| 中, 세계 최초의 유전자 녹인 필리핀원숭이 획득 | ||
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 최근 중국과학원 신경과학연구소/뇌과학·지능기술탁월혁신센터/신경과학 국가중점실험실의 양후이(楊輝) 연구팀과 쑤저우(蘇州)비인간영장류연구플랫폼의 쑨창(孫強) 연구팀은 공동으로 상동영역(Homologous arm) 매개 말단결합(Homology-Mediated End Joining, HMEJ) 기반의 유전자 녹인(knock-in) 방안을 사용해 세계 최초의 유전자 녹인 필리핀원숭이(Macaca fascicularis)를 획득하였다. 2018년 1월 12일 해당 연구 성과는 "CRISPR/Cas9 편집 기술로 유전자 녹인 필리핀원숭이 획득"이란 제목으로 "Cell Research" 학술지에 온라인으로 발표되었다. 1997년, “복제양 돌리” 체세포 클론을 성공한 후 말, 소, 돼지, 낙타 등 다양한 포유류 동물의 체세포 클론도 잇따라 성공하였지만 인간과 유사한 영장류 동물의 체세포 클론은 성공하지 못하였다. 클론 원숭이가 없으면 인간 질병을 시뮬레이션할 수 있는 동물 모델을 구축하기 어렵다. 동 연구팀은 5년간 연구를 통해 뇌질환 모델 원숭이를 만드는데 토대를 마련하였고 이에 관련된 연구성과를 2018년 1월 24일에 “Cell” 저널에 온리인으로 게재하였다. 동 연구에서 성공한 체세포 클론 원숭이는 “중중(中中)”과 “화화(華華)”로 명명하였다. 유전자 조작 필리핀원숭이 모델은 인간의 질병 증상 시뮬레이션이 가능해 인간 질병 메커니즘 연구 및 임상 치료 추진 도구로 이용될 수 있다. 하지만 일반 원숭이는 번식주기(한 세대 5년)가 길고 한배새끼수(1마리)가 적으며 유전자 편집 효율이 낮은 등 원인으로 표적화 유전자 편집 원숭이 모델 구축은 매우 큰 어려움이 존재한다. 최근 연구에 의하면 CRISPR/Cas9 시스템은 유전자 녹아웃 원숭이 모델 구축에 사용될 수 있다. 하지만 유전자 녹인은 유전자 녹아웃에 비해 효율이 낮은 등 원인으로 인해 아직까지 원숭이에 대한 유전자 녹인에 성공한 보고가 없다. 연구팀이 실험실에서 진행한 기존 연구를 바탕으로 HMEJ 방법을 사용해 히말라야원숭이 배아에서 고효율적 표적화 유전자 정합을 구현할 수 있다. 연구팀은 공여체 플라스미드 농도, 주입량 등 수정란 주입 조건을 더한층 최적화함으로써 녹인 효율 향상과 더불어 정상적 배아 발육 유지를 달성해 유전자 녹인 원숭이를 획득하고자 시도하였다. 구체적으로 Actb (β-actin) 부위에 p2A-mCherry를 삽입함으로써 mCherry가 Actb 프로모터의 제어에 의해 발현되도록 하는 것이다. 최종, 완전한 임신주기를 거쳐 한쌍의 쌍둥이 원숭이(#1 수컷과 #2 암컷)와 3마리 외둥이 암컷 원숭이(#3, #4, #5)를 성공적으로 획득하였다. 연구팀은 2마리 신생 원숭이(#1, #5)의 발가락에 대한 직접 표피 형광 관찰을 통해 야생형에서 볼 수 없는 mCherry 형광을 발견하였다. 그리고 2마리 죽은 암컷 원숭이(#2, #3)의 조직 절편 관찰을 통해 꼬리, 발가락, 심장, 근육, 콩팥, 대뇌와 난소에서 다양한 접합 수준의 mCherry 발현을 발견하였다. 특히 난소의 대부분 영역에서 mCherry 발현을 관측하였는데 이는 유전자 녹인 원숭이가 생식선 전달(germline transmission) 가능성을 보유함을 의미한다. 모든 조직에 대한 PCR 염기서열 분석 결과 5’과 3’ 연결부위에서의 정합은 정확하였다. 이외, Southern 블롯 분석을 통해 #2와 #3 원숭이의 유전자 정합은 정확하며 부가적 유전자 무작위 정합은 존재하지 않음을 더한층 입증하였다. 연구팀은 CRISPR/Cas9 매개 HMEJ 방안 실행 및 단일세포 배아 주사를 통해 최초의 유전자 표적화 정합 필리핀원숭이를 성공적으로 획득하였다. 높은 DNA 녹인 효율 및 고충실도에 기반한 HMEJ 매개 녹인 방안은 표적화 유전자 조작 원숭이 모델 구축을 위해 가능성을 제공하였다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/1/399874.shtm |
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