“HUGO-GT 프로그램은 유전자 치료법을 연구실에서 전임상으로 전환하는 데 귀중한 통찰력을 제공하여 다양한 유전 질환에 대한 효과적인 타겟팅 치료법을 개발하는 데 도움이 됩니다. HUGO-GT 마우스는 전임상 모델 선택을 재편할 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 생각합니다. 이 마우스들은 시장에서 찾을 수 있는 최고 수준의 인간화 모델로 연구하려는 질환 상태를 더 정확하게 재현할 수 있습니다.”

——Dr. Marvin Ouyang, CSO of Cyagen Bioscience

인간화 마우스 모델을 선택한 이유?

기존의 transgenic(Tg) 동물 모델에 비해 인간화 마우스 모델은 인간의 생리적 및 병리적 특성을 재현하는 데 뛰어난 연구 모델입니다. 따라서 인간화 마우스는 인간 질환을 연구하고 잠재적 치료제의 안전성과 효과성을 평가하는 데 선호되는 모델로 됩니다. 인간화 마우스는 인간 생물학과 더 잘 일치하여 약물 반응과 발병 기전을 더 정확하게 예측할 수 있게 하며, 이는 전임상 연구에서 임상 응용으로의 전환을 원활하게 할 수 있습니다.

기존의 인간화 마우스 모델의 단점은 무엇인가요?

인기 있는 인간화 모델인 transgenic(Tg), coding sequence(CDS) 그리고 single-exon 인간화 마우스는 마우스 유전체에 완전한 인간 유전자를 완전히 통합하는 데 한계가 있습니다. 이러한 기존 인간화 모델은 랜덤 삽입, 복잡한 유전적 배경, 부적절하게 인간화된 부위(humanized region)등의 현저한 한계를 가지고 있습니다.

전임상 연구를 위한 인간화 모델을 어떻게 개선할 수 있을까요?

전임상 연구의 핵심 요건 중 하나는 기초 연구를 임상 적용으로 전환하는 데 도움이 되는 적절한 동물 모델을 선택하는 것입니다. 발병 기전과 신약 개발에 대한 이해를 증진하기 위해서는 전체 게놈 DNA 인간화 마우스가 절실히 필요합니다. 이러한 모델은 인간의 유전자 발현 패턴, 조절 및 기능적 특성을 마우스에서 충실하게 재현할 수 있습니다. 그러나 큰 외인성 서열을 도입하면 내인성 유전자의 발현과 조절에 영향을 미칠 수 있어 전체 게놈 DNA 서열을 교체하는 것은 기술적인 도전을 직면하고 있습니다.

“현재 널리 사용되는 인간화 모델은 인간 유전자를 부분적으로만 삽입할 수 있어 무작위 삽입, 복잡한 유전적 배경 및 라인 설정, 부적절한 인간화된 부위(humanized region) 등 한계가 있습니다. 질환 발병 기전 연구와 관련 신약 개발의 발전을 위해서는 인간 유전자의 발현 패턴, 조절 및 기능적 특성을 마우스에서 충실하게 재현할 수 있는 전체 게놈 DNA 인간화 마우스 모델이 필요합니다. 이는 기존 동물 모델을 대체하고 신약 개발을 위한 중개연구(Translational Research) 체계를 재편하기 위해 절실히 요구됩니다.”

------ Lance Han, CEO of Cyagen Biosciences

이러한 요구에 부응하기 위해 Cyagen은 유전자 치료제 개발을 가속화하기 위한 새로운 전체 게놈 DNA 인간화 마우스 모델을 개발하였습니다: HUGO-GT™(Humanized Genomic Ortholog for Gene Therapy) 마우스. HUGO-GT™ 차세대 인간화 마우스 모델은 다음과 같은 기술적 개량을 통해 실제 생물학적 메커니즘과 더욱 밀접하게 일치하는 임상 관련 인간화 마우스 모델을 제공합니다:

Cyagen의 독자적인 TurboKnockout-Pro 기술을 사용하여 타겟 마우스 내인성 유전자를 in-situ replacement를 통해 더 넓은 범위의 intervention 타겟을 가진 전체 게놈 인간화 마우스 모델을 제공합니다.

Cyagen의 고효율 large-fragment 벡터 융합 기술을 채택하여, wild-type (wt) HUGO-GT™ 마우스가 맞춤형 타겟 돌연변이 유발의 다용도 연구 모델로 활용될 수 있도록 합니다.

Cyagen은 마우스 모델 외에 안과학, 신경과학, 종양 면역학 및 기타 질환 분야를 포함한 연구 분야에서 CRO 서비스를 제공하고 있습니다. 유전자 질환 연구를 촉진하고 유전자 치료제 개발을 지원하는 것은 Cyagen의 목표입니다.

마우스 유전자를 해당 인간 유전자의 전체 유전자 서열로 대체할 때, DNA 서열의 크기는 CRISPR 기반의 유전자 편집 방법에서 어려움을 초래할 수 있습니다. 이와 같은 경우, 배아줄기세포(ES Cell)에서의 상동재조합(Homologous recombination)을 활용하는 것은 여전히 유효하고 효과적인 방법입니다.

Cyagen은 독자적으로 개발한 TurboKnockout-Pro 고효율 ES 타겟팅 기술을 활용하여 타겟 마우스 내인성 유전자를 in-situ replacement를 진행하고, 전체 유전자 서열을 포함하는 인간화 마우스 모델인 HUGO-GT 마우스를 성공적으로 구축하였습니다. HUGO-GT 마우스 모델은 더 넓은 범위의 intervention 타겟을 포함합니다.

HUGO-GT™ 프로그램은 유전자 교체(Genomic replacement)를 통해 마우스의 유전자 인간화와 질환을 유발하는 돌연변이 및 잠재적인 유전자 치료 intervention을 연구하는 방법을 결합한 포괄적인 접근 방식입니다.

HUGO-GT™ 유전체 DNA 인간화 모델의 장점

• In Situ Gene Replacement:
  Full genomic sequence(UTR, exon, intron)를 이용해 마우스 genomic context와 in vivo 환경 내에서 정확한 인간 유전자 기능을 보장합니다.
• 유전자 발현 조절 Disruption 최소화:
  자연적인 유전자 발현 조절 및 발현 패턴을 유지하며, 조직 및 세포 유형에 따른 다양한 isoform을 보존합니다.
• 유연성 및 효율성:
  자연적인 유전자 발현 조절 및 발현 패턴을 유지하며, 조직 및 세포 유형에 따른 다양한 isoform을 보존합니다.
• 뛰어난 정확도:
  HUGO-GT™ 모델은 다른 모델에서 관찰되는 인공적인 요소를 줄이고, 인간의 조건과 매우 유사한 표현형을 제공합니다.
• 비교 우수성:
  단순한 Point Mutation, CDS-only replacement, 그리고 무작위로 통합된 BAC transgene 모델보다 성능이 뛰어납니다.