녹아웃 마우스는 유전자 기능에 대한 올바른 이해, 인간 질병의 메커니즘 연구 및 약물 개발 촉진에 필수적입니다. 또한 다양한 연구 분야에서 생물 의학의 발전에 중요한 역할을 합니다. 유전자 편집 기술의 발달로 유전자 녹아웃(KO) 마우스는 전 세계 연구자들로부터 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 본문에서는 녹아웃 마우스 연구, 응용 사례 및 맞춤형 유전자 녹아웃 마우스 모델의 제작 전략에 대한 기본 정보를 정리했습니다.
녹아웃(KO) 마우스는 유전자 조작 된 동물 모델로, 일부 중요한 엑손 또는 기능적 도메인 또는 마우스의 모든 조직 세포에서 표적 유전자의 모든 엑손을 녹아웃하여 표적 유전자의 발현이 누락되었습니다. 녹아웃 마우스의 특성을 연구하면 연구자들이 유전자 기능을 더 잘 이해하고 인간 질병 연구를 촉진하는 데 도움이 될 수 있습니다.
인간과 마우스는 전체 종에서 동일한 유전자의 약 99 %를 공유하고 마우스 모델 제작주기가 짧고 교배 과정이 비교적 간단하기 때문에 녹아웃 마우스를 사용하여 인간의 질병을 연구하고 신약 및 치료 방법을 평가하며, 그리고 유전자 기능을 발견합니다 (예를 들어, 유전자의 물리적, 생화학 적, 행동 적 효과를 밝히는 데 이상적인 도구입니다.
다음은 몇 가지 일반적인 유전자 녹아웃 적용의 예입니다.
1. 유전자 기능 연구
녹아웃(KO) 마우스는 유전학자가 배아 발달, 생리적 항상성, 대사 과정 또는 질병 발달에서 유전 적 대립 유전자 (및/또는 암호화 된 단백질)의 생물학적 역할을 명확히하는 데 유용한 도구가 되었습니다. 마우스 유전자와 인간 유전자의 유사성으로 인해 마우스 유전자 기능 연구는 인간 유전자 및 질병 연구와 유사 할 수 있습니다.
예를 들어 중국 과학원의 전문가들은 연구에서 SWI/SNF 복합체의 핵심 구성 요소 인 Arid1a가 간세포 재 프로그래밍을 구체적으로 조절할 수 있음을 발견했습니다. Arid1a 유전자가 간세포에서 특이 적으로 녹아웃되면 간문맥 손상으로 유발 된 간세포의 탈분화를 억제하여 간 손상 복구에 결함을 유발합니다[1].
2. 인간 질병 연구
유전자 편집 기술을 사용하여 생쥐의 인간 질병을 시뮬레이션하는 것은 일반적으로 생체 내 질병의 병인을 연구하는 이상적인 방법입니다. 인간 유전 질환 연구를위한 이상적인 동물 모델인 녹아웃(KO) 마우스의 돌연변이는 단백질을 파괴할 수 있으므로 해당 녹아웃 마우스는 기저 질환의 병리 및 생리학을 연구하고 치료 방법을 개발하는 데 유용합니다.
예를 들어, osteoprotegerin 유전자 Tnfrsf11b (Opg) 녹아웃 마우스, 마우스 모델은 전형적인 골다공증 및 동맥 석회화 표현형 ( "골다공증 마우스"라고 함), "인간 골다공증"에 대한 치료 약물의 스크리닝 및 평가에 대한 연구 질병, 골다공증 유전자 치료, 파골 세포와 조골 세포의 상호 작용 메커니즘은 중요한 이론적 중요성과 적용 가치를 지닌 이상적인 동물 모델과 새로운 연구 방법을 제공합니다.
3. 약물 개발 및 효능 평가
녹아웃(KO) 마우스 모델은 약물 개발을위한 필수 도구입니다. 인간 질병 연구 (예 : 발달 장애 및 희귀 질환에 대한 연구)는 일반적으로 이형 접합 및 동형 접합 KO 계통의 조합을 사용하여 새로운 진단 및 치료 방법의 연구 및 개발을 촉진합니다. 생체 내 초기 단백질 억제 정도를 평가하기 위해 제약 회사는 특정 약물 개발 방법의 잠재적 영향을 이해하기 위해 녹아웃 (KO) 마우스의 표현형 특성의 변화를 정기적으로 관찰합니다.
RALY 유전자를 예로 들어 보자. 인간에서 RALY 유전자는 다양한 질병과 관련이 있으며, 일부 게놈 차원의 연관 연구에서는 RALY의 변이를 관상 동맥 심장 질환 및 총 콜레스테롤과 같은 심혈관 대사 특성과 연관시켰습니다. 당사는 Raly녹아웃 마우스（C57BL/6J-Ralyem1cyagen）를 3 개월 이내에 제공할 수 있습니다.
Cyagen의 AI Knock-Out Mouse Model eBank
Cyagen의 AI Knock-Out Mouse Model eBank에서는 Nlrp, Mettl, Nrf, Sirt, Tlr, Pten, Fto, Dexi 등과 같은 인기있는 유전자의 90%를 포괄하는 16,000 strains 이상의 KO/cKO 마우스 모델을 보유하고 있으며 연구자들의 연구 진행에 도움이 되도록 최적의 마우스 모델을 제공합니다.
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유전자 편집 기술의 지속적인 발전으로 연구자들이 다양한 유형의 형질 전환 동물 모델을 얻는 것이 더 쉬워졌지만 동시에 연구자들이 녹아웃 마우스의 구성 과정을 이해하는 것도 매우 중요합니다. 따라서 Cyagen은 연구자에게 포괄적인 녹아웃 마우스 맞춤형 제작 서비스를 제공하며, 연구 목적에 따라 최상의 유전자 편집 기술을 선택하거나 무료 프로젝트 상담 및 제안을 위해 당사에 연락할 수 있습니다.
TurboKnockout 기술은 전통적인 ES 타게팅 기술의 성숙, 정확한 변형, 안정된 효과 등의 장점을 가질뿐만 아니라 전통적인 ES 타게팅 기술을 가능하게 하여 2 세대 번식 시간을 줄이고 제작 주기를 6개월까지 단축시켰습니다. 뉴클레아제 기술(TALEN/Cas9)이 성숙하기 전에 TurboKnockout 기술은 연구자들에게 최선의 선택이 될 것입니다.
TurboKnockout® 기술 장점 :
그림1：TurboKnockout® 유전자 타게팅 기술 전략
2. CRISPR/Cas9 유전자 편집 기술
CRISPR/Cas9 시스템은 Cas9 단백질과 가이드 RNA를 핵심으로 구성되어 있습니다. Cas9는 아미노 말단에 RuvC와 단백질 중간에 HNH라는 두 개의 활성 부위를 포함하며, 이는 crRNA 성숙 및 이중 가닥 DNA 전단에 역할을 하며 DNA 이중 가닥 파손을 유발할 수 있습니다. DNA 파단 후 세포핵에는 손상된 DNA와 동시에 상동 성인 DNA 단편이 존재하며, 상 동성 매개 이중 가닥 DNA 복구를 통해 외부 DNA 단편을 표적 부위에 도입하여 노크 인 또는 편집 단편 효과를 얻을 수 있습니다.
그림2：CRISPR/Cas9 유전자 녹아웃 전략
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전통적인 유전자 타게팅 기술 |
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주기 |
6-8 개월 |
5-7 개월 |
10-14 개월 |
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Approach |
당사 TurboKnockout®기술- ESC에서 상동 재조합 진행 |
전핵 주사에 의한 CRISPR/Cas9 뉴클레아제 매개 유전자 표적화 |
ESC에서 전통적인 기술의 상동 재조합 |
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선택 상자 자동 삭제 |
Yes |
N/A |
No |
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Flp 결핍 마우스로 번식할 필요 없음 |
Flp가 부족한 마우스로 번식해야 함 |
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스크리닝 방법 |
PCR + Southern blot |
PCR + Sequencing |
PCR + Southern blot |
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특허 리스크 |
N/A |
높은 리스크 |
N/A |
인용 문헌 자료：
1. Li W, Yang L, He Q, Hu C, et al. A Homeostatic Arid1a-Dependent Permissive Chromatin State Licenses Hepatocyte Responsiveness to Liver-Injury-Associated YAP Signaling. Cell Stem Cell. 2019 Jul 3;25(1):54-68.e5. doi: 10.1016/j.stem.2019.06.008. PMID: 31271748.
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