超级小鼠

슈퍼히어로는 대중문화의 현상입니다. 그들의 놀라운 능력은 우리를 즐겁게 하고 영감을 주지만, 현실 세계에서 이루어지기 어려워 보입니다. 하지만 초능력은 생각보다 현실에 가까울 수 있습니다. 전 세계 실험실에서 실제 슈퍼 마우스가 활발히 연구되고 있습니다. 이 재능 있는 작은 설치류들이 슈퍼빌런이나 외계 침략자로부터 지구를 지킬 준비를 하고 있는 것은 아니지만, 생물의학 연구의 잠재력을 보여주는 강력한 사례입니다.

슈퍼 운동선수

케이스 웨스턴 리저브 대학교 연구진은 골격근에서 포스포에놀피루브산 카르복시키나아제(GTP)(PEPCK-C)를 과발현시켜 놀라운 에너지 대사 능력을 가진 마우스를 개발했습니다¹. 이 마우스는 대조군 마우스보다 빠르고, 휴식 없이 몇 시간 동안 달릴 수 있으며(대조군 마우스의 약 30배), 체지방이 적고 근육 내 미토콘드리아와 트리글리세리드가 더 많습니다. 놀랍게도 이 마우스는 야생형 마우스보다 수명이 길며, 노년기에도 이러한 슈퍼 능력을 잘 유지합니다. 다른 연구 그룹은 근육 특이적 핵 수용체 코리프레서 1(NCoR1) 유전자 불활성화를 통해 유사한 능력을 가진 마우스를 생성했습니다². 이러한 연구 결과는 결국 근육 및 대사 질환 치료에 활용될 수 있습니다.

치유 인자

일반적으로 포유류는 손실된 조직을 재생하는 능력이 없습니다. 하지만 머피 로스 대형(MRL) 마우스 계통은 귀 천자 상처, 절단된 손가락 끝, 말초 신경 및 각막 손상, 심지어 심장 상처까지 빠르고 흉터 없이 치유하는 놀라운 재생 능력을 보여줍니다³. 이 마우스는 슈퍼 치유 능력에 기여할 수 있는 수십 가지 돌연변이를 가지고 있지만, p21이 중요한 역할을 한다는 강력한 증거가 있습니다⁴. 이 마우스 연구를 통해 얻은 지식은 언젠가 인간이 잃은 사지를 재생하고 심각한 부상에서 완벽하게 치유될 수 있도록 할 수 있습니다.

초후각 마우스

플로리다 주립 대학교 신경과학자들은 Kv1.3 칼륨 채널을 KO시켜 이미 뛰어난 마우스의 후각을 더욱 개선했습니다⁵. 이 마우스는 야생형 마우스보다 1,000배에서 10,000배 더 민감한 후각을 가지고 있으며, 냄새 식별 능력도 향상되었습니다. 이 마우스 연구는 후각 기능에 대한 이해를 높였으며, 후각 상실증 환자의 치료에 기여할 수 있습니다.

천재 마우스

로체스터 대학교 의료 센터 연구진은 뇌에 인간 신경교 세포를 포함하는 키메라 마우스를 생성했는데, 이 마우스는 다양한 행동 테스트에서 더 빠르게 학습합니다⁶. 이 마우스는 뇌 보조 세포의 역할과 중추신경계 기능의 종간 차이에 대한 귀중한 정보를 제공할 것입니다.

또 다른 유형의 천재 마우스는 마우스 Foxp2 전사 인자를 인간 형태의 유전자로 대체하여 만들어졌습니다⁷. 이 인간화 녹인 마우스는 선언적 학습과 절차적 학습 사이를 더 빠르게 전환할 수 있으며, 두 가지 유형의 학습이 모두 필요한 미로를 쉽게 마스터할 수 있는데, 이는 도파민 신호 전달과 시냅스 가소성의 차이 때문일 가능성이 높습니다. 이 마우스 연구는 다양한 학습 유형을 더 잘 이해하는 데 도움이 되며, 인간 학습과 언어에 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려진 Foxp2의 기능을 밝히는 데 도움이 될 것입니다.

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참고문헌

1. Hakimi P et al. (2007) Overexpression of the cytosolic form of phosphoenolpyruvate carboxykinase (GTP) in skeletal muscle repatterns energy metabolism in the mouse. J. Biol. Chem. 282:32844-55
2. Yamamoto H et al. (2011) NCoR1 is a conserved physiological modulator of muscle mass and oxidative function. Cell 147:827-39
3. Raia MF and Sandell LJ. (2014) Regeneration of articular cartilage in healer and non-healer mice. Matrix Biology 39:50-5
4. Heber-Katz E, Zhang Y, Bedelbaeva K, Song F, Chen X, Stocum DL (2013) Cell cycle regulation and regeneration. Curr Top Microbiol Immunol. 367:253-76
5. Fadool DA et al. (2004) Kv1.3 channel gene-targeted deletion produces "Super-Smeller Mice" with altered glomeruli, interacting scaffolding proteins, and biophysics. Neuron 41:389-404
6. Han X et al. (2013) Forebrain engraftment by human glial progenitor cells enhances synaptic plasticity and learning in adult mice. Cell Stem Cell 12:342-53
7. Schreiweis C et al. (2014) Humanized Foxp2 accelerates learning by enhancing transitions from declarative to procedural performance. PNAS 111:14253-8