분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



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 인간의 간을 보유한 실험쥐: 간질환 치료의 새로운 연구모델


KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2010-02-24

  
만일 인간에게만 일어나는 감염을 실험실연구를 통해 치료하기 위한 조사를 할 경우에 어떻게 해야할까? 미국 설크 연구소 (Salk Institute)의 연구자들은 거의 완전하게 인간의 간을 갖고 있는 실험쥐를 만들어내는데 성공했다. 이러한 인간화된 실험쥐는 인간의 간에 일어나는 감염이 일어나기 쉬우며 인간약물치료법에 대해 반응을 할 수 있어 허약해지는 인간의 간질환에 대한 새로운 치료법을 개발하는 방법을 찾아낼 수 있으며 말라리아와 같이 간과 연관되는 다른 질병치료에도 도움을 줄 수 있을 것으로 보인다.

유전학 실험실 (Laboratory of Genetics)의 내과의사이며 박사후 연구원이며 이번 연구의 수석 저자인 칼-디미터 비시히 (Karl-Dimiter Bissig)은 “우리는 인간화된 실험쥐에 B형 간염과 C형 간염을 감염시킬 수 있을 뿐 아니라 약물치료를 통해 이 감염을 성공적으로 치료할 수 있었다. 내과의사로서 이러한 형태의 기초연구에서 임상연구로 전환되는 연구의 중요성을 알고 있다. 이번 연구는 우리의 실험쥐 모델에 적용하여 학문적으로 그리고 임상적으로도 적절하다는 점을 보여주었다”고 말했다. 설크 연구소 과학자들의 연구결과는 학술지인 <Journal of Clinical Investigation>지에 발표되었다 < Karl-Dimiter Bissig, et al. Journal of Clinical Investigation, Published February 22, 2010 DOI:10.1172/JCI40094>.

숙주-병원체 특성화는 광범위한 전염을 막는데 있어서 축복이면서도 저주이다. 즉, 성공적인 치료법을 찾는 것은 더욱 어렵다는 것을 의미한다. 예를 들어 B형 간염이나 C형 간염은 인간과 침팬지에게만 감염된다. 비록 이들 간에는 종간 장벽이 존재하고 있어 모든 감염에 취약하지 않지만 그 이면에는 인간에 대한 감염을 치료하는 방법을 찾는 것이 극도로 어렵다는 사실이 숨겨져 있다. 특히 간질환의 경우에는 더욱 그러하다. 일상적인 접근법은 실험실의 배양접시에서 인간세포를 배양하여 감염시키고 치료하는 방법을 사용한다. 하지만 이것은 간세포 (hepatocytes)의 경우는 불가능하다. 유전학 실험실의 교수이며 이번 연구의 수석저자인 인더 버마 (Inder Verma)는 “인간 간세포는 거의 실험실 연구가 불가능하다. 그 이유는 간세포는 배양되지 않으며 세포배양과정에서 유지하기 힘들기 때문이다”고 설명했다.

또한 소동물은 C형 간염에 감염되지 않기 때문에 이 질환을 치료하기 위한 약물실험에 소동물을 사용할 수 없다. 그리고 종간 차이는 동물모델에서 약물의 효율성과 비독성이 인간에서는 독성물질로 변화할 수 있으며 그 반대의 경우도 일어난다. 그래서 실험쥐 자체의 간세포를 인간의 간세포와 대치시키는 것은 이러한 장애물을 없애는 가장 효율적인 방법이 될 수 있다. 버마 교수는 “이 강력한 모델시스템은 이전에는 불가능했던 연구목표를 달성하는데 있어 인간 간세포를 사용할 수 있는 새로운 장을 열었다. 이 이조직공생 실험쥐 (chimeric mouse)는 약물실험과 유전자치료목적으로 사용할 수 있으며 미래에는 간암을 연구하는데도 사용할 수 있을 것이다”고 설명했다.

설크 연구소의 과학자들은 이전에 부분적으로 인간화된 간을 갖고 있는 실험쥐를 만든 적이 있다. 하지만 이 방법을 완전한 전이의 달성을 위해서 증진시키기 위한 실험을 해왔다. 이들 과학자들은 자체적으로 간에 문제가 있는 특별한 실험쥐를 사용했지만 이 문제는 NBTC라고 불리는 약물로 지속적으로 억제할 수 있었다. TBTC를 제거하게 되면 인간 간세포가 자리잡을 수 있게 되고 실험쥐의 간은 인간세포로 채워질 수 있다. 이 연구팀은 이 시스템을 인간 간세포가 95%까지 차지하도록 만들었지만 중요한 문제는 과연 이 시스템이 인간의 간처럼 기능할 것인가의 여부였다. 이를 테스트하기 위해 연구자들은 실험쥐를 B형과 C형 간염에 노출시켰으며 보통 이들 간염바이러스에 대해서 저항하는 다른 정상적인 실험쥐와는 다르게 이 이조직 공생실험쥐는 간염에 감염되었다.

좀더 중요한 사실은 C형 간염을 치료하는데 표준적으로 사용하고 있는 페그인터페론 알파 2a (pegylated interferon alpha 2a)를 사용하여 연구자들은 실험쥐 안의 인간화된 간이 정상적인 인간의 간처럼 반응한다는 사실을 밝혔다. 이 연구팀은 또한 부가적인 실험약물을 테스트했으며 이 약물도 인간에게서처럼 기능하는 것을 발견했다. 비시히는 “이것은 우리의 이조직 공생 실험쥐 모델은 의학적으로 적절하며 임상전 상황에서 새로운 약물을 확인하는데 사용될 수 있다. 이것은 우리가 말라리아를 포함한 많은 인간 간세포 병원체를 연구할 수 있는 도구가 될 수 있다는 점에서 반가운 뉴스이다. 그리고 인간에 이식하기 전에 실제 간세포의 기능을 확인할 수 있게 한다”고 말했다. 이러한 실험쥐를 만드는 방법은 연구자들이 자유롭게 사용할 수 있도록 했다. 이번 연구는 국립보건원 (NIH)와 미국 암협회 (American Cancer Society) 그리고 리더크 재단 (Leducq Foundation), 엘리슨 의학재단 (Ellison Medical Foudnation), 프란시스 버거 재단 (Francis C Berger Foundation), 입센 바이오메져 (Ipsen Biomeasure)와 사노피-아벤티스 (Sanofi-Aventis)사의 지원으로 이루어졌다.

사진설명: 실험쥐 자체의 간체포를 인간의 간세포 (녹색)으로 대체했으며 성공적으로 B형 간염에 감염되도록 했다 (붉은 색). 이러한 새로운 실험모델은 인간의 간질환을 치료하는데 새로운 테스트방법이 될 것이다.

출처: <Science Daily> 2010년 2월 23일
원문참조:
1. Karl-Dimiter Bissig, Stefan F. Wieland, Phu Tran, Masanori Isogawa, Tam T. Le, Francis V. Chisari and Inder M. Verma.Human liver chimeric mice provide a model for hepatitis B and C virus infection and treatment. Journal of Clinical Investigation, Published February 22, 2010 DOI:10.1172/JCI40094  

출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2010/02/100222182144.htm










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