동물 모델은 신속한 백신 개발, 약물 예방 및 치료, SARS-CoV-2 감염의 발병기전 및 숙주 면역 반응을 이해하는 데 매우 중요합니다. 인간이 아닌 영장류(Non-human primates)의 생리학적 특성과 면역 조절은 인간과 매우 보수적이지만 SARS-CoV-2 바이러스 연구에서 선호되는 동물 모델입니다. 그러나 연구 수요가 증가하고 경제적, 시간적 비용이 증가함에 따라 유전적으로 표적화된 유전자를 안정적으로 편집할 수 있는 쥐는 보편성이 높은 동물 연구 모델이 될 것으로 기대됩니다.

안지오텐신 전환효소 2(ACE2)는 SARS-CoV-2 바이러스가 인체에 유입되는 가장 중요한 세포 표면 수용체이지만 종 간의 차이로 인해 SARS-CoV-2 바이러스는 야생형 설치류의 ACE2 수용체에 결합할 수 없습니다. 그러나 유전자 편집 기술을 통해 생쥐 ACE2를 인간 ACE2로 대체하면 인간 ACE2 수용체를 안정적으로 발현하는 인간화된 ACE2 생쥐(hACE2)를 얻을 수 있으며, 관련 연구에서는 hACE2 생쥐의 SARS-CoV-2 바이러스에 대한 감수성이 입증되었으며 다양한 연구 방향에서 역할을 합니다.

코로나 마우스 추천

Cyagen는 자체 개발한 TurboKnockout 기술과 최적화된 CRISPR-Pro 기술을 사용하여 BALB/c, C57BL/6J, C57BL/6N의 세 가지 배경 계통의 ACE2 마우스를 준비하고 고객의 기초 연구 및 신약 개발 동물 모델 요구를 충족시키기 위해 다양한 유전자 표적 방안을 설계했습니다.

그 중 인기 동물 모델인 hACE2-All CDS-B6J와 K18-hACE2-2A-CreERT2 생쥐 라인은 즉시 주문하여 빠른 배송이 가능합니다!

▶ hACE2-All CDS-B6J 생쥐(Live mice)

마우스 모델은 인간 ACE2 CDS를 사용하여 마우스 내인성(PEEPi) Ace2 서열(마우스 신호 펩타이드 서열(peptide sequence) 유지)을 대체하고 마우스 내인성(PEEPi) Ace2 조절 요소(regulatory element)에 의해 hACE2의 발현을 지시합니다. 유전자는 X 염색체에 위치하며 동형 접합체(Homozygote) 암컷과 반형 접합체(half-zygous) 수컷은 생존 가능하고 번식 가능합니다.

▶ K18-hACE2-2A-CreERT2생쥐(Live mice)

쥐 모델은 케라틴 K18 프로모터의 구동으로 상피세포에서 인원 ACE2 를 표현하는데, 여기에는 감염되기 시작한 기도 상피세포가 포함된다. 마우스 모델에는 CreERT2 요소가 있으며 Tamoxifen 유도 Cre 도구 마우스를 사용하여 시간 특이적으로 발현을 조절할 수 있습니다.

 K18-hACE2 생쥐는 SARS-CoV-2 바이러스에 감염되어 체중 감소, 빠른 호흡, 구부정한 자세 및 비활성으로 특징지어지는 심각한 질병을 유발할 수 있습니다. 이 쥐들은 복용량 의존적인 방식으로 바이러스 공격에 반응하여 고바이러스 점적 공격을 연구하는 쥐의 심각한 급성 호흡기 질환 및 저량의 가벼운 감염의 장기적 영향을 연구할 수 있다.

응용 사례

Cyagen의 코로나 마우스 모델은 대부분의 연구자들이 SARS-CoV-2 관련 프로젝트에서 획기적인 발전을 이루도록 돕고 있으며, 그 응용 방향에는 바이러스 감염 메커니즘 연구, 백신 개발 평가, 예방 약물 스크리닝, 합병증 연구, 항체 약물 개발 검증 등이 있습니다.

▶ 코로나19 감염 메커니즘 연구

현재 연구에서는 SARS-CoV-2 감염 동안 ACE2 수용체에 대한 결합 부위가 바이러스의 Spike(S) 단백질임을 입증했지만 이 둘의 결합 후 분자 및 세포 메커니즘은 여전히 불분명합니다. 연구원들은 상피 세포 특이적 프로모터 K18로 구동되는 K18-hACE2-2A-CreERT2 마우스(제품 번호: C001244)를 사용하여 최종적으로 SARS-CoV-2 바이러스 감염 동안 스파이크( Spike) 가수분해(Hydrolysis)에 의해 생성된 S2' 단편과 바이러스와 수용체 사이의 인식, 막 융합 및 기타 과정에서 이 단편의 역할을 밝혀냈습니다[1].

▶ 코로나19 백신 개발 평가

백신 접종은 COVID-19 팬데믹을 통제하고 예방하는 데 선호되는 방법이며 장기 감염에 대한 SARS-CoV-2 백신 개발이 여전히 시급합니다. 연구원들은 hACE2-AllCDS-BALBC 마우스(제품 번호: C001227)를 사용하여 새로 개발된 백신을 검증하여 mSM 바이러스 유사 입자 및 Al/CpG 보조제에 기반한 백신이 COVID-19 대유행 예방에 매우 유망한 후보백신을 입증했습니다[2].

▶ 코로나19 예방 약물 선별

연구에 따르면 ACE2 단백질 수준을 절반으로 줄이면 SARS-CoV-2 감염을 크게 줄일 수 있으며, 이는 ACE2 단백질 수준을 부분적으로 줄이는 것이 SARS-CoV-2 감염을 예방하기 위한 새로운 전략 중 하나일 수 있음을 시사합니다. 연구원들은 약물 스크리닝을 위해 hACE2-AllCDS-B6J 마우스(제품 번호: C001191)를 사용하여 천연 화합물 비타민 C(VitC)가 ACE2 단백질 수준을 감소시켜 SARS-CoV-2 감염을 예방할 수 있음을 발견하고 작용 메커니즘에 대한 추가 연구가 이루어졌다 [3].

▶ 코로나19 합병증 연구

SARS-CoV-2는 주로 호흡기 감염을 통해 폐의 염증, 발열 등의 임상 증상을 유발하지만 후각 상실, 긴장성 정신분열증, 소화기 질환, 혈소판 감소, 고환 손상 등 다양한 합병증도 있어 다양한 합병증의 발병기전을 이해하는 것도 환자의 질병 치료에 매우 중요합니다. 연구원들은 검증 모델로 hACE2-AllCDS-B6J 마우스(제품 번호: C001191)를 사용하여 SARS-CoV-2 Spike 자극 후 장에서 VEGF 과잉 생산의 분자 메커니즘을 결정하고 ERK/VEGF가 COVID-19 장 염증 및 질병 진행의 잠재적인 바이오마커이자 치료 표적임을 입증했습니다.

▶ 항체 약물 개발 검증

SARS-CoV-2의 유행 과정에서 바이러스도 끊임없이 변이를 일으키고 있으며, 델타, 오마이크론 등 병원성 또는 전파력이 더 강한 변이주의 출현은 질병의 예방과 치료에 상당한 도전을 가져왔다. 더 많은 효과적인 예방과 치료 전략이 절실히 필요한 반면, 광보성 중화 항체(neutralizing antibodies) 등은 대응책 중 하나이다. 연구원들은 hACE2-All CDS-B6J 마우스 (제품 번호: C001191) 를 사용하여 R1-32 항체 체내 보호 효과를 평가해 R1-32 가 SARS-CoV-2 감염에 대한 보호 활성을 확인했습니다[5].

참고 문헌:

[1]Yu, Shi., Yu, Shi., Zheng, Xu., Zheng, Xu., and Zhou, Bingjie.. "SARS-CoV-2 spike engagement of ACE2 primes S2' site cleavage and fusion initiation." Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 119.1(2022).

[2]Chen, Jing., Chen, Jing., Xu, Wang., Li, Letian., and Yi, Lichao.. "Immunogenicity and protective potential of chimeric virus-like particles containing SARS-CoV-2 spike and H5N1 matrix 1 proteins." Frontiers in cellular and infection microbiology.

[3]Yibo Zuo, Zhijin Zheng, Yingkang Huang, Jiuyi He, Lichao Zang, and Tengfei Ren.. "Vitamin C is an efficient natural product for prevention of SARS-CoV-2 infection by targeting ACE2 in both cell and in vivo mouse models." bioRxiv.

[4]Zeng, Fa-Min., Zeng, Fa-Min., Li, Ying-Wen., Deng, Zhao-Hua., and He, Jian-Zhong.. "SARS-CoV-2 spike spurs intestinal inflammation via VEGF production in enterocytes." EMBO molecular medicine 14.5(2022):e14844.

[5]Xiaoli Xiong, Ping He, Banghui Liu, Xijie Gao, Qihong Yan, and Rongjuan Pei.. "A population antibody response against SARS-CoV-2 with differential neutralization activities towards the Delta and Omicron variants." Research Square.