Correction of hostile brain environment by co-grafting astrocytes improves cell therapeutic outcomes in a Parkinson's disease animal model

송재진 한양대학교 의생명공학전문대학원 2019 국내박사

연하곤란 치료효율성 개선을 위한 비디오형광투시영상분석 연구 : 설골하근육 강화치료의 중요성 고찰

이준창 한양대학교 의생명공학전문대학원 2017 국내박사

연하는 구강 및 후두부의 신경과 근육들이 짧은 시간 내에 순차적으로 조절하여 구강 내 음식물을 섭취하는 동작이며, 연하에 사용되는 근육과 조직 및 연하 조절 뇌 부위가 손상될 경우 연하곤란이 유발되어, 영양실조, 탈수 , 흡인성 폐렴 등의 신체적 및 정신적 문제를 유발하는 심각한 질환으로 정확한 진단 및 조기 치료가 매우 중요하다. 연하곤란 환자의 연하 운동성 평가를 위해서 x-ray 기반의 영상인 VFSS(Videofluoroscopic swallowing study) 검사가 많이 진행되고 있다. 기존 연구에서는 이 VFSS 영상에서 대표적인 마커인 설골 이동 궤적을 분석하여, 운동학적 및 시간적 파라메터를 추출하였고, 이를 이용하여 연하곤란 환자와 정상인을 분류하는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 기존 연구들에서 연하곤란 환자의 설골 움직임이 전방으로 짧게 나간다는 것을 발켰고 이는 설골상 근육이 약해졌기 때문이라고 가정했으며, 설골상 근육이 강하게 당겨 주어야 정상의 설골 궤적을 찾을 수 있다고 설명하였다. 하지만 x-ray 기반인 VFSS 영상에서는 설골 근육에 대해서 관찰 할 수 없으므로 설골의 이상 이동 궤적을 설명하기에 부족하고, 설골하근육에 대한 이해와 분석에 대한 연구가 없었기 때문에 대부분 재활 프로토콜은 설골상근육에 대한 강화 운동을 목적으로 재활 운동이 개발되었다. 그러므로 본 연구에서는 1) 연하동작에 대한 VFSS 영상으로부터 설골의 이동 궤적을 자동으로 추출해내고, 추출된 궤적으로부터 다양한 운동학적 파라메터들을 자동 계산해주는 Matlab 기반 영상 자동분석 플랫폼을 개발하고, 2) 설골의 움직임에 영향을 미치는 3방향의 가상 근육 모델을 제시하고, 3) 개발된 플랫폼을 활용하여 개별 가상 근육에 대한 운동학적 파라메터들을 자동 추출한 후, 4) 추출된 파라메터에 대한 통계적 분석을 통해 연하동작 시 중증도 환자와 경증도 환자에서 개별 가상 근육들이 유의한 차이를 나타내는가 여부를 확인하였다. 연구의 결과에서 설골의 이동궤적 자동분석 플랫폼은 연구자가 수동으로 찍은 점과 자동분석 플랫폼을 통해 나온 점 간의 피어슨 상관계수 값이 0.98 이상의 값이 나왔다. 또한 개발된 플랫폼으로 설골 궤적 관련된 운동학적 파라메터 14개와 설골 근육 움직임 관련된 운동학적 파라메터 8개를 추출하였으며, 파라메터들 중 유의수준 95%에서 두 환자군간 유의한 차이를 나타낸 파라메터는 HA, HB, DM, LM 의 4개였다. 이 파라메터는 모두 설골이 전방으로 나가는 방향의 특성을 설명하기 때문에 연하곤란 증상이 주로 설골의 전향 이동 부진의 문제임을 나타낸다. 그리고 설골 근육 관련된 파라메터에서 M2의 MumaxRe와 MuRtiRe, M3의 MuMaxRe와 MuRtiRe 에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 따라서 설골이 전향 이동 부진의 원인을 설골하근육의 이완력 약화 혹은 설골상근육과 설골하근육의 복합 작용에 의한 것임을 의미하였다. 본 연구를 통하여 연하 곤란 환자에 대한 재활치료 시 설골하근육인 thyrohyoid muscle에 대한 고려를 함께 할 경우 치료효과가 높을 수 있을 것임을 의미하기 때문에, 재활 프로토콜 개발 시 중요한 참고자료가 될 수 있을 것으로 기대한다. Dysphagia is the symptom of difficulty in swallowing. Swallow is a normal physiologic function that is average of 500 times per day. A swallow requires activity of complex muscles(stylohyoid, digastric, mylohyoid, geniohyoid, and thyrohyoid muscle) located within the oral cavity, pharynx, larynx, and esophagus. Muscles movements are controlled by several cranial and peripheral nerves and are coordinated within the brain stem. Often, individuals with neurologic abnormalities of the head and neck( Such as stroke, Parkinson’s Disease, or cancer of head and neck), experience problems with swallowing. The standard laboratory test of dysphagia is VF(videoflouroscopy) that allows direct and dynamic visualization of swallowing physiology. Several types of physiological parameter can be extracted from the VF that is kinematic parameter of structural displacement and temporal durations. Previous work has report that patients of stroke have significantly decreased horizontal direction of hyoid excursion compared to normal people. And temporal variable have been shown to differentiate group who normal people from those who do not, such as the initiation of laryngeal closure, stage transition duration, and pharyngeal transit time. Because VF is based on X-ray technology, muscle movement can not be seen on VF images. Therefore, it is not enough to explain the hyoid bone movement with the hyoid muscle and abnormal movement of the hyoid bone was treated as a problem of the supra-hyoid muscle. relatively infra-hyoid muscle was no studied. In this study 1) we developed automatic hyoid bone extraction and kinematic parameter extraction algorithm in VF images, 2) present a 3-axis virtual muscle model with the effect of hyoid movement, 3) automatically extract kinematic parameters for 3-axis virtual muscles model using the developed platform, 4) extracted parameters were statistically analyzed to determine the significant difference between the muscles according to the severity of dysphagia. Percent errors of automatic hyoid bone extraction were 1.605 ± 2.024% at non-overlapped images and 3.906 ± 5.676% at overlapped images. Fourteen kinematic paramedics related to the hyoid trajectory were extracted from the developed platform. Among this parameters, HA, HB, DM, and LM was distinguished severe group from mild group; severe group demonstrated significantly shorter HA, HB, DM, LM. This parameter indicates that the dysphagia is primarily a problem of anterior movement of the hyoid bone, because it’s parameter describes that movement of the hyoid bone in the anterior direction of severe group is shorter than mild group. And, eight parameters were extracted related to the virtual hyoid muscle model were extracted from the developed platform. Among this parameters, MuMaxRe and MuRtiRe in M2, MuMaxRe and MuRtiRe in M3 was distinguished severe group from mild group; These parameters can be explained by the complex problem of combination of weakness of the infra-hyoid muscles and supra-hyoid muscles for the short problem of movement of the hyoid bone in the anterior direction. Based on the experimental results, we believe that infra-hyoid muscle treatment has a effective to improve rehabilitation of dysphagia patients, and proposed diagnostic platform has a potential to improve the satisfaction of both the clinicians and patients with dysphagia in near future.

세균 유전체에서 유전 물질의 상호교환에 대한 이해

김이환 한양대학교 의생명공학전문대학원 2016 국내석사

미생물 사이의 유전적 상호교환 (Horizontal Gene Transfer, HGT)은 미생물 진화 및 외부환경 변화에 대한 적응에서 핵심적인 역할을 하는 기작이다. 유전적 상호교환을 통해 얻은 물질들은 그 종의 다양성 및 적응에 도움을 준다. 심지어 이렇게 얻은 유전적 물질들이, 유입된 유전자의 성향에 따라, 병독성 인자 (virulence factor)와도 밀접한 연관을 갖는 경우가 많다. 이렇듯 유전적 상호교환을 통해 새로이 유입된 유전 물질을 동정하는 것이 미생물 연구에서 중요하다. 본 연구에서 두 가지 관점에서 유전적 상호교환에 대한 분석을 진행했다. 범유전체분석법을 이용하여 미국 국립생물정보센터에 등록된 2,774 개의 세균 완전 유전체 (complete genome)를 분석하고 유전자의 특성을 규명하고, 이를 이용하여 유전적 상호교환을 분석했다. 그 결과, 2,589,087 개의 필수 유전자 (core gene), 259,854 개의 부속 유전자 (accessory gene), 1,496,761 개의 비필수 유전자 (dispensable gene)를 동정하고, 부속 유전자의 기능이 유전적 상호교환과 관련이 있다는 사실을 확인했다. 또한 세균 서열의 분석을 통해 종, 속 등 분류 계급 간 유전체 서열의 마르코프 사슬의 유사도 거리를 측정하고, 그 거리가 유전체와 다른 부분을 분석하여, 다른 유전체로부터 유입된 유전 물질이 서열적 특성이 다름을 확인했다. 마지막으로 이를 이용하여 세균 유전체에서 유입된 유전 물질을 동정하고, 그 결과를 기존의 방법과 비교했다.

장기간의 고농도 카페인 노출이 사춘기 골 길이 성장에 미치는 영향에 대한 연구

최유리 한양대학교 의생명공학전문대학원 2016 국내석사

임신 중 카페인 섭취는 태아의 골 성장 지연 및 비정상적 발달을 초래하는 등 태아 골성장에 유해한 것으로 알려져 있다. 또한 지속적인 카페인 노출은 태아의 insulin-like growth factor-1 (IGF-1)합성을 억제하는 것으로 보고된 바 있다. 이는 태아기와 마찬가지로 골성장이 급속히 이루어지는 사춘기 동안에 카페인 노출이 골길이 성장에 영향을 미칠 가능성을 시사하는 소견이다. 그러므로, 본 연구는 사춘기 동안 고농도 카페인에 대한 노출이 골길이 성장에 미치는 영향을 알아보고자, 총 51 마리의 미성숙한 수컷 쥐를 이용하여, 대조군과 120, 180 mg/kg/day 카페인 투여군으로 분류하여 카페인을 4주 동안 위장관 내로 투여하였다. 실험 종료 후, 하지골의 최종 길이와 무게를 측정하고, 경골은 조직계측학적 분석을 위해 사용하였다. 카페인 투여군에서 연령에 따른 체중 증가량은 대조군에 비해 유의한 감소를 보였으며, 이는 근육량 및 체내 지방량 감소와 비례하였다. 골밀도 및 18F-NaF PET으로 측정한 성장판의 골대사 활성이 카페인군에서 현저한 감소를 보였으며, 이러한 생체 내 골활성 및 골밀도의 감소는 하지골의 길이 및 무게 감소를 초래하였다. 또한 카페인 투여군에서 하지골의 성장 지연은 성장판의 형태 조직학적 발달 지연 및 골간단의 골형성 지표 감소를 동반하였다. 부가적으로 성장판 내 연골세포에 대한 카페인의 직접적인 영향을 확인하기 위해 성장판에서 연골세포를 분리, 배양하여 카페인 처치 후 연골세포 분화와 관련된 지표를 분석한 결과, 카페인 처치 용량에 따른 연골질 합성과 석회화 등이 현저히 감소하는 것을 확인하였으며, 마찬가지로 연골분화와 관련된 aggrecan, collagen type II (Col2a1)와 X (Col10a1)의 발현이 감소되는 것을 확인하였다. 이는 카페인이 연골세포 분화 인자의 발현을 조절하므로써 연골세포의 활성과 분화를 억제할 수 있음을 시사하는 소견이다. 결론적으로 사춘기 동안 카페인 노출은 골대사 활성에 영향을 미쳐 골길이 성장 및 성숙에 부정적인 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다. 카페인이 골형성 세포활성을 억제하고 골길이 성장과 관련된 호르몬 (성장호르몬, 성호르몬)의 분비를 억제하는 것으로 보아, 카페인은 골길이 성장이 급속히 이루어지는 중요한 시기에 성장판 내 연골세포에 직접적으로 작용하여 증식과 분화를 억제하고 체내 호르몬 분비에 영향을 미침으로써 골길이 성장을 저하시키는 것으로 보인다. Caffeine has been known to adversely affect fetal skeletal growth and increased incidence of delayed and abnormal fetal skeletal development. Chronic caffeine intake also decreases fetal hepatic insulin-like growth factor 1 production. Thus, it is conceivable that caffeine may disturb long bone growth during pubertal growth spurt. We aimed to investigate the impact of high caffeine exposure on longitudinal bone growth throughout puberty. A total of 51 immature male rats were divided randomly into three groups: a control group and two groups fed caffeine via gavage with 120 or 180 mg/kg/day for 4 weeks. After sacrifice, final length and weight of long bones were measured, and the tibia processed for histomorphometric analysis. Caffeine caused a significant decrease in body weight gain, accompanied with proportional decreases in lean body mass and body fat. Bone mass and osteogenic activity in vivo assessed using DXA and 18F-NaF PET, respectively were significantly decreased in caffeine-fed groups. Rats fed with caffeine showed a significant shortening and lightening of leg bones and the spinal column compared to the controls. Caffeine feeding delayed changes in the height of growth plates with age along with reduced cell proliferation. In addition, bone formation parameters observed in the secondary spongiosa also significantly reduced in caffeine-fed groups. The direct effect of caffeine on chondrogenic differentiation was evaluated using isolated primary rat chondrocytes. Chondrogenic differentiation markers such as extracellular matrix production, calcification and alkaline phosphatase activity were significantly decreased in caffeine treated cells in vitro. Consistent with these results, expression levels of chondrogenic marker genes such as aggrecan (ACAN), collagen type II (Col2a1) and X (Col10a1) were also reduced in caffeine treated cells in a dose-dependent manner. These results suggest that caffeine is involved in extracellular matrix productions in chondrocytes through the regulation of genes expression level. Our results demonstrated that caffeine altered osteogenic activity, leading to delayed peripubertal longitudinal bone growth and maturation. Given that osteogenic cells undergo dynamic changes in metabolic activity and that the pubertal growth spurt is mainly stimulated by GH/IGF-1 and sex steroids, caffeine could suppress ossification by interfering with both physiologic changes in hormonal secretion and directly inhibiting chondrogenic proliferation and differentiation of the growth plate during this critical period.

Disruption of WNT-LMX1A regulatory loop during midbrain dopaminergic neuron development in human DNAJC6 Parkinson disease model 

Wibowo Darsono, Wahyu Handoko 한양대학교 의생명공학전문대학원 2021 국내박사

Loss-of-function mutations of DNAJC6, encoding HSP40 auxilin, have recently been identified in patients with early-onset Parkinson’s disease (PD). To study the roles of DNAJC6 in PD pathogenesis, I used human embryonic stem cells with CRISPR-Cas9–mediated gene editing. Here, I show that DNAJC6 mutations cause key PD pathologic features, i.e., midbrain-type dopamine (mDA) neuron degeneration, pathologic α-synuclein aggregation, increase of intrinsic neuronal firing frequency, and mitochondrial and lysosomal dysfunctions in human midbrain-like organoids (hMLOs). In addition, neurodevelopmental defects were also manifested in hMLOs carrying the mutations. Transcriptomic analyses followed by experimental validation revealed that defects in DNAJC6-mediated endocytosis impair the WNT-LMX1A signal during the mDA neuron development. Furthermore, reduced LMX1A expression during development caused the generation of vulnerable mDA neurons with the pathologic manifestations. These results suggest that the human model of DNAJC6-PD recapitulates disease phenotypes and reveals mechanisms underlying disease pathology, providing a platform for assessing therapeutic interventions. 파킨슨병은 중뇌 도파민 신경세포의 퇴행에 의해 각종 운동 장애를 호소하는 뇌신경 퇴행성 질환이다. 중뇌 도파민신경세포 사멸을 유발하는 세포내 외 환경적 요소와 함께, 중뇌 발달장애도 파킨슨병의 발병기전이 될 수 있음이 시사되었다. DNAJC6는 heat shock protein 40 (HSP40) 계통 단백인 Auxilin 을 전사하는 유전자로서, Clathrin 매개 endocytosis등 vesicular trafficking작업에 관여한다. 유년기에 발생하는 파킨슨병 환자에서 DNAJC6유전자에 loss-of-function 돌연변이가 발견되어, DNAJC6는 최근에 파킨슨병 관련 유전자 (PARK19)로 분류되었으나, DNAJC6 기능 손실에 의한 파킨슨병 발병 기전은 지금까지 알려지지 않았다. 본 연구에서는 DNAJC6에 의한 파킨슨병 발병 기전을 규명하기 위해, 인간 배아줄기세포에 CRISPR-CAS9 유전자 에디팅 기법을 이용하여, 환자에서 발견된 DNAJC6 돌연변이를 도입한 세포주를 확립하고, 인간 중뇌 오르가노이드 및 인간 중뇌 도파민 신경세포로 분화가 유도된 인간 파킨슨병 in- vitro질환 모델을 구축하였다. 그 결과 DNAJC6 돌연변이가 도입된 중뇌 오르가노이드에서는 초기 발생단계부터 canonical WNT 신호기전의 이상과 함께 중뇌 발달의 이상이 초래되었으며, WNT 신호전달과정 이상에 의한 중뇌 발달 이상은 중뇌 도파민 신경세포 발달에 결정적인 전사 인자인 LMX1A, Engrailed-1 (EN1), NURR1 결손을 통해 발생됨이 관찰되었다. 또한 LMX1A, Engrailed-1 (EN1), NURR1 전사 인자는 발달이 종료된 후에도 성체 중뇌 도파민 신경세포에 발현되어, 중뇌 도파민 신경세포 생존에 중요한 전사인자로서, DNAJC6 돌연변이가 존재하는 중뇌 도파민신경세포에서는 본 전사 인자의 결손과 함께 미토콘드리아의 및 산화 스트레스의 증가, 비정상적 α-synuclein 단백 응집, 비정상적인 전기생리활성의 증가 및 세포 사멸이 관찰되었다. DNAJC6 돌연변이가 포함된 중뇌 도파민 신경세포에서는 DNAJC6 고유기능인 vesicular trafficking관련 autolysosomal clearance과정도 감소되어, 비정상적 α-synuclein 단백 축척을 초래 및 이에 따른 중뇌 도파민 신경세포 사멸이 가중되는 것으로 판단되어 진다.

Molecular mechanisms of miR-24-3p-mediated neuronal differentiation and PLD1-induced astrocytic differentiation

강민정 한양대학교 의생명공학전문대학원 2020 국내박사

Chapter 1. Hippocalcin (HPCA) is a neuron-specific calcium-binding protein predominantly expressed in the nervous system. In the present study, we demonstrate that HPCA regulates neuronal differentiation in SH-SY5Y cells. We observed that the expression level of HPCA was increased during neuronal differentiation. Depletion of HPCA inhibited both neurite outgrowth and synaptophysin (SYP) expression, whereas overexpression of HPCA induced neuronal differentiation. Hippocampal deficiency of HPCA exhibited manic-like behavior, including hyperactivity, decreased anxiety-like behavior, reduced depressive-related behavior, and impaired learning and memory. Furthermore, HPCA depletion reduced the levels of synaptic plasticity-related proteins. Thus, HPCA regulates neuronal differentiation both in vitro and in vivo. Interestingly, we also found that the expression of HPCA mRNA was modulated by miR-24-3p. Using a dual-luciferase assay, we showed that co-transfection of a plasmid containing the miR-24-3p binding site from the 3'-untranslated region (3'UTR) of the HPCA gene and an miR-24-3p mimic effectively reduced luminescence activity. The effect was abolished when miR-24-3p seed sequences in the 3'UTR of the HPCA gene were mutated. miR-24-3p expression was decreased during neuronal differentiation of SH-SY5Y cells, suggesting that the decreased expression level of miR-24-3p might have upregulated mRNA expression of HPCA. In line with this, upregulation of miR-24-3p by an miRNA mimic led to a decrease in HPCA expression, accompanied by diminished neuronal differentiation. In contrast, downregulation of miR-24-3p by an antisense inhibitor promoted neurite outgrowth as well as levels of SYP expression. Taken together, these results suggest that miR-24-3p is an important miRNA that regulates neuronal differentiation by controlling HPCA expression. Chapter 2. Phospholipase D1 (PLD1) plays a crucial role in cell differentiation of different cell types. However, the involvement of PLD1 in astrocytic differentiation remains unknown. In the present study, we investigated the possible role of PLD1 and its product phosphatidic acid (PA) in astrocytic differentiation of hippocampal neural stem/progenitor cells (NSPCs) from hippocampi of E16.5 rat embryos. We showed that overexpression of PLD1 increased expression level of glial fibrillary acidic protein (GFAP), an astrocyte marker. Depletion of PLD1 by transfection with Pld1 shRNA inhibited expression of GFAP. Moreover, PA itself was sufficient to promote astrocytic differentiation. These results suggest that PLD1 plays a critical role in regulating astrocytic differentiation of hippocampal NSPCs. Treatment with PA increased the phosphorylation of Signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) at tyrosine 705, suggesting that STAT3 activation is involved in PA-mediated astrocytic differentiation. When STAT3 activity was blocked by Stat3 siRNA, PA-induced GFAP expression was decreased. PA-induced STAT3 activation was regulated by Focal Adhesion Kinase (FAK)/Aurora Kinase A (AURKA) pathway. As expected, treatment with a specific FAK inhibitor (PF-573228) or an AURKA inhibitor (AurAi) suppressed the PA-induced STAT3 activation. Furthermore, PA-induced astrocytic differentiation was blocked by PF-573228 as well as AurAi. Taken together, these results suggest that PLD1 is an important regulator that regulates astrocytic differentiation through the FAK/AURKA/STAT3 signaling pathway in hippocampal NSPCs.

Efficient generation of neural precursor cells from human somatic cell nuclear transfer embryonic stem cells

이진샘 한양대학교 의생명공학전문대학원 2020 국내석사

Rh Blood Group Conversion using Engineered Nucleases

김영훈 한양대학교 의생명공학전문대학원 2014 국내석사

The Rh (Rhesus) blood group system (including the Rh factor) is the most important blood group system following ABO blood group. The Rh blood group system consists of mainly five antigens D, C, c, E, and e. The commonly used terms Rh factor, Rh positive and Rh negative refer to the D antigen only. In this study, we used TALENs (transcription activator-like effector nucleases), a powerful tool for genome editing on HiDEP-1 (human iPS cell-derived erythroid progenitor-1) cell line for the conversion of Rh positive patient cell line to Rh negative HiDEP-1 cell line. Additionally, we confirmed Rh negative HiDEP-1 cell line can differentiate into erythrocyte which does not express D antigen. Here, we established a technology to convert human blood groups using engineered nucleases. In addition, this technology could be further utilized for blood transfusion medicine.

전신홍반루푸스에서 BTB and CNC homology 2 (Bach2) 전사인자의 역할

김언교 한양대학교 의생명공학전문대학원 2018 국내석사

전신홍반루푸스(systemic lupus erythematosus)는 만성 전신적 자가면역 질환으로 핵 성분에 대한 자가항체 생성, 혈관 벽에 면역복합체 침착, 신장을 비롯한 다양한 장기에 염증 소견을 특징으로 한다. 그러나 그 병인병리기전은 아직까지 잘 알려지지 않았다. 근래 전체 유전체 연관 분석(genome-wide association studies)을 통해 전신홍반루푸스가 BTB and CNC homology2 (Bach2) 유전자좌(locus)와 연관이 있을 가능성이 제시되었다. 이에 Bach2가 전신홍반루푸스의 발병에 관여할 것이라는 가설을 세우고 Bach2 유전자 결핍(Bach2-/-) 생쥐에서 전신홍반루푸스의 증상과 자가면역반응을 조사하였다. Bach2는 B 세포가 형질세포(plasma cell)로 조숙되지 않도록 Blimp-1 발현을 조절하며 면역글로불린의 클래스 전환 재조합(class switch recombination)과 체성 과변이(somatic hypermutation)에도 필수적인 전사 억제제로 알려져 있다. 이와 일관되게, Bach2-/- 생쥐에서 Bach2+/+ 생쥐보다 비장 내 B 세포와 종자중심(germinal center) B 세포의 수가 적었고 형질세포(plasma cell) 수는 많았다. 정상 대조군에 비해 Bach2-/- 생쥐에서 혈청 속 전체 IgM 역가는 높고 전체 IgG 역가는 낮았다. 또한 Bach2-/- 생쥐를 외래 항원으로 감작하였을 때 혈청 내 항원 특이 IgM 항체가 증가함에도 불구하고 항원 특이 IgG 항체가 거의 검출되지 않았다. B 세포 배양 실험에서도 Bach2 결핍 B 세포는 종자중심 B 세포로의 분화가 정상 B 세포에 비해 잘 되지 않았고 클래스 전환하는 비율도 적었으며 형질세포로의 분화는 더 잘 되었다. 그러나, 12주령 이상의 Bach2-/- 생쥐에서 자연 발생하는 자가항체의 양상은 위의 결과와 달랐다. 즉, Bach2-/- 생쥐에서 이중나선DNA에 대한 항체가 정상 대조군에 비해 현저히 증가하였는데, 이 항체의 아형은 IgM 뿐만 아니라 IgG 아형도 포함 되었다. 다른 자가항체인 항-muscarinic acetylcholine receptor type 3 항체도 역시 같은 양상이었다. Bach2-/- 생쥐에서 항-이중나선DNA IgM과 IgG 항체 생성 세포수가 비장 내 증가하였다. 그러나 클래스 전환 재조합이 일어난 항체가 생성됨에도 불구하고 비장 내 종자중심은 관찰되지 않았다. Bach2-/- 생쥐는 루푸스 사구체신염의 증상인 사구체 속 IgM과 IgG 면역복합체의 침착 정도와 조직병리학적 지표에서 정상 대조군에 비해 유의성 있는 증가를 보였다. 이런 현상들은 Bach2-/- 생쥐에 적게 존재하는 조절 T 세포를 정상 수준으로 보충해 주었을 때도 지속 되었으므로, 이런 현상들이 조절 T 세포 부족 때문에 생긴 것이 아님을 확인하였다. 위의 결과들은 Bach2 유전자 결핍은 IgG로 클래스 전환된 자가항체의 자연 발생을 촉진하여 전신홍반루푸스 증상을 일으킨다는 것을 보여주며, 이 과정이 외부 항원이 침입 했을 때 만들어지는 항체 생성 경로와는 다르게 종자중심 비의존적인 경로를 통하여 생성된다는 것을 시사한다.

Determination of the condition to establish in vitro cell system for alpha-synulcein aggregation

유하정 한양대학교 의생명공학전문대학원 2021 국내석사

Along with neuronal cell death, insoluble inclusion of alpha synuclein protein called lewy body is widely confirmed as a hallmark of Parkinson’s disease which is one of the most common neurodegenerative diseases. Investigating alpha-synuclein aggregates which are known to be toxic to the cell is an inevitable task for the researchers aiming to gain the whole understanding about Parkinson's disease. There are various model systems for studying Parkinson’s disease including toxin-induced model and genetic models, however, not all of them are adequate to study the fibrillization of alpha synuclein. In fact, although inducing inclusions using preformed fibrils is a useful method to study the propagation of alpha synuclein fibrils and the elongation of seeded alpha synuclein aggregates, it is impossible to investigate the beginning process of the alpha-synuclein aggregation. Here, a new method using optogenetic module to evoke the formation of alpha-synuclein aggregates is introduced to solve this problem. It is demonstrated about the regulation of the light-inducible system of alphasynuclein aggregation and the property of aggregates in this in vitro cell study.