WO2013111923A1 - 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법 및 디엔에이 회복 유전자군 - Google Patents

전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법 및 디엔에이 회복 유전자군 Download PDF

Info

Publication number
WO2013111923A1
WO2013111923A1 PCT/KR2012/001487 KR2012001487W WO2013111923A1 WO 2013111923 A1 WO2013111923 A1 WO 2013111923A1 KR 2012001487 W KR2012001487 W KR 2012001487W WO 2013111923 A1 WO2013111923 A1 WO 2013111923A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gene
mice
group
involved
akr
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/001487
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김희선
최승진
봉진종
신석철
Original Assignee
한국수력원자력 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국수력원자력 주식회사 filed Critical 한국수력원자력 주식회사
Publication of WO2013111923A1 publication Critical patent/WO2013111923A1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6883—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for diseases caused by alterations of genetic material
    • C12Q1/6886—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for diseases caused by alterations of genetic material for cancer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N13/00—Treatment of microorganisms or enzymes with electrical or wave energy, e.g. magnetism, sonic waves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/85—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K2207/00—Modified animals
    • A01K2207/20—Animals treated with compounds which are neither proteins nor nucleic acids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K2227/00—Animals characterised by species
    • A01K2227/10—Mammal
    • A01K2227/105—Murine
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K2267/00—Animals characterised by purpose
    • A01K2267/03—Animal model, e.g. for test or diseases
    • A01K2267/0331—Animal model for proliferative diseases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00—Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/156—Polymorphic or mutational markers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00—Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/158—Expression markers

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting a cancer-regulating DNA recovery gene and a DNA recovery gene in an ionizing radiation-exposed mouse, and more specifically, to accurately detect the DNA recovery gene by blocking the intervention of disturbance variables, and
  • the present invention relates to a method for detecting cancer onset, and a DNA recovery gene in an ionizing radiation irradiated mouse capable of accurately interpreting the response.
  • high-dose ionizing radiation causes diseases, including DNA damage, genetic modification, and cancer, but doses below 200 mGy and dose rate radiation below 6 mGy / hour not only restore damaged genes but also inhibit cancer development.
  • MRL- lpr / lpr transgenic mice irradiated with low dose radiation (0.35 or 1.2 mGy / h) have been reported to be affected by the immune system and increased survival (Ina Y, Sakai K. Prolongation of life span associated). with immunological modification by chronic low-dose-rate irradiation in MRL-lpr / lpr mice.Radiat Res.
  • thyroid hormone receptor alpha1 was found to play an important role in regulating cell homeostasis caused by DNA damage (Kress E, Rezza A, Nadjar J, Samarut J, Plateroti M. The thyroid hormone receptor).
  • -alpha (TRalpha) gene encoding TRalpha1 controls deoxyribonucleic acid damage-induced tissue repair.Mol Endocrinol.
  • Msh2 / Msh3 gene forms a heterologous complex and recognizes mismatched base pairs (Dowen JM, Putnam CD, Kolodner RD. Functional studies and homology modeling of Msh2-Msh3 predict that mispair recognition involves DNA bending and strand separation.Mol Cell 2010; 30 (13): 3321-8), the Wrn gene acts as a mismatch repair initiator (Saydam N, Kanagaraj R, Dietschy T, Garcia PL, PeJ, Shevelev I, et al. Physical and functional interactions between Werner syndrome helicase and mismatch-repair initiation factors.Nucleic Acids Res.
  • DNA Ligase IV gene plays an important role in the recovery of damaged DNA when irradiated (Gorski MM, Eeken JC, de Jong AW, Klink I, Loos M, Romeijn RJ, et al.The Drosophila melanogaster DNA Ligase IV). gene plays a crucial role in the repair of radiation-induced DNA double-strand breaks and acts synergistically with Rad 54. Genetics. 2003; 165 (4): 1929-41), a NEIL3 gene with AP-linked activity is responsible for a single-stranded DNA.
  • An object of the present invention for solving the above problems, a method for detecting a cancer-controlling DNA die recovery gene in ionizing radiation irradiated mice that can identify a gene profile specifically expressed by irradiation on an individual level and To provide DNA recovery gene family.
  • another object of the present invention is a method and method for detecting a cancer-controlled DNA recovery gene in an ionizing radiation-treated mouse that can easily interpret the response of a gene that is specifically expressed by limiting the development of cancer to a specific organ Providing a group of recovery genes.
  • Method for detecting a cancer oncogenic regulatory DNA recovery gene in the ionizing radiation irradiated mouse to achieve the above object a) preparing a plurality of AKR / J mice with a carcinogenic gene inserted in the thymic cells, b ) The AKR / J mice were divided into three groups, and the AKR / J mice of the first group were raised after irradiation with high dose rate ionizing radiation, and the AKR / J mice of the second group were raised after irradiation with low dose rate ionizing radiation.
  • the third group of AKR / J mice is bred in a general environment, and c) radiation is obtained by collecting the thymus of dead mice among the AKR / J mice of the first or second group while performing step b). Diagnosing cancer as having doubled the weight of the organ prior to irradiation, and d) all of the first, second and third groups of AKR / J mice of the third group at the time of initial death. AKR / J Extracting the thymus at sacrifice, and e) the first and second group of AKR / J mice compared to the organs of the same age AKR mice not irradiated with the thymus extracted in step d).
  • the cancer-controlling DNA recovery gene group is a gene with a high expression level when the gamma ray (Cs-137) of 0.7 mGy / hour low dose rate is irradiated until the cumulative dose reaches 4.5 Gy
  • the first gene group consisting of Ung, Neil3, CSB, PARP1, Terf2, Mbd4, Lig4, Wrn, Rad51l1, Ube2b, Msh2, Lig1 involved in repair, and Trf and transferrin, which transport iron, as a gene involved in iron transport
  • a second gene group consisting of a receptor TfR1, FTH1 involved in iron oxidation
  • a third gene group consisting of RRM2 involved in iron electron binding and an RRM1 gene, a ribonucleotide reductase.
  • the present invention has the effect of detecting the genes of cancer development control DNA recovery specifically expressed in accordance with the irradiation, and by clarifying the response of the gene group, the gene profile can be used in a variety of medical and industrial fields .
  • the gene profile of which the mechanism of action is clearly identified by the present invention can be used in the manufacture of a kit for diagnosing thymic cancer, and can be used for confirming the progress and treatment of cancer in cancer patients. Correlation between radiation exposure and carcinogenesis of workers can be evaluated, cancer occurrence and progression according to high-dose radiation exposure can be assessed, and conversely, it can be used as an indicator of DNA recovery gene that evaluates cancer suppression effect by low-dose radiation. It works.
  • FIG. 1 is a flow chart of a method for detecting a cancer-onset regulatory DNA recovery gene in an ionizing radiation irradiated mouse according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a graph comparing the average weight of the thymus collected from the AKR / J mice of the third group and the AKR / J mice of the second group.
  • Fig. 3 is an explanatory diagram illustrating the cancer suppression related mechanism of DNA repair genes occurring in thymic cells of the second group of AKR / J mice irradiated with low dose rate radiation.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a mechanism of cancer development according to a decrease in expression of DNA repair genes occurring in thymic cells of a group of AKR / J mice irradiated with a high dose rate of radiation.
  • 5 is a list of genes that are specifically expressed according to the above low-dose and high-dose irradiation, and a table functionally classifying the genes.
  • FIG. 1 is a flow chart of a method for detecting a cancer-onset regulatory DNA recovery gene in an ionizing radiation irradiated mouse according to a preferred embodiment of the present invention.
  • a method for detecting a cancer onset-controlled DNA recovery gene in an ionizing radiation irradiated mouse includes preparing a plurality of AKR / J mice in which a carcinogen is inserted into thymic cells (S11).
  • step S11 a large number of AKR / J mice in which a carcinogen is inserted into cells of a specific organ are prepared.
  • This AKR / J mouse has a characteristic of acting as a thyroid cancer starter by inserting a carcinogenic gene into thymic cells.
  • the AKR / J mouse, the thymic cancer starter was divided into three groups as in step S12.
  • the first group was irradiated with high dose rate ionizing radiation
  • the second group was irradiated with low dose rate ionizing radiation.
  • the third group is raised without irradiation.
  • a gamma ray (Cs) at a dose of 0.8 Gy / min was used so that the final dose reached 4.5 Gy using a gamma ray generator (IBL 147C, CIS bio-international, France). -137).
  • AKR / J mice were transferred to low-dose radiation-blocked facilities for radiation.
  • the second group is irradiated with a cumulative dose of 4.5 Gy in the environment irradiated with a low dose rate gamma ray (Cs-137) of 0.7 mGy / hour
  • the third group of AKR / J mice are not irradiated Breed in the environment.
  • step S14 when AKR / J mice belonging to the first to third groups in the process of step S13 are dead, the dead mice are necropsied to collect thymus.
  • the weight of the collected thymus is more than twice the mean thymus weight of other AKR / J mice of the same age without irradiation, it is determined that the thymic cancer has occurred.
  • step S15 the thymus is collected from each AKR / J mouse at the expense of all AKR / J mice based on the first death of the third group of AKR / J mice.
  • AKR / J mice of the third group bred in a general environment also have a carcinogenic gene inserted into the thymus cells, causing thymic cancer to die after a predetermined time.
  • the first mortality was found in 130 days.
  • stage of thymic cancer was fixed to prevent the intervention of disturbance variables.
  • Figure 2 is a graph comparing the average weight of the thymus collected from the AKR / J mice of the third group and the AKR / J mice of the second group.
  • the average weight of the thymus collected from the third group of non-irradiated AKR / J mice was 0.008 g, but the average of thymus collected from the second group of AKR / J mice irradiated with low dose rate was shown. It can be seen that the weight is 0.004g.
  • step S16 only the thymus which have no change in weight among the collected thymus are dipped in liquid nitrogen, and then genetic analysis is performed.
  • DNA leukemia virus gene fragment is inserted into the thymic cell chromosome DNA, and the DNA recovery, DNA damage signal, cell cycle, and cancer progression are considered in consideration of the characteristics of AKR / J mice that naturally develop cancers over time. Observation indicators, p53 signaling system, apoptosis, T- and B-cell activity gene profile was confirmed.
  • DNA recovery-related genes that were specifically increased or decreased in the thymus of AKR / J mice irradiated with high-dose and low-dose radiation were identified and analyzed.
  • microarray is a molecular biological method that finds new genes by indexing relative differences by crushing thymus cells of AKR / J mice collected and reacting with genes pre-attached to Agilent's gene diagnostic glass surface. Assay method was used, and thymic cancer incidence over time of AKR / J mice was analyzed using the statistical program SAS (ANOVA, t-test).
  • Fig. 3 is an explanatory diagram illustrating the mechanism of cancer suppression related to DNA repair genes occurring in thymic cells of AKR / J mice of the second group irradiated with low dose rate radiation.
  • the irradiation of low-dose radiation increases the expression of iron-binding plasma protein transferrin (Trf), which is bound to each of the transferrins with increased iron trivalent ions in the bloodstream, and the transferrin is a transferrin receptor ( Tfre) to form a complex.
  • Trf iron-binding plasma protein transferrin
  • the complex enters the cell while forming a depression membrane, and the iron trivalent ions are reduced to iron divalent ions and released into the cytoplasm.
  • the iron bivalent ions released into the cytoplasm are bound to FTH1 protein, which is capable of iron oxidation, and then oxidized to iron trivalent ions.
  • the iron trivalent ions are transferred to the RRM2 protein of the ribonucleotide reductase heterocomplex, and after the RRM2B protein is separated from the heterocomplex, the heterologous complex of the RRM1 protein and the RRM2 protein enters the interior of the nucleus.
  • PARP1 in the nucleus is activated by iron supply of RRM2 protein introduced into the nucleus, thereby activating the DNA recovery through the base cutting recovery, and eventually recovers the damaged DNA.
  • irradiation of low-dose radiation increases iron transport, nucleotide reductase, and activates the action of PARP1 gene in the nucleus to restore the DNA of damaged thymic cells of the AKR / J mice. .
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a mechanism of cancer development associated with decreased expression of DNA recovery genes occurring in thymic cells of a group of AKR / J mice irradiated with high dose rate radiation.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a mechanism of cancer development associated with decreased expression of DNA recovery genes occurring in thymic cells of a group of AKR / J mice irradiated with high dose rate radiation.
  • Ung and Lig1 increases genomic instability, and Rad51L1, which has G1 delay characteristics, and decreased expression of Mbd gene, which is involved in inconsistent base recovery, reduce apoptosis and eventually reduce cancer cell death. Let's go.
  • the high-dose irradiation increases the expression of the CSA Gtf2h2 and Ogg1 genes. These genes are known as genes that activate the recovery of DNA, and thus promote the damage of damaged DNA.
  • the Terf2 gene which has a Termemere protective activity, is reduced. Therefore, when high-dose radiation is irradiated, the mechanism of causing cancer and the mechanism of inhibiting cancer occur at the same time. Will be generated.
  • 5 is a list of genes that are specifically expressed according to the above low-dose and high-dose irradiation, and a table functionally classifying the genes.
  • the high dose rate irradiation group and the low dose rate irradiation group are relative expression values with respect to expression values of genes identified in the thymus of the non-irradiated group 3 mice.
  • DNA recovery is achieved by nucleotide repair, cell cycle regulation, double-strand break repair and homologous recombination, mismatch base repair, nucleotide break repair.
  • Ung, Neil3, PARP1 The expression value of the CSB gene is high, and the base cutting recovery is performed by the expression of the gene.
  • Terf2 gene a gene that regulates the cell cycle, was also higher in the case of low-dose radiation than in high-dose radiation, which means that all genes involved in double-strand break repair and homologous recombination, Mbd4, Lig4, Wrn, It was confirmed that Rad51l1 and Ube2b showed relatively higher expression values than those irradiated with high dose radiation.
  • the expression of the Msh2 gene involved in mismatched base repair was found to be high, and the Lig1 gene involved in nucleotide cleavage repair also had a high expression value.
  • Trf transferrin receptor gene
  • RRM2 which is a ribonucleotide reductase group
  • RRM1 gene which is a ribonucleotide reductase
  • the present invention clearly reveals a gene group and its function specifically expressed by irradiation of low-dose radiation, and thus can be applied to various application fields through such a gene group.
  • the present invention clarifies the gene group for restoring the DNA regulating the invention of cancer in the thymus of AKR / J mice irradiated with low-dose radiation and the function of the gene group. It can be applied to evaluation, etc., and there is industrial applicability.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

본 발명은 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법 및 디엔에이 회복 유전자군에 관한 것으로, a) 흉선 세포에 발암 유전자가 삽입된 AKR/J 마우스를 다수 준비하는 단계와, b) 상기 AKR/J 마우스를 세 개의 그룹으로 분할하고, 제1그룹의 AKR/J 마우스에 고선량률 전리 방사선을 조사 후 사육하고, 제2그룹의 AKR/J 마우스에 저선량률 전리 방사선을 조사한 후 사육하고, 나머지 제3그룹의 AKR/J 마우스는 일반 환경에서 사육하는 단계와, c) 상기 b) 단계를 수행하면서 제1그룹 또는 제2그룹의 AKR/J 마우스 중 죽은 마우스의 흉선을 채취하여 방사선 조사 전 장기의 중량에 비해 두 배 증가한 것을 암이 발생된 것으로 진단하는 단계와, d) 상기 제3그룹의 AKR/J 마우스가 최초 죽는 시점에서 제1그룹, 제2그룹 및 제3그룹의 모든 AKR/J 마우스를 희생시켜 흉선을 추출하는 단계와, e) 상기 d) 단계에서 추출된 흉선 중 방사선을 조사하지 않은 동일 연령의 AKR 마우스의 장기와 비교하여 상기 제1그룹 및 제2그룹의 AKR/J 마우스에서 추출한 흉선 중 중량 변화가 없는 흉선만을 선별하여 유전자 분석을 수행하여 증감한 유전자를 검출하여, 각 유전자가 디엔에이의 복구, 철분의 수송, 리보뉴클레오타이드 (ribonucleotide) 환원효소군의 기능을 수행하는지 확인하는 단계를 포함한다.

Description

전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법 및 디엔에이 회복 유전자군
본 발명은 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법 및 디엔에이 회복 유전자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교란변수의 개입을 차단하여 디엔에이의 회복 유전자를 정확하게 검출하고, 그 유전자의 반응을 정확하게 해석할 수 있는 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법 및 디엔에이 회복 유전자에 관한 것이다.
일반적으로, 산업 및 의료적 방사선의 활용증가와 더불어 방사선의 인체영향에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있으며, 주로 방사선 조사를 이용한 암 치료과정의 기전을 명확하게 정의하고자 하는 연구가 진행 중이다.
알려진 바와 같이 고선량 전리방사선은 디엔에이 손상, 유전적 변형, 암을 포함한 질병을 일으키지만, 200 mGy이하 선량과 6 mGy/시간 이하의 선량률 방사선은 손상된 유전자를 회복할 뿐만 아니라 암 발생을 억제한다.
그러나 지금까지의 연구는 유전자 일부를 변경하였거나, 암 세포주를 이용하여서 신체를 구성하는 세포, 조직, 장기 그리고 신체단계에서 관찰되는 다양한 반응을 설명할 수 없었다.
이런 단점을 보완하기 위하여, 인간과 유전자가 95% 이상 유사한 마우스를 이용하여 방사선에 대한 암 발생연구가 수행되고 있으나, 일반 마우스는 자연 암 발생률이 매우 낮아 다양한 암 연구용 모델마우스가 이용되고 있다.
종래의 연구들은 암 발병에 관련 일부 유전자들의 기능 연구가 수행되었지만, 고선량률과 저선량률 방사선에 의하여 개체차원에서 흉선암 발병을 조절하는데 기여하는 디엔에이 회복 관련 유전자 프로파일을 발굴하고 기능을 설명한 적은 없었다.
대표적인 예로서 저선량 방사선 (0.35 또는 1.2 mGy/h) 조사한 MRL-lpr/lpr 형질전환 마우스는 면역체계에 영향을 받고 생존율이 증가했음이 보고된 바 있으며 (Ina Y, Sakai K. Prolongation of life span associated with immunological modification by chronic low-dose-rate irradiation in MRL-lpr/lpr mice. Radiat Res. 2004;161(2):168-73), 비상동 말단 복구에 관련된 lig4가 돌연변이 된 마우스에 방사선 조사할 경우 (137Cs, 조사선량 = 1, 2, 4, 8 Gy) 성장둔화와 생존율 감소되고 T 와 B 세포 생성을 억제되었음을 보고하였으며, 디엔에이 복구 기능의 중요성을 강조한 연구 (Rucci F, Notarangelo LD, Fazeli A, Patrizi L, Hickernell T, Paganini T, et al. Homozygous DNA ligase IV R278H mutation in mice leads to leaky SCID and represents a model for human LIG4 syndrome. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010;107(7):3024-9)가 있었다.
또한 방사선 조사할 경우 PML IV이 WRN과 상호작용하고 손상된 디엔에이를 복구하였으며 특정 단백질이 디엔에이 복구에 참여하는 것으로 알려져 있다 (Liu J, Song Y, Qian J, Liu B, Dong Y, Tian B, et al. Promyelocytic Leukemia Protein Interacts with Werner Syndrome Helicase and Regulates Double-Strand Break Repair in γ-Irradiation-Induced DNA Damage Responses. Biochemistry (Mosc). 2011;76(5):550-4).
이들 연구보다 앞서 방사선 조사할 경우 갑상선 호르몬 수용체 알파1은 디엔에이 손상에 의한 세포 항상성을 조절하는데 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌으며 (Kress E, Rezza A, Nadjar J, Samarut J, Plateroti M. The thyroid hormone receptor-alpha (TRalpha) gene encoding TRalpha1 controls deoxyribonucleic acid damage-induced tissue repair. Mol Endocrinol. 2008;22(1):47-55), 저선량 방사선 조사는 MRN (Mre11, Rad50, Nbs1) 발현을 조절하여 디엔에이 복구 과정을 증진시키는 것이 보고되었다 (Singh S, Bala M, Kumar R, Kumar A, Dhiman SC. Modification in the expression of Mre11/Rad50/Nbs1 complex in low dose irradiated human lymphocytes. Dose Response. 2009;7(3):193-207).
그러나 이와 같은 연구들은 디엔에이 회복에 대한 중요성 등을 설명하고는 있으나, 구체적인 디엔에이 회복에 대한 기작을 설명하지 못했으며, 방사선 조사가 디엔에이 이중가닥 절단을 일으키고 MRE11-ATM-RNF168 신호전달 과정을 활성화시키며 PI3K 비의존 AKT 인산화를 촉진시켰다는 보고가 있었으며, 방사선 조사에 의한 디엔에이 회복에 대한 구체적 기작이 대두 되었다 (Fraser M, Harding SM, Zhao H, Coackley C, Durocher D, Bristow RG. MRE11 promotes AKT phosphorylation in direct response to DNA double-strand breaks. Cell Cycle. 2011;10(13)).
또한 손상된 디엔에이 회복 관련 유전자를 명확하게 밝혀낸 연구들이 있었다. 대표적으로 Msh2/Msh3 유전자가 이형복합체를 구성하고 불일치 염기 쌍을 인식하고 (Dowen JM, Putnam CD, Kolodner RD. Functional studies and homology modeling of Msh2-Msh3 predict that mispair recognition involves DNA bending and strand separation. Mol Cell Biol. 2010;30(13):3321-8), Wrn 유전자가 불일치 복구 개시인자로 작용하고 (Saydam N, Kanagaraj R, Dietschy T, Garcia PL, PeJ, Shevelev I, et al. Physical and functional interactions between Werner syndrome helicase and mismatch-repair initiation factors. Nucleic Acids Res. 2007;35(17):5706-16), 염색체 불안정성과 깊은 연관성이 있다는 것이 보고되었다 (Ariyoshi K, Suzuki K, Goto M, Watanabe M, Kodama S. Increased chromosome instability and accumulation of DNA double-strand breaks in Werner syndrome cells. J Radiat Res (Tokyo). 2007;48(3):219-31).
또한 방사선 조사하였을 경우 디엔에이 Ligase IV 유전자가 손상된 디엔에이 회복에 중요한 역할을 수행한다고 알려져 있으며 (Gorski MM, Eeken JC, de Jong AW, Klink I, Loos M, Romeijn RJ, et al. The Drosophila melanogaster DNA Ligase IV gene plays a crucial role in the repair of radiation-induced DNA double-strand breaks and acts synergistically with Rad54. Genetics. 2003;165(4):1929-41), AP 연결 활성을 가지고 있는 NEIL3 유전자가 단일 가닥 디엔에이를 회복시킴이 보고되었다 (Takao M, Oohata Y, Kitadokoro K, Kobayashi K, Iwai S, Yasui A, et al. Human Nei-like protein NEIL3 has AP lyase activity specific for single-stranded DNA and confers oxidative stress resistance in Escherichia coli mutant. Genes Cells. 2009;14(2):261-70).
또한 G1 지연 특성을 가진 Rad51L1 및 불일치복구 관련된 Mbd4 유전자의 발현감소는 세포사멸을 감소시켰으며 (Bentley DJ, Harrison C, Ketchen AM, Redhead NJ, Samuel K, Waterfall M, et al. DNA ligase I null mouse cells show normal DNA repair activity but altered DNA replication and reduced genome stability. J Cell Sci. 2002;115(Pt 7):1551-61), CSA, Gtf2h2, Ogg1 유전자의 발현증가는 디엔에이 회복 과정을 활성화시켰으며 (Sansom OJ, Zabkiewicz J, Bishop SM, Guy J, Bird A, Clarke AR. MBD4 deficiency reduces the apoptotic response to DNA-damaging agents in the murine small intestine. Oncogene. 2003;22(46):7130-6), 종말체 (Telomere) 방어 활성을 지닌 Terf2 유전자의 발현 감소는 세포사멸을 증가시키는 것으로 보고되었다 (Karlseder J, Broccoli D, Dai Y, Hardy S, de Lange T. p53- and ATM-dependent apoptosis induced by telomeres lacking TRF2. Science. 1999;283(5406):1321-5).
위의 연구들은 세포를 이용하였거나, 일반 마우스를 이용하였기 때문에 발현된 유전자가 매우 단편적이었을 뿐만 아니라 개체에 적용하기가 어려운 문제점이 있었다. 그 이유로는 암 연구를 위하여 세포를 이용하면서 세포의 유전자를 변경하거나 암 발생에서 중요한 p53 유전자가 결여된 암세포에 방사선을 조사하였기 때문에 정상세포의 반응과는 근본적인 차이가 있었다.
또한 일반 마우스를 이용하여 유전자 반응을 평가하였기 때문에 발현 유전자가 다양하고, 암 발생이 특정 장기에 한정되지 않았기 때문에 유전자 반응 해석하는 것이 매우 어려운 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는, 개체적인 차원에서 방사선 조사에 의해 특이적으로 발현되는 유전자 프로파일을 확인할 수 있는 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법 및 디엔에이 회복 유전자군을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 다른 과제는, 암 발생을 특정 장기에 국한시켜 특이적으로 발현되는 유전자의 반응을 용이하게 해석할 수 있도록 하는 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법 및 디엔에이 회복 유전자군을 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법은, a) 흉선 세포에 발암 유전자가 삽입된 AKR/J 마우스를 다수 준비하는 단계와, b) 상기 AKR/J 마우스를 세 개의 그룹으로 분할하고, 제1그룹의 AKR/J 마우스에 고선량률 전리 방사선을 조사 후 사육하고, 제2그룹의 AKR/J 마우스에 저선량률 전리 방사선을 조사한 후 사육하고, 나머지 제3그룹의 AKR/J 마우스는 일반 환경에서 사육하는 단계와, c) 상기 b) 단계를 수행하면서 제1그룹 또는 제2그룹의 AKR/J 마우스 중 죽은 마우스의 흉선을 채취하여 방사선 조사 전 장기의 중량에 비해 두 배 증가한 것을 암이 발생된 것으로 진단하는 단계와, d) 상기 제3그룹의 AKR/J 마우스가 최초 죽는 시점에서 제1그룹, 제2그룹 및 제3그룹의 모든 AKR/J 마우스를 희생시켜 흉선을 추출하는 단계와, e) 상기 d) 단계에서 추출된 흉선 중 방사선을 조사하지 않은 동일 연령의 AKR 마우스의 장기와 비교하여 상기 제1그룹 및 제2그룹의 AKR/J 마우스에서 추출한 흉선 중 중량 변화가 없는 흉선만을 선별하여 유전자 분석을 수행하여 증감한 유전자를 검출하여, 각 유전자가 디엔에이의 복구, 철분의 수송, 리보뉴클레오타이드 (ribonucleotide) 환원효소군의 기능을 수행하는지 확인하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자군은, 0.7 mGy/시간의 저선량률의 감마선 (Cs-137)이 조사되도록 하여 누적 선량이 4.5 Gy에 이를 때까지 조사하였을 때 발현 정도가 높은 유전자로서, 디엔에이 복구에 관여하는 Ung, Neil3, CSB, PARP1, Terf2, Mbd4, Lig4, Wrn, Rad51l1, Ube2b, Msh2, Lig1로 이루어진 제1유전자군과, 철분 수송에 관여하는 유전자로서, 철분을 수송하는 Trf, 트랜스페린 수용체인 TfR1, 철분 산화에 관여하는 FTH1로 이루어진 제2유전자군과, 철분전자결합에 관여하는 RRM2와 리보뉴클레오타이드 (ribonucleotide) 환원효소인 RRM1 유전자로 이루어진 제3유전자군을 포함한다.
본 발명은 방사선 조사에 따라 특이적으로 발현되는 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하고, 그 유전자군의 반응을 명확하게 함으로써, 그 유전자 프로파일을 의료와 산업 분야에서 다양하게 활용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
예를 들어 본 발명에 의해 작용 기전이 명확하게 밝혀진 유전자 프로파일은, 흉선암 진단용 키트의 제작에 활용될 수 있으며, 암환자의 암 진행 및 치료 정도를 확인하는 용도로 활용이 가능하며, 산업 및 의료 종사자의 방사선 피폭과 발암과의 상관성을 평가할 수 있으며, 고선량 방사선의 피폭에 따른 암 발생 및 진행을 평가할 수 있으며, 반대로 저선량 방사선에 의한 암 억제효과를 평가하는 디엔에이 회복 유전자의 지표로 활용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전리방사선 조사된 마우스에서 암발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법의 순서도이다.
도 2는 제3그룹의 AKR/J 마우스와 제2그룹의 AKR/J 마우스에서 채취한 흉선의 평균 무게를 비교한 그래프이다.
도 3은 저선량률의 방사선이 조사된 제2그룹의 AKR/J 마우스의 흉선 세포에서 일어나는 DNA 회복 유전자의 암 억제 관련 기작을 해석한 설명도이다.
도 4는 고선량률의 방사선이 조사된 제1그룹의 AKR/J 마우스의 흉선 세포에서 일어나는 DNA 회복 유전자의 발현 감소에 따른 암 발생 관련 기작을 해석한 설명도이다.
도 5는 위의 저선량률 및 고선량률의 방사선 조사에 따라 특이하게 발현되는 유전자들의 목록과, 그 유전자들을 기능적으로 분류한 표이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법 및 디엔에이 회복 유전자군에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법의 순서도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법은, 흉선 세포에 발암 유전자가 삽입된 AKR/J 마우스를 다수 준비하는 단계 (S11)와, 상기 AKR/J 마우스를 각각 고선량률 전리 방사선을 조사하는 제1그룹, 저선량률 전리 방사선을 조사하는 제2그룹, 전리 방사선을 조사하지 않는 제3그룹으로 분할하는 단계 (S12)와, 상기 제1그룹의 AKR/J 마우스에 고선량률 전리 방사선을 조사하고, 상기 제2그룹의 AKR/J 마우스에 저선량률 전리 방사선을 조사하는 단계 (S13)와, 상기 제1그룹 또는 제2그룹의 AKR/J 마우스 중 죽은 마우스의 흉선을 채취하여 방사선 조사 전 장기의 중량에 비해 2배 이상 증가한 것을 암 발생된 것으로 진단하는 단계(S14)와, 제3그룹의 AKR/J 마우스가 최초 죽는 시점에서 제1그룹, 제2그룹 및 제3그룹의 모든 AKR/J 마우스를 희생시켜 흉선을 추출하는 단계 (S15)와, 상기 추출된 흉선 중 방사선을 조사하지 않은 AKR/J 마우스에서 중량 변화가 없는 흉선을 선별하여 유전자 분석을 수행하는 단계 (S16)를 포함한다.
이하, 상기와 같이 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법을 보다 상세히 설명한다.
먼저, S11 단계에서는 특정 장기의 세포에 발암 유전자가 삽입된 AKR/J 마우스를 다수 준비한다. 특히 실험을 위하여 일본 SLC사에서 구입한 6 주령의 암컷 AKR/J 마우스를 이용하였으며, 이 AKR/J 마우스는 흉선세포에 발암 유전자가 삽입되어 흉선암 시작인자로 작용하는 특성이 있다.
이러한 흉선암 시작인자인 AKR/J 마우스를 S12 단계와 같이 세 그룹으로 나누고, S13 단계에서는 상기 제1그룹은 고선량률 전리 방사선을 조사하고, 제2그룹은 저선량률의 전리 방사선을 조사하였으며, 나머지 제3그룹은 방사선을 조사하지 않은 상태로 사육한다.
상기 제1그룹에 고선량률 전리 방사선을 조사하는 장치로는 감마선 발생장치 (IBL 147C, CIS bio-international, France)를 사용하여 최종선량이 4.5 Gy에 도달하도록 0.8 Gy/분의 선량으로 감마선 (Cs-137)을 조사한다.
이처럼 고선량률 전리 방사선을 조사한 제1그룹이 AKR/J 마우스들은 방사선이 차단된 저선량 조사시설로 옮겨 사육한다.
또한 상기 제2그룹은 0.7 mGy/시간의 저선량률 감마선 (Cs-137)이 조사되는 환경에서 누적 선량이 4.5 Gy에 이르도록 조사하며, 제3그룹의 AKR/J 마우스는 방사선이 조사되지 않는 일반 환경에서 사육한다.
그 다음, S14 단계에서는 상기 S13 단계의 수행과정에서 제1 내지 제3그룹에 속한 AKR/J 마우스가 죽은 경우 그 죽은 마우스를 부검하여 흉선을 채취한다.
이때, 채취한 흉선의 무게가 방사선을 조사하지 않은 동일 월령의 다른 AKR/J 마우스의 평균 흉선 무게의 2배가 넘는 경우 흉선암이 발병한 것으로 판단한다.
그 다음, S15 단계에서는 상기 제3그룹의 AKR/J 마우스가 최초 폐사하였을 때를 기준으로 모든 AKR/J 마우스를 희생시켜 각 AKR/J 마우스로부터 흉선을 채취한다.
일반 환경에서 사육되는 제3그룹의 AKR/J 마우스도 흉선세포에 발암 유전자가 삽입된 것으로 흉선암이 발생하게 되어 소정의 시간이 경과하면 폐사하게 된다. 실험적으로 130일 만에 최초 폐사가 발견되었다.
이처럼 흉선암이 발생되는 단계를 고정하여 교란 변수의 개입을 방지하였다.
도 2는 제3그룹의 AKR/J 마우스와 제2그룹의 AKR/J 마우스에서 채취한 흉선의 평균 무게를 비교한 그래프이다.
도 2를 참조하면 방사선 비조사된 AKR/J 마우스인 제3그룹에서 채취한 흉선의 평균 무게는 0.008g이었으나, 저선량률로 방사선이 조사된 제2그룹의 AKR/J 마우스에서 채취한 흉선의 평균 무게는 0.004g임을 알 수 있다.
즉, 저선량률로 방사선 조사된 제2그룹의 AKR/J 마우스의 흉선 무게는 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이는 저선량률 방사선 조사된 AKR/J 마우스가 흉선암의 발병이 억제되고 있는 것을 뜻한다.
그 다음, S16 단계에서는 상기 채취한 흉선 중 무게의 변화가 없는 흉선들만 액체 질소에 담근 후, 유전자 분석을 수행한다.
이때 유전자 분석을 위하여 흉선세포 염색체 디엔에이에 마우스 백혈병 바이러스 유전자 단편이 삽입되어 있으면서 시간이 경과하면서 자연적으로 암이 발생하는 AKR/J 마우스의 특성을 고려하여 디엔에이 회복, 디엔에이 손상 신호, 세포주기, 암 진행도 관찰지표, p53 신호계, 세포고사, T-와 B- 세포활성 유전자 프로파일을 확인하였다.
즉, 고선량률과 저선량률 방사선이 조사된 AKR/J 마우스의 흉선에서 특이하게 증가되거나 감소한 디엔에이 회복 관련 유전자를 발굴하고, 그 기능을 해석하였다.
이때의 유전자 분석의 방법으로는 채취된 AKR/J 마우스의 흉선세포를 분쇄하여 Agilent 사의 유전자 진단용 유리표면에 미리 부착된 유전자들과 반응시켜 상대적인 차이를 지표로 새로운 유전자를 찾아내는 분자생물학적 방법인 마이크로어레이 분석법을 사용하였으며, AKR/J 마우스의 시간경과에 따른 흉선암 발생은 통계프로그램 SAS (ANOVA, t-test)를 이용하여 분석한다.
도 3은 저선량률의 방사선이 조사된 제2그룹의 AKR/J 마우스의 흉선 세포에서 일어나는 디엔에이 회복 유전자의 암 억제 관련 기작을 해석한 설명도이다.
도 3을 참조하면 저선량의 방사선을 조사한 경우 철분결합 혈장 단백질인 트랜스페린 (Trf)의 발현이 증가하게 되며, 혈류 내의 2개의 철분3가 이온이 증가된 트랜스페린 각각에 결합되며, 그 트랜스페린이 트랜스페린 수용체 (Tfre)에 결합되어 복합체를 이룬다.
이 복합체는 함몰막을 형성하면서 세포의 내부로 들어오며, 상기 철분3가 이온은 철분2가 이온으로 환원되고 세포질로 방출된다.
세포질로 방출된 철분2가 이온은 철분산화능을 가지고 있는 FTH1 단백질에 결합된 후 철분3가 이온으로 산화된다. 상기 철분3가 이온은 리보뉴클레오타이드 (ribonucleotide) 환원효소 이형복합체의 RRM2 단백질로 전달되고, 그 이형복합체에서 RRM2B 단백질이 분리된 후 RRM1 단백질과 RRM2 단백질의 이형 복합체는 핵의 내부로 들어오게 된다.
이때 핵 내의 PARP1은 핵의 내부로 유입된 RRM2 단백질의 철분 공급에 의해 활성화되어 염기절단복구를 통해 디엔에이 복구를 활성화시키며, 결국 손상된 디엔에이를 회복하게 된다.
즉, 저선량률 방사선의 조사에 의해 철분의 수송량을 증가시키고, 뉴클레오타이드 환원효소를 증가시키며, 핵 내의 PARP1 유전자의 작용을 활성화시켜 상기 AKR/J 마우스의 손상된 흉선 세포의 디엔에이를 회복시키는 작용을 하게 된다.
도 4는 고선량률의 방사선이 조사된 제1그룹의 AKR/J 마우스의 흉선 세포에서 일어나는 디엔에이 회복 유전자의 발현 감소에 따른 암 발생 관련 기작을 해석한 설명도이다.
도 4를 참조하면 고선량률의 방사선이 조사된 제1그룹의 AKR/J 마우스의 흉선 세포에서는 고선량률의 방사선을 조사한 결과, 암 발생과 관련된 주요한 기작과 암의 억제에 관련된 부수적인 기작이 동시에 일어나게 된다.
그 주요한 기작으로는 고선량률 방사선 조사가 이루어지면 디엔에이 불일치염기복구와 관련된 Msh3 유전자를 활성화시키지만, Msh2 유전자의 발현에는 영향을 주지 못하고 불완전한 MutSBeta (Msh2/Msh3) 이형 복합체를 형성하게 된다. 이러한 불완전한 MutSBeta 이형 복합체는 WRN을 감소시켜 게놈 불안정성이 증가하게 된다.
이와 같은 게놈 불안정성의 증가에 의해 이중가닥 절단 복구에 관여하는 유전자인 Lig4, Neil3, Ube2b의 발현을 감소시키며, 따라서 디엔에이의 복구를 시작할 수 없게 된다.
또한 Ung와 Lig1의 발현 감소는 다시 게놈 불안정성을 증가시키며, G1 지연특성을 가지는 Rad51L1과 불일치염기복구에 관여하는 Mbd 유전자의 발현감소는 세포사멸을 감소시켜 결국 암 세포의 사멸을 감소시켜 암을 발생시키게 된다.
이와는 다르게 부수적인 기작에서는 고선량률의 방사선 조사에 의하여 CSA Gtf2h2, Ogg1 유전자의 발현을 증가시킨다. 이 유전자들은 디엔에이의 복구를 활성화시키는 유전자로 알려져 있으며, 따라서 손상된 디엔에이 복구가 촉진된다.
또한 종말체 (Telomere) 방어 활성을 지닌 Terf2 유전자가 감소되며, 따라서 고선량률 방사선을 조사한 경우, 암을 발생시키는 기작과 암을 억제하는 기작이 동시에 일어나게 되나, 암 발생 기작이 우세하게 작용하여 암을 발생시키게 된다.
도 5는 위의 저선량률 및 고선량률의 방사선 조사에 따라 특이하게 발현되는 유전자들의 목록과, 그 유전자들을 기능적으로 분류한 표이다.
도 5에서 고선량률 조사군과 저선량률 조사군은 각각 비조사군인 제3그룹의 마우스의 흉선에서 확인된 유전자들의 발현 값에 대한 상대적인 발현 값이다.
디엔에이의 복구는 염기절단복구, 세포주기조절, 이중가닥 절단 복구와 상동성 재조합, 불일치염기 복구, 뉴클레오타이드 절단 복구에 의해 이루어지며, 저선량 방사선을 조사한 경우 염기절단복구에 관여하는 Ung, Neil3, PARP1, CSB 유전자의 발현 값이 높게 나타나며, 그 유전자의 발현에 의해 염기절단복구가 이루어진다.
또한 세포주기를 조절하는 유전자인 Terf2 유전자 역시 저선량률 방사선이 조사된 경우 고선량률 방사선 조사의 경우에 비해 높게 나타나며, 이는 이중가닥 절단 복구와 상동성 재조합에 관련되는 모든 유전자들인 Mbd4, Lig4, Wrn, Rad51l1, Ube2b가 고선량률 방사선을 조사한 경우에 비하여 상대적으로 높은 발현 값을 나타내는 것으로 확인되었다.
또한 불일치염기 복구에 관여하는 Msh2 유전자의 발현이 높게 나타났으며, 뉴클레오타이드 절단 복구에 관여하는 Lig1 유전자 역시 높은 발현 값을 가지는 것을 알 수 있다.
이처럼 디엔에이를 직접 복구하는 유전자와는 다르게 세포의 핵에 철분을 수송하는 유전자인 Trf의 발현량이 매우 높게 나타났으며, 트랜스페린 수용체 유전자 TfR1과 철분의 산화에 관여하는 FTH1의 발현량도 증가하는 것으로 확인되었다.
아울러 리보뉴클레오타이드 (ribonucleotide) 환원효소군으로서 철분전자결합에 관여하는 RRM2가 상대적으로 발현 값이 높게 나타났으며, 리보뉴클레오타이드 (ribonucleotide) 환원효소인 RRM1 유전자가 상대적으로 발현 값이 높게 나타나 철분의 공급을 활성화하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같이 본 발명은 저선량 방사선의 조사로 특이하게 발현되는 유전자군과 그 기능을 명확하게 밝혀냄으로써, 이러한 유전자군을 통해 다양한 응용분야에의 적용이 가능하다.
본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
본 발명은 저선량률의 방사선을 조사한 AKR/J 마우스의 흉선에서 암의 발명을 조절하는 DNA를 회복시키는 유전자군과 그 유전자군의 기능을 명확하게 밝힌 것으로, 암진단 키트의 제조, 암 진행 정도의 평가 등에 적용될 수 있는 것으로 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (9)

  1. a) 흉선 세포에 발암 유전자가 삽입된 AKR/J 마우스를 다수 준비하는 단계;
    b) 상기 AKR/J 마우스를 세 개의 그룹으로 분할하고, 제1그룹의 AKR/J 마우스에 고선량률 전리 방사선을 조사 후 사육하고, 제2그룹의 AKR/J 마우스에 저선량률 전리 방사선을 조사한 후 사육하고, 나머지 제3그룹의 AKR/J 마우스는 일반 환경에서 사육하는 단계;
    c) 상기 b) 단계를 수행하면서 제1그룹 또는 제2그룹의 AKR/J 마우스 중 죽은 마우스의 흉선을 채취하여 방사선 조사 전 장기의 중량에 비해 두 배 증가한 것을 암이 발생된 것으로 진단하는 단계;
    d) 상기 제3그룹의 AKR/J 마우스가 최초 죽는 시점에서 제1그룹, 제2그룹 및 제3그룹의 모든 AKR/J 마우스를 희생시켜 흉선을 추출하는 단계;
    e) 상기 d) 단계에서 추출된 흉선 중 방사선을 조사하지 않은 동일 연령의 AKR/J 마우스의 장기와 비교하여 상기 제1그룹 및 제2그룹의 AKR/J 마우스에서 추출한 흉선 중 중량 변화가 없는 흉선만을 선별하여 유전자 분석을 수행하여 증감한 유전자를 검출하여, 각 유전자가 디엔에이의 복구, 철분의 수송, 리보뉴클레오타이드 (ribonucleotide) 환원효소군의 기능을 수행하는지 확인하는 단계를 포함하는 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 제1그룹에 최종선량이 4.5 Gy에 도달하도록 0.8 Gy/분의 선량으로 감마선 (Cs-137)을 조사하며,
    상기 제2그룹은 0.7 mGy/시간의 저선량률의 감마선 (Cs-137)이 조사되도록 하여 누적 선량이 4.5 Gy에 이를 때까지 조사하는 것을 특징으로 하는 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 e) 단계는,
    DNA 복구에 Ogg1, CSA, Gtf2h2, Ung, Neil3, CSB, PARP1, Terf2, Mbd4, Lig4, Wrn, Rad51l1, Ube2b, Msh2, Msh3 및 Lig1 유전자가 관여하는 것을 특징으로 하는 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 DNA 복구에 관여하는 유전자들은,
    염기절단복구에 상기 Ogg1, CSA, Gtf2h2, Ung, Neil3, CSB, PARP1 유전자가 관여하며,
    세포주기 조절에 상기 Terf2 유전자가 관여하고,
    이중가닥 절단 복구와 상동성 재조합에 상기 Mbd4, Lig4, Wrn, Rad51l1, Ube2b 유전자가 관여하며,
    불일치염기의 복구에 상기 Msh2와 Msh3 유전자가 관여하고,
    뉴클레오타이드의 절단 복구에 상기 Lig1 유전자가 관여하는 것을 특징으로 하는 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디엔에이 복구에 관여하는 유전자들 중 상기 저선량률의 방사선을 조사한 경우 발현 값이 증가하는 유전자는,
    상기 염기절단복구에 관여하는 Ung, Neil3, CSB, PARP1 유전자이며,
    상기 세포주기 조절에 관여하는 상기 Terf2,
    상기 이중가닥 절단 복구와 상동성 재조합에 관여하는 상기 Mbd4, Lig4, Wrn, Rad51l1, Ube2b 유전자와,
    상기 불일치염기의 복구에 관여하는 유전자인 상기 Msh2와,
    상기 뉴클레오타이드의 절단 복구에 관여하는 유전자인 상기 Lig1인 것을 특징으로 하는 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    e) 단계에 있어서,
    상기 철분 수송에 관여하는 유전자는,
    철분을 수송하는 Trf 유전자, 트랜스페린 수용체인 TfR1 유전자, 철분 산화에 관여하는 FTH1 유전자가 관여하는 것을 특징으로 하는 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    e) 단계에 있어서,
    상기 리보뉴클레오타이드 (ribonucleotide) 환원효소군으로 작용하는 유전자는,
    철분전자결합에 관여하는 RRM2와 리보뉴클레오타이드 (ribonucleotide) 환원효소인 RRM1 유전자인 것을 특징으로 하는 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법.
  8. 0.7 mGy/시간의 저선량률의 감마선 (Cs-137)이 조사되도록 하여 누적 선량이 4.5 Gy에 이를 때까지 조사하였을 때 발현 정도가 높은 유전자로서,
    DNA 복구에 관여하는 Ung, Neil3, CSB, PARP1, Terf2, Mbd4, Lig4, Wrn, Rad51l1, Ube2b, Msh2, Lig1로 이루어진 제1유전자군과,
    철분 수송에 관여하는 유전자로서, 철분을 수송하는 Trf, 트랜스페린 수용체인 TfR1, 철분 산화에 관여하는 FTH1로 이루어진 제2유전자군과,
    철분전자결합에 관여하는 RRM2와 리보뉴클레오타이드 (ribonucleotide) 환원효소인 RRM1 유전자로 이루어진 제3유전자군을 포함하는 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자군.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1유전자군은,
    염기절단복구에 관여하는 유전자로서 Ung, Neil3, CSB, PARP1와,
    세포주기 조절에 관여하는 유전자로서 Terf2와,
    이중가닥 절단 복구와 상동성 재조합에 관여하는 유전자로서 Mbd4, Lig4, Wrn, Rad51l1, Ube2b,
    불일치염기의 복구에 관여하는 유전자로서 Msh2와,
    뉴클레오타이드의 절단 복구에 관여하는 유전자로서 Lig1를 포함하는 것을 특징으로 하는 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자군.
PCT/KR2012/001487 2012-01-26 2012-02-28 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법 및 디엔에이 회복 유전자군 WO2013111923A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2012-0007530 2012-01-26
KR1020120007530A KR101320741B1 (ko) 2012-01-26 2012-01-26 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013111923A1 true WO2013111923A1 (ko) 2013-08-01

Family

ID=48873623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2012/001487 WO2013111923A1 (ko) 2012-01-26 2012-02-28 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법 및 디엔에이 회복 유전자군

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101320741B1 (ko)
WO (1) WO2013111923A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111148848A (zh) * 2017-09-26 2020-05-12 韩国水力原子力株式会社 被照射低剂量率低水平放射线的小鼠胸腺淋巴瘤细胞中的端粒调节基因家族及其检测方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101714383B1 (ko) 2014-10-22 2017-03-10 한국수력원자력 주식회사 저준위 방사선에 반응하는 dna 회복 관련 유전자의 검출방법
KR101881874B1 (ko) * 2016-04-29 2018-07-26 한국수력원자력 주식회사 저선량 방사선 조사에 의한 암화 예방 방법
KR101875111B1 (ko) 2016-04-29 2018-07-09 한국수력원자력 주식회사 저선량 방사선을 이용한 암화유전자 Ras-유도 악성 암화 억제
KR101779370B1 (ko) 2016-06-29 2017-09-19 한국수력원자력 주식회사 방사선 조사 된 흉선 림프종 세포에서 발굴 된 세포고사 조절 유전자 및 그 검출방법
CN110221335B (zh) * 2019-06-21 2022-07-01 南华大学 一种利用转铁蛋白受体1评价低剂量伽马射线辐射损伤的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110126328A (ko) * 2010-05-17 2011-11-23 한국수력원자력 주식회사 전리 방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 유전자를 검출하는 방법 및 유전자군

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110126328A (ko) * 2010-05-17 2011-11-23 한국수력원자력 주식회사 전리 방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 유전자를 검출하는 방법 및 유전자군

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HOSOI Y.: "Anitumor Effects by Low Dose Total Body Irradiation", YAKUGAKU ZASSHI, vol. 126, no. 10, October 2006 (2006-10-01), pages 841 - 848 *
KIM, HUI SEON ET AL.: "Introduction of Novel radiation sensitive gene related to control of Thymoma", RADIOISOTOPE JOURNAL, vol. 25, no. 1, 2010, pages 65 - 74 *
SAITO Y. ET AL.: "Genetic loci controlling susceptibility to gamma-ray-induced thymic lymphoma", ONCOGENE, vol. 20, no. 37, 23 August 2001 (2001-08-23), pages 5243 - 5247 *
SHIN ET AL.: "Differential expression of immune associated cancer regulatory genes in low versus high dose rate irradiated AKR J mice", GENOMICS, vol. 97, 23 January 2011 (2011-01-23), pages 358 - 363, XP028221047, DOI: doi:10.1016/j.ygeno.2011.01.005 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111148848A (zh) * 2017-09-26 2020-05-12 韩国水力原子力株式会社 被照射低剂量率低水平放射线的小鼠胸腺淋巴瘤细胞中的端粒调节基因家族及其检测方法
CN111148848B (zh) * 2017-09-26 2023-08-29 韩国水力原子力株式会社 被照射低剂量率低水平放射线的小鼠胸腺淋巴瘤细胞中的端粒调节基因家族及其检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101320741B1 (ko) 2013-10-21
KR20130086688A (ko) 2013-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Siudeja et al. Frequent somatic mutation in adult intestinal stem cells drives neoplasia and genetic mosaicism during aging
Van Baak et al. Epigenetic supersimilarity of monozygotic twin pairs
Mareschal et al. Whole exome sequencing of relapsed/refractory patients expands the repertoire of somatic mutations in diffuse large B‐cell lymphoma
WO2013111923A1 (ko) 전리방사선 조사된 마우스에서 암 발병 조절 디엔에이 회복 유전자를 검출하는 방법 및 디엔에이 회복 유전자군
Xavier et al. Association study of IL10 and IL23R–IL12RB2 in Iranian patients with Behcet's disease
McClintick et al. Stress–response pathways are altered in the hippocampus of chronic alcoholics
Ni et al. The GWAS risk genes for depression may be actively involved in Alzheimer’s disease
Zhang et al. Sex-specific DNA methylation differences in Alzheimer’s disease pathology
Zocher et al. De novo DNA methylation controls neuronal maturation during adult hippocampal neurogenesis
Chen et al. Reshaping of global gene expression networks and sex‐biased gene expression by integration of a young gene
Ionita‐Laza et al. On the analysis of copy‐number variations in genome‐wide association studies: a translation of the family‐based association test
Boulton et al. Dissecting the genomic architecture of resistance to Eimeria maxima parasitism in the chicken
Bai et al. An integrated genome-wide systems genetics screen for breast cancer metastasis susceptibility genes
Do et al. Genomic characterization of the Przewalski׳ s horse inhabiting Mongolian steppe by whole genome re-sequencing
Odell et al. Epigenomically bistable regions across neuron-specific genes govern neuron eligibility to a coding ensemble in the hippocampus
Danoy et al. Variants in DNA double‐strand break repair and DNA damage‐response genes and susceptibility to lung and head and neck cancers
Bennett et al. Quantitative trait locus mapping of acute functional tolerance in the LXS recombinant inbred strains
Vishweswaraiah et al. Copy number variation burden on asthma subgenome in normal cohorts identifies susceptibility markers
Zhou et al. Functional validation of a finding from a mouse genome‐wide association study shows that Azi2 influences the acute locomotor stimulant response to methamphetamine
Hao et al. Genes and pathways associated with fear discrimination identified by genome-wide DNA methylation and RNA-seq analyses in nucleus accumbens in mice
Fett-Conte et al. Genetic etiology of autism
Aygün et al. Genetic effects on brain traits impact cell-type specific gene regulation during neurogenesis
Nagase et al. Multigenic control of skin tumour development in mice
Rossi et al. Neural processing genes are linked to divergence in visual mate preference in sympatric Heliconius butterflies
Saeliw et al. LINE-1 and Alu methylation signatures in autism spectrum disorder and their function in the regulation of autism-related genes

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12866840

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12866840

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1