유전자변형생쥐

Genetically modified mouse
모발 성장에 영향을 주는 유전자가 녹아웃된 유전자 변형 생쥐(왼쪽)는 일반 실험실 생쥐 옆에 나타난다.

유전자변형 마우스 또는 유전자변형 마우스 모델(GEMM)[1]유전공학 기법의 사용을 통해 유전자를 변형시킨 마우스(Music musculus)이다. 유전자변형 생쥐는 일반적으로 인간 질병의 동물모델이나 연구에 사용되며, 유전자에 대한 연구에도 사용된다. GEMMs는 환자로부터 파생된 이종교배(PDXs)와 함께연구에서 가장 흔한 생체내 모델이다. 두 가지 접근법은 모두 보완적인 것으로 간주되며 질병의 다른 측면을 재점검하는 데 사용될 수 있다.[2] GEM은 또한 표적 검증과 반응, 저항, 독성, 약리역학 연구를 용이하게 하기 때문에 약물 개발에도 큰 관심을 가지고 있다.[3]

역사

1974년 베아트리체 민츠루돌프 재니쉬는 초기 단계의 쥐 배아에 DNA 바이러스를 삽입하고 모든 세포에 삽입된 유전자가 존재한다는 것을 보여줌으로써 최초의 유전자 변형 동물을 만들었다.[4] 그러나 생쥐는 트랜스젠을 자손에게 전달하지 않았고, 따라서 이 실험의 영향과 적용 가능성은 제한적이었다. 1981년 프랭크 Ruddle[5]예일 대학의 프랭크 Costantini와 엘리자베스는 레이시 옥스포드에서, 그리고 랄프 L.Brinster와 리처드 Palmiter의 펜실베니아 대학교와 워싱턴 대학교의 공동으로 실험실은 단세포 쥐 배아 기술 Brinster에 의해 19에서 개발된 활용으로 정제된 DNA주입시켰다.60s와 1970년대, 유전 물질의 후속 세대로의 전송을 처음으로 보여준다.[6][7][8] 1980년대 동안, Palmiter와 Brinster는 유전자 변형, 세균선 수정의 정제 방법, 그리고 이러한 기법을 사용하여 유전자의 활동과 기능을 그들만의 접근 전에는 불가능하게 해명하기 위해 개발, 주도했다.[9]

방법들

유전자 조작 생쥐를 생산하기 위한 두 가지 기본적인 기술적 접근법이 있다. 첫번째는 랄프 L. 브린스터가 1960년대와 1970년대에 개발하고 정제된 기술인 핵융합 주사를 쥐 배아의 단일 세포로 포함시켜 쥐 게놈에 무작위로 통합된다.[10] 이 방법은 유전자이전 마우스를 만들어 쥐 게놈에 새로운 유전 정보를 삽입하거나 내생 유전자를 과도하게 추출하는 데 사용된다. 올리버 스미시스마리오 카페치가 개척한 두 번째 접근법은 대상 유전자와 동일한 DNA 서열을 포함하는 DNA 구조배아줄기세포를 수정하는 것을 포함한다. 유전체 DNA와 재결합하는 배아줄기세포를 선별해 쥐 배반포세포에 주입한다.[11] 이 방법은 비록 점점 더 미묘하고 복잡한 유전자 조작(예: 특정 단백질의 인간화 또는 단일 뉴클레오티드의 변화만)이 발생할 수 있지만 대부분의 경우 표적 유전자를 "노크아웃"하는 데 사용된다.

사용하다

녹색 형광 단백질을 발현하는 유전자 변형 생쥐, 푸른 빛 아래 초록색으로 빛난다. 중앙 마우스는 야생형이다.

유전자 조작 생쥐는 인간 질병의 모델로 연구에 광범위하게 사용된다.[12] 쥐는 그들의 조직장기가 인간과 비슷하고 사실상 인간에서 작용하는 모든 유전자를 가지고 있기 때문에 유전자 조작과 연구에 유용한 모델이다.[13] 그들은 또한 수백 가지의 유전적으로 균일한 변종에서 이용할 수 있다는 점에서 연구와 관련하여 다른 포유류에 비해 장점을 가지고 있다.[13] 또한 크기가 크기 때문에 보관하고 대량으로 보관할 수 있어 연구 및 실험 비용을 절감할 수 있다.[13] 가장 흔한 유형은 녹아웃 마우스인데, 여기서 단일(또는 어떤 경우에는 여러 개의) 유전자의 활동이 제거된다. 그들은 비만, 심장병, 당뇨병, 관절염, 약물 남용, 불안, 노화, 온도 및 통증 수신, 파킨슨병을 연구하고 모형화하는 데 사용되어 왔다.[14][15] 복제된 온코겐을 운반하기 위해 생성된 유전자 변형 생쥐와 종양 억제 유전자가 부족한 녹아웃 생쥐는 인간 에 좋은 모델을 제공했다. 수백 개의 이러한 온라인 코미는 신체의 대부분의 장기에 영향을 미치는 광범위한 암을 포괄하는 것으로 개발되었고 그것들은 인간 암을 더 대표할 수 있도록 다듬어지고 있다.[9] 질병 증상과 잠재적인 약물 또는 치료법은 이러한 마우스 모델에 대해 테스트할 수 있다.

생쥐는 인슐린과 같은 성장인자 I(IGF-I)를 분화된 근육섬유에 과다하게 눌러 근육 성장과 힘을 증가시키도록 유전공학적으로 만들어졌다.[16][17] 또 다른 생쥐는 포도당 신진대사에 관여하는 유전자를 변형시켰으며, 달리기도 빠르고, 수명이 길며, 성 활동이 활발하며, 일반 생쥐보다 살이 찌지 않고 더 많이 먹는다(대사 슈퍼마이스 참조).[18][19] 또 다른 생쥐는 캡사이신멘톨과 관련된 연구에서 TRPM8 수용체를 막거나 제거했다.[15] TRPM8 수용체가 제거된 상태에서 마우스는 작은 온도 변화와 그것과 관련된 고통을 감지할 수 없었다.[15]

유전자 조작 생쥐를 어떻게 연구에 사용할지를 결정할 때 많은 주의를 기울여야 한다.[20] 비교를 위해 사용할 올바른 "야생형" 제어 마우스를 선택하는 것과 같은 기본적인 문제조차도 때때로 간과된다.[21]

참조

  1. ^ Singh, M.; Murriel, C. L.; Johnson, L. (16 May 2012). "Genetically Engineered Mouse Models: Closing the Gap between Preclinical Data and Trial Outcomes". Cancer Research. 72 (11): 2695–2700. doi:10.1158/0008-5472.CAN-11-2786. PMID 22593194.
  2. ^ Abate-Shen, C.; Pandolfi, P. P. (30 September 2013). "Effective Utilization and Appropriate Selection of Genetically Engineered Mouse Models for Translational Integration of Mouse and Human Trials". Cold Spring Harbor Protocols. 2013 (11): 1006–1011. doi:10.1101/pdb.top078774. PMC 4382078. PMID 24173311.
  3. ^ Sharpless, Norman E.; DePinho, Ronald A. (September 2006). "The mighty mouse: genetically engineered mouse models in cancer drug development". Nature Reviews Drug Discovery. 5 (9): 741–754. doi:10.1038/nrd2110. ISSN 1474-1784. PMID 16915232. S2CID 7254415.
  4. ^ Jaenisch, R.; Mintz, B. (1974). "Simian virus 40 DNA sequences in DNA of healthy adult mice derived from preimplantation blastocysts injected with viral DNA". Proc. Natl. Acad. Sci. 71 (4): 1250–1254. Bibcode:1974PNAS...71.1250J. doi:10.1073/pnas.71.4.1250. PMC 388203. PMID 4364530.
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외부 링크