허혈성 뇌졸중 치료를 위한 저산소 상태 유도 치료 유전자의 전달

Abstract

Heme oxigenage-1 (HO-1)은 허혈성 뇌졸중을 유전자 치료를 통해 사용할 수 있다. 이 HO-1을 Erythropoietin enhancer와 함께 plasmid DNA에 넣어 재조합 유전자 벡터를 제작하였다. HO-1은 heme catabolism의 속도결정단계에 작용하는 효소로서, 반응산물로 carbon monoxide (CO), biliverdin, free ion (Fe2+)을 생성한다. 반응산물 중 CO는 염증관련 인자들을 억제하며, heme 또는 다른 금속이온을 가지고 있는 효소들과 반응하여 구조를 변형시킴으로써 활성의 변화를 일으키며, 능동적 세포사멸을 억제한다. biliverdin은 biliverdin reductase의 작용에 의하여 bilirubin으로 전환되며, 이는 강한 항산화 작용을 가짐으로써 대부분의 HO-1의 보호작용을 매개한다. 이처럼 HO-1은 다양한 조직/세포에 있어, 항염증, 항산화, 능동적 세포사멸 억제 작용을 갖는 것으로 알려져 산화적 염증적 과정이 매개하는 다양한 질병의 타겟으로 큰 주목을 받고 있다. 재조합 유전자의 치료 효과를 평가하기 위해 Epo enhancer를 제거한 plasmid DNA를 대조군으로 사용하였다. In vitro 상에서 Epo enhancer 유무에 따른 발현량을 평가하기 위해 normoxia/hypoxia 환경에서 Neuro2A를 배양한 후 human HO-1 ELISA를 실행하였고 저산소 상태에서 과발현된 HO-1의 cytoprotection 효과를 보기 위하여 여러가지의 cytotoxicity assay를 실행하였다. 또한 재조합 유전자가 실제 생체 내의 환경에서 작용할 수 있는지를 SD.rat MCAO storke model을 통하여 in vivo 실험으로 평가하였다. TTC staining으로 뇌경색 부위의 넓이 감소를 확인하였고 뇌조직의 paraffin section TUNEL assay를 통해 HO-1의 apoptosis 감소 효과를 확인하였다. 결론적으로, Epo enhancer를 통해 저산소 상태에서의 유전자 발현을 증가시키고 HO-1의 항산화 기능과 세포사멸 억제를 통해 허혈성 뇌졸중 치료의 긍정적인 효과를 볼 수 있었다.