20.13: 암 연구의 마우스 모델

생쥐와 인간은 다양한 해부학적, 세포적, 분자적 특성을 공유합니다. 또한 코딩 영역에서 약 80%의 orthology를 나타내어 생쥐를 인간 암 연구를 위한 좋은 모델 유기체로 만듭니다.

연구자들은 생쥐의 게놈을 유전적으로 조작하여 잠재적인 암 유발 유전자를 돌연변이, 삭제 또는 과발현할 수 있습니다. 이러한 형질전환 마우스는 종양 발달 및 진행에 대한 변형된 유전자의 영향을 연구하는 데 유용한 도구입니다.

예를 들어, 잠재적인 발암유전자(oncogene)는 적절한 프로모터(promoter)와 함께 마우스 게놈(genome)에 통합될 수 있습니다. 유전자의 과발현이 마우스에서 종양 발생으로 이어진다면, 이는 관심 유전자의 발암 가능성을 나타냅니다.

마찬가지로, 잠재적인 종양 억제 유전자가 없는 녹아웃 마우스는 연구자들이 종양 성장에서 유전자의 중요성을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

그러나 대부분의 종양 억제 유전자는 초기 마우스 발달에 필수적인 역할을 합니다. 그러므로, 결정적인 종양 억제 유전자가 침묵된 녹아웃 마우스는 성체가 될 때까지 생존하지 못할 수 있습니다.

이러한 경우 조건부 마우스 모델을 사용할 수 있습니다. 여기서 관심 유전자는 표적 조직 세포에서만 또는 특정 발달 단계에서만 특이적으로 비활성화됩니다.

리포터 모델(reporter model)이라고 불리는 마우스 모델은 형광 또는 발광 리포터 유전자와 유전자를 함께 발현하도록 설계되었습니다.

리포터 유전자가 종양 유전자(oncogene)와 같은 관심 유전자(gene-of interest)와 동시에 발현하면 세포가 발광합니다. 그런 다음 연구원들은 세포 발광을 모니터링하여 세포의 비정상적인 증식을 추적할 수 있습니다.

마우스는 또한 다양한 암에 대한 신약의 전임상 테스트를 위한 중요한 모델 역할을 합니다.

예를 들어, 이종이식 마우스 모델에서는 인간 종양 세포를 먼저 면역이 저하된 마우스에 이식합니다. 세포가 적절한 크기의 종양으로 발달하면 약물을 마우스에 도입하고 암세포에 미치는 영향을 생체 내에서 연구할 수 있습니다.

매우 중요한 연구 도구이기는 하지만, 숙주 면역 체계가 손상된 마우스를 사용하는 것이 실제 환자 내부의 상태를 실제로 나타내는 것은 아닙니다.

이 문제를 극복하기 위해 과학자들은 인간화 마우스(humanized mice)라고 불리는 모델을 개발했는데, 이 모델은 인간의 유전자, 세포 또는 조직을 운반하여 기능적인 인간 면역 체계를 모방하도록 변경되었습니다.