B6-Igl KO 마우스를 이용한 타겟 유전자 B 세포 연구
B6-Igl KO 마우스 모델 소개: B 세포 및 항체 연구를 위한 혁신적인 녹아웃 마우스 모델
독창적인 B6-Igl 녹아웃(KO) 마우스 모델은 κ 경쇄 면역글로불린만을 특이적으로 발현하며, 연구자들에게 B 세포 발달 및 항체 다양성 탐구를 위한 강력한 도구를 제공합니다. B6 배경에서 개발된 이 Igl KO 마우스 모델은 λ 경쇄 유전자 세그먼트를 특이적으로 제거하도록 설계되어, 면역 반응, 자가면역 질환 및 면역글로불린 다양성에서 κ 경쇄의 역할에 대한 집중적인 연구가 가능하게 합니다. 고유한 유전적 특성을 지닌 B6-Igl KO 마우스 모델은 항체 기반 연구 및 치료제 개발의 진전을 위한 귀중한 통찰을 제공합니다. 본 혁신적인 녹아웃 마우스 모델의 특징과 응용에 대해 살펴보며, 면역학 분야의 전임상 및 생물의학 연구에 최적화된 모델을 소개합니다.
면역글로불린(Ig): 항체 활성의 핵심 구성 요소
면역글로불린(Ig)은 항체 활성을 나타내거나 항체와 유사한 구조를 가진 큰 "Y"자형 당단백질 분자로, 면역계가 항원을 식별하고 중화하는 데 사용됩니다. 면역글로불린은 분비형(용해형)과 막결합형으로 두 가지 유형으로 분류됩니다. 막결합형 면역글로불린(mIg)은 B 세포 표면의 B 세포 항원 수용체(BCR) 복합체의 일부로, 주로 항원을 인식하고 B 세포의 활성화 및 분화를 촉진하는 역할을 합니다. 분비형 면역글로불린(sIg), 즉 항체(Ab)는 주로 혈청 및 체액에 존재하며, B 세포에서 분화된 플라즈마 세포에 의해 생성되며 특정 항원에 결합하고 면역 반응을 매개할 수 있습니다.
구조적으로 Ig는 두 개의 동일한 경쇄와 두 개의 동일한 중쇄로 구성됩니다.[1-2] 포유류는 κ(κ)와 λ(λ) 두 가지 유형의 경쇄를 생성하지만, 개별 B 세포는 단 하나의 경쇄 유형만을 발현합니다. 새로 도입된 B6-Igl 녹아웃 마우스 모델은 λ 경쇄를 특이적으로 녹아웃(KO)하여 κ 경쇄 면역글로불린만을 발현하도록 설계되었습니다.
면역글로불린 유전자 재배열 및 항체 다양성
면역글로불린(Ig)은 두 개의 동일한 경쇄(L)와 두 개의 동일한 중쇄(H)로 구성되며, 이들은 상호간의 이황화 결합 및 비공유 상호작용을 통해 고전적인 "Y"자형 구조를 형성하고, 유연한 허브 영역으로 연결됩니다.[3-4] 각 중쇄와 경쇄는 변이 영역과 일정 영역을 포함하며, 변이 영역은 특정 항원을 인식하고 결합하는 데 담당합니다. 항체 다양성은 주로 이러한 변이 영역의 서열 차이에서 비롯되며, B 세포가 수많은 다양한 항원을 인식할 수 있도록 합니다. 비록 기능적으로 유사하나, 단일 포유류 B 세포는 κ 또는 λ 중 하나의 경쇄만을 발현할 수 있습니다. κ 대 λ 경쇄 비율은 종에 따라 다릅니다. 인간에서는 κ 대 λ 비율이 약 2:1이며, 마우스에서는 약 20:1로, 대부분의 마우스 B 세포는 κ 경쇄를 발현합니다.[5]
변이 영역의 다양성은 면역글로불린 재배열 과정, 즉 V(D)J 재배열을 통해 더욱 강화됩니다. 이 과정에서 B 세포 수용체를 인코딩하는 유전자가 재배열되어 고유한 면역글로불린을 생성합니다. 항체를 인코딩하는 유전자 세그먼트(Ig 유전자 락스)는 주로 변이 영역(V)과 일정 영역(C)으로 구성됩니다. 매우 변이성이 높은 V 영역은 변이(V), 다양성(D), 결합(J) 유전자로 이루어져 있으며, 무작위 DNA 재배열을 통해 연결된 후 상대적으로 보존된 일정(C) 영역과 결합되어 다양한 유형의 항체를 인코딩합니다.[6]
λ 경쇄의 B 세포 발달 및 질환에서의 역할
B 세포 발달 과정에서 기능적인 B 세포 수용체(BCR)는 유전자 재배열을 통해 생성됩니다. B 세포는 κ 경쇄 유전자를 우선적으로 재배열하며, λ 경쇄(Igλ)는 κ 경쇄(Igκ)의 대체 요소로 작용합니다. 이 메커니즘은 Igκ 재배열이 실패할 경우에도 B 세포가 기능적으로 다양한 항체를 생성할 수 있도록 보장하며, 항체 보편성 유지에 필수적입니다.[8-10] BCR의 일부로서 Igλ는 특정 항원에 결합하여 B 세포의 활성화 및 플라즈마 세포와 기억 B 세포로의 분화를 촉진할 수 있습니다. Igλ의 비정상적인 재배열 또는 기능 장애는 전신성 홍반성 루푸스(SLE), 류마티스 관절염과 같은 자가면역 질환을 유발할 수 있으며, 다발성 골수종 및 경쇄 아밀로이드증(AL 아밀로이드증)과 같은 B 세포 악성 종양과도 관련이 있습니다.[11-13] 또한 Igλ 경쇄의 결실 또는 이상은 면역글로불린 수치 저하와 감염에 대한 감수성 증가를 특징으로 하는 질환, 예를 들어 저글로불린혈증, 일반성 변이 면역결핍증(CVID), 원발성 면역결핍질환(PIDD)과 연관되어 있습니다.[14-16]
B6-Igl KO 마우스 모델 개발
λ 경쇄 및 κ 경쇄 유전자 락스 모두 D 유전자를 보유하지 않으며, V, J, C 유전자 세그먼트만을 포함합니다. Cyagen은 유전자 편집 기술을 활용하여 마우스 λ 경쇄 유전자 락스(Igl) 내 V, J, C 영역을 인코딩하는 모든 유전자 서열을 녹아웃함으로써 B6-Igl KO 마우스(제품 번호: C001550)를 개발하였습니다. 그 결과, 이 마우스 모델은 더 이상 λ 경쇄를 발현하지 않으며, B 세포는 특이적으로 κ 경쇄만을 발현합니다. 아래는 이 모델의 세부 사항입니다.
B 세포 내 Igλ 및 Igκ 발현
결과에 따르면, 생체형 마우스에서는 B 세포가 주로 κ 경쇄(Igκ)를 발현하며, 소수의 B 세포만이 λ 경쇄(Igλ)를 발현합니다. 반면, B6-Igl KO 마우스에서는 λ 경쇄(Igl) 유전자 락스가 녹아웃되어 B 세포는 κ 경쇄(Igκ)만을 특이적으로 발현하며, λ 경쇄 발현은 검출되지 않았습니다.
모델 개요 및 연구 응용
λ 경쇄 유전자 락스(Igl)의 제거로 인해 B6-Igl KO 마우스(제품 번호: C001550)의 B 세포는 κ 경쇄 면역글로불린만을 발현합니다. 따라서 이 모델은 κ 경쇄만을 포함하는 마우스 항체를 생성하는 데 사용할 수 있으며, λ 경쇄의 B 세포 발달 및 기능에서의 역할을 연구하거나 특정 면역 반응 또는 자가면역 질환에서 λ 경쇄의 기전을 분석하는 데 활용할 수 있습니다. 본 모델은 항체 다양성, 면역계 조절 및 잠재적 치료 접근법 탐색에 기여할 수 있습니다.
B6-Igl KO 마우스는 인간화 경쇄 마우스 모델과 교배하여 인간 특이적 경쇄를 발현하는 마우스를 개발할 수 있으며, 연구 및 치료제 개발을 위한 완전한 인간 항체를 생성할 수 있습니다. 또는 마우스 항체 서열이 없는 경우, 다른 유형 또는 종 특이적 항체 서열을 마우스 모델에 삽입하여 체내 연구를 수행할 수 있습니다.
Cyagen은 면역학 및 인간 항체 연구 분야에서 다양한 유전 질환 모델, 유도 질환 모델, 타겟 인간화 모델, 완전한 인간 항체 마우스 모델을 개발하였습니다. 이러한 모델은 다양한 질병에 대한 표적 치료제 및 항체 약물 개발을 위한 강력한 도구를 연구자들에게 제공합니다.
인간화 타겟 유전자 질환 모델
| 제품 번호 | 모델 명 | 배경 품종 | 응용 분야 |
|---|---|---|---|
| C001413 | B6-hCTLA4 | C57BL/6NCya | CTLA4-타겟 억제제/항체 약물 개발 및 스크리닝; CTLA4-타겟 억제제/항체 약물의 유효성 및 안전성 평가; 종양 면역요법 평가 및 면역계 기전 연구; 자가면역 질환 연구. |
| C001419 | B6-hCD47 | C57BL/6JCya | CD47-타겟 억제제/항체 약물 개발 및 스크리닝; CD47-타겟 억제제/항체 약물의 유효성 및 안전성 평가; 종양 면역요법 평가 및 종양 면역 회피 기전 연구. |
| C001420 | B6-hPDL1-V | C57BL/6NCya | PDL1 (또는 CD274)-타겟 약물 개발, 스크리닝 및 유효성 및 안전성 평가; 종양 면역요법 평가; 면역계 및 종양 면역 회피 기전 연구. |
| C001524 | hPD-1 | C57BL/6JCya | 면역 체크포인트, 종양 연구. |
| C001272 | hF11 | C57BL/6NCya | 인자 XI 결핍, 혈우병 C(Rosenthal 증후군); 혈액 응고 장애 관련. |
| C001400 | B6J-hANGPTL3 | C57BL/6JCya | 동맥경화증 및 고지혈증과 같은 대사 질환 연구; 혈관생성 및 내피세포 부착 연구; ANGPTL3-타겟 약물 개발 및 스크리닝. |
| C001401 | B6-hIGHG1 | C57BL/6NCya | 면역글로불린의 기전 및 경로 연구; IgG 항체 약물의 개발 및 스크리닝 연구; 종양의 증식, 이동 및 화학요법 저항성 연구; 만성 림프구성 백혈병 및 아밀로이드증과 같은 질환 연구. |
| C001421 | B6-hGLP-1R | C57BL/6NCya | 비만 및 제2형 당뇨병의 병태생물학 및 약물 개발 스크리닝 연구; 심혈관 및 심근 질환과 같은 기타 대사 질환 연구; 신경보호 효과에 대한 신경질환 연구. |
| C001492 | B6-hALB (HSA) | C57BL/6NCya | ALB-타겟 약물 개발 및 평가; 알부민 기반 약물 운반체 설계 및 평가; ALB-관련 대사 질환 연구. |
| C001497 | B6-hCALCRL | C57BL/6JCya | 편두통 치료제 개발, 유효성 및 안전성 평가; 혈관 생물학 및 혈압 조절 연구; 세포 증식 및 세포사 연구; 종양 성장 억제 및 염증 연구; 혈액형 줄기/전구세포 생성 및 분화 연구. |
| C001500 | B6-hFCGR1 | C57BL/6NCya | 항체 의존성 세포 매개 세포독성(ADCC) 연구; 면역계의 포식 및 항원 제시 연구; FcγRI 수용체 기반 IgG 항체 약물의 친화도, 약리학 및 유효성 평가. |
| C001523 | B6-hCALCA | C57BL/6JCya | 편두통 치료제 개발, 유효성 및 안전성 평가; 혈관 생물학 및 혈압 조절 연구; 세포 증식 및 세포사 연구; 종양 성장 억제 및 염증 연구; 혈액형 줄기/전구세포 생성 및 분화 연구. |
| C001520 | B6-hGDF15 | C57BL/6JCya | 심장 질환, 당뇨병, 식욕부진, 대장암, 전립선암 등. |
| C001521 | B6-hLPA(CKI) | C57BL/6NCya | 동맥경화증, 고지혈증, 혈전성 심혈관 질환. |
| C001522 | B6-hLPA(CKI)/Alb-cre | C57BL/6NCya | 동맥경화증, 고지혈증, 혈전성 심혈관 질환. |
| C001325 | B6-hCD3 | C57BL/6NCya | 면역학 연구; T 세포 활성화 및 항원 인식 연구; 자가면역 질환에 대한 면역억제 치료 연구 |
| C001326 | BALB/c-hCD3 | BALB/cAnCya | 면역학 연구; T 세포 활성화 및 항원 인식 연구; 자가면역 질환에 대한 면역억제 치료 연구 |
| C001542 | H11-Alb-hLPA | C57BL/6NCya | Lp(a) 심혈관 질환, 동맥경화증, 고지혈증, 혈전성 심혈관 질환. |
| CR004 | SD-Rosa-hAGT | Sprague-Dawley | 고혈압 약물 스크리닝 모델. |
| I001192 | H11-Alb-hHSD17B13 | C57BL/6JCya | 대사 기능 장애 관련 지방간질환(MAFLD), 대사 기능 장애 관련 지방간염(MASH). |
Cyagen의 차세대 인간화 마우스 모델: HUGO
Cyagen은 HUGO(Humanized Genomic Ortholog) 프로젝트를 출시하여 글로벌 파트너들과 협력하여 새로운 완전한 인간화 모델을 개발하여 신약 개발을 지원하고자 합니다.
HUGO-GT™ 차세대 인간화 모델
유전자 치료를 위한 인간화 유전자 게놈 오르톨로그(HUGO-GT™) 마우스 모델은 전통적 모델보다 더 높은 수준의 인간화를 제공하여, 유전자 서열의 완전성이 요구되는 유전자 치료제(예: ASO, 타겟 유전자 편집, siRNA)에 대한 효과적인 평가 플랫폼이 될 수 있습니다.
우리의 HUGO-GT™ 완전 인간화 게놈 마우스는 독자적인 TurboKnockout-Pro 기술을 기반으로 마우스 유전자를 현장에서 대체하여 개발되었으며, 더 넓은 범위의 개입 타겟을 포함하고, 병원성 유전자 변이 부위를 전면적으로 커버하며, 특허 또는 소유권 분쟁 없이 구현됩니다. 이러한 모델 내 완전 인간화된 타겟 유전자는 인간이 지닌 병원성 유전자와 일치하며, 대부분의 약물 타겟을 포함하여 다양한 전임상 약물 실험의 스크리닝 효율을 크게 향상시킵니다.
참고문헌
[1] PEDIAA. (2024, 9월 5일). B 세포 수용체와 항체의 차이점은 무엇인가요? https://pediaa.com/what-is-the-difference-between-b-cell-receptor-and-antibody/
[2] Batko K, Malyszko J, Jurczyszyn A, Vesole DH, Gertz MA, Leleu X, Suska A, Krzanowski M, Sułowicz W, Malyszko JS, Krzanowska K. 단일 클론성 글로불린증의 임상적 의미: 의심스러운 의심성 및 신장의 의미. Nephrol Dial Transplant. 2019 Sep 1;34(9):1440-1452.
[3] Wilson IA, Stanfield RL. 50년간의 구조 면역학. J Biol Chem. 2021 Jan-Jun;296:100745.
[4] Schroeder HW Jr, Cavacini L. 면역글로불린의 구조 및 기능. J Allergy Clin Immunol. 2010 Feb;125(2 Suppl 2):S41-52.
[5] Larijani M, Chen S, Cunningham LA, Volpe JM, Cowell LG, Lewis SM, Wu GE. 마우스 κ 및 λ 세그먼트 간 재배열 차이는 쌍별 조절 메커니즘에 의해 매개된다. Mol Immunol. 2006 Mar;43(7):870-81.
[6] Giudicelli V, Chaume D, Lefranc MP. IMGT/GENE-DB: 인간 및 마우스 면역글로불린 및 T 세포 수용체 유전자에 대한 포괄적인 데이터베이스. Nucleic Acids Res. 2005 Jan 1;33(Database issue):D256-61.
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[9] Derudder E, Cadera EJ, Vahl JC, Wang J, Fox CJ, Zha S, van Loo G, Pasparakis M, Schlissel MS, Schmidt-Supprian M, Rajewsky K. Igλ 경쇄 양성 B 세포의 발달은 NF-kappaB 신호에 의존하지만, Igκ 경쇄의 편집은 그렇지 않다. Nat Immunol. 2009 Jun;10(6):647-54.
[10] Bruzeau C, Cook-Moreau J, Pinaud E, Le Noir S. 면역글로불린 증강자에 의한 B 세포 핵 조직 기여. Front Immunol. 2022 Jun 24;13:877930.
[11] Sternke-Hoffmann R, Pauly T, Norrild RK, Hansen J, Tucholski F, Høie MH, Marcatili P, Dupré M, Duchateau M, Rey M, Malosse C, Metzger S, Boquoi A, Platten F, Egelhaaf SU, Chamot-Rooke J, Fenk R, Nagel-Steger L, Haas R, Buell AK. 다발성 골수종 환자에서 유래한 면역글로불린 경쇄의 광범위한 아밀로이드 형성 가능성. BMC Biol. 2023 Feb 3;21(1):21.
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[13] Cleveland Clinic. (2024, 9월 5일). 저글로불린혈증. https://my.clevelandclinic.org/health/diseases/25195-hypogammaglobulinemia
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