| 중국과학원 상하이생명과학연구원, “정자 유사 세포”의 반수체 세포계 구축 | ||
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 최근 중국과학원 상하이(上海)생명과학연구원 생화학·세포생물학연구소의 리진쑹(李勁松) 연구팀은 준복제 생쥐의 출생을 안정적으로 지원할 수 있는 “정자 유사 세포”의 반수체 세포계를 구축하였으며, 해당 세포가 CRISPR-Cas9 라이브러리를 보유하고 있기에 한 번에 대량의 다양한 돌연변이 유전자를 보유한 생쥐를 생산할 수 있다고 밝혔다. 이 성과는 2015년 7월 10일 국제 학술지 “Cell Stem Cell”에 온라인으로 발표되었다. 정자 세포를 대체할 수 있는 반수체 세포계의 구축은, 유전자 편집 동물모델을 획득하는데 새로운 수단을 제공할 수 있다. 그러나 기존의 연구에 의하면, 준복제 생쥐는 출생률이 낮으며(약 4.5%) 약 50%의 준복제 생쥐에서 발육 지연현상이 발생한다. 그 원인은 정자세포에서 발현을 하지 않던 웅성 각인 유전자(imprinted gene) H19가 배수체 세포와 발육이 지연된 준복제 생쥐에서 모두 과발현되었기 때문이다. 이는 각인 유전자의 발현 이상이 준복제 생쥐의 배 발생 이상을 초래한 핵심 원인일 수 있으며, 각인 유전자의 발현을 조절하여 준복제 생쥐의 출생률을 향상시킬 수 있음을 의미한다. 해당 가설을 검증하고자, 연구팀은 H19-DMR 녹아웃 생쥐의 정자에서 반수체 세포계(H19-DMR를 녹아웃시킨 후, H19의 발현이 감소됨)를 구축하여, 해당 세포를 난자에 주입한 후 준복제 생쥐의 출생률이 뚜렷하게 향상된다는 것을 발견하였다(8.7%). 그러나, 3분의 1의 준복제 생쥐에는 여전히 발육 지연현상이 발생하였다. 심층 분석 결과, H19-DMR 녹아웃 세포와 발육이 지연된 준복제 생쥐에는 또 다른 웅성 각인 유전자 Gtl2의 과발현 이상현상이 존재하였다. 연구팀은 H19-DMR 녹아웃 반수체 세포에서 Gtl2 발현을 조절할 수 있는 IG-DMR을 녹아웃시켰다(IG-DMR를 녹아웃시킨 후, Gtl2 발현이 감소됨). H19-DMR과 IG-DMR이 녹아웃된 세포는 준복제 생쥐를 효과적으로 생산할 수 있고 22%의 출생률을 갖고 있으며 발육이 지연되는 준복제 생쥐를 거의 생산하지 않는다. 해당 결과를 더 한층 검증하고자, 연구팀은 준복제 생쥐 생산능력을 잃은 반수체 세포에서 H19-DMR과 IG-DMR을 녹아웃시켰다. 녹아웃 후 세포의 준복제 생쥐 생산능력이 회복되고 출생률이 17%에 달하였다. 해당 결과로부터 H19-DMR과 IG-DMR는 반수체 세포가 “수정”능력을 얻는 과정에 존재하는 두개의 ”걸림돌”이며, 이 두 개의 걸림돌을 제거하면 준복제 생쥐의 배 발생을 효과적으로 지원하는 반수체 세포를 생산할 수 있다는 것이 입증되었다. 최근, CRISPR-Cas9 라이브러리를 사람과 생쥐의 세포에 응용한 전 게놈 수준의 유전적 선별이 진행되고 있다. 연구팀은 만약 H19-DMR과 IG-DMR을 녹아웃시킨 반수체 세포가 CRISPR-Cas9 라이브러리를 보유할 수 있고 단일 세포가 1개의 sgRNA과 Cas9뉴클레아제(nuclease)를 보유한다면, 난자를 주입하여 다양한 돌연변이 유전자를 보유한 준복제 생쥐를 대량 생산할 수 있다고 제시하였다. 이로부터 생쥐 개체 수준의 유전적 선별이 가능하게 될 수 있을 것으로 추정된다. 연구팀은 실험을 통하여 해당 가설을 입증함으로써 포유동물 개체 수준의 유전적 선별을 진행하였으며, 유전 발육 연구를 위하여 새로운 체계를 제공하였다. 정보출처 : http://www.biotech.org.cn/information/134248 |
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