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항균제의 심혈관계 안전성 예측을 위한 생체지표 발굴연구
Identification of Biomarker for Prediction of Antibiotics Safety in Cardiovascular Systems

  • 사업명

    안전성관리기반연구

  • 과제명

    항균제의 심혈관계 안전성 예측을 위한 생체지표 발굴연구

  • 주관연구기관

    건국대학교 충주산학협력단

  • 연구책임자

    김보경

  • 참여연구자

    배영민  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2009-07

  • 과제시작년도

    2008

  • 주관부처

    식품의약품안전청

  • 사업 관리 기관

    식품의약품안전청
    Korea Food & Drug Administration

  • 등록번호

    TRKO201000000217

  • 과제고유번호

    1475003919

  • 키워드

    항균제.항진균제.전사체학.프로파일.부정맥.antibiotics.antifungal.transcriptomics.profile.arrhythmia.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    Many antibiotics or antifungal have been withdrawn from the market due to their cardiovascular problem and some of them are usual...

    Many antibiotics or antifungal have been withdrawn from the market due to their cardiovascular problem and some of them are usually removed during the preclinical or clinical evaluation. To protect human health from cardiovascular side effects of antibiotics or antifungal and to reduce the financial risk of developing new drugs, the identification of biomarker for prediction of antibiotic safety is needed. In this study, we determined the effects of antibiotics or antifungal on mRNA expression of primary cultured cardiomyocytes from rat neonates using DNA chips.
    Selection of test drugs and determination of the concentrations
    We have measured $Ca^{2+}$, Kir, Kdr, and HERG currents in cardiomyocytes treated with antibiotics and antifungal by electrophysiological pathclamp methods. Antifungal, miconazole and ketoconazole, inhibited $Ca^{2+}$ and $K^+$ currents in dose-dependent manners. Except for miconazole and ketoconazole, all of antibiotics and antifungal were not effective for the currents, as well as HERG channels. In stead of electrophysiological method, XTT method was used to clarify the dose-dependency of the antibiotics and antifungal in cardiomyocytes. We selected 4 antibiotics, enoxacin, ciprofloxacin, ofloxacin, and sparofloxacin, and 4 antifungal, miconazole, ketoconazole, fluconazole, and itraconazole to analysis DNA chips.
    Transcriptomics using DNA chip
    We determined changes of cardiomyocyte mRNA expression in response to antibiotics or antifungal with 150 DNA chips. Antibiotics greatly elevated the expression of mRNA. The expression of 19 mRNA was increased in cells treated with ciprofloxacin, ofloxacin, and sparofloxacin, but not by the negative control antibiotics enoxacin. Similar pattern of mRNA expression was obtained in a condition tree. Moreover, there are clear differences between miconazole/ketoconazole and itraconazole/fluconazole groups in mRNA expression and a condition tree. Furthermore, the changes of gene were analyzed by gene ontology, key words, and pathways.
    Validation the results from DNA chip
    We selected 3 genes to validate the results of DNA chips. RT-PCR showed a changed expression of mRNA, including MGC, Herc4, Rab3a, Btg2, RGD, Masp2, Vps33a, Prosc, Tmem106a, similar to the results from chips. The expression of Btg2 and Apexl were validated using real-time PCR and western blotting analysis in cardiomyocytes. Two dimensional electrophoresis revealed that 18 protein spots were altered their expression by treatment with antibiotics and antifungal. Among them, 60S ribosomal protein and thrombospondin were changed in cardiomyocytes treated with miconazole and ketoconazole, and ciprofloxacin, respectively.
    Conclusion and perspectives
    In conclusion, these data may provide a biomarker that used as an indicator of cardiovascular disorders occurred by antibiotics and antifuneal drues.


    본 과제는 항균제의 심혈관계 부작용 예측을 위한 전사체 기반의 안전성 예측지표를 발굴하는 것이다. 이를 위하여 항균제 및 항진균제에서 나타나는 다양한 심장질환 유발 인자를 전사체 수준에서 발굴하고 심혈관 질환 유도 bio-marke...

    본 과제는 항균제의 심혈관계 부작용 예측을 위한 전사체 기반의 안전성 예측지표를 발굴하는 것이다. 이를 위하여 항균제 및 항진균제에서 나타나는 다양한 심장질환 유발 인자를 전사체 수준에서 발굴하고 심혈관 질환 유도 bio-marker로서 규명한다. 이러한 결과의 확보는 항생제 및 항진균제에 대한 약물사용 안전성을 확보하며 개발과정에서 일어날 수 있는 부작용 발견에 따른 경제적 손실을 미연에 막을 수 있을 것이다.
    1. 전기생리학적 분석을 통한 심혈관 부작용 유발 항균, 항진균제의 확보; 먼저 DNA chip을 이용한 전사체 분석에 알서 전기생리학적인 방법(whole cell current, single channel(K, Na, Ca), HERG를 사용하여 부작용이 있는 또는 없는 것으로 보고된 8약물의 용량-반응관계를 정립하였다. 또한 본 과제에서는 전기생리학적 특성을 이용한 농도-약물반응을 보이지 않는 약물에 대하여 세포독설시험(XTT)를 이용하여 심근에서의 용량-반응관계를 추가로 정립하였다.
    - 항균제, enoxacin(-대조), ciprofloxacin, ofloxacin, sparofloxacin
    - 항진균제; miconazo1e(-대조), ketoconazole, itraconazole, fluconazole
    2. 항균, 항진균제의 심혈관 전사체 변이 프로파일 확보; 선택된 약물의 각 농도를 6시간 및 24시간 처리하여 DNA chip을 이용하여 전사체를 분석하였다. 총150개의 DNA chip을 분석하여 약물에 의해 변동되는 전사체, 심장부작용 유발약물에 의해 변동되는 전사체를 분리하였다. 그중 총19개의 전사체는 부작용유발 항균제에 의해 증가되었으며 대조약물인 enoxacin에 의해서는 변동되지 않았거나 감소 하였다. 또한 항진균제에 의한 유전자 발현에서 ketoconazole은 대조약물인 miconazole과 매우 유사한 발현양상을 나타낸 반면 itraconazole과 fluconazole은 정반대외 발현을 보였다.
    3. 심혈관 전사체를 통한 항균, 항질균제의 안전성 예측지표 발굴; 단백체학 실험에서는 항균제 및 항진균제외 처리에 의해 단백질 spot의 변화가 관찰되었으며 본 연구에서는 그 중 18개를 동정하였다.
    또한 DNA chip 실험에서 발굴된 MGC, Herc4, Rab3a, Btg2, RGD(이상 항균제), Masp2, Vps33a, Prosc, Tmem106a(이상 항진균제)의 발현을 RT-PCR을 이용하석 검정한 결과 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 Btg2 및 Apexl은 real-time PCR 및 western blotting으로 검정하여 이들이 항균제 및 항진균제에 의한 심질환유도 예측의 주요 지표가 될 수 있음을 알 수 있었다. 확보된 전사체 및 단백체 테이터를 식품의약품안전평가원 통합독성유전체 DB에 공개될 것이다.


  • 목차(Contents) 

    1. 용역연구개발과제 최종보고서 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 목차 ...3
    4. I. 총괄연구개발과제 요약문...5
    5. 국문요약문 ...5
    6. Summary ...7
    7. II. 총괄연구개발과제 연구결과 ...9
    8. 제1장 총괄연구개발과제의 목적 및 필요성 ...9...
    1. 용역연구개발과제 최종보고서 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 목차 ...3
    4. I. 총괄연구개발과제 요약문...5
    5. 국문요약문 ...5
    6. Summary ...7
    7. II. 총괄연구개발과제 연구결과 ...9
    8. 제1장 총괄연구개발과제의 목적 및 필요성 ...9
    9. 제2장 총괄연구개발과제 내용 및 방법 ...17
    10. 제3장 총괄연구개발과제의 최종결과 및 고찰 ...24
    11. 제4장 총총괄연구개발과제 연구성과 ...79
    12. 제5장 총괄주요연구 변경사항 ...81
    13. 제6장 총괄첨부서류 ...81
    14. III. 제1세부연구개발과제 연구결과 ...82
    15. 제1장 제1세부 연구개발과제 요약문 ...83
    16. 제2장 세부연구개발과제의 목적 ...85
    17. 제3장 세부연구개발과제의 내용 및 방법 ...88
    18. 제4장 세부연구개발과제의 결과 및 고찰 ...93
    19. IV. 제2세부연구개발과제 연구결과 ...323
    20. 제1장 제2세부 연구개발과제 요약문 ...324
    21. 제2장 세부연구개발과제의 목적 ...326
    22. 제3장 세부연구개발과제의 내용 및 방법 ...329
    23. 제4장 세부연구개발과제의 결과 및 고찰 ...331
    24. 제5장 세부참고문헌 ...347
  • 참고문헌

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