녹아웃(KO) 마우스 | Cyagen Korea

 

연구 방향을 조정하고 학술 연구의 돌파구를 얻고 싶습니까? 높은 점수 문장 보낼 기회가 있나요? 너는 학과 발전 태세와 미래 동향을 이해해야 합니다!Cyagen 생물학 칼럼' Gene of the Week' 은 매주 핫스팟 연구 분야에 따라 유전자를 소개하고 유전자 기본 정보, 연구 개요, 응용 배경 등을 상세히 소개하며 학술 연구의 예민함을 유지하고 과학 연구의 효율성을 높이며 지속적인 관심을 기대합니다.오늘 우리가 이야기할 주인공은 희귀병 척수성근위축질병유전자 SMN1입니다.

 

인류

mouse

Rat

염색체

5

13번

2번

유전자 전장(길이)(bp)

28075

14494

11048

mRNA(nt)

1482

1291

1266

외현자 수량

10

11

9

아미노산 수량

294

288

288

동원유전자

SMN2,SMNDC1

Cyagen 마우스 모형

상태

맞춤화

정자은행

live

Gene knockout

 

Conditional knockout

 

 

SMN1유전자 연구개황

스포츠 뉴런 생존 유전자1(survival motor neuron gene 1, SMN1) 코딩과 같은 이름의 단백질이 있습니다.이 단백질은 인간 유전병인 척수성 근위축(Spinal Muscular Atrophy, SMA)과 밀접한 관련이 있으며, 이 질환은 대개 신생아가 만 2세 이전에 사망하게 됩니다.SMN1의 카피 불활성화(무증상)현상은 아시아인 중 약 1/50정도,이로 인해 신생아 발병률 1/10,000정도 됩니다 (인종마다 돌연변이 빈도가 다름).SMN1은 스플라이소솜(spliceosome )의 구성 부분으로, 스플라이소솜(spliceosome)콤플렉스가 작은 리보핵단백(snRNPS) 조립에 촉매제 역할을 하기 때문에 pre-mRNA의 접합에 중요한 역할을 합니다.그 이름에서 알 수 있듯이 이 단백질은 운동 뉴런의 생존 유지에 필수적입니다.

 

그림1. SMN1구조.이 그림은 인간 SMN1 의 성숙한 mRNA 와 단백질 선형화의 구조 영역을 보여 줍니다.화살표는 번역 시작 및 종료 위치를 나타냅니다. 다른 영역 내부의 숫자는 아미노산 수를 나타냅니다. 아래는 이 유전자의 다른 기능영역에 주석을 달았습니다. 정보출처: 10.4155/FMC.14.63 .

 

인간 SMN 유전자는 SMN1과 SMN2 로 나뉘며, SMN1 유전자는 텔로미어 쪽에 위치하여 전사한( transcription) 후 전체 길이의 mRNA 를 생산합니다.SMN2 유전자는동원체 (centromere) 옆에 위치하며 SMN2 유전자와 SMN1 유전자가 외현적으로 접합된 증강자에서 뉴클레오티드의 차이가 있어  전사한( transcription) SMN2는 제7의 외현자가 없습니다.잘린 SMN 단백질을 인코딩하고, 잘린 SMN 단백질은 전장 SMN 단백질의 기능을 상실하고, 세포 내에서 빠르게 분해됩니다.생리상태에서SMN2 mRNA의 7번째 외현자는 어떤 경우에는 전부 결핍되는 것이 아니며 SMN2 유전자는 여전히 일부분(10-15%) 전체 길이의 mRNA를 생성할 수 있으며, 이 부분에서는 정상적인 기능을 하는 SMN 단백질을 인코딩 할 수 있습니다.그러나 일부 SMN2 전사 (약 10 ~ 15%) 는 봉쇄를 뚫고 완전한 mRNA 를 만들어 기능성 단백질을 합성할 수 있습니다.연구에 의하면 SMA의 95%는 SMN1 유전자의 돌연변이가 원인이며, SMA 환자의 몸속에서는 SMN1 유전자 결핍으로 인해 SMN 단백질이 충분히 생성되지 않는 것으로 나타났습니다.질병상태에서 체내 SMN 단백질은 주로 SMN2 유전자에서 유래하는데, SMN2 유전자는 일부만 기능성 SMN 단백질을 생성하기 때문에 SMA는 체내 SMN 단백질의 결핍에서 비롯됩니다.

그림2. SMN1와SMA.

정보출처:10.1001/archneurol.2011.74.

앞서 언급한 SMA 발병 메커니즘에 따르면 SMA 의 치료 방안에는 두 가지 다른 경로가 있습니다.하나는  벡터를 통해 정상  SMN1 을 코딩할 수 있는 유전자를 전달체를 통해 직접 도입하는 것입니다. 그림 3 왼쪽의 Zolgensma 약물이 사용하는 치료법입니다.이 방법은 세 번째 출시되는 AAV 매개 유전자 치료 방안도 되었습니다.두 번째는 반 감각 올리고핵산염(Antisense oligonucleotides)을 통해 환자의 몸에 남아 있는 SMN2 의 정상적인 표현 (7 번 엑손(expressed region)의 전단을 억제) 을 촉진함으로써 이뤄지는 것입니다.머지않은 미래에 유전자 치료가 SMA 환자들에게 복음을 선사하고 이 질병을 완전히 치유할 수 있기를 바랍니다.

그림3. SMA유전자 치료

정보출처:10.3390/ijms21249589.

 

지난 수십 년간 유전자 치료는 유전성 질환 치료에 큰 진전을 이뤘습니다.게놈학이나 단백질학 방식으로 병을 일으키는 유전자를 찾고,세포 수준이나 동물 수준 검증을 결합해 이런 패턴으로 만들어내는 질 높은 글들이 쏟아지고 있습니다.

 

Cyagen은 지난 10 년 동안 수백 개의 과제팀에 유전자 치료 요법을 검증하기 위한 수백 가지의 유전자 편집 모델 동물과 바이러스 포장 서비스를 제공했습니다.2020년 말 현재 Cyagen제품과 서비스 인용 문헌은 총 4750건, IF 합계는 20854건으로 피인용 횟수는 2만5043건으로Nature,Cell,Science 등 정상급 저널도 다수 포함됐습니다.Cyagen은 유전자 치료를 돕는 임상 전환을 목표로 유전자 치료 연구 분야를 깊이 경작하고 있습니다.실험용 유전자 편집 동물 모델과 바이러스 포장 서비스를 제공하여 건설적인 고득점 글 발표, 유전자 치료 연구 및 임상 전환에 도움을 드립니다.필요하시면 저희에게 문의해 주시기 바랍니다.

 

추천문헌:

1. Howell MD, Singh NN, Singh RN. Advances in therapeutic development for spinal muscular atrophy. Future Med Chem. 2014 Jun;6(9):1081-99. doi: 10.4155/fmc.14.63. PMID: 25068989; PMCID: PMC4356243.

2. Kolb SJ, Kissel JT. Spinal muscular atrophy: a timely review. Arch Neurol. 2011 Aug;68(8):979-84. doi: 10.1001/archneurol.2011.74. Epub 2011 Apr 11. PMID: 21482919; PMCID: PMC3860273.

3. Chiu W, Hsun Y-H, Chang K-J, Yarmishyn AA, Hsiao Y-J, Chien Y, et al. Current Genetic Survey and Potential Gene-Targeting Therapeutics for Neuromuscular Diseases. IJMS. 2020 Dec 16;21(24):9589.

 

About Cyagen

Cyagen은 15 년 동안 발전해 전 세계 수만 명의 과학자에게 봉사했으며, 제품과 기술은 CNS(Cell, Nature, Science) 3 대 저널을 포함한 4500 여 편의 학술 논문에 직접 적용되었습니다.유전자 녹아웃,유전자노크인,조건부 녹아웃 모델 맞춤형 서비스 외에도 Cyagen에는 전문적인 수술질환 모델팀이 있어 다양하고 세밀한 작은 동물수술 질병모델을 제공할 수 있습니다.약물선별평가 마우스 플랫폼은 구미 업계 리더로부터 도입한 면역결핍마우스, 심혈관 및 알츠하이머병 등의 연구에 사용되는 인간화 마우스를 제공할 수 있습니다.국제 표준화 무균마우스 기술 플랫폼은 무균마우스,무균동물 맞춤형 서비스,미생물 균군 이식 서비스등 무균동물 모델에 기반한 각종 제품과 서비스를 제공할 수 있으며, Cyagen의 성숙하고 안정적인 유전자 편집 마우스 플랫폼과 결합하여 균군과 유전자의 상호작용 메커니즘을 연구하는데 도움을 줄 수 있습니다.

 

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