KR102012812B1 - Vector comprising a combined dual Parkinson gene and disease model using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합 파킨슨 유전자를 포함하는 벡터 및 이를 이용한 파킨슨병 질환 모델에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 인간 유래의 PINK1(G309D) 돌연변이 유전자 및 알파-시뉴클레인(α-synuclein(A53T)) 돌연변이 유전자를 포함하는 파킨슨병 질환모델 제작용 벡터, 상기 벡터를 도입한 형질전환된 복합 유전자 돌연변이 세포주(기탁번호: KCTC1330BP), 상기 세포주를 체세포 복제기법을 이용하여 형질전환된 파킨슨병 질환모델에 관한 것이다.The present invention relates to a vector comprising a complex Parkinson gene and a Parkinson's disease model using the same. More specifically, a vector for producing Parkinson's disease model comprising a human-derived PINK1 (G309D) mutant gene and an alpha-synuclein (α-synuclein (A53T)) mutant gene, a transformed complex gene into which the vector is introduced. Mutant cell line (Accession Number: KCTC1330BP), the cell line relates to a Parkinson's disease model transformed using somatic cloning techniques.

Description

복합 파킨슨 유전자를 포함하는 벡터 및 이를 이용한 파킨슨병 질환 모델{Vector comprising a combined dual Parkinson gene and disease model using the same}Vector comprising a combined dual Parkinson gene and disease model using the same}

본 발명은 복합 파킨슨 유전자를 포함하는 벡터 및 이를 이용한 파킨슨병 질환 모델에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 인간 유래의 PINK1(G309D) 돌연변이 유전자 및 알파-시뉴클레인(α-synuclein(A53T)) 돌연변이 유전자를 포함하는 파킨슨병 질환모델 제작용 벡터, 상기 벡터를 도입한 형질전환된 복합 유전자 돌연변이 세포주(기탁번호: KCTC1330BP), 상기 세포주를 체세포 복제기법을 이용하여 형질전환한 파킨슨병 질환모델에 관한 것이다.The present invention relates to a vector comprising a complex Parkinson gene and a Parkinson's disease model using the same. More specifically, a vector for producing Parkinson's disease model comprising a human-derived PINK1 (G309D) mutant gene and an alpha-synuclein (α-synuclein (A53T)) mutant gene, a transformed complex gene into which the vector is introduced. Mutant cell line (Accession No .: KCTC1330BP), the cell line relates to a Parkinson's disease disease model transformed using somatic cloning techniques.

파킨슨병(Parkinson`s disease)은 신경계 퇴행성 질환 중의 한 종류로서, 몸이 떨리는 증상(진전, tremor), 근육이 뻣뻣하게 굳어지는 증상(강직, rigidity), 전반적인 동작이 느려지는 운동 완서 증상(서동, bradykinesia)이 대표적 증상이다. 대부분의 파킨슨병은 한쪽 팔, 다리로부터 떨리는 증상이 나타난 후, 느려지고 뻣뻣한 증상이 생기고, 서서히 반대 측 팔다리로 진행된다.Parkinson's disease is a type of neurodegenerative disorder that causes tremors (tremors), muscle stiffness (rigidity), and motion slowdown (slowness). , bradykinesia) is a typical symptom. Most Parkinson's disease develops tremors from one arm and leg, then slows down and becomes stiff and gradually progresses to the opposite limbs.

파킨슨병 환자는 사후 부검 시 85% 이상의 환자에서 뇌 흑색질(Substantia nigra)의 미토콘드리아 호흡복합체 I의 활성이 감소됨을 나타낸다. 파킨슨병의 환경적 원인 인자인 로테논(rotenone), 패러쿠왓(paraquat)이나 MPTP는 모두 세포내 소기관인 미토콘드리아를 표적으로 하여 신경세포의 사멸을 유도하는 것으로 알려져 있다.Patients with Parkinson's disease show a decrease in mitochondrial respiratory complex I activity in substantia nigra in more than 85% of patients at postmortem necropsy. Parkenson's environmental causative factors, such as rotenone, paraquat, and MPTP, are known to target neurons, mitochondria, and induce neuronal death.

미토콘드리아는 세포내 활성산소(Reactive Oxygen Species, ROS) 제거 효소가 세포질에 비해 부족하고 핵 DNA와 달리 히스톤(histone) 단백질이 결여된 naked 상태이기 때문에 다른 세포소기관에 비하여 활성산소에 의해 쉽게 손상 받을 수 있다. 또한 세포 내에서 발생하는 90% 이상의 ROS는 미토콘드리아에서 생성되기 때문에 미토콘드리아가 손상 받게 되면 세포내 활성 산소종이 더욱 증가하게 되어 세포 사멸이 유도된다. Mitochondria can be easily damaged by free radicals compared to other organelles because of their lack of intracellular reactive oxygen (ROS) -removing enzymes compared to the cytoplasm and lacking histone proteins unlike nuclear DNA. have. In addition, since more than 90% of the ROS generated in the cell is produced in the mitochondria, when the mitochondria are damaged, intracellular reactive oxygen species are further increased, leading to cell death.

이에 로테논, 패러쿠왓, MPTP 등이나 활성산소종을 유발하는 6-OHDA (6-hydroxydopamine)를 기저핵 부위에 직접 주사하거나 혹은 전신으로 투여하는 방법에 의해 마우스 모델을 제조하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법은 도파민성 신경세포 이외의 다른 부위나 조직에 독성을 일으키며 재현성이 나빠 반복실험을 수행하는 데 문제가 있다.Thus, there is a method of preparing a mouse model by directly injecting 6-OHDA (6-hydroxydopamine), which causes rotenone, parakuwat, MPTP, or reactive oxygen species, or systemically. However, this method causes toxicity to other sites or tissues other than dopaminergic neurons and has a problem in performing repetitive experiments due to poor reproducibility.

인간의 난치질환 연구를 위해서는 난치질환을 지닌 모델동물이 필요하고, 이러한 모델동물로서 실험동물은 난치 질환에 대한 기전규명, 치료법 개발, 신약개발, 진단기술 개발 및 관련 의료기기 개발에까지 활용되고 있다.In order to study intractable diseases in humans, model animals with intractable diseases are needed, and experimental animals, such as model animals, are being used for mechanism identification, treatment development, new drug development, diagnostic technology development, and related medical device development.

인체 파킨슨병 모방형 모델로서, 1) 원하는 시기와 연령에 맞추어 파킨슨병이 발생하는 예측 가능하고, 2) 여러 원인들의 복합적인 작용에 의한 파킨슨병 질병발생을 정확히 이해할 수 있으며, 3) 인체 파킨슨병의 진행 경과와 병리학적 기전이 일치하여 파킨슨 병의 치료제 개발 및 질병 치료에 응용할 수 있는 동물 모델이 절실히 요구되고 있다.As a model for mimicking human Parkinson's disease, 1) Parkinson's disease can be predicted according to the desired time and age, 2) Parkinson's disease caused by the complex action of various causes, and 3) Human Parkinson's disease Since the progression of the pathology and the pathological mechanisms coincide with each other, there is an urgent need for an animal model that can be applied to the treatment of Parkinson's disease and its application.

파킨슨병 연구를 위한 실험모델은 초파리모델에서부터 마우스, 레트 모델에 이르기까지 다양하게 존재하고 있으나 인간 파킨슨 질환과 유사한 증상 및 병리 소견을 보여주는 동물 모델이 없다.There are various experimental models for Parkinson's disease, ranging from fruit flies to mouse and rat models, but there are no animal models showing similar symptoms and pathology to human Parkinson's disease.

퇴행성 신경질환은 다양한 원인에 의하여 일어나기 때문에, 단일 유전자를 이용한 동물모델이 인간 파킨슨 질환과 많이 다른 원인으로 알려지고 있다. 인간과 비슷한 영장류 파킨슨 질환 동물 모델을 생산하는 것이 가장 좋으나, 가격과 시설 면에서 매우 제한적인 문제점이 있어, 영장류를 대체 할 수 있는 중소동물 중 개를 이용한 질환 동물 생산이 매우 중요하게 되었다.Because neurodegenerative diseases are caused by various causes, animal models using a single gene are known to be very different from human Parkinson's disease. It is best to produce animal models of primate Parkinson's disease that are similar to humans, but there are very limited problems in terms of price and facilities. Therefore, the production of disease animals using dogs among small and medium animals that can replace primates has become very important.

본 발명의 배경기술로는 한국공개특허 제10-2015-0145201(2015.12.29.)이 있으며, 상기 특허에는 알츠하이머 질환 모델용 형질전환 돼지 및 이의 용도에 관하여 개시되어 있다.Background art of the present invention is Korean Patent Publication No. 10-2015-0145201 (2015.12.29.), The patent discloses a transgenic pig for Alzheimer's disease model and its use.

이와 같은 기술적 배경 하에서, 본 발명자들은 예의 노력한 결과, 인간 유래 파킨슨 돌연변이 유전자인 PINK1 및 α-synuclein를 함께 도입한 세포주를 개발하기에 이르렀다. Under these technical backgrounds, the present inventors have made a diligent effort to develop a cell line incorporating the human-derived Parkinson mutant genes PINK1 and α-synuclein together.

따라서 본 발명은 파킨슨병 질환모델 제작용 벡터를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, an object of the present invention is to provide a vector for producing Parkinson's disease model.

또한, 본 발명은 상기 파킨슨병 질환 동물모델 제작용 벡터를 도입하여, 형질전환된 복합 유전자 돌연변이 세포주를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a transformed complex gene mutant cell line by introducing a vector for producing the Parkinson's disease animal model.

또한, 본 발명은 상기 복합 유전자 세포주를 체세포 복제 기법을 이용하여, 형질전환된 파킨슨병 질환모델을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a transformed Parkinson's disease model using the complex gene cell line using somatic cloning techniques.

또한, 본 발명은 상기 복제란을 이용한 파킨슨 질환 모델의 생산방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a Parkinson's disease model using the cloned eggs.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 더욱 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, claims and drawings.

본 발명의 일 측면에 따르면, PINK1(G309D) 돌연변이 유전자 및 알파-시뉴클레인(α-synuclein(A53T)) 돌연변이 유전자를 포함하는 파킨슨병 질환모델 제작용 벡터가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vector for producing Parkinson's disease model comprising a PINK1 (G309D) mutant gene and an alpha-synuclein (α-synuclein (A53T)) mutant gene.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 PINK1(G309D) 돌연변이는 PINK1 유전자 중 309 위치에서 Gly이 Asp로 치환되고, 상기 알파-시뉴클레인(α-synuclein(A53T)) 돌연변이는 알파-시뉴클레인(α-synuclein(A53T)) 유전자 중 53 위치에서 Ala이 Thr으로 치환된 돌연변이인 것을 특징으로 하는 파킨슨병 질환모델 제작용 벡터가 제공된다.According to one embodiment of the present invention, the PINK1 (G309D) mutation is Gly substituted with Asp at position 309 of the PINK1 gene, and the alpha-synuclein (α-synuclein (A53T)) mutation is alpha-synuclein (α) -synuclein (A53T)) Ala is a mutation in which Ala is substituted with Thr at position 53 of the gene for Parkinson's disease model production vector is provided.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 벡터는 레트로바이러스 벡터인 것을 특징으로 하는 파킨슨 질환모델 제작용 벡터가 제공된다.According to one embodiment of the invention, the vector is provided with a vector for Parkinson's disease model production, characterized in that the retroviral vector.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 파킨슨병 질환 동물모델은 개인 것을 특징으로 하는 파킨슨병 질환모델 제작용 벡터가 제공된다.According to one embodiment of the present invention, Parkinson's disease animal model is provided with a vector for producing Parkinson's disease model, characterized in that the individual.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 파킨슨병 질환 동물모델 제작용 벡터로 형질전환된 복합 유전자 돌연변이 세포주(기탁번호: KCTC13310BP)가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a complex gene mutant cell line (Accession Number: KCTC13310BP) transformed with the vector for producing the Parkinson's disease animal model is provided.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 세포주(기탁번호: KCTC13310BP)는 포유류의 섬유아세포에서 유래한 것을 특징으로 하는 형질전환된 복합 유전자 돌연변이 세포주(기탁번호: KCTC13310BP)가 제공된다.According to one embodiment of the present invention, the cell line (Accession No .: KCTC13310BP) is provided with a transformed complex gene mutant cell line (Accession No .: KCTC13310BP), which is derived from fibroblast cells of a mammal.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 포유류는 개인 것을 특징으로 하는, 형질전환된 복합 유전자 돌연변이 세포주(기탁번호: KCTC13310BP)가 제공된다.According to one embodiment of the invention, the mammal is provided with a transformed complex gene mutant cell line (Accession Number: KCTC13310BP), characterized in that the individual.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 PINK1(G309D) 유전자 및 알파-시뉴클레인(α-synuclein(A53T))는 인간 유래인 것을 특징으로 하는 형질전환된 복합 유전자 돌연변이 세포주(기탁번호: KCTC13310BP)가 제공된다.According to one embodiment of the present invention, the PINK1 (G309D) gene and alpha-synuclein (α-synuclein (A53T)) is a transformed complex gene mutant cell line (Accession Number: KCTC13310BP), characterized in that derived from human Is provided.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 복합 유전자 세포주를 체세포 복제 기법을 이용하여, 형질전환된 파킨슨병 질환모델이 제공된다.According to another aspect of the present invention, transformed Parkinson's disease model is provided using the complex gene cell line using somatic cloning techniques.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, PINK1(G309D)과 α-synuclein(A53T) 돌연변이 유전자를 벡터에 도입하는 단계; 상기 벡터를 이용하여, 포유류의 세포를 형질전환시키는 단계; 및 형질전환된 세포를 탈핵시킨 수정란에 도입하는 핵치환 단계를 포함하는 복제란의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, the step of introducing a PINK1 (G309D) and α-synuclein (A53T) mutant gene into a vector; Transforming a mammalian cell using the vector; And a nuclear transfer step of introducing the transformed cells into denuclearized embryos.

본 발명의 일 실시예에 의하면, electrode를 이용하는 퓨전방법에서 35~55V의 퓨전전압으로 핵과 세포질을 융합하는 단계를 포함하는 복제란의 제조방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a cloned egg, comprising the step of fusing the nucleus and the cytoplasm with a fusion voltage of 35 ~ 55V in a fusion method using an electrode.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 55% 이상의 퓨전율을 나타내는 핵치환 단계를 포함하는 복제란의 제조방법이 제공된다.According to one embodiment of the invention, there is provided a method for producing a cloned egg comprising a nuclear substitution step exhibiting a fusion rate of at least 55%.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 복제란을 대리모에 이식하는 단계를 포함하는 파킨슨 질환 모델의 생산방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, there is provided a method for producing a Parkinson's disease model comprising the step of transplanting the cloned eggs into surrogate mothers.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 벡터는 레트로바이러스 벡터인 것을 특징으로 하는 파킨슨 질환 모델의 생산방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of producing a Parkinson's disease model, characterized in that the vector is a retroviral vector.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 포유류는 개인 것을 특징으로 하는 파킨슨 질환 모델의 생산방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a Parkinson's disease model, characterized in that the mammal is an individual.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 생산방법에 따라 생산된 파킨슨 질환 모델을 이용한 파킨슨병 예방제 또는 치료제의 스크리닝 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for screening a Parkinson's disease preventive or therapeutic agent using the Parkinson's disease model produced according to the production method.

본 발명은 2개의 파킨슨 관련 인간 유전자를 돌연변이화하여, 인간 파킨슨 질환과 유사한 증상 및 병리 소견을 보여줄 수 있는 복합 유전자를 이용한 동물 모델을 제공할 수 있다.The present invention can provide an animal model using a complex gene capable of mutating two Parkinson-related human genes to show symptoms and pathological findings similar to human Parkinson's disease.

본 발명은 인간 복합 파킨슨 유전자 탑재 개 세포주 개발 기술 성공으로 타 퇴행성 신경질환 모델 개발로 확장 및 신약치료 기술 효능 평가 기초 자료를 제공할 수 있다.The present invention can provide the basic data for the expansion of new neurodegenerative technology and development of new neurodegenerative disease model by the successful development of human complex Parkinson gene loaded dog cell line technology.

나아가, 본 발명의 파킨슨병 질환모델은, 파킨슨 병 기전의 규명, 치료물질의 탐색, 진단법의 개발 등에 다양하게 활용될 수 있으므로, 파킨슨병 질환모델로서 매우 유용할 것이다.Furthermore, the Parkinson's disease model of the present invention can be used in various ways, such as the identification of Parkinson's disease mechanism, the search for a therapeutic substance, the development of a diagnostic method, it will be very useful as a Parkinson's disease model.

도 1은 개 체세포의 특성을 분석하기 위하여, 섬유아세포 특이 마커로 RT-PCR을 진행한 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 인간 PINK1 파킨슨 유전자와 개 파킨슨 유전자 종간 유사도를 분석한 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 인간 α-synuclein 파킨슨 유전자와 개 파킨슨 유전자 종간 유사도를 분석한 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 인간 복합 파킨슨 유전자를 탑재한 레트로바이러스 벡터를 나타낸 모식도이다.
도 5는 인간 복합 유전자 탑재 세포의 염색체 검사(Karyotyping) 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 복합 유전자가 탑재된 개 체세포(cFF2,PS)에서 인간 복합 파킨슨 유전자의 발현 유무를 분석하기 위하여, RT-PCR 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 복합 유전자가 탑재된 개 체세포(cFF2,PS)에서 인간 복합 파킨슨 단백질의 발현 유무를 분석하기 위하여, 면역형광염색법 결과를 나타낸 도면이다.
도 8 a 및 도 8b는 각각 염색체에 삽입된 파킨슨 복합 유전자(copy)의 수를 분석하기 위하여 리얼타임 PCR 결과를 나타낸 도면 및 파킨슨 복합 유전자(copy)의 수를 측정한 그래프이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 의한 파킨슨 질환모델 개의 유전자 도입 여부를 검정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 파킨슨 질환모델 개의 친자감별 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의하여 생산된 파킨슨 질환모델 개의 성장한 사진이다.
1 is a diagram showing the results of RT-PCR with fibroblast specific markers in order to analyze the characteristics of individual cells.
Figure 2 shows the results of analyzing the similarity between the human PINK1 Parkinson gene and dog Parkinson gene species.
Figure 3 shows the results of analyzing the similarity between the human α-synuclein Parkinson gene and dog Parkinson gene species.
4 is a schematic diagram showing a retrovirus vector carrying a human complex Parkinson gene.
5 is a diagram showing the results of chromosome analysis (Karyotyping) analysis of human complex gene-loaded cells.
6 is a diagram showing the results of RT-PCR in order to analyze the expression of human complex Parkinson gene in the individual cells (cFF2, PS) loaded with the complex gene.
7 is a diagram showing the results of immunofluorescence staining in order to analyze the expression of human complex Parkinson's protein in individual cells (cFF2, PS) loaded with the complex gene.
8A and 8B are graphs showing the results of real-time PCR in order to analyze the number of Parkinson's complex genes inserted into chromosomes, respectively, and graphs of the number of Parkinson's complex genes copied.
9 is a view showing the results of the test whether the gene introduced Parkinson's disease model dog according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a view showing the paternity discrimination of dogs Parkinson's disease model according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a grown picture of dog Parkinson's disease model produced according to an embodiment of the present invention.

본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본 발명과 관련하여 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 것이다. 뿐만 아니라, 문맥상 특별히 지정하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 그것의 복수 형태도 포함하는 것이며, 복수 형태의 용어는 그것의 단수 형태도 포함할 것이다. 일반적으로, 세포 및 조직 배양, 분자 생물학, 면역학, 미생물학, 유전학 및 단백질과 핵산 화학, 그리고 혼성화와 관련되어 사용되는 명명법과 이와 관련된 기술들은 통상의 기술자에게 널리 공지되어 있는 것이며, 또한 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적으로 사용되고 있는 것이다.Unless defined otherwise herein, scientific and technical terms used in connection with the present invention shall have the meanings that are commonly understood by one of ordinary skill in the art. In addition, unless the context specifies otherwise, the singular forms "a", "an" and "the" also include their plural forms. In general, the nomenclature and related techniques used in connection with cell and tissue culture, molecular biology, immunology, microbiology, genetics and protein and nucleic acid chemistry, and hybridization are well known to those of ordinary skill in the art, and It is generally used in the technical field.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 측면에 따르면, PINK1(G309D) 돌연변이 유전자 및 알파-시뉴클레인(α-synuclein(A53T)) 돌연변이 유전자를 포함하는 파킨슨병 질환모델 제작용 벡터가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a vector for producing Parkinson's disease model comprising a PINK1 (G309D) mutant gene and an alpha-synuclein (α-synuclein (A53T)) mutant gene.

상기 PINK1(PTEN-induced putative kinase 1) 유전자는 잠정적인 세린 쓰레오닌 키나아제로 파킨슨 환자의 8-15% 정도에서 변이가 발견된다. PINK1 유전자가 DJ-1과 상호작용하며, 미토콘드리아의 기능장애와 관련된다는 보고가 있다. 알파-시뉴클레인(α-synuclein(A53T))은 뇌세포 사이에 신경전달을 돕는 단백질로 퇴행성 뇌질환인 파킨슨병을 일으키는 주요 원인이다.The PINK1 (PTEN-induced putative kinase 1) gene is a potential serine threonine kinase, and mutations are found in about 8-15% of Parkinson's patients. It has been reported that the PINK1 gene interacts with DJ-1 and is involved in mitochondrial dysfunction. Alpha-synuclein (α-synuclein (A53T)) is a protein that helps neurotransmission between brain cells is a major cause of degenerative brain disease Parkinson's disease.

본원발명에서는 그중에서도, PINK1과 α-synuclein 유전자에서 인간과 개 유전자 유사도를 조사한 결과, PINK1은 86%(도 1), α-synuclein은 94%(도 2)로 높은 유전자 유사도를 보여주었다. 이와 같이, 인간과 개 사이의 PINK1과 α-synuclein 유전자에서 유전자 유사도는 매우 높게 나타나, PINK1과 α-synuclein 유전자를 복합 채택하였다. 따라서 본 발명에 의한 파킨슨 질환 개를 이용하여 영장류를 대체할 수 있는 질환 모델을 제공할 수 있고, 행동을 통해 파킨슨 질환의 유발을 확인할 수 있어 보다 신뢰성 있는 파킨슨 질환 동물 모델을 개발하고 이를 활용하고자 하였다.In the present invention, among them, PINK1 and α-synuclein genes were examined for human and dog gene similarities. As a result, PINK1 showed high gene similarity of 86% (FIG. 1) and α-synuclein of 94% (FIG. 2). As such, the gene similarity was very high in the PINK1 and α-synuclein genes between humans and dogs, and the combination of the PINK1 and α-synuclein genes was adopted. Therefore, by using the Parkinson's disease dog according to the present invention, it is possible to provide a disease model that can replace primates, and to determine the induction of Parkinson's disease through behavior and to develop and use a more reliable Parkinson's disease animal model. .

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 PINK1(G309D) 돌연변이는 PINK1 유전자 중 309 위치에서 Gly이 Asp로 치환되고, 상기 알파-시뉴클레인(α-synuclein(A53T)) 돌연변이는 알파-시뉴클레인(α-synuclein(A53T)) 유전자 중 53 위치에서 Ala이 Thr으로 치환된 돌연변이인 것을 특징으로 하는 파킨슨병 질환모델 제작용 벡터가 제공된다.According to one embodiment of the present invention, the PINK1 (G309D) mutation is Gly substituted with Asp at position 309 of the PINK1 gene, and the alpha-synuclein (α-synuclein (A53T)) mutation is alpha-synuclein (α) -synuclein (A53T)) Ala is a mutation in which Ala is substituted with Thr at position 53 of the gene for Parkinson's disease model production vector is provided.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 벡터는 레트로바이러스 벡터인 것을 특징으로 하는 파킨슨 질환모델 제작용 벡터가 제공된다.According to one embodiment of the invention, the vector is provided with a vector for Parkinson's disease model production, characterized in that the retroviral vector.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 파킨슨병 질환 동물모델은 개인 것을 특징으로 하는 파킨슨병 질환모델 제작용 벡터가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, the Parkinson's disease animal model is provided with a vector for producing Parkinson's disease model, characterized in that the individual.

본 발명의 '벡터' 또는 '발현벡터'라 함은 구조유전자를 암호화하는 핵산이 삽입될 수 있고, 숙주 세포 내에서 상기 핵산을 발현할 수 있는 본원발명에 속하는 기술분야에 공지된 플라스미드, 바이러스 벡터 또는 기타 매개체를 의미한다. 바람직하게는 바이러스 벡터일 수 있다.The term 'vector' or 'expression vector' of the present invention refers to a plasmid or viral vector known in the art to which a nucleic acid encoding a structural gene can be inserted and which can express the nucleic acid in a host cell. Or other mediator. Preferably it may be a viral vector.

상기 바이러스 벡터로는, 이에 제한되지는 않으나, 레트로바이러스 벡터, 아데노바이러스 벡터, 허피스 바이러스 벡터, 아비폭스바이러스 벡터, 렌티바이러스 벡터 등이 있다. 특히, 레트로바이러스를 이용하는 방법이 바람직하다. 상기 레트로바이러스 벡터는 바이러스 유전자가 모두 제거되었거나 또는 변경되어 비-바이러스 단백질이 바이러스 벡터에 의해 감염된 세포 내에서 만들어지도록 제작된 것이다. 유전자 요법을 위한 레트로바이러스 벡터의 주요 장점은 다량의 유전자를 복제세포 내에 전달하고, 세포 DNA 내로 전달된 유전자를 정확하게 통합하며, 유전자 형질 감염 후 연속적인 감염이 유발되지 않는 것이다.The viral vectors include, but are not limited to, retroviral vectors, adenovirus vectors, herpes virus vectors, abipoxvirus vectors, lentiviral vectors, and the like. In particular, a method using a retrovirus is preferable. The retroviral vector is designed so that all of the viral genes have been removed or altered so that non-viral proteins are produced in cells infected by the viral vector. The main advantages of retroviral vectors for gene therapy are the delivery of large quantities of genes into cloned cells, the precise integration of genes transferred into cellular DNA, and no subsequent infection after gene transfection.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 파킨슨병 질환 동물모델 제작용 벡터로 형질전환된 복합 유전자 돌연변이 세포주(기탁번호: KCTC13310BP)가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a complex gene mutant cell line (Accession Number: KCTC13310BP) transformed with the vector for producing the Parkinson's disease animal model is provided.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 세포주(기탁번호: KCTC13310BP)는 포유류의 섬유아세포에서 유래한 것을 특징으로 하는 형질전환된 복합 유전자 돌연변이 세포주(기탁번호: KCTC13310BP)가 제공된다.According to one embodiment of the present invention, the cell line (Accession No .: KCTC13310BP) is provided with a transformed complex gene mutant cell line (Accession No .: KCTC13310BP), which is derived from fibroblast cells of a mammal.

본 발명에서 사용될 수 있는 체세포로는 예를 들면, 이에 한정되지는 않으나 난구세포, 상피세포, 섬유아세포, 신경세포, 각질세포, 조혈세포, 멜라닌 세포, 연골세포, 마크로파지, 단구세포, 근육세포, B 림프구, T 림프구, 배아 줄기세포, 배아 생식세포, 태아 유래 세포, 태좌세포 및 배아세포 등이 있다. 보다 바람직하게는, 태아 유래 세포 및 성체 섬유아세포, 난구세포일 수 있다. 가장 바람직하게는, 개의 태아 및 성체에서 분리한 섬유아세포를 이용한다. 이 세포의 특징은 초기 분리시 다수의 세포를 얻을 수 있고, 세포 배양도 비교적 쉬우며 체외에서 배양 및 조작이 용이하다는 장점을 지니고 있다.Somatic cells that can be used in the present invention include, but are not limited to, cumulus cells, epithelial cells, fibroblasts, nerve cells, keratinocytes, hematopoietic cells, melanocytes, chondrocytes, macrophages, monocytes, muscle cells, B lymphocytes, T lymphocytes, embryonic stem cells, embryonic germ cells, fetal-derived cells, fetal cells and embryonic cells. More preferably, they may be fetal-derived cells, adult fibroblasts, and oocytes. Most preferably, fibroblasts isolated from the fetus and adult of the dog are used. The characteristics of these cells have the advantage that a large number of cells can be obtained at initial separation, the cell culture is relatively easy, and the culture and manipulation are easy in vitro.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 포유류는 개인 것을 특징으로 하는, 형질전환된 복합 유전자 돌연변이 세포주(기탁번호: KCTC13310BP)가 제공된다.According to one embodiment of the invention, the mammal is provided with a transformed complex gene mutant cell line (Accession Number: KCTC13310BP), characterized in that the individual.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 PINK1(G309D) 유전자 및 알파-시뉴클레인(α-synuclein(A53T))는 인간 유래인 것을 특징으로 하는 형질전환된 복합 유전자 돌연변이 세포주(기탁번호: KCTC13310BP)가 제공된다.According to one embodiment of the present invention, the PINK1 (G309D) gene and alpha-synuclein (α-synuclein (A53T)) is a transformed complex gene mutant cell line (Accession Number: KCTC13310BP), characterized in that derived from human Is provided.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 복합 유전자 세포주를 체세포 복제 기법을 이용하여, 형질전환된 파킨슨병 질환모델이 제공된다.According to another aspect of the present invention, transformed Parkinson's disease model is provided using the complex gene cell line using somatic cloning techniques.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, PINK1(G309D)과 α-synuclein(A53T) 돌연변이 유전자를 벡터에 도입하는 단계; 상기 벡터를 이용하여, 포유류의 세포를 형질전환시키는 단계; 및 형질전환된 세포를 탈핵시킨 수정란에 도입하는 핵치환 단계를 포함하는 복제란의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, the step of introducing a PINK1 (G309D) and α-synuclein (A53T) mutant gene into a vector; Transforming a mammalian cell using the vector; And a nuclear transfer step of introducing the transformed cells into denuclearized embryos.

본 발명에 따른 벡터를 본원발명에 속하는 기술분야에 공지된 방법으로 세포 내에 도입할 수 있다. Vectors according to the invention can be introduced into cells by methods known in the art.

예를 들어, 이에 한정되지는 않으나, 일시적 형질감염(transient transfection), 미세주사, 형질도입(transduction), 세포융합, 칼슘 포스페이트 침전법, 리포좀 매개된 형질감염(liposome-mediated transfection), DEAE 덱스트란-매개된 형질감염(DEAEDextran- mediated transfection), 폴리브렌-매개된 형질 감염(polybrene-mediated transfection), 전기침공법(electroporation), 유전자 총(gene gun) 및 세포 내로 핵산을 유입시키기 위한 다른 공지의 방법에 의해 형질전환 동물 제작을 위한 세포 내로 도입할 수 있다.For example, but not limited to, transient transfection, microinjection, transduction, cell fusion, calcium phosphate precipitation, liposome-mediated transfection, DEAE dextran DEAEDextran-mediated transfection, polybrene-mediated transfection, electroporation, gene guns and other known for introducing nucleic acids into cells The method can be introduced into cells for the production of transgenic animals.

한편, 본 발명에 따른 파킨슨병 질환모델 제작용인, 핵 공여 세포는 본원발명에 속하는 기술분야에 공지된 방법에 따라 증식 및 배양될 수 있다.On the other hand, nuclear donor cells, for producing Parkinson's disease model according to the present invention can be proliferated and cultured according to methods known in the art.

적절한 배지는 동물 세포 및 특히, 포유동물 세포의 배양을 위해 개발되거나, 또는 동물 세포 성장에 필요한 적절한 성분, 예컨대 동화성 탄소, 질소 및/또는 미량 영양소와 함께 실험실 내에서 제조될 수 있는 임의의 이용가능한 배지를 사용할 수 있다.Suitable media are any use that can be developed in the laboratory for the cultivation of animal cells and especially mammalian cells, or can be prepared in the laboratory with the appropriate components necessary for animal cell growth, such as anabolic carbon, nitrogen and / or micronutrients. Possible media can be used.

상기 배지는 동물 세포 성장에 적절한 임의의 기본 배지, 비제한적인 예로서, 일반적으로 배양에 이용되는 기본 배지로는 MEM(Minimal Essential Medium), DMEM(Dulbecco modified Eagle Medium), RPMI(Roswell Park Memorial Institute Medium), K-SFM(Keratinocyte Serum Free Medium)이 있으며, 이 외에도 당해 업계에서 이용되는 배지라면 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게는, α-MEM 배지(GIBCO), K-SFM 배지, DMEM배지(Welgene), MCDB 131배지(Welgene), IMEM배지(GIBCO), DMEM/F12 배지, PCM 배지, M199/F12(mixture)(GIBCO), 및 MSC 확장배지(Chemicon)로 구성된 군에서 선택될 수 있다.The medium may be any basic medium suitable for animal cell growth, and as a non-limiting example, a basic medium generally used for culture includes Minimal Essential Medium (MEM), Dulbecco modified Eagle Medium (DMEM), and Roswell Park Memorial Institute. Medium) and K-SFM (Keratinocyte Serum Free Medium), and any medium used in the art can be used without limitation. Preferably, α-MEM medium (GIBCO), K-SFM medium, DMEM medium (Welgene), MCDB 131 medium (Welgene), IMEM medium (GIBCO), DMEM / F12 medium, PCM medium, M199 / F12 (mixture) (GIBCO), and MSC expansion medium (Chemicon).

이러한 기본 배지에, 탄소, 질소 및 미량 영양소의 동화성 공급원, 비제한적인 예로서, 혈청 공급원, 성장인자, 아미노산, 항생제, 비타민, 환원제, 및/또는 당 공급원이 첨가될 수 있다.To this basal medium, anabolic sources of carbon, nitrogen, and micronutrients can be added, including but not limited to serum sources, growth factors, amino acids, antibiotics, vitamins, reducing agents, and / or sugar sources.

본원발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 다양한 조직 기원 유래 줄기세포에 가장 적합한 배지를 선택 또는 조합하여 공지의 방법으로 적절히 배양할 수 있음은 자명할 것이다.It will be apparent that one of ordinary skill in the art can appropriately culture by a known method by selecting or combining a medium most suitable for stem cells derived from various tissue origins.

또한, 이 분야의 통상의 지식에 기초하여 적합한 배양 환경, 시간, 온도 등의 조건을 조절하면서 배양할 수 있음은 자명하다.In addition, it is apparent that the culture can be carried out while adjusting conditions such as a suitable culture environment, time, temperature, and the like based on common knowledge in this field.

본 발명의 일 실시예에 의하면, electrode를 이용하는 퓨전방법에서 35~55V의 퓨전전압으로 핵과 세포질을 융합하는 단계를 포함하는 복제란의 제조방법이 제공된다. 이에 한정되는 것은 아니나, 퓨전전압이 35V 미만일 때는 퓨전 퓨전율(성공된 난자/퓨전시도된 난자)이 낮을 수 있고, 퓨전전압이 55V 초과일 때는 퓨전율(성공된 난자/퓨전시도된 난자)이 오히려 더 낮아질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a cloned egg, comprising the step of fusing the nucleus and the cytoplasm with a fusion voltage of 35 ~ 55V in a fusion method using an electrode. Although not limited thereto, the fusion rate (successful egg / fused egg) may be low when the fusion voltage is less than 35V, and when the fusion voltage is higher than 55V, the fusion rate (successful egg / fusion-fed egg) may be low. Rather it can be lowered.

이에 한정되는 것은 아니나, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 55% 이상인, 바람직하게는 60%이상인, 더 바람직하게는 65% 이상인, 퓨전율을 나타내는 핵치환 단계를 포함하는 복제란의 제조방법이 제공된다.Although not limited thereto, according to one embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a cloned egg comprising a nuclear substitution step representing a fusion rate of 55% or more, preferably 60% or more, more preferably 65% or more. Is provided.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 복제란을 대리모에 이식하는 단계를 포함하는 파킨슨 질환 모델의 생산방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, there is provided a method for producing a Parkinson's disease model comprising the step of transplanting the cloned eggs into surrogate mothers.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 벡터는 레트로바이러스 벡터인 것을 특징으로 하는 파킨슨 질환 모델의 생산방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of producing a Parkinson's disease model, characterized in that the vector is a retroviral vector.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 포유류는 개인 것을 특징으로 하는 파킨슨 질환 모델의 생산방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a Parkinson's disease model, characterized in that the mammal is an individual.

본 발명에서 “질환 모델 동물”이란 사람의 질병과 아주 유사한 형태의 질병을 가진 동물을 말한다. 사람의 질병 연구에 있어 질환 모델 동물이 의미를 갖는 것은 사람과 동물들 간의 생리적 또는 유전적인 유사성에 의한다. 질병 연구에 있어 생체의학 질환모델동물은 질병의 다양한 원인과 발병과정 및 진단에 대한 연구용 재료를 제공해주고, 질환 모델 동물의 연구를 통해 질병에 관련된 유전자들을 알아내고, 유전자들 간의 상호작용을 이해할 수 있게 하고, 개발된 신약후보물질의 실제 효능 및 독성 검사를 통해 실용화 가능성의 여부를 판단하는 기초 자료를 얻을 수 있다.As used herein, the term “disease model animal” refers to an animal having a disease that is very similar to a human disease. The significance of disease model animals in human disease research is due to physiological or genetic similarities between humans and animals. In disease research, biomedical disease model animals provide research materials for various causes, pathogenesis, and diagnosis of disease, and research on disease model animals to identify genes related to disease and to understand the interactions between genes. In addition, basic data for judging the possibility of practical use can be obtained by examining the actual efficacy and toxicity of the new drug candidate.

본 발명에 있어, "동물" 또는 "실험동물"은 인간 이외의 임의의 포유류 동물을 의미한다. 상기 동물은 배아, 태아, 신생아 및 성인을 포함하는 모든 연령의 동물을 포함한다. 본 발명에서 사용하기 위한 동물들은, 예를 들어, 상업용 소스로부터 이용할 수 있다. 이런 동물들은 실험용 동물 또는 다른 동물, 토끼, 설치류(예를 들어, 생쥐, 쥐, 햄스터, 게르빌루스 및 기니피그), 소,양, 돼지, 염소, 말, 개, 고양이, 새(예를 들어, 닭, 칠면조, 오리, 거위), 영장류(예를 들어, 침팬지, 원숭이, 붉은털원숭이)를 포함하나 이에 한정되지 않는다. In the present invention, "animal" or "experimental animal" means any mammalian animal other than human. The animals include animals of all ages including embryos, fetuses, newborns and adults. Animals for use in the present invention can be used, for example, from commercial sources. Such animals may be laboratory animals or other animals, rabbits, rodents (e.g. mice, mice, hamsters, gerbils and guinea pigs), cattle, sheep, pigs, goats, horses, dogs, cats, birds (e.g. Chickens, turkeys, ducks, geese), primates (eg, chimpanzees, monkeys, rhesus monkeys).

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 생산방법에 따라 생산된 파킨슨 질환 모델을 이용한 파킨슨병 예방제 또는 치료제의 스크리닝 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for screening a Parkinson's disease preventive or therapeutic agent using the Parkinson's disease model produced according to the production method.

상술한 바와 같이, 본 발명은 난치병이라 여겨지는 파킨슨병에 있어서, 개를 이용한 파킨슨병 동물 모델 및 이의 다양한 용도를 제공함으로써 파킨슨 병 치료기술 개발 및 실용화에 매우 유용할 것이다.As described above, the present invention will be very useful for the development and practical use of Parkinson's disease treatment technology by providing Parkinson's disease animal model using dogs and various uses thereof in Parkinson's disease, which is considered as intractable disease.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to aid in understanding the present invention. However, the following examples are merely provided to more easily understand the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

실시예 1: 비글 cFF2 세포 분리Example 1: Beagle cFF2 Cell Isolation

비글견 암, 수 35일령 태아를 분리하고 태아의 머리, 사지, 내장 및 혈액을 제거하고, 나머지 부분을 모아 PBS로 세정한 후, 20ml 0.1% trypsin/ 0.04% EDTA 용액에 넣고 10분간 반응 및 분쇄하고 배양액에서 3회 세척하여 세포 분리하였다. 분리한 비글 섬유아세포는 DMEM에 10% 소태아 혈청을 첨가한 배양액으로 배양하였다.Beagle dog cancer, male 35-day-old fetus is isolated, the fetus's head, limbs, intestines and blood are removed, the remainder is collected and washed with PBS, and then placed in 20ml 0.1% trypsin / 0.04% EDTA solution for 10 minutes reaction and grinding. Cells were separated by washing three times in culture. The isolated beagle fibroblasts were cultured in a culture medium in which 10% fetal bovine serum was added to DMEM.

실시예 2: 개 체세포 특성 분석Example 2: Canine Somatic Cell Characterization

체세포 복제견에 이용되는 체세포주 특성을 분석하기 위하여 섬유아세포 특이 마커로 RT-PCR을 수행하였다. cFF2 세포는 Mmp13과 Sox5 유전자를 제외한 모든 섬유아세포 마커를 발현하였다(도 1). RT-PCR was performed with fibroblast-specific markers to analyze somatic cell characteristics used for somatic cloned dogs. cFF2 cells expressed all fibroblast markers except Mmp13 and Sox5 genes (FIG. 1).

실시예 3: 인간과 개 증식유도 유전자와 복합 파킨슨 유전자 유사도 확인Example 3: Confirmation of similarity between human and dog growth induction gene and complex Parkinson gene

대부분의 유전자들은 종간 변이가 그리 많지 않으나, 유전자 차이가 심하다면 인간 유전자를 개에 적용하기 힘들기 때문에 파킨슨 유전자에서 인간과 개 유전자 유사도를 조사하였다. PINK1은 86% (도 2), α-Synuclein은 94% (도 3)로 높은 유전자 유사도를 보이고 있다. Most of the genes are not very different between species, but if the gene difference is severe, it is difficult to apply human genes to dogs. PINK1 showed high gene similarity of 86% (FIG. 2) and α-Synuclein of 94% (FIG. 3).

인간 파킨슨 유전자 중 PINK1은 309번째 아미노산이 글라이신에서 아스파테이트로 돌연변이된 유전자를 사용하였고 α-Synuclein은 53번째 아미노산이 알라닌에서 트레오닌으로 돌연변이된 유전자를 사용하였다.  Among the human Parkinson genes, PINK1 used a gene whose 309th amino acid was mutated from glycine to aspartate, and α-Synuclein used a 53rd amino acid mutated from alanine to threonine.

실시예 4: 인간 복합 파킨슨 유전자 탑재 벡터 제작Example 4: Construction of Human Complex Parkinson Gene Loading Vector

형질전환 개를 만들기 위해 PINK1(G309D)와 α-synuclein(A53T) 유전자를 가진 레트로 레트로바이러스를 구축하였다. pQC 랜티바이러스 벡터를 이용하였는데 이 벡터는 CMV 프로모터에 의해 조절되며, long terminal repeat(LTR), virus packaging signal (ψ+), puromycin 저항 유전자를 포함하고 있다. 이 벡터와 PCR을 이용하여 사람의 PINK1(G309D)와 α-synuclein(A53T) 유전자를 PCR로 증폭시킨 후 각각 제한효소인 KpnI과 MluI으로 잘라 클로닝하였다 (도 4 참조). 형질전환 개 생산을 위해 PINK1(G309D)와 α-synuclein(A53T) 유전자가 클로닝된 레트로바이러스 벡터를 293T에 형질시킨 후 레트로바이러스를 생산하였다. Retro retroviruses with the PINK1 (G309D) and α-synuclein (A53T) genes were constructed to produce transgenic dogs. The pQC lentiviral vector was used, which is controlled by the CMV promoter and contains long terminal repeat (LTR), virus packaging signal (ψ +) and puromycin resistance genes. Using the vector and PCR, the human PINK1 (G309D) and α-synuclein (A53T) genes were amplified by PCR and cloned into restriction enzymes KpnI and MluI, respectively (see FIG. 4). Retrovirus vector was cloned into 293T retrovirus vector cloned with PINK1 (G309D) and α-synuclein (A53T) genes for the production of transgenic dogs.

실시예 5: 인간 복합 파킨슨 돌연변이 유전자 도입 세포주 개발Example 5: Development of human complex Parkinson's mutant transgenic cell line

제작한 인간 복합 파킨슨 유전자 존재 레트로바이러스를 293T 세포에 도입하여 복합 파킨슨 유전자 탑재 바이러스를 생산한 후, 레트로바이러스 농축 키트를 이용하여 생산한 바이러스 농축하였다. The produced human complex Parkinson gene present retrovirus was introduced into 293T cells to produce a complex Parkinson gene-loaded virus, and the virus was produced using a retrovirus enrichment kit.

cFF2 세포와 복합 파킨슨 바이러스를 48시간동안 배양하여 감염시켰다. cFF2 cells and complex Parkinson virus were infected by incubating for 48 hours.

잔여 바이러스를 제거하고 puromycin을 첨가하여 2주간 선별 배양한 후, 단일 세포를 96 well 배양 플레이트로 옮겨 배양하여 단일클론 복합 파킨슨 유전자 탑재 개 세포주 선별하였다.After removal of the residual virus and the addition of puromycin for two weeks of selective culture, single cells were transferred to 96 well culture plates and cultured to select monoclonal complex Parkinson gene loaded dog cell lines.

배양된 각 세포주에서 분리한 RNA를 이용해 RT-PCR을 수행한 결과, 도입한 인간 복합 파킨슨 유전자 발현이 확인되었다.RT-PCR was performed using RNA isolated from each cultured cell line, and the expression of the introduced human complex Parkinson gene was confirmed.

핵치환에 사용하기 위한 세포는 1x106의 세포를 1 vial에 넣어 액체질소에 저장하였다. Cells for use in nuclear replacement were stored in liquid nitrogen in 1 vial of 1x10 6 cells.

실시예 6: 파킨슨 복합 유전자 탑재 개 체세포주 특성 분석Example 6: Characterization of Parkinson's Complex Gene Loaded Canine Somatic Cell Line

바이러스 도입에 의한 유전자 탑재시 세포내의 염색체 이상 유무를 확인한 결과 cFF2.PINK1/α-synuclein (cFF2.PS) 세포는 76 상염색체에 XX로 분석되어 정상핵형을 가진 것으로 검증되었다 (도 5). As a result of confirming the presence of chromosomal aberration in the cell when the gene was introduced by virus introduction, cFF2.PINK1 / α-synuclein (cFF2.PS) cells were analyzed as XX on 76 autosomal bodies and confirmed to have a normal karyotype (FIG. 5).

cFF2에 파킨슨 복합 유전자를 도입한 후, RT-PCR 기법으로 복합 유전자 탑재된 개 체세포(cFF2,PS)에서 PINK1, α-synuclein 유전자가 강하게 발현하는 것을 검증하였다(도 6).After incorporating the Parkinson complex gene into cFF2, it was verified by the RT-PCR technique that the strong expression of PINK1 and α-synuclein genes in the complex gene loaded individual cells (cFF2, PS) (Fig. 6).

또한 면역형광염색법으로도 모든 cFF2.PS세포에서 PINK1, α-synuclein 단백질이 발현하는 것을 검증하여 복합 파킨슨 돌연변이 유전자가 도입되었음을 검증하였다(도 7).In addition, it was verified that the expression of PINK1 and α-synuclein proteins were expressed in all cFF2.PS cells by immunofluorescence staining, indicating that the complex Parkinson mutant gene was introduced (FIG. 7).

염색체에 삽입된 유전자 수를 분석하기 위하여 gDNA를 이용해 real time PCR을 수행하였다. 각각 PINK1+α-synuclein 유전자 발현 Ct값과 GAPDH와 알부민 유전자 Ct값을 비교하여 상대적인 gene copy를 계산한 결과 게놈내 1군데 삽입된 것을 알 수 있었다(도 8).Real time PCR was performed using gDNA to analyze the number of genes inserted into the chromosome. Comparing the PINK1 + α-synuclein gene expression Ct value and GAPDH and albumin gene Ct value, the relative gene copy was calculated and found to be inserted in one place in the genome (FIG. 8).

실시예 7: 체세포 복제 기법을 이용한 파킨슨 질환모델 개 생산 및 검정Example 7: Production and Assay of Dog Parkinson's Disease Model Using Somatic Cloning Technique

파킨슨병 유전자 탑재 체세포 활용 핵치환 복제란 생산 및 이식을 통한 파킨슨병 질환모델 개를 하기와 같은 방법으로 생산하였다.Parkinson's disease gene-loaded somatic cell utilization Nuclear substituted cloned egg production and transplantation Parkinson's disease model dog was produced by the following method.

인공수정 또는 자연교미한 비글견의 태아를 임신 28일령에 제왕절개 방법으로 회수한다. 회수된 태아는 실험실로 운반하여 머리와 사지를 제거하고 몸통만 DPBS (Dulbecco's phosphate buffered saline)로 3회 세척하였다.Fertilized or naturally mated beagle dogs are recovered by caesarean section at 28 days of gestation. The recovered fetuses were transported to the laboratory to remove heads and limbs, and the body was washed three times with Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS).

세척 후 남아있는 조직은 잘게 자르고 39℃, 5% CO2 및 95% 공기의 가습 조건으로 15% (v/v) FBS(invitrogen), 1% penicillin-streptomycin을 첨가한 DMEM에서 100mm 배양 접시에서 배양하였다. 배양접시에 붙지 않은 조직은 제거하고 부착된 세포들을 컨플루언시(confluency)까지 배양하였다. 0.25% 트립신-EDTA를 사용하여 1분간 트립신 처리하고 세포 1x105개/vial농도로 분주하여, 10% DMSO를 첨가한 FBS를 사용하여 -196℃의 액체 질소 내에서 동결 저장하였다.After washing, the remaining tissue was chopped and incubated in a 100 mm petri dish in DMEM with 15% (v / v) FBS (invitrogen), 1% penicillin-streptomycin at 39 ° C, 5% CO 2 and 95% air humidification conditions. It was. Tissues that did not adhere to the petri dishes were removed and attached cells were incubated to confluency. Trypsinized for 1 min using 0.25% trypsin-EDTA and aliquoted at 1 × 10 5 cells / vial concentration and frozen and stored in liquid nitrogen at −196 ° C. using FBS with 10% DMSO.

1~5년령의 잡종 암캐를 사용하여 수핵 난자를 얻었다. 발정견으로부터 매일 채혈을 실시하여 Roche cobas e 411 면역형광분석 기기와 estrogen 및 progesterone 분석 Kit (Roche Diagnostics, Mannheim, Germany)을 이용하여 혈청 프로게스테론 및 에스트로겐을 측정하였다. 난자공여견의 혈중 에스트로겐 피크로부터 72시간 후를 배란일로 추정하고, 에스트로겐 피크 측정이 불가능한 개체의 경우 혈중 프로게스테론 농도(6~15ng/ml)를 배란일로 추정하였다. 추정된 배란일부터 3일 후 외과적 수술을 통해 체내에서 성숙난자를 회수하여, 난구세포를 0.1% hyalulonidase를 이용하여 제거한 후, 실체현미경을 통하여 성숙난자만을 선별하여 복제수정란 생산에 이용하였다. 성숙난자는 5 ug/ml Hoechst 33342로 염색한 후, 제 1 극체 및 중기염색체를 미세피펫으로 흡입하여 제거하고, 액체질소에 냉동 보존된 파킨슨병 유전자가 도입된 체세포를 융해하고 3번 washing 후 15분간 37℃에서 인큐베이션시켜 안정화시킨 후, 탈핵 난자에 주입하였다.Nucleus ovules were obtained using hybrid bitch 1-5 years old. Blood samples were collected daily from estrous dogs and serum progesterone and estrogen were measured using a Roche cobas e 411 immunofluorescence assay and an estrogen and progesterone assay kit (Roche Diagnostics, Mannheim, Germany). 72 hours after the estrogen peak in the oocyte donor dog was estimated as the ovulation day, and the blood progesterone concentration (6-15 ng / ml) was estimated as the ovulation day in the individuals whose estrogen peak measurement was impossible. Three days after the estimated ovulation date, the oocytes were recovered from the body by surgical operation. After removal of the oocytes using 0.1% hyalulonidase, only the oocytes were selected through stereomicroscope and used for the production of cloned eggs. Mature eggs were stained with 5 ug / ml Hoechst 33342, and then aspirated to remove the first polar and mesochromosomes with a micropipette, and thawed somatic cells containing the Parkinson's disease gene, which was cryopreserved in liquid nitrogen, and washed three times. After stabilizing by incubation at 37 ° C. for a minute, the denuclearized eggs were injected.

난자와 체세포의 융합을 위하여 세포융합액 내에서 DC49V, 15μsec pulse width, 2pulse, 0.1sec interval의 조건으로 전기적 융합을 실시한 후, 복제수정란을 10μM 칼슘 아이노어포어(Ca-ionophore)에서 4분간 활성화 처리 후, 6-DMAP(dimethylaminopurine)에서 4시간 동안 배양을 실시하였다.In order to fuse the eggs and somatic cells, the cells were fused under the conditions of DC49V, 15μsec pulse width, 2pulse and 0.1sec interval, and then the cloned eggs were activated for 4 minutes in 10μM Ca-ionophore. Then, the culture was performed for 4 hours in 6-DMAP (dimethylaminopurine).

대리모견에 이식하기 위하여 위에서 언급한 배란 추정방법에 의하여 추정된 배란일 후 2일~3일차 되는 대리모견를 준비하고, 외과적 수술을 통하여 대리모견의 난관팽대부에 복제수정란을 이식하였다.For transplantation into surrogate mothers, surrogate mothers were prepared two to three days after the ovulation date estimated by the above-mentioned ovulation estimation method, and cloned fertilized eggs were implanted into the fallopian tube swell of the surrogate mother through surgical operation.

이식 30일째 임신감정을 하고, 57일째부터 혈중 프로게스테론을 측정하여 혈중 프로게스테론 농도가 급 감소함을 확인한 24시간 후(62일째), 제왕절개로 파킨슨 질환모델 개를 생산하였다.At 30 days after transplantation, gestation was measured, and 24 hours after day 57 (day 62) when blood progesterone was measured and blood progesterone levels were rapidly decreased, Parkinson's disease model dogs were produced by caesarean section.

제왕절개 시, 분리한 탯줄에서 genomic DNA를 추출하여 도입된 돌연변이 인간 PINK1과 α-synuclein의 존재여부를 PCR기법으로 확인하여, 생산된 질환모델 개의 gDNA에 외래 유전자 2가지가 함께 삽입되어 있음을 확인하였다(도 10).During cesarean section, genomic DNA was extracted from the separated umbilical cord and the presence of mutant human PINK1 and α-synuclein was confirmed by PCR, confirming that two foreign genes were inserted together in the gDNA of the disease model. (FIG. 10).

PCR 기법으로 확인 시, 사용된 프라이머의 종류는 하기의 표 1과 같다.When confirmed by the PCR technique, the types of primers used are shown in Table 1 below.

Figure 112017111880720-pat00001
Figure 112017111880720-pat00001

또한, 복제견의 친자감별을 위하여 공여세포, 복제견의 탯줄조직, 대리모견의 혈액에서 Genomic DNA를 분리하여 친자감별에 이용한다. 생산된 형질전환 모델 개가 핵공여개와 유전적으로 일치하는지를 알아보기 위해 형질전환 모델 개의 탯줄, 난자제공견의 피, 대리모의 피, 핵공여개의 체세포에서 genomic DNA를 추출하여 microsatellite 분석과 마이토콘드리아 DNA의 sequencing을 수행하였다. 먼저 microsatellite 분석은 18개의 canine-specific markers를 사용하였다(도 11). 도 11에서 볼 수 있듯이 cFF2 파킨슨 원본세포와 cFF2 파킨슨 질환모델 복제견 1의 microsatellite 패턴이 모든 locus들에서 일치한다는 것을 알 수 있었다.In addition, genomic DNA is isolated from the donor cell, the umbilical cord tissue of the cloned dog, and the blood of the surrogate mother for paternity discrimination. To determine whether the produced transgenic model dogs are genetically matched with the donor donor, genomic DNA was extracted from the umbilical cord of the transgenic model dog, the blood of the donor dog, the blood of the surrogate mother, and the somatic cells of the donor donor. Sequencing was performed. First, microsatellite analysis used 18 canine-specific markers (FIG. 11). As shown in FIG. 11, the microsatellite patterns of cFF2 Parkinson's original cells and cFF2 Parkinson's disease model cloned dog 1 were found to be consistent in all locus.

형질전환 체세포를 이용한 핵치환시 퓨전전압에 따른 퓨전율을 확인하였다. 퓨전 전압을 34V, 49V, 59V로 달리 하였을 때, 퓨전 성공된 난자/퓨전시도된 난자를 퓨전율로 하여, 백분율로 표 2에 나타내었다.The fusion rate according to the fusion voltage during nuclear replacement using the transgenic somatic cells was confirmed. When the fusion voltage was changed to 34 V, 49 V, and 59 V, Table 2 shows the percentages of fusion successful eggs / fused eggs as the fusion rate.

Figure 112017111880720-pat00002
Figure 112017111880720-pat00002

기탁기관명 : 한국생명공학연구원Depositary: Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology

수탁번호 : KCTC13310BPAccession number: KCTC13310BP

수탁일자 : 2017818Deposit Date: 2017818

<110> RURAL DEVELOPMENT ADMINISTRATION <120> Vector comprising a combined dual Parkinson gene and disease model using the same <130> NPF-31300 <160> 12 <170> PatentIn version 3.2 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer <400> 1 ccttctacgg ctagggcaag 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer <400> 2 ttaagcgtac gaggcctacc 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer <400> 3 caaggccccc aaagtagtga 20 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer <400> 4 ctctcttacc cgtcattggc t 21 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer <400> 5 agtagcccag aagacagtgg a 21 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer <400> 6 acgcgtacgc gtttaggctt 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer <400> 7 ccaagctagg atggaggtgc 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer <400> 8 atgaatggcc tgggtggttt 20 <210> 9 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer <400> 9 ttgtggctgc tgctgagaaa a 21 <210> 10 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer <400> 10 cagaattcct tcctgtgggg ct 22 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer <400> 11 gtcatccctg agctgaacgg 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer <400> 12 tccgatgcct gcttcactac 20 <110> RURAL DEVELOPMENT ADMINISTRATION <120> Vector comprising a combined dual Parkinson gene and disease          model using the same <130> NPF-31300 <160> 12 <170> PatentIn version 3.2 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PCR primers <400> 1 ccttctacgg ctagggcaag 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PCR primers <400> 2 ttaagcgtac gaggcctacc 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PCR primers <400> 3 caaggccccc aaagtagtga 20 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PCR primers <400> 4 ctctcttacc cgtcattggc t 21 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PCR primers <400> 5 agtagcccag aagacagtgg a 21 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PCR primers <400> 6 acgcgtacgc gtttaggctt 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PCR primers <400> 7 ccaagctagg atggaggtgc 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PCR primers <400> 8 atgaatggcc tgggtggttt 20 <210> 9 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PCR primers <400> 9 ttgtggctgc tgctgagaaa a 21 <210> 10 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PCR primers <400> 10 cagaattcct tcctgtgggg ct 22 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PCR primers <400> 11 gtcatccctg agctgaacgg 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PCR primers <400> 12 tccgatgcct gcttcactac 20

Claims (16)

PINK1 유전자 중 309 위치에서 Gly이 Asp로 치환된 PINK1 돌연변이 유전자 및 알파-시뉴클레인(α-synuclein) 유전자의 53 위치에서 Ala이 Thr으로 치환된 알파-시뉴클레인 돌연변이 유전자를 포함하는 파킨슨병 질환모델 제작용 벡터로 형질전환되고, 기탁번호 KCTC13310BP로 기탁된, 복합 유전자 돌연변이 세포주.Parkinson's disease model comprising a PINK1 mutant gene with Gly substituted Asp at position 309 of the PINK1 gene and an alpha-synuclein mutant gene substituted with Ala Thr at position 53 of the alpha-synuclein gene Complex gene mutant cell line, transformed with a dragon vector and deposited with accession number KCTC13310BP. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 벡터는 레트로바이러스 벡터인 것을 특징으로 하는, 복합 유전자 돌연변이 세포주.
The method of claim 1,
Said vector is a retroviral vector, complex gene mutant cell line.
제1항에 있어서,
상기 파킨슨병 질환 동물모델은 개인 것을 특징으로 하는, 복합 유전자 돌연변이 세포주.
The method of claim 1,
The Parkinson's disease animal model is characterized in that the individual, complex gene mutant cell line.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 세포주는 포유류의 섬유아세포에서 유래한 것을 특징으로 하는, 복합 유전자 돌연변이 세포주.
The method of claim 1,
The cell line is characterized in that derived from fibroblasts of mammals, complex gene mutant cell line.
제6항에 있어서,
상기 포유류는 개인 것을 특징으로 하는, 복합 유전자 돌연변이 세포주.
The method of claim 6,
The mammalian gene complex cell line, characterized in that the individual.
제1항에 있어서,
상기 PINK1 돌연변이 유전자 및 알파-시뉴클레인 돌연변이 유전자는 인간 유래인 것을 특징으로 하는, 복합 유전자 돌연변이 세포주.
The method of claim 1,
The PINK1 mutant gene and the alpha-synuclein mutant gene are characterized in that the human, complex gene mutant cell line.
제1항, 제3항, 제4항, 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 복합 유전자 돌연변이 세포주를 탈핵시킨 인간 제외 동물 수정란에 도입하여 핵치환된, 형질전환된 파킨슨병 질환모델 동물 생산용 복제란.A transformed Parkinson's disease model animal transduced by introducing the complex gene mutant cell line of any one of claims 1, 3, 4, and 6 to 8 into a human-excluded fertilized egg, which is denuclearized. Production replica. 제9항에 기재된 복제란을 발달시켜 생산된, 형질전환된 파킨슨병 질환모델 개.A transformed Parkinson's disease model dog produced by developing the cloned egg according to claim 9. 제1항에 기재된 PINK1 돌연변이 유전자 및 알파-시뉴클레인 돌연변이 유전자를 벡터에 도입하는 단계;
상기 벡터를 이용하여, 포유류의 세포를 형질전환시키는 단계; 및
형질전환된 세포를 탈핵시킨 인간 제외 동물 수정란에 도입하는 핵치환 단계를 포함하고,
상기 핵치환 단계에서 전극(electrode)을 이용하는 퓨전 방법에서 35~55V의 퓨전전압으로 핵과 세포질을 융합하는 단계를 포함하는 복제란의 제조방법.
Introducing the PINK1 mutant gene and alpha-synuclein mutant gene of claim 1 into a vector;
Transforming a mammalian cell using the vector; And
A nuclear transfer step of introducing the transformed cells into a human-excluded animal fertilized egg that has been denuclearized,
The method of manufacturing a cloned egg comprising the step of fusing the nucleus and cytoplasm with a fusion voltage of 35 ~ 55V in the fusion method using an electrode in the nuclear substitution step.
제11항에 있어서,
상기 핵치환 단계에서 55% 이상의 퓨전율을 나타내는 핵치환 단계를 포함하는 복제란의 제조방법.
The method of claim 11,
The method of manufacturing a cloned egg comprising a nuclear substitution step exhibiting a fusion rate of 55% or more in the nuclear substitution step.
제11항에 기재된 방법에 의해 생산된 복제란을 대리모에 이식하는 단계를 포함하는 파킨슨 질환 모델 동물의 생산방법.A method for producing a Parkinson's disease model animal comprising transplanting a cloned egg produced by the method according to claim 11 to a surrogate mother. 제11항에 있어서,
상기 벡터는 레트로바이러스 벡터인 것을 특징으로 하는 파킨슨 질환 모델 동물의 생산방법.
The method of claim 11,
The vector is a production method of Parkinson's disease model animal, characterized in that the retroviral vector.
제11항에 있어서,
상기 포유류는 개인 것을 특징으로 하는, 파킨슨 질환 모델 동물의 생산방법.
The method of claim 11,
The mammal is characterized in that the individual, Parkinson's disease model animal production method.
제13항의 생산방법에 따라 생산된, 파킨슨 질환 모델 동물을 이용한 파킨슨병 예방제 또는 치료제의 스크리닝 방법.A method for screening a Parkinson's disease preventive or therapeutic agent using a Parkinson's disease model animal produced according to the production method of claim 13.
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