STEAM R&E 연구결과보고서
(침 속에 존재하는 당뇨인자 탐지에 관한 연구)
2015. 11. 17.
군산제일고등학교
< 연구결과 요약 >
과 제 명 침 속에 존재하는 당뇨 인자 탐지에 관한 연구
연구목표
당뇨 환자의 경우 정상인과 비교했을 때 혈액속의 일반타액단백질의 농도가 더 높게 나타나는 것으로 연구결과 밝혀져 있다. 일반타액단백질은 혈액과 비교했을 때 침속에 천배 가량 높게 존재한다는 사실을 바탕으로 이 물질을 당뇨 인자로 보고 당뇨 환자와 정상인 간의 농도 차이가 얼마나 유의미한 값을 가지는지 알아보고자 한다.
* 일반타액단백질(common salivary protein1)
연구방법
○침 속에 존재하는 여러 물질들에 대한 조사 - 침샘의 위치와 침 속 성분 물질들에 대한 조사 - 침 속 단백질의 종류와 기능에 대한 조사
○실험에 필요한 샘플 수집
- 전북대학교 병원과 연계하여 당뇨 환자와 정상인의 침 샘플 수집 - 샘플 전처리 및 보관
○당뇨 인자(일반타액단백질) 농도 분석
- 실험의 기본이 되는 ‘항원-항체 반응’ 학습
- 효소 면역 분석법(ELISA) 학습(자문교수 특강 및 실습 실시) - 효소면역분석법을 이용한 샘플들의 당뇨 인자 농도 분석 - 단백질 전기영동(western blotting)을 통한 당뇨 인자 확인 - 데이터를 엑셀을 이용하여 함수 값으로 전환 후 그패프로 표현 - t검증을 통해 농도 차이가 유의미한 값을 가지는지 분석
연구성과
○현재 당뇨병 진단은 혈액 분석을 통해 이루어지고 있다. 본 연구에서 다루고자 하는 당뇨인자(일단타액단백질)는 선행연구에서 밝혀진 바와 같 이 혈액보다 침에서 천배 가량 높게 존재하는 것으로 밝혀져 있다. 정상인과 당뇨 환자와의 농도 차이가 유의미한 값을 가질 경우 침을 이용한 당뇨병 진단도 가능할 것으로 기대된다.
○연구활동을 통하여 융․복합적(생물학, 수학, 통계학, 진단의학) 지식을 체득하고 심화할 수 있는 기회를 가졌다.
주요어
(Key words) 효소면역분석, 항원-항체반응, 일반타액단백질, 침샘, 당뇨
1. 개요
□ 연구 동기 및 목적
○ 여러 다양한 주제를 검토하던 중 소아 당뇨의 발병률이 꾸준히 증가하 고 있고, 쉽고 편리한 혈당 측정기 사용에 대한 기사를 접하게 되었다.
그러나 여전히 혈액을 이용한 혈당측정으로 인해 많은 불편을 느끼고 있다 는 사실을 알고, 더 쉽고 간편한 방법이 있는지 찾아보게 되었고, 당뇨와 관련된 여러 자료들을 검토하던 중 자문 교수님으로부터 침 속의 일부 단백질이 당뇨 환자에게서 높게 나타날 수 있다는 설명을 듣게 되었다.
아래는 기사 내용이다.
“소아 환자, 쉽고 편리한 혈당측정기 선택해야
세계적인 혈당측정기 브랜드 원터치의 경우에는 별도의 전원버튼 없이 시험지에 혈액을 묻혀 측정기에 삽입하면 혈당측정 결과를 빠르게 확인할 수 있는 원터치 셀렉트 심플제품을 선보이고 있다. 이는 별도의 세팅이 없는 노코딩방식으로 소아 환자는 물론이고 고령의 환자들 또한 쉽게 사용 할 수 있다. 또한 고유의 원터치 패스트드로기술을 적용해 소량의 혈액만으 로도 몇 초만에 결과를 확인할 수 있다. 원터치 울트라 이지는 한 손에 쏙 들어오는 슬림한 디자인과 핑크, 그린, 실버의 세가지 세련된 컬러로
감각적인 디자인과 휴대성이 뛰어난 장점이 있는 제품이다. 이 뿐 아니라 500건의 혈당 측정 기록을 저장해주는 대용량 메모리 기능이 있어 정기적 으로 혈당을 기록해야 하는 환자들이 편리하게 사용할 수 있다
혈당측정기 원터치 브랜드를 담당하는 K과장은 “원터치는 당뇨관리가 필수적인 소아환자들을 대상으로 정확한 당뇨 질환 정보를 제공하고 혈당 측정의 중요성을 알리는 한국 소아당뇨인 협회의 공도함 캠프를 후원하고 있다”며 “이와 같은 교육 프로그램을 지속적으로 후원하는 한편 더욱 더 정확하고 편리한 제품을 환자들에게 제공할 수 있도록 앞으로도 최선을 다하겠다”고 밝혔다.
○ 사람의 몸 속에는 다양한 종류의 단백질이 존재한다. 이 중 일반 타액단백질이라 불리는 물질은 당뇨 환자와 정상인의 혈액을 비교했을 때, 정상인과 비교하여 당뇨 환자에게서 높게 나타나는 것으로 밝혀져 있다. 또한 침 속에 존재하는 일반타액단백질의 경우 혈액과 비교했을 때 약 천배 가량 높게 존재하는 것으로 알려져 있다.
○ 침 속의 일반타액단백질이 혈액보다 훨씬 높은 농도로 존재한다는 것에 주목하고, 침 속의 일반타액단백질을 ‘당뇨 인자’로 보고 당뇨병 환자와 정상인 간의 이 물질에 대한 농도 차이가 얼마나 유의미한 값을 가지는지 알아보고자 한다.
○ 또한 이 물질에 대한 농도 분석을 통해 얻은 수치가 당뇨 인자로써 의미 있는 값을 나타낸다면 기존의 혈액을 이용하여 당뇨병을 진단해야 했던 방법에서 벗어나 침을 이용한 당뇨병 진단 가능성과 활용 방안에 대해서도 생각해 보고자 한다.
□ 연구범위
○침 속에 존재하는 여러 물질들에 대한 조사
- 침샘의 위치와 침 속 성분 물질들에 대한 조사 - 침 속 단백질의 종류와 기능에 대한 조사
○실험에 필요한 샘플 수집
- 전북대학교 병원과 연계하여 당뇨 환자와 정상인의 침 샘플 수집 - 샘플 전처리 및 보관
○당뇨 인자(일반타액단백질) 농도 분석
- 실험의 기본이 되는 ‘항원-항체 반응’ 학습
- 효소 면역 분석법 학습(자문교수 특강 및 실습 실시) - 효소면역분석법을 이용한 샘플들의 당뇨 인자 농도 분석 - 단백질 전기영동을 통한 당뇨 인자 확인
- 데이터를 엑셀을 이용하여 함수값으로 전환 후 그패프로 표현 - t검증을 통해 농도 차이가 유의미한 값을 가지는지 분석
2. 연구 수행 내용
□ 이론적 배경 및 선행 연구
○ 침샘의 위치와 침의 성분
- 침(타액)은 주요 침샘(혀밑샘, 턱밑샘, 귀밑샘)과 많은 소타액샘에서 분비되는 체액이다. 타액은 혈액이나 점막, 면역 세포, 구강 미생물로부터 만들어지는 여러 가지 구성성분들을 포함하고, 따라서 매우 다양한 분자들 의 혼합물로 구성되어 있다. 많은 타액 구성성분은 단백질, 탄수화물, 지질 과 기타 여러 이온들로 이루어져 있으며 이 중 많은 부분을 단백질이 차지 하고 있다. 이 중 일반타액단백질은 아직 기능이 많이 밝혀져 있지 않지만 혈액과 비교했을 때 침 속에 천배 가량 높게 존재한다고 알려져 있다.
○ ‘항원-항체 반응’을 이용한 면역학적 실험 기법
- 단백질의 농도 분석에 필요한 효소 면역 분석법(ELISA)은 면역학에서 다루어지는 항원-항체 반응에 기초를 두고 있다. 따라서 연구에 참여하는 학생들이 항원-항체 반응에 대한 정확한 지식을 습득하기 위해서 생명과학Ⅰ
‘항상성과 건강’ 단원의 소단원인 방어 작용 부분에 대한 이론을 충분히 이해 한 후 자문 교수님으로부터 실험 전반에 걸쳐 활용되는 면역학에 대한 특강을 들음으로써 실험의 이해도를 높일 수 있었다.
○ 관련 선행연구
- 선행 연구에서는 항원 항체 반응을 이용한 ‘인체 조직 염색’을 통해 침샘에서만 일반타액단백질이 뚜렷하게 관찰되는 결과가 나타났고, 당뇨 환자와 정상인 혈액속의 이 물질에 대한 농도를 비교 분석한 결과 당뇨환자 에게서 높게 나타나는 결과를 보였다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 혈액보 다 침 속에 이 물질의 농도가 천 배 높은 것에 주목하고 이번 연구를 진행하 게 되었다.
그림. 항체를 이용한 조직염색 그림. 혈액의 일반타액단백질 농도
□ 연구주제의 선정
○ 연구주제는 참여 학생들이 수차례 토론으로 결정되었으나, 매우 다양한 주제 중에 선정해야 했기 때문에 선정 과정이 매우 힘들었다. 선정 과정을 쉽게 하기 위하여 우선 2가지 큰 원칙을 세웠는데, 첫 번째 원칙은 학생들이 직접 실험에 참여할 수 있는 과제의 선정이었으며, 두 번째는 다양한 과학적 지식을 습득 할 수 있는 주제여야 한다는 것이었다.
○ 일부 정상인의 침 샘플과 당뇨 환자의 침 샘플은 자문 교수님의 도움으로 전북대 병원에 의뢰하여 얻을 수 있었다. 학생들이 직접 실험에 참여할 수 있는 주제를 선정하기 위하여, 실험에 필요한 정상인의 샘플을 군산제일고 학생들의 침을 이용하여 연구에 활용하기로 하였으나 통제 변인의 어려움이 있어 이번 실험에서는 제외하였다.
○ 군산제일고는 전북대학교 생물교육과와 R&E 프로그램을 진행하고 있다. 본 연구를 진행하면서 효소 면역 분석법이나 단백질 전기영동, 원심 분리와 같은 실험을 수행하는데 필요한 실험 장비와 기구들은 전북대 생물교육과 세포생리학 실험실을 이용하였고, 또한 자문 교수님의 도움을 받아 실험에 필요한 기술과 시료를 다루는 방법 등을 학습한 뒤 어려움 없이 사용할 수 있었다.
○ 본 연구과제에서 가장 중요한 점은 침 속의 단백질 농도 분석이다.
군산제일고-전북대 R&E 담당 교수님이신 전북대학교 생물교육학과 교수 님을 자문 교수님으로 모시게 되었으며, 단백질 농도 분석 및 전기영동을 통한 단백질 확인에 도움을 받을 수 있게 되어 연구주제의 선정을 완료하였 고, 좋은 연구 수행을 할 수 있을 것이라는 자신감을 얻게 되었다.
□ 연구 방법
○ 시료 선정
-전북대학교 병원에 의뢰하여 당뇨를 가진 환자와, 당뇨가 없는 내원 환자의 침과 혈액 샘플을 얻을 수 있었다. 또한, 이번 연구과제에 참여하는 학생들의 침도 함께 채취하여 학생들의 연구에 대한 직접 참여도를 높일 예정이었으나 통제변인이 제대로 이루어지지 않아 실험에서 제외시켰다.
전북대학교 병원측에는 자문 역할을 맡고 계신 교수님께서 의뢰를 해 주셨 다.
표.1 정상 성인 샘플 현황
순 이름 채취날짜 채취
시간 성
별 나이 금식
여부 혈당 HbA1c HbA1c
측정일
1 이○○ 20140919 8:30 여 68 0 91 5.7 20140919
2 김○○ 20140922 10:00 여 65 0 Saliv만
채취
3 이○○ 20140923 10:00 여 62 0 96 5.6 20141030
4 김○○ 20141021 9:10 여 48 0 90 측정안
함 20141021
5 김○○ 20141106 10:00 남 75 0 Blood만
채취
6 김○○ 20141106 10:00 여 75 0 139 측정안
함 20141022
7 박○○ 20141107 9:30 여 82 0 91 측정안
함 20141107
8 문○○ 20141110 9:20 여 50 0 91 측정안
함 20141110
9 김○○ 20141126 9:55 여 63 0 110 6.2 20140724
10 최○○ 20141209 9:15 남 74 0 114 측정안
함 20141014
11 쩐○○ 20141212 9:15 여 32 0 88 측정안
함 20140915
12 김○○ 20140105 10:00 여 68 0 90 5.8 20140105
표.2 당뇨 환자 샘플 현황
순 이름 채취날짜 채취
시간 성
별 나이 금식
여부 혈당 HbA1c HbA1c
측정일
1 심○○ 2014.09.19 9:10 남 63 0 131 8.2 20140428
2 오○○ 2014.09.22 8:45 남 56 0 169 8 20140428
3 이○○ 2014.09.22 9:30 여 53 0 330 10.1 20140602
4 배○○ 2014.09.23 9:00 여 56 0 측정안함 8.8 20140430
5 강○○ 2014.09.23 11:00 남 54 1 199 11.4 20140410
6 김○○ 2014.09.24 8:40 남 56 0 측정안함 7.1 20140326
7 최○○ 2014.09.29 10:45 남 47 0 125 8.9 20140331
8 남○○ 2014.10.06 9:50 여 65 0 108 5.8 2014.10.06
9 윤○○ 2014.10.13 10:30 여 63 0 114 6.9 2014.10.13
10 박○○ 2014.10.15 8:40 남 56 0 측정안함 8.2 20140415
11 박○○ 2014.10.20 9:15 여 57 0 측정안함 7.6 20140901
12 배○○ 2014.11.03 9:30 여 67 0 125 8.2 2014.11.03
13 박○○ 2014.11.05 9:35 남 52 0 254 8.7 20140715
14 이○○ 2014.11.10 9:20 여 61 0 179 9.1 20141110
15 송○○ 2014.11.12 9:30 남 49 0 156 8.1 20141112
16 오○○ 2014.11.19 11:10 여 48 0 141 8.5 20140812
17 안○○ 2014.11.28 8:35 남 62 0 137 8.1 20140502
18 유○○ 2014.12.02 10:20 여 62 0 248 10.2 20140513
19 안○○ 2014.12.09 10:40 여 54 0 138 6.6 20141127
20 김○○ 2014.12.10 10:40 여 59 0 120 6.2 20141210
21 조○○ 20140919 10:00 여 82 0 122 5.9 20140905
22 김○○ 20140919 8:30 여 61 0 172 8.4 20140711
23 김○○ 20141020 10:00 여 59 0 97 6.1 20141020
24 박○○ 20141110 9:00 여 66 0 144 7.4 20141023
25 박○○ 20141112 10:00 남 60 0 146 7.1 20141112
26 정○○ 20140105 9:30 여 78 0 115 6.8 20140105
○ 일반타액단백질의 농도 분석
-단백질 분석 방법 중의 하나로 효소면역 분석법(ELISA)라는 방법을 사용할 예정이며, 항원-항체 반응을 이용한 실험 방법이다. 일반타액단백 질을 항원으로 인식하는 항체를 부착시키고, 다시 이 항체에 발색이 가능한 물질을 부착시켜, 결합하는 정도를 수치화시켜서 분석하는 방법이다.
실험 마지막 단계에 발색이 가능한 물질을 처리하여 단백질의 양에 따라 발색 정도를 다르게 하고, 이것을 적절한 파장 영역대의 빛으로 읽어서 수치화 시키는 작업을 진행하였다. (450nm 영역)
○ 일반타액단백질의 확인
-샘플 시료에 들어있는 여러 다양한 단백질 중 일반타액단백질의 존재 여부를 눈으로 직접 확인하기 위해서 단백질 전기영동(western blotting)을 이용하였다. 단백질 전기영동은 단백질이 가지는 전기적 특성을 이용해 크기에 따라서 분리하는 방법이다. 크기에 따라 분리된 단백질에 특정 단백질과 결합하는 항체를 처리한 후 염색하여 관찰하였다.
그림. 효소면역분석 그림. 단백질 전기영동 그림. 젤 염색 및 관찰
○ 엑셀을 이용한 데이터 정리 및 t검증
- 실험을 통해서 얻은 데이터 값을 엑셀 프로그램을 이용하여 정 리할하였다. 같은 내용의 실험을 3회 이상 실시하여 그 평균값을 계 산하고 이를 함수 값으로 바꾸어 그래프로 작성하였다. 또한 정상인 과 당뇨 환자에게서 얻은 자료를 t검증을 통해 두 집단 간의 농도 차 이가 얼마나 유의미한 값을 나타내는지 알아보았다.
□ 연구 활동 및 과정
○ 단백질 농도 분석 및 실험 실습에 관한 교육
- 자문 교수님이신 전북대학교 생물교육학과 교수님으로부터 이번 실 험의 주된 분석 방법인 효소면역분석법과 실험실 사용방법에 대한 강의를 들었다. 이번 연구과제의 기본 이론인 면역학과, 분자생물학에 관련된 내 용을 들으며 과제에 대한 이해도를 높일 수 있었으며, 실험실에 비치된 다양한 실험 기구들과 시약들을 다루는 방법에 대해서 자세하게 설명 듣고 본격적인 실험에 들어가기에 앞서 연습을 해보는 기회도 가질 수 있었다.
○ 샘플 준비 및 보관
- 전북대학교 병원측으로부터 전달 받은 냉동 보관된 침 샘플 을 실온에서 녹인 후 1.5ml 튜브에 옮겨 담았다. 각각의 샘플을 13000rpm로 20분간 4℃에서 원심분리한 후 상등액을 취해서 tube에 옮겨 담고 사용할 때까지 -70℃에 냉동 보관하였다.
○ 효소면연분석을 통한 침 속의 일반타액단백질 농도 분석 그림. 샘플 준비 및 보관
그림. 실험실 탐방 및 분석 장비 소개
- 정상인과 당뇨 환자의 침 샘플을 준비해서 일반타액단백질의 농도를 분석하였다. 기존에 연구가 진행된 혈액의 일반타액단백질의 농도 분석을 통해 나타난 결과 정상인에 비해 당뇨 환자의 일반타액단백질의 농도가 높은 것으로 나타났었고, 이번 실험을 통해서 침 속의 이 물질에 대한 농도 또한 당뇨 환자에게서 높은 것으로 나타났다.
○ 단백질 확인
- 단백질 전기영동을 이용하여 침 속의 단백질을 크기에 따라 분리하고 이를 염색하여 실제로 단백질의 크기와 양을 비교 분석하였다. 단백질을 분리하기 위하여 젤을 제작하여 이용하였고, 전기장을 걸어주어 크기에 따라 분리하였다. 또한 일반타액단백질의 정상인과 당뇨 환자의 양적인 비교도 진행하였다.
그림. 효소면역분석을 위한 샘플 주입 및 450nm에서 광학밀도측정
그림. 단백질 전기영동 및 염색 후 관찰
○ 월별 연구 추진 실적
○ 시행 착오 극복
- 마이크로피펫의 조작 미숙으로 인한 미량의 일반타액단백질을 이용한 함수 값 도출의 어려움이 있었으나 자문 교수님의 도움 으로 표준 그래프를 얻을 수 있었다.
- 단백질 분석을 위한 SDS PAGE 젤 제작시 젤 용액이 흘러서 여 러 차례에 걸쳐 실패 후 보완책으로 아가로스젤을 만들어 실리 콘처럼 사용하여 젤을 완성할 수 있었다.
- 시료의 양이 너무 적어 실험에 이용하지 못하는 샘플은 데이터 에서 제외시켰다.
- 전주 소재의 전북대 실험실을 이용함에 따라 전주-군산 간 거리 상의 어려움이 있었지만 실험이 진행될수록 원하는 결과 값에 대한 기대감으로 더 열심히 연구에 집중 할 수 있었다.
주요 활동 시 기 비 고
침속의 성분과 항원-항체 반응에 대한 조사 2015년 6월
샘플 시료 선정 6월
자문 교수님 특강 6월 자문교수 활용
실험 방법 실습 6월
효소 면역 분석법을 이용한 CSP1 농도 분석 7~9월 자문교수 활용 단백질 전기영동을 이용한 단백질 분석 7~9월 자문교수 활용
중간 발표 9월
분석 자료 정리 10월
데이터 통계처리 및 t검증 10월 자문교수 활용 결과보고서 작성 및 최종 발표 11월
3. 연구 결과 및 시사점
□ 연구 결과
○ 샘플분석
- 실험에 참여한 사람들은 당뇨 환자의 경우 남성 환자가 10명, 여 성 환자가 16명이었고, 연령은 47세에서 82세로 평균 연령은 59.5세이 다. 1명을 제외하고는 모두 금식을 한 후에 타액 샘플을 채취했고, 이 들의 혈당 수치는 97에서 330까지 다양했으며, 평균 값은 157.7로 나 타났다. 정상 성인의 경우 남성이 2명, 여성이 10명이고 연령은 32세 에서 82세로 평균 연령은 63.5세이다. 실험 참여자 모두 금식을 한 상 태에서 타액을 채취했고, 이들의 혈당 수치는 88에서 139로 나타났으 며 평균 값은 100으로 나타났다.
○ 효소면역분석을 통한 단백질 농도 분석
- 효소면역분석법(ELISA) 시스템에 의한 당뇨 환자와 정상 성인의 침 속의 일반타액 단백질의 농도를 측정하기 전에, 이 단백질의 다양 한 농도에서의 표준 곡선을 얻어냈다. 표준 곡선에서 450nm에서의 OD(광학밀도) 값이 y축에, 일반타액단백질의 농도 값이 x축에 오도록 설정하였다. 두 변수 사이에서 피어슨 상관 계수 값이 0.995(R2=0.995) 로 전체 측정 범위에 걸쳐서 양호한 선형의 형태로 나타났다. 17명 의 당뇨 환자와 9명의 정상 성인 침의 일반타액단백질 농도는 효소면 역분석 시스템에 의해 생성된 표준 그래프에 기초하여 정량화 하였 다. 각각 세 번의 실험을 실시하여 효소면역분석 후에 450nm에서의 OD값을 얻어냈다. OD 값을 함수 값에 대입하여 일반타액단백질의 농 도를 얻어냈고이를 이용하여 그래프로 표현하였다. 당뇨 환자 그룹과 정상 성인 그룹의 각각의 농도 범위는 4.65μg/ml (3.36 – 6.90) 와
3.74μg/ml (2.86 – 5.02)로 나타났고 t검증 결과는 p<0.026으로 두 그 룹 간의 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다.
그림. 광학밀도(OD값)에 따른 일반타액단백질 표준 곡선
○ 450nm에서의 OD(광학밀도) 값과 평균 - 정상인의 450nm에서의 OD 값과 평균
No. 정상샘플 OD1 OD2 OD3 평균
1 N1 0.993 1.029 1.286 1.103
2 N2 1.141 1.195 1.07 1.135
3 N3 0.829 0.906 0.884 0.873
4 N5 0.919 1.166 1.167 1.084
6 N6 1.809 1.901 1.954 1.888
7 N7 0.782 0.733 0.671 0.729
9 N8 1.559 1.413 1.496 1.489
10 N9 1.078 0.915 0.841 0.945
11 N10 0.725 0.687 0.683 0.698
- 당뇨환자의 450nm에서의 OD 값과 평균
○ 그래프를 활용한 OD값에 따른 일반타액단백질의 농도 - 정상인의 OD값에 따른 일반타액단백질의 농도
No. 당뇨환자 OD1 OD2 OD3 average
1 DM1 0.815 0.915 0.909 0.880
2 DM2 1.811 1.795 1.856 1.821
3 DM3 1.134 1.144 1.269 1.182
4 DM5 2.575 2.321 2.306 2.401
6 DM8 1.236 1.31 1.184 1.243
7 DM9 1.153 1.165 1.052 1.123
9 DM13 1.051 1.039 1.156 1.082
10 DM14 1.061 1.095 1.149 1.102
11 DM15 1.578 1.321 1.199 1.366
12 DM16 0.85 1.043 0.97 0.954
13 DM17 1.533 1.583 1.541 1.552
14 DM18 1.359 1.277 1.287 1.308
16 DM20 1.477 1.464 1.538 1.493
17 DM21 1.254 1.146 1.21 1.203
18 DM22 0.991 0.928 0.946 0.955
19 DM23 2.064 2.225 2.068 2.119
20 DM24 2.207 2.236 2.103 2.182
21 DM25 1.46 1.482 1.431 1.458
정상 샘플 일반타액단백질 농도(μg/ml)
1 2 3 평균
N1 3.66912 3.767239 4.467702 3.96802
N2 4.072499 4.219678 3.878986 4.057055
N3 3.222131 3.431998 3.372036 3.342055
N5 3.46743 4.140638 4.143363 3.917144
N7 3.094031 2.96048 2.791496 2.948669
N8 5.211774 4.813846 5.040065 5.021895
N9 3.90079 3.456528 3.254838 3.537385
N10 2.938675 2.835105 2.824203 2.865994
N11 4.107931 4.10248 3.756337 3.988916
평균 3.742709 3.747555 3.725447 3.73857
- 당뇨환자의 OD값에 따른 일반타액단백질의 농도
○ 정상인과 당뇨 환자의 침속의 일반타액단백질 농도 비교
-침 속의 일반타액단백질1(CSP1)의 농도는 당뇨 환자에게서 4.65μg/ml (3.36 – 6.90), 정상 성인에게서 3.74μg/ml (2.86 – 5.02)로 나타났다. 박스의 하단안 전체 측정값 분포의 25%, 상단은 75%가 되는 값을 의미한다. 또한 박스 중간에 있는 선은 중간값(median)이다. t검증을 통해서 p < 0.026 를 얻었고 두 그룹간의 유의미한 차이를 나타냈다.
그림. 당뇨환자 17명, 정상 성인 9명의 일반타액단백질 농도
○ 단백질 전기영동을 통한 일반타액단백질 확인
- 전기장을 걸어 침 속에 존재하는 여러 단백질을 크기에 따라서 분리한 결과 정상인과 당뇨 환자에게서 비슷한 양상이 나타났다. 그러나 이 단백질
당뇨환자 일반타액단백질 농도(μg/ml)
1 2 3 평균
DM1 3.183974 3.456528 3.440174 3.360225
DM2 5.89861 5.855001 6.021259 5.924957
DM3 4.053421 4.080676 4.421368 4.185155
DM8 4.331425 4.533115 4.189697 4.351413
DM9 4.105206 4.137912 3.829926 4.024348
DM13 3.827201 3.794494 4.113382 3.911693
DM14 3.854456 3.947125 4.094304 3.965295
DM15 5.26356 4.563096 4.230581 4.685745
DM16 3.279368 3.805397 3.606432 3.563732
DM17 5.14091 5.277187 5.162715 5.193604
DM18 4.666667 4.443173 4.470428 4.526756
DM20 4.98828 4.952848 5.154538 5.031889
DM21 4.380485 4.086127 4.260561 4.242391
DM22 3.663669 3.49196 3.541019 3.565549
DM23 6.588171 7.026983 6.599073 6.738076
DM24 6.977923 7.056964 6.694467 6.909785
DM25 4.941946 5.001908 4.862905 4.935586
평균 4.655604 4.677088 4.62899 4.653894
과 결합하는 항체를 처리한 후 발색이 나타나는 정도를 관찰한 결과 당뇨 환자에게서 훨씬 높게 나타나는 것으로 관찰되었다.
그림. 전기영동 후 염색된 젤과 항체 처리 결과 비교
□ 시사점
○ 단백질 전기영동 결과 다른 종류의 단백질들은 두 그룹간에 비슷한 양으로 나타나는 것에 비해 일반타액단백질의 양이 당뇨환자에서 높게 관찰되었다. 효소면역분석(ELISA)을 통한 침 속의 일반타액단백질 농도 분석 결과 또한 당뇨 환자에게서 높게 측정되었다. 또한 T-검증을 실시한 결과 p<0.026으로 두 그룹간의 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다.
따라서, 일반타액단백질이 침 속에 존재하는 당뇨인자로서 기능을 할 수 있을 것으로 보이고, 잠재적인 당뇨병 진단의 지표로 활용될 수 있을 것으 로 생각되어진다.
○ 연구 활동을 통하여 면역학의 기본 이론인 항원-항체 반응에 대한 원리 학습 및 지식의 심화 과정을 공부했으며, 단백질의 생화학적인 특성, 단백질 분석 방법, 이를 통한 화학적, 생물학적 지식을 심화시킬 수 있는 기회를 가졌다. 또한 통계 프로그램을 활용한 자료 정리 및 수학적 지식을 습득 함으로써 융․복합적인 지식을 체득할 수 있었다.
4. 홍보 및 사후 활용
○ 혈당 검사 중 함께 측정된 당화혈색소(HbA1C)는 당뇨 검사에서 통상적 으로 함께 측정되는 값이다. 혈액의 당 수치가 높아지면 포도당이 혈색소인 헤모글로빈의 일부와 결합하게 되고 이러한 형태를 당화혈색소라고 부른 다. 정상인의 당화혈색소의 범위는 4~6%이며 이번 실험에 참여한 대부분의 당뇨 환자가 정상 범위보다 훨씬 높은 수치를 나타냈다. 낮게는 5.8%에서 높게는 11.4%까지 다양하게 나타났으며 평균 7.93%로 나타났다. 아직 기능 이 많이 밝혀지지 않은 일반타액단백질의 농도가 당뇨인자로서 기능을 할 수 있을 것으로 기대되는 이번 실험 결과를 바탕으로, 추후 연구에서는 당화혈색소(HbA1C)와 일반타액단백질 농도와의 상관관계를 연구한다면 침을 이용한 당뇨병 진단에 한 발 더 다가갈 수 있을 것으로 기대된다.
○ 지속적이고 구체적인 연구 활동을 통해서 일반타액단백질이 당뇨 인자 로써 의미 값을 나타내는 것으로 나타난 만큼 기존의 혈액을 이용하여 당뇨병을 진단해야 했던 방법에서 벗어나 침을 이용한 당뇨병 진단 가능성 에 대해서 생각해보고자 한다. 또한 연구의 성과는 진단 의학적 자료로도 활용할 수 있을 것이고, 자문 교수님의 도움을 받아 논문게재를 추진할 예정이다.
5. 참고문헌
[1]윤선아, 제2 형 당뇨병 최초 진단 환자의 경구용 항당뇨병제 사용 현황 및 변화 연구. 숙명여자대학교 대학원 석사논문. 2012
[2]최영길. 내분비학. 서울 : 의학출판사. 1994.
[3]Kuby 면역학(7판). 대한미생물학회. E PUBLIC 2008 [4]생명과학(9판). 전상학 옮김. 바이오사이언스. 2012
[5]동물생리학. 라이프사이언스. 강봉균 김상훈 안태인 옮김. 2007 [6]한국경제신문(2015-01-05) ‘혈당관리, 소아 당뇨 관리의 첫 걸음’
