전에 실명했던 쥐 세 마리
실명 치료 연구의 핵심 도구: 마우스 모델
실명은 주요 공중보건 문제입니다. 전 세계적으로 약 4천만 명이 기능적 실명 상태이며, 2억 5천만 명 이상이 시각 장애를 겪고 있습니다. 선진국에서 후천성 및 유전성 실명의 주요 원인은 연령 관련 황반변성과 색소성 망막염으로, 두 질환 모두 공통된 병태생리학적 특징을 가집니다. 이 질환들은 외부 망막의 광수용체가 비가역적으로 퇴화하여 내부 망막은 온전하지만 시각 입력을 처리할 수 없는 상태를 초래합니다. 포유류 종 간 시각 시스템의 해부학적·생리학적 유사성으로 인해 설치류 모델은 실명 치료법의 시험 및 개발에 매우 강력한 도구로 활용됩니다. 아래에서는 마우스 모델이 실명 환자에게 시력을 되찾아주는 데 어떻게 활용되는지 몇 가지 예시를 소개합니다.
AAV 기반 유전자 치료 연구
Cehajic-Kapetanovic와 동료들은 색소성 망막염(유전성 망막 변성) 마우스 모델의 내부 망막 세포에 인간 로돕신 유전자를 도입하기 위해 AAV 기반 유전자 치료를 사용했습니다. 'On' 쌍극성 중간뉴런에서 주로 발현을 유도하는 프로모터를 사용하여, 불과 몇 주 전까지만 해도 실명 상태였던 마우스에서 망막 신경절 세포의 빛 의존적 활성, 외측 슬상핵(LGN)의 빛 반응 활동, 그리고 급강하하는 올빼미를 회피하는 등 빛 의존적 행동을 회복시킬 수 있었습니다.
줄기세포를 활용한 시각 장애 치료 연구
줄기세포는 시각 장애를 포함한 다양한 의학적 질환의 치료에 가능성을 보이지만, 임상 적용으로 이어지지 못하는 주요 장애물은 분화된 줄기세포나 유도만능줄기세포(iPS 세포)에서 필요한 세포 유형을 생성하고 분리하는 방법이 부족하다는 점입니다. Lakowski와 동료들은 마우스 배아줄기세포(ES 세포)의 시험관 내 분화를 통해 유래한 망막에서 광수용체 전구세포를 분리하는 데 사용할 수 있는 생체표지자 패널을 식별함으로써 이 문제를 해결했습니다. 이러한 줄기세포 유래 세포는 성체 마우스 눈에 이식할 경우 성공적으로 통합되고 성숙하여 새로운 간상체 광수용체로 분화합니다.
망막 보철 기술 개발 연구
현재 망막 변성 환자를 치료하기 위해 망막 보철이 사용되고 있지만, 고감도 또는 고해상도 시각을 제공하는 능력에 현재는 한계가 있습니다. Sheila Nirenberg와 Chethan Pandarinath는 망막의 자연 신경 코드를 통합함으로써 망막 보철 장치의 성능을 크게 개선하는 방법을 개발하고 있습니다. 그들은 생리학적 코딩을 통합하면 마우스 모델에서 보철의 효과가 크게 증가하며, 망막 코딩과 고해상도 보철 기술을 결합하면 보철 성능이 자연 시력에 거의 가깝게 개선된다는 것을 입증했습니다.
사이아젠 바이오사이언스의 연구 지원 서비스
Cyagen Biosciences는 귀하의 연구에서 동물 모델과 바이러스 벡터의 실험적 역량을 활용할 수 있도록 지원합니다. 당사는 트랜스제닉, 녹아웃(KO), 녹인, 타겟 유전자 편집 및 TALEN 게놈 편집, 그리고 TurboKnockout® 유전자 표적 기술을 포함한 맞춤형 마우스 및 랫트 모델을 제공합니다. 세계 보건 문제를 해결하기 위한 어떤 아이디어를 가지고 계신가요? 저희가 어떻게 도움을 드릴 수 있는지 알려주십시오.
VectorBuilder는 다양한 분자 클로닝 서비스를 제공합니다. 당사의 혁신적인 온라인 애플리케이션을 사용하여 귀하의 실험 요구에 맞는 맞춤형 DNA 구성체를 디자인할 수 있습니다. AAV 벡터, 렌티바이러스, shRNA 발현 벡터, 타겟 유전자 편집 벡터 등 다양한 옵션 중에서 선택하실 수 있습니다! 필요한 구성체를 디자인하고 주문하시면 저희가 클로닝 작업을 대신 수행해 드립니다.
원스톱 마우스 모델 검색 플랫폼: MouseAtlas
MouseAtlas는 KO부터 인간화 마우스까지 유전자 및 제품 모델명 검색만으로 원하는 모델을 쉽게 찾을 수 있는 플랫폼입니다. 생체 마우스인지 정자 상태인지, 실시간 재고 상황, 검증 데이터, 상세 설명 등을 직관적으로 확인하고 바로 주문할 수 있습니다. 당사 내부 제품 관리 시스템과 연동되어 실시간으로 업데이트되며, 현재 39,000종 이상의 모델 마우스가 등록되어 있어 연구자들에게 매우 편리한 원스톱 솔루션을 제공합니다.
참고문헌
- World Health Organization (2014) Visual impairment and blindness Fact Sheet 282.
- Cehajic-Kapetanovic J, Eleftheriou C, Allen AE, Milosavljevic N, Pienaar A, Bedford R, Davis KE, Bishop PN, and Lucas RJ. (2015) Restoration of Vision with Ectopic Expression of Human Rod Opsin. Current Biology 25:2111–2122
- Lakowski J, Gonzalez-Cordero A, West EL, Han YT, Welby E, Naeem A, Blackford SJ, Bainbridge JW, Pearson RA2, Ali RR, Sowden JC. (2015) Transplantation of Photoreceptor Precursors Isolated via a Cell Surface Biomarker Panel From Embryonic Stem Cell-Derived Self-Forming Retina. Stem Cells 33:2469–2482
- Gonzalez-Cordero A, West EL, Pearson RA, Duran Y, Carvalho LS, Chu CJ, Naeem A, Blackford SJ, Georgiadis A, Lakowski J, Hubank M, Smith AJ, Bainbridge JW, Sowden JC, Ali RR. (2013) Photoreceptor precursors derived from three-dimensional embryonic stem cell cultures integrate and mature within adult degenerate retina. Nature Biotechnology 31:741-7
- Nirenberg S and Pandarinath C. (2012) Retinal prosthetic strategy with the capacity to restore normal vision. PNAS 109:15012-15017
- Gaub BM, Berry MH, Holt AE, Reiner A, Kienzler MA, Dolgova N, Nikonov S, Aguirre GD, Beltran WA, Flannery JG, Isacoff EY (2014) Restoration of visual function by expression of a light-gated mammalian ion channel in retinal ganglion cells or ON-bipolar cells. PNAS 111:E5574-83
