습성 AMD 안과 전임상 연구에 사용되는 인간화 VEGFA 마우스 모델

최근 연구자들은 혈관내피성장인자(vascular endothelial growth factor, VEGF)를 억제하는 새로운 표적, 즉 FTO 억제를 통해 VEGF의 방출과 맥락막의 신생혈관 형성에 영향을 주어 안과 질환의 증상을 개선한다고 발표했으며, 이는 안과 치료에 새로운 연구 메커니즘을 제공합니다. 관련 연구 성과는 23년 2월에 Nature의 sub-journals 'Signal Transduction and Targeted Therapy' 발표됐다.

VEGF는 새로운 혈관의 성장(혈관 생성)을 자극하고 기존 혈관의 투과성을 증가시킬 수 있는 중요한 조절인자 그룹으로 정상적인 발달 및 상처 치유에 중요한 역할을 합니다. VEGF에는 VEGFA, VEGFB, VEGFC, VEGFD, VEGFE 및 PLGF가 포함되며 약물 연구에서 VEGFA가 가장 흔하며 혈관 내피 세포의 증식, 이동 및 미세혈관 형성과 관련이 있습니다. VEGFA가 눈에서 과발현되면 비정상적인 혈관 증식, 혈관 누출 등을 유발하여 황반변성, 당뇨병성 망막병증, 각막 신생혈관 및 기타 안과 질환을 유발할 수 있습니다.

1.VEGF 표적 약물 연구 진행 상황

지금까지 황반변성, 종양 및 기타 혈관 관련 질병의 치료를 위해 다양한 VEGF 약물이 승인되었으며 연구 개발 분야의 관점에서 볼 때 주로 안과 질환과 종양의 두 가지 주요 영역에 집중되어 있습니다.

안과 분야에서 VEGF 약물의 적용은 주로 습성 연령 관련 황반변성 및 당뇨망막병증과 같은 일부 황반 관련 질병을 대상으로 합니다. 이러한 질병의 공통적인 특징은 황반 부위의 모세혈관 증식 및 누출로 인해 망막 부종 및 시력 저하를 초래한다는 것입니다. VEGF는 이러한 비정상적인 혈관신생을 유발하는 중요한 요인 중 하나이므로 VEGF 약물을 사용하면 비정상적인 혈관신생을 억제하고 누출을 감소시켜 환자의 시력 및 눈 증상을 개선할 수 있습니다.

안과 질환을 적응증으로 하는 VEGF 표적 약물에는 일반적으로 Aflibercept, Conbercept, Bevacizumab및 ranibizumab가 포함됩니다. 또한 많은 VEGF 약물이 임상 시험을 진행 중이며 Clinical Trials 데이터에 따르면 관련 약물의 임상 시험은 600개가 넘습니다.

2. 표현형이 안정적인 VEGFA 마우스

안과질환의 병리 메커니즘을 더 잘 탐구하고 표적약을 개발하는 데 도움을 주기 위해, Cyagen은 C57BL/6J 쥐의 체내에 간상세포(rod cell) 특이성 프로모터(Promoter)가 인간 VEGFA 유전자 CDS 서열 표현을 구동하는 모델을 세웠다. 망막특이성에서 인원 VEGFA 유전자를 과도하게 표현할 수 있는 유전자 변형 쥐를 얻을 수 있습니다. 이 인간화된 VEGFA(hVEGFA) 과발현 마우스 모델은 자연적으로 발병할 수 있으며 완전한 안구 구조를 기반으로 명백한 혈관 병변이 나타나 신생 혈관성 관련 안과 질환의 약물 평가 및 관련 메커니즘 연구에 사용할 수 있습니다. 동시에 자체 개발한 hVEGFA 생쥐와 Cyagen을 이용하여 Aflibercept 및  Bevacizumab와 같은 양성 약물 테스트를 수행하여 표적 hVEGFA의 억제 효과를 평가하였다.

그림 1.hVEGFA 쥐의 구성 방법

Cyagen 안과 CRO 플랫폼은 정교한 조작 기술과 완벽한 장비를 갖춘 안과 전문가 팀을 보유하고 있습니다. 그들은 체내 안과 검사 기술을 능숙하게 수행할 수 있습니다.hVEGFA 생쥐의 경우 eye surface observatio, 안압 측정, fundus photography, 이미지 유도 OCT, 전체 시야 망막 전기 지도(ERG), 안저 플루오레세인 혈관 조영(FFA) 및 기타 항목을 수행할 수 있습니다. 동시에 망막 hVEGFA 발현 수준,  FITC-Dextran perfusion retinal flat mount, 안구 조직 절편 hVEGF 발현 수준 등 혈관 질환 평가를 위한 전문 병리 및 분자 검출 기술이 있습니다.

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3. VEGFA 생쥐 모델 검증 사례

Cyagen 생명공학팀의 실험에 따르면 hVEGF 생쥐의 F0세대 안저 형광 누출 플라크는 신생혈관성 황반변성 질환과 표현형이 유사하며 F1과 F2세대 생쥐는 모두 유전적 대표형을 안정화시킬 수 있어 항VEGFA 효능 평가 등 전임상 연구에 적합한다.

FFA(안저형광혈관조영) 결과는 쥐의 안저에 혈관병변과 광범위한 플루오레세인 나트륨 누출이 있음을 보여줍니다.

그림 2. hVEGFA 마우스(F0) 안저 형광 혈관 조영 결과

OCT 는 맥락막 영역에 경미한 장애가 있음을 보여줍니다.

그림 3. hVEGFA 생쥐(F0) OCT 결과

ERG는 망막 전위와 WT 쥐 사이에 큰 차이가 없음을 보여줍니다.

그림 4. hVEGFA 마우스(F0) ERG 결과

FFA(안저 형광 혈관 조영) 결과는 F1 쥐가 F0 표현형을 재현할 수 있음을 보여줍니다.

그림 5. hVEGFA 마우스(F1) 안저 형광 혈관 조영 결과

FFA(안저 형광 혈관 조영) 결과는 F2 쥐가 F0 및 F1 표현형을 재현할 수 있음을 보여줍니다.

그림 6. hVEGFA 마우스(F2) 안저 형광 혈관 조영 결과

4. 기타 안과모델 추천

위에서 언급한 hVEGFA 생쥐 모델 외에도 Cyagen도 망막 색소 변성, congenital amaurosis, achromatopsia 및 기타 질병에 대응하여 일련의 유전자 편집 및 인간화 생쥐 모델을 개발했으며 동시에 연구자에게 맞춤형 서비스를 제공할 수 있습니다.