Cre 마우스란? Cre-LoxP 시스템과 조건부 유전자 타겟팅의 이해

Cre-LoxP 시스템의 작동 원리

조건부 유전자 타겟팅은 특정 유전자의 변형을 특정 세포 유형이나 마우스 발달의 특정 단계로 제한하는 특수한 유전자 타겟팅 방법이다. 현재 조건부 유전자 타겟팅에는 주로 대장균 P1 박테리오파지에서 유래한 Cre-LoxP 시스템이 사용된다. Cre-LoxP 시스템을 이용하면 타겟 유전자의 위치 지정 Knock-in(KI), Knockout(KO), 재조합효소 매개 카세트 교환 등 다양한 유전공학 조작을 구현할 수 있다.

Cre 단백질은 대장균 P1 박테리오파지에 존재하는 재조합효소로, 세포 내 유전자 또는 DNA에 존재하는 LoxP 서열을 특이적으로 인식한다. LoxP 서열의 위치, 방향, 상호 관계에 따라 Cre 재조합효소는 결실, 반전, 전좌 등 서로 다른 특이적 재조합 반응을 유도할 수 있다.

조건부 녹아웃(cKO)의 기본 원리는 하나의 DNA 가닥에 두 개의 LoxP 부위가 같은 방향으로 배치되어 있을 때, Cre 재조합효소가 두 LoxP 부위 사이의 서열을 효율적으로 제거하는 것이다(그림 A). 이 방식은 전신 Knockout(KO)에서 배아 치사나 발달 이상이 발생할 수 있는 유전자도 특정 조직 또는 특정 시점에서만 기능을 제거해 분석할 수 있게 한다.

Cre-loxP가 유전자 재조합을 유도하는 방식이다. Knockout(KO)(A), 반전(B), 전좌(C)

LoxP 서열이 서로 반대 방향으로 배치되어 있으면 두 LoxP 사이의 DNA 서열이 반전될 수 있고, 서로 다른 DNA 분자에 존재하면 전좌나 재조합이 일어날 수 있다. 따라서 Cre 마우스를 활용한 실험에서는 LoxP 부위의 위치뿐 아니라 방향, 간격, 타겟 엑손의 기능적 중요성을 함께 검토하는 것이 중요하다.

조건부 녹아웃(cKO) 마우스 제작 방법

조건부 녹아웃(cKO) 마우스를 제작하려면 Floxed 마우스와 Cre 마우스가 필요하다. Floxed 마우스는 타겟 유전자가 LoxP 서열로 둘러싸인 마우스이며, Cre 마우스는 Cre 재조합효소가 특정 조직 또는 세포에서 발현되도록 설계된 마우스이다. Cre 유전자의 발현은 특정 프로모터에 의해 조절되며, 이 프로모터가 Cre 발현의 조직 및 세포 유형을 결정한다. Cre 유전자를 리간드 또는 약물 유도성 프로모터의 조절하에 두면 시간적·공간적 수준에서 보다 정밀한 조절이 가능하다.

일반적인 제작 과정에서는 먼저 타겟 유전자의 핵심 엑손을 LoxP 서열로 둘러싼 Floxed 계통을 제작하고, 연구 목적에 맞는 Cre 마우스와 교배한다. 이후 얻어진 이중 양성 개체에서는 Cre가 발현되는 세포 또는 시기에 한정해 타겟 영역이 제거되므로, 조직 특이적 또는 유도형 조건부 녹아웃(cKO) 분석에 활용할 수 있다.

특히 CreERT2와 같은 유도형 Cre 계통은 타목시펜 투여 시점에 따라 재조합 시기를 제어할 수 있다. 발달 과정, 성체 조직, 질환 모델, 약물 효능 평가 등 연구 목적에 따라 프로모터, 유도 조건, Floxed allele 설계를 조합하는 것이 재현성 높은 모델 구축의 핵심이다.

Cre 마우스와 Floxed 마우스 설계 시 확인 포인트

Cre 마우스를 선택할 때는 프로모터의 발현 부위, 발현 시작 시점, 발현 강도, 비의도적 발현 여부를 확인해야 한다. 조직 특이성이 높은 Cre 계통이라도 발달 단계나 질환 상태에 따라 발현 패턴이 달라질 수 있으므로, 기존 문헌, 리포터 마우스 검증 데이터, 실제 실험 조직에서의 발현 확인을 함께 검토하는 것이 권장된다.

Floxed allele 설계에서는 LoxP로 둘러싸는 엑손이 단백질 기능 상실을 유도할 수 있는지, 스플라이싱 또는 대체 개시 코돈으로 인해 잔존 기능이 발생하지 않는지를 확인해야 한다. 완전한 기능 상실을 목표로 하는 경우, 타겟 엑손 제거 후 프레임시프트나 조기 종결 코돈이 생기도록 설계하는 경우가 많다.

Cre-loxP 원리는 조건부 녹아웃(cKO)뿐 아니라 조건부 Knock-in(KI), 리포터 유전자 활성화, 세포 계보 추적에도 응용된다. 목적이 유전자 기능 분석인지, 세포 표지인지, 질환 모델 제작인지에 따라 최적의 Cre 계통과 Floxed 설계는 달라진다.

싸이아젠(Cyagen)의 Cre 마우스 플랫폼

연구자가 조건부 녹아웃(cKO)과 조건부 Knock-in(KI) 마우스 또는 Rat 모델을 개발할 때 자주 마주하는 제한점 중 하나는 타겟 유전자와 목적 조직에 적합한 Cre 계통이 부족하다는 점이다. Rat 관련 시설과 유지 비용이 높기 때문에 임의의 Cre-lox Rat 계통을 제작할 경우 비용 또는 공간 제약에 빠르게 직면할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 싸이아젠(Cyagen)은 Cre 모델 라이브러리를 구축하고 있으며, 다양한 마우스 및 Rat 계통을 전 세계 연구자에게 제공하고 있다.

연구 목적에 따라 Cre 계통, Floxed 계통 또는 유전자 편집 모델을 조합하면, 특정 조직에 한정된 유전자 기능 분석과 질환 관련성이 높은 동물 모델 구축이 가능하다.

기존 Cre Rat 계통:

• alb(Cre Ert2)
• myh6(Cre Ert2)
• slc6a3(Cre Ert2)
• camk2a(Cre Ert2)
• alb(Cre)
• myh6(Cre)
• slc6a3(Cre)
• camk2a(Cre)
• gfap(Cre)
• nes(Cre)
• nphs2(Cre Ert2)
• gfap(Cre Ert2)
• nes(Cre Ert2)
• nphs2(Cre)

최신 프로모션 정보

• Cyagen Knockout(KO) 마우스 라이브러리: 16,000종 이상의 KO/cKO 계통 마우스와 3,000종 이상의 생체 마우스 계통을 보유하고 있으며, 빠르면 2주 내 납품이 가능합니다.

Cre 마우스, Floxed 마우스, Knockout(KO) 마우스 라이브러리를 함께 활용하면 연구자는 타겟 유전자, 납기, 유전적 배경, 보존 상태에 따라 기성 모델 또는 맞춤 제작 모델을 유연하게 선택할 수 있다.

싸이아젠(Cyagen) 소개

싸이아젠(Cyagen)은 15년 이상의 발전을 거쳐 전 세계 수만 명의 과학 연구자에게 서비스를 제공해 왔으며, 관련 제품과 기술은 Cell, Nature, Science를 포함한 5,200편 이상의 학술 논문에 직접 활용되었다. 또한 MouseAtlas를 통해 유전자명 또는 모델명 기반으로 다양한 유전자 변형 마우스 모델을 검색하고 주문할 수 있다.

싸이아젠(Cyagen)은 Knockout(KO) 마우스, Knock-in(KI) 마우스, 조건부 녹아웃(cKO) 마우스, 형질전환 마우스, GFP 마우스, 면역결핍 마우스, 무균 마우스 등 다양한 맞춤 제작 서비스를 제공한다. 또한 전문 수술 질환 모델 팀을 통해 복잡한 소동물 수술 질환 모델도 지원하고 있다.

자주 묻는 질문(FAQ)

Cre 마우스란 무엇인가요?

Cre 마우스는 Cre 재조합효소를 특정 조직, 세포 유형 또는 유도 조건에서 발현하도록 설계된 마우스 계통이다. Floxed 마우스와 교배하면 특정 조건에서만 타겟 유전자를 제거하여 조직 특이적 유전자 기능 분석을 수행할 수 있다.

Floxed 마우스와 Cre 마우스의 차이는 무엇인가요?

Floxed 마우스는 타겟 유전자 영역 양쪽에 LoxP 서열을 가진 계통이며, Cre 마우스는 Cre 재조합효소를 발현하는 계통이다. 두 계통을 조합하면 Cre가 발현되는 세포에서만 LoxP 사이의 서열이 제거된다.

CreERT2 마우스는 어떤 연구에 적합한가요?

CreERT2 마우스는 타목시펜과 같은 약물 처리로 Cre 활성화 시점을 조절할 수 있어 발달 단계 의존적 유전자 기능 분석, 성체 조직에서의 유전자 결실, 질환 진행 이후의 유전자 기능 평가에 적합하다.

조건부 녹아웃(cKO) 실험에서는 어떤 대조군이 필요한가요?

일반적으로 Floxed 단독, Cre 단독, 야생형, Cre 양성 Floxed 개체 등을 실험 설계에 따라 설정한다. Cre 자체의 영향, 약물 유도 영향, 유전적 배경 차이를 구분하기 위해 적절한 대조군 설정이 중요하다.

적합한 기존 Cre 계통이 없으면 어떻게 해야 하나요?

목적 조직에 적합한 기존 Cre 계통이 없다면 신규 Cre Knock-in(KI), 프로모터 기반 Cre 형질전환, 또는 유도형 Cre 계통 제작을 검토할 수 있다. 연구 목적, 발현 특이성, 납기, 검증 방법을 포함해 설계하는 것이 권장된다.