논문제목 : Developmental toxicity of fipronil in early development of zebrafish (Danio rerio) larvae: Disrupted vascular formation with angiogenic failure and inhibited neurogenesis
저널이름 : Journal of Hazardous Materials (2019, IF=7.650)
저자 : Hahyun Park, Jin-Young Lee, Sunwoo Park, Whasun Lim, Gwonhwa Song
송권화 교수 연구팀의 박하현 박사과정생은 제브라피쉬 모델을 활용하여 피프로닐 (Fipronil)이 초기 혈관 신생과 신경 발달에 미치는 영향에 관한 논문을 국제학술지인 ‘Journal of Hazardous Materials’에 발표하였다.
제브라피쉬는 인간과 유전적으로 높은 유사도를 보이고 동물 모델 중 하나이고, 전반적인 기관의 발달과 기능 연구를 위한 모델 동물로 활용되어 왔으며 인간의 질병을 모델링하는 분야에도 폭넓게 활용되고 있다. 또한 산란주기 뿐만 아니라 전반적인 발달 과정이 수정 후 24시간 전후로 빠르게 진행이 되며, 가시적으로 확인가능한 체외 발달의 특징들은 배아의 발달과정에서 나타나는 손상을 파악하기에 용이하다.
이러한 장점을 활용하여 본 연구팀은 살충제가 비표적 유기체에 노출되었을 때 미치는 영향을 보기 위하여 발달 초기 제브라피쉬의 배아에 피프로닐을 처리한 후 나타나는 신체 손상과 기관 발달의 저하를 확인하였다. 즉, 급성 독성을 나타내는 지표로 생존율, 부화능력의 감소와 함께 눈이나 꼬리와 같은 주요 기관에 세포자멸사가 유도됨을 확인하였다. 또한 노출 초기에 나타난 심장 부종과 심박동의 불안정한 양상을 바탕으로 혈액 순환 장애 유도를 확인하기 위하여 혈관 생성에 관여하는 fli1 유전자에 형광 단백질을 표지한 형질전환 제브라피쉬 모델을 통해 피프로닐 노출이 초기 혈관 생성 억제에 관여함을 확인하였다. 이는 혈관 생성과 신경 발생은 각 조직을 구성하는 특정 세포로의 분화를 유도할 때 유전적 신호 전달을 공유하며 높은 상관성을 보인다. 따라서 그다음으로는 발달 초기에 oligodendrocyte에서 주로 발현하는 olig2 유전자에 형광 단백질을 표지한 모델을 통해 신경 발생의 패턴이 저하되었으며 신경 발생과 관련된 유전자 발현의 감소 경향을 확인하였다.
종합적으로, 본 연구 결과를 통해 환경 노출 유해 물질의 독성 평가에 제브라피쉬 모델 활용의 유용성을 확인하였고, 이는 미래에 인간의 전반적인 생활에 영향을 미치는 환경 오염 유발 신물질에 대한 데이터베이스 구축을 용이하게 할 것으로 예상된다. 또한 발달 과정과 관련된 유전자 혹은 세포 내 조절 인자 연구에도 해당 모델을 적용하여 전반적인 초기 발달 연구에도 기여할 수 있을 것이다.