고추 내습성의 생리적, 유전적 특성과 계통 육성

양은영 서울시립대학교 2017 국내박사

This study was conducted to select lines tolerant to excessive water injury among pepper germplasm and to investigate the genetic and physiological characteristics of those lines in order to contribute to the breeding of pepper (Capsicum annuum L.) cultivars with stable productivity in abnormal weather. Chlorophyll content and Fv/Fm of pepper seedlings with different ages and immersion times were compared to investigate test conditions for excessive water tolerance and physiological response. The 25-day -old seedlings showed no significant difference between the excessive water tolerant and susceptible varieties. However, the chlorophyll content and Fv/Fm of 45-day-old seedlings were greatly reduced as immersion time increased. ‘LV2319’ showed the least decrease in the chlorophyll content and Fv/Fm, and ‘Konesian hot’ showed the highest. Because 65-day-old seedlings showed similar tendency to the 45 -day-old seedlings, an appropriate seedling age for immersion treatment was 45 days whose duration for raising seedlings is relatively short and response to immersion between varieties were clearly differentiated. Differences in decreasing rate of chlorophyll content and Fv/Fm were observed among cultivars on the 5th day after immersion in 45-day-old seedlings and physiological responses were drastically differentiated in the 3rd and 5th days. After subdividing Immersion times, it was confirmed that 84 hours of immersion was enough to distinguish peppers with tolerance and susceptibility. In addition, the results of normalized difference vegetation index (NDVI) analysis, which is widely used as an index of plant vigor, can visualize the difference in plant vigor through infrared camera, and obtained images can be converted into NDVI values, indicated that tolerant and susceptible cultivars can be distinguished after 84 hours of immersion treatment and, therefore, this can be used as a selection index of excessive water tolerance in pepper. For the selection of excessive water tolerant pepper lines, 274 pepper seedlings were evaluated for the number of withered plants and shoots, and the degree of defoliation and root browning after immersion treatment. A total of 12 pepper lines were selected with 6 resistant and 6 susceptible lines. The excessive water tolerant and susceptible pepper lines were grown in both field with good drainage and paddy with poor drainage to determine whether those lines selected by seedling immersion treatment also show tolerance and susceptibility in field condition. The tolerant lines showed 10.8% reduction of plant height in paddy compared to field soil. ‘DIR2’ and ‘DIR1’ showed the lowest and highest decrease rate of 5.7% and 20.3%, respectively. Interestingly, a tolerant line, ‘DIR6’, showed the increase in plant height in paddy. However, the plant height of susceptible lines decreased by 44.4%, on average, in paddy compared to field. The fruit weight and length which are quality factors of pepper fruits, were also higher in tolerant than in susceptible lines when they are grown in paddy. The yield of tolerant lines grown in paddy soil was similar to that grown in field soil. Among tolerant lines, ‘DIR1’ showed 4.4% increase in yield but the yield of susceptible lines decreased by 30.8%, on average. These results imply that the seedling selection method is suitable for early selection of excessive water tolerant lines since the growth was better in tolerant lines which were selected from the environment that is susceptible to excessive water injury and that the oxidation-reduction potential is low. After growing tolerant and susceptible lines in both paddy and field, roots were sampled and the number of rootlets was investigated. A tolerant line ‘DIR1’ grown in paddy produced more roots than that in filed; however, a susceptible line, ‘DIS1’ produced more roots in field than paddy. Both tolerant and susceptible lines grown in paddy with poor drainage had enlarged aerenchyma in cortex but there were differences in the development of xylem and aerenchyma among different lines. Genetic relationship among 6 tolerant and 6 susceptible lines was investigated with Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD). Tolerant and susceptible lines were grouped separately at similarity coefficient 0.7. All 6 tolerant lines were grouped together showing high genetic similarity but susceptible lines were divided into two subgroups. Each of the tolerant and susceptible lines went through immersion treatment and differentially expressed genes between them were analyzed. In a tolerant line, the expression of A CA02g26670 gene, which is involved in CONSTANS protein pathway and regulation of flowering by day length, increased but that of CA01g21450, CA01g22480, CA01g34470, CA02g00370 and CA02g00380 decreased. In a susceptible line, gene expression increased in CA02g09720, CA02g21290, CA03g16520, CA07g02110 and CA12g17910, which are involved in inhibition of proteolytic enzyme activity, DNA binding, inhibition of cell wall degrading enzyme and nodulin, respectively. The expression of CA02g02820, CA03g21390, CA06g17700 and CA07g18230 in a susceptible line decrease, which are related to calcium-ion binding, high temperature, synthesis of phosphocholine and cold stress, respectively. The expression of genes related to Apoptosis and peroxidase increased and that of CA02g16990 that has a function of nucleoside transporter decreased in both tolerant and susceptible lines. Based on the gene expression that differs between the tolerant and susceptible lines, further studies are needed on breeding abiotic stress tolerance lines and related physiological responses. 본 연구는 고추 유전자원으로부터 습해에 강한 고추 계통을 선발하고, 선발된 내습성 계통의 유전적, 생리적 특성 구명을 구명코자 수행하였다. 고추 유묘기 내습성 검정조건과 생리적 반응 구명을 위해 묘령별 침수시간 및 엽록소 함량, 엽록소 형광 반응(Fv/Fm), 정규식생분포지수를 측정 비교하였고, 내습성 및 감수성 계통을 6점씩 선발하여 재배시험을 통해 선발의 유용성을 확인하였다. 선발한 계통의 형태, 원예적 특성에 대해 gene ontogeny(GO) 검정을 하여 발현에 차이가 나는 유전자 분석을 실시하였다. 묘령별로 25일 묘의 경우, 습해 저항성 및 감수성 품종 간 큰 차이를 보이지 않았으며, 45일 묘는 침수처리 기간이 길어질수록 엽록소 함량과 Fv/Fm 감소폭이 매우 컸다. 65일 묘도 45일 묘와 비슷한 경향을 보여 육묘일수가 짧고 침수에 대한 품종 간 반응이 확실히 구분되는 45일 묘가 침수처리에 적합하다고 판단하였다. Fv/Fm 감소율이 가장 적은 품종은 ‘LV2319’, 가장 큰 품종은 ‘코네시안 핫’이었다. 침수시간별로는 45일묘를 이용한 침수처리 5일째에 엽록소 및 Fv/Fm이 품종 간 감소율에 차이를 보였는데, 3일과 5일째 생리반응이 뚜렷한 차이를 보였다. 따라서 침수 처리기간을 72시간, 84시간, 96시간 및 108시간으로 보다 세분화하여 처리한 결과 침수 84시간이 저항성과 감수성 계통 구분이 가능한 시간임을 확인하였다. 침수처리 후 적외선카메라영상으로 식물의 활성도 평가 지표로 많이 활용되고 있는 정규식생분포지수(NDVI: normalized difference vegetation index) 분석 결과 식물활력의 구분이 가능하였다. 획득한 영상을 NDVI 수치로 변환하면 침수처리 후 84시간 후에 앞선 유묘기 침수처리 실험에서 저항성과 감수성으로 선발된 품종 간 구분이 가능하여, 고추 유묘기 내습성 선발 지표로 사용이 가능하였다. 내습성 계통 선발을 위해 고추 274점을 유묘기 침수처리 후 고사주수, 신초고사, 낙엽, 뿌리갈변 정도 등을 평가하여 내습성 자원 6점, 감수성 자원 6점 총 12점을 선발하였다. 유묘기 침수처리로 선발한 내습성 및 감수성 계통이 포장상태에서도 습해 저항성 또는 감수성을 나타내는지 확인하기 위해 배수가 양호한 밭 토양과 불량한 논 토양에서 재배시험을 수행하였다. 내습성 계통의 식물체 초장은 밭 토양에 비해 논 토양에서 재배했을 때 평균 10.8%의 감소율을 보였다. 그 중 가장 적게 감소한 계통은 5.7%의 감소율을 보인 DIR2였고 가장 많이 감소한 계통은 20.3%의 감소율을 보인 DIR1이었다. 내습성 계통 중 DIR6은 오히려 논 재배시 초장이 증가한 것이 확인되었다. 반면 감수성 계통의 초장은 논 재배시 밭 재배보다 평균 44.4% 감소하였다. 고추 과실의 품질을 결정하는 요인인 과중과 과장도 내습성 계통이 감수성 계통에 비해 논 토양 재배 시 감소율이 낮아 재배 적응성이 높은 것을 확인하였다. 고추 수량은 내습성 계통이 감수성 계통에 비해 논 토양 재배에서도 밭 토양과 비슷한 수준으로 나타났다. 내습성 계통 중 DIR1은 수량이 4.4% 증가하였으며, 감수성 계통은 평균 30.8% 감소하였다. 유묘기에 선발한 내습성 계통의 생육이 밭 토양보다 산화환원전위가 낮고 토양 기상 비율이 낮아 습해를 받기 쉬운 환경에서도 양호하였기 때문에 유묘기 선발법이 내습성 고추 계통 육성 조기 선발법으로 적합하다는 결론을 얻었다. 내습성 계통과 감수성 계통을 논과 밭 토양에서 재배 후 재배종료 시점에 뿌리를 채취하여 영상으로 분석한 결과 내습성 계통인 DIR1은 논 토양 재배에서 세근이 많이 발달하였으나 감수성 계통인 DIS1은 반대로 밭 토양 재배 시에 세근발생이 많았다. 주사전자현미경 검경 시 배수가 불량한 논에서 재배했을 경우 내습성 및 감수성 계통 모두 피층 내 통기조직 발달이 확대되었는데 내습성 계통에 비해 감수성 계통은 물관부 통기조직이 매우 적게 발달된 반면 세포내 통기조직은 넓게 형성되었다. 내습성 계통과 감수성 계통 12점의 계통 간 유연관계는 유사도 0.7에서 3개의 그룹으로 분류되었는데 내습성 6계통 은 한 개의 그룹으로 유연관계가 매우 가까웠으며 내습성이 약한 계통은 두 개 그룹으로 나누어졌다. 내습성 및 감수성 선발계통 각 1점씩을 대상으로 침수처리 후 GO 분석을 통해 추출된 유전자들을 기능별로 분류해보면 생물학적 과정(biological process)에 관여하는 유전자 발현이 가장 크게 영향을 받았으며, 분자 기능(molecular function)과 세포 요소(cellular component) 관련 유전자를 포함하여 모든 기능의 유전자 발현 변화가 감수성 계통보다 내습성 계통에서 크게 일어났다. 침수처리 후 발현 양상이 유의하게 차이나는 유전자의 보다 자세한 기능을 측정한 결과 내습성 계통에서 발현량이 증가한 유전자는 CA02g26670은 CONSTANS protein과 관련있는 유전자로 일장조건에 따른 개화조절에 관여하는 유전자이며, 발현량이 감소한 유전자는 CA01g21450, CA01g22480, CA01g34470, CA02g00370, CA02g00380이었다.감수성 계통에서 침수처리 후 발현량이 증가한 유전자는 CA02g09720, CA02g21290, CA03g16520, CA07g02110, CA12g17910이었는데 각각 단백질 분해효소 활성 저해, DNA binding, 세포벽 분해효소 억제, nodulin 관련 유전자 등으로 밝혀진 유전자들이었다. 감수성 계통에서 발현량이 감소한 유전자는 CA02g02820, CA03g21390, CA06g17700, CA07g18230로 각각 칼슘이온결합, 고온환경 발현기작, 레시틴 생합성 경로의 수용성중간대사체인 phosphocholine 합성 및 저온스트레스 관련 등의 기능을 한다. 내습성 계통과 감수성 계통에서 동시에 발현이 증가한 유전자는 고온 등 환경스트레스로 인한 Apoptosis와 관련된 유전자와 Peroxidase와 관련있는 유전자로 확인되었고, 발현이 동시에 감소한 유전자는 Nucleoside transporter인 CA02g16990로 확인되었으며, 나머지 선발 유전자는 유전자 발현이 확인되지 않았다. 내습성 및 감수성 계통간 습해 조건에서 발현에 차이를 보이는 유전자 구명을 기반으로 향후 불량환경에 대해 저항성을 보이는 계통 육성 및 관련 생리반응에 대한 다양한 연구가 필요하다.

콩 교배 F8 RILs 집단에서 유래한 등숙 지연 변이체에서 개화 관련 유전자들의 발현 연구

유채원 강원대학교 대학원 2021 국내석사

최근 지구온난화로 작물이 영양생장이 충분하지 못한 상태에서 종자를 맺게 되어 작물의 재배지역에 한계가 생길 수 있다. 콩의 재배기간을 단축하는 육종은 재배기간이 짧은 지역까지로 콩의 재배지역을 확장하는데 있어 중요한 문제이다. 이 연구에서는 콩 교배 F8 RIL 집단의 단일 개체에서 발생한 등숙지연 돌연변이에서 발현되는 유전자들을 조사하여 등숙과 관련된 유전자를 이해하고자 하였다. 재배콩 G. max 의 재배형과 잡초형 개체의 교배로 진전된 F8 RIL single seed line에서 유래된 개체에서 개화기와 등숙기에 차이를 보이는 개체들을 선발하여 전사체 분석을 하였다. 개화 전후의 식물체에서 발현되는 전사체의 유전자를 비교 분석 하였다. 동일 개체 내에서 개화 전후의 전사체 발현을 비교하여 개화 관련 유전자들을 조사하였고 조기 개화 개체와 개화 지연 개체간의 전사체 발현을 분석하여 조기 개화 관련 유전자들을 조사하였다. 발현 차이가 나는 유전자들 중 개화 및 등숙과 관련된 유전자들을 선발하였고 그 유전자들의 개화 관련 생물학적 기능을 조사하였다. 조기개화 개체 및 개화지연 개체의 개화 전과 개화 중일 때의 발현 유전자를 비교한 결과 2개체 동시에 유의하게 많이 발현하는 유전자는 총 64개였고 반면, 총 138개 유전자는 개화기 때 적게 발현을 하였다. 이들 발현 차이가 나는 유전자들이 개화와 관련된 후보 유전자일 가능성이 높다. 총 317개 유전자는 조기개화 개체에서 개화 지연개체보다 개화전후 언제든지 항상 유의하게 많이 발현되었고 반면, 219개 유전자는 개화전후 항상 유의하게 적게 발현 되었다. 이들 유전자는 조기 개화와 관련된 후보 유전자로 예측할 수 있다. 이들 조기 개화와 관련된 유전자들 중 ATPG, CO, LHY, ELF, COL 는 조기개화에 중요한 역할을 하는 것으로 확인 되었고 RT-PCR로 검증되었다. 그 중에서 ATPG 유전자는 ATP synthase coupled proton transport 에 관여하여 개화를 촉진하는 것으로 보여진다. 이러한 유전자들은 향후 개화시기와 관련된 mechanism을 이해하는 데 유용한 정보이며 molecular engineering 방법을 이용한 조기 개화 콩 육종 연구에도 중요한 정보로 활용될 수 있다. Recently, due to global warming, Crops are not sufficiently grown with late flowering, and seeds are not formed, or there are limitations on crop cultivation areas due to global warming. Therefore, breeding to reduce the cultivation period of soybeans is an important problem in extending the cultivation region of soybeans to areas with shorter cultivation periods. In this study, we tried to understand the genes related to flowering and maturing by examining the genes expressed in the flowering and maturing mutants that occurred in a single individual of the soybean F8 RIL population. Individuals with differences in flowering and maturity derived from the F8 RIL single seed line, which were developed by crossing Glycine max and hybrid of Glycine soja and Glycine max. Total mRNA was extracted from selected early and late flowering individuals, cDNA was synthesized, and RNA-sequencing was performed using Illumina high-throughput sequencing platform. The transcriptome expression and function of genes related to maturation were surveyed by comparing of the mRNA expression level of the early and late maturing plant. The DEG analysis were performed with times p-value <0.05, | LFC | among the samples, in which significant difference genes were discovered in each group. The ATPG gene was identified as the primary gene concern to the flowering in soybean. This gene is known to be involved in ATP synthase coupled proton transport. Among the genes found, genes such as CO, LHY, ELF, and COL have been found to play important roles in flowering. These results will help to understand the mechanisms associated with the timing of flowering of soybeans.

소 배아유래 전분화능 줄기세포의 생산 및 분석

김대환 서울대학교 대학원 2017 국내박사

배아줄기세포는 자가증식능력과 모든 세포로 분화할 수 있는 전분화능을 가지고 있다. 이러한 두 가지 특징 때문에 배아줄기세포는 동물 및 사람의 다양한 기초연구에 활용되고 있다. 오랫동안 소에서도 배아줄기세포를 생산하기 위한 노력이 있었으나, 진정한 의미의 배아줄기세포는 아직까지 보고된 바 없다. 본 연구에서는 소분자물질을 포함하는 배양액을 통해 소 배아줄기세포를 확립하고 다양한 분자생물학적 기법을 통해 그 성상을 분석하였다. 이러한 연구를 위해 먼저 배아줄기세포 생산에 적합한 소분자물질을 선별하고 증식력, 전능성 마커 및 분화능 검증을 포함하는 전분화능 줄기세포의 지표를 통해 배양된 세포의 성상을 분석하였다. 마이크로어레이를 통해 전사체 분석을 실시하였으며 관련된 차별발현유전자는 Real-time PCR기법을 통해 검증하였다. 또한 전분화능 관련 신호경로는 KEGG분석을 이용하였다. 생산된 배아줄기세포는 단층의 평평한 형태를 보였으며 alkaline phosphatase 염색에 양성을 보였다. 또한 배양된 세포는 정상적인 핵형 및 전분화능 유전자발현을 보이며 50계대 이상 증식이 유지되었다. 비록 불완전한 체내분화능 때문에 유사배아줄기세포로 정의하였지만, 생산된 세포내부에 Cdx2의 발현없이 Oct4 또는 Nanog 유전자 만 발현하는 전분화능 세포집단의 존재를 확인하였다. 전분화능을 향상시키기 위해 티아조비빈을 처리한 결과 배반포 부착 및 계대 후 증식력이 유의적인 차이를 보이며 증가하는 것을 확인하였다. 또한 전분화능 및 E-cadherin 유전자발현 역시 티아조비빈을 처리한 실험군에서 증가하였으나 여전히 체내분화능을 향상시키는 데는 실패하였다. 유사줄기세포의 한계를 분석하기 위해 마이크로어레이 분석을 진행하였다. 암과 관련된 유전자분석결과 발암유전자는 감소하고 항암유전자는 증가하였다. 이러한 결과는 배양된 줄기세포의 체내분화능이 약화된 원인과 관련이 있을 것으로 생각된다. 또한 TGFβ, WNT 그리고 LIF 신호경로가 소 전분화능 유지와 밀접한 관련이 있는 것으로 확인되었다. 다른 두 신호경로와 달리 LIF 신호경로는 비활성화 되어있어 LIF 신호경로의 재활성이 완전한 전분화능 획득에 중요한 역할을 할 것으로 생각된다. 결론적으로 본 연구에서는 세가지 억제제를 이용해 유사배아줄기세포를 생산하였다. 또한 세포의 성상을 검증하는 동안 소 전분화능 유지 한계의 원인을 규명하였다. 이러한 결과는, 소에서 특징적으로 나타나는 전분화능에 대한 이해를 넓히고, 나아가 대동물 유래 배아줄기세포 확립에 큰 도움을 줄 것으로 생각된다.

유전자 차별금지 법제도 개선방안 : 비교법제도론적 고찰을 중심으로

김상현 연세대학교 대학원 2017 국내박사

The study objective is to provide suggestions for the establishment and implementation of an act to prohibit genetic discrimination in Korea. This study was founded on the question of why genetic discrimination should be prohibited. In an ensuing discussion on the subject, the question was approached from three logical perspectives and involved the application of key ethical concepts, including distributive justice and the eugenic implications of new genetics. A genetic test process was applied using the four principles of biomedical ethics. The different opinions on genetic discrimination were presented, especially regarding the concerns of genetic testing, the perception of genetic information, and legislation, which were demonstrated by in-depth interviews conducted with employers, insurers, employees, and medical doctors. Genetic discrimination was rarely experienced in Korea. By contrast, the individuals in other countries had a lot of experiences with, fears of, and had coped with genetic discrimination. It was determined that an act that prohibits genetic discrimination should be established in Korea, based on the cases of genetic discrimination in the employment and insurance sectors. Several suggestions for legislation of the prohibition of genetic discrimination were proposed, based on the application of general legislation principles and standards. The proposal is that a new, independent law that prohibits genetic discrimination needs to be established in Korea, similar to the Genetic Information Nondiscrimination Act of 2008 (USA) and the Act to Prohibit and Prevent Genetic Discrimination (Canada). General business transactions, other than those pertinent solely to the employment, insurance, and educational sectors, need to be added, with special provisions. The act should incorporate specific regulations, rather than general ones. Following the establishment of new legislation to prohibit genetic discrimination, it is expected that penalties for violations would need to be determined and applied. Organizations similar to that of the German Ethics Council on genetic diagnostics would need to be founded. Prior to the establishment and implementation of an act prohibiting genetic discrimination, raising public consciousness about the issue would need to be effected through the dissemination of educational literature and awareness campaigns. With the development of cutting-edge biotechnology, the further development of genetic research and genetic testing often results in the unintended social consequence of genetic discrimination. If the increase and expansion of genetic testing are the demand of the present day, we must regularly study the ethical, legal, and social implications of genetic discrimination. 본 연구는 왜 유전자 차별이 금지되어야 하는지에 대한 물음에서 시작하여 이에 대한 논리적․윤리적 근거를 제시하고, 유전자 차별의 국내외 현황 파악을 통해 우리나라의 유전자 차별금지법 제정을 위한 제안을 하고자 한다. 유전자 차별이 금지의 논리적 근거로는 예외주의, 표현주의, 인권주의 시각을 들었고, 윤리적 근거로서 롤즈의 분배적 정의와 새로운 유전학의 우생학적 함의를 검토하였다. 우리나라의 경우 대체로 유전자 차별에 대한 인식이 낮고, 이해당사자들은 유전자 검사 관심, 유정정보에 대한 인식, 입법화에 대해 각각 다른 견해를 보여주었다. 이에 비해 국외에서는 유전자 차별경험, 유전자 차별에 대한 두려움 및 대응 면에서 유전자 차별에 대한 인식이 비교적 높음을 알 수 있었다. 고용 및 보험 영역에서의 유전자 차별 사례를 통해 우리나라 유전자 차별금지법의 제정이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 입법화의 원칙과 기준에 따라 우리나라 유전자 차별금지의 입법화를 위해 몇 가지 제안을 하였다. 첫째, 우리나라의 유전자 차별금지법은 독립된 단독법안으로 새로 제정될 필요가 있다. 둘째, 차별금지 영역으로는 시대적 변화를 고려하여 고용, 보험, 교육 영역 외에 일반거래를 추가적으로 포함하여야 하되 각 영역별로 반드시 구체적인 사항을 명시하는 것이 필요하다. 셋째, 일반적 차별금지법 보다는 특수적 차별금지법을 제정하는 것이 실효성이 더 클 것이다. 넷째, 유전자차별 금지법을 제정할 경우 반드시 위반시 제재가 뒤따라야 한다. 우리나라의 경우 남녀고용평등법에 준하는 5년 이하 징역, 3천만 원 이하 벌금이 적절할 것으로 보인다. 넷째, 우리나라에도 독일의 유전자진단위원회와 같은 독립적인 심의기구가 설립되어야 한다. 이를 위해서는 무엇보다 유전자 차별에 대한 의식고양이 선행되어야 한다.

자유주의 우생학에 관한 생태신학적 비판 및 재구성

김광연 연세대학교 대학원 2018 국내박사

Throughout history, people have recognized that “to be a superior race means to have extraordinary intelligence, appearance, healthy body and spirit” differentiating the ordinary. Since the criterion to determine a superior human entirely depends on the contemporary perspectives such as sociocultural values, a standard to be a superior gene also must be various. Although it does not form a social consensus in the definition, every human being’s desire to get a superior DNA is gradually coming to reality by means of eugenics. The eugenics has been developed in two ways: one is the‘negative eugenics’that eliminates recessive trait and/or disqualified character; the other is the‘positive eugenics’that takes only dominant trait through gene selection. As time passes, however, the eugenics finally is transformed into liberal eugenics which is going in accordance with bioengineering technology. The liberal eugenics, unlike the former theory, is to strengthen the superior gene only by means of DNA selection based on individual freedom of human right. The goal of liberal eugenics is to heal all the diseases and ailment, and to improve human species as well. When it comes to the first issue of ‘healing diseases’, it helps the pregnant pre-moms give birth a healthy baby by prenatal diagnosis to see if there is genetical problem and/or eliminating serious DNA, they would take prior action to avoid it when something wrong is found accordingly. Regarding the second issue of ‘improving human species’, it serves for the pregnant women to get superior baby having aid of gene selection. This technology recently leads to gene editing, DNA manipulation, personally customized baby, and even human cloning. Unlike the prenatal diagnosis aimed for healing ailment, artificial improvement of gene might cause a bio-hierarchy system, so-called ‘genetical discrimination’which has nothing to do with simple healing or genetical improvement. The appearance of spoon-class in modern society (new hierarchy in human dignity classifying human by inherent status) may bring about‘life-politics’causing acute struggles between the ruler and the ruled. It also leads to polarization in human society and finally brings side effects such as status adhesion, or unnecessary bias on human dignity innate. In many ways, the technology of gene editing and customized baby is closely connected with human basic right as well. By the emerging of gene manipulation skill, traditional understanding of human being has faced new challenges. Cloning technology in the age of liberal eugenics, is carrying out new experiments such as gene editing of embryo, customized baby, human cloning under the cloak of improving human species. In this chaotic situation, the needs of new stage about human dignity will soon rise to the surface. Though the eugenics has many appropriateness on theory, it has left variety of ethical problems behind as well. This study is designed to investigate the pros-and-cons around gene editing, personally customized baby, and species improvement in human cloning. Based on many debates and arguments, it tries to provide some insight in a sound doctrine of human-centered biotechnology or the biblical/theological perspective of bioengineering. Having the above issues in mind, this dissertation is designed to establish a eco-centered view and its eco-theological critique of liberal eugenics in terms of the following four aspects. First, the traditional understanding of human being especially in theological field is too outdated to criticize the rapidly developing view on liberal eugenics. In this context, a new counteraction is strongly needed to cope the huge upheaval of natural science with a competitive measure based on the communal responsibility of human dignity. As biotechnology is so uncertain in its essence and future result, the negative side of it is also clearly presented as much as positive one. Nobody can fathom the chaotic outcome that biotechnology might bring. Second, this study criticizes human-centeredness that recent biotechnology has in itself. On this groundwork, a new significance of human dignity will be highlighted in eco-theological perspective. This argument will proceed not only to defend the ontological ground but also for a new understanding of Christian anthropology. Third, this article shows a considerable countermeasure to make up for an aperture brought by communicational dissonance between natural science and religious doctrine. In comparison to the liberal eugenics showing a dazzling development, the corresponding effort of the theological area is still short to overtake. To make the gap narrow, this researcher provides a ground for mutual dialogue to discuss life-discourse. Finally, the study gives a negative comment on species discrimination and its side effect, so-called status dissension, from which it is suggested a life-egalitarianism, as Jesus says in the Sermon on the Mount as a universal command to all humankind“love your neighbor as yourselves.”The Lord Jesus lowered Himself even to the sinner comforting them. The incident of washing the disciples’feet was a typical example of life-egalitarianism. His caring for the socially marginalized can be a ground for rebuttal. The most urgent thing to be done is to reshape Jesus’s teaching. His love reaches every realm of nature in which all mankind live and breathe. As seen above, this study analyses some fabrications of modern technology in a critical way such as gene & embryo editing, gene-political issues, and liberal eugenics. Consequently, several findings will come up with a new countermeasure debated in context of‘ethical responsibility of community’and‘life-egalitarianism.’ Unlike the past, the future of biotechnology is very closely at hand. The age of human cloning will come shortly, and when it comes to reality, relationship between the cutting edge of technology and its ethical significance collectively might be shaken altogether. The future will come entirely depending on current technology and its ethical interpretation indeed. To cope with this huge challenge, the Christian community in this human cloning age has to take a corresponding countermove in advance not only in individual dimension but also en masse. For the reason, this dissertation strongly suggests a ground for mutual dialogue among bioengineering experts, legal scholars in medical treatment, bio-ethicists, and health care-ethicists etc. The Christian community as a whole has to cope with the huge challenge of natural science especially in biotechnology. A human clone is also a human having its own dignity. Albeit it has somehow disparate or repulsive feeling, The bioethics-centered community of Christian perspective has to rise to a higher ground in this hot and competitive debates. 과거에 사람들은“탁월한 인종이 된다는 것은 남들과는 다른 지능과 외모, 건강한 체형과 정신을 갖추는 것”이라고 알고 있었다. 탁월한 인종이란 기준은 어디까지나 그 사회나 문화 내에서 제시되어진 것이기 때문에 상대적일 수밖에 없고 가치관의 다양성 만큼이나 좋은 유전자의 기준도 각기 달랐다. 이런 상대적 기준에도 불구하고 좋은 유전자를 얻고 싶어 하는 인간의 소원은 우생학이 등장하면서 이룰 수 있게 되었다. 자유주의 우생학은 질병치료와 인간 종(種)의 개량을 목표로 한다. 먼저 질병 치료의 기능은 유전적 질환 여부를 사전에 검사하고 예방하는 차원으로 심각한 질환을 가진 유전자를 선별하여 특정 유전질환을 예방하는 것과‘산전 진단’을 통해 건강한 아이를 출산할 수 있게 해 준다. 다음으로 인간 종의 개선을 목적으로 하는 자유주의 우생학은 인류에게 유전자를 선별하여 우수한 유전형질을 가질 수 있게 해주었다. 이 기술은 유전자를 조작하고 선별해서 유전자 편집과 맞춤아기는 물론 인간복제 기술까지 이어지는 실험이다. 유전적 질병 치료를 목적으로 하는 유전자 검사와 산전 진단과는 달리 복제 기술과 맞춤형 아기, 유전자 선별을 통한 개량은 단순한 질병치료와 종의 개선을 넘어 유전자 차별로 인한 생명계급을 초래할 수 있다. 생명계급의 발생은 지배와 피지배 사이의 격차를 낳게 하기 때문에 생명정치의 영역으로 이어지게 된다. 뿐만 아니라 계층 간의 심한 양극화로 야기되는 생명계급 발생과 위계는 사회적 신분의 고착화와 신분의 차별과 같은 많은 문제를 야기할 수도 있다. 그리고 생명공학 시대에 유전자 편집 기술과 맞춤아기를 만드는 기술은 단순한 종의 개량을 넘어 인간 존엄성과도 밀접하게 연결된다. 오늘날 유전자 조작과 관련된 실험이 등장하면서부터 과거 전통에서 다룬 인간 존엄성과 인간 이해의 방법들은 한계를 드러내기 시작했다. 자유주의 우생학 시대에 시행되는 복제 기술은 인간 출생 이전의 존재, 즉 유전자 편집, 디자이너 베이비(designer baby), 인간 복제 등 우수한 종의 개량을 목적으로 실험들이 진행되고 있어서 인간 존엄성에 대한 새로운 이해와 방법들이 더욱 절실하게 되었다. 우생학은 분명 인간의 질병을 치료하고 생명을 연장시키는 데 명분을 가지고 있지만 이 명분 이외에도 많은 윤리적 문제를 가지고 있다. 이를 염두에 두고 이 논문은 자유주의 우생학의 목표 가운데 하나인 유전자 편집과 맞춤아기, 복제 기술을 통한 인간 종의 개량에 나타나는 윤리적 문제를 살펴볼 것이다. 그리고 이러한 기술이‘생태중심’이 아닌, 인간의 편리성만을 추구하는‘인간중심성’과 연결되는 점을 인식하고, 생명공학 기술에 나타난 인간중심성의 출발점을 성서에서 발견하고 이에 대한 신학적 비판을 논의할 것이다. 이를 염두에 두고 논자는 자유주의 우생학 시대의 신학적 비판을 다음과 같은 목적을 가지고 연구하고자 한다. 첫째, 자유주의 우생학 시대에 인간 생명을 대상으로 생명공학자들은 유전자를 조작하고 실험을 연구하고 있다. 심지어 복제 기술이 등장하면서 기존의 신학적 인간이해는 한계가 있다. 이에 논자는 생명복제 시대에 필요한 신학적 인간 이해와 생태윤리를 제시하고자 한다. 둘째, 논자는 유전자 편집과 맞춤아기, 인간 종의 개량에 나타나는 윤리적 문제와 생명공학 기술의 이면에 자리 잡고 있는‘인간중심성’을 비판하고, 인간 중심성에서 비롯된 윤리적 문제를 논의하기 위해 생명공학 시대의 인간 이해를 살필 것이다. 인간 존재에 대한 생물학적 이해를 요구하는 시대에 논자는 인간 본성 회복과 인간 존엄성의 근거를 제시하여 인간 삶의 가치와 진정성의 중요성을 논의할 것이다. 셋째, 이 논문의 목표 가운데 하나는 신학과 생명공학 기술 사이의 소통의 부재에 대해 비판하는 것이다. 생명공학 기술의 발전과 함께 자유주의 우생학 시대가 열리면서 복제기술과 유전자 치료 및 조작 기술이 엄청난 속도로 발전하고 있다. 그러나 이런 과학 기술의 발전에 대한 신학적 이해와 성찰들이 한국 사회에서 아직 부족하다. 이러한 상황을 주시하면서 생명공학 기술과 신학적 이해 사이의 소통과 서로의 학문에 대한 교류 및 상호협력의 필요성을 언급할 것이다. 그리고 이 논문은 생명복제 기술 시대에 유전자 조작 기술과 인간 본성 길들이기, 배아편집 기술의 문제, 유전자 정치 등의 문제점을 인식하고, 자유주의 우생학에 대한 생태신학적 비판을 제시할 것이다. 자유주의 우생학 시대에 필요한 윤리적 방법으로‘공동체의 생태윤리’와‘생명평등주의’를 제시할 것이다. 우선 공동체의 생태윤리를 제시하는 이유는 기존의 신학적 전통과 새로운 생명공학 기술의 접점을 이루는데 한계가 있기 때문이다. 과학 기술의 발전 속도와 형이상학적이고 존재론적인 신학적 인간 이해가 서로 다르기 때문에 복제 시대에 맞는 신학적 접근과 책임이 요청된다. 그렇기에 일부 과거 전통을 고집하는 신학적 이해에서 벗어나 새로운 과학 기술을 적용하는 신학적 비판이 뒤따라야 하고 복제 시대에 요구되는 윤리가 제시되어야 한다. 논자는 복제 시대의 종차별과 계급 사회에 따른 생명계급 시대에 필요한‘생명평등주의’를 제시할 것이다. 예수 그리스도의 가르침과 정신에서 비롯된‘네 이웃을 네 몸과 같이 사랑하라’는 생명평등의 가치들을 성서적 입장에서 제시하고, 이를 통해 생명평등주의와 생명담론의 필요성을 제시할 것이다. 기존의 생명윤리에 관한 신학적 논의가 학계와 종교계에서 논의되고 대화하는 과정에서 너무 다른 견해를 보여주었다. 논자는 이들의 의견이 마치 평행선처럼 서로 접점이 불가능했던 한계를 인정하고, 피할 수 없는 복제 시대에 새로운 생명윤리 공동체를 제안하고 싶다. 미래 생명공학 시대는 과거와 달리 그 발전 속도가 너무 빠르게 진행되고 있다. 언젠가는 인간 복제시대가 도래하게 될 것이고 윤리적 성찰과 무관하게 과학 기술이 발전하게 되면 그 균형은 상실하게 된다. 미래의 어느 순간은‘갑자기’오는 것이 아니기에 다음 세대를 위해 현재의 과학 기술과 윤리적 성찰이 필요하다. 기독교 공동체는 생명복제 시대를‘지금부터’준비하고 어느 순간 복제 인간과 유전자 변형으로 태어난 존재가 등장하게 되면 준비된 자세로 공동체에서의 역할을 다해야 할 것이다. 생명공학을 연구하는 과학자, 의료법학자, 생명윤리학자, 의료윤리학자 그리고 신학자들은 충분한 논의를 통해 생명윤리공동체를 만들어가야 한다. 이 공동체에서는‘생명담론윤리’를 제안하고 이 논의 과정에서 질병치료는 적극 권장하되, 인간의 지나친 이기심에서 비롯된 비윤리적인 실험과 인간복제 실험에 대해서는 비판해야 할 것이다. 끝으로 논자는 복제 시대는 언젠가 온다는 것을 전제로 미래 복제 시대에 대한 기독교 공동체의 준비를 요청할 것이다. 복제 인간은 우리와 동등한 존재를 가진 인간이다. 지금 당장 우리가 복제 인간에 대해 혐오감과 이질감을 가질 수 있지만‘기독교생명윤리공동체’가 구성되어 복제 인간에 대한‘거리두기’에서 그들을 따뜻하게 맞아주는‘가까이 다가가기’의 실천과 준비를 해야 할 것이다.

Efflux Pump Gene Expression Study Using RNA-Seq in Multidrug-Resistant Mycobacterium tuberculosis

이재준 경희대학교 대학원 2020 국내박사

Background: Drug resistance in Mycobacterium tuberculosis is a major global health problem. In fact, multidrug resistance (MDR) tuberculosis decreases treatment success rate and increases mortality rate. It is thus important to understand how drug resistance mechanisms work. However, still much of the resistance mechanisms in second-line anti-tuberculosis drugs used for MDR tuberculosis treatment remains unknown. Whereas MDR efflux pumps can explain many drug resistances and therefore be considered as potential therapeutic targets research on the efflux pump of M. tuberculosis is still rare. As such, this study investigated differences in the expression levels of efflux pump genes according to kanamycin and ofloxacin exposed in M. tuberculosis with/without associated mutations using RNA-seq. Materials and Methods: A total of four MDR strains were selected; two kanamycin resistance strains (M114; rrs wild-type and M125; A1401G mutant type) and two ofloxacin resistance strains (X39; gyrA wild-type and M137; codon 94 GAC (asp) →GGC (gly) mutant type). H37Rv was prepared as a control. All four MDR strains had no eis and no gyrB mutations. Each strain was inoculated at 7H9 broth with 0%, 25%, and 50% drug concentrations of MIC and RNA was extracted. RNA sequencing was performed using Illumina HiSeq 4000 (Illumina). The differentially expressed genes that showed two or more fold expression changes were taken and visualized using the KEGG pathway and hierarchical clustering with heat map. The top 12 genes with high volume value were selected and analyzed using volume plot. For comparison with previous studies, total 66 efflux pump genes were selected through literature review, and the expression level of these genes in this study were analyzed. Results: In kanamycin resistance strains, the number of differentially expressed genes (total: 2,692) in M114 was higher than that of M125 (total: 63). The largest fold changed genes which related to efflux pump mechanism in M114 under MIC25 and MIC50 kanamycin exposure was Rv3219 (whiB1). In ofloxacin resistance strains, the X39 (total: 193) expressed more genes than M137 (total: 83). The largest fold changed genes in X39 under MIC25 and MIC50 ofloxacin exposure were Rv2846c (efpA). In M125 and M137, the efflux pump related genes were not ranked in the top 12 genes. Notably, the regulator gene whiB7 also showed a large positive fold change by kanamycin exposure. Of the 66 selected efflux pump genes, 8 genes showed significant expression changes in this study. Among them, in comparison to the expression fold change with H37Rv under the kanamycin exposure condition, the greatest positive fold change was observed in Rv1258c. Conclusions: RNA-seq can be used for efflux pump research with comprehensive data to discover new efflux pump genes and regulatory genes that may contribute to drug resistance. The large changes in the expression of efflux pump genes and regulatory genes by drug exposure seen in this study may be a helpful finding to identify new resistance mechanisms. To better understand efflux pump related drug resistance mechanisms, further research on a larger group of drug-resistant M. tuberculosis would be necessary. 배경: Mycobacterium tuberculosis의 약물 내성은 세계 보건의 주요 문제이다. 다제내성결핵/광범위내성결핵균은 치료 성공률을 낮추고 사망률을 증가시키기 때문에 약물내성 기전을 이해하는 것이 중요하다. 그러나 여전히 다제내성결핵/광범위내성결핵균에 사용되는 2차 항결핵제 내성 기전의 적지 않은 부분은 밝혀져 있지 않다. 유출펌프는 많은 약물 내성을 설명할 수 있는 기전이며 잠재적인 치료 표적이 돌 수 있다. 그러나 결핵균에서 유출펌프에 대한 이해는 현재도 매우 부족하다. 이 연구에서는 다제내성 M. tuberculosis에서 kanamycin과 ofloxacin exposure하에 대표적 내성 관련 돌연변이 유무에 따른 유출펌프 유전자의 발현수준의 차이를 RNA-seq을 이용하여 결핵균의 2차약제 내성을 설명할 수 있는지 알아보았다. 대상과 방법: 단일 콜로니 단리 후 kanamycin 내성 표현형 보이면서rrs A1401G 돌연변이가 있는 균(M125)과 없는 균(M114), ofloxacin 내성 표현형을 보이면서 gyrA codon 94 GAC (asp)→GGC (gly) 돌연변이가 있는 균(M137)과 없는 균(X39), 대조 군으로 H37Rv를 준비하였다. 네 내성 균주 모두 eis와 gyrB 돌연변이는 없었다. 각 균주를 kanamycin 과 ofloxacin 각각MIC의 0%, 25%, 50%농도의 7H9 broth 에 접종하여 RNA를 추출 하였다. RNA sequencing은 Illumina HiSeq 4000을 이용하였다. 이 실험에서2배 이상 차등발현된 유전자를 KEGG pathway 와 hierarchical clustering를 이용하여 시각화 하였고, volume plot분석에서 상위 12개 유전자를 선정하여 분석하였다. 선행 연구들과 비교를 위하여 약제 저항을 유발할 가능성이 있는 유출펌프 유전자 71개를 문헌 고찰을 통하여 선별하였고, 이들 유전자가 이 연구에서 발현된 수준을 분석하였다. 결과: Kanamycin카나마이신 내성 균주 중, M114에서 차등발현 된 유전자(총: 2692)의 수는 M125(총: 63) 보다 더 많았다. Ofloxacin 내성 균주 중, X39(총: 193개)는 M137(총: 83) 보다 더 많은 유전자를 발현하였다. Kanamycin과 ofloxacin exposure 조건에서 유출펌프 기전과 관련되어 가장 높은 발현 변화를 보인 유전자는 각각, M114에서 Rv3219(whiB1), X39에서 Rv2846c 이었다. M125 및 M137에서는 상위 12개 유전자 중에 유출펌프와 관련된 유전자는 확인되지 않았다. 문헌고찰을 통해 선정된 약물 내성 연관 유출펌프 71개 유전자 중에서 8개의 유전자가 이 실험에서도 의미있는 결과를 보였으며, H37Rv의 발현 정도와 비교한 결과, kanamycin exposure 조건에서 Rc1258c가 가장 높은 발현 증가를 보였다. 결론: RNA-Seq 은 약제 내성에 기여하는 새로운 유출펌프 유전자를 연구하는데 효과적일 수 있다. 이 연구에서 이루어진 약제 exposure 조건에서 높은 발현 변화를 보인 유출펌프 유전자들은 새로운 약제 내성 기전을 밝히는데 도움이 될 것이다. 더 많은 다제내성 결핵, 광범위 약제 내성 결핵 그룹을 이용한 추가 연구는 유출펌프 관련 약물 내성 기전을 이해하는 데 기여할 것이다.

정밀의료에서 개인정보보호 방안 : 미국ㆍEUㆍ일본과의 비교법제도 분석을 중심으로

장세균 연세대학교 보건대학원 2017 국내석사

2015년 1월, 미국 오바마 대통령이 연두교서에서 발표한 정밀의료 이니셔티브 (Precision Medicine Initiative, 이하 PMI)는 많은 국가들이 ‘정밀의료’라는 용어와 개념에 주목하게 된 계기가 되었다. 그 동안의 의료서비스는 환자의 증상에 따라 의사가 병명을 진단하고, 진단 받은 질병에 해당하는 표준적 치료방식을 행해왔다. 하지만 정밀의료는 같은 질병을 보유하고 있다 하더라도 환자 개인에 따라 치료나 약 처방을 달리하여 효과를 극대화하고 부작용을 최소화 한다는 새로운 의료의 패 러다임을 의미한다. 사실 정밀의료가 지향하는 방향과 유사한 의학 연구나 용어들 은 PMI 이전에도 존재해왔다. 미국의 인간게놈프로젝트 (Human Genome Project, HGP) 이후 유전자 분석 기술은 지속적으로 고도화되었고 시간 및 비용은 대폭 감 소함에 따라 다양한 인간 유전체 의학 연구가 이루어졌다. 해외 유명 배우가 암 발 병 가능성이 높은 유전자를 보유했다하여 선제적 수술을 감행한 사례도 이미 대중 에게는 잘 알려져 있다. 다만 정밀의료는 이러한 임상정보 이외에도 최첨단 기술들 을 활용하여 개인의 생활습관(Life Style), 환경 등의 정보들을 수집ㆍ분석하고 인 구통계학적 요소로 세분화(sub-population) 한다는 점에서 기존의 연구나 사업들과 차이가 있다. 정밀의료가 실현될 경우 가속화되는 고령화, 만성질환, 약물 부작용으 로 인해 발생하는 의료비를 절감할 수 있고 궁극적으로는 인류의 삶의 질을 높이는 데 크게 기여할 것이라는 기대를 모은다. 하지만 정밀의료를 둘러싼 우려의 시선이나 한계에 대한 지적도 있다. 우선 정밀 의료를 실현하기 위해서는 오랜 시간과 비용이 소요되고 전문 인력의 지속적인 투 입이 있어야 한다. 한정된 예산이나 인적 자원 배분의 문제를 감안할 때 다른 분야 의 공중보건 연구나 사업이 상대적으로 간과될 우려가 있다. 또한 정밀의료에서의 핵심정보로 볼 수 있는 유전정보는 특정 질병과의 직접적인 상관관계를 설명하는 데 제한적이라는 점과 개인의 건강상태는 시간의 흐름이나 환경에 따라 끊임없이 변동된다는 점도 한계로 지적할 수 있겠다. 이외에도 정밀의료에서 요구되는 정보 의 양과 종류가 워낙 다양하고 방대하기 때문에 정보 보안기술이나 개인정보보호 정책도 필요하다. 즉, 정밀의료 추진에 앞서 정밀의료가 지니는 한계나 예상되는 문 제점을 정확히 인식해야 하고, 기존의 정책이나 규율의 틀과는 차별화된 관리 방안 이 마련되어야 한다. 이에 본 논문에서는 정밀의료의 개념과 특징에 대해 알아보고 정밀의료에 대한 대중의 참여와 자발적 정보기증을 위해 개인정보에 대한 정책 보완이 우선되어야 한다고 보았다. 따라서 현대사회에서 개인정보가 지니는 가치를 살펴보고 정밀의료 에서 개인정보 취급함으로써 제기될 수 있는 쟁점들을 짚어 보았다. 이후에는 외국 법제도와의 비교 분석을 실시하였고 시사점을 도출하였다. 다만, 아직까지 국내는 정밀의료 추진의 초기단계에 있고 개념의 정립이나 단계별 추진 전략도 명확치 않 았기 때문에 본 논문에서는 정밀의료에 대해 미국의 ‘Precision Medicine’의 개념을 중심으로 논하였다. 현대사회에서의 개인정보는 경제적 가치를 지니고 국가 경쟁력을 강화하거나 산 업 발전의 주요 기반이 되기도 한다. 하지만 우리나라를 비롯한 대부분의 국가들에 서 규율하고 있는 개인정보보호법은 제정 당시 변화하는 미래의 상황까지 예측하기 란 쉽지 않았기 때문에 정밀의료와 같은 새로운 패러다임에 곧바로 적용하는 데는 무리가 있다. 이러한 문제점을 인식한 일본이나 유럽연합 등에서는 수년 만에 개인 정보 규정을 개정하여 변화하는 환경에 적극적으로 대응하고자 하였다. 우리나라 개인정보보호법도 수차례 개정은 있었으나 개인정보의 보호 측면을 강화하기 위한 목적이 대부분이었고, 아이러니하게도 IT 강국이라 자부하는 우리나라 산업의 발전 을 위축시키는 요인으로도 지적된다. 특히 국내에서는 개인정보를 판단하는 기준으 로 ‘식별가능성’ 이라는 요건을 두고 있는데, 최근 기술의 급속한 발전에 따라 현실 적으로 개인 식별성이 없는 정보는 거의 없다고 보여 진다. 즉, 개인정보의 판단 표 지로서의 식별가능성은 무한히 확장이 가능하고 기준이나 범위가 애매하다. 또한 정밀의료에서 수집되는 정보에는 의무기록과 같이 개인의 건강상태를 직접적으로 평가할 수 있는 건강정보도 있지만 여러 정보들과 결합하여 질병의 원인을 규명하 는 데 참고자료로 활용될 수 있는 비교적 낮은 수준의 건강정보들도 존재한다. 스마트폰이나 웨어러블 디바이스 등을 통해 쉽게 얻을 수 있는 활동량 정보들이 이에 해당되는데 이러한 정보들이 진료 기록이나 검사 결과 등과 동등한 무게의 민감 정 보로 볼 수 있을지에 대해서도 불명확하다. 이 밖에도 정밀의료의 기반 기술로서 활용될 IoT, 빅데이터 분석 등의 환경에서는 현행의 사전 동의원칙이 준수되기에 제약이 따를 수 있고, 최초 목적과 다른 방향으로 처리될 가능성도 배제할 수 없다. 한편, 정밀의료에서 수집되는 정보의 종류와 양을 살펴보았을 때, 정보의 누출로 인한 개인의 피해도 간과할 수 없다. 정밀의료는 기존 의학 연구 분야에서 쓰이지 않았던 IoT, 인공지능, 빅데이터 등의 신규 ICT기술을 이용하여 개인의 일상생활 속 정보가 수집ㆍ분석되기 때문에 정보 주체 자신도 모르는 사이에 많은 양의 정보 가 수집되고 자칫 원치 않은 시점에 대중에 공개될 수도 있다. 또한 정밀의료의 핵 심정보로 여겨지는 유전정보는 특정 조건하에서 표현되는 ‘잠재성’ 과 본인의 의지 와 관계없이 부모로부터 물려받은 ‘무책임성’을 지니며, 존재 자체가 변하지 않는 ‘불가변성’을 지닌다. 이러한 특성으로 인해 보험가입의 거절이나 고용, 승진에서의 차별이 존재할 가능성이 농후하다. 따라서 저자는 미국, 유럽연합, 일본과의 비교법제도 분석을 통해 정밀의료에서 개인정보보호 방안을 제언 하였다. 먼저 기존의 ‘식별가능성’ 이라는 요건 외 ‘합리 적 판단’ 이라는 요건을 추가하고 기준을 마련하여 개인정보 여부의 판단근거를 보 강해야 한다고 하였다. 그리고 미국 HIPAA에서 제시하고 있는 PHI와 같이 건강정 보를 특정 유형으로 구분할 것을 명시하였다. 또한 개인정보의 비식별조치로서 기 존의 익명처리 방식보다는 유럽연합 GDPR의 가명처리방식이 합리적이라고 판단하 였고 최초 수집ㆍ활용 목적과 양립 가능한 목적의 개념이 도입되어야 할 것으로 보 았다. 유전자 차별 금지에 대해서는 기존 생명윤리 및 안전에 관한 법률에서 정하 고 있는 일부 유전자 검사의 제한 방식보다는 유전정보를 활용하여 차별이 이루어 져서는 안 되는 분야에 대해 보다 구체적으로 구분하여 규율할 필요가 있다. The realization of precision medicine will contribute to the improvement of ultimate quality of life by reducing the expenditure of medical expenses due to chronic diseases and geriatric diseases accompanied by aging, However, there is also a concern about looking at precision medicine. First, public health research in other areas is likely to be overlooked because Precision Medicine takes a long time to get valuable results, and a huge amount of money and labor is put into it. In addition, genetic information that can directly explain the direct correlation with a specific disease is only a small part, and it is also pointed out that the health condition of an individual constantly changes according to the flow of time or environment. In addition to these physical limitations, ethical issues such as personal privacy protection and genetic discrimination should be considered. Excessive anxiety and the establishment of concrete measures at the early stage of Precision medicine may serve as a factor in delaying the business, but sufficient prior research and social consensus processes will be necessary for clearly anticipated issues. In this paper, we have reviewed the concepts and features of Precision medicine and suggested that the right policy for personal information should be established as a means to establish the virtuous cycle structure of voluntary information donation, which is seen as the core of precision medical care. Therefore, we examined the value of personal information in contemporary society and examined the issues that may arise from the handling of personal information in Precision Medicine. In addition, a comparative analysis was conducted between the foreign legal system and Korea 's personal information protection law, and implications were derived.

Identification of differentially expressed genes (DEGs) under the proliferation and differentiation conditions of human neural stem cells (NSCs) using annealing control primers (ACPs)

김미영 Graduate School, Yonsei University 2007 국내석사

Proliferating single cells were isolated from the telencephalic brain region of human fetal cadavers at 13 weeks of gestation and grown as neurospheres in long-term cultures. Human neurospheres derived from the telencephalon were found to contain cells of different subtypes, suggesting that multipotent neural stem cells (NSCs), progenitors, or radial glial cells co-exist with restricted neuronal or glial progenitors within the spheres. These cells also had specific regional and temporal characteristics with regard to their growth, differentiation, and region-specific gene expression.In order to identify genes that are involved under the proliferation and differentiation conditions of human neural stem cells (NSCs), we employed a new and accurate reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) technique using annealing control primers (ACPs). This method could detect differentially expressed genes (DEGs) that were expressed specifically or prominently under the proliferation and differentiation conditions of human NSCs in culture. RT-PCR and/or real time PCR were used to validate these DEGs.Using 110 ACPs, the RT-PCR analysis of human NSCs resulted in approximately 500 amplicons. Among them, we identified and sequenced 34 amplicons of DEGs; 4 amplicons were highly expressed under the proliferation condition and 30 amplicons were highly expressed under the differentiation condition of human NSCs. To find regions of local similarity between these DEG sequences, we used the Basic Local Alignment Search Tool (BLAST). The results showed that the expression of 2 known and 2 unknown genes were highly increased under the proliferation condition and the expression of 25 known and 5 unknown genes were highly increased under the differentiation condition of human NSCs. These data would provide some insights into the genetic mechanisms involving molecular events and biological functions in the proliferation and differentiation of human NSCs. 인간 신경줄기세포를 배양하기 위하여 재태연령 13주에 자연 유산되어 사망한 태아 사체의 종뇌 (telencephalon) 조직에서 증식능력을 보이는 단일 신경세포들을 분리하여 생체 외에서 장기간 신경구 (neurospheres)상태로 배양하였는데, 본 세포들은 신경줄기세포, 신경전구세포 (neural progenitors), 방사교세포 (radial glial cells), 신경원 전구세포 (neuronal progenitor) 및 신경교 전구세포 (glial progenitor) 등 다양한 종류의 세포형태로 구성되어 있으며, 특이적인 성장, 증식, 분화 및 지역 특이 유전자 발현 형태를 보였다.신경구 형태로 배양되는 미성숙 인간 신경줄기세포 혹은 전구세포의 증식 및 분화관련 유전자를 확인하기 위하여 본 연구에서는 결합조절 프라이머(ACPs)를 이용한 정확하고 새로운 역전사 중합효소연쇄반응(RT-PCR)기술을 사용하였는데, 인간 신경줄기세포의 증식 및 분화 조건에서 특이적으로 차별 발현되는 유전자들(DEGs)을 확인하였고, 본 DEGs들의 정확성 및 정량성은 정량적 중합효소연쇄반응과 실시간 효소연쇄반응 방법을 통해서 검증하였다.110개의 ACPs를 사용하여 증식 및 분화조건의 인간 신경줄기세포에서 추출한 RNAs를 RT-PCR로 분석한 결과 약 500개의 반응물 (amplicons)을 얻었고, 이 반응물들 중에서 34개의 DEGs를 찾았으며, 염기서열을 분석하고 확인한 결과 4개의 amplicons은 증식상태에서 높게 발현되었고 30개의 amplicons은 분화상태에서 높게 발현됨을 확인하였다. 확인된 34개의 DEGs 연기서열과 유사성을 가진 유전자 부분을 찾기 위하여 Basic Local Alignment Search Tool(BLAST)를 사용하였는데, 증식상태에서 높게 발현되는 4개의 DEGs 중 2개는 알려진 유전자이고 2개는 알려지지 않은 유전자였으며, 분화상태에서 높게 발현되는 30개의 DEGs 중 25개는 알려진 유전자였고 5개는 알려지지 않은 유전자로 확인되었다. 따라서 본 연구결과는 유전자 차원에서 인간 신경줄기세포의 증식과 분화에 관련된 분자학적 기전을 이해하는데 사용될 수 있으며, 관련 유전자의 생물학적 기능 연구에도 도움을 줄 수 있다.

톨유사 수용체 3 길항체에 대한 조류 선천적 면역 반응 관련 전사체 분석

마크 전북대학교 일반대학원 2020 국내박사

조류 인플루엔자 바이러스 (AIV)는 인간을 포함한 많은 조류와 포유류에 영향을 주는 전염성 질병을 일으키는 병원체이다. 조류에서는 바이러스 및 기타 병원체에 대한 첫 번째 방어선인 선천적 면역계가 종마다 다르다. 이와 관련하여 닭은 AIV 감염에 매우 취약하지만 오리는 저항성이 있다. 오리와 닭에서 AIV의 병인을 이해하기 위해 많은 연구가 이루어졌다. 그러나 이 바이러스에 대한 새로운 치료법을 찾는 데에는 추가적인 연구가 필요하다. 4 개의 장으로 나누어진 이 박사 학위 논문은 오리와 닭의 숙주 바이러스 상호 작용에서 새로운 요소를 발견하는 데 중점을 두었다. 첫 번째 장은 선천적 면역 기능의 검토에 총력을 기울이고, 일반적으로 톨-유사 수용체 (TLR)의 역할, 특히 톨-유사 수용체 3 (TLR3)의 역할에 중점을 둔다. 그것은 TLR3 작용제에 대해 이야기하고 자극에 대한 선천적 면역 반응의 연구에 사용되는 현재 기술을 강조한다. 두 번째 장에서는 고 (H5N1) 및 저 (H2N3) 병원성 조류 인플루엔자 바이러스에 감염된 오리와 닭에서 숙주 바이러스 상호 작용에 관해 설명한다. 닭과 오리는 낮은 병원성 조류 인플루엔자 (LPAIV)와 높은 병원성 조류 인플루엔자(HPAIV)에 대해 다르게 반응한다. 이와 관련하여, LPAIV는 닭에서 가벼운 증상이 나타나고 오리에서 무증상 상태를 나타낸다. 그러나 HPAIV는 닭에서는 높은 사망률을 유발하지만 오리에서는 그렇지 않다. 닭과 오리의 AIV 병인에 대한 더 많은 통찰력을 얻기 위해, 우리는 차등적으로 발현된 유전자 (DEG)와 생물학적 기능을 확인했다. 이들 유전자는 상이한 유전자 온톨로지 (GO) 용어, KEGG 및 Reactome 경로와 연관되어있다. 오리에서, 리보솜 생합성 및 기능, RNA 대사 경로 및 넌센스 매개 감퇴 (NMD)와 관련된 몇몇 유전자는 HPAIV 및 LPAIV 감염으로 인해 하향 조절되었다. 그러나, 번역 제어, RNA 분해 및 전사 조절과 관련된 IGF2BP3, ZFP36L1, CNOT2 및 XRN1로 구성된 유전자 세트는 상향 조절되었다. 또한, 콜라겐 생합성, 형성 및 조립과 관련된 COL3A1, COL5A2, COL6A3, COL8A1 및 COL12A1로 구성된 또 다른 유전자 세트도 상향 조절되었다. 반면에, 많은 세포주기 관련 생물학적 과정, KEGG 및 Reactome 경로는 HPAIV 감염 닭에서 유의하게 풍부했다. 또한, 중요한 항 바이러스 유전자 인 IFI6은 하향 조절되었다. 이 유전자의 추가 분석은 NFκβ를 통한 TLR3 신호 전달 경로를 통해 발현됨을 나타냈다. 더욱이, 3장에서, DF-1 세포를 폴리 (I : C)로 자극하여 AIV와의 싸움에서 유용할 수 있는 신규 유전자를 검색 하였다. 결과적으로, 폴리 (I : C)는 강한 염증 반응을 유도하였으며, 여기서 IL-8, CCL4, CSF3 및 TNFSF15를 포함한 유전자는 고도로 상향 조절되었다. AIV를 포함한 바이러스에 대해 중요한 인터페론-자극 유전자 (ISG)의 일원 인 IFIT5 또한 강하게 상향 조절되었다. 유의하게 확인된 KEGG 경로는 선천적 면역 반응과 관련이 있었다. 이들 경로 중, 톨-및 RIG-1 유사 수용체 신호 전달 경로는 항바이러스 면역 반응과 관련이 있고 하나의 경로는 조류 A 인플루엔자 바이러스 감염과 관련이있었다. 또한, 폴리 (I : C)는 RUNX1에 의해 매개되는 Reactome 경로에서 myeloid 세포 분화의 양성 조절을 자극하였다. 이 연구들로부터, 오리의 AIV 감염에 대한 저항 뒤에 있을 수 있는 유전자가 확인되었으며 각 유전자의 역할을 확인하기위한 추가 연구의 대상이되어야한다. 그러나 닭에서, HPAIV- 감염 닭에서 많은 세포주기 관련 BP 용어 및 경로가 풍부해지고 중증도 및 높은 사망률과 연관될 수있다. 결국, DF-1 세포에서 폴리 (I: C)에 의해 유도된 유전자 중 일부는 AIV에 대해 항 바이러스 역할을하는 것으로 알려져있다. 전반적으로, 이러한 발견은 오리와 닭의 AIV 병인에 대한 현재의 이해를 더욱 증진시킬 것이며, 특히 닭에서 AIV에 대한 새로운 치료법을 찾는 데 유용할 수 있다.

Identifying set-wise differential co-expression in microarray gene expression data

조성범 서울대학교 대학원 2009 국내박사