본문으로 바로가기 주메뉴 바로가기

사용자별 맞춤메뉴

자주찾는 메뉴

추가하기
닫기

간행물·통계

contents area

detail content area

한국인 lymphoblastoid 세포주 은행 구축현황 및 자원화 연구
  • 작성일2010-12-17
  • 최종수정일2012-08-25
  • 담당부서감염병감시과
  • 연락처043-719-7173

     

한국인 lymphoblastoid 세포주 은행 구축현황 및 자원화 연구
Establishment of human lymphoblastoid cell lines for genetic research

질병관리본부 국립보건연구원 유전체센터 생물자원은행과      
  


 
  EBV-transformed lymphoblastoid cell line(LCL)은 혈액에서 분리된 말초혈액단핵세포(감염 대상은 B 림프구)에 Epstein-Barr virus(EBV)를 감염시켜 형질 전환한 세포주로서 인체유전학, 약물유전학, 면역학 분야를 포함한 다양한 연구영역에서 유용하게 활용되어지는 생물자원이다. 구체적인 활용 연구의 예를 들자면, 자폐스팩트럼장애을 가진 환자와 정상인으로부터 유래한 LCLs을 이용한 DNA microarray를 통하여 이 질병과 관련있는 유전자를 검색한 결과가 보고된 바 있으며[1], 다운증후군을 가진 급성 백혈병 환자와 그렇지 않은 환자로 부터 얻은 LCLs을 이용하여 다양한 약물에 대한 세포  독성을 비교분석하기도 하였다[2]. LCLs은 유전자형에 따른 약물 반응성을 조사하여 개인 맞춤형 치료기법 개발을 가능하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 질환군별 LCLs 자원을 이용한 질병연구에 폭넓게 활용될 수 있는 가능성을 가지고 있다. 하지만, LCLs의 활용도를 높이기 위해 선결되어야 할 과제가 있다. LCLs은 EBV 감염에 의한 불멸화 과정에서 유전체학적 변화가 발생될 가능성을 가지고 있어, 여러   연구그룹에서 LCLs 제작과정에서 발생하는 유전체학적 변화에 대한 연구를 진행해왔다. 이러한 흐름에 맞춰, 생물자원은행과는 한국인체자원은행사업(Korea Biobank Project)을 통해 일반인과 질환군 혈액자원으로부터 제작된 LCLs을 수집하는 한편, 그것의 특성을 규명하여 활용성을 높이기 위한 연구를  지속해 오고 있다.
  2001년부터 수집된 혈액시료로부터 LCLs 제작을 시작하여, 2010년 현재(11월 30일 기준)까지 16,451명의 일반인 시료에 대한 LCLs과 11,160명의 질환군 LCLs을 포함한 전체 27,611명의 시료에 대한 LCLs 제작이 완료되었다(Table 1).

  생물자원은행과는 그동안의 연구를 통해 B 림프구 세포가 EBV에 의해 감염되면 종양유전자인 Stathmin 1을 과다 발현한다는 것을 밝힌 바 있으며[3], DNA copy number 변이의 경우는 큰 변화가 나타나지 않고 단지 1p36.33 위치상에서만 DNA copy number의 증가가 발생되는 것을 확인한 바   있다[4]. 또한, B 림프구가 EBV에 의해 감염되면 TRAP-1, HSPA9, SOD2와 같은 tumor necrosis factor(TNF)의 신호전달과 관련 있는 단백질들의 발현이 변화한다는 것을 2-DE 실험방법을 통해 확인하는[5] 등 LCLs 특징 연구를 꾸준히 진행하고 있다. 특히, 올해부터는 내부 연구과제를 통해 LCLs의 특징에 대한 다양한 연구를 진행하고 있다. 이 과제는 한국인에게서 유래된 LCLs의 불멸화에 관여하는 유전적 인자를 발굴하, 외부자극에 대한 개별 세포주의 반응패턴을 조사함으로써, 세포주 특성에 기반한 공여자 질병위험도 예측 모델을 제시하고자 하는 것을 주목적으로 한다. 나아가, LCLs 활용 연구를   통하여 LCLs의 새로운 활용분야 개척 및 잠재적 자원 활용성 극대화에 기여하고자 한다.
  이러한 연구 목적을 실현하기 위한 실험 기반을 확립하기 위해, 일부 LCLs에 대한 장기배양 세포주를 제작하여 불멸화 기전연구를 수행하고 있다. LCL은 일반적으로 160번 이상의 계대배양을 하면 불멸화(terminal immortalization)되었다고 판단되어 지는데, 이것은 세포가 죽지 않고 영원히 살아갈 수 있다는 것을 의미한다. 세포의 불멸화를 유도하는 유전인자를 규명하기 위하여, 한국인유전체역학조사사업으로 추진되고 있는 안산, 안성 지역사회 코호트로부터 수집된 일반인 혈액자원으로 제작된 LCLs 가운데 20개의 LCLs을 무작위 선별하여 장기배양을 진행하였으며 그 결과, 17개의 불멸화 세포주를 획득하였다[6]. 이렇게 확보된 17개의 불멸화 LCLs에 대한 초기배양(4-6번 계대, p4 또는 p6) 세포주와 장기배양(160번 계대, p161) 세포주를 이용한 cDNA microarray와 miRNA microarray 실험을 통해 불멸화에 관여하는 유전자 및 miRNAs를 조하였다. cDNA microarray 결과, NF-κB pathway 관련 유전자인 PTPN13, HERC5와 carcinogenesis 관련 유전자로 알려진 XAF1, TCL1A, PTPN13, CD38를 포함한 15개의 유전자들과 miR-146a의 발현이 초기 배양 세포에 비해 장기 배양 세포에서 증가 혹은 감소하는 것으로 나타났고, 이 결과는 Real-time RT-PCR 실험에 의해 검증되었다(Figure 1)[7]. 또한, 9개의 miRNAs(miR-20b*, miR-28-5p, miR-99a, miR-125b, miR-151-3p, miR-151:9.1, miR-216a, miR-223*, and miR-1296)의 발현이 세포의 장기배양과정에서 증가 또는 감소하는 것을 miRNA microarray 실험으로 확인한 바 있다[8]. 이와 같이 발견된 유전자나 miRNA 분자들은 LCLs의 불멸화를 직간접적으로 조절하는 인자일 것으로 판단되며, 앞으로 각각의 기능에 대한 심층연구를 통해 세부   기작을 밝힐 필요가 있다.


  생물자원은행과가 제작하고 있는 생물자원인 LCLs는 공여자의 독특하고 중요한 유전정보를 담고   있다. 이를 활용한 구체적인 연구 예시의 하나로 20개의 초기 배양 LCLs에 대한 cDNA microarray  결과에서 각 유전자의 세포주별 발현 정도와 공여자의 23개 임상·역학 정보와의 상관관계를 조사한 후, 각각의 임상·역학 정보와 상관관계가 높은 유전자를 확인하였다(Table 2)[7].
  이러한 유전자는 해당 임상·역학 정보 연구를 위한 후보 유전자로 활용될 수 있다. 예를 들어, 식후 120분의 혈당량과 APOC1 유전자의 발현은 정의 상관관계를 나타냈고, body mass index(BMI)의 경우는 SERPINB12와 정의 상관관계를 보였다. 이와 같은 연구결과는 이들 유전자가 당뇨병과 비만 연구의 후보 유전자로 각각 활용될 수 있다는 것을 보여준다. APOC1의 경우는 그것의 과발현이 ob/ob mice에서  인슐린 저항성에 영향을 준다는 보고도 있었는데, 우리의 연구결과는 APOC1과 당뇨병과의 연관성을 뒷받침한다고 할 수 있다. 이러한 연구 예시는 LCLs을 이용한 다양한 질병연구를 향한 출발점에 지나지 않는다. LCLs의 특징을 파악하고 이를 적절히 활용한다면 개인 맞춤형 치료기법 개발을 훨씬 앞당길 수 있을 것으로 기대한다.


  생물자원은행과가 추진하고 있는 LCLs 자원 수집과 다양한 활용 연구는 미래 의생명과학 연구를   활성화하는데 기여할 수 있는 아주 중요한 연구재료를 제공하고 활용 연구 방향을 제시한다는 점에서 그 의미가 크다고 하겠다. 앞으로, 국민의 건강한 삶을 위한 연구 활동을 뒷받침하는 본연의 임무를   더욱더 충실히 수행해 나아갈 계획이다.

Ⅳ. 참고문헌

1. Hu VW, Sarachana T, Kim KS, Nguyen A, Kulkarni S, Steinberg ME et al. Gene expression profiling differentiates autism case-controls and phenotypic variants of autism spectrum disorders: evidence for circadian rhythm dysfunction in severe autism. Autism Res 2009; 2:78-97.
2. Valle M, Plon SE, Rabin KR. Differential in vitro cytotoxicity does not explain increased host toxicities from chemotherapy in Down syndrome acute lymphoblastic leukemia. Leuk Res 2009;  33:336-339.
3. Baik SY, Yun HS, Lee HJ, Lee MH, Jung SE, Kim JW et al. Identification of stathmin 1 expression induced by Epstein-Barr virus in human B lymphocytes. Cell Prolif 2007; 40:268-281.
4. Jeon JP, Shim SM, Nam HY, Baik SY, Kim JW, Han BG. Copy number increase of 1p36.33 and mitochondrial genome amplification in Epstein-Barr virus-transformed lymphoblastoid cell lines. Cancer Genet. Cytogenet 2007; 173:122-130.
5. Jeon JP, Kim JW, Park B, Nam HY, Shim SM, Lee MH et al. Identification of tumor necrosis factor signaling-related proteins during Epstein-Barr virus-induced B cell transformation. Acta virologica 2008; 52:151-159.
6. Jeon JP, Nam HY, Shim SM, Han BG. Sustained viral activity of epstein-Barr virus contributes to cellular immortalization of lymphoblastoid cell lines. Mol Cells 2009; 27:143-148.
7. Lee JE, Nam HY, Shim SM, Bae GL, Han BG, Jeon JP. Expression phenotype changes of EBV-transformed lymphoblastoid cell lines during long-term subculture and its clinical significance. Cell Prolif 2010; 43:378-384.
8. Lee JE, Hong EJ, Nam HY, Kim JW, Han BG, Jeon JP. MicroRNA signatures associated with immortalization of EBV-transformed lymphoblastoid cell lines and clinical traits. Cell Prolif 2010 (In press).

 
 

본 공공저작물은 공공누리  출처표시+상업적이용금지+변경금지 조건에 따라 이용할 수 있습니다 본 공공저작물은 공공누리 "출처표시+상업적이용금지+변경금지" 조건에 따라 이용할 수 있습니다.
TOP