뇌 등 신경 조직에서 흥분성 신경전달물질의 일종인 글루탐산(glutamate)에 의해 유도되는 신경세포 독성에 N-methyl-D-aspartate (NMDA) 수용체가 중요하게 관여함은 잘 알려져 있다. 레스베라트롤(resveratrol)은 자연식품에서 얻어지는 가장 잘 알려진 폴리페놀(polyphenol)의 일종으로 글루탐산에 의해 유도되는 신경세포 독성을 완화하는 효과가 있는 것으로 보고되었으나 그 기전은 명확히 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 NMDA를 처리한 HT-22 신경세포를 신경세포 독성 모델로 이용하여 미토콘드리아 손상에 미치는 레스베라트롤의 보호 효과와 그 기전을 연구하고자 하였다. NMDA를 처리한 HT-22 신경세포에서 MTT 환원능의 감소와 미토콘드리아 막전위의 소실, 세포 내 ATP 농도의 감소, 활성산소종 생성의 증가, 미토콘드리아 막 투과성의 증가(mitochondrial permeability transition) 등 미토콘드리아의 기능적, 형태학적 손상을 시사하는 지표 변화들이 관찰되었다. 또한 미토콘드리아 손상의 결과로 세포사멸(apoptosis)이 증가함도 확인하였다. 레스베라트롤은 NMDA에 의한 미토콘드리아 손상과 세포사멸을 현저히 방지하는 보호 효과를 보였다. 헴 산화효소-1(heme oxygenase-1) 활성 억제제인 아연 프로토포르피린-9(zinc protoporphyrin IX)을 전처리한 세포에서는 레스베라트롤의 보호 효과가 현저히 약화되었으며, 반면에 heme oxygenase-1 활성 촉진제인 코발트 프로토포르피린(cobalt protoporphyrin)과 빌리루빈(bilirubin)은 레스베라트롤과 유사한 보호 효과를 나타내었다. 실시간 정량중합효소연쇄반응(RT-qPCR) 검사와, 웨스턴 블롯(Western blot) 검사로 확인한 결과 레스베라트롤은 헴 산화효소-1의 mRNA와 단백 발현을 증가시킴을 확인할 수 있었다. 짧은 간섭 RNA (small interfering RNA)를 형질주입(transfection)하여 헴 산화효소-1의 발현을 일시적으로 차단(knock down)한 세포에서는 레스베라트롤의 보호 효과가 관찰되지 않았다. 이상의 결과를 종합하면 레스베라트롤은 NMDA를 처리한 HT-22 신경세포에서 미토콘드리아의 기능적, 형태학적 손상을 완화하여 신경세포 독성에 대한 보호 효과를 나타내며 그 기전에는 헴 산화효소-1의 발현 증가가 중요하게 작용함을 시사한다.
최근 동물실험의 대체방법 중 하나로 쥐의 줄기세포 유래 배상체를 이용하여 독성을 시험하는 방법이 개발되었다. 이는 동물에 직접 약물을 주입하는 것이 아닌 배상체 세포에 약물을 투입하여 세포의 변화에 따른 측정값들을 얻는 방법이다. 본 연구에서는 다범주 세포독성 자료를 이용해 통계적 기법인 판별분석(discriminant analysis)과 머신러닝 기법인 서포트 벡터 머신(support vector machine), 인공신경망(artificial neural network), k-인접이웃분류(k-nearest neighbor)의 성능을 비교하였다. 알고리즘의 성능은 분류 정확도(accuracy)와 가중카파계수(weighted Cohen's kappa coefficient)로 비교하였다.
MPTP에 의해 유도된 Parkinsonism에 대한 selenium의 보호효과와 그 보호작용에 대한 항산화적 해독기전을 조사하기 위하여 MPTP 10mg/kg을 6일간 주사하고 selenium (25, 50, 100 ${\mu}g/kg$)을 10일간 경구 투여하였으며 처음 6일간은 selenium와 MPTP를 병용 투여하였다. 실험동물을 마지막으로 selenium을 투여하고 24시간 후에 치사시켜 일반적인 독성과 항산화 방어능과 관련된 지표성분과 monoamine oxidase와 같은 신경생화학적인 지표성분들을 뇌조직에서 측정하였으며 그 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 우선 MPTP를 투여함에 따라 운동능력이 저하되던 것이 selenium을 투여함에 따라 운동능력이 증가되었으며, 이러한 결과의 기전은 selelnium을 투여함으로써 MPTP를 $MPP^+$로 대사시키는 MAO-B의 활성을 억제하였으며 $MPP^+$에 의해 유도된 신경독성에 대한 selenium의 보호 효과는 selenium을 투여함으로써 활성산소 해독계인 SOD, catalase, glutathione peroxidase의 활성을 증가시키기 때문인 것으로 사료된다.
보툴리눔 신경독소는 콜린성 신경말단(부)을 선택적으로 공격하여 신경마비를 일으키는 신경독소로서, 그람양성을 띠고 내성포자를 형성하는 절대혐기성 세균인 보툴리눔 균(Clostridium botulinum)이 만들어낸다. 이 중 보툴리눔 A형 독소(BoNT/A)는 음식물과 물을 오염시킬 수 있으며 생물 무기나 생물 협박물질로 사용될 수도 있다. 이 때문에 독성을 탐지할 수 있는 예민한 분석방법과 중독을 치료할 수 있는 효능 있는 항독소를 개발해낼 필요성이 제기되어 왔다. 본 연구에서는 BoNT/A를 중화할 수 있는 단일클론 항체(mAb)를 생산하기 위하여 BoNT/A로 면역된 토끼의 항혈청에서 유래한 scFv 라이브러리를 인간 IgG와 융합시켰다. 그렇게 재조합된 scFvIgG 항체 단백질을 안정된 세포주에서 발현시켰고 항체 친화 크로마토그래피를 사용하여 scFvIgG mAb 단백질을 정제하였다. ELISA로 정제된 scFvIgG mAb 단백질의 효율성을 확인하였고, in vivo 실험으로 BoNT/A에 대한 중화능을 시험하였다. 독성 중화능 실험은 마우스를 사용하여 수행하였는데, 그 결과 scFvIgG 항체(10 ug)는 BoNT/A(100,000 $LD_{50}$)의 독성이 주입된 마우스를 완전히 방어하지는 못하지만 마우스의 생존 기간을 현격하게 연장시키는 것이 확인되었다. 이러한 결과들은 이 scFvIgG mAb가 BoNT/A를 중화하는 효능을 가지고 있다는 점을 제시한다.
Reactive oxygen species(ROS)에 의한 세포독성이나 DNA손상은 노화와 암에 밀접한 관련이 있다. 본연구에서는 ROS중 hydroxyl radical 생성에 관여되는 $H_2O$$_2$에 의해 유도되는 산화적 세포독성이나 DNA손상에 억제적으로 작용할 수 있는 천연물을 창출하기 위한 연구를 하였다. 인삼(Panax Ginseng)C.A. Meyer의 석유에텔의 추출물(GPE)과 일부분획성분(P2)에 대하여 in vitro에서 지질과산화억제효과 및 프리라디칼소거효과를 시험하고 CHL Cell에서의 $H_2O$$_2$ 유도 세포독성과 산화적 DNA손상에 미치는 영향을 연구하였다. 한편 이들 물질을 기존의 항산화제인 ascorbic acid, dl-$\alpha$-tocopheorl 및 $\beta$-carotene등과 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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