Spp1 Knockout(KO) 마우스 연구 응용｜골대사·장 면역·종양 미세환경

장 항상성: 장 면역과 장벽 기능의 연관성

Spp1(분비형 인산화 단백질 1, Osteopontin/OPN)은 골대사뿐 아니라 면역 반응, 염증, 종양 미세환경에도 관여하는 다기능 분자입니다. 기초의학 연구에서 Knockout(KO) 마우스 모델은 특정 유전자의 in vivo 기능을 체계적으로 분석하는 핵심 도구입니다. Spp1 Knockout(KO) 마우스는 장, 간, 골조직, 종양, 자가면역질환 등 여러 연구 분야에서 활용 가치를 보여주고 있습니다.

장은 Spp1이 발현되는 주요 조직 중 하나이며, Spp1 Knockout(KO) 마우스는 장 면역 항상성을 연구하는 데 유용한 모델입니다. 연구에 따르면 Spp1은 장 상피 내 림프구(IEL)의 항상성을 조절하여 장 점막 면역 기능에 영향을 줍니다. Spp1 결손 후에는 장 CD8α⁺IEL 세포 수가 감소하고, 활성화 및 증식 능력도 낮아져 병원체에 대한 장 방어 능력이 약화될 수 있습니다[1].

또한 알코올 유도성 간 손상 모델에서 Spp1 결손 마우스는 장 장벽 기능이 뚜렷하게 손상됩니다. 구체적으로 유익균 감소를 포함한 장내 미생물 불균형, 장 투과성 증가가 관찰되며, 이로 인해 알코올 유도성 간 염증과 섬유화가 악화됩니다[2]. 이러한 결과는 Spp1이 “장-간 축”을 통해 간 건강을 조절할 가능성을 보여주며, 알코올성 간질환 개입을 위한 새로운 타겟으로서의 의미를 제시합니다.

그림 1. WT 및 Spp-1^−/− 마우스의 소장(상단)과 결장(하단)에서 총 IEL 수[1]

그림 2. WT 및 Opn^ΔIEC 마우스에 대조 식이 또는 에탄올 식이를 6주간 급여해 유도한 알코올성 간질환 모델의 간 H&E 염색 이미지. 초록색 화살표: 대수포성 지방변성, 노란색 화살표: 소수포성 지방변성, 빨간색 화살표: 염증 병소, CV: 중심정맥, PV: 문맥[2]

종양 분야: 종양 미세환경과 세포 운명 조절

종양 연구에서 Spp1은 종양세포와 미세환경을 연결하는 중요한 분자로 주목받고 있습니다. 췌장암 연구에서 Spp1은 췌장암 세포의 중간엽 세포 운명을 유지하는 데 필요한 핵심 인자로 확인되었습니다. Spp1을 결손시키면 췌장암 세포의 중간엽 특성이 약화되고 상피-중간엽 전이(EMT) 과정이 억제되며, 종양의 침윤 및 전이 능력이 유의하게 감소합니다[3].

Spp1 Knockout(KO) 마우스를 이용해 췌장암 이식 종양 모델을 구축하면, Spp1 타겟 치료 전략의 잠재적 가치를 in vivo에서 검증할 수 있습니다. 이는 종양 미세환경, 전이 조절, 세포 운명 전환을 분석할 뿐 아니라 임상 전환 연구를 위한 근거를 마련하는 데도 활용될 수 있습니다.

그림 3. Spp1^WT/WT KPHETFCT 및 Spp1^fl/fl KPHETFCT 마우스의 간·폐 전이 이미지. 화살표는 전이를 나타냄[3]

골대사 분야: 골 항상성 조절 기전

Spp1은 Osteopontin으로서 골대사 연구에서 오랫동안 주목받아 온 분자입니다. 초기 연구에 따르면 Spp1 Knockout(KO) 마우스는 전체 골격 발달과 골 구조에 명확한 이상을 보이지 않았지만, in vitro 실험에서는 파골세포 형성 능력이 크게 변화했습니다. Spp1 결손은 파골세포의 부착, 이동, 골흡수 활성을 낮추며, Spp1이 파골세포 기능 조절에 중요한 역할을 한다는 점을 시사합니다[4].

이후 고처리량 마우스 Knockout(KO) 스크리닝 연구는 Spp1 Knockout(KO) 마우스에서 골 무기질화와 칼슘 항상성 유지에 관련된 잠재적 이상이 존재할 가능성을 추가로 제시했습니다[5]. 따라서 Spp1 결손 모델은 골다공증, 골경화증, 골 리모델링 이상 등 질환 기전을 탐색하는 데 유용한 도구가 될 수 있습니다.

그림 4. Opn^+/−(B) 및 Opn^−/−(A, C, D) 마우스의 골 초미세구조와 면역세포화학 이미지[4]

자가면역질환 분야: 염증과 면역세포 노화

Spp1은 염증 조절에도 관여하며, 전신홍반루푸스(SLE)와 같은 자가면역질환 모델에서 특징적인 표현형을 보입니다. SLE 모델 마우스에서는 CD153⁺CD4⁺ 여포 보조 T세포가 Spp1을 분비해 질병 진행을 촉진하는 것으로 보고되었습니다. Spp1 결손 후에는 이러한 노화 관련 면역세포 집단이 감소하고, 자가항체 생성 및 신장 손상과 같은 루푸스 유사 증상이 유의하게 완화됩니다[6].

이러한 결과는 Spp1이 염증과 면역 노화를 연결하는 분자이며, 자가면역질환에 대한 면역 개입의 새로운 타겟이 될 수 있음을 보여줍니다. 종양면역, 만성 염증, 자가면역질환이 겹치는 연구 영역에서는 Spp1 Knockout(KO) 마우스와 세포 특이적 조건부 녹아웃(cKO) 마우스를 조합함으로써 더 정밀한 기전 분석이 가능합니다.

그림 5. EGFP-OPN knock-in 마우스를 이용한 CD153SAT 세포 내 OPN 발현의 in vivo 검증[6]

Spp1 유전자 변형 마우스 모델을 통한 연구 지원

골대사부터 장 면역, 종양 미세환경, 자가면역질환까지, Spp1 Knockout(KO) 마우스는 Spp1의 다면적 유전자 기능과 안정적인 모델 특성을 활용할 수 있는 중요한 연구 기반입니다. 싸이아젠(Cyagen)은 Spp1을 대상으로 표준화된 유전자 변형 마우스 모델을 제공하며, 연구 목적에 따라 Knockout(KO) 계통과 flox 계통을 선택할 수 있습니다. 이러한 모델은 질환 기전 분석, 타겟 검증, 약물 효능 평가에 활용될 수 있습니다.

싸이아젠 관련 마우스 모델

고객 발표 논문(일부)

• Wang M, Chang Y, He A, Yang J, Li A, Wang H, Lim KL, Guo X, Zhang C, Lu L. Deficiency of Microglial-Derived Spp1 Exacerbates Age-Related Memory Decline by Impairing Mitochondrial Complex I Function. Aging Cell. 2026 Feb;25(2):e70378. doi: 10.1111/acel.70378. PMID: 41549460; PMCID: PMC12813269.
• Zheng H, Li YQ, Lu X, Zhang J, Yu SS, Deng XF, Liu XB, Li MY, Cao Y, Chen Q, Qiu Y, Liu QX, Zhou D, Dai JG. Senescent SPP1+ macrophages remodel the tumor microenvironment and promote the progression of early-stage lung adenocarcinoma featured with mixed ground glass nodule. Mol Cancer. 2025 Nov 27;24(1):298. doi: 10.1186/s12943-025-02497-2. PMID: 41310768; PMCID: PMC12659132.
• Zhou R, Li R, Ding Q, Zhang Y, Yang H, Han Y, Liu C, Liu J, Wang S. OPN silencing reduces hypoxic pulmonary hypertension via PI3K-AKT-induced protective autophagy. Sci Rep. 2024 Apr 15;14(1):8670. doi: 10.1038/s41598-024-59367-y. PMID: 38622371; PMCID: PMC11018812.
• Wang Y, Zhang W, Yang Y, Qin J, Wang R, Wang S, Fu W, Niu Q, Wang Y, Li C, Li H, Zhou Y, Liu M. Osteopontin deficiency promotes cartilaginous endplate degeneration by enhancing the NF-κB signaling to recruit macrophages and activate the NLRP3 inflammasome. Bone Res. 2024 Sep 6;12(1):53. doi: 10.1038/s41413-024-00355-3. PMID: 39242551; PMCID: PMC11379908.

Cyagen Biosciences Inc.(싸이아젠(Cyagen))는 2006년에 의약품 개발 수탁연구기관 및 세포 관련 제품 제조기업으로 설립되었습니다. 현재 전 세계적으로 1,000명 이상의 직원이 근무하고 있습니다. 본사는 미국 캘리포니아 실리콘밸리에 있으며, 중국 쑤저우와 광저우에 생산 거점을 두고 있습니다. 2016년에는 일본 지사인 사이아젠 주식회사를 설립했습니다. 유전자 변형 동물모델 제작 분야의 선도 기업으로서 합리적인 가격대의 고품질 시약과 연구 도구를 제공하고 있습니다. 또한 마우스 모델 제공뿐 아니라 안과, 신경과학, 종양면역 등 다양한 분야에서 CRO 서비스도 제공하고 있습니다. 당사는 유전질환 연구를 지원하고 유전자치료제 개발을 촉진하는 것을 목표로 하고 있습니다.

FAQ

Spp1 유전자는 어떤 분자를 암호화하나요?

Spp1은 분비형 인산화 단백질 1(secreted phosphoprotein 1)을 암호화하는 유전자로, Osteopontin(OPN)이라고도 불립니다. 골대사, 면역 반응, 염증, 세포 부착, 종양 미세환경 등 다양한 생물학적 과정에 관여합니다.

Spp1 Knockout(KO) 마우스는 어떤 연구 분야에 활용될 수 있나요?

Spp1 Knockout(KO) 마우스는 장 면역과 점막 장벽, 알코올 유도성 간 손상, 췌장암 등 종양 미세환경, 파골세포 기능과 골대사, SLE와 같은 자가면역질환 연구에 활용될 수 있습니다.

Spp1 결손은 장 항상성에 어떤 영향을 주나요?

보고된 연구에 따르면 Spp1 결손은 장 상피 내 림프구, 특히 CD8α+ IEL의 수와 활성화·증식 능력을 감소시키며, 병원체에 대한 장 방어 능력을 약화시킬 수 있습니다.

종양 연구에서 Spp1을 분석하는 이유는 무엇인가요?

Spp1은 췌장암 세포의 중간엽 세포 운명과 EMT 과정에 관여하며, 종양의 침윤 및 전이 능력에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 종양 미세환경, 전이 조절, Spp1 타겟 개입 평가에서 중요한 연구 대상입니다.

Spp1-KO 마우스와 Spp1-flox 마우스는 어떻게 구분해 사용하나요?

전신 수준에서 Spp1 기능 결손의 표현형을 확인하려면 Spp1 Knockout(KO) 마우스가 적합합니다. 반면 장 상피세포, 면역세포, 골 관련 세포 등 특정 세포나 조직에서 Spp1 역할을 분석하려면 Cre 계통과 조합해 Spp1-flox 마우스를 사용할 수 있습니다.

참고문헌

1. Nazmi A, Greer MJ, Hoek KL, Piazuelo MB, Weitkamp JH, Olivares-Villagómez D. Osteopontin and iCD8α Cells Promote Intestinal Intraepithelial Lymphocyte Homeostasis. J Immunol. 2020 Apr 1;204(7):1968-1981. doi: 10.4049/jimmunol.1901168. PMID: 32102904; PMCID: PMC7175606.
2. Das S, Song Z, Han H, Ge X, Desert R, Athavale D, Babu Komakula SS, Magdaleno F, Chen W, Lantvit D, Guzman G, Nieto N. Intestinal Osteopontin Protects From Alcohol-induced Liver Injury by Preserving the Gut Microbiome and the Intestinal Barrier Function. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2022;14(4):813-839. doi: 10.1016/j.jcmgh.2022.06.012. PMID: 35811073; PMCID: PMC9425038.
3. Li H, Lan L, Chen H, Zaw Thin M, Ps H, Nelson JK, Evans IM, Ruiz EJ, Cheng R, Tran L, Allen M, Ma J, Yi T, Wang C, He Y, Guppy N, Sadanandam A, Lin SZ, Zhang C, Behrens A. SPP1 is required for maintaining mesenchymal cell fate in pancreatic cancer. Nature. 2025 Dec;648(8092):203-209. doi: 10.1038/s41586-025-09574-y. PMID: 40993391; PMCID: PMC12675285.
4. Rittling SR, Matsumoto HN, McKee MD, Nanci A, An XR, Novick KE, Kowalski AJ, Noda M, Denhardt DT. Mice lacking osteopontin show normal development and bone structure but display altered osteoclast formation in vitro. J Bone Miner Res. 1998 Jul;13(7):1101-11. doi: 10.1359/jbmr.1998.13.7.1101. PMID: 9661074.
5. Brommage R, Liu J, Hansen GM, Kirkpatrick LL, Potter DG, Sands AT, Zambrowicz B, Powell DR, Vogel P. High-throughput screening of mouse gene knockouts identifies established and novel skeletal phenotypes. Bone Res. 2014 Oct 28;2:14034. doi: 10.1038/boneres.2014.34. PMID: 26273529; PMCID: PMC4472125.
6. Tahir S, Fukushima Y, Sakamoto K, Sato K, Fujita H, Inoue J, Uede T, Hamazaki Y, Hattori M, Minato N. A CD153+CD4+ T follicular cell population with cell-senescence features plays a crucial role in lupus pathogenesis via osteopontin production. J Immunol. 2015 Jun 15;194(12):5725-35. doi: 10.4049/jimmunol.1500319. PMID: 25972477.