Time-seires 데이터와 one time point 데이터의 복합적 사용을 통한 인간 피부의 circadian gene 식별

제목	​Time-seires 데이터와 one time point 데이터의 복합적 사용을 통한 인간 피부의 circadian gene 식별
​추천 연구 논문	Population-level rhythms in human skin with implications for circadian medicine. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(48), 12313-12318.
선정 이유	우리가 사용하고자 하는 CYCLOPS나 ZeitZeiger를 이용하여 Circadian rhythm을 갖는 유전자를 식별하였다. 또한 본 연구에서 혈액 샘플이 아닌 표피 세포에서 추출한 데이터를 사용하였기 때문에 그만의 장점이나 특징에 대해서도 알 수 있을 것이라고 생각했다. 또한 time-seires 데이터만 사용한 것이 아닌 우리가 일반적으로 사용하는 데이터들, 즉 한번만 추출한 데이터를 복합적으로 사용한 실험이었다.
주요 내용	​본 연구에서는 19명의 사람으로부터 6시간마다 4번 채취한 time-sieres 데이터와 219명의 사람으로부터 얻은 일반적인 데이터를 복합적으로 이용했다. 먼저 쥐와 인간 사이에 진화적 보존을 보이는 circadian gene이 존재하고, 그 gene이 바이오 마커로써의 역할을 할 것이라고 가정했다. 이 가설을 증명하기 위해 먼저 쥐의 telogen skin과 anagen skin에서 circadian gene을 식별하기 위해 MetaCyle의 meta2d를 이용하였다. 각각 1280개와 294개의 circadian gene을 찾았고, 이들과 유사한 유전자를 인간에서도 찾았다. 앞서 수집한 인간데이터를 CYCLOPS를 이용하여 샘플들의 상대적 시간 순서를 파악하였다. 이 결과들을 바탕으로 쥐와 인간 모두에게서 동일하게 circadian rhythm을 갖는 유전자를 식별했다. 그중 대표적으로 ARNTL,NPAS2,NR1D2,HLF와 PER2 5개의 clock gene의 발현 패턴을 살펴보았을 때, 기존에 알려진 대로 ARNTL, NR1D2와 PER2 유전자들의 관계와 발현 패턴이 동일함을 알 수 있었다. 특히, 인간에서는 ARNTL가 오후 8-9시에 가장 높은 발현량을 보였고, 쥐에서는 ZT23이 동일시간에 가장 높은 발현량을 보였다. 이러한 차이는 수면 패턴에 의한 차이일거라고 예측했다. 결과적으로 이를 통해 종에 관계없이 동일한 생체주기를 가지는 유전자가 있음을 확인할 수 있었다. 대표적으로 알려진 10개의 clock gene들에 상관관계에 대해 혈액에서 채취한 샘플과 피부에서 채취한 샘플을 각각 비교했을 때, 피부에서 채취한 샘플들의 clock gene들의 상관관계가 훨씬 높은 것으로 나타났다. ZeitZeiger를 사용하여 주기를 갖는 샘플들의 주기를 예측 했을 때, 36개의 샘플중 30개의 샘플은 정확한 주기 단계를 할당할 수 있었다.
시사점	​실제로 인간에 대한 주기성 검증을 위한 샘플링을 가장 정확히 하기 위해서는 본 연구에서 사용한 방법보다 더 짧은 간격으로 반복해서 진행해야 한다. 하지만, 실질적으로 인간에 대해서 진행할 수 없기 때문에 그것을 대채하기 위한 방법이 필요하다. 그 방법 중 하나가 본 연구에서 사용한 time-seires 데이터와 one time point 데이터를 복합적으로 사용하는 방법인 것이다. 이를 통해 statical power를 높이고 개인간 변동을 최대한 줄이고 비용을 절약할 수 있다.