본 연구의 목적은 알츠하이머질환(Alzheimer’s disease: AD) 동물 모델을 대상으로 트레드밀 운 동(Treadmill exercise: TE)과 환경강화(environmental enrichment: EE) 처치가 인지기능, 근 기능, 및 밀 착연접 단백질 발현에 미치는 영향을 확인하는데 있다. AD 동물 모델을 제작하기 위해 aluminum chloride(AlCl3)를 90일간(40mg/kg/하루) 투여 하였으며 동시에 TE(10-12m/min, 40-60min/day) 혹은 EE에 노출시켰다. 그 결과 AlCl3 투여에 의한 인지기능 저하와 근 기능 감소가 TE와 EE에 의해 완화된 것 으로 나타났다. 또한, TE와 EE는 AD 질환에서 나타나는 β-amyloid(Aβ), alpha-synuclein 및 tumor necrosis factor-α(TNF-α) 단백질의 발현 증가를 감소시킨 것으로 나타났다. 게다가 TE와 EE는 AlCl3 투여에 의해 감소된 밀착연접 단백질(Occludin, Claudin-5 및 ZO-1)의 발현을 통계적으로 유의하게 증가시킨 것으로 나타났다. 마지막으로 Aβ 단백질과 밀착연접 단백질과의 상관분석을 실시한 결과 부적 상 관관계(Occludin: r=-0.853, p=0.001; Claudin-5 : r=-0.352, p=0.915; ZO-1 : r=-0.424, p=0.0390) 로 나타났다. 따라서 이를 종합해 보면 TE 혹은 EE 처치는 AD에 나타나는 병리학적 특징들을 일부 완화 시켜 인지기능과 근 기능을 일부 개선 시킬 수 있는 효과적인 운동 방법이라고 생각된다.

이 연구는 초분광 영상으로 두 품종의 콩(청자 3호, 대찬)의 들불병을 진단할 수 있는 모델과 다중분광 영상센서를 개발하기 위해 수행되었다. 무처리구와 들불병 처리구에서 5 nm full width at half maximum (FWHM)으로 구성된 원시 초분광 중심파장들의 콩 식물 영역 반사율들을 추출하여 10 nm FWHM으로 병합한 후, t-test로 차이가 나타난 blue, green, red, red edge, NIR1 및 NIR2 각 영역에서 선정된 대표 밴드로 121개의 식생지수를 계산하였다. 식생지수를 입력변수로 support vector machine (SVM), random forest (RF), extra tree (EXT), extreme gradient boosting (XGB)의 머신러닝 기법과 shapley additive explanation 변수 선택 기법을 적용하여 들불병 진단에 가장 적절한 모델을 선정하고 사용된 식생지수와 파라미터를 나타내었다. T-test 결과 품종에 상관없이 blue 1개(420 nm), green 2개(500, 540 nm), red 1개(600 nm), red edge 2개(680, 700 nm), NIR1 2개(780, 840 nm), NIR2 1개(920 nm)의 총 9개 대표 밴드들이 선택되었고, 성능 평가를 통해 선정된 모델에 청자 3호의 경우 SVM모델(OA=0.86, KC=0.72, 10 VIs)이 선정되었으나 혼동행렬 분석 결과 정상오분류가 적은 RF모델이 선택되었다. RF모델(식 생지수 : RE/Blue, NSI, GDVI, Green/Blue, 파라미터 : max_depth=6, n_estimators=100)은 OA=0.81, KC=0.60, precision=0.86, recall=0.81, F1 score=0.80의 성능을 나타내었다. 대찬은 EXT모델(식생지수 : YVI, RE/Green, 2YVI, 파라미터 : max_depth=8, n_estimators=10)이 선정되 었고, OA=0.86, KC=0.72, precision=0.86, recall=0.86, F1 score=0.86의 성능을 나타내었다.

모기는 감염병을 매개하는 종으로 전염병 확산 억제를 위해서는 개체수의 감시와 정확한 예측이 필요하다. 본 연구에서는 모기 개체수 및 기상 및 현장 자료를 활용해 모기 개체수 머신러닝 모델을 개발하였다. 모기 개체수는 디지털 모기 측정기(Digital Mosquito Monitoring System, DMS)의 2015 년~2022년의 5월~10월의 자료를 활용하였다. 기상 자료는 기온, 강수량, 풍속, 습도를 사용하였으며, 현장 조사 자료는 현장을 명목척도와 서열척도로 나누어 기록하여, 명목 척도의 경우 원핫 인코딩으 로 변환해 수치화하여 사용하였다. 분석에 사용된 머신러닝 모델은 Artificial Neural Network, Random Forest, Gradient Boosting Machine, Support Vector Machine이며 성능지표로 R2, RMSE를 사용하였다. 연구 결과, Gradient Boosting 모델이 R2 0.4, RMSE 22.45로 가장 좋은 성능을 나타냈다. 현장 조사 자료 를 분석에 활용하였을 때 R2는 증가하였고, RMSE는 감소하였다. 본 연구 결과 모기 개체수에 현장 조사 자료가 예측 정확도를 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

본 연구는 머신러닝 기법을 토대로 15개 환경 변수를 활용하여 소나무재선충병의 위험지역 분포를 예측하였다. 연구는 최대 엔트로피 모델을 머신러닝 기법으로 활용하였고, 연구 지역은 경주이며 연구 기간은 2018∼2020년이다. 모델의 평가에는 AUC(area under the curve)를 이용하였다. 연구 지역에서 소나무재선충병의 감염목 핵심 분포 지역은 2018년 대비 2019년과 2020년에 각각 2.5배와 4.7배 확대되었다. 소나무재선충병의 감염목 분포 추정 모델의 AUC는 모든 해에 최소 0.86 이상이었다. 모델에서 가장 중요한 변수는 직전 해의 감염목 근접도 이었다. 지형과 도로와의 인접성, 목조건물 인접성, 5월 평균 기온도 중요한 변수이었다. 인간 활동과 매개충의 생장 환경이 소나무재선충병의 공간적 분포에 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. 나아가 연구의 결과는 감염목 분포 정보의 지속적인 구축과 공유가 소나무재선충병 예방을 위한 정책과 연구에 중요하다는 것을 시사한다.

This study examined the spatial autocorrelation of the 2016 foot and mouth disease (FMD) outbreaks in South Chungcheong to determine the association between the disease epidemics and pig farm vehicle movements. Two spatial autocorrelation testing methods were used: Moran’s I and Getis-Ord G statistics. The Moran’s I statistic for the FMD outbreak areas was -0.239, and its p-value was less than 0.007. The median Getis-Ord G statistic for the FMD outbreak areas was -0.323. The results indicated that the geographical distribution of the FMD outbreak areas was not spatially homogeneous. The spatial autocorrelation of the 2016 FMD epidemics was considered by applying a geographical weighted Poisson regression (GWPR) model in the analysis, in which pig farm vehicle movements were used as risk factors for the 2016 FMD epidemics. The number of FMD-infected farms per second-level administrative province (si or gun) was used as a dependent variable. The number of farm vehicle movements within the province (within variable), from one province to other provinces (outbound variable), or from other provinces to one province (inbound variable), were included as independent variables in the GWPR model. The results of the GWPR model were as follows. The estimated median coefficient of the log-transformed within variable, the log-transformed outbound variable, and log-transformed inbound variable were -0.000, 0.010, and -0.009, respectively. The optimal bandwidth for the GWPR model was 80.49, and the AIC score was 89.35. The results showed that the GWPR model would provide an understanding of the relationship between the 2016 FMD epidemics and pig farm vehicle movements

본 연구는 파킨슨 질환(Parkinson’s disease) 마우스 모델을 대상으로 지구성 운동과 MitoQ 섭취가 뇌의 흑질의 미토콘드리아 기능에 미치는 영향을 확인하는데 목적이 있다. 파킨슨 질환을 유도하기 위해 C57BL/6 수컷 마우스를 대상으로 복강 내 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6 tetrahydropyridine (MPTP) 25mg/kg과 흡수를 돕기 위한 probenecid 250mg/kg을 이용하여 주 2회 5주간 총 10회 투여하였다. 실험 집단은 생리식염수를 투여하는 집단(Normal Conrol (NC), n=10), MPTP 투여집단(MPTP Control (MC), n=10), MPTP 투여 + MitoQ 투여집단(MPTP + MitoQ (MQ), n=10), MPTP 투여 + 운동집단 (MPTP + Exercise (ME), n=10), MPTP 투여 + MitoQ 투여 + 운동집단(MPTP + MitoQ + Exercise (MQE), n=10) 총 5 집단으로 구성하였으며, 운동집단은 지구성 운동을 실시하였고 MitoQ집단은 점진적으로 250μmol로 늘리면서 5주간 섭취하였다. 연구결과 Rotarod-test에서 MC 집단에 비해 처치 집단은 운동 기능 저하의 개선을 보였다. 또한 MC 집단에 비해 처치 집단은 tyrosine hydroxylase의 수준의 증가와 알파시누클린(α-synuclein) 단백질 축적을 감소시켰다. 그리고 미토콘드리아 생합성에 주요조절 인자인 PGC-1α와 항산화 효소인 Catalase 발현이 MC 집단에 비해 처치 집단에서 증가해 미토콘드리아 기능을 개선했으며, 세포사멸 조절인자인 Bcl-2의 증가와 Bax의 감소를 통해 세포사멸을 완화했다. 따라서 5주 간의 지구성 운동과 MitoQ 섭취는 파킨슨 질환에서 나타나는 병리학적 특징을 완화하고 운동기능을 향상 시키는데 효과적인 것으로 나타났다.

본 연구는 알츠하이머(Alzheimer’s disease: AD) 형질전환 생쥐를 대상으로 저항성 운동 (resistance exercise: RE)이 해마의 베타 아밀로이드(β-amyloid: Aβ) 단백질 대사, 신경세포사멸 및 인지기능에 미치는 영향을 확인하는데 목적이 있다. AD 비 형질전환 생쥐(non-transgenic: non-tg, n=14) 와 형질전환 생쥐(transgenic: Tg, n=14)를 무선 배정하여 비 형질전환 생쥐 대조군 (non-tg-control: NTC, n=7), 비 형질전환 생쥐 저항성 운동군(non-tg-RE: NTRE, n=7), 형질전환 대조군(tg-control: TC, n=7) 및 형질전환 저항성 운동군(tg-RE: TRE, n=7)으로 구분하였다. RE는 특수 제작한 사다리 저항성 운동 기구를 사용하여 점진적으로 set 수를 증가시켜 총 8주간 실시하였다. 운동 후 인지기능 능력을 평 가하기 위한 수중미로검사와 Aβ 단백질 대사, 신경세포사멸 지표 및 SIRT1/PGC-1α 단백질 발현 수준 을 확인하였다. 수중미로검사 결과 거리와 시간 모두 TC 집단에서 유의하게 증가 되었지만 RE를 실시한 TRE 집단에서 거리와 시간이 감소 되어 인지능력이 개선된 것으로 확인되었다. 또한, TC 집단에서 증가 된 Aβ 단백질 발현은 RE를 통해 감소하는 것으로 나타났다. 신경세포사멸 관련 단백질인 Bcl-2/Bax ratio는 TC 집단에서 유의하게 감소되어 신경세포사멸이 증가 된 것으로 나타났지만 RE는 Bcl-2/Bax ratio을 증가시켜 신경세포사멸을 감소시킨 것으로 확인되었다. TC 집단에서 증가된 BACE1 및 ROCK1 과 감소된 ADAM10과 RARβ 단백질 발현은 RE를 통해 감소되거나 증가 된 것으로 나타났고, SIRT1/ PGC-1α 단백질 발현은 TC 집단에서 감소 되었지만 RE를 통해 증가 된 것으로 나타났다. 따라서 8주간 의 RE는 AD의 병리학적 특징인 Aβ 단백질 발현을 감소시키고 관련 생성 기전들을 조절하여 (SIRT1/PGC-1α 기전 활성, 아밀로이드 생성기전 억제, 비-아밀로이드 생성기전 활성) 신경세포사멸 억제시키고 결과적으로 인지기능을 개선 시킬 수 있는 효과적인 운동 방법이라고 생각된다.

본 연구의 목적은 oleic acid로 지방생성이 유도된 HepG2 세포에서 자색옥수수 색소 1호 포엽 및 속대 추출물이 간 세포 내 지방생성에 미치는 영향을 구명하는 것이다. 자색옥수수 색소 1호 포엽 및 속대 추출물에 의한 HepG2 세포 내 지방 축적의 변화를 확인하기 위하여 배양된 세포에 oleic acid로 지방 축적을 유도하고 추출물에 의한 중성지방생성 억제 효과를 측정하였으며 추출물을 처리하지 않은 대조군과 추출물을 처리한 실험군의 지방합성 및 축적에 관련된 유전자와 단백질 발현량을 RT-PCR과 Western blot을 통하여 측정하였다. Oil Red O와 Nile Red 염색을 통하여 추출물의 처리로 HepG2 세포 내 중성지방 축적이 억제된 것을 확인하였다. RT-PCR에 의하여 mRNA 발현량을 측정한 결과, oleic acid에 의하여 지방 생성이 유도된 대조군에 비하여 모든 추출물 처리군의 SREBP-1c와 SREBP-1a 유전자 발현량이 유의적으로 감소되었다. Western blot을 실시하여 p-AMPK, p-SREBP1, PPARα, FAS 단백질의 발현량을 측정한 결과, 간에서 지질대사에 관여하는 주요 인자인 SREBP1 단백질의 발현은 추출물의 처리 농도에 따라 유의하게 감소하였으며 지방산의 생합성 경로에 관여하는 주요 효소인 FAS의 단백질 발현향은 모든 처리 농도에서 현저하게 감소된 것이 확인되었다. 본 연구 결과는 자색옥수수 색소 1호 포엽 및 속대 추출물이 간세포 내에서 중성지방의 축적을 억제시키고 지질 합성에 관련된 유전자 및 단백질의 발현을 억제시킴으로써 간 세포 내 지질 축적을 완화할 수 있는 기능성 소재로의 활용가치가 높다고 판단된다.

Alzheimer's disease (AD) has caused by expression of amyloid precursor protein (APP), Tau and presenilin (PS) as known as plaques and tangle accumulation. AD transgenic porcine model is necessary for preclinical testing of therapeutic agent because of similar metabolic system between porcine and human. The objective of study was to generate AD transgenic pig by somatic cell nuclear transfer (SCNT) with multi-cistronic vector system. AD multi-cistronic vector was 6 well-known mutation on 3 AD related genes, hAPP (K670N/M671L, I716V, V717I), hTau (P301L) and hPS1 (M146V, L286P). Establishment of AD transgenic cell lines was used from Jeju black pig ear fibroblast cells (JB-PEFAD) with the AD multi-cistronic vector. The JB-PEFAD cell was confirmed on mRNA expression, protein synthesis of hAPP, hTau and hPS1 and identification of integration and karyotype. Although fusion rate was no difference in SCNT with JB-PEF AD (SCNTAD) embryos, cleavage and blastocyst formation rates were slightly lower than in SCNT with non-transgenic JB-PEF (SCNTnon-TG). Individual SCNTAD blastocysts were detected hAPP, hTau and hPS1 genomic integration which showed 93.2% (n=30) efficiency in genomic DNA (gDNA) level. It will give us a possibility to develop porcine animal model for AD study in the future.

Alzheimer’s disease (AD) is an age-related neurodegenerative disease characterized by extensive loss of synaptic connections, neuronal death, and the presence of extracellular amyloid plaques and intracellular neurofibrillary tangles (iNFTs). The extracellular amlyoid plaques are mainly composed of the amyloid beta (Aβ) peptide which formed by proteolytic processing of the amyloid precursor protein (APP). Aβ42peptide oligomerizes, is neurotoxic and readily forms aggregates that accumulate in the brain to form plaques. These oligomers are thought to cause inflammation, oxidative stress and apoptosis, thereby resulting in synaptic and neuronal loss. Although AD is neurodegenerative disorder, current therapies designed to treat it still demonstrate limited efficacy. Silkworm (Bombyx mori) has long been used as food and medicine in Asian countries which is reputed for the treatment of numerous neurological disorders including AD. In this study, we use Drosophila melanogaster which is expressed the human AD-associated protein APP695, BACE and MAPT as the model and initially investigate whether silkworm powder food has positive effect on flies expressing Alzheimer’s status as well as makes the improvement in disease condition by using this AD fly model (This work was carried out with the support of the Cooperative Research Program for Agriculture Science & Technology Development (Project title: Elucidation the health improvement effects of boiled silk worm larvae, Project No: PJ01082801) Rural Development Administration)

Exposure to several common acting through oxidation stress environmental toxins has been shown to be associated with Parkinson’s disease (PD). One recently identified inherited Parkinson’s disease (PD) gene, DJ-1, may have a role in protection from oxidative stress, thus potentially linking a genetic cause with critical environmental risk factors [1]. In the present study, initially we assessed the antioxidant activity of Silk Worm Powder (SWP) in selected chemical systems and further explored the efficacy of SWP in Drosophila lacking DJ-1 function (This work was carried out with the support of the Cooperative Research Program for Agriculture Science & Technology Development (Project title: Elucidation the health improvement effects of boiled silk worm larvae, Project No: PJ01082801) Rural Development Administration).

구제역 바이러스는 소나 돼지 등의 우제류 가축에 경구 또는 흡입 노출 등의 다양한 노출 경로를 통해 심각한 감염성을 유발하는 생물학적 유해인자로 국내 축산업 운영에 있어 막대한 경제적 손실을 초래하는 병원균들 중 하나다. 구제역 발병에 대한 사전적 예방 관리를 도모할 수 있는 조치 방안 중 하나는 공기를 통해 전파되는 구제역 바이러스 확산에 대해 수학적 모델 적용을 통해 예측된 분석 결과에 따라 설정될 수 있다. 대기 확산 모델들은 일반적으로 구제역 바이러스의 주요 전파 경로인 경구 및 접촉 감염의 노출 시나리오를 예측할 수는 없으나, 상대적으로 예측도가 높은 대기 확산 모델의 경우 공기 전파에 대한 구제역 바이러스의 위해성 관리 방안을 결정하는 데 주요 역할을 담당할 수 있는 유용가능한 수단으로 여러 나라에서 활용되어 왔다. 구제역 바이러스 전파를 억제하기 위한 엄격한 관리 방안 중 다량의 가축 살처분 방법은 축산 농가들에게 심각한 경제적 손실을 초래하여 심각한 경우 새로운 자립의 여건마저도 상실시킬 수도 있다. 반면 낮은 수준의 대응 방안은 향후 구제역 발생에 따른 추가적 피해를 근원적으로 억제할 수 없는 역학적 한계에 봉착할 수 있다. 본 연구는 구제역 바이러스의 기본 특성 및 발생 모델 적용에 따른 공기 중 전파의 감염 위험성 평가 관련 선행 문헌들을 고찰하였다. 또한 1970년대 이후 구제역 바이러스의 공기 전파 경로를 예측하기 위해 여러 나라에서 실제 활용된 다양한 대기 확산 모델들의 적용 사례 및 장/단점을 비교 분석하였다.

Phosphoprotein Enriched in Astrocytes (PEA15) is a 15kD-sized intracellular signaling protein, highly expressed in astrocytes and constitutively expressed in peripheral tissues. Recently it was found that PEA15 expression was elevated in patients suffering type 2 diabetes and suggested to be involved in the syndrome of insulin resistance. To investigate the functional role of PEA15 for the control of blood glucose level, we produced a transgenic pig over-expressing mouse PEA15 (mPEA15). As a model animal, pig has many advantages. They have a higher fecundity and a short generation time and are physiologically similar to human. Using the transgenic pig, we carried out a series of experiments to establish a link between PEA15 expression and the insulin resistance. Our results suggested that, compared with control pig, mPEA15 pig has, (1) a higher blood resistin level, (2) a lower cell membrane-embeded GLUT4 level, and (3) a lower glucose clearing ability based on oral glucose tolerance test (OGTT). When our results combined, it can be concluded that mPEA15 over-expressing pig has many symptoms of insulin resistance and these pigs will become a useful disease model to investigate diabetes mellitus in the near future.

Epidemic models on disease spread attempt to simulate disease transmission and associated control processes. This study reviewed published papers on epidemiological models for the management of foot-and-mouth disease in the world. In addition, an individual animal-based, spatially-explicit, stochastic disease transmission model, the Davis Animal Disease Simulation (DADS) model, was described in the frame of an international collaborative research project participating three countries: Republic of Korea, USA, and New Zealand. In this project, the Korean team is aiming at developing the most appropriate parameters for livestock and epidemiology of foot-and-mouth disease outbreaks. On the other hand, the purpose of foreign counterparts is validating their models: DADS (USA) and InterSpread Plus (New Zealand). Classification of farm types and preliminary estimations on the frequency of intra-herd contacts were also presented. This research project is expected to provide precious information to plan a strategy that will facilitate the eradication of foot-and-mouth disease from Korea.

The experimental manipulation of protooncogenes and their gene products is a valuable research tool for the study of human neoplasia. In this study, the recently identified human cervical cancer protooncogene (HccR-2) was expressed in transgenic mice under the control of the tetracycline regulatory system. The phenotype observed was similar in many respects to human chronic neutrophilic leukemia (CNL). Thus, the HccR-2 transgenic mouse model is important not only for investigating the biological properties of the HccR-2 protooncogene in vivo, but also for analyzing the mechanisms involved in the progression of CNL.

Alzheimer’s disease (AD) is a fatal disorder wherein patients suffer from sensory, motor, and cognitive loss. Currently, the identification and validation of biomarkers for diagnosing AD and other forms of dementia are increasingly important. Olfactory dysfunction is present in patients diagnosed with Alzheimer’s disease or idiopathic Parkinson's disease. Alzheimer’s patients show neuropathological changes in areas of the brain central to the olfactory processing center, suggesting the theoretical importance and potential diagnostic utility of investigating functional changes in olfaction in these patients. However, the usefulness of olfactory screens to serve as informative indicators of Alzheimer’s is precluded by the lack of knowledge regarding neural and molecular mechanisms underlying olfactory dysfunction onto Alzheimer's diseases. To test these ultimate questions, we used molecular and electrophysiological recording techniques to find out the difference of olfactory responses and AD related protein expression patterns by using fly model, Drosophila melanogaster that over-expresses the human β -amyloid, tau protein. We postulated that such flies would present with progressive olfactory impairments compared with age-matched wild type control flies. In this study, our hypothesis is that there is a correlation between olfactory deficits and the spatial expression pattern of β-amyloid and tau protein deposition. Therefore, we demonstrate a specific concentration of lesions in central olfactory structures such as antenna and Maxillary palps. Our study indicates that deficits on olfactory identification may occur in AD, which will be valuable as an indicator of neuropathogenesis.