실제 생물의 초능력: 과학의 한계를 넘는 유전자 편집 마우스
슈퍼히어로는 대중문화 현상입니다. 놀라운 능력을 지닌 이들은 우리를 즐겁게 하고 영감을 줍니다. 그러나 현실 세계에서는 거의 실현 불가능해 보입니다. 그러나 슈퍼파워는 예상보다 더 현실에 가깝습니다. 전 세계의 연구소에서 살아가는 실제 슈퍼 쥐들이 존재합니다. 이 유능한 작은 설치류는 지구를 악당이나 외계인의 침략으로부터 방어하려는 준비를 하진 않지만, 생물의학 연구의 잠재력을 보여주는 강력한 사례입니다.
슈퍼 아테lete
케이스 웨스턴 리저브 대학교의 연구진은 골격근에 인산염피루브산카복시키나제(GTP) (PEPCK-C)를 과발현시켜 놀라운 에너지 대사 능력을 지닌 쥐를 개발했습니다1. 이 쥐들은 대조군 쥐보다 빠르며, 휴식 없이 수시간 동안 달릴 수 있으며(대조군 쥐보다 약 30배 더 오래), 체지방이 낮고 근육 내 미토콘드리아와 트리글리세리드가 더 많습니다. 놀랍게도 이 쥐들은 야생형 쥐보다 더 오래 살며, 노년기까지도 슈퍼 능력을 유지합니다. 다른 연구팀은 핵 수용체 공억자 1(NCoR1) 유전자를 근육 특이적으로 비활성화함으로써 유사한 능력을 지닌 쥐를 생성했습니다2. 이러한 결과는 향후 근육 및 대사 질환 치료에 활용될 수 있습니다.
치유 능력
일반적으로 포유류는 손실된 조직을 재생할 수 없습니다. 그러나 머피 로스 라지(MRL) 쥐 품종은 놀라운 재생 능력을 보이며, 귀 구멍 뚫기 상처, 손가락 끝 절단, 말초 신경 및 각막 손상, 심지어 심장 손상까지도 빠르고 흉터 없이 치유합니다3. 이 쥐들은 수십 가지의 돌연변이를 지니고 있으며, 이는 슈퍼 치유 능력에 기여할 수 있지만, p21이 중요한 역할을 한다는 강력한 증거가 있습니다4. 이러한 쥐에 대한 연구는 향후 인간이 손실된 사지 재생 및 심각한 부상 후 완벽한 회복을 가능하게 할 수 있을 것입니다.
슈퍼 스니퍼
플로리다 주립대학교의 신경과학자들은 이미 놀라운 쥐의 후각을 향상시키기 위해 Kv1.3 칼륨 채널을 Knockout(KO)했습니다5. 이 쥐들의 후각은 야생형 쥐보다 1,000배에서 10,000배 더 민감하며, 냄새 구분 능력도 향상되었습니다. 이러한 쥐에 대한 연구는 후각 기능에 대한 이해를 심화시켰으며, 후각 상실증 환자 치료에 기여할 수 있습니다.
천재 쥐
로체스터 대학교 의료센터의 연구진은 뇌에 인간의 신경교세포를 포함한 혼합형 쥐를 개발하여, 다양한 행동 실험에서 더 빠르게 학습하는 능력을 보였습니다6. 이러한 쥐는 뇌 내 보조세포의 역할과 중추신경계 기능의 종간 차이에 대해 유용한 정보를 제공할 것입니다.
또 다른 유형의 천재 쥐는 쥐의 Foxp2 전사인자 유전자를 인간형으로 대체함으로써 만들어졌습니다7. 이 인간화(KI) 쥐는 설명적 학습과 절차적 학습 간 전환을 더 빠르게 수행하며, 두 가지 학습 유형이 모두 필요한 미로를 쉽게 마스터할 수 있습니다. 이는 도파민 신호 전달과 시냅스 유연성의 차이 때문일 가능성이 큽니다. 이러한 쥐에 대한 연구는 다양한 학습 유형에 대한 이해를 높일 것이며, 인간 학습과 언어에 핵심적인 역할을 하는 Foxp2의 기능을 명확히 밝혀줄 것입니다.
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참고문헌
- Hakimi P 등 (2007) 골격근에 세포질형 인산염피루브산카복시키나제(GTP)의 과발현은 쥐의 에너지 대사 패턴을 재편성한다. J. Biol. Chem. 282:32844-55
- Yamamoto H 등 (2011) NCoR1은 근육량과 산화 기능을 조절하는 보존된 생리학적 조절자이다. Cell 147:827-39
- Raia MF 및 Sandell LJ. (2014) 치유자와 비치유자 쥐에서 관절 연골 재생. Matrix Biology 39:50-5
- Heber-Katz E, Zhang Y, Bedelbaeva K, Song F, Chen X, Stocum DL (2013) 세포 주기 조절과 재생. Curr Top Microbiol Immunol. 367:253-76
- Fadool DA 등 (2004) Kv1.3 채널 유전자 타겟 삭제는 "슈퍼 스니퍼 쥐"를 생성하며, 간질 구조, 상호작용 scaffolding 단백질 및 생물물리학적 특성이 변화한다. Neuron 41:389-404
- Han X 등 (2013) 인간 신경교 전구세포의 대뇌 이식은 성인 쥐의 시냅스 유연성과 학습 능력을 향상시킨다. Cell Stem Cell 12:342-53
- Schreiweis C 등 (2014) 인간화된 Foxp2는 설명적 학습에서 절차적 학습으로의 전환을 가속화시켜 학습을 촉진한다. PNAS 111:14253-8
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