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  • 질환모델링제브라피쉬은행
  •  Zebrafish Center for Disease Modeling, ZCDM
  • 은행장 | 충남대학교 생물과학과 김철희 교수

    최근 환자유전체 빅데이터(Next Generation Sequencing, Genome-Wide Association Study)를 기반으로 질병의 원인유전자 발굴이 급속히 증가하고 있다. 질병의 원인유전자는 조기진단, 신약개발의 원천기술로써 바이오산업화의 핵심요소이다. 따라서, 신규 질환타겟 유전자의 신속한 생물학적인 검증과 신약개발을 위한 핵심적인 질환모델동물의 확보는 국가경쟁력을 높이기 위해서 매우 중요하다. 제브라피쉬(zebrafish)는 인간과 같은 척추동물로서 유전체 구성이 매우 유사하면서도 초파리와 같은 대단위 유전학적 연구가 가능하므로, 환자유전체 빅데이터 기반의 전략적인 질환모델링에 적합한 생물소재이다. 현재 국내에서는 50여 곳 이상의 제브라피쉬 관련 연구실들이 암, 대사질환, 심혈관, 피부, 환경, 식품 및 정신질환 등의 다양한 바이오 관련 연구들을 활발히 진행하고 있으며, 현재까지 유전자 녹아웃 제브라피쉬 250여 종 이상, 형질전환 제브라피쉬 120여 종이 개발된 것으로 파악되고 있다. 새로운 전략적인 질환모델동물의 개발과 함께, 기존의 이들 소중한 생물자원에 대한 체계적인 관리와 효율적인 활용을 위한 국가 차원의 코어 퍼실리티 운영이 매우 중요하다.
  • 질환모델링제브라피쉬은행은 국내 최대 규모의 제브라피쉬 질환모델을 확보하고 있는 충남대학교를 중심으로 국내외 관련 연구실들과 네트워크를 형성하여 실질적인 활용 극대화를 위한 코어 퍼실리티 운영을 목표로 하고 있다. 전략적인 특정 질환모델에 대해서는 전문가 중심의 추가적인 집중 관리와 이중 관리로 고부가가치 생명자원의 안전한 보존시스템을 확립하고자 한다. 또한, 제브라피쉬 생물자원에서 가능한 반영구적인 정자 동결 보존기술을 이용하여 안정적인 생물자원의 유지와 함께 글로벌 수준의 품질관리 표준화를 지속적으로 유지할 예정이다. 국제적으로는 이미 일본, 중국, 대만, 미국 등 해외 연구자들로부터 의뢰받아 질병 유전자의 녹아웃동물 제작, 해외 수출 분양의 경험이 있으며, 질환타겟 녹아웃 제브라피쉬 제작기술 지원에서 생산, 수탁, 보존, 관리 및 분양까지 토탈 맞춤 서비스를 제공할 예정이다.
  • 갑상선 기능저하증 모델은 갑상선 호르몬 이상에 따라 갑상선종(goiter)이 생겼으며, 외형적으로나 조직학적으로 사람과 매우 유사하다.
  • MSH/MCH 신호전달계는 식욕을 조절하는 비만치료제 개발의 주요 분자타겟이며, 특히 최근에는 수면과 각성 주기를 조절한다는 연구결과를 통해 우울증 분자타겟으로도 주목을 받고 있다. 본 은행서는 독창적인 MSH/MCH 형질전환 제브라피쉬를 개발하였으며, 항비만, 항우울증 치료제 스크리닝에 활용 예정이다.
  • 망막의 신생혈관생성을 증가시킨 형질전환동물을 개발하였다. 특이하게 제브라피쉬에서는 안구가 비대해지는 표현형을 나타내므로 ‘왕눈이’라는 별명을 붙였다. 신생혈관 관련 안구질환인 당뇨병성 망막병증(Diabetic retinopathy), 삼출성 노인성 황반변성(Exudative age-related macular degeneration), 망막정맥폐쇄증(Retinal vein occlusions), 미숙아망막증(Retinopathy of prematurity), 병적근시(Pathological myopia) 등의 안질환 연구에 활용될 예정이다.
  • 정상 제브라피쉬는 서로 상호작용하여 가까이 모여 있는데, 자폐증 원인유전자 녹아웃 제브라피쉬는 서로 모여 있지 않고, 독자적인 행동을 보이며, 뇌가 아주 작은 표현형을 보인다. 이러한 자폐증 동물모델을 이용하여 치료제 후보물질의 탐색이 가능하다.
  • 간질/뇌전증 원인유전자의 녹아웃 제브라피쉬는 실제 인간에서 나타나는 발작증상의 원인 중 하나인 억제성 GABA뉴런의 결함으로 인해 턱과 가슴지느러미를 비정상적으로 움직이며, 실제로 간질치료제 스크리닝에 활용하고 있다.
  • 충남대학교 제브라피쉬 사육시설은 1,115개의 어항으로 구성되어 있고, 9,000마리 이상의 개체수를 확보하고 있다. 신속, 대량, 자동화 행동분석 시스템인 DanioVision 장비를 확보하였으며, 신약개발 과정 중의 대량 후보물질들에 대한 초고속 스크리닝, 자동 행동분석이 가능하므로, 신규 생물자원에 대한 표현형 분석 및 산업화 활용에 이용이 가능하다. 제브라피쉬 발생배에 유전자를 도입할 수 있는 미세주입장치 3대와 실체현미경을 구비하여 운용 중이므로 신속한 KO 제작 및 분석이 가능하다.

  • <갑상선 기능저하증 모델> <당뇨성 황반변성 등 안구질환 모델, 왕눈이> <자폐증 모델>
    <제브라피쉬 사육시설> <(좌)다니오비전, (우)마이크로인젝터>

  • 본 은행의 총 인력은 20명으로, 과제책임자, 박사과정 8명, 석사과정 8명, 학부 3명으로 구성되어 있다. 제브라피쉬 사육시설은 수천 개의 어항으로 구성되므로, 상당한 규모의 인력이 필수적이며, 현재 충남대에서는 질환모델링 제브라피쉬 신규 제작 및 사육에 숙련된 전문인력으로 충분한 인적구성을 확보하고 있다. 운영 및 관리는 김철희 은행장과 함께 김옥희 대학원생이 실무를 전담하고 있다. 신규 생물자원 확보와 표현형 검증은 박사과정 대학원생들이, 생물자원 보존 및 분양은 박사과정 지도하에 석사과정 대학원생들이 맡고 있다. 제브라피쉬 사육 및 안전 관리는 모든 대학원생들이 함께 맡고 있다.
  • 은행장 및 연구원
  • (34134) 대전광역시 유성구 대학로 99번지 충남대학교 생명과학대(N11) 514호
    Tel: 042-821-5494    E-mail: zebrakim@cnu.ac.kr
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