유전자변형마우스(Genetically Engineered Mouse, GEM)는 유전자 편집(genome editing) 기술을 이용해서 목표 유전자를 교정함으로써 사람의 질환모사 및 유전자 기능 연구에 활용되고 있어 신약개발에 유용한 동물모델 자원이 되었습니다. 이러한 GEM을 개발하기 위해서 CRISPR/Cas9과 같은 유전자 가위 기술이 활용되고 있으며, 젬크로는 세계 최초 CRISPR GEM 개발 이후 지금까지 100여 종 이상의 GEM을 개발하면서 연구자가 필요로 하는 질환모델 개발에 요구되는 최고의 기술력과 서비스를 유지하고 있습니다.
이를 통해서 젬크로는 질환모델의 개발, 시험군의 대량생산, 모델자원의 동결보존 등 GEM의 개발에서부터 관리 및 활용, 보존까지 전과정을 망라한 통합 GEM 개발 서비스를 제공합니다. 30년 이상의 GEM 제작 경험과 노하우를 바탕으로 다양한 생물학적 연구와 전임상 등 신약개발 연구에 기여할 수 있는 성공적인 GEM 개발을 약속합니다.
Conditional Knockout (cKO)
Conditional KO (cKO) 마우스는 전통적인 KO 마우스가 발생단계부터 결손 되어 있다는 단점을 해결하기 위해서 특정 조직이나 시기에만 유전자가 결손 되도록 만든 모델입니다. 전통적인 KO 마우스에서는 표적 유전자가 배아 발생과정에 중요한 역할을 하면 발생과정 중 배아가 사망하기 때문에 유전자의 기능연구가 어렵습니다. 반면 cKO 마우스는 Cre-loxP 시스템을 이용함으로써 Cre 재조합효소가 발현되는 조직에서만 두 개의 loxP 서열 사이의 유전자 또는 특정 DNA 서열이 제거됩니다. 따라서 특정 조직 혹은 시기에만 발현되는 Cre Tg 마우스와 교배함으로써 발생과정에는 영향을 미치지 않고 내가 원하는 조직이나 시기에만 표적 유전자를 제거할 수 있습니다.
젬크로는 CRISPR/Cas9 기술을 이용한 KI 모델 제작 방법을 통해서 표적 유전자의 앞쪽과 뒤쪽에 각각 하나씩, 총 2개의 loxP를 삽입한 cKO 마우스를 제작하여 공급하고 있습니다.
Knock In (KI)
KnockIn (KI) 마우스는 마우스 유전체의 특정 부위에 내가 원하는 DNA 서열 혹은 돌연변이를 삽입함으로써 정상 마우스에서는 발현되지 않는 단백질이 발현되도록 만들어진 모델입니다. 유전체의 특정 DNA 서열을 CRIPSR/Cas9 기술로 타겟팅하고 그곳에 내가 원하는 DNA 서열을 대신 삽입시키는 기술이 적용됩니다. 최근에는 환자에서 발견되는 돌연변이를 갖는 마우스나 목표 단백질의 발현과 시그널링을 모니터링 하는 리포터 모델 등의 개발에 널리 활용되고 있습니다.
젬크로는 수십종의 KI 모델 개발 경험을 보유하고 있으며, 높은 KI 효율과 기술력을 바탕으로 목표하시는 연구에 적합한 모델을 신속히 제공합니다.
Knock Out (KO)
KnockOut (KO) 마우스는 목표 유전자를 제거함으로써 해당 단백질이 발현되지 않는 마우스이며, 유전자의 기능을 연구하기 위해 활용되는 대표적으로 모델입니다. 과거에는 배아줄기세포 (Embryonic stem cell, ES cell)를 이용하여 2~3년이라는 긴 시간과 막대한 비용이 소요되었지만, CRISPR/Cas9과 같은 유전자 가위 기술이 등장하면서 중소기업 뿐 아니라 벤처기업 및 대학 실험실에서도 자체 모델 제작을 고려할 수 있게 되었습니다.
젬크로는 세계적인 CRIPSR 기술력을 바탕으로 목표하는 연구에 최적의 KO 마우스를 제공할 수 있도록 노력하겠습니다.
Conditional Transgenic (cTG)
Conditional transgenic (cTG) 마우스는 전통적인 TG 마우스가 목표 단백질을 항상 과발현하고 있다는 단점을 해결하기 위해서 특정 조직이나 시기에만 유전자가 과발현 되도록 만든 모델입니다. cTG 마우스는 Cre-loxP 시스템을 이용함으로써 Cre 재조합효소가 발현되는 조직에서만 목표 단백질의 발현을 막고 있는 LoxP-STOP-LoxP 서열이 제거됩니다. 따라서 목표 조직 혹은 목표 시기에만 발현되는 Cre Tg 마우스와 교배함으로써 내가 원하는 조직과 시기에 목표 단백질을 발현시킬 수 있습니다.
Transgenic
Transgenic (Tg) 마우스는 실험실에서 클로닝된 목표 유전자(프로모터 + cDNA)를 마우스 유전체에 삽입시킴으로써 목표 유전자의 과발현(overexpression)을 유도한 모델입니다. 연구 목적에 맞는 프로모터(Promoter)와 cDNA 형태의 목표 유전자를 클로닝한 후 해당 transgene DNA를 마우스 수정란에 미세주입(Microinjection)하여 개발됩니다. 과발현 단백질의 기능을 연구하거나 인공적인 단백질의 특성을 활용하는 다양한 응용 연구가 진행되고 있으며, 최근에는 프로모터 선택을 통해서 조직 특이적인 과발현 및 특정 시기에 조건적 과발현을 유도하는 모델의 개발과 활용이 증가하고 있습니다.
참고문헌
- The position of the target site for engineered nucleases improves the aberrant mRNA clearance in in vivo genome editing. Scientific Reports 10:4713, Mar 2020.
- Multiple sgRNAs with overlapping sequences enhance CRISPR/Cas9-mediated knock-in efficiency. Experimental Molecular Medicine 50(4):16, Apr 2018.
- Developing genetically engineered mouse models using engineered nucleases: Current status, challenges, and the way forward. Drug Discovery Today 20(22):13-20, Sep 2017.
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