초록 ▼

□ 연구개요
○ 유전자 가위를 이용한 유전자변형 전립선질환 랫드의 제작
- 유전자가위는 특정 DNA 서열을 인식하는 부위(서열인식기능)과 인식된 부위를 절단하는 핵산분해효소(절단기능)으로 구성됨. 유전자가위가 표적서열을 절단하면, 세포 내의 DNA 손상 치료 기전이 활성되어 염기서열을 복구하는 과정에서 돌연변이가 유발됨. 본 연구는 유전자가위를 이용해서 전립선암과 관련된 유전자가 결손된 랫드 모델을 제작하고자 함. 랫드는 신약개발과 유효성·안정성 평가 시 이상적인 모델로 사용되고 있으며, 랫드의 전립선은 마우스의 약 30

□ 연구개요
○ 유전자 가위를 이용한 유전자변형 전립선질환 랫드의 제작
- 유전자가위는 특정 DNA 서열을 인식하는 부위(서열인식기능)과 인식된 부위를 절단하는 핵산분해효소(절단기능)으로 구성됨. 유전자가위가 표적서열을 절단하면, 세포 내의 DNA 손상 치료 기전이 활성되어 염기서열을 복구하는 과정에서 돌연변이가 유발됨. 본 연구는 유전자가위를 이용해서 전립선암과 관련된 유전자가 결손된 랫드 모델을 제작하고자 함. 랫드는 신약개발과 유효성·안정성 평가 시 이상적인 모델로 사용되고 있으며, 랫드의 전립선은 마우스의 약 300 배 이상으로, 한 마리의 랫드 전립선 시료를 이용하여 다양한 연구를 동시에 진행함으로써, 실험적인 유의성과 효율성을 확보할 수 있음. 또한 전립선의 해부생리학적 구조가 인간과 유사하다.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 전립선암 종양표지 유전자 Nkx3.1 선정
- Nkx3.1 유전자는 기존 전립선암 진단에 사용되는 PSA와 비교하여 비전이성암에서는 유사한 민감도를, 전이성암에서는 더 뛰어난 민감도를 보이는 것으로 보고되었고, 여러 가지 전립선암 지표 유전자 중에서 전립선 특이적 발현이 뛰어남. 표적 유전자의 돌연변이에 의한 표현형이 질환 특이적일 수 있도록, Nkx3.1을 표적 유전자로 선택하여 전립선 특이적인 유전자 돌연변이를 유도하고자 하였음.
○ Nkx3.1 적중 유전자가위 제작과 Nkx3.1 유전자 결손 랫드의 생산
- 안정적인 유전자 조작 동물의 생산을 위해, 과배란, 랫드 수정란 배양, 대리모 이식 프로토콜을 확립함. 전기천공기를 활용하여 TALEN mRNA를 수정란내로 주입하여, TALEN이 삽입된 수정란 이식을 통해, 총 19마리의 개체를 확보함. 이 중 4개체에서 Nkx3.1 유전자 돌연변이가 확인되었음. F0 개체를 교배한 결과, 생식선 전이를 통해 F1에서도 동일한 유전자형이 유전되었음을 확인하고 계통으로 확립함.
○ Nkx3.1 유전자 결손 랫드의 표현형 분석
- Nkx3.1 유전자가 결손된 수컷 랫드에서 연령에 따른 전립선 중량 및 정액량의 감소, 번식능 저하, 전립선상피세포층 증식과 염증세포 침윤을 관찰하였음. 또한, 전립선암과 관련이 깊은 유전자들 (Androgen receptor, P53, Pten, PI3K, Akt, E-cadherin)의 발현이 유의적으로 증가함을 확인함. Nkx3.1 유전자가 결손된 다수의 40주령 이상 암컷 랫드 유선조직에서 악성종양이 관찰되었으며, 유방암과 관련이 깊은 Pten, PI3K, Akt, E-cadherin의 발현이 유의적으로 증가한 것을 확인함.
○ Nkx3.1; Gpx3 유전자 이중 결손 마우스를 이용한 전립선암 발생 관계 규명
- Nkx3.1 결손 랫드에서 산화 스트레스 관련 기전의 선행 연구로서, Nkx3.1 결손 마우스에 항산화효소인 Gpx3를 결손시켜 표현형을 분석함. 이중 결손 마우스에서 산화 스트레스 증가, 항산화효소 활성 및 항산화와 관련된 SOD3, Gpx2, iNOS, Hmox, CISD2의 발현 감소를 확인함. 조직학적으로 전립선의 과증식을 확인함.

□ 연구개발결과의 중요성
○ 국내 최초의 전립선 질환 랫드 모델을 개발했으며, Nkx3.1-/- 랫드 모델은 국내외 최초 개발하였음. 전립선 특이적 발현 경향이 높은 유전자를 선정, 전립선외 장기의 표현형 변화를 최소화하고 전립선 특이적 변화를 유도 하였음
○ Nkx3.1 유전자는 전립선암의 발병에 중요 병인인자로서, 진단, 예후 및 전이 등에 대한 중요한 지표임. 실제로, 본 연구에서 개발된 Nkx.3.1 -/- 랫드 수컷 모델에서 전립선상피세포층 증식, 전립선암 지표인자들의 증가와 함께 번식능력의 저하가 관찰되었음. 암컷 모델에서는 높은 유선 발암율을 보임. 개발된 Nkx3.1 -/- 랫드 모델은 전립선종양을 비롯한 남성비뇨생식기 질환과 유선종양 연구에 있어 학술적, 임상학적, 산업적으로 높은 활용 가치를 가짐.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• (1) 연구개발의 필요성과 목표 ... 5
• (2) 연구개발의 가설과 기반 기술 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 10
• (1) 표적유전자 선정 Nkx3.1 의 선정과 유전자가위 TALEN의 제작 ... 10
• (2) Nkx3.1 표적 유전자가위의 랫드 수정란 내 삽입 ... 12
• (3) Nkx3.1 유전자가 적중(결손)된 랫드의 생산 ... 13
• (4) Nkx3.1-/- 랫드 전립선의 표현형 분석 ... 16
• (5) Nkx3.1 유전자 결손 랫드 유선조직의 표현형 분석 ... 20
• (5) Nkx3.1; Gpx3 이중 결손 마우스의 표현형 분석 ... 21
• (6) Pten 유전자 적중 랫드 모델 제작 ... 24
• 3. 연구결과의 중요성 ... 28
• 4. 참고문헌 ... 29
• 5. 연구성과 ... 31
• 끝페이지 ... 31