한국생물정보시스템생물학회 2006년도 Principles and Practice of Microarray for Biomedical Researchers
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현대의학의 발전으로 많은 질병들의 치료율이 개선되고 있으나, 암은 여전히 낮은 치료율과 약제 내성 및 부작용으로 많은 환자들이 의학적 고통 뿐 아니라 정신적, 경제적 문제점들을 호소하고있다. 이와같은 문제점은 동일한 병리학적 특성을 가지는 종양이라도 사람마다 그 생물학적 특성이 다르며, 동일한 환자안에서도 종양의 시기에 따라 다양한 특성의 세포들이 공존하며 다양한 문제를 발생하는 tumor heterogeneity에서 기인하게된다. 다행히 최근의 분자생물학의 발전과 인간유전체연구들의 활성화로 이와같은 다양한 암의 특성과 환자들의 특성을 이해하는 연구 방법들의 개발로 환자의 특성에 맞는 항암제를 효율적으로 투여하는 맞춤치료를 향한 노력을 지속하고 있다. 이와같은 맞춤치료의 일환으로 약제의 환자에서의 반응과 부작용을 예측하고자 최신의 high-throughput 기법을 도입한 것이 Pharmacogenomics이다. 즉, 지금까지의 항암치료는 암의 종류에 따라 임상연구 결과에 근거한 항암제를 선택하고 있다. 그러나 앞서 설명한 것처럼 암의 특성과 환자 반응의 다양화로 실제 항암효과는 기대에 미치지 못하여 많은 수의 환자들이 치료에 내성을 보일 뿐 아니라 치명적인 부작용으로 새로운 문제에 대면하게 되었다. 따라서 각 항암제011 최대의 효과를 보이며 최소의 부작용을 나타내는 최선의 치료책을 선정하는 것이 중요한 과제이다. 이를 위해서 암환자의 치료 단계에서 정확한 진단 및 병기 설정, 생물학적 특성 이해 뿐 아니라, 치료 반응을 예측할 수 있는 생물학적 표지자를 찾고자 하는 노력의 결과로 현재 임상에 사용되는 몇 가지 종양표지자를 포함하여 다양한 유전자 칩들이 연구단계에 있다. 특히 다양한 생물학적 현상이 많은 유전자들의 변화에 의한다는 근거하여 약제의 효과와 부작용을 예측할 수 있는 표지자 발굴도 DNA chip 등의 high-throughput technology를 사용하여 그 특이도와 민감도가 향상된 표지자 발굴이 시도되고 있다. 아직은 시작단계이고 많은 검증이 필요하나 여러 가지 가능성의 증거들로 멀지않은 시기에 맞춤치료가 가능하리라 기대하며, 암 연구에 있어서 pharmacogenomics의 현황을 소개하고자 한다.
관상피내암종의 조직학적 분류에 있어서 그 기준으로써 공통적으로 사용된 소견은 핵등급, 면포형 괴사 및 성장유형이었다. 그러나 최근의 분류(Tavassoli, 1992; Tavassoli and Man, 1995; Poller 등, 1994; Holland 등, 1994; Silverstein 등, 1995; Millis, 1996)에서는 핵등급과 면포형 괴사만을 분류의 기준으로 사용하고 있고 성장유형은 포함시키지 않는 경향이 있는 것 같다. 이는 관상피내암종의 성장유형은 너무나 다양하고 혼합형으로 자라는 경우가 많아 관찰자간의 재현성이 떨어지고, 이와 반대로 핵등급이나 면포형 괴사는 관찰자간의 재현성이 비교적 높을 뿐만 아니라 여러 가지 생물학적 표지자와도 관련이 잘 지워지기 때문으로 생각한다. 관상피내암종의 분류나 등급매김에 있어서는 연구자마다 사용하는 용어가 다르고 그들이 정한 등급의 기준이 서로 다르나 대체로 세 등급으로 나뉘어짐을 알 수 있었다. 한편, 국내에서는 유방의 관상피내암종에 대한 연구가 미흡한 실정이므로 이에 대한 지속적인 자료의 축적과 연구가 필요하리라 생각한다.
폐암을 집단 검진으로 조기 진단하려는 노력은 현재까지 뚜렷한 성과를 얻지 못하고 있는 실정이다. 미국의 국립암연구소에서 실시한 흉부엑스선 촬영과 객담세포진 검사를 이용한 폐암의 집단 검진 결과는 검진군에서 대조군보다 유의하게 진단율이 높았으며 절제율도 더 높았고 5년 생존율도 향상시킬 수 있었다. 그러나 폐암을 조기 진단하기 위한 집단 검진의 궁극적인 목표인 사망률을 감소시키지는 못하였다. 최근에는 미국 국립암 연구기관에서 실시했던 결과에 대한 해석이 다양하여 아직까지도 폐암 조기 진단에 있어서 흉부액스선촬영과 객담세포진검사의 의의에 관한 결론에 대해서는 논란이 되고 있다. 1993년부터 새로운 집단 검진에 관한 연구가 진행중에 있어서 그 결과가 나올 때까지는 흉부엑스선촬영과 객담세포진검사를 이용한 집단 검진의 의의에 대한 결과는 기다려 보아야 할 것이다. 분자생물학적으로 폐암을 조기 검진하기 위한 검체로는 혈액보다는 객담이 훨씬 적절하고 합리적인 검체이다. 폐암의 발생은 가장 먼저 기관지 상피 세포에서 일어나서 암화 과정의 여러 단계에서 다양한 종양 표지자가 객담에 섞여 나오기 때문에 이 표지자를 객담에서 측정하는 것이 훨씬 합리적인 조기 진단법이 될 수 있다. 동시에 폐암을 집단 검진으로 조기 진단하기 위해서는 종양 표지자를 대량으로 측정하기 위한 자동측정법도 개발되어야 할 것이다. 암을 예방하기 위하여는 여러면에서 방안이 연구되어야 한다. 즉 암발생의 가능성이 높은 대상을 선태하여야 하며 초기에 집단 검진으로 진단을 할 수 있어야 하고, 이러한 검진으로 추적 검사가 가능하여야 하며 마지막으로 결과를 판정할 수 있어야 한다. 이 가운데 현재까지 유일하게 실시할 수 없는 것은 조기 진단으로 사용할 수 있는 뚜렷한 종양 표지자가 없는 것이다. 이와 같이 현재까지는 폐암을 조기 진단하기 위한 특이한 표지자는 없으나 앞으로 폐암 발생 기전의 여러 단계가 체계적으로 밝혀진다면 그 과정에서 중요한 표지자들이 밝혀질 것이다. 그리고 이들을 간단하게 검사할 수 있는 검사법도 밝혀져 폐암 조기 진단의 궁극적 목적인 폐암으로 인한 사망률을 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.
목적: 방사선 감수성이 다양한 동계(syngeneic) 마우스 종양들을 대상으로 50% 종양억제선량과 종양성장지연 등 방사선 감수성을 대변하는 지표와 방사선에 의해 유도되는 아포토시스 간에 상관관계가 있는지 여부를 알아보고자 하였다. 또한 아포토시스와 관련된 여러 유전물질의 기본(constitutive) 발현수준을 측정한 후 이들 상호 간의 상관관계를 분석하여 방사선 감수성을 예측할 수 있는 생물학적 표지자를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 동계 마우스 종양으로는 난소암 OCa-1, 유방암 MCa-K, 편평상피세포암 SCC-VII, 섬유육종 FSa-II, 간암 HCa-1을 사용하였고 이들은 PCR-SSCP 검사상 p53이 모두 자연형인 종양들이었고 주령 $8{\sim}10$ 주인 C3H/HeJ 웅성 마우스를 사용하였다. 50% 종양억제선량과 종양성장지연 및 방사선에 의해 유도되는 아포토시스를 측정하여 이들과 방사선에 의해 유도되는 아포토시스간의 상관관계를 분석하여 방사선에 의해 유도되는 아포토시스로 방사선 감수성을 예측할 수 있는지 여부를 알아보고, 또한 아포토시스와 관련된 유전물질 $053,\;p21^{WAF1/CIP1},\;BAX,\;Bcl-2,\;Bcl-x_L,\;Bcl-X_s,\;p34$ 등의 기본 발현양상 및 발현수준을 Western blot과 농도계측기로 측정한 후 이들 상호 간의 상관관계를 분석하였다. 결과: 방사선에 의해 유도된 아포토시스의 정도와 종양성장지연과의 사이에는 통계적으로 유의한 상관관계가 존재하였다(R=0.922, p=0.026). 50% 종양억제선량과의 사이에는 통계적 유의성은 변연수준이었으나(p=0.070) 상관관계의 경향을 보였다(R=-0.848). $p21^{WAF1/CIP1}$과 p34의 기본 발현수준과 50% 종양억제선량(R=0.893, p=0.041와 R=0.904, p=0.035) 및 종양성장지연(R=-0.922, p=0.026와 R=-0.890, p=0.043) 사이에는 통계적으로 유의한 상관관계가 존재하였다. 즉, $p21^{WAF1/CIP1}$과 p34의 기본 발현수준이 낮은 경우에 방사선 감수성이 높고, 기본 발현수준이 높은 경우에는 방사선 감수성이 낮은 상관관계가 존재함을 알 수 있었다. 결론: 방사선에 의해 유도된 아포토시스의 정도로 종양의 방사선 감수성을 예측하여 볼 수 있을 것으로 생각하며, 종양의 방사선 감수성을 예측할 수 있는 생물학적 표지자로 $p21^{WAF1/CIP1}$와 p34의 기본 발현수준이 이용될 수 있을 것으로 생각한다.
Objectives This study was conducted to investigate the possibility of neurological soft signs as an endophenotype for schizophrenia by examining neurological soft signs in patients, their unaffected siblings and normal comparison subjects. Methods The study sample consisted of 32 patients, 25 of their unaffected siblings and 30 normal comparison subjects. Neurological soft signs were evaluated using the Cambridge Neurological Inventory Part 2. soft sign assessment. Results The patients were significantly more impaired than normal comparison subjects (p = 0.047) on primitive reflex. The patients were significantly more impaired than siblings (p = 0.004) and normal comparison subjects (p = 0.021) on motor coordination. The siblings performed better on sensory integration than the patients (p = 0.020) and normal comparison subjects (p = 0.036). Conclusions This study suggests that neurological soft signs might be a potential biomarker for schizophrenia, but might not be an endophenotype for schizophrenia.
한국생물정보시스템생물학회 2006년도 Principles and Practice of Microarray for Biomedical Researchers
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바이오칩의 대표 주자인 DNA 칩은 점차 분자생물학의 주요 도구로 인식되고 있다. 쓰임새 또한 다양해져 기초 생물학, 기능 유전체학 연구뿐만 아니라 임상 현장에서의 적용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 임상분야에서 최근 주목 받고 있는 분야가 DNA 칩을. 이용한 질병진단 및 예후 측정이다. 개별 환자 세포의 분자유전학적 상태는 DNA 칩의 유전체 프로파일링(genome-wide profiling)으로 상세히 파악될 수 있으므로, DNA 칩은 질병의 세부아형 진단, 약물에 대한 개인 민감도 측정, 정확한 예후 측정을 통한 환자의 세심한 관리 등 미래 의료의 핵심이라 할 수 있는 개인별 맞춤 치료(personalized medicare)를 가능하게 하는데 지대한 역할을 할 것으로 기대되고 있다. 특히 수많은 질병 중에서 현대인의 난치병으로 손꼽히는 암은 DNA 칩 분석의 주요 적용 대상이다. 암에 연관된 복잡한 메커니즘을 기존의 단일 표지자로 진단하는 데는 한계가 있기 때문에, DNA 칩을 이용해 질병의 특정 phenotype과 관련 있는 암의 특이 패턴을 전사체 수준에서 분석하여 새로운 형태의 분자유전학적 표지자(transcriptional molecular signature)를 발굴하는 것이다 본 발표에서는 이러한 연구에 쓰이는 DNA 칩 분석 방법들과 실제 위암 데이터에 적용한 사례에 대해 논의하고자 한다. 연세의대 암전이 연구센터의 17K cDNA 칩을 이용하였으며, 진단 및 예후 측정을 위한 여러 분석 방법을 수행하였다.
열충격 단백질(heat shock proteins, HSPs)은 다양한 종양에서 과발현 되고, 종양이 형성되는 과정이나 그 예후에 영향을 주며, 분자량에 따라 HSP27, HSP60, HSP90, HSP100 등으로 구분한다. Heat shock protein90은 세포 내 불안정한 단백질을 보호하는 역할을 통해 질병의 유지에 기여하는데, 정상 조직에 비해 종양 세포에서 높은 수준으로 발현된다고 보고되었다. 이에 본 연구에서는 우리나라 사망원인 1위인 폐암 중 비소세포 폐암에서 Heat shock protein90 family 발현과 비소세포 폐암환자의 임상적 특징과의 상관관계를 분석하여 종양의 생물학적 표지자로서의 가능성을 조사하였다. HSP90 family의 발현과 임상병리학적 특성 및 생존율과의 상관관계를 분석한 결과 $HSP90{\alpha}$는 림프혈관강 침윤이 되지 않은 환자에서 높은 발현을 보였고(p=0.014), $HSP90{\beta}$ 은 조직학적 형태에서 편평상피세포 암종에서 높은 발현을 보였으며(p=0.003), GRP94 은 분화도가 낮을수록 높은 발현을 나타내었다(p=0.048). 생존율은 $HSP90{\alpha}$, $HSP90{\beta}$, GRP94 모두 발현 차이에 대한 유의성이 없었다. 본 연구를 통해 miRNA-126, miRNA-155, miRNA-200c의 발현은 비소세포 폐암의 진단을 위한 생물학적 표지자 및 예후 인자로서 사용될 수 있을 것으로 사료된다. 그리고 비소세포 폐암의 치료용으로 HSP90 family가 고려되어야 할 것이며, GRP94가 종양의 예후예측을 위한 중요한 인자라 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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