신장독성 평가를 위한 동물모델 개발 및 검증 연구 = Study of animal model for kidney toxicity evaluation

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Chronic renal disease is one of the most common chronic diseases with increasing prevalence rate worldwide. Many countries are paying a lot of medical expenses for chronic kidney diseases. In the early stage of kidney disease, symptoms are pretty weak and it is difficult to diagnose early; therefore, new biomarkers are urgently needed. In recent studies, it was shown that osteopontin (OPN) as a new biomarker is specifically increased in nephrotoxicity-induced animals and it was used to develop and validate genetically modified animal models. This study was conducted to develop an animal model in which the hOPN (human OPN) gene is overexpressed in order to verify the usefulness and specificity of OPN protein discovered as a new biomarker capable of diagnosing kidney disease. The CRE-LoxP system, one of the conditional gene targeting methods, was used to express the hOPN gene under specific conditions. In this way, two types of animals (Cdh16-CRE, NPHS2-CRE), which express CRE gene specifically in the kidney, were used to produce two types of animals, which express hOPN specifically in the kidney. The animals produced were classified into heterozygote type and homozygote type. Blood, urine and histopathological evaluation were performed from 20 to 25 weeks and 30 weeks. As a result, calcification, inflammation and fibrosis of kidney tissue occurred in animals in which hOPN was overexpressed specifically in the kidney. Blood tests also showed signs of renal toxicity such as increased BUN and creatinine. Thus, it can be considered that overexpression of hOPN in animals through genetic modification technology causes renal toxicity. This study can be used to develop new biomarkers and drugs that can diagnose kidney disease early, and further contribute to the promotion of people's health and the reduction of medical expenses. In addition, the developed animal model of kidney disease will be used to the evaluation of renal toxicity, and contribute to the field of pharmaceutical industry.

국문 초록 (Abstract)

만성신장질환은 국내 뿐 아니라 전 세계적으로도 유병률이 증가하고 있고 많은 의료비 부담을 주고 있는 대표적인 만성 질환 중 하나이다. 신장질환은 초기에는 증상이 미약하여 조기진단이 어려운 질병으로 새로운 바이오마커가 시급한 실정이다. 최근 연구에서 새로운 바이오마커로서 오스테오폰틴(OPN, Osteopontin)이 신장독성 유발 동물에서 특이적으로 증가하는 것이 보고되어, 이를 이용한 유전자변형 동물모델을 개발하고 검증하고자 하였다. 본 연구는 신장질환을 진단할 수 있는 새로운 바이오마커로 발굴된 OPN 단백질의 유용성과 특이성을 검증하기 위하여 hOPN(human OPN) 유전자가 과발현되는 동물모델을 개발하는 연구이다. hOPN 유전자를 특정한 조건에서 발현되도록 하기 위하여 conditional gene targeting 방법 중 하나인 CRE-LoxP 시스템을 이용하였다. 이를 통해 신장에서만 특이적으로 CRE 유전자가 발현되는 동물 2종(Cdh16-CRE, NPHS2-CRE)을 이용(교배)하여 신장 특이적으로 hOPN이 발현되는 동물 2종을 생산하였다. 2종의 동물을 각각 heterozygote type과 homozygote type으로 구분하였으며, 20주부터 25주 및 30주까지 시기별로 혈액, 소변 및 조직병리학적 평가를 실시하였다. 그 결과 hOPN이 신장 특이적으로 과발현된 동물에서 신장조직의 결석(calcification), 염증(inflamation) 및 섬유화(fibrosis)가 일어났다. 또한 혈액 검사에서도 BUN 및 Creatinine이 증가하는 등 신장 독성에 따른 증상이 확인되었다. 따라서 유전자변형 기술을 통해 hOPN을 과발현시킨 동물은 신장독성을 유발하는 것으로 볼 수 있다. 이러한 연구는 신장질환을 조기에 진단할 수 있는 새로운 바이오마커 및 의약품을 개발하는데에 활용될 수 있을 것으로 생각되며, 더 나아가 국민의 건강 증진과 의료비 절감 등에 기여할 수 있을 것이다. 또한 신장독성 평가에 활용되어 제약산업 분야에 기여할 수 있을 것이다.