• Toxicological Research
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• 제35권4호
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• pp.311-317
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• 2019

The transport systems for metals play crucial roles in both the physiological functions of essential metals and the toxic effects of hazardous metals in mammals and plants. In mammalian cells, Zn transporters such as ZIP8 and ZIP14 have been found to function as the transporters for Mn(II) and Cd(II), contributing to the maintenance of Mn homeostasis and metallothionein-independent transports of Cd, respectively. In rice, the Mn transporter OsNramp5 expressed in the root is used for the uptake of Cd from the soil. Japan began to cultivate OsNramp5 mutant rice, which was found to accumulate little Cd, to prevent Cd accumulation. Inorganic trivalent arsenic (As(III)) is absorbed into mammalian cells via aquaglyceroporin, a water and glycerol channel. The ortholog of aquaporin in rice, OsLsi1, was found to be an Si transporter expressed in rice root, and is responsible for the absorption of soil As(III) into the root. Since rice is a hyperaccumulator of Si, higher amounts of As(III) are incorporated into rice compared to other plants. Thus, the transporters of essential metals are also utilized to incorporate toxic metals in both mammals and plants, and understanding the mechanisms of metal transports is important for the development of mitigation strategies against food contamination.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제20권6호
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• pp.693-698
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• 1992

공장 폐수를 비롯한 중금속 오염 환경으로부터 효율적인 중금속 제거를 위해 생물학적 오염제거에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다. 본 실험에서는 항생제 내성 유전자를 많이 가지고 있는 것으로 알려진 Serratia marcescens를 대상으로 이 균주가 중금속들에 대해 어떤 영향을 보이는지 조사하였다. 그 결과 lead, iron, magnesium, manganese 등의 처리군에서 24시간내에 1,000ppm 이상의 고농도 처리군에서 최소억제성장농도(MIC)를 나타냈으며, cadmium에서는 600ppm 처리군에서, 구리는 800ppm의 처리군에서 MIC를 보였으며, 아연 처리군에서는 800ppm에서 MIC를 나타냈다. 또한 48시간 배양에 따른 MIC 비교 결과, 중금속의 고농도 처리군에서 매우 긴 적응기를 갖는 것으로 확인하였다. 15가지의 항생체를 대상으로 저항성을 조사한 결과, ampicillin, tetracycline, cefamandole, cephalothin에서 저항성을 보엿으며 다른 S. marcescens 균주들에 비해 chloramphenicol에 대한 특이한 민감성을 보였다. 카드뮴과 납을 대상으로 중금속의 세포내 흡수를 조사한 결과 16.59%와 35.38%의 중금속이 세포내로 흡수되었음을 확인하였다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제17권1호
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• pp.1-30
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• 1974

수도저위(水稻低位) 생산력(生産力)의 원인구명(原因究明)에 관(關)한 영양생리학적연구(營養生理적硏究)로 여러 가지 생육조건하(生育條件下)에서 품종별(品種別) 양분흡수(養分吸收) 및 동화기능(同化機能)과 양분(養分)의 체내(體內)에서의 이행양상(移行樣相)을 추구(追究)하는 한편 고수량지(高收量地) 벼와 저수량지(低收量地) 벼에 대(對)한 생육시기별(生育時期別)로 양분(養分)의 흡수(吸收) 체내무기양분(體內無機養分)과 수량(收量) 및 수량구성요소(收量構成要素)와의 관계(關係) 등(等)을 추구(追究)하여 저수량지(低收量地) 벼의 영양생리적(營養生理的) 저수요인(低收要因)을 밝히고저 본연구(本硏究)를 수행(遂行)하였던 바 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과같다. 1. 양분(養分)의 흡수력(吸收力)은 품종(品種)에 따라 차이(差異)가 있으며 인산(燐酸) 및 가리(加里)의 흡수력(吸收力)이 강(强)한 품종(品種)은 구사부에, 진흥(振興)이며 낮은 품종(品種)은 팔달(八達)이었다. 2. 근(根)의 ${\alpha}-naphthylamine$의 산화력(酸化力)과 인산(燐酸)의 흡수력(吸收力)과는 유의적(有意的)인 상관관계(相關關係)가 있으며 산화력(酸化力)이 높으면 인산(燐酸)의 흡수(吸收)가 증대(增大)되었바. 3, 탄소동화력( 炭素同化力)은 품종(品種)에 따라 차이(差異)가 있으며 노인도(老人稻), 구대내조욱(九大耐潮組) 3호(號), 수원(水原)82호(號), 진흥(振興) 등은 강(强)하고 대구조(大脚租), 관옥(關玉), 육우(陸羽) 132호(號)가 약(弱)하였다. 4, 질소(窒素)의 증시(增施)는 소비(少肥)에 비(比)하여 동화량(同化量)은 증가(增加) 되나 등화산물(同化産物)의 이삭으로의 이전(移轉)은 적었다5. 정상(正常) 생육(生育)한 벼에 비(比)하여 인산(燐酸), 가리(加里) 및 마그네슘이 결핍(缺達)된 벼는 전탄소동화량이(全炭素同化量)이 정상(正常) 벼 100에 비(比)하여 40이하(以下)로 현저(顯著)히 낮으며 그 순서(順序)는 Mg>P>K이고, 동화물(同化物)의 이전(移轉)에 장해(障害)가 큰 것은 K>Mg>P의 순(順)이었다. 6. 고수량지(高收量地) 벼는 저수량지(低收量地) 벼에 비(比)하여 총건물(總乾物) 생산량(生産量)이 현저(顯著)하게 많고 특(特)히 유수형성기(幼穗形成期) 이후(以後)에 증가량(增加量)이 더욱 현저(顯著)하였다. 7. 고수량지(高收量地) 벼는 출수기(出穗期)에 옆면적(葉面積)이 최고(最高)에 달(達)하였다가 그 이후(以後) 완만(緩慢)하게 줄어지나 저수량지(低收量地) 벼는 출수이전(出穗以前)에 엽면적(葉面積)이 최고(最高)에 달(達)하였다가 출수이후(出穗以後)에 급격(急激)히 감소(減少)되며 그 원인(原因)은 하엽(下葉)의 조기고사(早期枯死)에 기인(起因)되었다. 8. 고수량지(高收量地) 벼는 저수량지(低收量地) 벼에 비(比)하여 생육초기(生育初期)에는 투과광율(透過光率)이 높고 생육후기(生育後期)에 낮았으나 투과광율대(透過光率對) 엽면적비(葉面積比)는 고수량지(高收量地) 벼에서 높았다. 9. 순동화량(純同化量)은 저수량지(低收量地) 벼에 비(比)하여 고수량지(高收量地)벼에서 많았으며 이는 또한 엽면적(葉面積)이 증가(增加)됨에 따라 감소(減少)되었다. .10. 고수량지(高收量地) 벼는 저수량지(低收量地) 벼에 비(比)하여 유수형성기(幼穗形成期) 이후(以後) 체내질소(體內窒素), 가리(加里) 및 규산(珪酸)의 함유율(含有率)이 높으면서 $K_2O/N$, $SiO_2/N$ 비(比)가 높았다.11. 저수량지(低收量地) 벼는 고수량지(高收量地) 벼에 비(比)하여 출수기(出穗期)에 보유(保有)된 질소(窒素), 인산(燐酸), 가리(加里) 및 마그네슘등이 출수이후(出穗以後) 이삭으로의 이행율(移行率)이 높았다. 이는 저수량지(低收量地) 벼가 생육후기(生育後期)에 양분(養分)의 흡술량(吸收量)이 부족(不足)하여 체내(體內) 저장양분(貯藏養分)이 재이동(再移動)되기 때문이며 따라서 하엽(下葉)은 양분부족(養分不足)으로 조길고사(早期桔死)가 많아지는 것으로추정(推定)되었다. 12. 고수량지(高收量地) 벼는 질소흡수(窒素吸收)가 전생육기간(全生育期間)을 통(通)하여 완만(緩慢)하며 출수이후(出穗以後)에도 흡수량(吸收量)이 많으나 저수량지(低收量總) 벼는 출수이전(出穗以前)에 많고 출수이후(出濾以後)는 거의 흡수(吸收)되지 않았다. 13. 출수기(出穗期)의 체내(體內) 질소(窒素), 가리(加里) 함유율(含有率)과 수량(收豊)과는 현저(顯著)한 정(正)의 상관(相關)이 성립(成立)되였으며 수확기(收獲期)의 가리(加里), 규산함유율(珪酸含有率) 그리고 $K_2O/N$, $SiO_2/N$과 수량(收量)과도 현저(顯著)한 정(正)의 상관관계(相關關係)가 성립(成立)되었다. 14. 출수기(出穗期)에 보유(保有)된 전분(澱粉)이 이삭으로의 이전(移轉)은 고수량지(高收量地) 벼가 약(約) 10%인데 반(反)하여 저수량지(低收量地) 벼는 약(約) 40%로 많았다. 따라서 저수량지(高收量地) 벼는 출수(出穗) 이후(以後) 동화의존도(同化依存度)가 높았다. 15. 고수량지(高收量地) 벼는 저수량지(低收量地) 벼에 비(比)하여 질소(窒素), 인산(燐酸), 가리(加里), 규산(珪酸) 및 망간의 흡수량(吸收量)이 현저(顯著)하게 많았고 생육시기별(生育時期別) 흡수량(吸收量)의 차이(差異)는 유수형성기(幼穗形成期) 전후(前後)에 현저(顯著)하였다. 16. 수확기(收穫期)의 질소(窒素), 인산(燐酸), 가리(加里), 석탄(石炭), 마그네슘, 규산(珪酸) 및 망간의 총흡수량(總吸收量)과 수량(收量)과는 고도(高度)의 정(正)의 상관관계(相關關係)가 인정(認定)되었다. 17. 수확기(收穫期)에 질소(窒素), 인산(燐酸), 가리(加里), 석탄(石炭), 마그네슘 및 규산(珪酸)의 흡수량(吸收量)과 수당입수간(穗當粒熱間)에, 질소(窒素) 및 가리(加里)의 흡수량(吸收量)과 수수(穗數)와는 유의적(有意的)인 정(正)의 상관관계(相關關係)가 성립(成立)되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권5호
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• pp.645-658
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• 2021

Porins are essential for the viability of Gram-negative bacteria. They ensure the uptake of nutrients, can be involved in the maintenance of outer membrane integrity and define the antibiotic or drug resistance of organisms. The function and structure of porins in proteobacteria is well described, while their function in photoautotrophic cyanobacteria has not been systematically explored. We compared the domain architecture of nine putative porins in the filamentous cyanobacterium Anabaena sp. PCC 7120 and analyzed the seven candidates with predicted OprB-domain. Single recombinant mutants of the seven genes were created and their growth capacity under different conditions was analyzed. Most of the putative porins seem to be involved in the transport of salt and copper, as respective mutants were resistant to elevated concentrations of these substances. In turn, only the mutant of alr2231 was less sensitive to elevated zinc concentrations, while mutants of alr0834, alr4741 and all4499 were resistant to high manganese concentrations. Notably the mutant of alr4550 shows a high sensitivity against harmful compounds, which is indicative for a function related to the maintenance of outer membrane integrity. Moreover, the mutant of all5191 exhibited a phenotype which suggests either a higher nitrate demand or an inefficient nitrogen fixation. The dependency of porin membrane insertion on Omp85 proteins was tested exemplarily for Alr4550, and an enhanced aggregation of Alr4550 was observed in two omp85 mutants. The comparative analysis of porin mutants suggests that the proteins in parts perform distinct functions related to envelope integrity and solute uptake.

• Environmental Analysis Health and Toxicology
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• 제31권
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• pp.21.1-21.7
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• 2016

Objectives The present study analyzes metal contamination in sediment of the East Kolkata Wetlands, a Ramsar site, which is receiving a huge amount of domestic and industrial wastewater from surrounding areas. The subsequent uptake and accumulation of metals in different macrophytes are also examined in regard to their phytoremediation potential. Methods Metals like cadmium (Cd), copper (Cu), manganese (Mn), and lead (Pb) were estimated in sediment, water and different parts of the macrophytes Colocasia esculenta and Scirpus articulatus. Results The concentration of metals in sediment were, from highest to lowest, Mn ($205.0{\pm}65.5mg/kg$)>Cu ($29.9{\pm}10.2mg/kg$)>Pb ($22.7{\pm}10.3mg/kg$)>Cd ($3.7{\pm}2.2mg/kg$). The phytoaccumulation tendency of these metals showed similar trends in both native aquatic macrophyte species. The rate of accumulation of metals in roots was higher than in shoots. There were strong positive correlations (p <0.001) between soil organic carbon (OC) percentage and Mn (r =0.771), and sediment OC percentage and Pb (r=0.832). Cation exchange capacity (CEC) also showed a positive correlation (p <0.001) with Cu (r=0.721), Mn (r=0.713), and Pb (r=0.788), while correlations between sediment OC percentage and Cu (r=0.628), sediment OC percentage and Cd (r=0.559), and CEC and Cd (r=0.625) were significant at the p <0.05 level. Conclusions Bioaccumulation factor and translocation factors of these two plants revealed that S. articulatus was comparatively more efficient for phytoremediation, whereas phytostabilization potential was higher in C. esculenta.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제25권5호
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• pp.349-352
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• 2002

Mn 처리에 대한 소나무 묘목의 생장 및 영양상태의 반응을 수경재배법에 의하여 조사하였다. Mn 처리 농도별(0, 30, 60ppm) 배양액의 pH를 4.0으로 조절한 후, 소나무(Pinus densiflora) 2년생 묘목을 배양액에 이식하여 90일 동안 온실에서 생육시켰다. 소나무 묘목의 건물생장은 Mn 처리에 의하여 감소하였으며, 상대생장율(RGR)과 순동화율(NAR) 감소에 대한 Mn의 영향이 인정되었다. 이러한 결과는 배양액의 Mn 농도 증가에 의해 잎의 건물생산효율이 저하되었다는 것을 시사하였다. 식물체내 원소함량에 대한 Mn의 영향을 조사한 결과, 소나무 묘목의 줄기와 뿌리내 Ca 및 Mg 함량은 Mn 60ppm 처리구에서 가장 낮았으며, Mn 농도는 뿌리에 비하여 잎에서 3배 가량 높은 함량을 나타내었다. 또한 무처리구에 비해 Mn 처리구에서 순광합성 속도의 감소가 나타났다. 이상의 결과는 뿌리의 양분 흡수저해 및 뿌리에서 잎으로 이행된 Mn의 과잉축적에 의한 광합성 저해를 반영하는 것으로써, 결과적으로 소나무 묘목의 건물생장량 감소가 이들 결과의 복합적인 영향에 의해 초래되었음을 시사한다.

• 한국환경과학회지
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• 제8권3호
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• pp.399-409
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• 1999

The three domestic natural zeolites(Yong dong-ri (Y), Daesin-ri (D), Seogdong-ri (S)) harvested in Kyeongju-shi and Pohang-shi, Kyungsangbug-Do, were pretreatd with each of the NaOH, $Ca(OH)_2$ and NaOH following HCl solutions, and the removal performances of divalent haevy metals(Cu, Mn, Pb, and Sr) for natural and pretreated zeolites were investigated and compared in the single and mixed solutions. The natural zeolite-heavy metal system attained the final equilibrium plateau within 20 min, irrespective of initial heavy metal concentration. The heavy metal uptakes increased with increasing initial heavy metal concentration and pH. The heavy metal uptakes for natural zeolites decreased in the following sequences : D>Y>S among the natural zeolites; Pb>Cu>Sr>Mn among the heavy metals. The pretreated zeolites showed higher heavy metal removal performances than natural zeolites and decreased in the order of NaOH, NaOH following HCl, $Ca(OH)_2$ treatment among the pretreatment methods. The heavy metal ion exchange capacity by natural and pretreated zeolites was described either by Freundlich equation or Langmuir equation, but it followed the former better than the latter. The heavy metal uptakes for natural zeolites decreased in the mixed solution, in comparing with those in the single solution and especially, the manganese uptake decreased greatly in the mixed solution. The pretreated zeolites showed the improved removal performances of heavy metals in the mixed solution than in the single solution and the heavy metal uptakes by those in the mixed solution showed the same trends in the single solution among the chemical treatment methods and heavy metals.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제23권11호
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• pp.1527-1534
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• 2010

Trace minerals such as zinc, copper, and manganese are essential cofactors for hundreds of cellular enzymes and transcription factors in all animal species, and thus participate in a wide variety of biochemical processes. Immune development and response, tissue and bone development and integrity, protection against oxidative stress, and cellular growth and division are just a few examples. Deficiencies in trace minerals can lead to deficits in any of these processes, as well as reductions in growth performance. As such, most animal diets are supplemented with inorganic and/or organic forms of trace minerals. Inorganic trace minerals (ITM) such as sulfates and oxides form the bulk of trace mineral supplementation, but these forms of minerals are well known to be prone to dietary antagonisms. Feeding high-quality chelated trace minerals or other classes of organic trace minerals (OTM) can provide the animal with more bioavailable forms of the minerals. Interestingly, many, if not most, published experiments show little or no difference in the bioavailability of OTMs versus ITMs. In some cases, it appears that there truly is no difference. However, real differences in bioavailability can be masked if source comparisons are not made on the linear portion of the dose-response curve. When highly bioavailable chelated minerals are fed, they will better supply the biochemical systems of the cells of the animal, leading to a wide variety of benefits in both poultry and swine. Indeed, the use of certain chelated trace minerals has been shown to enhance mineral uptake, and improve the immune response, oxidative stress management, and tissue and bone development and strength. Furthermore, the higher bioavailability of these trace minerals allows the producer to achieve similar or improved performance, at reduced levels of trace mineral inclusion.

• 한국환경농학회지
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• 제14권3호
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• pp.253-262
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• 1995

중금속이 오염된 밭토양이 그 토양에서 재배된 파잎과 뿌리 및 상치잎, 줄기, 뿌리 시료중 카드뮴, 구리, 납, 아연, 크롬, 니켈, 철, 망간의 중금속 함량을 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 파와 상치가 고사 또는 생육이 불량한 지점에서 토양중 중금속 함량이 많이 검출되었다. 2. 토양중 중금속함량이 높은 지점에서 식물체중 중금속이 많이 검출되었으며 일반적으로 뿌리, 잎, 줄기의 순서로 많았으나 망간은 잎에서 많이 검출되었다. 3. 토양중 함량과 식물체중 함량간에는 카드뮴, 구리, 아연, 니켈은 고도의 유의성 있는 증가를 가져왔으나 납은 일정한 경향이 없었다. 4. 파와 상치가 정상생육을 하고 있는 지점의 토양중 중금속 함량이 우리나라 일반 밭토양의 평균 함량보다 높았고 식물체에서도 높은 경향이었다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제8권1호
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• pp.32-41
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• 2004

목적 : MnPC의 자기이완성질을 살펴보고, 토끼의 간에 이식한 VX2 암종을 이용해 자기공명영상에서 간의 조영증강형태를 관찰하고자하였다. 또한 간세포 특이성 조영제 사용 시와 비교하여 MnPC의 조직특이성 조영제로서의 가능성을 탐색해 보고자 하였다. 대상 및 방법 : 조영제 합성시 상자성 원소의 배위자로 phthalocyanine(PC)를 선택하였다. 2.01 g (5.2 mmol)의 phthalocyanine을 0.37g(1.4 mmol)의 manganese chloride와 $310^{\circ}C$에서 36시간동안 반응시킨 후 혼합물을 크로마토그래피 (CHC13: CH3OH=98:2, volume ratio)로 정제하여 2000 달톤의 분자량을 갖는 1.04 g $(46\%)$의 MnPC를 얻었다. 자기이완율은 MnPC를 0.1 mmol로 희석시켜 1.5 T (64 MHz)에서 측정하였다. VX2 암종은 토끼의 간실질 내에 종양세포 부유액을 주입해 실험적으로 유발시켰다. 모든 영상은 1.5 T MR장비에서 무릎관절코일을 사용하여 획득하였다. 본 연구에서 새로 개발된 거대분자 자기공명영상 조영제인 MnPC (4m-mol/kg)와 간세포 특이성 조영제인 Mn-DPDP (0.01 mmol/kg)가 사용되었으며 이들 조영제는 토끼의 이정맥을 통해 주입되었다. T1 강조영상은 스핀에코 (TR/TE=516/14 msec)와 고속다면회손경사회복 (TR/TE=80/4 m-sec, flip angle $60^{\circ}$)을 사용하여 얻었고, T2 강조영상의 획득을 위해서는 고속스핀에코 (TR/TE=1200/85 m-sec)를 사용하였다. 결과 MnPC의 1.5T (64MHz)에서의 자기이완율은 $R1=7.28\;mM^{-1}S^{-1}$, $R2=55.56\;mM^{-1}S^{-1}$ 이었고, MnPC의 높은 T2 자기이완율은 T2 강조영상에서의 정상 간실질의 신호강도를 감소시켜 간실질과 VX2 암종의 구분을 쉽게 하였다. MnPC 주입시 T1 강조영상에서는 간세포 특이성 조영제의 주입시보다 종양의 경계가 명확하였고, 조영증강은 주입후 최소한시간 이상 높게 유지되었다. 결론 : MnPC가 간세포로 흡수되어 담관으로 배설된다는 사실은 Mn-DPDP와 유사한 특성이며 이는 MnPC가 새로운 간특이성 조영제임을 확인시켜 준다. 또한 MnPC의 R2값이 기존의 조영제에 비해 매우 크다는 사실은 T1 조영제로서 뿐만 아니라 T2 조영제로서의 사용 가능성을 보여준다. 이러한 사실들을 좀더 정확하게 뒷받침하기 위해서는 임상적으로 사용되기 이전에 생체 내 그리고 시험관내 연구가 더 필요하며 다른 동물모델에서의 추가적인 연구가 요구된다.