), TMB(tetramethylbenzidine), ABTS(2,2'-Azine-di[3-ethylbenzthiazoline sulfonate]), o-페닐렌디아민(OPD) 및 나프톨/파이로닌; 알칼린 포스파타아제와 브로모클로로인돌일 포스페이트(BCIP), 니트로 블루 테트라졸리움(NBT), 나프톨-AS-B1-포스페이트(naphthol-AS-B1-phosphate) 및 ECF 기질; 글루코스 옥시다아제와 t-NBT(nitroblue tetrazolium) 및 m-PMS(phenzaine methosulfate) 등이다. 프로브가 금 입자로 표지된 경우에는 실버 니트레이트를 이용하여 실버 염색 방법으로 검출할 수 있다.After the hybridization reaction, a hybridization signal coming out through the hybridization reaction is detected. The hybridization signal can be carried out in various ways depending on the type of the label bound to the probe, for example. For example, when the probe is labeled with an enzyme, hybridization may be confirmed by reacting the substrate of the enzyme with the result of the hybridization reaction. Combinations of enzymes / substrates that can be used include peroxidase (eg horseradish peroxidase) and chloronaphthol, aminoethylcarbazole, diaminobenzidine, D-luciferin, and lucigenin (bis-N-methylacridinium) Nitrate), resorphin benzyl ether, luminol, amplex red reagent (10-acetyl-3,7-dihydroxyphenoxazin), p-phenylenediamine-HCl and pyrocatechol (HYR), tetramethylbenzidine (TMB), ABTS (2 , 2'-Azine-di [3-ethylbenzthiazoline sulfonate]), o-phenylenediamine (OPD) and naphthol / pyronine; Alkaline phosphatase and bromochloroindolyl phosphate (BCIP), nitro blue tetrazolium (NBT), naphthol-AS-B1-phosphate and ECF substrates; Glucose oxidase and t-NBT (nitroblue tetrazolium) and m-PMS (phenzaine methosulfate). When the probe is labeled with gold particles, it can be detected by silver staining using silver nitrate.

상술한 혼성화 과정에 의한 혼성화 시그널의 세기를 분석함으로써, 시험물질이 발암물질인지 여부를 판정할 수 있다. 즉, 시험물질을 처리한 세포에서 GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 cDNA에 대한 시그널이 무처리 세포보다 강하거나 약하게 나오는 경우에는 시험물질을 발암물질로 판정한다.By analyzing the intensity of the hybridization signal by the hybridization process described above, it can be determined whether the test substance is a carcinogen. That is, when a signal for one or more cDNA selected from the group consisting of GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6, and MS4A4E in cells treated with the test substance is stronger or weaker than the untreated cell, the test substance is determined as a carcinogen.

본 발명의 발암물질 검출용 키트가 만일 PCR 증폭 과정에 적용되는 경우, 본 발명의 키트는 선택적으로, RT-PCR 증폭에 필요한 시약, 예컨대, 완충액, 역전사효소, DNA 중합효소, DNA 중합 효소 조인자 및 dNTPs를 포함할 수 있다. If the kit for detecting a carcinogen of the present invention is applied to a PCR amplification process, the kit of the present invention is optionally a reagent required for RT-PCR amplification, such as buffer, reverse transcriptase, DNA polymerase, DNA polymerase joiner and dNTPs.

본 발명의 키트는 상기한 시약 성분을 포함하는 다수의 별도 패키징 또는 컴파트먼트로 제작될 수 있다.The kit of the present invention can be manufactured in a number of separate packaging or compartments containing the reagent components described above.

하기 실시 예에서 입증된 바와 같이, 본 발명의 바이오마커는 발암물질에 대하여 매우 우수한 지표효율성을 나타낸다.As demonstrated in the examples below, the biomarker of the present invention exhibits very good indicator efficiency against carcinogens.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되지 않는다는 것은 해당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for explaining the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention. .

1. 재료 및 방법1. Materials and Methods

1-1. 세포배양 및 시험물질1-1. Cell culture and test substance

HCT116 인간 결장암 세포주는 American Type Culture Collection (Manassas, VA, USA)에서 구입 하였다.  HCT116 세포는 열 불활성화 10%(v/v) 소 태아 혈청 (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)이 보충된 DMEM 배지(Hyclone, Logan, UT, USA)에서 배양 하였다. 세포를 37℃ 에서 5% CO 2가 포함된 가습기 배양기에서 배양 하였다. 암 줄기세포의 경우, 1000 세포 / mL를 초저온 부착 플레이트 (Corning, Inc., Corning, NY, USA)에 접종하고 전술한 바와 같이 배양하였다. 사용된 시험물질은 하기 [표 1]에 기재되어 있다. 생체 내(In vivo) 데이터를 근거로 후보 농도를 선정하여 시험관 내(In vitro)에서 세포독성을 나타내지 않는 최고 농도를 특정하였다.The HCT116 human colon cancer cell line was purchased from the American Type Culture Collection (Manassas, VA, USA). HCT116 cells were cultured in DMEM medium (Hyclone, Logan, UT, USA) supplemented with 10% (v / v) fetal calf serum (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA). Cells were cultured in a humidifier incubator with 5% CO 2 at 37 ° C. For cancer stem cells, 1000 cells / mL were inoculated onto a cryogenic attachment plate (Corning, Inc., Corning, NY, USA) and cultured as described above. The test materials used are listed in Table 1 below. Candidate concentrations were selected based on in vivo data to identify the highest concentrations that did not show cytotoxicity in vitro .

[표 1][Table 1]

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1-2. 세포 생존능력 시험1-2. Cell viability test

세포 생존력은 세포계수키트-8(CCK-8) 분석(Promega , Madison, WI, USA)을 사용하여 정량화 하였다 . 세포를 10% 태아 소 혈청, 100 μg/mL 페니실린 및 0.25 μg/mL 스트렙토마이신으로 보충된 100 μL DMEM 배지를 함유하는 96-웰 배양 플레이트에 웰당 5000 세포로 접종하고 밤새 배양하였다. 배양 20 시간 후, 다양한 농도의 화학 물질을 웰에 첨가 한 후 추가로 72 시간 배양했다. 제조 회사의 지시에 따라 CCK-8 분석을 수행함으로써 세포 생존력을 분석 하였다. 광학 밀도는 마이크로 플레이트 판독기 (Apollo LB 9110; Berthold Technologies GmbH, Bad Wildbad, Germany)를 사용하여 450 nm에서 측정 하였다.Cell viability was quantified using a cell count kit-8 (CCK-8) assay (Promega®, Madison, WI, USA). Cells were seeded at 5000 cells / well in 96-well culture plates containing 100% μL DMEM medium supplemented with 10% fetal bovine serum, 100 μg / mL, penicillin and 0.25 μg / mL, streptomycin, and cultured overnight. After 20 hours of culture, various concentrations of chemicals were added to the wells, followed by an additional 72 hours of culture. Cell viability was analyzed by performing CCK-8 analysis according to the manufacturer's instructions. Optical density was measured at 450 nm using a microplate reader (Apollo LB 9110; Berthold Technologies GmbH, Bad Wildbad, Germany).

1-3. 구형 형성1-3. Spherical formation

HCT116 결장암 세포를 계수하여 낮은 부착 플레이트 (Corning)에서 mL 당 2000 개의 생존 가능한 세포의 일정한 밀도로 플레이팅 하였다. 세포를 20 ng/mL 표피성장인자(Sigma), 10 ng/mL 염기성 섬유 아세포 성장인자(Sigma) 및 10 ng/mL 염기성 섬유 모세포 성장인자를 보충한 1% 태아 소 혈청을 함유하는 DMEM/F12 배지(Invitrogen, Carlsbad, CA, USA), 1% N2(Stemcell Technologies, Inc., 캐나다 밴쿠버) 및 5% B27( Gibco , Grand Island, NY, USA)에서 7 일 간 처리 하였다.HCT116 colon cancer cells were counted and plated on a low adherence plate (Corning) at a constant density of 2000 viable cells per mL. DMEM / F12 medium containing 1% fetal bovine serum supplemented with cells supplemented with 20 ng / mL epidermal growth factor (Sigma), 10 ng / mL basic fibroblast growth factor (Sigma) and 10 ng / mL basic fibroblast growth factor. (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA), 1% N2 (Stemcell Technologies, Inc., 밴쿠버 Canada Vancouver) and 5% B27 (Gibco, Grand Island, NY, USA) for 7 days.

1-4. 마이크로어레이1-4. Microarray

암 줄기 세포 에서 AOM, ENU, MNZ, NKK 및 DMAB가 조절하는 유전자를 확인하기 위해 마이크로 어레이 분석을 수행하였다. Ribospin Kit(GeneAll, Seoul, Korea)를 사용하여 제조사의 지침에 따라 총 RNA를 추출하였다. RNA 품질은 RNA 6000 나노칩 (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA)로 측정하였고, RNA 양은 ND-1000 분광 광도계( NanoDrop Technologies, Inc., Wilmington, DE, USA)로 측정 하였다. 제조사의 지시에 따라 Affymetrix 에서 각 RNA 샘플 300 ng을 입력으로 사용하였다. 각 샘플의 총 RNA를 cDNA로 역전사 시켰다. cDNA를 단편화하고, 말단 트랜스퍼라제 반응으로 말단 표지하고, 바이오틴일화 된 디데옥시 뉴클레오타이드에 연결시켰다. 단편화 및 말단 표지된 cDNA를 제조사의 지시에 따라 Gene Chip ® Human Gene 1.0 ST 어레이에 하이브리드화 시켰다. 하이브리드화 16 시간 후, 칩을 염색하고 Gene chip Fluidics Station 450 (Affymetrix)을 사용하여 세척하고, Gene chip Array scanner 3000 7G (Affymetrix)로 스캐닝 하였다. Affymetrix Gene Chip® Human Gene 1.0 ST Array는 6 개의 시료, 치료되지 않은 HCT116 암 줄기세포 및 발암 물질로 처리된 HCT116 암 줄기세포의 전사 프로파일을 분석하는데 사용되었다. 어피 메트릭스의 배열은 28,869 인간 유전자를 덮고 764,885 25-mer 올리고 뉴클레오티드 프로브를 포함한다. Affymetrix 분석은 이미지 획득, 데이터 추출, 정규화, 차별적으로 발현된 유전자 선택 및 기능적 그룹화와 같은 단계를 사용하여 수행되었다. 견고한 멀티 어레이 평균이 정규화에 사용되었다. 차별적으로 발현된 유전자의 생물학적 기능을 확인하기 위해 웹 기반 툴인 DAVID(the Database for Annotation, Visualization, and Integrated Discovery)가 사용되었다. 다음으로, 이들 유전자는 Gene Ontology 및 KEGG Pathway 데이터베이스의 유전자 기능에 따라 분류되었다(http://david.abcc.ncifcrf.gov/ home.jsp ).Microarray analysis was performed to identify genes regulated by AOM, ENU, MNZ, NKK and DMAB in cancer stem cells. Total RNA was extracted using the Ribospin Kit (GeneAll, Seoul, Korea) according to the manufacturer's instructions. RNA quality was measured with an RNA 6000 nanochip (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA), and RNA amount was measured with an ND-1000 spectrophotometer (NanoDrop Technologies, Inc., Wilmington, DE, USA). 300 ng of each RNA sample was used as input in Affymetrix according to the manufacturer's instructions. Total RNA of each sample was reverse transcribed with cDNA. cDNA was fragmented, terminally labeled with a terminal transferase reaction, and linked to biotinylated dideoxy nucleotides. The fragmented and terminally labeled cDNA was hybridized to the Gene Chip® Human Gene 1.0 ST array according to the manufacturer's instructions. After 16 hours of hybridization, the chips were stained and washed using Gene chip Fluidics Station 450 (Affymetrix), and scanned with Gene chip Array scanner 3000 7G (Affymetrix). The Affymetrix Gene Chip® Human Gene 1.0 ST Array was used to analyze the transcription profile of HCT116 cancer stem cells treated with 6 samples, untreated HCT116 cancer stem cells and carcinogens. The array of Affymetrix covers 28,869 human genes and includes a 764,885 25-mer oligonucleotide probe. Affymetrix analysis was performed using steps such as image acquisition, data extraction, normalization, differentially expressed gene selection and functional grouping. A robust multi-array average was used for normalization. A web-based tool, the Database for Annotation, Visualization, and Integrated Discovery (DAVID), was used to identify the biological function of the differentially expressed gene. Next, these genes were classified according to the gene function in the Gene Ontology and KEGG Pathway database ( http://david.abcc.ncifcrf.gov/ home.jsp ).

1-5. 화합물 매개 시그널링을 이용한 유전자 네트워크1-5. Gene network using compound-mediated signaling

공동 표현, 물리적 상호작용, 경로 및 유전자 상호작용을 포함한 데이터 세트가 GeneMANIA 에서 수집되었다. GeneMANIA 데이터베이스에서 발암 물질 5개를 발췌한 데이터 세트를 제작하였다. GIANT(Genome-scale Integrated Analysis of gene Networks in Tissues)는 조직 특이적 경로 분석에 사용되었다. 이 데이터 세트는http://giant.princeton.edu/ 에서 구할 수 있다.Data sets were collected from GeneMANIA, including co-expression, physical interactions, pathways and gene interactions. A data set was generated excerpting five carcinogens from the GeneMANIA database. GIANT (Genome-scale Integrated Analysis of gene Networks in Tissues) was used for tissue-specific pathway analysis. This data set is available at http://giant.princeton.edu/ .

1-6. 역전사 중합효소연쇄반응1-6. Reverse transcription polymerase chain reaction

 세포를 1mL easy-BLUE Total RNA Extraction Kit (iNtRON Biotechnology, Sungnam, Korea)에 용해 시키고 RNA를 제조사의 지시에 따라 분리하였다. M-MuLV 역전사 효소(New England Biolabs, Ipswich, MA, USA)를 사용하여 올리고 (dT)-프라이머 RNA (5μg)를 역전사 시켰다. Rotor-Gene 6000 series software 1.7(Qiagen, Hilden, Germany), SensiFASTTM SYBR NO-ROX Kit (BIOLINE, London, UK) 및 하기 [표 2]의 프라이머 세트를 사용하여 정량적 역전사 중합효소연쇄반응(QRT -PCR)을 수행하였다.Cells were lysed in 1 mL easy-BLUE Total RNA Extraction Kit (iNtRON Biotechnology, Sungnam, Korea) and RNA was isolated according to the manufacturer's instructions. Oligo (dT) -primer RNA (5 μg) was reverse transcribed using M-MuLV reverse transcriptase (New England Biolabs, Ipswich, MA, USA). Quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (QRT-using Rotor-Gene 6000 series software 1.7 (Qiagen, Hilden, Germany), SensiFAST TM SYBR NO-ROX Kit (BIOLINE, London, UK) and primer set of [Table 2] PCR).

[표 2][Table 2]

Figure pat00002
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상대적인 유전자 발현 차이는 동일한 샘플에서 내부 대조군으로서 GAPDH 유전자로 정규화 된 임계주기(CT) 값을 사용하여 계산되었다.Relative gene expression differences were calculated using a critical cycle (CT) value normalized to the GAPDH gene as an internal control in the same sample.

1-7. 통계 분석1-7. Statistical analysis

qPCR의 분포가 정규 분포를 따르지 않고 매우 큰 이상치가 있기 때문에 순열 t- 검정 (p 값 <0.05)에 의해 통계적 유의성을 평가했다. 극도로 큰 outlier가 3 개의 replication 된 데이터에 다르게 분포하기 때문에, 먼저 각 데이터에서 permutation t-test를 별도로 수행하였다. 또한 3 개의 복제된 데이터의 중앙값 또는 정리 평균을 취하여 두 개의 데이터 세트를 구성하였다.  다섯 가지 데이터 세트에서 GC와 NC의 qPCR 결과 사이의 순열 t- 테스트의 p-값 (p<0.05)을 충족시키는 기준에 따라 적절한 유전독성 발암물질(GCs)의 바이오마커 후보를 선택했다.Statistical significance was evaluated by permutation t-test (p value <0.05) because the distribution of qPCR does not follow a normal distribution and has very large outliers. Since extremely large outliers are distributed differently among the 3 replicated data, permutation t-test was first performed on each data separately. In addition, two data sets were constructed by taking the median or the averaging average of three replicated data. Appropriate genotoxic carcinogen (GCs) biomarker candidates were selected based on criteria that met the p-value (p <0.05) of the permutation t-test between the GC and NC qPCR results from the five data sets.

2. 결과2. Results

2-1. 대장암 줄기세포에서 화합물에 의한 유전자 발현 변화 확인 및 발암성 예측과 연관된 유전자 선택2-1. Identification of gene expression changes by compounds in colorectal cancer stem cells and selection of genes related to prediction of carcinogenicity

이 연구의 목적은 유사한 행동 양식을 가진 GCs에 의해 유도된 유전자 발현 변화에서 공통점을 확인하는 것이다.  대장암 세포에 대한 GCs와 NCs를 포함한 화학 물질의 최적 농도를 결정하기 위해 마우스에 사용된 농도의 1/10을 기준으로 농도를 선택하였다. 생쥐의 농도는 NLM TOXNET 시스템에서 검색할 수 있는 화학 발암 연구 정보 시스템에 요약된 형태로 시험 데이터에 보고된다.  HCT116 결장암 세포주를 사용하여 CCK 세포 생존능 분석을 위해 가장 많은 양의 화학 물질을 선택했다 (데이터는 표시되지 않음). 최대 노출량의 화학 물질 노출로 인해 세포 생존율이 90 %까지 감소하지 않으면 HCT116 대장암 줄기 세포에 대한 이러한 농도의 영향을 분석하였다. 다음으로 GC를 사용하여 GC 바이오마커 후보 물질을 확인하기 위한 마이크로 어레이를 수행하였다. 생체지표를 이용한 암 줄기세포 발암성 평가를 위해 결장암 줄기세포(HCT116)에 AOM, ENU, MNZ, NKK 및 DMAB 화합물을 처리한 후 7일 간 배양하고, RNA를 정제하여 마이크로어레이를 실시하였다. The purpose of this study was to identify commonalities in gene expression changes induced by GCs with similar behavior patterns. The concentration was selected based on 1/10 of the concentration used in mice to determine the optimal concentration of chemicals, including GCs and NCs, for colon cancer cells. Mice concentrations are reported in the test data in a summary form in a chemo carcinogenic research information system that can be retrieved from the NLM TOXNET system. The largest amount of chemical was selected for CCK cell viability analysis using the HCT116 colon cancer cell line (data not shown). The effect of this concentration on HCT116 colorectal cancer stem cells was analyzed if the cell viability was not reduced by 90% due to the maximum exposure of the chemical. Next, a microarray was performed to identify candidate GC biomarkers using GC. For the evaluation of cancer stem cell carcinogenicity using biomarkers, colon cancer stem cells (HCT116) were treated with AOM, ENU, MNZ, NKK and DMAB 'compounds and cultured for 7 days, followed by purification of RNA to perform microarray.

그 결과, 각 그룹에서 적게는 1,663개의 유전자가, 많게는 10,927개의 유전자가 대조군에 비해 변화한 것을 확인할 수 있으며, 계층적 클러스터링(clustering)에서 뚜렷한 패턴을 보였다(도 1a). 5 가지 데이터 세트를 사용하여 화학 물질에 의해 유발 된 유전자 발현 변화를 탐색하는 원리 성분 분석을 수행했다(도 1b). NKK가 가장 큰 영향을, DMAB가 뒤를 이었다. 다음으로 5 개의 GC 군에서 유의미한 탈 규제된 프로브 세트의 수를 결정 하였다(도 1c). 해당 유전자들의 그룹 간에 동일하게 변화하는 유전자를 선별하되, 선별 기준은 2배 이상 증감하고 모든 처리 그룹에서 같은 양상으로 변하는 유전자를 선별하였다(표 3).As a result, it can be seen that at least 1,663 genes in each group and at most 10,927 genes were changed compared to the control group, and a distinct pattern was seen in hierarchical clustering (FIG. 1A). Principle component analysis was performed to explore changes in gene expression caused by chemicals using five data sets (Figure 1B). NKK had the greatest impact, followed by DMAB. Next, the number of significant deregulated probe sets in the 5 GC groups was determined (FIG. 1C). Genes that change identically between groups of genes were selected, but the selection criteria were increased or decreased by 2 times or more, and genes that changed in the same manner were selected in all treatment groups (Table 3).

[표 3][Table 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

유전자 기호와 기능에 의해 밝혀지지 않은 "알려지지 않은" 프로브 세트를 제외하고 16 개의 유전자가 선택되었다.  선별된 마커 유전자 중 PGA5, SCT, MS4A4E, KRTAP4-6, RNPS1 및 PLCXD1은 화학물질을 처리하지 않은 대조군 대비 화학물질 처리군에서 유전자 발현이 상향 조절되는 것을 확인하였으며, S100A7A, ENO1, GOLGA7B, H3F3C, ZNF844, CDKL4, HIST1H2BH, RPS12, C6orf47 및 CPA4 유전자는 하향 조절되는 것을 확인하였다. 확인된 GC 바이오마커 후보물질은 칼슘이온결합, DNA결합, 사이클린 의존성 키나아제 활성 및 뉴클레오타이드 결합에 관여한다. Sixteen genes were selected, except for a set of "unknown" probes that were not revealed by gene symbols and functions. Among the selected marker genes, PGA5, SCT, MS4A4E, KRTAP4-6, RNPS1 and PLCXD1 were confirmed to be up-regulated in the gene treatment group compared to the control group without treatment with chemicals, S100A7A, ENO1, GOLGA7B, H3F3C, ZNF844, CDKL4, HIST1H2BH, RPS12, C6orf47 and CPA4 genes were confirmed to be down-regulated. The identified GC biomarker candidates are involved in calcium ion binding, DNA binding, cyclin-dependent kinase activity, and nucleotide binding.

2-2. 선발된 마커를 이용한 발암물질 스크리닝 및 유전독성 발암물질 예측 마커의 최종 선택2-2. Screening of carcinogens using selected markers and final selection of markers for predicting genotoxic carcinogens

상기 [표 1]의 후보 유전자들의 발암성 예측력을 타진하기 위해 추가적으로 25개 약물을 더 포함하여 총 30가지 양성 및 음성물질을 처리하여 해당 유전자들의 변화 여부를 qPCR로 관찰하였다. 상기 [표 1]에 나타낸 GCs와 NCs를 포함한 30 가지 화학물질을 사용하여 qPCR 분석을 수행하였다.  16 가지 후 물질의 정확성을 확인하기 위해 HCT116 결장암 줄기세포를 30가지 화학물질로 7일 동안 처리 한 다음 mRNA를 추출하고 cDNA를 합성한 후 qPCR을 수행하고 그 결과를 [표 4]에 나타내었다.To test the carcinogenic predictive power of the candidate genes of [Table 1], a total of 30 positive and negative substances, including 25 additional drugs, were processed to observe whether the genes were changed by qPCR. QPCR analysis was performed using 30 chemicals including GCs and NCs shown in Table 1 above. To confirm the correctness of the 16 species, HCT116 colon cancer stem cells were treated with 30 chemicals for 7 days, and then mRNA was extracted, cDNA was synthesized, and qPCR was performed, and the results are shown in [Table 4].

[표 4][Table 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

qPCR 결과를 바탕으로 T-test분석을 통해 통계적으로 접근하여 최종적으로 GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E의 4개 유전자를 최적화 하였다(표 5).  통계적 유의성은 qPCR의 분포가 정규 분포를 따르지 않고 매우 큰 이상치가 있기 때문에 t- 검정에 의해 평가되었다(p 값 <0.05). 극도로 큰 특이치는 3 가지로 다르게 분포하기 때문에 먼저 각 데이터에서 순열 t- 테스트를 별도로 수행했다. 또한, 3 개의 복제된 데이터의 중앙값 또는 정리 평균을 취하여 두 개의 데이터 세트를 구성했다. 다섯 가지 데이터 세트에서 적절한 GC 바이오 마커 후보 물질을 선택했다. GC와 NC의 qPCR 결과 사이의 순열 t- 검정의 p- 값 (p <0.05)을 따르는 기준에 의해 결정된다.Based on the qPCR results, it is statistically accessed through T-test analysis, and finally GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 and MS4A4E Four genes were optimized (Table 5). Statistical significance was evaluated by the t-test because the distribution of qPCR does not follow a normal distribution and has very large outliers (p value <0.05). Since the extremely large outliers were distributed in three different ways, a permutation t-test was first performed separately on each data. In addition, two data sets were constructed by taking the median or the averaging mean of three replicated data. Appropriate GC biomarker candidates were selected from five data sets. Determined by criteria that follow the p-value (p <0.05) of the permutation t-test between the qPCR results of GC and NC.

[표 5] [Table 5]

Figure pat00005
Figure pat00005

그 결과 얻어진 유의미한 결과(p<0.05)를 갖는 유전자 중 GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6, MS4A4E 4가지 유전자들을 이용하여 발암성, 비발암성을 측정하였다. 30가지 물질을 HCT116 암줄기세포에 처리 후 각각 유전자들의 발현값이 cut-off 범위 내에 들어가는 값을 가지고, 그러한 발현 값을 가지는 유전자가 4가지 유전자에서 50% 이상일 때, 이를 비발암성을 띠는 물질(-)로 지정하며, 반대로 유전자들의 발현값이 cut-off 범위 내에 들어가지 않으며, 그러한 발현값을 가지는 유전자가 50%이상일 때, 이를 발암성을 띠는 물질(+)이라 지정한다. 30가지 시험물질을 이용한 발암성, 비발암성 예측력을 확인한 결과를 하기 [표 6]에 나타내었다.As a result, carcinogenicity and non-carcinogenicity were measured using four genes GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6, and MS4A4E among the genes having significant results (p <0.05). Substances that have non-carcinogenic properties when 30 substances are treated on HCT116 cancer stem cells and the expression values of the genes are within the cut-off range, and when the genes having such expression values are 50% or more in 4 genes ( -), On the contrary, when the expression value of genes does not fall within the cut-off range, and when the gene having the expression value is 50% or more, it is designated as a carcinogen (+). The results of confirming the carcinogenic and non-carcinogenic predictive power using 30 test substances are shown in [Table 6].

[표 6][Table 6]

Figure pat00006
Figure pat00006

[표 6]에서 +는 cut-off 범위를 벗어난 값을 가졌을 때 사용한 기호이며, -는 cut-off 범위에 포함된 값을 가질 때 사용한 기호이다.In [Table 6], + is a symbol used when having a value outside the cut-off range, and-is a symbol used when having a value included in the cut-off range.

그 후, 확인된 후보들 간의 관계를 결정하기 위한 GeneMANIA 및 GIANT analysis를 실시하였다. 네트워크는 GeneMANIA가 확인한 4 개의 확인된 유전자와 20 개의 추가 유전자를 포함하여 24 개의 유전자로 구성된다(도 2의 A). 물리적 상호작용 (67.64 %), 공동발현(13.5 %), 예측된(6.35 %), 경로 (4.35 %), 동일-지역화(6.17 %), 유전적 상호작용 (1.4 %) 및 공유 단백질(0.59%) 도메인 문헌조사에 의해 확인되었다. 본 발명에서는 발암물질 처리 대장암 줄기세포에서 작용하는 기전을 평가하고 대체적인 발암성 시험 방법을 개발하였다.  qPCR 분석을 이용하여 18개의 GC와 5개의 NC로 치료한 데이터를 기반으로 마이크로 어레이 분석으로 예측된 16 개의 유전자 중 4개의 예측 유전자(GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E)를 선택했다.  이와 관련하여 확인된 후보 물질을 GC 바이오마커로 사용할 수 있다. 그들은 명백한 세포 신호전달 경로에서 GCs와 NCs를 분명히 구분했다.  본 발명은 또한, 새로운 GC 바이오마커를 사용하여 결장암 발암을 측정하는 독특한 접근법을 제시한다. 이러한 측정 가능한 바이오마커는 발암 생성을 탐지하는 데 사용될 수 있으며, PCR 및 대장암 줄기 세포를 이용한 대체 발암성 선별 검사는 추가적인 발암성 시험 전략으로 유용하게 사용될 수 있다.Then, GeneMANIA and GIANT analysis were conducted to determine the relationship between the identified candidates. The network consists of 24 genes, including 4 identified genes and 20 additional genes identified by GeneMANIA (A in Figure 2). Physical interaction (67.64%), co-expression (13.5%), predicted (6.35%), pathway (4.35%), co-localization (6.17%), genetic interaction (1.4%) and shared protein (0.59%) ) Domain literature. In the present invention, the mechanism of action of carcinogen-treated colon cancer stem cells was evaluated and an alternative carcinogenicity test method was developed. Of the 16 genes predicted by microarray analysis based on data treated with 18 GCs and 5 NCs using qPCR analysis, 4 predicted genes (GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 and MS4A4E) were selected. Candidates identified in this regard can be used as GC biomarkers. They clearly distinguished GCs and NCs from the apparent cellular signaling pathway. The present invention also presents a unique approach to measuring colon carcinogenesis using new GC biomarkers. These measurable biomarkers can be used to detect carcinogenesis, and alternative carcinogenicity screening tests using PCR and colon cancer stem cells can be useful as additional carcinogenicity testing strategies.

<110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Konkuk University and Ministry of Food and Drug Safety <120> Biomarker and screening method for carcinogens using thereof in colon cancer stem cells <130> 1063476 <160> 34 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of S100A7A <400> 1 ttcacaaata caccggacgt 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of S100A7A <400> 2 cgaggtaatg tatgcccttt 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of EN01 <400> 3 ttcacaaata caccggacgt 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of EN01 <400> 4 gcaggcgcaa tagttttatt 20 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of GOLGA7B <400> 5 ttatccagag actactacag c 21 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of GOLGA7B <400> 6 ttttaggcaa ctcccagaag 20 <210> 7 <211> 20 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Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of KRTAP4-6 <400> 15 cctcttgctg tgaatccag 19 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of KRTAP4-6 <400> 16 gtggaaatga cacaggttgg 20 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of ZNF844 <400> 17 cagagaagtg atgcaggaaa 20 <210> 18 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of ZNF844 <400> 18 aaagtagttg agagagaggg 20 <210> 19 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of CDKL4 <400> 19 cagaaacaaa acctctggac 20 <210> 20 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of CDKL4 <400> 20 ctcgatgagg ttcacaagat 20 <210> 21 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of RNPS1 <400> 21 tgaaaaggag aggaaaaggc 20 <210> 22 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of RNPS1 <400> 22 cacgggcatg tcaatcattt 20 <210> 23 <211> 20 <212> DNA <213> 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Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of PLCXD1 <400> 31 gacacactca cggaaatctc 20 <210> 32 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of PLCXD1 <400> 32 atgttcttga tacaggcgac 20 <210> 33 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of GAPDH <400> 33 tgggctacac tgagcaccag 20 <210> 34 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of GAPDH <400> 34 cgaggtaatg tatgcccttt 20 <110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Konkuk University and Ministry of Food and Drug Safety <120> Biomarker and screening method for carcinogens using thereof in          colon cancer stem cells <130> 1063476 <160> 34 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of S100A7A <400> 1 ttcacaaata caccggacgt 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of S100A7A <400> 2 cgaggtaatg tatgcccttt 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> 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<223> Forward primer of MS4A4E <400> 11 ttctgattgc cttgatgagc 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of MS4A4E <400> 12 taaggataca tcactgaccc 20 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of H3F3C <400> 13 caagcagact gctcgtaaat 20 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of H3F3C <400> 14 ggtcgacttc tgataacgac 20 <210> 15 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of KRTAP4-6 <400> 15 cctcttgctg tgaatccag 19 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of KRTAP4-6 <400> 16 gtggaaatga cacaggttgg 20 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of ZNF844 <400> 17 cagagaagtg atgcaggaaa 20 <210> 18 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of ZNF844 <400> 18 aaagtagttg agagagaggg 20 <210> 19 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of CDKL4 <400> 19 cagaaacaaa acctctggac 20 <210> 20 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of CDKL4 <400> 20 ctcgatgagg ttcacaagat 20 <210> 21 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of RNPS1 <400> 21 tgaaaaggag aggaaaaggc 20 <210> 22 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of RNPS1 <400> 22 cacgggcatg tcaatcattt 20 <210> 23 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of HIST1H2BH <400> 23 gaagaaggat ggcaagaagc 20 <210> 24 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of HIST1H2BH <400> 24 ggaattcatg atccccatgg 20 <210> 25 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of RPS12 <400> 25 tctttgtgtg cttgcatcca 20 <210> 26 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of RPS12 <400> 26 ttacaaaggc ctacccattc 20 <210> 27 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of C6orf47 <400> 27 catcccaaga ctaaggactc 20 <210> 28 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of C6orf47 <400> 28 ccacttgagg gaatccattc 20 <210> 29 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of CPA4 <400> 29 gggaccaagt ttgaggatt 19 <210> 30 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of CPA4 <400> 30 ggagggagat ttccagaaat 20 <210> 31 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of PLCXD1 <400> 31 gacacactca cggaaatctc 20 <210> 32 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of PLCXD1 <400> 32 atgttcttga tacaggcgac 20 <210> 33 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer of GAPDH <400> 33 tgggctacac tgagcaccag 20 <210> 34 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer of GAPDH <400> 34 cgaggtaatg tatgcccttt 20

Claims (10)

GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유전자를 포함하는 유전독성 발암물질 검색용 바이오마커.
Biomarker for detecting genotoxic carcinogens containing one or more genes selected from the group consisting of GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 and MS4A4E.
제1항에 있어서, 상기 바이오마커는 대장암 줄기세포 유전자에서 선택되는 하나 이상의 유전자인 바이오마커.
The biomarker of claim 1, wherein the biomarker is one or more genes selected from colon cancer stem cell genes.
제1항의 바이오마커의 mRNA를 측정하는 제제를 포함하는 유전독성 발암물질 검색용 조성물.
A composition for retrieving genotoxic carcinogens comprising an agent for measuring the mRNA of the biomarker of claim 1.
제3항에 있어서, 상기 mRNA의 발현 수준을 측정하는 제제는 상기 바이오마커에 특이적으로 결합하는 프라이머쌍, 프로브 또는 안티센스 뉴클레오티드를 포함하는 조성물.
The composition of claim 3, wherein the agent that measures the expression level of the mRNA comprises a primer pair, probe or antisense nucleotide that specifically binds the biomarker.
제3항 또는 제4항의 조성물을 포함하는 유전독성 발암물질 검색용 키트.
A kit for detecting a genotoxic carcinogen comprising the composition of claim 3 or 4.
제5항에 있어서, 상기 키트는 RT-PCR 키트, 경쟁적 RT-PCR 키트, 실시간 RT-PCR 키트 또는 DNA 칩 키트인 것인, 키트.
The kit of claim 5, wherein the kit is an RT-PCR kit, a competitive RT-PCR kit, a real-time RT-PCR kit or a DNA chip kit.
다음의 단계를 포함하는 유전독성 발암물질의 스크리닝 방법:
(i) 암 줄기세포에 시험물질을 처리하는 단계;
(ii) 시험물질이 처리된 암 줄기세포에서 GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 및 MS4A4E로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 마커 유전자의 발현 수준을 측정하는 단계; 및
(iii) 상기 (ii)단계의 유전자 발현 수준을 시험물질을 처리하지 않은 대조군의 유전자 발현 수준과 비교하는 단계.
A method of screening for a genotoxic carcinogen comprising the following steps:
(i) treating the test substance with cancer stem cells;
(ii) measuring the expression level of one or more marker genes selected from the group consisting of GOLGA7B, S100A7A, KRTAP4-6 and MS4A4E in cancer stem cells treated with the test substance; And
(iii) comparing the gene expression level of step (ii) with the gene expression level of the control group not treated with the test substance.
제7항에 있어서, 유전자 발현 수준의 측정은 상기 바이오마커의 mRNA 수준을 RT-PCR을 통해 측정하는 것을 포함하는, 스크리닝 방법.
The method of claim 7, wherein measuring the gene expression level comprises measuring the mRNA level of the biomarker through RT-PCR.
제7항에 있어서, 상기 단계 (iii)의 비교 결과가 하기 (a) 내지 (f) 중 어느 하나 이상에 해당하는 경우, 시험물질을 유전독성 발암물질로 판정하는 단계를 추가로 포함하는, 스크리닝 방법.
(a) GOLGA7B 발현 수준의 하향 조절;
(b) S100A7A 발현 수준의 하향 조절;
(c) MS4A4E 발현 수준의 하향 조절;
(d) KRTAP4-6 발현 수준의 하향 조절.
The screening method according to claim 7, further comprising determining a test substance as a genotoxic carcinogen when the comparison result of step (iii) corresponds to any one or more of the following (a) to (f). Way.
(a) down regulation of GOLGA7B expression levels;
(b) down regulation of S100A7A expression level;
(c) down regulation of MS4A4E expression level;
(d) Down-regulation of KRTAP4-6 expression levels.
제7항에 있어서, 상기 발암물질은 AOM, MNZ, NKK, ENU, DMAB, 2,4-Diaminotoluene, Furan, QN, 4-NQO, DMBA, MMC, BaP, 2-NP, SDMH, O-Nitroanisole, DSS, PMA, PTX, 1-Chloro, 1-nitro, 2,5-TDS, MC, TAA, EE2, ACTD 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 화학물질인, 스크리닝 방법.
The method of claim 7, wherein the carcinogen is AOM, MNZ, NKK, ENU, DMAB, 2,4-Diaminotoluene, Furan, QN, 4-NQO, DMBA, MMC, BaP, 2-NP, SDMH, O-Nitroanisole, DSS, PMA, PTX, 1-Chloro, 1-nitro, 2,5-TDS, MC, TAA, EE2, ACTD any one or more chemicals selected from the group consisting of, screening method.
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