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환경독성물질의 모니터링을 위한 바이오분석 시스템의 개발

환경독성물질의 모니터링을 위한 바이오분석 시스템의 개발. 건 국 대 학 교 이 창 수. 충북지역환경기술개발센터. 정보화 고령화 환경문제. 환경오염물질의 확산. 환경호르몬 (environmental hormone) 환경호르몬 독성의 문제점 만성독성 화학적 안정성 다이옥신류 (dioxins) : 약 200 종류 PCDD (2,3,7,8-TCDD, 75 종류 ), PCDF (135 종류 ), coplanar PCB (12 종류 ) 성질 지용성 및 생물 농축 발생원인

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환경독성물질의 모니터링을 위한 바이오분석 시스템의 개발

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Presentation Transcript

  1. 환경독성물질의 모니터링을 위한 바이오분석 시스템의 개발 건 국 대 학 교 이 창 수 충북지역환경기술개발센터

  2. 정보화 고령화 환경문제

  3. 환경오염물질의 확산 • 환경호르몬 (environmental hormone) • 환경호르몬 독성의 문제점 • 만성독성 • 화학적 안정성 • 다이옥신류 (dioxins) : 약 200종류 • PCDD (2,3,7,8-TCDD, 75종류), PCDF (135종류), coplanar PCB (12종류) • 성질 • 지용성 및 생물 농축 • 발생원인 • 소각, 농약, 표백살균

  4. 환경모니터링 신기술개발 물 토양 환경모니터링 신기술 개발 환경위해성 농축산물 •물리화학적 측정 •생물학적 측정

  5. 환경 모니터링 기술 • 물리 화학적 분석 : 화학 지표 • 고가의 분석장비 : HRGC-HRMS • 시료의 전처리 기술 : 용해, 추출, clean up • 고가의 분석료, 전문인력 * 인체 유해성 평가 : 불가능 • 생물학적 분석 : 생물 지표 • 생물모델 : 어류, 수생식물 • 재조합 미생물 : 바이오 센서 • Cell-based bioassay : 발현벡터, 세포종 개발의 필요성 * 비보고 유사물질 : 종합적 분석 가능

  6. 분석원리 Chemical assay 화학약품 화학반응 물질양 대상시료 Bioassay 생물재료 생물반응 생물작용양 • Bioassay 특징 • 물질을 몰라도 총 독성의 존재파악이 가능 • 화학분석만으로 측정 불가능한 미량의 화학물질의 영향에 대한 • 종합평가 가능

  7. 바이오 분석법의 활용현황 • 미 국 • 2001년 : FDA(식품의약청), 식품 중 dioxin 류 측정법으로 채용 • 유 럽 • 2000년 : 식품ㆍ사료ㆍ생체 중의 dioxin 류 검출에 채용 (벨기에) • 2002년 : Screening 분석용으로 바이오분석법 채용 • 2005년 : 토양ㆍ가축ㆍ사료 등의 검사법으로 채용 (폴란드) • 아시아 • 2005년 : 바이오분석법을 공인분석법으로 인정 (일본) • 2005년 : 식품 등 분석에 채용 (대만)

  8. 연구목적 • 연구목적 환경독성물질 분석용 바이오 모니터링 시스템을 구축하여 토양, 수질, 농축산물의 오염 관리에 활용 • 연차별 목표 • 1차년도 : 바이오 모니터링 분석시스템 구축 Cell-based bioassay : reporter gene Biomarker assay : CYP1A1 DNA-protein binding assay : AhR complex • 2/3차년도 : 수질, 토양 오염의 바이오 모니터링 이용성 검토 • 농축산물 오염의 바이오 모니터링 이용성 검토

  9. 연구개발 추진체계 1 차 년도 2, 3 차 년도

  10. R 독성물질의 세포내 작용기작 발 광 T D Reporter activity Translation DRE CYPs / Reporter Protein synthesis mRNA 독성발현 Rcombinant Cell Line

  11. Dioxin-responsive GFP reporter gene * 바이오센서 원리

  12. GFP cell bioassay 검출 최적조건 * 형광활성의 유도 특이성 : 형질전환세포, TCDD

  13. Dose effects of dioxins on GFP induction * 독성 종류 및 농도 의존성

  14. GFP induction by flavones Agonistic effect Dose effect * 낮은 활성과 처리량과의 연관성

  15. Antagonistic effects of flavones * Flavone 구조차이와 활성차이

  16. Pig CYP1A1 gene promoter * 새로운 발현벡터 개발 중

  17. Dioxin-induced CYP1A1 mRNA Brain tissue Hepa cells * Biomarker

  18. 반응 세포추출액 환경독성물질 밴드 검출 (±) DNA – Protein binding assay * 환경독성 저해물질

  19. Apolipoprotein Creatin kinase Not identified Glutathione S-transferase Not identified Biomarker 발굴과 Proteome 분석 * 새로운 biomarker 탐색 및 발굴

  20. 결과 요약 • Reporter gene assay • 모니터링용 cell bioassay 검출의 최적조건 확립 • 다이옥신에 대한 cell bioassay의 반응성 검토 - 농도, 반응감도, 반응범위, AhR 의존성 확인 • 새로운 발현벡터 개발진행 중 • Biomarker assay • CYP1A1 발현유도성 검토 : 배양세포 및 조직 • Proteomics를 이용한 독성진단용 biomarker 발굴 • DNA-binding assay • DNA–Protein binding assay를 이용한 독성 측정

  21. 연구계획 / 활용방안 • 금후 연구계획 • 시료별 바이오독성 분석 • - 환경시료(토양, 수질), 식품/생체시료(우유, 혈액, 육/유제품, 사료) • 세포반응시스템의 개량연구 • - 발현벡터 및 재조합세포주 개발 • 금후 활용방안 • 유용한 분석기술의 현장검증 • 저비용의 생물학적 환경오염 관리 • 지역특산품 및 식품의 품질 안전성 관리

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