오믹스 기술을 이용한 발암성 독성평가기술 개발 연구 = Establishment of carcinogenic toxicity test method using omics technology

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The carcinogenicity of chemicals in the environment is a major concern. Recently, numerous studies have attempted to develop methods for predicting carcinogenicity including rodent and cell-based approaches. However, rodent carcinogenicity tests for evaluating the carcinogenic potential of a chemical to humans are time-consuming and costly. This study focused on the development of an alternative method for predicting carcinogenicity using quantitative PCR (qPCR) and colon cancer stem cells. A toxicogenomic method, mRNA profiling, is useful for predicting carcinogenicity. Using microarray analysis, we optimized 15 predictive gene sets from five carcinogens (azoxymethane, 3,2'-dimethyl-4-aminobiphenyl, N-ethyl-n-nitrosourea, metronidazole, 4-(n-methyl-n-nitrosamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanone) used to treat colon cancer stem cell samples. The 15 genes were evaluated by qPCR using 30 positive and negative carcinogens in colon cancer stem cells. Among them, eight genes could differentiate between positive and negative carcinogens with a p-value of ≤0.05. Our qPCR based prediction system for colon carcinogenesis using colon cancer stem cells is cost- and time-efficient. Thus, this qPCR-based prediction system is an alternative to in vivo carcinogenicity screening assays.

국문 초록 (Abstract)

환경 속 화학물질의 발암성은 주요 관심사이다. 최근에 들어 발암성을 예측하기 위한 설치류와 세포 기반의 실험법들을 개발하기 위한 연구가 많이 시도되고 있다. 하지만 사람에 대한 화학물질의 발암성을 측정하기 위한 설치류 발암성 시험법은 긴 기간과 고비용이 소요된다. 이 연구는 양적 중합효소연쇄반응과 대장암 줄기세포를 이용한 대체 발암성 평가법을 개발하는데 집중하였다. 유전체 독성법 중에 하나인 mRNA 프로파일링은 발암성을 평가하기 위해 유용하다. 5가지 발암물질(azoxymethane, 3, 2'-dimethyl-4- aminobiphenyl, N-ethyl-n-nitrosourea, metronidazole, 4-(n-methyl -n- nitrosamino) (3-pyridyl)-1-butanone)을 처리한 대장암 줄기세포에 유전체, 단백체 대사단백체 등을 이용하여 15개의 후보 유전자를 선별하였다. 또한 xenograft를 통하여 in vivo와의 상관성을 분석하였다. 선별된 유전자를 활용하여 발암성 예측을 위한 qPCR 시험법을 마련하였다. 그 후, 대장암 줄기세포에 30 가지 양성 및 음성물질을 처리하여 예측력을 평가하였다. 그 중, 8가지 유전자가 양성 및 음성물질을 구별할 수 있었다(p-value <0.05). 대장암 줄기세포 및 양적 중합효소 연쇄반을 이용한 실험법은 비용 및 시간절약적인 방법이다. 그러므로 이 양적 중합효소연쇄반응 기반 발암성 예측법은 in vivo(체내에서 진행되는) 발암성 평가법을 대체할 수 있는 방법이다.