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병기 종
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1 韓國電磁波學會誌電磁波技術第 21 卷第 5 號 2010 年 9 月 60 Hz 자기장이예쁜꼬마선충의생식에미치는영향연구 1) 박병재 장혜진 김희성 강희은 심혜림 최유미 김윤명 * 김남 ** 김윤원 한림대학교 * 단국대학교 ** 충북대학교 요약 60 Hz 자기장에서예쁜꼬마선충 (C. elegans) 의발생및생식에미치는영향을조사하였다. 자기장노출조건은 0~500 μt이며, 실험온도는선충의일반적배양온도범위 (21.2±0.6 ) 에서일정하게유지하였으며, 노출은선충의배양기간동안지속되었다. C. elegans 야생형 N2 및스트레스에민감한 hsf-1와 crt-1 등의돌연변이체들에서실험에사용한노출조건에따른생식력의차이는없었다. 여러세대에걸쳐자기장에노출한경우에도자기장에의한생식력의변화는없었다. 결론적으로, C. elegans는크기가매우작으므로 ( 길이약 1 mm) 유도전류가적게발생하여, 자기장 (~500 μt) 에의한영향이없는것으로사려된다. Ⅰ. 서론전기의발견과개발에의하여시작된현대문명속에서인간은점점더다양한자기장속에끊임없이노출되고있다. 그러므로자기장이생체에미치는영향을평가하고시험하는것은매우중요한과제가되고있다. 60 Hz 자기장에대한생체연구에서동물세포및생쥐를이용한실험결과들이많이보고되었는데, 상대적으로낮은노출조건에서의영향 은거의없으나장기간높은노출조건에서의영향은여러가지가보고되었다 [10],[13]. 수많은전자기장과다양한노출조건에서생체의영향을평가하는것은쉬운일이아니며, 인간을대상으로하는연구에는여러가지제약이따른다. 또한, 자기장에의한영향이일어나는생물학적과정은아직대부분이해되고있지못하고있다. 그러므로적절한실험모델을개발하여자기장의생체에미치는영향과그생물학적기작을연구할필요가있다. 예쁜꼬마선충 (Caenorhabditis elegans) 은다양한연구에서매우유용한실험모델로이용되고있다. 그러나한국에서예쁜꼬마선충을이용한전자기장의영향연구는아직발표된적이없으므로본논문에서는먼저실험모델로서예쁜꼬마선충의장점을간략히소개한후, 본연구를논하고자한다. 1-1 유용한실험모델로서의예쁜꼬마선충예쁜꼬마선충 (Caenorhabditis elegans) 은시드니브레너 (Sydney Brenner) 박사에의하여 1960년대에실험모델동물로서채택되어진후, 유전학, 발생학및신경생물학연구에널리이용되고있다 ([ 그림 1]) [2]. 토양에사는비기생성선충으로박테리아를먹고살고, 자웅동체인성충의길이는약 1 mm 정도이며, 짧은생활사 (22, 3일 ) 를가지며, 성충한마리가약 본연구는 2010년도지식경제부의재원으로한국에너지기술평가원 (KETEP) 의지원을받아수행한연구과제입니다 ( 과제번호 : 2010T ). 21

특집 60 Hz 자기장이예쁜꼬마선충의생식에미치는영향연구 [ 그림 1] 예쁜꼬마선충 (C. elegans) 성충사진과모식도 A. 자웅동체성충의위상차사진, 오른쪽편의 scale bar 0.1 mm. B. 해부구조의모식도 ( 그림원전 : Altun & Hall, 2009. Wormatlas.org). 300 마리의자손을낳는다 ([ 그림 2]) [2].

2 특집 60 Hz 자기장이예쁜꼬마선충의생식에미치는영향연구 [ 그림 1] 예쁜꼬마선충 (C. elegans) 성충사진과모식도 A. 자웅동체성충의위상차사진, 오른쪽편의 scale bar 0.1 mm. B. 해부구조의모식도 ( 그림원전 : Altun & Hall, Wormatlas.org). 300 마리의자손을낳는다 ([ 그림 2]) [2]. 자웅동체이나수컷도존재하여교배가가능하고, 몸이투명하여별도의염색과정없이해부현미경에서세포의관찰이용이하다. 실험실배양온도는 16~25 이며한천배지위에배양된대장균을먹이로성장하므로, 배양이빠르고쉽고경제적이다. 몸은총 959개의체세포로구성되어있는데, 302 개의신경세포들과근육, 소화, 생식, 배설, 표피등여러조직과기관들이존재한다. 1998년게놈서열이해독된최초의다세포생물로서약 2만개의유전자를가지며, 많은수의유전자가인간을포함한포유 [ 그림 2] C. elegans의생활사 (Life cycle, 22 ) 첫수정단계를 0 분으로표시하며, 화살표를따라나타내는숫자는선충이각단계에서보내는시간을의미한다. 첫난할은수정후약 40 분에일어난다. 알은수정후약 150분에낭배단계에서산란된다. 각단계에서선충의크기를단계별이름옆괄호에마이크로미터 (μm) 단위로병기하였다 ( 그림원전 : Altun & Hall, Wormatlas.org). 22

3 韓國電磁波學會誌第 21 卷第 5 號 2010 年 9 月 동물의유전자들과진화적으로보존되어있다 [1],[4]. 유전체학, 정보생물학, 기능생물학, 시스템생물학등의효시적연구들에서도예쁜꼬마선충이실험모델로서사용되었으며, 게놈수준에서의연구와 high-throughput screen이가능하여, 신약등다양한탐색과제에응용되는매력적인모델로이용되고있다 [1]. 1-2 전자기장이생체에미치는영향에대하여예쁜꼬마선충을실험모델로이용한선행연구결과들예쁜꼬마선충을이용한자기장의영향에대한실험보고들은매우적은데, 각실험마다자기장의파장, 세기및노출시간등실험조건이다르며, 실험에사용한선충의종류와실험온도등에서도차이가있으며, 각조건에서자기장의영향을조사하는방법에서도차이가있다. 초기실험은 1.5 T, 60 Hz 자기장을간헐적으로노출하였을때 ( 매 9시간마다 3 분간노출, 20±0.5 ) 선충의발생과생식및움직임행동에영향을줄수있다고시사하였다 [3]. 그후같은그룹에서 0.5 T, 60 Hz 자기장에서 2시간노출하였을때열충격유전자 (hsp- 16::lacZ) 의발현을유도한다고보고하였다 [12]. 그러나이들의실험조건은상대적으로매우높은강도의자기장 (1.5 T) 이거나선충의일반적배양조건보다높은온도 (27 이상 ) 에서수행하였으므로, 이러한조건에서자기장의영향은온도의효과와구별하기가어렵다. 또 50 Hz 자기장 0~150 μt 조건에서 2시간노출하면 hsp- 16::lacZ 유전자발현이유도된다는보고가있으나 [8], 이역시실험온도가 28 아래에서는영향이없고 29 이상에서유도현상이나타난다고하였는데, 이러한값은선충이열충격을받을수있는온도로써자기장의영향을평가하기에는어려움이있다. 그리고 de Pomarai 팀에서수행한 microwave 및 radiofrequency(750 MHz, 1 GHz 및 1.8 GHz) 전자파에대한연구에서는 hsp- 16::lacZ 및 hsp-16::gfp 형질전환선 충을이용하여유전자발현유도를관찰하였는데, 실험조건에따라발현을유도하거나또는하지않는다고보고하였다 [5]~[7]. 현재까지의연구결과들을종합하여보면, 자기장의종류, 노출세기, 노출시간, 배양온도등실험조건들이다양하고, 그결과들도서로일치하지않는다. 그러므로특정자기장의조건에서일어날수있는생체의영향에대한평가를위해서는더많은연구가필요하다. 본실험은예쁜꼬마선충의실험실표준배양온도범위에서 0~500 μt, 60 Hz 자기장을장기간여러세대에걸쳐노출하여예쁜꼬마선충야생형과스트레스에민감한돌연변이들에서의생식력에미치는영향을조사하였다. 그결과, 본실험조건에서의자기장 (0~500 μt) 은예쁜꼬마선충의생식력에영향을미치지못하는것으로나타났다. Ⅱ. 실험재료및방법 2-1 전자파발생및노출장치자기장발생장치는단국대공과대학전자전기공학부에서제작하였다. 자기장발생에영향을주는금속제재를배제하였으며, 목재를사용하여코일을감아서제작을하였다 ([ 그림 3]). 상 중 하단에코일을감아일정한자기장을발생하도록하였다. 각자기장발생장치의상판과하판의각각 9지점을측정하였으며, 각지점의자기장오차는 20, 100, 200 및 500 μt일때는 5% 이내, 2 μt일때는 10 % 이내로측정되었다. 한편, 실험대조군 (sham control) 은전류를서로반대로흐르게하여열과진동을타발생장치와동일하게하나자기장을상쇄시켜자기장이 zero가되는 bucking mode 에서노출시켰다. 자기장은 HI-3604 survey meter(holaday Industries, Cedar Park, TX) 를이용하여측정하였다. 전자파노출장치가있는실험실은 SPF(Specific Pathogen Free) 의수준으로특별히지정된미생물및 23

특집 60 Hz 자기장이예쁜꼬마선충의생식에미치는영향연구 [ 그림 3] 자기장발생장치자기장발생에영향을주는금속제재를배제하였으며, 목재를사용하여코일을감아서제작을하였다. 기생충이없는환경 ( 지정이외의미생물및기생충은반드시없는것은아님 ) 으로, 외부환경및특정병원체의영향을배제하였다. 공기정화장치를통하여일정한온도및습도를조절되도록하였다.

4 특집 60 Hz 자기장이예쁜꼬마선충의생식에미치는영향연구 [ 그림 3] 자기장발생장치자기장발생에영향을주는금속제재를배제하였으며, 목재를사용하여코일을감아서제작을하였다. 기생충이없는환경 ( 지정이외의미생물및기생충은반드시없는것은아님 ) 으로, 외부환경및특정병원체의영향을배제하였다. 공기정화장치를통하여일정한온도및습도를조절되도록하였다. 그러나각노출장치사이에서국부적으로약간의온도차이가발생하였다. 실험대조군, 2, 20, 100, 500 μt에서의온도는각각 20.7(±0.5), 21.1(±0.5), 21.2(±0.3), 21.8(±0.4) 이었으며, 이들전체의온도평균값은 21.2 (±0.6) 로나타났다. 자기장발생장치밖의실험실에있는음성대조군은 22.3(±1.7) 이었다. 실험대조군 (sham) 과음성대조군을비교할때, 이러한온도범위내에서의작은온도변화는선충의발생및생식력에영향을미치지않았다 ([ 그림 4]). 2-2 예쁜꼬마선충의배양 예쁜꼬마선충의배양은표준화된방법에따라수 행하였다 [4]. 간략히설명하면, NGM(Nematode Growth Media) 한천배지 (1 리터당 3 g NaCl, 2.5 g Bacto-peptone (Difco), 17 g Bacto-agar (Difco)) 를넣고멸균후, 1 ml cholesterol in ethanol(5 mg/ml), 1 ml 1 M CaCl 2, 1 ml 1 M MgSO 4 그리고 25 ml 1 M potassium phosphate buffer(ph 6.0) 을순서대로넣는다. 이배지를지름 35 mm 플라스틱배양접시에 5.5 ml씩분주하고실온에서굳힌다. 이한천배지에, 선충의먹이인대장균 (E. coli OP50) 이자란 LB 배양액을도말하고, 1~2 일간실온에서배양시킨다. 대장균이자란배지위에예쁜꼬마선충을이쑤시개나백금이로옮겨자라게한다. 실험실에서의배양온도는보통 20 이나필요에따라 16, 20, 25 에서배양하였다. 한편, 선충은액체질소또는영하 80 에냉동하여수년간보관할수있다. 실험에사용한예쁜꼬마선충및그의돌연변이체들을 < 표 1> 에요약하였으며, crt-1을제외한나머지돌연변이체들은 Caenorhabditis Genetic Center(CGC, at the University of Minnesota, supported by the National Institutes of Health - National Center for Research Resources) 에서분양받았다. 예쁜꼬마선충에대한거의모든이용가능한연구자료및선충들의다양한최신정보들이국제적협력에의하여 개별적돌연변이체에대한참고문헌은생략한다 (< 표 1>). 2-3 생식력측정법 (Fertility Assay) 선충의생식력에대한분석은자기장노출조건 (sham, 2, 20, 100, 200, 500 μt) 별로대장균이자란선충배양배지 (NGM) 10~20개의각플레이트에 L4 단계의선충을한마리씩옮겨주고, 더이상알을낳지않을때까지매일 1세대 (P 0) 성체를새로운 NGM 플레이트에옮겼다 (3~4일간반복 ). 성충의산란은 3 일정도되면줄어들게되고, 보통 4일까지가면더이상알을낳지않는다. 그후각플레이트에자라는 24

5 韓國電磁波學會誌第 21 卷第 5 號 2010 年 9 月 자손수를측정하였으며, 8세대까지지속적으로노출하면서같은방법으로자손수를조사하였다. 각노출조건별로 10~20 마리의성충에대한자손수를측정하였으며, 모든실험을 3회반복하고평균자손수와표준편차를구하고 t-test를수행하여통계적유의성을평가하였다. Ⅲ. 실험결과 Hz 자기장 (~500 μt) 에서예쁜꼬마선충의생식력평가 60 Hz 전기장에서선충을배양하고, 이때자기장에의한선충의생식력에변화가있는지를조사하였다. 자기장의노출조건은음성대조군, sham, 2, 20, 100, 200 및 500 μt였다. 예쁜꼬마선충야생형 N2 에대한실험결과는이들자기장노출조건에서선충의발생및생식력의차이는없거나미미한것으로나타났다 ([ 그림 4] 와 [ 그림 5]). 본실험과같은또 는유사한발생장치를이용한선행연구에서생쥐의정소에서생식세포의세포예정사가증가한다는결과가보고되었다 [9],[10]. 그래서먼저이와같은조건인음성대조군, Sham, 2, 20, 200 μt에서실험하였으나차이를발견하지못해 ([ 그림 4]), 다음으로 500 μt까지높인조건에서실험하였으나역시생식력의차이는없었다 ([ 그림 5]). 예쁜꼬마선충은 22 에서약 3 일의세대주기를가지는데, 1세대인부모 (P 0) 는실온 (22 ) 에서유충 L4 단계까지배양하고, 이들을자기장노출조건으로옮긴후자손수 (2세대) 를측정한값을 1세대의생식력으로표현하였고, 이들 2세대의선충을계속노출조건에서배양하여얻은자손수 (3 세대 ) 의값을 2세대의것으로나타냈다. 그러므로 1 세대의경우, 비노출조건에서 L4 단계까지성장한후자기장에노출되었는데, 선충의생식소발생은 L4 단계에서생식소의성장과 2세대가될생식세포들의발생이시작된다. 혹시있을지도모르는 maternal effect 를제거하기위하여다음세대에서의생식력을계속 < 표 1> 실험에사용한세균및예쁜꼬마선충들 Strains Genotypes Descriptions E. coli OP50 Uracil auxotroph, food for C. elegans, grow slower N2 Wild type C. elegans crt-1 Ortholog of calreticulin (a calcium-binding molecular chaperone in the endoplasmic reticulum) hsf-1 C. elegans heat-shock transcription factor ortholog pek-1 Function in ER to phosphorylate eif2alpha and inhibit protein synthesis in response to ER stress. daf-16 FOXO in C. elegans, insulin-like pathway nsy-1 MAP kinase pathway tol-1 C. elegans toll-like receptor (TLR); required for embryonic development and for pathogen avoidance tax-6 Calcineurin subunit A, protein phosphatase 2B sod-1 Superoxide dismutase homologue sek-1 Map kinase pathway atf-6 Mammalian ATF6alpha, a proximal sensor required for the unfolded protein response (UPR) in the ER CB4856 Hawaiian isolate, wild type C. briggsae AF16 Wild type, isolated in India, relative to C. elegans 25

특집 60 Hz 자기장이예쁜꼬마선충의생식에미치는영향연구 된노출조건에서배양하면서측정하였는데, 각세대별생식력은통계적으로유효한차이를보이지않았다. 선충의발생에서일어날수있는비정상적변화들, dead embryo나 larval arrest 등은보이지않았으며, 선충의크기및발생시기의차이도관찰할수없었다.

n=20, sham과대비하여각노출조건에서의 p값은 0.05 이상이었다. 자세한실험조건과방법은 실험방법 부분을참조. 필요에따라 16에서 25 까지배양온도의조건을바꿀수있으나, 25 이상에서는선충의자손수가급격히감소하고, 27 정도에서는불임이된다.

HSF-1은 heat-shock transcription factor로서열충격에의한스트레스반응의초기에작용하여많은 down stream의열충격단백질들 (HSPs, 대부분샤페론 ) 의발현을유도하는것으로알려져있다. CRT-1(calreticulin) 단백질은소포체에있는칼슘결합단백질이며, 샤페론역할을수행하는것으로보고되었다 [14].

6 특집 60 Hz 자기장이예쁜꼬마선충의생식에미치는영향연구 된노출조건에서배양하면서측정하였는데, 각세대별생식력은통계적으로유효한차이를보이지않았다. 선충의발생에서일어날수있는비정상적변화들, dead embryo나 larval arrest 등은보이지않았으며, 선충의크기및발생시기의차이도관찰할수없었다. 3-2 배양온도차이에의한생식력의변화 실험실에서의선충의배양온도는대개 20 이다. [ 그림 4] 60 Hz 자기장에서의예쁜꼬마선충의생식력결과 Ⅰ 예쁜꼬마선충야생형 N2를각자기장노출조건에서배양후자손수를측정하였다. x-축에서 Cntl은음성대조군이며, Sham, 2, 20 및 200(μT) 은각각자기장노출조건을의미한다. y-축은선충한마리가낳는자손수의값. n=20, sham과대비하여각노출조건에서의 p값은 0.05 이상이었다. 자세한실험조건과방법은 실험방법 부분을참조. 필요에따라 16에서 25 까지배양온도의조건을바꿀수있으나, 25 이상에서는선충의자손수가급격히감소하고, 27 정도에서는불임이된다. 열, 중금속, 활성산소, 병원균등다양한환경스트레스에민감한반응을보이는여러돌연변이체들에대한배양온도의영향을측정한결과, 이미알려진열충격에민감한돌연변이들은 25 에서매우감소된생식력을보이거나불임이됨을확인할수있었다 ([ 그림 6]). 특히 hsf-1과 crt-1 돌연변이체의생식력은현저히감소하는것으로나타났다. HSF-1은 heat-shock transcription factor로서열충격에의한스트레스반응의초기에작용하여많은 down stream의열충격단백질들 (HSPs, 대부분샤페론 ) 의발현을유도하는것으로알려져있다. CRT-1(calreticulin) 단백질은소포체에있는칼슘결합단백질이며, 샤페론역할을수행하는것으로보고되었다 [14]. 3-3 스트레스민감성돌연변이체들에대한자기장의영향평가야생형 N2와다르게다양한스트레스 ( 열, 중금속이온, 활성산소, 병원균노출등 ) 에민감한반응을보이는돌연변이체들에서자기장의영향이나타나는지를확인하기위해각선충의생식력을측정하였다 [ 그림 5] 60 Hz 자기장에서의예쁜꼬마선충의생식력결과 Ⅱ C. elegans N2 를각자기장노출조건에서배양후자손수를측정하였다. x- 축에서 Sham, 20, 100 및 500 (μ T) 은각각자기장노출조건을의미한다. y- 축은선충한마리가낳는자손수의값이다 (n=20, Sham 과대비하여각노출조건에서의모든 p 값은 0.05 이상이었다 ). [ 그림 6] 배양온도에따른예쁜꼬마선충의여러돌연변이체들의생식력변화 선충의실험실배양온도는 16, 20 및 25 이며, x- 축의여러돌연변이체들의유전형과표현형은 < 표 1> 에요약하였다. n>10, 각선충들의 20 에서의값에대한 25 에서의값은모두 p<0.05 이었다. 26

실험조건은 Sham, 100 및 500 μt이었으며, 야생형 N2 그리고 hsf-1과 crt-1 돌연변이체를선택하였다. 선충을연속적으로자기장에노출하면서각세대별생식력을다음세대의자손수로측정한결과, 본실험조건에서의생식력변화는없는것으로나타났다. 또한각세대내에서 Sham, 100 및 500 μt에대한생식력의변화는없거나미미하였다.

7 韓國電磁波學會誌第 21 卷第 5 號 2010 年 9 月 ([ 그림 7]). 자기장 Sham과 500 μt 노출조건에서 C. elegans 야생형 N2, 또다른하와이산야생형 CB4856, 돌연변이체 hsf-1, crt-1, pek-1, daf-16, nsy-1, tol-1, tax- 6, sod-1, sek-1 및 C. briggsae 야생형 AF16 등선충들의생식력차이는없었다. 3-4 여러세대에걸쳐자기장에노출하였을때의선충의생식력차이장기간세대별자기장노출이생식력에영향을미칠수있는지를평가하기위하여선충부모세대에서자손 7세대 (1세대~8 세대 ) 까지지속적으로자기장에노출시키면서선충의생식력을측정하였다 ([ 그림 8]). 실험조건은 Sham, 100 및 500 μt이었으며, 야생형 N2 그리고 hsf-1과 crt-1 돌연변이체를선택하였다. 선충을연속적으로자기장에노출하면서각세대별생식력을다음세대의자손수로측정한결과, 본실험조건에서의생식력변화는없는것으로나타났다. 또한각세대내에서 Sham, 100 및 500 μt에대한생식력의변화는없거나미미하였다. 그래프에서보여주는것과같이각세대간의자손수에변동이있는데, 이것은매실험에서눈에보이지않는다양한차이에서오는변화일것으로사려되며, 자기장의영향에의한것은아니라고판단된다. [ 그림 8] 여러세대에걸쳐 60 Hz 자기장에노출시킨후선충의생식력변화평가 60 Hz 자기장 Sham, 100 및 500 μt 노출조건에서선충을부모 (1세대) 에서자손세대들 (2~8세대) 까지연속배양하면서생식력 ( 각세대의자손수 ) 을측정하였으나차이가없었다. 부모세대 (1세대) 의 L4 유충단계까지비노출, 조건에서배양한후노출조건으로옮겼으며, 그후자손세대들은지속적으로자기장에노출시켜생식력을측정하였다. x-축의숫자는각세대를의미한다. N2는야생형, hsf-1과 crt-1은각각 heat-shock transcription factor와 calreticulin의기능-결실돌연변이체들이다. ( 모든실험에서 n>20, p>0.05이었다 ). Ⅳ. 논의및결론 60 Hz 자기장이생체에미치는영향을평가하기위하여모델동물로서토양에사는선충인예쁜꼬마선충을이용하였다. 예쁜꼬마선충을이용한실험은적은공간에동시에많은개체를사육할수있고, 짧은생활사를가지므로빠르게여러세대에걸쳐영향평가를수행할수있으며, 많은유전자에대한돌연변이체들을이용할수있으므로유전학적접근이용이하고, 배양이쉽고경제적인장점을가진다 Hz 자기장 0~500 μt에서예쁜꼬마선충의생식력차이는없었다. [ 그림 7] 60 Hz 자기장이여러돌연변이체의생식력에미치는영향평가일정한온도에서자기장에노출된여러스트레스민감성돌연변이체들의생식력은차이가없었다. x-축에서여러선충돌연변이체들의유전형과표현형은 < 표 1> 에요약하였다. (n>10, 모두 p>0.05이었다.) 본실험에서는 60 Hz 자기장 Sham, 2, 20, 100, 200 및 500 μt 조건에서예쁜꼬마선충의발생및생식에미치는영향을조사하였다. 실험에사용한노출조건에서 C. elegans 야생형 N2 및스트레스에민감한 hsf-1, crt-1 돌연변이체들의생식력차이는없었다 ([ 그림 4], [ 그림 5] 및 [ 그림 7], [ 그림 8]). 이전연구에서 27

8 특집 60 Hz 자기장이예쁜꼬마선충의생식에미치는영향연구 생쥐를 100 μt에노출하였을때고환생식세포에미치는영향을확인하였으며, 더나아가 14 μt에서도고환생식세포에영향이있음을확인하였다 [9],[10]. 하지만예쁜꼬마선충에서는 500 μt 노출에서도발생과생식력에영향이없었다. 참고로 60 Hz의균일자기장 1 μt에노출된생쥐, 쥐및인체내부의유도전류밀도는각각 0.1~ 0.4, 0.3~1.3 및 1~20 μa/m 2 이다 [15]. 따라서사람은생쥐보다 10~50배, 쥐보다 3.3~15.4배더많이유도전류가발생한다. 그러므로생체영향이자기장의유도전류만으로이루어진다고가정하면, 예쁜꼬마선충은 500 μt보다훨씬더높은자기장강도에서영향을받을수있을것으로생각된다. 또한선충의배발생, 발생속도, 성체의크기, 인두저작주기 (pumping rate), 배변주기 (defecation cycle) 및수명 (lifespan) 에서도별차이가없는것으로나타났다 Hz 자기장에노출된여러종류의스트레스민감성돌연변이체들의생식력변화는없었다. 스트레스에민감한여러종류의돌연변이체들은실험실에서의표준배양온도인 20 와비교할때 25 에서의생식력은유효한차이로감소하였다 ([ 그림 6]). 이러한온도민감성은야생형 N2에서도나타나지만몇몇돌연변이체들은매우높은민감성을보였다. 이들중에서 hsf-1이나 crt-1 돌연변이체들은특히열에민감하였다. 야생형 N2에비교하여특정유전자의기능 -손실돌연변이체들은스트레스에보다민감할것으로예상되므로, 이들에대한자기장의영향을선충의생식력측정으로조사하였다. 예상과달리실험결과는실험한모든돌연변이체들의생식력에유의한차이를나타내지않았다. 실험온도는 21.2± 0.6 에서수행하였는데, 이러한온도범위에서선충의생식력차이는없음을확인하였으므로 ([ 그림 4]), 만일차이가있었다면자기장에의한것일것이다. 배 양온도가 25 의경우 ([ 그림 6]), 자손수값의유동이크게나타나므로자기장에의한효과와온도의효과를구별하기어렵게될것이지만, 스트레스가적절히높은조건에서자기장의영향이있는지를실험해보는것은의미가있을것으로생각된다. 4-3 여러세대에걸쳐자기장에노출되어도예쁜꼬마선충의생식력에는변화가없었다. 예쁜꼬마선충은자웅동체로서성체가한몸에정자와난자를모두생산하므로유전적으로클론에가깝다. 이들선충을여러세대에걸쳐지속적으로자기장에노출시켜 maternal effect도제거하고, 장기간다세대에걸쳐일어날수있는영향이있는지를관찰하였다 ([ 그림 8]). 결과는본실험조건에서 8세대까지지속적으로노출하는동안자기장에의한선충의생식력은변화가없는것으로나타났다. 야생형 N2 뿐만아니라 hsf-1과 crt-1에서도유의한차이가없었다. 4-4 결론위결과들을종합하면, C. elegans는크기가매우작으므로 ( 길이약 1 mm) 유도전류가적게발생하여, 60 Hz 자기장 (~500 μt) 에의한영향이없는것으로사려된다. Ⅴ. 앞으로의연구방향현재의실험조건보다훨씬더높은자기장조건또는다른환경스트레스 ( 예 : 높은배양온도, 중금속, 활성산소등 ) 와자기장을동시에노출시키는조건에서선충의발생, 생식및행동등에서비정상적인결과를나타낸다면, 이때자기장의영향이어떠한생물학적기작에의하여일어나는지를알아내는실험모델로서예쁜꼬마선충의장점이발휘될것으로예상된다. 특히예쁜꼬마선충에대한게놈수준의 RNAi library가구축되어있고, 96-well plate에서 high- 28

9 韓國電磁波學會誌第 21 卷第 5 號 2010 年 9 月 throughput screen이가능하므로, 표적유전자와그관련인자를확인하고, 그들의생물학적기작을연구하는데큰도움이될수있을것이다. 참고문헌 [1] 심재갈, " 예쁜꼬마선충을이용한신약후보물질탐색 ", 분자세포생물학뉴스, 22(1), pp , 2010년. [2] Z. F. Altun, D. H. Hall, Introduction to C. elegans Anatomy. In Worm Atlas. ver1/handbook/contents.htm, [3] K. Bessho, S. Yamada, T. Kunitani, T. Nakamura, T. Hashiguchi, Y. Tanimoto, S. Harada, H. Yamamoto, and R. Hosono, "Biological responses in Caenorhabditis elegans to high magnetic fields", Experientia, vol. 51, pp , [4] S. Brenner, "The genetics of Caenorhabditis elegans", Genetics, vol. 77, pp , [5] C. Daniells, I. Duce, D. Thomas, P. Sewell, J. Tattersall, and D. de Pomerai, "Transgenic nematodes as biomonitors of microwave-induced stress", Mutation Research, vol. 399, pp , [6] A. S. Dawe, R. Nylund, D. Leszczynski, N. Kuster, T. Reader, and D. I. De Pomerai, "Continuous wave and simulated GSM exposure at 1.8 W/kg and 1.8 GHz do not induce hsp16-1 heat-shock gene expression in Caenorhabditis elegans", Bioelectromagnetics, vol. 29, pp , [7] A. S. Dawe, B. Smith, D. W. P. Thomas, S. Greedy, N. Vasic, A. Gregory, B. Loader, and D. I. de Pomerai, "A small temperature rise may contribute towards the apparent induction by microwaves of heat-shock gene expression in the nematode Caenorhabditis elegans", Bioelectromagnetics, vol. 27, pp (2006). [8] B. Junkersdorf, H. Bauer, and H. O. Gutzeit, "Electromagnetic fields enhance the stress response at elevated temperatures in the nematode Caenorhabditis elegans", Bioelectromagnetics, vol. 21, pp , [9] Y-W Kim, H-S Kim, J-S Lee, Y-J Kim, S-K Lee, J-N Seo, K-C Jung, N. Kim, and Y-M Gimm, "Effects of 60 Hz 14 μt magnetic field on the apoptosis of testicular germ cell in mice", Bioelectromagnetics, vol. 29, pp. 1-7, [10] J. S. Lee, S. S. Ahn, K. C. Jung, Y. W. Kim, and S. K. Lee, "Effects of 60 Hz electromagnetic field exposure on testicular germ cell apoptosis in mice", Asian J. Androl., vol. 6, pp , [11] J. McCann, R. Kavet, and C. N. Rafferty, "Assessing the potential carcinogenic activity of magnetic fields using animal models", Environ Health Perspect, vol. 1, pp , [12] T. Miyakawa, S. Yamada, S. Harada, T. Ishimori, H. Yamamoto, and R. Hosono, "Exposure of Caenorhabditis elegans to extremely low frequency high magnetic fields induces stress responses", Bioelectromagnetics, vol. 22, pp , [13] S. Myrtill, "Cell type specific redox status is responsible for diverse electromagnetic field effects", Current Medicinal Chemistry, vol. 14, pp , [14] B-J Park, D-G Lee, J-R Yu, S-K Jung, K. Choi, J. Lee, J. Lee, Y. S. Kim, J. I. Lee, J. Y. Kwon, J. Lee, A. Singson, W. K. Song, S. H. Eom, C-S Park, D. H. Kim, J. Bandyopadhyay, and J. Ahnn, "Calreticulin, a calcium-binding molecular chaperone, is required for stress response and fertility in Caenorhabditis elegans", Molecular Biology of the 29

10 특집 60 Hz 자기장이예쁜꼬마선충의생식에미치는영향연구 Cell, vol. 12, pp , [15] M. H. Repacholi, "Review of health effects and gaps in knowledge", WHO Meeting on EMF Biological Effects and Standards Harmonization in Asia and Oceania, pp , Seoul,

韓國電磁波學會誌第 21 卷第 5 號 2010 年 9 月 필자소개 박병재 1985년 3월~1989년 2월 : 한림대학교생물학과 ( 이학사 ) 1989년 3월~1991년 2월 : 한림대학교생물학과미생물학 ( 이학석사 ) 1998년 3월~2001년 8월

2009년 9월~현재 : 한림대학교생명공학연구소연구교수 [ 주관심분야 ] 예쁜꼬마선충을모델동물로이용한자기장의생체에미치는영향연구, 세균의병원성기작과숙주생물의방어및면역기작연구 강희은 2009년 3월~현재 : 한림대학교생명과학과이학사과정 2009년

주관심분야 ] 60Hz 자기장과생체영향에대한동물연구 심혜림 2004년 3월~2008년 2월 : 한림대학교생명과학과 ( 이학사 ) 2008년 3월~2010년 2월 : 한림대학교생명과학과미생물학 ( 이학석사 ) 2010년 3월~2010년 6월 :

한림대학교화학과 ( 이학사 ) 1999년 9월~2001년 8월 : 한림대학교약리학 ( 의학석사 ) 2002년 1월~2004년 12월 : ( 주 ) 바이오시너젠연구원 2005년 1월~현재 : 한림대의과학연구소연구원 [ 주관심분야 ] 60Hz

11 韓國電磁波學會誌第 21 卷第 5 號 2010 年 9 月 필자소개 박병재 1985년 3월~1989년 2월 : 한림대학교생물학과 ( 이학사 ) 1989년 3월~1991년 2월 : 한림대학교생물학과미생물학 ( 이학석사 ) 1998년 3월~2001년 8월 : 광주과학기술원생명과학과 ( 이학박사 ) 2002년 7월~2005년 12월 : 베일러의과대학분자세포생물학과박사후연구원 2006년 1월~2007년 2월 : 광주과학기술원생명과학과연구교수 2007년 3월~2009년 8월 : 한림대학교생명과학과조교수 2009년 9월~현재 : 한림대학교생명공학연구소연구교수 [ 주관심분야 ] 예쁜꼬마선충을모델동물로이용한자기장의생체에미치는영향연구, 세균의병원성기작과숙주생물의방어및면역기작연구 강희은 2009년 3월~현재 : 한림대학교생명과학과이학사과정 2009년 5월~현재 : 한림대학교생명과학과학부연구생 [ 주관심분야 ] 예쁜꼬마선충을모델동물로이용한자기장의생체에미치는영향연구 장혜진 2005년 3월~2009년 2월 : 한림대학교생명과학과 ( 이학사 ) 2009년 3월~현재 : 한림대학교미생물학석사과정 [ 주관심분야 ] 60Hz 자기장과생체영향에대한동물연구 심혜림 2004년 3월~2008년 2월 : 한림대학교생명과학과 ( 이학사 ) 2008년 3월~2010년 2월 : 한림대학교생명과학과미생물학 ( 이학석사 ) 2010년 3월~2010년 6월 : 한림대학교자연과학연구소연구원 2010년 6월~현재 : ( 주 ) 바이오웰스연구원 [ 주관심분야 ] 양파무름병을일으키는식물성병원균 Burkholderia속의세균이숙주동물예쁜꼬마선충에게미치는영향 김희성 1992년 3월~1999년 2월 : 한림대학교화학과 ( 이학사 ) 1999년 9월~2001년 8월 : 한림대학교약리학 ( 의학석사 ) 2002년 1월~2004년 12월 : ( 주 ) 바이오시너젠연구원 2005년 1월~현재 : 한림대의과학연구소연구원 [ 주관심분야 ] 60Hz 자기장과생체영향에대한동물연구, RF 와생체영향에대한동물연구 최유미 2006년 3월~2010년 2월 : 한림대학교생명과학과 ( 이학사 ) 2010년 3월~현재 : 한림대학교생명과학과미생물학석사과정 [ 주관심분야 ] 식물병원성세균 Xanthomonas가예쁜꼬마선충에미치는영향 31

특집 60 Hz 자기장이예쁜꼬마선충의생식에미치는영향연구 김윤명 1971년 3월~1975년 2월 : 서울대학교전자공학과 ( 공학사 ) 1975년 3월~1977년 2월 : 한국과학원전기및전자공학과 ( 공학석사 ) 1983년 8월~1990년 8월 : 한국과학기술원전기및전자공학과 ( 공학박사 ) 1977년~1980년 : LIG

대표이사. [ 주관심분야 ] 전자기장의인체영향측정, 전자계발생및측정, 전기전자공학용어 김윤원 1975년 3월~1981년 2월 : 서울대학교의과대학 ( 의학사 ) 1981년 3월~1985년 2월 : 서울대학교미생물학 ( 의학석사 ) 1985년 3월~1987년 2월 : 서울대학교미생물학 ( 의학박사 ) 1986년 3월~현재 :

[ 주관심분야 ] 전자파가생체에미치는영향, 전자파인체안전기준, 생체에서분비되는항바이러스제, 급성열성진환진단 김남 1981년 2월 : 연세대학교전자공학과 ( 공학사 ) 1983년 2월 : 연세대학교전자공학과 ( 공학석사 ) 1988년 8월 : 연세대학교전자공학과 ( 공학박사 ) 1992년 8월~1993년 8월 : 미국

12 특집 60 Hz 자기장이예쁜꼬마선충의생식에미치는영향연구 김윤명 1971년 3월~1975년 2월 : 서울대학교전자공학과 ( 공학사 ) 1975년 3월~1977년 2월 : 한국과학원전기및전자공학과 ( 공학석사 ) 1983년 8월~1990년 8월 : 한국과학기술원전기및전자공학과 ( 공학박사 ) 1977년~1980년 : LIG Nex1 ( 舊名 Nex1 Future, LG 이노텍 or 금성정밀 ) 주식회사품질관리부기사, 기좌 ; 중앙연구소연구원 1982년~1983년 : 미국캘리포니아대학교산타바바라분교방문학자 1982년~현재 : 단국대학교전자전기공학부교수 2008년~현재 : 한국전자파학회부회장 2000년 6월~현재 : ( 주 )EMF Safety 대표이사. [ 주관심분야 ] 전자기장의인체영향측정, 전자계발생및측정, 전기전자공학용어 김윤원 1975년 3월~1981년 2월 : 서울대학교의과대학 ( 의학사 ) 1981년 3월~1985년 2월 : 서울대학교미생물학 ( 의학석사 ) 1985년 3월~1987년 2월 : 서울대학교미생물학 ( 의학박사 ) 1986년 3월~현재 : 한림대학교의과대학미생물학교실교수 1988년 7월~1990년 2월 : 캐나다캘거리대학교의대 Visiting scholar 1997년 9월~2003년 9월 : 한림대학교의과학연구소소장 2000년 9월~현재 : 중앙약사심사위원회위원 1998년~현재 : 한국전자파학회전자장과생체관계연구회위원 2006년~현재 : 한국전력전자계자문위원 [ 주관심분야 ] 전자파가생체에미치는영향, 전자파인체안전기준, 생체에서분비되는항바이러스제, 급성열성진환진단 김남 1981년 2월 : 연세대학교전자공학과 ( 공학사 ) 1983년 2월 : 연세대학교전자공학과 ( 공학석사 ) 1988년 8월 : 연세대학교전자공학과 ( 공학박사 ) 1992년 8월~1993년 8월 : 미국 Stanford 대학교방문교수 2000년 3월~2001년 2월 : 미국 California Technology Institute 방문교수 1989년~현재 : 충북대학교전기전자컴퓨터공학부교수 1996년~현재 : 한국전자파학회전자장과생체관계연구회위원장 [ 주관심분야 ] 이동통신및전파전파, 마이크로파전송선로해석, EMI/EMC 및전자파인체보호규격 32

DBPIA-NURIMEDIA

DBPIA-NURIMEDIA 韓國電磁波學會誌電磁波技術第 20 卷第 1 號 2009 年 1 月 GHz 대역에서셋업용테이블영향연구 1) 김남 이승우 양준규 * 권종화 ** 강상훈 *** 충북대학교 * 전파연구소 ** 한국전자통신연구원 *** 한국전파진흥원 Ⅰ. 서론정보통신기기, 무선통신기기, 멀티미디어기기등의정보화기기의발달로사람들의삶은한층편안해지고, 광범위한정보를쉽고빠르게습득할수있게되었다.