면역측정법의 최초 단계(제 1세대)는 방사선 추적자(radiolabeled analyte marker)를 이용한 길항적 측정방법의 개발과 보급이었다. 제 2세대는 단가항체(monoclonal antibody, McAb)를 이용하고, 비방사성 표지자를 이용하여 비경쟁적 초감도의 측정방법이 면역진단 분야에 적용되는 단계였다. 제 3세대는 최소량화(miniatured), 칩을 이용하는(chip-based) microarray 방법을 응용하여, 한시료에서 여러 가지 생리활성물질, 즉 호르몬의 동태를 파악하는 초감도 다변량분석법(simultaneous ultrasensitive measurement)이 개발되고 보급되는 단계라 할 수 있다. 제 1세대의 방사면역측정법(radioimmunoassay, RIA)을 거쳐 제 2세대 비방사면역측정법(non-isotopic immunoassay methods, NIA)에서 장·단점이 모두 비교되고, 각각의 특수성을 가진 측정법이 정립되고, 유용성, 편이성, 경제성, 분석의 수월성 등등 여러 가지가 고려되어 시장에서의 우열이 정리되고, 생존경쟁의 결과가 평가되었다. 이미 제 3세대(Chip/microarray- based multianalysate ligand assays)가 매우 빠르게 개발되고 있어 새로운 전환기를 맞고 있다고 판단된다. 그러나 이들 역시 우수성이 알려지고는 있으나, 재평가되어야 할 것이다. 또한 이들 초감도 면역측정법들이 이용되어 변(Fecalogram), 뇨(Urinogram), 침(Salivagram) 등에서 호르몬과 유리활성호르몬의 기준치들이 설정, 제시되고 있다. 이러한 진행은 non-invasive한 방법을 정립시키고, 내분비학적 호르몬 변동과 행동, 심리적인 변동, 운동생리학, 수의내분비학, 야생동물의 가임성과 불임성 등을 연구하여 종의 보전을 모니터링하는 새로운 장들을 열어가고 있다고 사료된다.

최근 등장한 차세대 유전체 해독 기술(NGS, Next-generation sequencing)은 대용량의 데이터를 짧은 시간 내에 생산하는 것을 가능케 한다. 이 기술을 이용하여 whole genome de novo assembly, re-sequencing, transcriptome, epigenome 등 다양한 응용 분야로 발전하고 있으며, 이 정보를 해석하여 단일 염기 서열 변이 분석과 유전자 발현량 분석, 후성 유전체 연구 등의 유전체 수준에서 연구를 가능하게 하고 있다. 특히 NGS 중 전사체 해독 기술(RNA-seq)은 유전자의 발현량에 대한 정밀한 분석과 선택적 스플라이싱에 의한 새로운 전사체 발견, 신규 유전자 발견 등 기존의 방법들이 제공하지 못하는 새로운 정보를 밝혀내고 있으며, 후성 유전체 해독 연구 역시 생물의 시기별 환경별 유전자 발현 조절 기작인 메틸레이션에 대한 다양한 분석을 가능하게 하여 다양한 환경에서 발현되는 유전자의 isoform과 그 발현량 조절에 대한 연구를 가능하게 한다. 이 발표에서는 NGS 기술에 대한 설명과 이를 이용한 다양한 응용분야를 소개하고, NGS 기술을 이용하여 이루어진 발생생물학 분야에서의 최근 연구 결과에 대한 소개한다.

배아발생초기에 분화되는 영양외배엽(TE:trophectoderm)은 태반형성에 기여하는 첫 번째 세포 종류 (type)으로 생식과정에 중요한 역할을 한다. 내부세포괴(ICM)과 더불어 TE로 분화되기 위한 세포운명(cell fate)을 조절하는 전사인자(transcription factor)에 대한 연구는 생쥐, 가축, 인간 등에 대해서 많이 연구 되어 왔다. 하지만 구조형태학적 측면에서 살펴보면 TE의 상피세포화와 포배강 형성에 관한 연구는 주로 tight junction 단백질, 이온 경사 및 물 이동 통로 단백질 등 직접 관련된 개별 유전자/단백질에 대한 연구만 진행되었지만 이들 유전자의 발현을 조절하는 전사인자에 대한 연구는 보고되지 않았다. 본 연구는 RNA 간섭 방법을 이용하여 tight junction과 포배강 형성에 필요한 유전자의 전사인자인 Tcfap2c을 규명하였다. 또한 Tcfap2c는 Cdkn1a(p21)의 발현을 억제하여 상실배에서 배반포로 발달하기 위한 세포증식에 관여한다.

Golden hamsters are seasonal breeders whose reproductive activities are active during summer. Their sexual function is completely suppressed in winter. In oriental society, traditional medicines have been utilized in treating various complaints. One of them is Cynomorium songaricum (CS) whose extract has been used in treating male impotence and sexual dysfunction. We investigated the effects of aqueous CS extract on the process of spermatogenesis in golden hamsters. The animals were divided into 4 groups: long photoperiod (LP) control, short photoperiod (SP) control, and SP animals treated with low or high concentrations of CS. The animals were daily intubated with low (1.25 g/kg) or high (2.50 g/kg) concentrations of the CS aqueous extracts for 8 weeks. The control animals received the vehicle. The volume of testis was measured consecutively from the same animal at 4 week intervals. As results, the LP control animals showed large testes that indicate reproductively active function, but SP control animals displayed remarkably reduced testes that reflect inactive function. The outcomes of the reproductive activity from low concentrations of CS were not conspicuous. And the integral consequences of the reproductive activity from high concentrations of CS treatments were not significant either. But in tracing the individual animals treated with high CS extract, the effects were evidently splitted into dichotomy. In one subgroup small testes were displayed as in SP control animals, but in the other subgroup large testes were demonstrated as in LP control animals, which implies the absolute prevention of regressing activity by SP. These results suggest that the CS extract has a potency to prevent the regressing effects of SP and promotes the male fertility by strengthening the spermatogenesis in the golden hamsters.

체세포분열에서는 세포질 분열이 완성된 형태로 두 개의 독립적인 딸 세포가 형성되지만, 분열중인 생식세포들은 intercellular bridge를 통해 연결되어 있다. Centralspindlin complex의 구성성분 중 하나인 mitotic kinesin-like protein-1 (MKLP1)은 세포분열 중기 및 후기에 염색체 분열과 cytokinesis에 관여한다. 생식세포에서의 세포분열 후기단계에서 발현되는 testis-expressed gene 14(TEX14)는 kinetochore의 요소 중 하나로, 세포 후기 단계에 생성되는 intercellular bridge의 구성요소 중 하나이다. Aurora kinase B(ARKB)는 MKLP1을 인산화시켜 intercellular bridge를 안정화한다. 본 연구에서는 정소 내 생식세포의 증식과 감수분열, 정자형태형성 과정에서 ARKB에 의한 MKLP-1의 기능조절 연구의 일환으로 발생중인 생쥐 정소에서 MKLP1, ARKB, TEX14 발현을 분석하였다. 본 연구에서는 임신 19일째 배아, 출생 직후, 출생 후 1, 2, 4, 8주령의 수컷 생쥐의 정소를 대상으로 하였다. 정량적 RT-PCR법을 이용하여 정소 내 MKLP-1 mRNA 발현을 확인하였으며, Western blot을 이용하여 MKLP-1 단백질 발현을 확인하였다. 또한 면역조직화학법을 이용하여 정소 내 MKLP-1,ARKB, TEX-14의 발현을 확인하였다. Western blot 결과, 정소에서 110 kDa의 MKLP-1 단백질 발현을 확인하였다. 생후 2주령부터 MKLP-1 mRNA 발현이 유의적으로 증가하였다. MKLP-1 immunoreactivity는 생후 1일 정소의 gonocytes, 생후 1주령 정소의 spermatogonia, 생후 2주령 정소의 early spermatocytes에서는 핵과 intercellular bridge에서 발현하였고, 생후 4주 및 8주령 정소의 pachytene spermatocytes 이후 단계의 생식세포들에서는 intercellular bridge에서 발현하였다. Sertoli cell과 Leydig cell 핵의인 부위에서도 발현하였다. ARKB는 pachytene spermatocyte의 핵과 intercellular bridge에서 강하게 발현하였다. TEX14 immunoreactivity는 생후 1일 정소에서 발현은 거의 되지 않았다. 생후 1주부터 성체시기까지 생식세포의 intercellular bridge에서 발현하였다. 정소 내에서 MKLP-1은 gonocytes, spermatogonia, 초기감수분열 중인 spermatocytes의 핵과 intercellular bridge에서 활성을 띄는 반면 pachytene spermatocyte 이후부터는 intercellular bridge 형성에 관여하는 것으로 사료된다. ARKB는 intercellular bridge에서 MKLP1의 안정화에 기여하지만 Pachytene spermatocyte stage 전후단계의 생식세포의 핵에서 MKLP1의 발현을 제한하는 상반된 역할을 하는 것으로 사료된다.