초록 ▼

인간의 질병과 유사한 상태의 질병을 발현시킨 질환모델동물은 치료제 및 신약 개발에 있어 그 활용이 증가되는 추세이다. 그러나 질환모델동물 사용량의 절반 이상을 수입에 의존하고 있는 상황으로, 실험자 대상 설문 조사 시 수입산을 사용하는 주요 이유는 국내 보유 종이 없거나 실험동물의 품질에 대한 신뢰성이 미흡하다는 것이었다. 이로 인해 글로벌 기업으로부터 모체를 도입하여 그 판매액의 10~30%를 로열티로 지급하고 있는 실정으로 국산 질환모델동물을 개발하고 그 신뢰도를 높이는 것이 절실한 실정이다.
식약처 에서는 2014~201

인간의 질병과 유사한 상태의 질병을 발현시킨 질환모델동물은 치료제 및 신약 개발에 있어 그 활용이 증가되는 추세이다. 그러나 질환모델동물 사용량의 절반 이상을 수입에 의존하고 있는 상황으로, 실험자 대상 설문 조사 시 수입산을 사용하는 주요 이유는 국내 보유 종이 없거나 실험동물의 품질에 대한 신뢰성이 미흡하다는 것이었다. 이로 인해 글로벌 기업으로부터 모체를 도입하여 그 판매액의 10~30%를 로열티로 지급하고 있는 실정으로 국산 질환모델동물을 개발하고 그 신뢰도를 높이는 것이 절실한 실정이다.
식약처 에서는 2014~2018년 국산 질환모델 53종을 개발하였으나 짧은 기간에 다양한 종류의 동물을 개발하다보니 기본적인 특성정보 분석 및 유효성 평가 자료가 부족하여 활용이 제한적인 실정이다.
이에 본 연구에서는 실험동물 공급자 및 수요자에 대한 기술이전 수요 조사 시 수요도가 가장 높았으나 표현형 등의 정보가 부족하여 활용도가 낮았던 국산 대사질환모델동물에 대한 표현형 및 질병 특성 정보를 확보하고자 하였다. 비만, 당뇨, 동맥경화증, 고지혈증 등의 대사성질환은 유병율이 급속히 증가하고 있으며, 특히 비만은 대사성 질환 및 이로 인한 사망의 핵심요인으로 지적되고 있다. 이에 따라 대사성질환 치료제의 시장도 지속적으로 커지고 있으며，치료제의 특허기간 만료로 신약 개발 등이 활발히 진행되고 있어 관련된 질환모델동물의 중요성이 커지고 있다.
식품의약품안전평가원에서 개발·보유하고 있는 질환모델동물중 비만모델(Lep^ob/Korl) 및 당뇨모델(LepR^db/Korl)은 대사질환 연구에 가장 많이 쓰이는 모델 중 하나로，해당 모델을 시판모델(Lep^ob/J, Lepr^db/J)과 비교하여 기초 표현형 자료(체중변화，혈액생화확적 변화 등) 및 질병 특성자료(내당등，인슐린 저항성 등)를 확보하여 유용성을 검증하고자 하였다.
식약처 보유종인 Lep^ob/Korl 및 LepR^db/Korl 마우스에 대해 homozygous 동물과 heterozygous 및 wild type 동물을 구분할 수 있는 유전형분석법을 확립하였고，실험에 필요한 수량을 체계적으로 생산·확보하기 위하여 체외수정법을 이용하여 생산체계를 구축하였다. 그 결과 homozygous 동물의 fresh sperm 이용 시 체외수정률 48~50%，출산률은 10~12% 정도로 확립하였다. 이를 통해 대량으로 live 동물을 유지할 필요 없이 단기간 에 필요한 동물을 생산할 수 있는 체계를 갖추었다.
또한 국산 대사질환모델동물의 기초 표현형 분석을 위해 비만모델의 경우 비만발생 시기를 성장곡선, 식이섭취량의 변화를 통해 확인하였고, 당뇨모델의 경우 당뇨병 발생 시기를 공복혈당, 당화혈색소의 변화를 통해 확인하였다. 이외 질병양상에 관한 특성자료 확보를 위해 장기중량, 혈액생화학적 검사, 부검, 조직병리학적 검사, 간단백질 분석을 실시하였다. 이를 시판모델과의 비교를 통하여 유사한 표현형을 나타냄을 검증함으로써 생산자 및 연구자들을 위한 국산모델 마우스 활용 기초자료를 확보하였다. 더불어 국산모델의 질 환특성(내당능, 인슐린 저항성 등) 및 대사질환 기전에 연관된 AKT，FoxO1, IRS 등 단백질 발현량을 조사하여 국산 모델동물의 질환유발 기전 등이 시판모델과 매우 유사하여 시판모델을 대체하여 활용될 수 있음을 확인하였다.
치료제 투여에 따른 Lep^ob/Korl 마우스의 표현형 변화 확인을 위해 당뇨치료제인 metformin을 투여하여 질환치료에 따른 대사질환 관련 인자들의 표현형 변화를 연구하여 체중의 감소, 공복혈당 및 당화혈색소의 감소를 보여 치료제 투여시 기대되는 효과가 검증할 수 있음을 확인하였다. 또한 인슐린 저항성의 감소 및 이에 따른 혈중 인슐린 농도의 감소, 간 기능과 관련된 효소 및 지질 프로필의 개선을 나타내는 변화도 확인함으로써 당뇨를 비롯한 대사질환치료제 평가시 LepR^db/Korl 마우스가 활용될 수 있음을 확인하였다.
본 연구를 통해 확보된 국산 질환모델동물의 기초 표현형 자료 및 질환 특성자료를 확보하여 수입 모델을 대체할 수 있음을 검증하고 이로써 국산 질환모델의 활용도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 요약문 3p)

Abstract ▼

The use of disease model animals that manifest a disease similar to that of humans are growing trend in the development of therapeutic agents and new drugs. However, in a situation where more than half of the use of disease model animals is dependent on imports, the main reason for using imported an

The use of disease model animals that manifest a disease similar to that of humans are growing trend in the development of therapeutic agents and new drugs. However, in a situation where more than half of the use of disease model animals is dependent on imports, the main reason for using imported animals in questionnaire surveys for experimenters was that there were no domestic species or the reliability of the quality of laboratory animals was insufficient. For this reason，it is imperative to develop a domestic disease model animal and increase its credibility with the introduction of parent animals from global companies and payment of 10 to 30% of sales as royalties.
The Ministry of Food and Drug Safety developed 53 domestic disease model animals from 2014 to 2018. However, as various types of animals were developed in a short period of time, basic characteristic information analysis and efficacy evaluation data are insufficient, and the utilization is limited. Therefore, this study attempted to obtain information on phenotype and disease characteristics of domestic metabolic disease model animals, which had the highest demand when investigating the demand for technology transfer to suppliers and consumers of laboratory animals, but were not utilized due to insufficient information such as phenotype. The prevalence of metabolic diseases such as obesity, diabetes, arteriosclerosis, and hyperlipidemia is rapidly increasing, and obesity is particularly pointed out as a key factor in metabolic diseases and death from it. Accordingly, the market for metabolic disease treatments is also continuously growing, and new drugs are being actively developed due to the expiration of the patent period of the treatment, so the importance of related disease model animals is increasing.
Among the disease model animals developed and possessed by National Institute of Food and Drug Safety Evaluation, the obesity model(Lep^ob/Korl) and the diabetes model(LepR^db/Korl) are one of the most widely used models for metabolic disease research, and by comparing the disease model with a commercial model(Lep^ob/J, LepR^db/J), basic phenotypic data(body weight, serum chemistry, etc.) and disease characteristic data(glucose tolerance, insulin resistance) are secured for verification of usefulness.
We established a genotyping method that can differentiate between homozygous and heterozygous and wild-type animals for Lep^ob/Korl and LepR^db/Korl mice，which are owned by the Ministry of Food and Drug Safety. In order to systematically produce and retain the quantity required for the experiment, a production system was established using the in vitro fertilization method. As a result, when using fresh sperm from homozygous animals, the in vitro fertilization rate were about 48-50% and the fertility rate were about 10-12%. Through this, we have a system that can produce necessary animals in a short period of time without the need to maintain fresh animals in large quantities.
In addition, for the basic phenotype analysis of domestic metabolic disease model animals, in the case of obesity model，the timing of obesity was confirmed by alteration of the growth curve and dietary intake, in the case of diabetic model，the timing of diabetes was confirmed by alteration of the fasting glucose and glycated hemoglobin. In addition, organ weight, blood biochemical test， autopsy, histopathological test，and freshr protein analysis were performed to obtain characteristic data on disease patterns. By verifying that it exhibits a similar phenotype through comparison with a commercial model，basic data for using a domestic model mouse for producers and researchers were obtained. In addition, by examining the disease characteristics (glucose tolerance, insulin resistance, etc.) of the domestic model and the expression levels of proteins such as AKT, FoxOl， and IRS related to metabolic disease mechanisms，it was confirmed that the disease-inducing mechanism of the domestic model animals is very similarto the commercial model and can be used as a substitue for the commercial model
In order to confirm the phenotypic change of LepR^db/Korl mice according to the administration of the medicine，metformin，a diabetes treatment drug, was administered. By studying the phenotypic change of metabolic disease-related factors according to disease treatment，it was confirmed that the expected effect of administration of the treatment could be verified by confirming a decrease in body weight，a decrease in fasting blood glucose, and a decrease in glycated hemoglobin. In addition, by confirming changes indicating a decrease in insulin resistance, a decrease in blood insulin concentration, and an improvement in an enzyme and lipid profile related to freshr function, it was confirmed that Leptin receptor KO/Korl mice can be utilized in the evaluation of therapeutic agents for metabolic diseases including diabetes.
It is expected that the usefulness of the domestic disease model can be enhanced by verifying that it can replace the imported model by securing the basic phenotype data and disease characteristic data of the domestic disease model animals through this study.

(source: Summary 5p)