약물대사기반연구사업단, 2011 = Fundamental Study of Drug Metabolism

국문 초록 (Abstract)

사람의 유전형, 식이 및 환경에 의해 다양성에 차이를 보이는 장내미생물총은 식품, 의약품 등의 대사반응에 차이를 나타내므로, 약물대사기반연구사업단은 한국인의 장내미생물총을 분석하고, 그 대사활성을 분석하고, 식품, 의약품 등의 대사체를 분석하고, 그 화합물들의 독성을 평가하고, 무균동물을 이용하여 이의 대사반응에 장내세균총의 역할을 분석하여, in vitro에서 독성평가등에 활용할 수 있는 fecalase 또는 이를 활용한 intestinal microbial enzyme mix를 제조하며, 이를 결과들을 데이터베이스화하는 사업를 수행함
(1중단위과제)
● 장내미생물 배양기술 확립 및 대사체 분석법 개발 : arbutin, puerarin, baicalin 등을 수행함
● 장내미생물 대사체의 면역독성 평가 : 마우스 비장세포 배양에서 B- 및 T-cell mitogenicity 평가
● 장내 미생물을 이용한 세포독성 및 세포사멸 평가기술 개발 : 장내세균효소복합체(fecalase)와 장내미생물 대사효소계(intestinal microbial enzyme mix)를 이용한 세포독성, ROS, Bcl-2 family, caspase-3, apoptosis 등의 독성 평가기술을 개발
● 장내 미생물을 이용한 유전독성 평가기술 개발 : p53 유전자 발현 관련 독성평가기술, 8-oxoguanine glycosylase 발현을 이용한 유전독성 평가기법, Comet 시험 그리고 in vitro 소핵 생성시험 기술 개발
● 장내미생물을 이용한 면역독성 평가기술 개발 : COX-2 유전자 발현 및 COX-2에 중요한 역할을 하는 전사조절인자인 NF-κB, AP-1의 활성 평가기술을 장내미생물 대사와 접목하여 개발
● 건강 한국인 성인 235인의 분변 미생물 기원 β-glucuronidase, β-glucosidase 등 21개 효소활성을 분석 : 개인의 효소활성은 다양하였으나, 성별, 연령별 차이는 보이지 않았음
● Ginsenoside Rb1 등 12개 의 천연 기질 및 의약품에 대한 fecalase 활성, 기질특이성, 대사반응분석 : 개인의 효소활성은 다양하였으나, 성별, 연령별 차이는 보이지 않았음
● 한국인 성인 장내세균총의 대사반응계인 표준 fecalase 활성 제조방법 및 기준 설정 : 한국인 장내 미생물 대사활성의 표준화를 위하여 분석자료를 바탕으로 평균활성 도출 및 평균활성을 한국인 표준으로 설정함
...[중략] 원문참조○ 연구목표
◦ 장내미생물 배양법을 이용한 미생물 대사체 독성 평가시험법의 개발
◦ 한국인(50인 이상) 분변미생물의 합성기질, 천연성분의 대사활성 분석
◦ 합성기질, 천연물성분(의약품 포함)에 대한 fecalase의 기질 특이성, 한국인 성인 표준 fecalase 대사활성 설정 및 표준 대사활성을 갖는 fecalase 제조방법에 관한 SOP 작성
◦ 장내미생물을 이용한 in vivo 대사독성 평가모델 정립
◦ 합성기질 및 천연성분의 대사활성에 대한 기질 특이성을 분석하여 fecalase를 대신할 수 있는 약물대사효소계(intestinal microbial enzyme mix)의 제조
○ 연구내용
장내미생물 배양법을 이용한 미생물 대사체 독성 평가시험법 개발
- 장내미생물 배양기술 확립 및 대사체 분석법 개발
- Fecalase 및 intestinal microbial enzyme mix를 이용한 대사체 독성평가 기술개발
- 장내미생물 대사체의 면역독성 평가
- 장내 미생물을 이용한 세포독성 및 세포사멸 평가기술 개발
- 장내 미생물을 이용한 유전독성 평가기술 개발
...[중략] 원문참조

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

● To investigate the role of metabolism by intestinal microflora in the biological action of the ingredients of foods, drugs, herbs, etc, a variety of in vitro and in vivo testing methods have been developed. In addition, the studies on intestinal microbiome and its metabolic activity for Korean were standardized.
● Methods to culture intestinal bacteria and to analyze the metabolites produced by bacteria were developed: Arbutin, puerarin, and baicalin.
● Immunotoxicity testings following metabolism by intestinal bacteria were developed using B- and T-cell mitogenicity in spleen cells isolated from normal mice
● Cytotoxicity and apoptosis testing of intestinal microbial metabolites were developed: Human intestinal preparation, so called fecalase, and intestinal microbial enzyme mix were employed for developing the methods of testing cytotoxicity, ROS, Bcl-2 family, caspase-3, and apoptosis.
● Genotoxicity testing of intestinal microbial metabolites were developed: p53 gene expression, 8-oxoguanine glycosylase exdpression, Comet assay and in vitro micronucleus test were applied.
● Immunotoxicity testing of intestinal microbial metabolites were developed: COX-2 gene expression and related transcription factors such as NF-κB and AP-1 were used to develop new testing methods.
● Criteria determination of selecting healthy Korean adult for preparation and standardization of fecalase activity was done.
● Sampling and preparation of fecalase from healthy Korean volunteers were performed.
● Analyses of more than 10 kinds of enzyme activities of prepared fecalase from health volunteers were done, including β-glucuronidase, β-glucosidase, and arylsulfate sulfotransferase. The results were collected and analyzed for standardization.
● Determination of fecalase activity, substrate specificity and metabolic properties of more than 10 natural products and drugs were done including ginsenoside Rb1: Throught the study, possible roles of microbial metabolism of such drugs in their actions were also investigated.
● Standardization of Korean fecalase activities and preparation of standardized fecalase: From the collected data on more than 100 Korean volunteers, the fecalase activities were standardized. In addition, the standardized preparation were tested in the metabolism of drugs and toxic compounds.
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