B6N과 B6J의 차이｜C57BL/6 아계의 유전·표현형 비교

B6N과 B6J의 게놈·표현형 비교

Simon 등은 두 아계를 대상으로 게놈 분석과 표현형 분석을 함께 수행해 염기서열 변이의 특징을 규명했습니다. 코딩 서열에서는 B6J와 B6N 사이에 코딩 영역 단일염기다형성(SNP) 34개와 프레임시프트를 일으키는 소규모 코딩 영역 삽입·결실 변이 2개가 보고되었습니다. 두 변이는 모두 단일 염기 결실로, 각각 Crb1 및 Cilp 유전자에서 확인되었습니다[2].

검증된 게놈 구조 변이(SV)는 총 43개였고, 그중 15개는 유전자 영역과 겹쳤습니다. 이 15개 가운데 12개는 유전자의 비코딩 영역에 있었으며, 나머지 3개는 코딩 영역 또는 유전자 전체에 영향을 주었습니다. 해당 유전자는 Vmn2r65, Nnt, 그리고 유전자 전체가 영향을 받은 Cyp2a22입니다. 이 연구에서는 B6N과 B6J의 유전자형과 표현형을 폭넓게 조사했습니다. 아래에서는 이 대표 연구와 다른 연구를 함께 살펴보며 두 아계의 차이와 계통 선택에 참고할 점을 정리합니다.

표 1. C57BL/6N과 C57BL/6J 사이의 표현형 차이에 영향을 줄 수 있는 것으로 보고된 SNP 및 SV의 예측 기능 영향(문헌 2)

① 형태학적 특징과 안과 표현형

해당 비교 연구에서 골격 X선 영상 분석으로는 6N과 6J 사이의 뚜렷한 차이가 확인되지 않았습니다. 반면 가상 시운동 드럼 시스템을 이용한 검사에서는 몇 가지 안과 관련 표현형 차이가 관찰되었습니다. B6N 아계는 B6J보다 시력이 약했고, B6N 마우스의 망막에서는 흰색 점상 병변이 높은 빈도로 관찰되었습니다. 이 병변은 같은 연구의 B6J 마우스에서는 확인되지 않았습니다. 다른 연구에서는 이 현상이 B6N 마우스가 보유한 Crb1 변이와 관련될 가능성을 제시했습니다[3].

② 대사

대사 케이지를 이용한 간접 열량 측정에서 B6N 마우스보다 B6J 마우스의 가스 교환 수준이 낮고 에너지 소비(열 발생/대사율)도 감소한 것으로 관찰되었습니다. 이 차이는 암컷에서 더 두드러졌습니다. 복강 내 포도당 내성 시험에서는 B6J 마우스의 포도당 내성이 B6N보다 낮았습니다. 이 당 대사 표현형은 B6J 특이적 Nnt 유전자 결실과 관련될 가능성이 보고되었습니다[4]. Nnt는 췌장 β세포의 인슐린 반응 조절에 관여합니다.

또 다른 연구에서는 비슷한 수준의 태아기 알코올 노출 조건에서 B6J 배아가 B6N보다 기형 유발 독성에 더 민감했으며, 이 현상도 B6J 특이적 Nnt 변이와 관련될 가능성을 제시했습니다[5].

이 밖에도 여러 연구에서 다양한 생리적 측면의 B6N과 B6J 표현형 차이가 보고되었습니다. CCl4 유도 NASH 모델에서는 B6J 마우스의 간에서 B6N보다 산화 스트레스와 섬유화가 더 심하게 관찰되었습니다. 고지방식이 유도 NASH 모델에서는 B6J 마우스의 간 내 중성지방 축적이 더 많았지만, 체중 증가와 간 손상 정도는 B6N보다 낮았습니다[6].

알코올 섭취 행동과 관련해 Erikson 등이 2022년 Neuropharmacology에 발표한 연구에서는 유전적 배경이 비슷한 B6J 마우스보다 B6N 마우스의 알코올 섭취량이 적었습니다. 이 결과는 미각 민감도와 무관했으며, 연구진은 B6N 마우스가 낮은 에탄올 섭취 기전을 분석하는 잠재적 유전 모델이라고 제안했습니다[7].

또한 PLOS ONE 연구에서는 B6J와 B6N의 대사 관련 조직 7종(iWAT, eWAT, BAT, 골격근, 간, 시상하부, 해마)을 대상으로 차등 발현 유전자(DEG)를 분석했습니다. Nnt를 포함한 6개 DEG에서 아계 간 발현 차이가 확인되었으며, 이 발현 양상은 식이 개입의 영향을 받지 않았습니다. Ide, Adss2, Entpd4는 B6J에서 B6N보다 유의하게 높게 발현되었고, Nnt, Wdfy1, Dynlt1은 B6J에서 유의하게 낮게 발현되었습니다[8].

③ 신경·행동·감각

Simon 등의 연구에서 개방장 시험 결과 수컷 B6J 마우스는 수컷 B6N보다 총 이동 거리가 길었습니다. 이는 명암 상자 시험에서 B6N 마우스가 어두운 구역에 들어가기까지 걸린 시간이 유의하게 길었던 결과와도 일치했습니다. 연구진은 이 결과를 바탕으로 수컷 B6J 마우스의 운동 능력이 더 높을 수 있다고 제안했습니다.

Toxics에 발표된 다른 연구에서도 행동 차이가 보고되었습니다. 개방장 시험에서 수컷 B6J는 수컷 B6N보다 자발 활동성이 높았습니다. 암컷 B6J는 첫 5분 동안 더 높은 활동 수준을 보였고, 이후 20분 동안은 암컷 B6N의 활동성이 더 높았습니다. 연구진은 B6N 암컷이 시험 장치에 적응하는 데 B6J 암컷보다 더 오래 걸릴 수 있다고 추정했습니다[9].

Matsuo 등은 놀람 반응-전펄스 억제(PPI) 시험을 별도로 수행했습니다. 그 결과 B6N 마우스는 기본 놀람 반응 진폭이 낮았지만 전펄스 억제 수준은 높았습니다. 연구진은 정신분열증 동물 모델처럼 PPI 기능 저하가 예상되는 돌연변이 마우스 모델의 유전적 배경으로 B6N을 우선 고려할 수 있다고 제안했습니다[10].

약물 반응 차이에 관해 Kumar 등이 2013년 Science에 발표한 연구에서는 B6N이 Cyfip2^M1N 변이의 동형접합체라고 보고했습니다. 이 변이는 운동 활성으로 측정한 코카인 유발 스트레스 반응을 약 45% 낮추며, B6J에는 이 변이가 없습니다[11].

④ 면역 기능과 알레르기

해당 비교 연구에서 구축한 리스테리아 감염 모델에서는 두 아계의 암컷 마우스가 모두 감염에 더 취약했으며, 숙주 감수성의 성별 차이는 B6N에서 B6J보다 작았습니다. B6J 수컷과 비교해 B6N 수컷은 감염 4일째 리스테리아 제거 능력이 더 높았습니다. 이는 감염 3일째 B6N 수컷의 염증 촉진 반응이 더 높았던 결과와 일치합니다.

연구진은 디니트로플루오로벤젠(DNFB) 유도 접촉성 과민반응(CHS)에서 B6J의 반응이 더 강했고, 두 아계 모두 암컷의 CHS 반응이 수컷보다 높다는 점도 확인했습니다. 또한 B6N보다 B6J의 NK세포는 IL-12 단독 또는 IL-12와 IL-2 병용 자극에 대한 활성화 수준이 더 높았으며, 이 반응 차이는 암컷에서 더 뚜렷했습니다.

2016년 Ulland 등은 두 아계의 면역계를 별도로 연구해 B6N보다 B6J에서 여러 염증 자극에 대한 호중구 모집 능력이 부족하다고 보고했습니다. 이 면역 표현형은 Nlrp12 미스센스 변이에 의해 매개되는 것으로 제시되었습니다. B6J 및 NLRP12 결손 마우스는 호중구 이동 장애로 인해 세균 감염에 대한 저항성이 저하되었습니다. 연구진은 Nlrp12 미스센스 변이로 기능 결함이 있는 B6J를 NLRP12 기능 연구의 대조군으로 사용하는 것을 권장하지 않았습니다. B6J 또는 해당 배경의 녹아웃 마우스를 호중구 반응이나 감염 방어 실험에 사용할 경우 NLRP12 이상이 결과 해석에 영향을 미칠 수 있습니다[12].

⑤ 심혈관

Genome Biology의 대표 연구에서 비침습 혈압 측정 결과 B6J의 수축기 혈압은 B6N보다 뚜렷하게 높았고, B6N의 맥박수는 B6J보다 유의하게 높았습니다. 심장 병리와 유전자에 초점을 둔 Williams 등의 별도 연구에서는 B6J 마우스가 18개월령이 되어도 심근병증을 보이지 않았습니다. 반면 B6N 마우스에서는 나이가 들면서 자발성 심근병증이 나타났으며, 이 병리 표현형은 B6J 및 Nnt를 복구한 B6J 마우스에서는 관찰되지 않았습니다. 연구진은 Nnt 단독 불활성화가 심근병증을 일으키지는 않으며, B6N 특이적 Mylk3 넌센스 변이가 B6N의 심근병증과 관련된다고 제시했습니다[13].

B6N 마우스에서 확장성 심근병증(CM)이 관찰되었습니다(문헌 13).

⑥ 노화 연구

Ogiso 등이 2025년 Experimental Animals에 발표한 연구에서는 C57BL/6NCrSlc(B6N)과 B6J의 노화 표현형을 비교했습니다. B6J 암컷은 생후 3개월부터 탈모가 자주 나타났습니다. 24개월령 이전에는 B6J의 생존율이 더 높았고, 24개월령 이후에는 B6N의 생존율이 B6J보다 높았습니다. 24개월령 이전 B6N의 체온은 더 낮았습니다. B6N에서는 피부 궤양성 감염과 간 병변이 더 쉽게 나타난 반면, B6J에서는 특히 수컷에서 신장 손상이 많았습니다. 연구진은 이 결과가 노령 마우스를 노인의학 연구에 활용할 때 참고가 될 수 있다고 보았습니다[14].

연구 계통 선택 시 고려 사항

기존 연구에서는 C57BL/6N과 C57BL/6J가 게놈, 대사, 면역, 혈관 생리 등 여러 측면에서 차이가 있다고 보고했습니다. Nnt, Crb1 등의 대표 변이가 일부 표현형을 설명할 수 있지만 모든 생물학적 차이를 설명하지는 못합니다. 아직 분석되지 않은 유전적 변형 좌위가 다수 존재하며 새로운 표현형 차이도 계속 보고되고 있습니다[8]. 동물 공급처와 성별 역시 계통 간 표현형 변동을 키울 수 있으며, 일부 문헌 결과는 실험 조건에 따라 재현성이 제한적일 수 있습니다[15]. 따라서 기존에 보고된 아계 차이는 참고 정보로 활용하고, 실제 연구에서는 사용하는 동물의 출처와 실험 체계를 고려해 검증해야 합니다.

참고문헌

1. Bryant, C.D., The blessings and curses of C57BL/6 substrains in mouse genetic studies. Ann N Y Acad Sci, 2011. 1245: p. 31-3.

2. Simon, M.M., et al., A comparative phenotypic and genomic analysis of C57BL/6J and C57BL/6N mouse strains. Genome Biol, 2013. 14(7): p. R82.

3. Mattapallil, M.J., et al., The Rd8 mutation of the Crb1 gene is present in vendor lines of C57BL/6N mice and embryonic stem cells, and confounds ocular induced mutant phenotypes. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2012. 53(6): p. 2921-7.

4. Freeman, H., et al., Nicotinamide nucleotide transhydrogenase: a key role in insulin secretion. Cell Metab, 2006. 3(1): p. 35-45.

5. Boschen, K.E., et al., Transcriptomic analyses of gastrulation-stage mouse embryos with differential susceptibility to alcohol. Dis Model Mech, 2021. 14(6).

6. Kawashita, E., et al., A comparative analysis of hepatic pathological phenotypes in C57BL/6J and C57BL/6N mouse strains in non-alcoholic steatohepatitis models. Sci Rep, 2019. 9(1): p. 204.

7. Erikson, C.M., et al., Independent of differences in taste, B6N mice consume less alcohol than genetically similar B6J mice, and exhibit opposite polarity modulation of tonic GABA(A)R currents by alcohol. Neuropharmacology, 2022. 206: p. 108934.

8. Nemoto, S., T. Kubota, and H. Ohno, Metabolic differences and differentially expressed genes between C57BL/6J and C57BL/6N mice substrains. PLoS One, 2022. 17(12): p. e0271651.

9. Ashworth, A., et al., Comparison of Neurological Function in Males and Females from Two Substrains of C57BL/6 Mice. Toxics, 2015. 3(1): p. 1-17.

10. Matsuo, N., et al., Behavioral profiles of three C57BL/6 substrains. Front Behav Neurosci, 2010. 4: p. 29.

11. Kumar, V., et al., C57BL/6N mutation in cytoplasmic FMRP interacting protein 2 regulates cocaine response. Science, 2013. 342(6165): p. 1508-12.

12. Ulland, T.K., et al., Nlrp12 mutation causes C57BL/6J strain-specific defect in neutrophil recruitment. Nat Commun, 2016. 7: p. 13180.

13. Williams, J.L., et al., Mylk3 null C57BL/6N mice develop cardiomyopathy, whereas Nnt null C57BL/6J mice do not. Life Sci Alliance, 2020. 3(4).

14. Ogiso, N., et al., Biological characteristics of age-related changes in C57BL/6 mice sub-strains in the national center for geriatrics and gerontology aging farm. Exp Anim, 2025. 74(2): p. 229-238.

15. Sil, A., et al., How stra(i)nge are your controls? A comparative analysis of metabolic phenotypes in commonly used C57BL/6 substrains. PLoS One, 2023. 18(8): p. e0289472.