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보고서 상세정보

분자 · 세포생물학적 기법을 활용한 독성 예측시스템 개발
Novel screening system to predict target organ toxicity on the basis of molecular and cellular mechanisms

  • 사업명

    핵심연구개발(독성평가기술개발)

  • 과제명

    분자, 세포생물학적 기법을 활용한 독성 예측시스템 개발

  • 주관연구기관

    서울대학교
    Seoul National University

  • 연구책임자

    정진호

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2005-12

  • 과제시작년도

    2005

  • 주관부처

    식품의약품안전청

  • 사업 관리 기관

    식품의약품안전청
    Korea Food & Drug Administration

  • 등록번호

    TRKO201000016021

  • 과제고유번호

    1470001271

  • 키워드

    표적장기.독성예측시스템.심혈관 독성.발암성.간독성.Target tissue.Alternative toxicity screening.Vascular toxicity.Carcinogen(tumor promoter).Hepatotoxicy.BT.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    The purpose of this study is to screen the functional and structural damage in three target tissues including cardiovascular syst...

    The purpose of this study is to screen the functional and structural damage in three target tissues including cardiovascular system, liver, carcinogenecity. This testing will be very specific and sensitive compared to the conventional testing to detect biomarker alteration. Our screening will be validated through in vivo animal model. So far, significant correlation between in vitro testing system and in vivo animal model was observed. Each project was summarized as follows.
    The first project is to set up the in vitro screening system to evaluate the cardiovascular toxicity induced by a chemical. Using the aortic rings in organ bath system, functional alterations such as the increased vasoconstriction and the decreased vasorelaxation were observed, which is irreversible. In addition, adhesion molecule expression, PS exposure and microparticle generation in platelets and erythrocytes were nicely correlated with functional damage such as the increased procogulant and attachment to endothelial cells This alternative in vitro system could be useful for the rapid screening of vascular toxic chemical to induce hypertension and thrombosis, respectively.
    The second project is to develop efficient alternative high throughput hepatotoxicity screening method to improve the current high-cost, low-efficiency test system. By coupling the cDNA microarray hybridization method and conventional toxicity testing methods we categorized several groups of the genes that have been changed in response to representative hepatotoxic substances, such as acetaminophen, carbon tetrachloride, phenobarbital and a-naphtylisothiocyanate. We developed cell-based assay system using phosphatidylglycerol synthase overexpression and knockout cell line and confirmed the efficiency with acetaminophen.
    In the third project, we established stable reporter cell lines that express luciferase upon transcriptional activation of HIF-1, p53, Nur 77, and COX-2, of which roles are well characterized during cancer development. These reporter cell lines displayed low constitutive background luminescence, however, it was significantly enhanced in response to CoCl2/DFO, adriamycin, PMA/ionomycin in a time- and dose-dependent manner. Known tumor promoters, such as TPA, induced luminescence at low concentration (10 nM) in these reporter cell lines. These results indicate that our stable reporter cell lines are useful cell models for rapid assessment of carcinogenicity of toxic chemicals


    본 연구개발의 특징은 기존의 biomarker 변화를 스크리닝하는 것이 아니라, 심혈관독성, 간독성, 발암성과 직접 관련된 functional & structural damage (기능 및 구조 손상)을 스트리닝하는 독창적 기술임....

    본 연구개발의 특징은 기존의 biomarker 변화를 스크리닝하는 것이 아니라, 심혈관독성, 간독성, 발암성과 직접 관련된 functional & structural damage (기능 및 구조 손상)을 스트리닝하는 독창적 기술임. 본 기술개발은 in vivo 독성시험과의 상관성 검증을 통하여 현재의 고비용, 저효율 in vivo 독성시험을 대체 가능한 신기술으로써 현재까지 시험관시험 및 in vivo 예비시험을 통하여 주목할 만한 다음과 같은 성과를 얻었다.
    제1세부과제에서는 심혈관 질환을 일으키는 혈압 증가 및 혈전생성과 관련된 기능을 토대로 한 독성평가 in vitro 시험계를 구축하였다. 즉 화학물질은 혈관을 적출한 organ bath에서 수축이완에 기능상의 손상을 일으킴을 확인하였으며, 적혈구, 혈소판의 혈액응고 기능에 손상을 미침을 확인하였으며, 관련된 biomarker의 기전을 연구하였다. 이러한 변화는 동물모델에서 혈압증가 및 혈전을 일으킴을 확인함으로써 화학물질에 의한 심혈관 독성을 예측할 수 있는 신기술로 활용이 가능하다.
    제2세부과제에서는 현재 고비용 저효율 과정인 in vivo 독성시험을 대체하거나 상관성이 높은 in vitro 간독성 스크리닝 시스템을 개발하기 위하여 고속검색시트템인 toxicogenomics와 전통적인 독성시험방법을 결합하여 acetaminophen, CCl4, phenobarbital, a-naphtylisothiocyanate 등의 간독성을 평가하였다. custom-made cDNA chip을 이용하여 독성기전별 유도되는 유전자군을 검색하고, 이중 미토콘드리아 에너지대사를 저해하는 phosphatidylglycerol synthase의 고발현세포주와 넉아웃세포주를 이용한 cell-based assay system을 구축하였고 이를 acetaminophen을 이용하여 검증하였다.
    제3세부과제에서는 발암의 분자세포생물학적 기전에 근거하여 DNA 손상, 세포 증식, 암 진행, 염증반응 등을 모니터할 수 있는 지표로서 각각 p53, Nur77, Hypoxia inducible factor-1 (HIF-1), Cyclooxygenase-2 (COX-2)의 발현을 측정할 수 있는 리포터 유전자 영구 발현 세포주를 구축하고 다양한 발암성 물질을 이용하여 검증하였다. 본 과제에서 확립한 발암성 예측세포주는 신규 및 기존 화학물질의 발암성을 검색하고 발암물질을 평가하는데 유용하게 사용될 수 있으며 차세대 발암성 in vitro 독성 평가에 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.


  • 목차(Contents) 

    1. 용역연구사업 연구결과보고서 ...1
    2. 표지...2
    3. 제출문 ...3
    4. 목차 ...4
    5. I. 연구개발결과 요약문...6
    6. (한글) ...6
    7. (영문) ...7
    8. II. 총괄연구개발과제 연구결과 ...8
    9. 제1장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ......
    1. 용역연구사업 연구결과보고서 ...1
    2. 표지...2
    3. 제출문 ...3
    4. 목차 ...4
    5. I. 연구개발결과 요약문...6
    6. (한글) ...6
    7. (영문) ...7
    8. II. 총괄연구개발과제 연구결과 ...8
    9. 제1장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ...8
    10. 1.1 총괄연구개발과제의 목표 ...8
    11. 1.2 총괄연구개발과제의 목표달성도 ...9
    12. 1.3 국내.외 기술개발 현황 ...11
    13. 제2장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 방법 ...16
    14. ○ 제1세부과제 ...16
    15. ○ 제2세부과제 ...17
    16. ○ 제3세부과제 ...19
    17. 제3장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ...22
    18. 제4장 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ...23
    19. ○ 총괄 ...23
    20. ○ 제1세부과제 ...23
    21. ○ 제2세부과제 ...24
    22. ○ 제3세부과제 ...29
    23. 제5장 총괄연구개발과제의 연구성과 ...31
    24. 5.1 활용성과 ...31
    25. 5.2 활용계획 ...33
    26. 제6장 기타 중요변경사항 ...35
    27. 제7장 참고문헌 ...36
    28. 제8장 첨부서류 ...42
    29. III. 제1세부연구개발과제 연구결과 ...43
    30. 제1장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ...44
    31. 1.1 세부연구개발과제의 목표 ...44
    32. 1.2 세부연구개발과제의 목표달성도 ...46
    33. 1.3 국내.외 기술개발 현황 ...47
    34. 제2장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 방법 ...52
    35. 제3장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ...53
    36. 3.1 혈관기능 독성 평가 기법 ...53
    37. 3.2. 혈전 (thrombus) 생성 독성예측 시스템 ...60
    38. 3.3. 적혈구를 통한 혈전 (thrombus) 생성 독성예측 시스템 ...65
    39. 제4장 세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ...71
    40. 제5장 세부연구개발과제의 연구성과 ...72
    41. 5.1 활용성과 ...72
    42. 5.2 활용계획 ...73
    43. 제6장 기타 중요변경사항 ...73
    44. 제7장 참고문헌 ...74
    45. 제8장 첨부서류 ...76
    46. III. 제2세부연구개발과제 연구결과 ...77
    47. 제1장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ...78
    48. 1.1 세부연구개발과제의 목표 ...78
    49. 1.2 세부연구개발과제의 목표달성도 ...80
    50. 1.3 국내.외 기술개발 현황 ...80
    51. 제2장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 방법 ...82
    52. 2.1 연구범위 및 연구수행 방법 ...82
    53. 제3장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ...84
    54. 3.1 Micro array법에 의한 간독성 유전자의 분석 ...84
    55. 3.2 간독성물질 반응성 유전자의 분석과 해석 ...93
    56. 3.3 아세트아미노펜의 미토콘드리아의 기능 저해 ...107
    57. 제4장 세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ...109
    58. 4.1 간 독성 물질 특이적 발현 유전자군 ...109
    59. 4.2 미토콘드리아와 간독성 ...112
    60. 제5장 세부연구개발과제의 연구성과 ...127
    61. 5.1 활용성과 ...127
    62. 5.2 활용계획 ...128
    63. 제6장 기타 중요변경사항 ...128
    64. 제7장 참고문헌 ...129
    65. 제8장 첨부서류 ...129
    66. III. 제3세부연구개발과제 연구결과 ...130
    67. 제1장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ...131
    68. 1.1 세부연구개발과제의 목표 ...131
    69. 1.2 세부연구개발과제의 목표 달성도 ...133
    70. 1.3 국내.외 기술개발 현황 ...133
    71. 제2장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 방법 ...138
    72. 2.1 연구개발 내용 ...138
    73. 2.2 연구방법 ...138
    74. 제3장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과 및 고찰 ...141
    75. 3.1 발암성 모니터링 유전자 영구 발현 세포주의 구축 ...141
    76. 3.2 작용 기전 특이 화학물질을 이용한 발암성 예측 세포주의 검증 ...152
    77. 3.3 Tumor initiator와 promoter의 작용기전에 따른 발암성 예측 세포주의 검증 ...158
    78. 제4장 세부연구개발과제의 연구요약 및 결론 ...173
    79. 제5장 세부연구개발과제의 연구성과 ...174
    80. 5.1 활용성과 ...174
    81. 5.2 활용계획 ...175
    82. 제6장 기타 중요변경사항 ...176
    83. 제7장 참고문헌 ...177
    84. 총괄 연구과제 요약 ...180
    85. 세부 연구과제 요약 ...183
  • 참고문헌

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