제브라피쉬 배아와 인간 줄기세포를 이용한 미세플라스틱의 신경발달독성 및 후생유전독성 연구

국문 초록 (Abstract)

최근 미세플라스틱이 공기, 바다, 강 및 토양을 포함한 모든 환경에서 발견되고 있어 어류를 비롯한 다양한 수생 생물과 인체에 미칠 수 있는 영향에 대한 연구가 활발하게 되고 있다. 이 연구에서는 생애 초기 단계에 미세플라스틱 노출이 미치는 신경발달 및 후생유전 독성을 관찰하기 위해 제브라 피쉬 배아와 인간 줄기세포 (H9-ESC, iPSC derived NSC)를 이용하여 실험을 수행하였다. 먼저, 인간 줄기세포를 이용하여 다양한 플라스틱의 종류와 크기 (PS, PE, PP/0.1, 1, 10 μm)에 따른 줄기세포의 세포 독성을 MTS assay를 통해 관찰하였다. 그리고 배아 줄기세포를 이용한 3D 배아체(Embryoid Body) 형성 실험을 통해 미세플라스틱의 노출이 배아체 발달에 미치는 신경 및 발달독성을 배아체 크기 및 발달 마커 유전자 (NANOG, OCT4, PDGFR-α, PAX6) 발현을 확인하여 분석하였다. 제브라 피쉬 배아를 이용한 실험은 생애초기 발생단계 5일 동안 미세플라스틱을 노출한 뒤 제브라피쉬 치어에 광·암주기를 주어 행동량 측정으로 확인하였다. 또한 미세플라스틱이 신경 및 발달 독성과 동시에 후생유전적 영향을 미치는지 확인하기 위해 후생유전 마커인 유전자 메틸화 분석을 통해 확인하였다. 플라스틱의 종류와 크기에 상관없이 유의미한 세포독성을 보이지 않았으나 배아체 형성실험에서는 플라스틱 노출에 의해 발달 크기 및 발달 마커 유전자 발현에 차이를 보였다. 제브라 피쉬치어는 PS 1 μm에서 광주기에 이상 행동량을 보이고 암주기에는 행동량이 감소하는 결과를 확인할 수 있었다. 이러한 결과들을 토대로 미세플라스틱의 잠재적인 생애 초기 신경발달독성이 확인되었다. 이번 연구의 글로벌 유전자 메틸화 결과에 기반하여 신경발달 마커 유전자를 대상으로 특정 유전자의 메틸화 분석을 통해 미세플라스틱이 미치는 신경발달 독성과 후생유전적 영향을 연구할 계획이다.