인간화 TGFBI 마우스를 활용한 CD 연구
각막 이영양증(CD)은 각막 내 물질의 비정상적인 침착으로 인해 발생하는 희귀한 유전성 질환군입니다. 임상적으로 CD는 눈의 각막 투명도가 점진적으로 감소하면서 반복적인 각막 상피 손상과 시력 저하를 유발합니다. 곡모양 각막 이영양증(GCD)은 CD의 흔한 하위 유형으로, 전사성 성장 인자 베타 유도(TGFBI) 유전자에 발생하는 변이에 의해 유발됩니다. [1] TGFBI 유전자는 TGFBIp 단백질을 코딩하며, 콜라겐과의 세포 상호작용에 핵심적인 역할을 하여 세포 부착, 이동 및 증식에 기여합니다. TGFBIp의 변이로 인해 각막 상피 및 기질에 비정상적인 침착이 발생하여 각막의 투명도와 굴절력을 저하시키며, 결국 시력을 손상시킵니다. [1-2]
새로운 각막 이영양증(CD) 치료 전략의 필요성
각막은 눈의 앞부분에 위치한 투명하고 혈관이 없는 조직으로, 빛을 망막에 초점화시키고 눈의 굴절력의 약 2/3를 담당합니다. 각막 이영양증(CD)의 특징적인 병리학적 조직학적 소견은 각막의 다양한 층에 특정 물질의 축적이며, 일반적으로 양안에 영향을 미칩니다. 다양한 유형의 CD는 시력 저하의 정도가 다르게 나타날 수 있습니다. [3] 현재까지 각막 이영양증(CD)에 대한 치료법은 존재하지 않습니다. 각막 이식이 주된 확립된 치료법이지만, 수술 후 재발, 이식 실패, 합병증 및 기증자 각막 조직의 부족 등의 도전 과제를 안고 있습니다. 따라서 유전자 치료, 재생의학 또는 세포 기반 치료를 활용한 새로운 대체 치료법 개발이 향후 연구의 핵심이 될 것입니다. [3-4] TGFBI 관련 각막 이영양증은 가장 흔한 하위 유형 중 하나이므로, TGFBI 변이와 관련된 각막 이영양증 및 그에 대한 타겟 치료법은 현재 연구의 주요 초점이 되고 있습니다.
TGFBI 타겟 치료: RNA 간섭 및 유전자 편집
TGFBI 유전자는 TGFBIp 단백질을 코딩하며, 세포 부착, 이동, 증식 및 분화를 매개함으로써 다양한 생리적 및 병리적 과정에서 핵심적인 역할을 합니다. TGFBIp는 각막, 피부 및 결합 조직에서 발현되며, 콜라겐과 결합하여 각막 외부 기질의 구조적 지지력을 제공합니다. [5] TGFBI 변이가 각막의 비정상적인 침착을 유도한다는 것이 알려져 있으며, 변이 유전자 발현 억제는 잠재적인 치료 전략이 될 수 있습니다. SiSaf Ltd는 TGFBI 변이를 타겟으로 하는 두 가지 치료법을 개발하였습니다: SIS-201-CD( RNA 간섭 치료) 및 SIS-201-CDC(타겟 유전자 편집-Pro 유전자 편집 치료). 두 접근법 모두 변이 TGFBI 유전자를 억제하거나 편집하여 비정상 단백질의 생성 또는 축적을 방지하는 것을 목표로 합니다. [6-7] 또한 최근 연구에서는 TGFBI가 다양한 암에서 비정상적으로 발현되며, 종양 면역 미세환경 내에서 면역 억제 효과를 나타낸다는 것이 보고되었습니다. [8] TGFBI는 종양세포의 증식, 혈관신생, 세포자멸사에 중요한 역할을 하며, 다양한 종류의 종양의 침습 및 전이를 촉진합니다. [8-9] 따라서 TGFBI 타겟 치료법은 암 치료 전략으로서도 잠재력을 지니고 있습니다.
TGFBI 연구를 위한 B6-hTGFBI 인간화 마우스 모델 소개
RNA 간섭 및 유전자 편집 치료법은 모두 인간 유전자를 타겟으로 하지만, 마우스와 인간 유전자 간의 차이로 인해 임상적 전환에 제한이 있을 수 있습니다. 마우스와 인간 간의 유전적 차이를 고려할 때, 마우스 유전자를 인간 유전자로 인간화하는 것은 TGFBI 타겟 유전자 치료법의 임상적 전환을 가속화하는 데 도움이 됩니다. 이를 극복하기 위해 Cyagen은 마우스 Tgfbi 유전자 서열을 인간 TGFBI 유전자 서열로 교체함으로써 B6-hTGFBI 인간화 마우스 모델(제품 번호: C001546)을 성공적으로 개발하였습니다. 이 마우스는 인간 TGFBI 유전자를 발현하며, 정상적인 발달을 보이며, 비정상적인 안과 형질을 나타내지 않습니다. Cyagen은 이 라인을 기반으로 추가적인 인간화 점돌연변이 모델 개발도 계획하고 있으며, TGFBI 관련 연구에 유용한 도구를 제공할 예정입니다. 관심 있는 연구자분들은 언제든지 문의해 주시기 바랍니다. 아래는 B6-hTGFBI 마우스 모델의 형질 정보입니다.
B6-hTGFBI 마우스 모델의 주요 특징
인간 TGFBI 유전자 성공적 발현:
정상적인 안과/눈 형태학:
동형접합 및 이형접합 B6-hTGFBI 마우스는 야생형 마우스(WT)와 비교하여 다양한 안과 조직의 형태학적 차이가 없으며, B6-hTGFBI 마우스는 정상적인 안과 형질을 보입니다.
정상적인 망막 광수용세포 기능:
요약
B6-hTGFBI 마우스 모델(제품 번호: C001546)은 인간 TGFBI 유전자를 성공적으로 발현하며, 마우스 Tgfbi 유전자는 더 이상 발현되지 않습니다. 이 마우스는 비정상적인 안과 형질 없이 정상적으로 발달하며, 안과 조직의 형태학적 특성은 야생형 마우스와 유의미한 차이가 없으며, 망막 광수용세포 기능도 정상입니다. 이 모델의 정상적인 눈 형태학과 망막 기능은 TGFBI 관련 각막 이영양증(CD) 연구에 이상적인 플랫폼을 제공하며, RNA 간섭 치료 및 유전자 편집 치료 후보 물질의 스크리닝 및 전임상 검증에 활용될 수 있습니다.
또한, Cyagen은 이 라인을 기반으로 인간화 점돌연변이 질병 모델 개발을 진행 중입니다. 또한, 전임상 연구 및 개발의 필요에 맞춘 다양한 점돌연변이에 대한 맞춤형 서비스도 제공하고 있습니다. 아래는 Cyagen이 질병 모델링을 위해 개발한 HUGO-GT™ 차세대 인간화 모델 몇 가지입니다.
| 제품 번호 | 제품 | 유전자 배경 | 응용 분야 |
|---|---|---|---|
| C001396 | B6J-hRHO | C57BL/6JCya | 망막색소변성증(RP), 선천성 안정성 야맹증(CSNB), 기타 망막 질환. |
| C001410 | B6-htau | C57BL/6JCya | 전두측두엽 치매(FTD), 알츠하이머병(AD), 기타 신경퇴행성 질환. |
| C001418 | B6-hTARDBP | C57BL/6JCya | 근위축성 측삭 경화증(ALS), 전두측두엽 치매(FTD), 기타 신경퇴행성 질환. |
| C001427 | B6-hSNCA | C57BL/6NCya | 파킨슨병(PD). |
| C001437 | B6-hIGHMBP2 | C57BL/6NCya | 호흡곤란 유형 1의 근위축성 척수이완증(SMARD1) 및 코트-마리-투스 질환 유형 2S(CMT2S). |
| C001495 | B6-hRHO-P23H | C57BL/6JCya | 망막색소변성증(RP), 선천성 안정성 야맹증(CSNB), 기타 망막 질환 연구 |
| C001504 | B6-hSMN2(SMA) | C57BL/6NCya | 근위축성 척수이완증(SMA) |
| I001128 | B6-hMECP2 | C57BL/6NCya | 레트 증후군(RTT) |
| I001124 | B6-hLMNA | C57BL/6NCya | 허친슨-길포드 프로저 증후군(HGPS) |
| C001398 | B6-hATXN3 | C57BL/6NCya | 소뇌성 공격성 위축증 유형 3(SCA3) |
| C001512 | B6-hTTR | C57BL/6NCya | 트랜스티레틴 아밀로이드증(ATTR) |
| I001131 | B6-hSCN2A | C57BL/6NCya | 간질 |
| I001132 | B6-hCFTR | C57BL/6NCya | 낭포성 섬유증(CF) |
| C001525 | H11-Alb-hTTR*V50M | C57BL/6NCya | 트랜스티레틴 아밀로이드증(ATTR) |
| I001130 | B6-hATP7B | C57BL/6NCya | 간간질성 퇴행성 질환(HLD) |
| IR1019 | SD-hGFAP 쥐 | 스프라그-데이리 | 알렉산더병(AxD), 뇌 외상 |
| C001533 | B6-hINHBE | C57BL/6NCya | 비만, 비정상적인 지방 분포 및 저장과 관련된 대사 장애 |
| C001538 | B6-hCOL7A1*c.6527dupC | C57BL/6NCya | 기형성 피부염증성 흉터병(DEB) |
| C001428 | B6-hCOL7A1 | C57BL/6NCya | 피부염증성 흉터병(EB) |
| C001546 | B6-hTGFBI | C57BL/6JCya | 각막 이영양증(CD) |
| C001551 | B6-hABCA4 | C57BL/6JCya | 스타가르트병(STGD) |
| C001554 | B6-hUSH2A(E10-15) | C57BL/6JCya | 유셔 증후군(USH) |
| C001555 | B6-hVEGFA | C57BL/6JCya | 노화 관련 황반변성(AMD); 당뇨병 망막병증(DR); 각막 혈관신생; 종양 발생 및 발달 메커니즘; 항종양 약물 개발. |
참고문헌
[1] 리하오량, 레앙슈. TGFBI 관련 곡모양 각막 이영양증 연구 진행 상황 [J] . 중국 임상의사 저널(전자판), 2020, 14(11): 931-936.
[2] 각막 이영양증. Nat Rev Dis Primers. 2020 Jun 11;6(1):47.
[3] 한 KE, 최 SI, 김 TI, 마앙 YS, 스타울팅 RD, 지 YW, 김 EK. TGFBI 각막 이영양증의 병태생리 및 치료법. Prog Retin Eye Res. 2016 Jan;50:67-88.
[4] 비전 센터. (2024). 각막 이영양증: 증상, 유형 및 치료법. https://www.nei.nih.gov/learn-about-eye-health/eye-conditions-and-diseases/corneal-conditions/corneal-dystrophies
[5] 니엘센 NS, 파우센 ET, 루카센 MV, 초우 셰른 C, 모겐센 EH, 웨버스코프 CE, 데디오니시오 L, 샤우저 L, 무어 TCB, 오텐즈 DE, 히조타달 J, 엥힐드 JJ. TGFBI 관련 각막 이영양증에서의 응집 생화학적 메커니즘. Prog Retin Eye Res. 2020 Jul;77:100843.
[6] SiSaf Ltd. (2024). 파이프라인. https://sisaf.com/pipeline/
[7] 타케타니 Y, 기타모토 K, 사키사카 T, 기마쿠라 M, 토요노 T, 야마가미 S, 아마노 S, 쿠로다 M, 무어 T, 우스이 T, 오우치 Y. 타겟 유전자 편집/Cas9 유도 동형성 복구를 통한 곡모양 각막 이영양증 환자에서 유래한 인간 각막 카레토세이트의 TGFBI 유전자 복구. Sci Rep. 2017 Dec 1;7(1):16713.
[8] 황 허앙, 당 쿠이, 리 쉬, 진 얀, 주 구. TGFBI: 암에 대한 새로운 치료 타겟. Int Immunopharmacol. 2024 Jun 15;134:112180.
[9] 코로나 A, 블로베 GC. 외부 기질 단백질 TGFBI의 암에서의 역할. Cell Signal. 2021 Aug;84:110028.
