[표지] 1
최종보고서 2
요약문 4
목차 7
약어표 12
1. 연구개발과제의 개요 16
1) 연구개발의 개요 16
2) 연구개발의 필요성 22
(1) 국내 기술 수준 및 시장 현황 22
(2) 국외 기술 수준 및 시장 현황 27
(3) 연구개발의 필요성 30
2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 31
1) 1차년도 (2017) 32
2) 2차년도 (2018) 33
3) 3차년도 (2019) 34
4) 4차년도 (2020) 35
5) 5차년도 (2021) 36
3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 37
1) 연구수행 결과 37
(1) 정성적 연구개발성과 37
(2) 정량적 연구개발성과 121
(3) 세부 정량적 연구개발성과 122
(4) 계획하지 않은 성과 128
2) 목표 달성 수준 132
4. 목표 미달 시 원인분석 133
1) 목표 미달 원인 (사유) 자체분석 내용 133
2) 자체 보완활동 133
5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 134
1) 관련 분야에 대한 기여 정도 134
2) 기대효과 135
6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 136
7. 참고문헌 137
8. 부록 (참고결과) 139
[뒷표지] 153
표 1. 환경성질환 연구센터 정보 (2021년 09월 기준) 24
표 2. SNP 유전자형분석 실험을 위한 gDNA 조건 37
표 3. DNA 메틸화 실험을 위한 gDNA 조건 37
표 4. 환경유해인자 (중금속) 노출과 건강 영향 (출생 결과)의 상관성분석 결과 43
표 5. 연관성분석 및 환경유해인자 (중금속) 노출에 따른 상호작용 분석 비교 결과 45
표 6. 조산에 대한 유전자×환경 (산전 납 노출) 상호작용에 관여하는 SNP 리스트 47
표 7. 저체중에 대한 유전자×환경 (산전 납 노출) 상호작용에 관여하는 SNP 리스트 47
표 8. cg21010642의 메틸화 수준에 따른 산모의 카드뮴 수준 및 조산과의 상관관계 49
표 9. 환경유해인자 분석 정보 52
표 10. 환경유해인자 데이터 전처리 후 시료 및 유해인자 분석 수 52
표 11. 엄마와 아기의 환경유해인자 노출 측정값에 대한 상관성 분석 결과 53
표 12. 분석에 활용된 아기 추적시료 개월별 수 60
표 13. 전처리과정 후 선정된 아기시료 리스트 61
표 14. 전처리과정 후 선정된 환경유해인자 리스트 61
표 15. 아기 개월 수에 따른 환경유해인자의 변화량에 대한 상관성 분석 결과 63
표 16. 환경유해인자 노출과 환경성질환 (건강영향)간의 상관성분석 결과 69
표 17. 아토피피부염에 대한 유전자×환경 (수은 노출) 상호작용에 관여하는 SNP 리스트 73
표 18. 그룹별 차등 발현된 유전자 수 74
표 19. 환경유해인자 노출그룹과 환경성질환 그룹 간 중복된 유의한 유전자 수 74
표 20. 엄마그룹에서 저체중과 관련된 중첩유전자의 pathway 결과 76
표 21. 아기그룹에서 저체중과 관련된 중첩유전자의 pathway 결과 77
표 22. 환경성질환 (건강영향)과 연관 있는 pathway와 관련된 유전자의 발현 패턴 78
표 23. 분석 조건에 해당하는 그룹 간의 차등 메틸화 지역에 분포한 유전자의 수 82
표 24. 환경유해인자 노출그룹과 환경성질환 그룹 간 중복된 유의한 유전자 수 82
표 25. 엄마그룹에서 조산과 관련된 차등 메틸화 지역에 분포한 중첩유전자의 pathway 분석결과 83
표 26. 엄마그룹에서 저체중과 관련된 차등 메틸화 지역에 분포한 중첩유전자의 pathway 분석결과 84
표 27. 아기그룹에서 조산과 관련된 차등 메틸화 지역에 분포한 중첩유전자의 pathway 분석결과 85
표 28. 아기그룹에서 저체중과 관련된 차등 메틸화 지역에 분포한 중첩유전자의 pathway 분석 86
표 29. 환경성질환 (건강영향)과 연관 있는 pathway와 관련된 차등 메틸화 지역에 분포한 유전자 메틸화 패턴 86
표 30. 혈액수집 용기 종류 91
표 31. 즉시 RNA 추출 정량 결과 93
표 32. 즉시 RNA 추출 정성 결과 93
표 33. 1개월 장기보관 후 RNA 추출 정량 결과 94
표 34. 1개월 장기보관 후 RNA 추출 정성 결과 95
표 35. 2개월 장기보관 후 RNA 추출 정량 결과 96
표 36. 2개월 장기보관 후 RNA 추출 정성 결과 97
표 37. 6개월 장기보관 후 RNA 추출 정량 결과 98
표 38. 6개월 장기보관 후 RNA 추출 정성 결과 99
표 39. 12개월 장기보관 후 RNA 추출 정량 결과 100
표 40. 12개월 장기보관 후 RNA 추출 정성 결과 101
표 41. EDTA tube + PAXgene reagent 6개월 장기보관 후 RNA 추출 정량 결과 106
표 42. EDTA tube + PAXgene reagent 6개월 장기보관 후 RNA 추출 정성 결과 106
표 43. EDTA tube + PAXgene reagent 12개월 장기보관 후 RNA 추출 정량 결과 107
표 44. EDTA tube + PAXgene reagent 12개월 장기보관 후 RNA 추출 정성 결과 107
표 45. 전혈 + TRIzol reagent (vortex) 보관 조건의 RNA 추출 정량 결과 108
표 46. 전혈 + TRIzol reagent (vortex) 보관 조건의 RNA 추출 정성 결과 108
표 47. 전혈 + TRIzol reagent (invert) 보관 조건의 RNA 추출 정량 결과 109
표 48. 전혈 + TRIzol reagent (invert) 보관 조건의 RNA 추출 정성 결과 109
표 49. PBMC + TRIzol reagent 보관 조건의 RNA 추출 정량 결과 110
표 50. PBMC + TRIzol reagent (invert) 보관 조건의 RNA 추출 정성 결과 110
표 51. 혈액 보관그룹별 유의하게 발현차이를 보인 유전자의 수 116
그림 1. 환경성질환 치료비용 현황 16
그림 2. 서울시의 환경성질환 현황 17
그림 3. 익스포좀 개념 18
그림 4. 산모에서 태아로 전달되는 환경유해인자 18
그림 5. 멀티오믹스을 활용한 질병 원인 규명을 위한 접근법 19
그림 6. 연구개발의 개요 20
그림 7. 모자환경보건 (MOCEH) 연구 23
그림 8. 환경성질환연구센터 주요 기능 및 체계 24
그림 9. 국내 빅데이터 시장 규모 26
그림 10. 유아기 익스포좀 (HELIX) 연구 정보 28
그림 11. 어린이 환경보건 코호트 (JECS) 연구방법 28
그림 12. 한국익스포좀연구단 연구수행 내용 31
그림 13. DNA을 활용하는 실험에 적합한 gDNA 상태 37
그림 14. APMRA를 활용한 SNP genotyping 실험 및 전처리 과정 38
그림 15. EPIC arrary를 활용한 DNA methylation 실험 및 전처리 과정 38
그림 16. NGS을 활용한 mRNA 시퀀싱 및 전처리 과정 39
그림 17. NGS을 활용한 MeDIP & ChIP 시퀀싱 및 전처리 과정 40
그림 18. 환경유해인자 외인성대사체 데이터 전처리 기준 42
그림 19. 환경유해인자 (중금속)별 엄마 (산모)-아기 상관성 분석 결과 43
그림 20. 모체코호트 결측값 대체 분석 후 SNP 수치 44
그림 21. 환경성질환 (건강영향)과 연관성 분석 결과 (Manhattan & Q-Q plot) 46
그림 22. 건강영향에 의해 유의하게 변화된 DMP를 확인한 결과 (Manhattan plot) 48
그림 23. 환경유해인자 노출에 의해 유의하게 변화된 DMP를 확인한 결과 (Manhattan plot) 49
그림 24. cg21010642 CpG마커에 대한 엄마의 카드뮴 노출과 임신 주수와의 상관성 결과 50
그림 25. cg21010642 과메틸화에 의한 조산에 대한 예측된 메커니즘 51
그림 26. 전혈을 통해 확인한 환경유해인자별 엄마-아기 상관성 분석 결과 55
그림 27. 혈청을 통해 확인한 환경유해인자별 엄마-아기 상관성 분석 결과 57
그림 28. 소변을 통해 확인한 환경유해인자별 엄마-아기 상관성 분석 결과 60
그림 29. 아기 개월수에 따른 환경유해인자의 변화량에 대한 상관성 분석 결과 68
그림 30. 그린코호트 결측값 대체 분석 후 SNP 수치 70
그림 31. 엄마그룹을 활용한 환경성질환과 연관성 분석 결과 (Manhattan & Q-Q plot) 71
그림 32. 아기그룹을 활용한 환경성질환과 연관성 분석 결과 (Manhattan & Q-Q plot) 72
그림 33. 납 노출 및 출생체중에 대한 volcano plots 75
그림 34. 엄마그룹의 유의 수준의 유전자와 납 노출 및 출생체중의 상관관계 79
그림 35. 아기그룹의 유의 수준의 유전자와 납 노출 및 출생체중의 상관관계 80
그림 36. 엄마와 태아의 납 노출과 저체중아 간의 예측 연관성 80
그림 37. FOSL1 유전자의 Wnt signaling pathway로 인해 가능한 세포 주기 파괴 81
그림 38. 엄마와 태아가 납과 비소에 노출되는 것과 조산 사이의 예측 연관성 87
그림 39. 엄마 및 아기 기작 모두에 의해 조절되는 oxytocin signaling pathway 87
그림 40. 환경유해인자 (중금속) 노출의 의해 발현이 조절되는 유전자 및 다양한 경로 88
그림 41. 납 노출에 의한 저체중 예측 시제품 89
그림 42. 납 노출에 의한 조산 예측 시제품 89
그림 43. 비소 노출에 의한 조산 예측 시제품 89
그림 44. 혈액 안정성 평가 수행을 위한 IRB 승인 (고려대학교) 91
그림 45. 혈액 안정성 평가 실험 조건 92
그림 46. EDTA tube 보관 혈액의 조건 별 RIN 중앙값 102
그림 47. Incubation 조건 별 평균 RIN 값 102
그림 48. 장기보관 개월 별 평균 RIN 값 102
그림 49. EDTA tube vs. PAXgene tube 보관 혈액의 incubation 조건 별 RNA 상태 비교 103
그림 50. EDTA tube vs. PAXgene tube 보관 혈액의 장기보관 기간 별 RNA 상태 비교 103
그림 51. EDTA tube + PAXgene reagent 실험에 사용한 시료 (노란색, 초록색) 105
그림 52. EDTA tube + PAXgene reagent 혼합 혈액의 incubation 조건 별 RNA 상태 비교 111
그림 53. EDTA tube + PAXgene reagent 혼합 혈액의 장기보관 기간 별 RNA 상태 비교 111
그림 54. TRIzol reagent 보관에 따른 시료 준비 조건 별 RNA 상태 비교 112
그림 55. TRIzol reagent 보관에 따른 장기보관 기간 별 RNA 상태 비교 113
그림 56. 오믹스 실험을 진행한 혈액 보관 조건 113
그림 57. CTRL, PAXgene 및 EPR 그룹의 PCA plot 114
그림 58. 혈액 보관 조건 그룹별 비교분석 세트 115
그림 59. CTRL과 비교한 EPR 그룹의 volcano plot 117
그림 60. EPR 그룹의 mRNA 발현패턴 118
그림 61. 유전자의 특성 분포 범위 119
그림 62. 발현차이와 유전자 길이 및 GC 비율의 연관성 119