【웨비나 Q&A】 게놈 수준 인간화 마우스 모델: 생물의학 연구에서의 제작 및 응용

웹 세미나 개요

최근 Cyagen은 임상전 연구를 위한 게놈 인간화 마우스 모델을 구축하는 웹 세미나를 열었습니다. 이번 웹 세미나는 Dr. Marvin Ouyang(Cyagen 부총재 겸 최고과학책임자)가 세미나 청중들에게 연설했으며, 주제는 '유전체 인간화 마우스 모델: 생물의학 연구에 있어서의 생성 및 응용'입니다. 우리는 아주 짧게 내용을 요약하고, Dr. Ouyang가 웹세미나 기간 동안 제출된 모든 질문에 대한 답변을 제공했습니다.

이번 세미나 녹화 영상을 보려면 이곳을 클릭하여 신청하시기 바랍니다.

웹 세미나에서 설명했듯이, 게놈 인간화 모델은 대부분의 상업화된 유전자 인간화 마우스 모델과 달리 인간 코딩 서열만을 마우스 게놈에 통합합니다. 그러나 최근 유전체 분석 연구에서는 비코딩 유전체(전사 및 비전사)의 중요성을 밝혀냈고, 인간화 마우스 모델에서 비코딩 영역 서열의 필요성을 역설했습니다. Cyagen의 TurboKnockout-Pro 기법의 주요 장점 중 하나는 더 긴 인간의 DNA 조각(비코딩 영역 서열을 포함)을 생쥐 게놈에 도입할 수 있다는 점입니다. 따라서 '게놈' 이라는 용어는 이 조각들을 일반적인 유전자 인간화 생쥐 모델과 구분하는 데 사용됩니다.

Q&A: 웹 세미나 현장 답변

Q1. TurboKnockout-Pro의 삽입 크기와 효율은 어떻게 됩니까?

Marvin Ouyang (MO): 적절한 lox 서열 사용과 선택 마커 조합 등 신중하게 설계했을 때, 최대 300kb 삽입에 대한 TurboKnockout-Pro의 효율은 매우 높습니다(~30%). 저희는 TurboKnockout-Pro 플랫폼을 이용한 순차적 유전자 표적화를 통해 약 1Mb의 DNA 서열을 마우스 게놈에 성공적으로 삽입한 바 있습니다.

Q2. 단백질 A를 표적으로 하는 약물이 있는데, 인간화 마우스에서 이 단백질을 발현시킨 후 마우스에 약물을 투여하면 인간에게 투여한 것과 동일한 효과가 나타나며 유용한 데이터를 얻을 수 있습니까?

MO: 네, 표적이 인간화 되어 있다면 인간화 마우스에서 발현된 표적과 화합물의 상호작용은 인간에서의 상호작용을 모방합니다.

Q3. 마우스 유전자를 인간 유전자로 대체했을 때, 인간 유전자의 발현 수준도 마우스 유전자의 발현 수준과 동일하다고 가정해도 됩니까? 예를 들어 인간화 마우스 모델에서 마우스에서 낮게 발현되는 단백질이 발현량이 증가하지 않는 것인가요?

MO: 유전자 발현 수준은 주로 프로모터와 인핸서의 강도에 의해 결정되지만, 비번역 영역과 인트론 서열을 포함한 기타 비코딩 영역도 RNA 스플라이싱 및/또는 mRNA 안정성을 조절하여 유전자 발현에 중요한 역할을 할 수 있습니다. 따라서 유전자 구조가 유지되는 한 인간화 마우스는 마우스 유전자 발현과 비슷한 수준으로 인간 유전자를 발현해야 합니다. 하지만 인간 cDNA를 사용하여 마우스 게놈 DNA 서열을 대체하는 경우, 인트론 서열과 UTR이 온전하지 않기 때문에 인간 유전자의 발현 수준이 다를 수 있습니다.

Q4. 오프타겟 돌연변이 측면에서 전통적인 ES 세포 표적화와 귀사의 개선된 기술 사이에 차이가 있습니까? 첫 번째 헤테로 접합체 제품에서 야생형으로 몇 세대의 역교배를 권장합니까? 전통적인 방법과 비교했을 때 귀사 기술의 단점이 있습니까?

MO: Cyagen의 독자적인 TurboKnockout^™ 플랫폼은 마우스 게놈의 복잡한 유전자 변형에 최적화된 선택지입니다. 이 기술은 전통적인 ES 세포 유전자 표적화 접근법의 정확한 유전자 변형, 명확한 IP 장점과 최신 유전자 편집 매개 게놈 편집의 짧은 처리 시간 장점을 결합했습니다. 전통적인 ES 세포 유전자 표적화 접근법과 마찬가지로, 신뢰할 수 있는 서던 블롯 분석을 통해 무작위 통합 이벤트(오프타겟)를 배제합니다. TurboKnockout 기술을 사용하면 F0 파운더 마우스를 야생형 마우스와 교배하여 Neo 카세트가 제거된 F1 헤테로 접합체를 생성할 수 있습니다. F1 헤테로 접합체를 상호 교배하면 자손의 25%가 동형 접합체로 예상되므로 동물 생산에 필요한 시간을 크게 단축할 수 있습니다.

Q5. 기존 방법과 차별화되는 게놈 인간화 마우스 모델 사용의 장점은 무엇입니까?

MO: 완전한 게놈 인간화 마우스 모델에는 여러 가지 장점이 있습니다: 1) 인트론 서열과 비번역 서열이 유전자 발현 조절에 관여하는 경우가 많기 때문에 표적의 생리적 발현을 더 잘 모방할 수 있습니다. 2) 표적이 비코딩 서열인 유전자 치료를 평가할 때 대체 불가능한 도구입니다.

발표자 소개

Marvin Yingbin Ouyang, MD, PhD

Cyagen 부총재 겸 최고과학책임자

2012년 Cyagen에 합류하기 전 Dr. Ouyang은 미국 오클라호마 의학 연구 재단과 Thios Pharmaceuticals에서 수석 과학자로 근무했으며, Taconic Biosciences의 분자생물학 부서 그룹 리더로 재직했습니다. 지난 20년간 그는 유전자 조작 마우스의 맞춤 설계 및 생성에 전념해 왔습니다. Cyagen 재임 기간 동안 그는 전 세계 생물의학 연구 및 약물 발견 커뮤니티를 위해 수천 가지의 트랜스제닉 및 유전자 녹아웃/녹인 마우스 및 랫트 모델을 성공적으로 개발했습니다. 그는 PNAS, JBC 등 우수한 학술 저널에 다수의 논문을 발표했으며, 그의 기술 서비스는 Nature 등 국제 저널에서 수백 회 직접 인용되었습니다.

웹 세미나 녹화 영상 시청 안내

약물 개발 파이프라인의 성공은 효과적인 약물 발견과 임상 전환을 촉진하는 기초 및 임상 전 연구 실천에 달려 있습니다. 새로운 분자 게놈 변화 기술의 출현으로 기존 방법보다 더 빠르고 저렴하게 유전자 돌연변이를 쥐의 생식계에 도입할 수 있게 되었습니다. 또한 바이러스 벡터를 이용한 체세포 유전자 변형 개발과 사용, siRNA와 안티센스 올리고뉴클레오타이드(Antisense oligonucleotides, ASO)를 이용한 유전자 발현 조작의 빠른 진전은 유전체학 및 시스템생물학에 대한 보다 깊은 탐색을 가능하게 합니다.

이들 기술이 진보하면서 유전체 시퀀싱 비용이 절감되어 환자 집단에서 병원성 원인이 되는 돌연변이를 식별할 수 있게 되었고, 생쥐를 이용한 인간 질병 시뮬레이션에 전례 없는 기회를 제공했습니다. 게놈 프로젝트의 현대적 진전으로 수많은 번역 관련 유전적 배경에서 보다 빠르고 경제적으로 정확한 게놈 인간화 마우스 모델을 만들 수 있게 되었습니다.

이번 웹 세미나에서 다음과 같은 내용을 확인하실 수 있습니다:

TurboKnockout™ 및 TurboKnockout™ Pro 소개

• 기술 원리
• TurboKnockout™ 및 TurboKnockout™ Pro와 유전자 편집 기술의 비교
• 적용 사례

GCT 약물 개발에서의 게놈 인간화 마우스 모델 활용

• 게놈 인간화 마우스 모델 사용의 장점
• 차세대 희귀 질환 인간화 마우스 개발 프로그램
• 적용 사례

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