연도별 연구과제 66 페이지첫페이지로 이동

최근 플라즈마를 이용한 의학 분야 적용연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 암치료에 있어 플라즈마를 적용하려는 시도들이 이어지고 있고, 다양한 연구를 통해, 암세포의 침습 억제, 사멸유도 등이 연구되고 있다. 종양세포의 전이는 암환자의 주요 사망원인 중 하나이다. 본 연구는 동국 대학교 김선정 교수님, 김현우 조교님이 선행연구로 진행하신 바 있다. 연구에서는 MCF-7유방암 세포를 최적의 조건에서 배양한 후, 플라즈마를 쬐어 준 후 각 샘플의 mRNA의 전사 정도를 3가지 방법으로 비교하였다. 직접 콜로니의 수를 세는 방법과 빛의 투과도를 재는 방법, rtPCR을 이용해, ZNRD1 유전자의 발현 정도를 확인하였다. 3가지 방법 모두 플라즈마를 쬐어 준 샘플이 전사의 정도가 덜하다는 것을 알 수 있었다.

주제어: 플라즈마, 역전사, 암세포 사멸, ZNRD1, RT-PCR

세계 인구의 증가 및 식생활의 변화로 인해 육류 소비량은 지속적으로 증가하고 있으며, 이는 댜양한 환경 및 식량 문제를 야기하고 있다. 이에 대한 해결책으로 대체육이 성장하고 있으나, 대체 육은 실제 육류와 식감, 영양성분 등에서 차이가 있다. 또한 식물 단백질로 많이 이용되는 대두박은 시스테인과 메싸이오닌 같은 황 함유 아미노산이 부족하다. 이에 유산균으로 대두박을 발효시 켜 황 함유 아미노산을 강화한 대체육을 개발하고자 하였다. 5가지의 유산균으로 대두박을 발효 시켜 아미노산 성분을 분석한 결과 조성 변화를 확인할 수 있었다.
특히, Lactiplantibacillus plantarum KCTC 3107은 시스테인 전구체인 씨스타싸이오닌을 생성 하여 황 함유 아미 노산이 강화된 발효 대두박을 얻을 수 있었다. 발효 대두박과 고기 맛을 내기 위한 heme, 밀가루, 감자전분, 결착제를 혼합하여 색상과 조직감이 우수하고, 영양 성분이 강화된 대체육을 제조할 수 있었다.

주제어: 대체육, 대두박, 유산균, 발효, 아미노산

식물조직배양은 전능성을 갖는 식물세포를 이용하여 기내에서 재분화, 2차 대사 물질의 생산과 부정배의 분화 등을 유도하여 식물 공학 분야로의 응용이 가능하다. 이러한 식물조직배양 기술의 발전과 더불어 단자엽 식물인 벼에서도 세포 및 조직배양이나 원형질체 배양, 형질전환과 식물체의 배분화, 새로운 기능을 갖는 식물체 생산 등 벼의 조직배양과 육종기술이 활발히 진행되고 있다. 주요 식량작물로 가장 널리 알려진 벼의 조직배양은 많은 과학자의 노력으로 현재 상당 부분 보편화되어있다. 그러나 벼의 조직배양에서 공통된 특징은 재분화의 성공률이 낮으며 배양기간이 길고 복잡하다는 것이다. 따라서 상품성이 있는 품종개발을 위해서는 형질이 우수한 계통을 계속 선발하여 형질전환 하여야 한다. 형질전환을 위한 벼의 품종은 전라남도 농업기술센터로부터 현재 가장 널리 육성되고 있는 조명1호와 새청무를 사용하였으며, 캘러스 유도에 다른 시간적 단축과 안정된 조건을 확립하기 위하여 식물성장조절제 첨가에 따른 캘러스 유도를 실험하였으며, 실험에 사용된 식물성장조절제가 첨가된 배지는 2,4-D와 kinetine이 혼용 처리된 N6CI 배지이며, 이를 25℃, 암배양 하였다. 호르몬 처리에 따른 캘러스의 유도는, 2,4-D가 첨가된 배지의 경우 시토키닌의 종류에 상관없이 캘러스가 유도되었다. 그 중 시토키닌으로 kinetine이 첨가된 2,4-D 처리구에서 그렇지 않은 실험군에 비하여 배지에서의 캘러스들이 더 밀집되고 밝은 노란빛으로 분열이 더 왕성한 모습을 보여 주어 이후 실험에서는 2,4-D와 kinetine을 지속적으로 처리하였다. 선행된 실험에서 확립한 N6CI(2,4-D, kinetine) 배지에서 형성된 캘러스를 다시 계대 배양한 조건에서는 캘러스가 더 단단해지고 안정되어 분열이 활발하게 진행되었으며, 이러한 결과를 바탕으로 벼의 캘러스를 유도한 결과 계대배양 2주의 배양기간은 캘러스 분열이 가장 활발하며, 4주 배양한 경우 분열이 안정화 되어 3주-4주의 배양기간이 가장 적당한 조건임을 알 수 있었다. 향후 우리는 조직 재분화율의 비교 및 배지조성, 호르몬의 조성과 농도, 비율, 기타 배지 조성 물질의 변화, 그리고 Agrobacterium strains, pre-culture, co-cultivation time, transformation methods 등을 다변화하여 벼에 대한 최적의 기내배양 및 형질전환 조건 구축하여, 현재 육성되고 있는 벼의 우수계통에 효과적으로 형질전환할 수 있는 방법을 확립하고 육종 시간을 단축하며, 나아가 기후저항성을 갖는 우수한 형질전환체를 선발 육성할 수 있도록 다양한 요인을 통제하여 우수저항성 개체를 선발 육종하고자 한다.

주제어: 가뭄 저항성, 기후변화, 식물조직배양, 식물성장조절제, 캘러스

본 연구 과정에서는 생쥐 배아 줄기세포를 이용해 심근세포로의 분화를 유도하고 유도체의 유전 자와 단백질 분석을 통해 유도 여부를 판단하고자 하였다. 생쥐의 수정 후 3-5일의 수정란 blastocysts의 inner cell mass에서부터 배아 줄기세포를 채취하여 배양시킨 후, 배양액 조성과 인큐베이터 환경을 조정하여 심근세포로의 분화를 유도시켰다. 분화가 완료된 유도체를 분자생물 학적 진단법을 이용하여 심근세포임을 확인함으로써 줄기세포의 다분화능과 줄기세포 기반 재생 치료기술의 가능성을 확인하였다.
줄기세포는 인체를 구성한 다양한 종류의 세포를 생산할 수 있어 재생의학 및 바이오 신약 분야 의 선두에 있다. 그러나 현재의 배아 줄기세포는 생명체의 배아로부터 유래한 것으로, 윤리적 문제와 자가면역 반응을 일으킬 수 있다는 단점을 가지고 있다. 환자 맞춤형 줄기세포를 제작함으로써, 배아 줄기세포의 단점을 극복할 수 있을 뿐만 아니라 궁극적으로는 인류 삶의 질 개선에 기여할 것으로 기대된다.

주제어: ES cell, mESC culture, Hanging Drop, cardiomyocytes

우리는 팬데믹 시대에서 살고 있기에 현장에서 COVID-19 감염여부 진단의 중요성은 증가하고 있다. 현재 COVID-19의 진단은 자가 진단 키트와 PCR 검사가 수행되지만, 자가 검사키트의 검사의 경우 정확도가 다른 검사에 비해 낮고, 위음성이 나타나는 문제가 존재한다. 또한 PCR 검사의 경우 고가의 장비와 전문가가 필요하며 시간이 필요하다. 본 연구에서는 RNA 표준물질을 활용하여 장비가 필요없는 등온증폭법(RT-LAMP)를 확인하여 COVID-19 감염여부를 진단하고, PCR과 비교하여 최저 detection 값을 비교하고, 민감도가 높은 온도 조건을 탐색하였다. 양성 LAMP 반응을 탁도 변화를 관찰하여 육안으로 확인할 수 있었다. 결과적으로 LAMP 분석은 간단하고 신속하며 민간한 진단 방법으로 현장에서 COVID-19 감염을 신속하게 감지하기 위해 잠재적으로 활용될 수 있음을 알고, 현장진단과 분자진단을 비교하여 관련 분야에 관심있는 학생들 에게 제공할 수 있는 최신자료로서 잠재적으로 개발될 수 있다.

주제어: COVID-19, qPCR, RT LAMP, rapid testing, Gene N, Gene E

코로나19 이후로 “코로나 블루”가 크게 확산되고 우울증 환자의 비율이 증가하였다. 이 연구에서는 항우울제로서 agmatine의 효과 및 agmatine에 의한 중추신경계의 변화를 알아보고자 한다. 두 그룹의 마우스에 각각 agmatine과 saline을 복강투여한 뒤 OFT, NOR, FST의 행동 분석 실험을 실시하여 mouse의 장기기억 능력 변화, 행동 양상, 우울감 완화 정도를 관찰하고, Current Clamp를 통해 agmatine을 투여했을 경우 paired purse의 변화를 분석하였다. 결론적으로 agmatine은 FST에서 latency of immobility를 늦추며, Novel object test에서 전체적인 exploration time 및 novel object 탐색 시간을 증가시키고, current clamp의 paired purse에서 1st FV amplitude 값의 크기, 2nd FV amplitude의 값의 크기, 2nd fEPSP slope 값의 크기를 감소시켜 중추신경계에 변화를 가져온다는 것을 알 수 있었다.

주제어: 항우울제, 마우스 행동 실험, current clamp, 중추신경계, agmatine

신장암은 최근 몇 년 동안 발생률이 증가하는 암이다. 그중 신장 투명세포형 종양은 모든 신장암 의 80%를 차지한다. 신장암에 대한여러 치료법이 개발되고 있는 상태에서, 신장암 세포에서 지질 대사의 특이성은 대사 질환으로도 연구되고 있다. 특히 최근에는 ccRCC에서 여러 지질대사 중 fatty acid oxidation이 억제된다는 연구가 발표됐다. 따라서 우리는 신장투명세포형 종양 발달 과정 중 지방산 베타 산화의 역할에 대해 탐구하여 신장암의 발생률과 전이에 미치는 영향을 알아보고자 했다. 이를 유전자의 발현량을 통해 알아보고자 했고, 지방산 베타산화 관련 유전자에 대해 조사하던 중 같은 역할을 하지만 기질의 크기에 따라 종류가 나뉘는 ACADS, ACADM, ACADVL 유전자를 발견했고, ccRCC와 일반 세포를 비교한 결과, 특징적으로 ACADM 유전자만 발현량과 그에 따른 생존기간이 유의미한 차이를 나타낸다는 것을 발견했다.

주제어: ccRCC, 지방산 산화, ACADS, ACADM, ACADVL

코로나 진단을 위해 현재 이루어지고 있는 PCR 검사는 보건소에 직접 방문해야하며 시간이 오래 걸린다는 불편함이 있다. 반면에 자가진단키트는 정확성이 떨어진다는 문제점이 있다. 코로나와 더불어 독감도 주요한 호흡기감염 질환이다. 둘의 증상이 비슷해 진단을 위해서는 현재로서는 각각 검사를 진행해야 한다는 번거로움이 있다.
본 연구에서는 호흡기감염 질환의 확산을 막기 위해, 코로나와 독감의 구별이 가능하며 신속하고 정확한 자가진단키트를 만들고자 한다. 60도에서 DNA의 증폭이 가능한 등온 핵산 증폭법 (LAMP)을 사용하며, 코로나 바이러스와 인플루엔자 바이러스에 각각 특이적인 primer를 제작하 고자 한다, 따라서 코로나와 독감의 감염 여부를 시각적으로 확인할 수 있는 자가진단키트를 직접 제작하고자 한다.

주제어: 등온 핵산 증폭법, 인플루엔자 바이러스, 코로나 바이러스

녹말의 단위체가 되는 포도당을 첨가하여 사전 연구를 진행해본 결과 접착력이 더 향상되었음을 확인할 수 있었고 더 나아가 다당류의 종류를 확장하여 녹말, 녹말/단당류, 단당류/이당류, 키토산/알긴산 기반 생체접착제를 제조하여 피부 조직에서 접착성의 강화와 생체적합성 평가를 하고 자 한다. 녹말 기반 생체접착제, 키토산 기반 생체접착제, 키토산-녹말 혼용 기반 생체접착제 모두 겔 형태의 접착제 형성에 성공하였으며, 플라스틱 도막을 이용한 간이 실험으로 접착 능력을 시험한 결과, 이전 연구에서 도출한 결과물에 비해 유의미한 결과를 보일 것으로 기대됨.

주제어: 생체접착제, 녹말, 다당류, 친환경, 외상

최근 토종 생태계에 악영향을 미치는 외래종 타감 식물인 가시박이 주목받고 있다. 타감 식물인 가시박에 내성이 있는 식물이 있는 외국 생태계의 모습에서 착안하여 우리나라 토종 식물 중 가시박의 타감작용에 내성을 갖는 것을 찾고 내성 물질을 추출하여 그 효과를 다른 토종 식물에서 확인해보았다. 가시박 서식지의 생태 탐사를 진행하고, 가시박 추출물을 주입한 종자의 경우 비교적 성장이 저해되는 경향성을 보였음을 확인하였다. 그리고 내성 물질을 포함하는 식물 후보군 조사를 위해 달성습지 2차 생태 탐사를 진행하였다. 달성습지 안에서 서로 다른 환경의 두 구역에 서식하는 4종의 식물의 군집수를 조사하여 식물 군집의 분포를 바탕으로 생태계를 분석하였으며 식물의 성장저해 비율을 바탕으로 가시박에 대한 내성 여부를 판단해 내성 후보 식물로 칡과 환삼덩굴을 선정하였다. 세 종과 가시박의 관계를 재검증하기 위하여 모의생태계를 조성, 나팔꽃의 생장저해효과를 재확인하였다. 최종 가시박의 양친매성 타감물질을 제거할 수 있는 화학적 요소로 OH기를 제안하였고, 나팔꽃, 칡, 가시박 추출물에 대하여 FT-IR로 OH기의 존재성을 확인 하였다. 최종 칡 추출물을 나팔꽃에 처리하여 차후 칡 추출물이 가시박 내성물질로써 작용할 수있음을 제시하였다.

주제어: 타감작용, 내성, 외래종, 생태 교란종, 식물 생태계

L, R, G, B 파장별로 위상각, 표토 입자의 종류 및 크기에 따른 편광도를 분석하고, 전천 편광 관측을 하여 편광각과 편광도를 얻어낸 뒤 특정 천체를 편광관측할때 생길 오차들을 보정하는 방법을 알아내며, 편광도 분석 데이터를 기반으로 빛을 반사시키는 천체를 편광 관측하여 천체의 표면에 어떤 종류의 입자가 얼마나 많은지를 추정해낸다.

주제어: 편광관측, 표토 입자, 위상각, 편광각, 편광도

조파기의 성능을 검증하고, 이후에 2차원 조파수조에서 모형실험을 할 때 데이터를 분석하기 위해서는 발생된 파의 주기, 파장, 파고 등을 그때그때 정확하게 측정하여야 한다. 기존에 초음파 센서, 적외선 센서 등으로 파고를 측정해 보았으나 정밀도가 떨어져 데이터를 분석하기엔 적합하지 않았다. 영상 촬영을 통하여 파동의 개형을 알아낼 수는 있지만 파가 생성됨에 따라 실시간으 로 알 수 있는 것이 아니었다.2차원 조파수조에 사용할 수 있는 정밀한 파고계를 개발하는 것을 목적으로 한다. 파고계를 직접 제작하므로 구입하는 것에 비해 경제적으로 제작할 수 있으며, 파고계의 원리를 정확하게 이해하며 그 과정에서 필요한 여러 물질의 특성에 대해 알아본다.

주제어: 저항형 파고계, Wave probe, Arduino