마우스는 인간 질병 및 유전 질환을 연구하기 위한 모델 유기체로 자주 사용됩니다. 마우스 유전학에서 가장 강력한 도구 중 하나는 녹아웃(KO) 및 조건부 녹아웃(cKO) 마우스의 생성입니다. 이 마우스는 유전자 기능, 질병 메커니즘 및 약물 개발을 이해하는 데 널리 활용되었습니다. 그럼에도 불구하고 KO와 cKO 생쥐 사이에는 종종 불확실성이 있습니다. 이 기사는 이러한 두 종류의 마우스 모델 사이의 중요한 차이점을 명확히 하는 것을 목표로 합니다.

녹아웃 마우스는 무엇입니까?

녹아웃 마우스는 특정 관심 유전자가 "녹아웃"되거나 삭제된 유전자 변형 마우스입니다. 이것은 상동 재조합 또는 CRISPR/Cas9 게놈 편집과 같은 고급 유전 공학 기술을 사용하여 이루어지며 마우스 배아 줄기 세포에서 특정 유전자를 정확하게 타겟팅할 수 있습니다.

표적 유전자가 삭제되거나 파괴되면 세포는 임신을 위해 대리모에게 이식되는 마우스 배아를 만드는 데 사용됩니다. 그 결과로 생긴 KO 마우스는 발달 전반에 걸쳐 모든 세포 유형에서 표적 유전자의 기능이 완전히 결여되어 있어 연구자들이 유전자의 기능과 유전자 부재가 유기체에 미치는 영향을 연구할 수 있습니다.

KO 생쥐는 동형접합(유전자의 두 복사본이 모두 삭제됨) 또는 이형접합(유전자의 한 복사본만 삭제됨)일 수 있습니다. 동형접합 대 이형접합 KO의 사용은 다루어지는 연구 질문에 따라 다릅니다. 동형접합체 KO 생쥐는 유전자 기능의 완전한 상실을 연구하는 데 유용한 반면, 이형접합체 KO 생쥐는 기능의 부분적 상실 또는 일배소 결핍의 영향을 연구하는 데 유용합니다.

조건부 녹아웃 마우스는 무엇입니까?

조건부 녹아웃 마우스는 특정 조직 또는 발생 중 특정 시간에 특정 유전자를 선택적으로 삭제하여 생성됩니다. 이는 일반적으로 유전자 발현을 정밀하게 제어할 수 있는 Cre-loxP 시스템을 사용하여 수행됩니다.

이 시스템에서 표적 유전자는 Cre recombinase라고 불리는 특정 효소의 유무에 따라 유전자를 켜거나 끌 수 있는 스위치 역할을 하는 두 개의 loxP 사이트 옆에 있습니다.

Cre 재조합효소는 조직 특이적 프로모터 또는 유도성 프로모터의 제어하에 발현되므로 유전자 발현의 공간적 또는 시간적 제어가 가능합니다. Cre 재조합효소가 발현되면 두 loxP 부위 사이의 관심 유전자를 삭제합니다. 이로 인해 특정 조직이나 특정 시간에만 유전자가 삭제되므로 연구자는 특정 조직이나 특정 발달 단계에서 유전자 삭제가 미치는 영향을 연구할 수 있습니다.

KO 마우스와 유사하게 cKO 마우스를 생성하기 위해 loxP 사이트를 포함하도록 표적 유전자를 변형하고 변형된 유전자를 배아 줄기 세포에 도입합니다. 수정된 세포는 임신을 위해 대리모에게 이식되는 마우스 배아를 만드는 데 사용됩니다. 생성된 마우스는 신체의 모든 세포에 변형된 유전자를 가지고 있지만 유전자는 Cre 재조합효소가 도입될 때까지 기능할 것입니다.

조직 특이적/시간 의존적 cKO 마우스 모델을 생성하기 위해 표적 유전자의 조건부 대립유전자(loxP-flanked)를 운반하는 마우스는 일반적으로 조직 특이적 프로모터 또는 유도제. Cre recombinase가 특정 조직이나 유도자의 존재 하에서 발현되면 loxP 부위 사이의 재조합을 촉매하여 조직에서만 또는 유도자가 존재할 때만 표적 유전자를 결실시킨다.

cKO 생쥐를 생성하는 이 방법을 통해 연구원은 다른 조직에서 유전자의 기능에 영향을 미치지 않으면서 특정 조직이나 기관에서 특정 유전자의 역할을 조사할 수 있습니다. 또한 발달 또는 질병 진행 동안 유전자 발현의 시간적 조절을 조사할 수 있습니다.

녹아웃 마우스와 조건부 녹아웃 마우스의 주요 차이점은 무엇입니까?

1. KO 생쥐와 cKO 생쥐 사이의 유전자 결실 특이성은 다릅니다

KO 생쥐는 모든 조직에서 항상 표적 유전자의 기능이 부족합니다. 대조적으로, cKO 생쥐는 연구자들이 특정 조직 또는 특정 발달 단계에서 유전자 삭제의 영향을 연구할 수 있도록 합니다. 이를 통해 유전자 기능과 질병 메커니즘을 더 잘 이해할 수 있습니다.

2. KO 생쥐와 cKO 생쥐 사이의 유전자 결실 방법은 다릅니다.

KO 마우스는 일반적으로 상동 재조합 또는 CRISPR/Cas9 게놈 편집과 같은 유전자 표적 기술을 사용하여 마우스 게놈에서 유전자를 삭제하여 생성됩니다. 대조적으로, cKO 마우스는 특정 조직 또는 특정 발달 단계에서 유전자 발현을 정밀하게 제어할 수 있는 Cre-loxP 시스템을 사용하여 생성됩니다.

3. KO 및 cKO 마우스 모델의 사용 목적이 다릅니다.

KO 마우스는 일반적으로 다음을 조사하는 데 사용됩니다. 특정 생물학적 과정 또는 질병 상태에서 유전자의 역할 유전자 기능의 완전한 상실로 인한 표현형을 연구함으로써 대조적으로, cKO 마우스는 생물학적 과정 또는 질병 상태에서 유전자의 조직 특이적 또는 시간적 역할을 조사하는 데 사용되며, 이러한 과정의 기본이 되는 정확한 메커니즘을 이해하기 위해 사용됩니다. 또한, cKO 생쥐는 배아의 치명적인 상태를 연구하고 KO 생쥐로는 불가능한 후기 발병 병리를 모방할 수 있습니다.

4. KO 생쥐에서 발생할 수 있는 보상 메커니즘으로 인해 유전자 불활성화의 표현형 효과는 KO 생쥐와 cKO 생쥐 간에 다를 수 있습니다.

cKO 생쥐에서 표적 유전자는 특정 조직에서 비활성화되어 다른 조직에서 보상 메커니즘이 발생하는 반면 KO 생쥐에서는 이러한 보상 메커니즘이 없습니다.

요약하면 KO 및 cKO 마우스는 마우스 유전학에서 강력한 도구입니다. KO 생쥐는 표적 유전자의 기능이 완전히 결여된 반면, cKO 생쥐는 조직 특이적 또는 시간 특이적 유전자 결실을 허용합니다. KO와 cKO 생쥐 사이의 선택은 연구 질문과 연구의 특정 목표에 따라 다릅니다. 어떤 유형의 KO 및 cKO 마우스가 있는지 궁금하십니까? Gempharmatech를 확인하십시오. 그들은 다음 중 하나를 가지고 있습니다. KO & cKO 생쥐의 세계 최대 라이브러리 연구용.

참고자료

Delgado Caceres M, Pfeifer CG, Docheva D. 힘줄 이해: 유전자 변형 마우스 모델의 교훈. 줄기 세포 개발. 2018;27(17):1161-1174. doi:10.1089/scd.2018.0121