Study on NMR-based metabolomics for monitoring of ethanol and methamphetamine abuser

국문 초록 (Abstract)

최근 한국 사회에서는 과도한 음주나 마약 복용으로 인한 여러 가지 범죄나 사고 등의 사회적 문제가 점점 증가하고 있다. 이러한 문제를 최소화하고자, 음주•마약 복용자를 모니터링 하는 것이 중요시 여겨지고 있다. 예를 들어 음주의 경우, 에탄올의 비산화적 대사물질인 ethyl glucuronide (EtG)가 체내에 남아있는 정도를 확인함으로써 음주 여부를 확인하는 방법이 널리 통용되고 있다. Methamphetamine의 경우에는 그 자체가 대사가 거의 일어나는 물질이므로 직접 이 성분을 검출하는 방법이 주로 이용된다. 그리고 EtG나 methamphetamine을 확인하는 방법에는 주로 LC-MS나 GC-MS 같은 방법이 이용된다. 하지만 이러한 방법은 많은 시간과 비용을 요구하고 샘플이 훼손될 뿐만 아니라, 재현성이 떨어지는 단점이 있다. 이러한 어려움을 극복하기 위해 이 연구에서는 NMR-based metabolomics를 통해 음주•마약 복용 여부를 비교적 짧은 시간에 확인하는 과학적 방법을 개발하였다. 5명의 지원자에게 한 병의 소주를 복용하게 한 후 시간에 따라 채취한 urine을 NMR로 측정하였다. 그 결과, NMR 스펙트럼 상에서 최대 20~25시간까지 EtG signals이 나옴을 확인하였다. 그리고 5명의 필로폰 중독자로부터 얻은 urine 샘플과 control urine에 10, 20, 40 ppm의 methamphetamine을 임의로 넣은 spiked sample을 비교해 보았다. NMR spectrum 상으로는 methamphetamine을 직접적으로 확인할 수 없었으나, 통계적 분석으로 확인해 본 결과, 본래 의도한 대로 세 그룹으로 구별이 되는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로 위 실험 결과를 통해, NMR과 통계적 방법을 함께 이용하여 법의학 분야에서도 응용이 가능할 것으로 기대한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 2. Material and Method 4
• 2.1. Sample collection 4
• 2.2. Sample preparation for NMR analysis 4
• 2.3. NMR Spectroscopy 4
• 2.4. NMR Data Processing and Multivariate Analysis 6
• 3. Results 7
• 3.1. Assignments of urine samples 7
• 3.2. Determination of ethanol and EtG in 1H NMR spectrum 7
• 3.3 Identification of methamphetamine and its metabolites in urine 13
• 3.4 Metabolomic discrimination of urine using multivariate analysis 13
• 4. Discussion 23
• 5. References 25
• 6. Abstract 27