KR102221865B1 - Production of transgenic dogs that overexpress peroxisome proliferator-activated receptor-alpha in a muscle specific manner - Google Patents

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Abstract

본 발명은 근육 특이적으로 퍼옥시좀 증식체 활성화 수용체 알파(PPARα)를 과발현하는 형질전환 개 및 이의 제조방법, 그리고 이의 이용에 관한 것으로, 특히 근육 조직에서 특이적으로 PPARα 단백질을 과발현하도록 형질전환된 개를 지방산 산화 및 에너지 소비가 증가된 비만 저항성 동물 모델로 이용하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a transgenic dog that overexpresses the peroxisome proliferative activating receptor alpha (PPARα) specifically in muscle, and a method for producing the same, and to the use thereof, in particular, a transformation to specifically overexpress the PPARα protein in muscle tissue. It relates to the use of the dog as an animal model of obesity resistance with increased fatty acid oxidation and energy expenditure.

Description

근육 특이적 퍼옥시좀 증식체 활성화 수용체 알파(PPARα) 과발현 형질전환 개 생산 {Production of transgenic dogs that overexpress peroxisome proliferator-activated receptor-alpha in a muscle specific manner}Production of transgenic dogs that overexpress peroxisome proliferator-activated receptor-alpha in a muscle specific manner}

본 발명은 대사성 질환 연구를 위한 형질전환 개 및 이의 제조 방법, 그리고 이의 이용에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 퍼옥시좀 증식체 활성화 수용체 알파(PPARα)를 과발현시킨 형질전환 개를 대사성 질환 연구를 위한 모델로 이용하는 것이다.The present invention relates to a transgenic dog for metabolic disease research, a method for producing the same, and its use, and more specifically, to a transgenic dog overexpressing a peroxisome proliferative activating receptor alpha (PPARα) for metabolic disease research. It is used as a model.

생물체는 내적 및 외적 여러 요인으로 인해 생체 기능이 저하되어 세포 내의 항상성을 잃게 되면서, 당과 지방의 대사효율 또한 떨어지게 된다. 또한 식습관의 변화로 인한 과잉영양공급은 비만, 고지혈증, 당뇨병 등의 대사 기능 이상 및 고혈압, 아테롬성 경화증 등의 심혈관계 질환을 증가시키고 있으며, 이러한 병들은 유전적인 요소와 영양학적인 요소를 포함한 복합적인 원인을 가지고 있다.In living organisms, due to internal and external factors, the function of the living body is degraded, resulting in loss of homeostasis in cells, and the metabolic efficiency of sugars and fats is also reduced. In addition, overnutrition due to changes in eating habits increases metabolic dysfunction such as obesity, hyperlipidemia, diabetes, and cardiovascular diseases such as hypertension and atherosclerosis, and these diseases are a complex cause including genetic and nutritional factors. Have.

퍼옥시좀(Peroxisome)은 이러한 대사기능 이상과 관련이 있는 세포 내 소기관 중 하나로, 많은 연구를 통해 산소, 포도당, 지질, 호르몬의 대사에 있어 중요한 역할을 담당하고 있는 것으로 밝혀졌다. 또한, 퍼옥시좀은 세포 증식 및 분화의 조절 및 염즘 매개체들의 조절에도 폭 넓은 영향을 가지는 것으로 보고되고 있다.Peroxisome (Peroxisome) is one of the organelles in the cell that is related to this metabolic dysfunction, and through many studies, it has been found that it plays an important role in the metabolism of oxygen, glucose, lipids, and hormones. In addition, it has been reported that peroxisomes have a wide range of effects on the regulation of cell proliferation and differentiation and the regulation of inflammatory mediators.

상당수의 연구를 통해 퍼옥시좀 증식체 활성화 수용체(peroxisome proliferator-activated receptor, PPAR)라는 핵 호르몬 수용체가 대사기능 이상에 의한 질병의 약리학적 접근의 좋은 표적이 될 것이라는 증거들이 나탔다. PPAR은 48가지 핵 수용체(nuclear receptors) 중 하나로, 리간드와 결합하여 다운스트림에 있는 관련 유전자 발현을 조절하며, 현재까지 밝혀진 PPAR은 PPARα, PPARδ, PPARγ의 3가지 동형체(isoform)가 있다(J. Steroid Biochem. Molec. Biol., 51, 157, 1994; Gene Expression, 4, 281, 1995; Biochem. Biophys. Res. Commun., 224, 431, 1996).Nuclear hormone receptors, called peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs), have been shown to be a good target for pharmacological approaches to diseases caused by metabolic dysfunction. PPAR is one of 48 nuclear receptors, which binds to ligands and regulates the expression of related genes in the downstream, and PPARs that have been identified to date have three isoforms: PPARα, PPARδ, and PPARγ (J Steroid Biochem. Molec. Biol., 51, 157, 1994; Gene Expression, 4, 281, 1995; Biochem. Biophys. Res. Commun., 224, 431, 1996).

PPARα는 주로 혈관벽, 간, 심장, 근육, 신장, 갈색지방조직에서 발견되고, 페노피브레이트(Fenofibrate), 벤자피브레이트(bezafibrate), 시프로피브레이트(ciprofibrate), 젬피브로질(gemfibrozil)등의 피브레이트(fibrate)류는 PPARα의 작용제(agonist)로서 쥐와 사람의 동맥경화증을 예방하거나 발병을 지연시키고, 지방산화촉진을 통한 항비만 작용이 있는 것으로 알려져 있다. 또한, PPARα는 피부의 표피에서 각질형성세포 분화촉진 및 증식억제, 지질대사를 통한 피부장벽 형성 촉진, 염증의 억제, 및 상처회복에 있어 중요한 기능을 하고 있으며, 자외선에 의한 염증매개체의 생성억제와 홍반생성 억제작용도 보고되었다.PPARα is mainly found in blood vessel walls, liver, heart, muscle, kidney, and brown adipose tissue, and fibrates such as fenofibrate, bezafibrate, ciprofibrate, and gemfibrozil. (fibrate) is an agonist of PPARα, which prevents or delays the onset of arteriosclerosis in rats and humans, and is known to have anti-obesity action through promotion of fatty acidation. In addition, PPARα plays an important function in promoting keratinocyte differentiation and proliferation in the epidermis of the skin, promoting skin barrier formation through lipid metabolism, suppressing inflammation, and healing wounds. The inhibitory effect of erythema production has also been reported.

PPARδ는 PPARβ라고도 하며 많은 조직에 분포하며 특히 피부, 뇌, 지방조직에서 많이 발견된다. PPARδ는 콜레스테롤 역수송, 수초화(myelination), 및 상처회복에 관여하며, 지방산 대사와 에너지 생체항상성(homeostasis)에 매우 중요한 조절자로서 작용한다.PPARδ, also known as PPARβ, is distributed in many tissues and is particularly found in skin, brain, and adipose tissue. PPARδ is involved in reverse cholesterol transport, myelination, and wound repair, and acts as a very important regulator of fatty acid metabolism and energy homeostasis.

PPARγ는 지방조직에 가장 많이 나타나며, 혈관내피, 대식세포, 췌장 β-세포에서 발견되나, 간, 심장, 골격근과 같이 주로 PPARα가 발견되는 조직에서는 덜 발견된다. PPARγ는 지방 세포의 분화를 조절하고 전신 지질 항상성에 결정적인 역할을 한다.PPARγ is most common in adipose tissues, and is found in vascular endothelium, macrophages, and pancreatic β-cells, but less in tissues where PPARα is found, such as liver, heart, and skeletal muscle. PPARγ regulates the differentiation of adipocytes and plays a critical role in systemic lipid homeostasis.

PPAR이 지방대사에 중요한 역할을 하기 때문에, PPAR을 대상으로 하는 대사 질환의 치료제를 개발하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 PPARα가 지질대사, 염증 및 동맥경화증을 조절한다는 보고가 있으며 최근에는 염증, 동맥경화증, 비만 및 암 등을 개선시키고 치료하는 일종의 표적 단백질로서 PPARα에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.Since PPAR plays an important role in fat metabolism, many studies are being conducted to develop therapeutic agents for metabolic diseases targeting PPAR. In particular, it has been reported that PPARα regulates lipid metabolism, inflammation and arteriosclerosis, and in recent years, many studies on PPARα as a kind of target protein for improving and treating inflammation, arteriosclerosis, obesity, and cancer have been conducted.

PPARα는 미토콘드리아와 퍼옥시좀에서의 β-산화(β-oxidation) 및 미토콘드리아에서의 ω-산화(ω-oxidation)와 관련된 몇몇 이화작용 효소(catabolic enzyme)들의 발현을 증가시키고 이에 따라 간이나 근육에서 지방산의 산화를 증진시킨다고 알려져 있다. 최근 연구에서는 지방세포와 근육세포에서 PPARα의 활성을 인위적으로 활성화시키는 경우 지방산 산화와 에너지 소비에 관여하는 유전자들의 발현이 증가된다고 보고하고 있다. 특히 실험용 비만 쥐에게 PPARα에 대한 리간드 또는 아고니스트(agonist)를 처리한 결과, 지질 축적이 감소하는 것을 보고하고 있다(Wang Y. X. et al., Cell, 113: 159, 2003).PPARα increases the expression of several catabolic enzymes related to β-oxidation in mitochondria and peroxisomes and ω-oxidation in mitochondria, and thus in liver or muscle. It is known to enhance the oxidation of fatty acids. In recent studies, it has been reported that when PPARα activity is artificially activated in adipocytes and muscle cells, the expression of genes involved in fatty acid oxidation and energy consumption is increased. In particular, it has been reported that lipid accumulation is decreased as a result of treatment with a ligand or agonist for PPARα in experimental obese mice (Wang Y. X. et al., Cell, 113: 159, 2003).

또한, 가장 잘 알려진 PPARα의 리간드인 Wy14,643은 사람의 대사과정에서 트리글라이세라이드(triglyceride, TG)와 혈액 콜레스테롤 수치를 감소시키는 반면, 장과 간에서 고농도 지질단백질(high density lipoprotein; HDL)의 리모델링과 콜레스테롤 유출을 활성적으로 조절하는 것으로 알려져 있다(Peter Zahradka, Cardiovascular Drug Reviews, 25: 99, 2007; Caroline Duval et al., Biochemica et Biophtsica Acta, 1771: 961, 2007). 이외에도 PPARα의 리간드는 ABCA1경로를 자극시켜 혈관으로부터 콜레스테롤 제거를 촉진하면서 기능장애 형성을 감소시키는 것으로 알려져 있다(Chinetti et al., Nat Med., 7: 53-58, 2001). 또한, PPARα에 대한 특이 리간드인 피브레이트(fibrate)들은 대사 증후군을 가진 고인슐린증 환자에서 공복시 인슐린 농도와 포도당 농도를 낮춤으로써 PPARα가 포도당 항상성에 관여하는 것으로 알려져 있다. 또한, PPARα 지단백질 대사에 관련된 Apo A-I과 A-II는 HDL의 주요 단백질로서 조직에 있는 과량의 콜레스테롤을 간으로 이동시켜 혈관질환을 예방하는 효과를 나타내는데 PPARα Apo A-I과 A-II 유전자의 발현을 증가시켜 HDL 농도를 높임으로써 동맥경화의 발병률을 떨어뜨리는 것으로 알려져 있다(Stael B. et al., Circulation, 98: 2088-2093, 1998). In addition, Wy14,643, the most well-known PPARα ligand, reduces triglyceride (TG) and blood cholesterol levels in human metabolism, while high density lipoprotein (HDL) in the intestine and liver. It is known to actively regulate cholesterol remodeling and cholesterol outflow (Peter Zahradka, Cardiovascular Drug Reviews, 25: 99, 2007; Caroline Duval et al., Biochemica et Biophtsica Acta, 1771: 961, 2007). In addition, the ligand of PPARα is known to stimulate the ABCA1 pathway to promote cholesterol removal from blood vessels while reducing the formation of dysfunction (Chinetti et al., Nat Med., 7: 53-58, 2001). In addition, fibrate, a specific ligand for PPARα, is known to be involved in glucose homeostasis by lowering fasting insulin and glucose concentrations in hyperinsulinic patients with metabolic syndrome. In addition, Apo AI and A-II related to PPARα lipoprotein metabolism, as major proteins of HDL, have the effect of preventing vascular disease by moving excess cholesterol in tissues to the liver, increasing the expression of PPARα Apo AI and A-II genes. It is known to decrease the incidence of arteriosclerosis by increasing the HDL concentration (Stael B. et al., Circulation, 98: 2088-2093, 1998).

또한, PPARα KO 마우스는 1일 칼로리 섭취량이 증가하지 않더라도 비만 및 고중성지방혈증을 나타낸다는 보고도 있다. 이러한 효과는 주로 간에 의한 지방산 흡수의 감소 및 지방산 산화의 억제에 의해 설명된다 (J. Biol. Chem., 1998, 273, 29577-29585). 이러한 연구 보고들을 통하여 PPARα는 지방 분해에 폭넓게 관여하고 비만에 의한 대사성 질환의 중요한 표적 단백질인 것을 알 수 있다.In addition, it is reported that PPARα KO mice exhibit obesity and hypertriglyceridemia even if the daily caloric intake is not increased. This effect is mainly explained by the reduction of fatty acid absorption and inhibition of fatty acid oxidation by the liver (J. Biol. Chem., 1998, 273, 29577-29585). These research reports indicate that PPARα is widely involved in fat breakdown and is an important target protein for metabolic diseases caused by obesity.

이에, 본 발명자들은 대사성 질환 연구에 이용가능한 동물 모델을 제작하기 위해, 대사성 질환의 중요한 표적 단백질로 여겨지는 PPARα이 과발현 되도록 형질전환시킨 체세포의 핵을 이식하는 기술을 적용함으로써, 근육 특이적으로 PPARα 과발현된 개 모델을 제작할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors applied a technique for transplanting the nucleus of somatic cells transformed to overexpress PPARα, which is considered to be an important target protein for metabolic diseases, to produce an animal model usable for the study of metabolic diseases. It was confirmed that an overexpressed dog model could be produced, and the present invention was completed.

미국공개특허 US 2004-0038249 A1US published patent US 2004-0038249 A1 미국공개특허 US 2006-0242716 A1US published patent US 2006-0242716 A1

1. PPARα Protein Expression Was Increased by Four Weeks of Intermittent Hypoxic Training via AMPKα2-Dependent Manner in Mouse Skeletal Muscle. [PLoS One. 2015 Apr 29;10(4):e0122593]1.PPARα Protein Expression Was Increased by Four Weeks of Intermittent Hypoxic Training via AMPKα2-Dependent Manner in Mouse Skeletal Muscle. [PLoS One. 2015 Apr 29;10(4):e0122593] 2. Fatty acid homeostasis and induction of lipid regulatory genes in skeletal muscles of peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) alpha knock-out mice. Evidence for compensatory regulation by PPAR delta. [J Biol Chem. 2002 Jul 19;277(29):26089-26097]2.Fatty acid homeostasis and induction of lipid regulatory genes in skeletal muscles of peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) alpha knock-out mice. Evidence for compensatory regulation by PPAR delta. [J Biol Chem. 2002 Jul 19;277(29):26089-26097]

본 발명의 목적은 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a dog for a muscle-specific PPARα overexpression model and a method for producing the same.

본 발명의 다른 목적은 상기 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개의 제조방법에 필요한, 근육 특이적 발현 시스템을 이용한 근육 특이적 PPARα의 과발현 방법을 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide a method for overexpressing muscle-specific PPARα using a muscle-specific expression system, which is necessary for the method of manufacturing a dog for the muscle-specific PPARα overexpression model.

본 발명의 다른 목적은 상기 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개의 제조방법에 필요한 근육 특이적 발현 시스템, 상기 근육 특이적 발현 시스템으로 형질전환된 세포 및 핵 이식란을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a muscle-specific expression system required for the method of manufacturing a dog for the muscle-specific PPARα overexpression model, cells transformed with the muscle-specific expression system, and nuclear transfer embryos.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개의 다양한 용도를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide various uses of dogs for the muscle-specific PPARα overexpression model.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개 및 이의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a dog for a muscle-specific PPARα overexpression model and a method of manufacturing the same.

본 발명은 일 구체예로서,The present invention as an embodiment,

근육 특이적으로 퍼옥시좀 증식체 활성화 수용체 알파(PPARα)를 과발현시키는, 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터 및 PPARα 유전자를 함유하는 근육 특이적 PPARα 과발현 동물모델 제작용 재조합 벡터를 제공한다.It provides a recombinant vector for constructing a muscle-specific PPARα overexpression animal model containing a human myoglobin promoter and a PPARα gene, which overexpresses peroxisome proliferative activation receptor alpha (PPARα) specifically for muscle.

이때, 상기 벡터는 바이러스 벡터를 사용할 수 있으며, 상기 바이러스 벡터는 레트로바이러스 벡터, 아데노바이러스 벡터, 아데노 관련 바이러스 벡터, 허피스 바이러스 벡터, 아비폭스바이러스 벡터, 렌티바이러스 벡터로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 벡터일 수 있다.At this time, the vector may be a viral vector, and the viral vector is at least one vector selected from the group consisting of a retrovirus vector, an adenovirus vector, an adeno-related virus vector, a Herpes virus vector, an abipox virus vector, and a lentiviral vector. I can.

본 발명의 다른 구체예로서, As another embodiment of the present invention,

인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터 및 PPARα 유전자를 함유하는 벡터에 의해 형질전환된, 근육 특이적으로 PPARα 단백질을 과발현하는 것을 특징으로 하는 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개를 제공한다. A dog for a muscle-specific PPARα overexpression model characterized by overexpressing a muscle-specific PPARα protein transformed by a vector containing a human myoglobin promoter and a PPARα gene is provided.

상기 PPARα 단백질 과발현은 개의 근육 조직 또는 근육 조직을 구성하는 세포에서 발현된다.The PPARα protein overexpression is expressed in dog muscle tissue or cells constituting the muscle tissue.

상기 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개는 앞서 설명한 벡터로 형질전환된 것일 수 있다. 특히, 상기 형질전환된 세포는 게놈 내 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터 및 PPARα 유전자가 삽입된 것이며, 상기 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개는 형질전환된 세포의 핵을 체세포 핵이식 기술(somatic cell nuclear transfer, SCNT)에 의해 생성된 이식란을 통해 생산된 것을 특징으로 한다.The dog for the muscle-specific PPARα overexpression model may be transformed with the vector described above. In particular, the transformed cell is a human myoglobin (myoglobin) promoter and PPARα gene inserted in the genome, and the muscle-specific PPARα overexpression model dog is a somatic cell nuclear transfer technology (somatic cell nuclear transfer) to the nucleus of the transformed cell. , SCNT).

상기 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개는 비만 저항성을 가지는 비만 저항성 모델용 개인 것을 특징으로 한다.The muscle-specific PPARα overexpression model dog is characterized in that the individual for the obesity resistance model having obesity resistance.

그러므로, 본 발명은 또 다른 구체예로서, Therefore, the present invention is another embodiment,

상기 설명한 재조합벡터가 도입된 핵 공여 세포의 핵을 탈핵된 난자에 이식하여 산자를 생산하는 것을 특징으로 하는, 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a dog for a muscle-specific PPARα overexpression model, characterized in that the nucleus of a nuclear donor cell into which the recombinant vector has been introduced is transplanted into an enucleated egg to produce a litter.

이때, 상기 핵 공여 세포는 개의 배아세포, 체세포 또는 줄기세포일 수 있다. 바람직하게는, 태아 유래 세포 및 성체 섬유아세포, 난구세포일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 개의 태아 및 성체에서 분리한 섬유아세포를 이용한다.At this time, the nuclear donor cells may be dog embryonic cells, somatic cells, or stem cells. Preferably, it may be a fetal-derived cell, an adult fibroblast, or a cumulus cell. In one embodiment of the present invention, fibroblasts isolated from fetuses and adults are used.

그러므로, 본 발명의 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개의 제조방법은 보다 구체적인 예로 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다.Therefore, the method of manufacturing a dog for a muscle-specific PPARα overexpression model of the present invention may include the following steps as a more specific example.

(a) 개로부터 분리한 체세포 또는 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는 핵 공여 세포 제조단계;(a) preparing a nuclear donor cell comprising culturing somatic cells or stem cells isolated from dogs;

(b) 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터(hMbp)와 PPARα 유전자를 함유하는 재조합벡터를 상기 핵 공여 세포에 도입하는 단계;(b) introducing a recombinant vector containing a human myoglobin promoter (hMb p ) and a PPARα gene into the nuclear donor cell;

(c) 개의 난자로부터 핵을 제거하여 탈핵 난자를 제조하는 단계;(c) removing the nucleus from the dog's egg to prepare an enucleated egg;

(d) 상기 (c) 단계의 탈핵 난자에 (b) 단계의 핵 공여 세포를 미세주입하고 융합시키는 단계; (d) microinjecting and fusing the nuclear donor cells of step (b) into the enucleated oocytes of step (c);

(e) 상기 (d) 단계에서 융합된 난자를 활성화시키는 단계; 및(e) activating the egg fused in step (d); And

(f) 상기 활성화된 난자를 대리모 개의 난관에 이식하는 단계.(f) implanting the activated egg into the fallopian tube of the surrogate mother dog.

본 발명은 상기 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개의 제조방법의 과정에서 수득될 수 있는 근육 특이적 PPARα 과발현 모델 제작에 필요한 형질전환 벡터, 세포 및 핵 이식란 등을 모두 포함한다. The present invention includes all of the transformation vectors, cells, and nuclear transfer embryos required for the production of a muscle-specific PPARα overexpression model that can be obtained in the course of the method for manufacturing a dog for the muscle-specific PPARα overexpression model.

즉, 본 발명은 또 다른 구체예로서,That is, the present invention is another specific example,

PPARα 유전자 및 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터를 함유하는 재조합 벡터가 도입된, 근육 특이적 PPARα 과발현 동물모델 제작용 형질전환 세포를 제공할 수 있고,A recombinant vector containing a PPARα gene and a human myoglobin promoter can be introduced, and a transformed cell for producing a muscle-specific PPARα overexpression animal model can be provided,

PPARα 유전자 및 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터를 함유하는 재조합 벡터로 형질전환된 개 유래 체세포 또는 줄기세포의 핵을 탈핵된 난자에 이식하여 형성된 개의 핵 이식란도 제공할 수 있다. A canine nuclear transfer embryo formed by transplanting the nucleus of a dog-derived somatic cell or stem cell transformed with a recombinant vector containing a PPARα gene and a human myoglobin promoter into an enucleated egg can also be provided.

또한, 본 발명은 상기 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개의 다양한 용도를 제공한다.In addition, the present invention provides various uses of dogs for the muscle-specific PPARα overexpression model.

일 예로써, 다음을 포함하는, 비만 저항성의 유지 또는 증가를 위한 약제를 스크리닝하는 방법을 제공한다:As an example, there is provided a method for screening a medicament for maintaining or increasing obesity resistance, comprising:

1) 본 발명의 근육 특이적 PPARα 과발현 모델 개에 비만 저항성을 유지하거나 증가시키길 수 있는 후보물질을 투여하는 단계;1) administering a candidate substance capable of maintaining or increasing obesity resistance to the muscle-specific PPARα overexpression model dog of the present invention;

2) 후보물질 투여 후, 상기 개의 근육 조직을 후보물질을 투여하지 않은 대조군과 비만 저항성을 비교하여 분석하는 단계.2) After administration of the candidate substance, analyzing the muscle tissue of the dog by comparing the control group to which the candidate substance was not administered and obesity resistance.

이처럼, 본 발명은 대사성 질환(예를 들면, 비만 등)에 있어서, 대사성 질환에 저항성을 가지는 근육 특이적 PPARα 과발현 동물모델 및 이의 다양한 용도를 제공한다.As described above, the present invention provides a muscle-specific PPARα overexpression animal model having resistance to metabolic diseases and various uses thereof in metabolic diseases (eg, obesity, etc.).

본 발명의 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개는, 근육 특이적으로 과발현된 PPARα에 의해 지방산 산화와 에너지 소비에 관여하는 유전자들의 발현이 증가함에 따라 향상된 신체 기능 및 비만 저항성을 가지는 개 모델로서, 비만 등과 같은 대사성 질환 관련 연구(비만 저항성 연구 등), 운동능/근력 향상 연구(근육위축 치료 연구 등 포함) 및 항노화 연구에 다양하게 활용될 수 있을 것이다.The dog for the muscle-specific PPARα overexpression model of the present invention is a dog model having improved body function and resistance to obesity as the expression of genes involved in fatty acid oxidation and energy consumption is increased by muscle-specific overexpression of PPARα. It can be used in various studies related to metabolic diseases such as studies related to metabolic diseases (obesity resistance studies, etc.), motor performance/muscle enhancement studies (including muscle atrophy treatment studies, etc.), and anti-aging studies.

도 1은 PPARα 유전자 및 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터를 포함하는 재조합 벡터의 일 구체예로서의 모식도이다.
도 2는 재조합 벡터로 형질전환된 섬유아세포의 GFP 발현에 대한 형광 현미경 관찰 사진이다.
도 3은 재조합 벡터로 형질전환된 섬유아세포의 Puro R 및 GFP 발현의 PCR 결과이다.
도 4는 체세포 핵이식 기술을 도식화한 것이다.
도 5는 체세포 핵이식 기술을 통해 생성된 개에서의 PPARα 발현을 확인하기 위한 PCR용 프라이머를 나타낸다.
도 6은 체세포 핵이식 기술을 통해 생성된 개의 수의 정리하여 나타낸다.
도 7은 체세포 핵이식 기술을 통해 생성된 개의 이미지이다.
도 8은 체세포 핵이식 기술을 통해 생성된 개에서 PPARα 발현을 확인한 PCR 결과이다.
도 9는 체세포 핵이식 기술을 통해 생성된 개의 체중 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10은 형질전환 개체에서 오래 유전자의 삽입을 southern blotting으로 확인한 결과이다(N, non-cloned dog, P, vector, α 1-3, transgenic cloned dogs).
도 11은 2월령, 6월령 및 2년령의 형질전환 개체 및 각 나이에 맞는 대조군에서의 serum lipase 농도를 나타낸다.
도 12는 체중 증가량을 비교한 그래프로, (A) 전체 세 마리의 형질전환 개(AL dogs) 및 (B) 오직 두 마리의 형질전환 개(6주간 모든 사료를 먹은 AL1 및 AL2)의 체중 증가량을 분석한 결과이다.
1 is a schematic diagram as a specific example of a recombinant vector comprising a PPARα gene and a human myoglobin promoter.
2 is a fluorescence microscopic observation photograph of GFP expression in fibroblasts transformed with a recombinant vector.
3 is a PCR result of Puro R and GFP expression of fibroblasts transformed with a recombinant vector.
4 is a schematic diagram of somatic cell nuclear transplantation technology.
5 shows PCR primers for confirming the expression of PPARα in dogs generated through somatic cell nuclear transplantation technology.
6 is a summary of the number of dogs generated through somatic cell nuclear transplantation technology.
7 is an image of a dog generated through somatic cell nuclear transplantation technology.
8 is a PCR result confirming the expression of PPARα in dogs generated through somatic cell nuclear transplantation technology.
9 is a graph showing changes in weight of a dog generated through somatic cell nuclear transplantation technology.
Figure 10 is a result of confirming long-term gene insertion in a transgenic individual by southern blotting (N, non-cloned dog, P, vector, α 1-3, transgenic cloned dogs).
Figure 11 shows the serum lipase concentration in the transgenic individuals of 2 months old, 6 months old and 2 years old and the control group suitable for each age.
Figure 12 is a graph comparing the amount of weight gain, (A) the total weight gain of three transgenic dogs (AL dogs) and (B) only two transgenic dogs (AL1 and AL2 who ate all feed for 6 weeks) Is the result of analysis.

본 발명에서 사용되는 대표적인 용어에 대한 정의는 이하와 같다.Definitions of representative terms used in the present invention are as follows.

"근육 특이적 발현 시스템"은 임의의 유전자 또는 단백질이 근육 조직 또는 근육 조직을 이루는 세포에서 발현되도록하는 시스템을 통칭하는 용어이다. 상기 근육 특이적 발현 시스템은 근육 조직 또는 근육 조직을 이루는 세포에서 특이적으로 임의의 유전자 또는 단백질의 발현을 조절할 수 있는 조절 인자(regulatory element), 예를 들면, 프로모터(promoter), 인핸서(enhancer) 등을 포함할 수 있으며, 상기 발현 시스템은 임의의 유전자를 암호화하는 핵산 서열을 포함하는 벡터 시스템, 바이러스 시스템 등이 대표적이나, 임의의 유전자 또는 단백질을 세포 내에서 발현시킬 수 있는 모든 시스템도 포함한다.“Muscle-specific expression system” is a collective term for a system that allows any gene or protein to be expressed in muscle tissue or cells constituting muscle tissue. The muscle-specific expression system is a regulatory element capable of specifically controlling the expression of any gene or protein in muscle tissue or cells constituting the muscle tissue, for example, a promoter, an enhancer. The expression system may include a vector system, a virus system, etc. including a nucleic acid sequence encoding an arbitrary gene, but also includes any system capable of expressing an arbitrary gene or protein in a cell. .

"벡터" 또는 "발현 벡터"는 구조유전자를 암호화하는 핵산이 삽입될 수 있고, 숙주 세포 내에서 상기 핵산을 발현할 수 있는 당분야에 공지된 플라스미드, 전이인자(Transposable element) 포함 벡터, 바이러스 벡터 또는 기타 매개체를 의미한다. 바람직하게는 전이인자 포함 벡터 또는 바이러스 벡터일 수 있다."Vector" or "expression vector" is a plasmid known in the art that can insert a nucleic acid encoding a structural gene and express the nucleic acid in a host cell, a vector including a transposable element, and a viral vector. Or other media. Preferably, it may be a vector containing a transfer factor or a viral vector.

"재조합 벡터"란 적당한 숙주세포에서 목적 단백질 또는 목적 RNA를 발현할 수 있는 벡터로서, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동가능하게 연결된 필수적인 조절 요소를 포함하는 유전자 작제물을 말한다.The term "recombinant vector" refers to a vector capable of expressing a protein of interest or RNA of interest in a suitable host cell, and refers to a genetic construct comprising essential regulatory elements operably linked so that a gene insert is expressed.

"발현 조절 서열(expression control sequence)" 또는 "조절 인자(regulatory element)"이란 특정한 숙주 세포에서 작동 가능하게 연결된 핵산 서열의 발현을 조절하는 DNA 서열을 의미한다. 그러한 조절 서열은 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함한다. 본 발명에서 조절 인자는 프로모터, 인핸서 등일 수 있다.The term "expression control sequence" or "regulatory element" refers to a DNA sequence that controls the expression of a nucleic acid sequence operably linked in a particular host cell. Such regulatory sequences include any operator sequence for regulating transcription, a sequence encoding a suitable mRNA ribosome binding site, and a sequence regulating the termination of transcription and translation. In the present invention, the regulatory factor may be a promoter or enhancer.

"프로모터"는 특정 서열과 연결된 경우 특정 뉴클레오티드 서열이 mRNA로 전사되는 것을 조절할 수 있는 DNA 서열을 의미한다. 통상적으로, 프로모터는 모든 경우에 적용되는 것은 아니나 mRNA로 전사될 목적하는 뉴클레오티드 서열의 5'(즉, 상류)에 존재하고 RNA 폴리머라제 및 기타 전사 개시를 위한 전사 인자가 특이적으로 결합하는 부위를 제공한다. 본 발명의 프로모터는 구성적 프로모터이다. 프로모터와 관련하여 사용되는 용어 "구성적"은 프로모터가 자극(예, 열 쇼크, 화학물질 등) 없이도 작동가능하게 연결된 핵산 서열의 전사를 지시할 수 있다는 것을 의미한다. 본 발명의 프로모터는 바람직하게는 인간 myoglobin 프로모터일 수 있다. myoglobin 프로모터는 프로모터에 연결된 특정 서열이 근육 특이적으로 전사되도록 조절할 수 있다."Promoter" refers to a DNA sequence capable of controlling the transcription of a specific nucleotide sequence into mRNA when linked to a specific sequence. Typically, the promoter is not applied in all cases, but exists 5'(i.e., upstream) of the desired nucleotide sequence to be transcribed into mRNA, and the site to which RNA polymerase and other transcription factors for initiating transcription specifically bind. to provide. The promoter of the present invention is a constitutive promoter. The term “constitutive” as used in connection with a promoter means that the promoter is capable of directing the transcription of an operably linked nucleic acid sequence without stimulation (eg, heat shock, chemicals, etc.). The promoter of the present invention may preferably be a human myoglobin promoter. The myoglobin promoter can be regulated so that a specific sequence linked to the promoter is transcribed specifically for muscle.

"작동 가능하게 연결된(operably linked)"이란 일반적인 기능을 수행하도록 핵산 발현조절 서열과 목적하는 단백질 또는 RNA를 코딩하는 핵산 서열이 기능적으로 연결(functional linkage)되어 있는 것을 말한다. 예를 들어 프로모터와 단백질 또는 RNA를 코딩하는 핵산 서열이 작동가능하게 연결되어 코딩하는 핵산 서열의 발현에 영향을 미칠 수 있다. 재조합 벡터와의 작동적 연결은 당해 기술 분야에서 잘 알려진 유전자 재조합 기술을 이용하여 제조할 수 있다."Operably linked" refers to a functional linkage between a nucleic acid expression control sequence and a nucleic acid sequence encoding a protein or RNA of interest to perform a general function. For example, a promoter and a nucleic acid sequence encoding a protein or RNA can be operably linked to affect the expression of the encoding nucleic acid sequence. The operative linkage with a recombinant vector can be made using genetic recombination techniques well known in the art.

"형질전환"이란 외부로부터 주어진 DNA에 의하여 생물의 유전적인 성질을 변화시키는 것을 의미한다. 형질전환시키는 방법으로는 종래 알려진 다양한 방법, 예를 들면, 미세주입법(microinjection), 전기 천공법(electroporation), 입자 분사법(particle bombardment), 정자를 이용하는 방법(sperm-mediated gene transfer), 바이러스 감염법(viral infection), 직접근육주입법(direct muscle injection), 인슐레이터(insulator) 및 트랜스포존(trnasposon)을 이용한 기법 중에서 적절하게 선택하여 적용할 수 있다. 바람직하게 본 발명에서는 인간 PPARα를 포함하는 발현 벡터를 개 태아 섬유아세포에 바이러스 감염법을 통해 형질전환시킬 수 있다."Transformation" means to change the genetic properties of an organism by DNA given from outside. Transformation methods include various methods known in the art, such as microinjection, electroporation, particle bombardment, sperm-mediated gene transfer, and viral infection. It can be appropriately selected and applied from techniques using virtual infection, direct muscle injection, insulator, and transposon. Preferably, in the present invention, the expression vector containing human PPARα can be transformed into canine fetal fibroblasts through viral infection.

"세포", "숙주 세포", "변형 숙주 세포" 등은 특정 대상 세포뿐만 아니라 이런 세포의 자손 또는 잠재적 자손을 의미한다. 특정 변형은 돌연변이 또는 환경 영향에 의해 후대에서 일어날 수 있기 때문에, 이런 자손은, 사실상, 부모 세포와 동일하지 않을 것이나 본 발명에 사용된 용어와 범위 내에 여전히 포함된다.“Cell”, “host cell”, “modified host cell” and the like refer to a particular target cell as well as progeny or potential progeny of such cells. Because certain modifications may occur laterally by mutation or environmental influences, such progeny, in fact, will not be identical to the parental cell, but are still included within the term and scope used herein.

"질환 연구용 모델 동물"이란 사람의 질병과 아주 유사한 형태의 질병을 가지거나 또는 질병에 저항성을 가지는 동물을 통칭한다. 사람의 질병 연구에 있어 질환 모델 동물이 의미를 갖는 것은 사람과 동물들 간의 생리적 또는 유전적인 유사성에 의한다. 질병 연구에 있어 생체의학 질환 연구용 모델 동물은 질병의 다양한 원인과 발병과정 및 진단에 대한 연구용 재료를 제공해주고, 질환 연구용 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.The term "model animal for disease research" refers to an animal having a disease very similar to a human disease or resistant to a disease. The significance of disease model animals in human disease research is based on physiological or genetic similarities between humans and animals. In disease research, model animals for biomedical disease research provide materials for research on various causes, pathogenesis, and diagnosis of diseases. Through the study of model animals for disease research, genes related to diseases are identified, and interactions between genes are performed. It is possible to understand and obtain basic data to determine the possibility of practical use through the actual efficacy and toxicity tests of the developed new drug candidate.

"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. 가장 바람직한 동물은 개이다."Animal" or "experimental animal" means any mammalian animal other than human. The animal includes 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. These animals include laboratory animals or other animals, rabbits, rodents (e.g. mice, rats, hamsters, gerbils and guinea pigs), cattle, sheep, pigs, goats, horses, dogs, cats, birds (e.g., Chickens, turkeys, ducks, goose), primates (eg, chimpanzees, monkeys, rhesus monkeys). The most preferred animal is a dog.

"과발현(overexpression)"은 임의의 유전자 또는 단백질이 정상적인 수준 이상으로 발현되는 것으로 의미한다. 본 발명에서 PPARα 단백질의 발현이 정상세포의 발현양이상으로 발현하는 것을 의미하며, 특히 근육조직 또는 근육조직을 이루는 세포에서 특이적으로 발현이 정상적인 수준 이상으로 발현하는 것일 수 있다. 과발현 형질전환체는 PPARα 단백질이 정상수준 이상으로 발현되는 형질전환 세포, 형질전환 조직 또는 형질전환 동물일 수 있다. 예를 들어, 근육 특이적 발현 시스템을 포함하는 물질에 해당 세포, 조직 또는 동물을 노출시키거나, 해당 물질을 도입함으로써 생성된 과발현 형질전환체일 수 있다.“Overexpression” means that any gene or protein is expressed above a normal level. In the present invention, it means that the expression of the PPARα protein is expressed above the expression level of normal cells, and in particular, expression may be expressed above the normal level in muscle tissue or cells constituting the muscle tissue. The overexpressing transformant may be a transformed cell, a transformed tissue, or a transformed animal in which the PPARα protein is expressed above a normal level. For example, it may be an overexpression transformant produced by exposing the cells, tissues, or animals to a substance including a muscle-specific expression system, or introducing the substance.

"핵 이식"은 탈핵 된 난자에 다른 세포 또는 핵을 인공적으로 결합시켜 동일한 형질을 갖도록 하는 유전자 조작기술을 말한다. "핵 이식란"은 핵 공여 세포가 도입 또는 융합된 난자를 말한다. "Nuclear transplantation" refers to a genetic engineering technology that artificially binds another cell or nucleus to an enucleated egg to have the same traits. "Nuclear transplantation" refers to an egg into which a nuclear donor cell has been introduced or fused.

"복제"는 한 개체와 동일한 유전자 세트를 가진 새로운 개체를 만드는 유전자 조작기술로서 특히 본 발명에서는 개의 체세포, 배아 세포, 태아 유래 세포 및/또는 성체 유래 세포가 다른 세포의 핵 DNA 서열과 실질적으로 동일한 핵 DNA 서열을 갖는 것을 말한다. 본 발명은 핵 이식 기술을 이용하여 개를 복제하는 기술을 이용한다. 특히, 체세포 핵 이식 기술은 생식과정에서 일반적으로 이루어지는 감수분열 및 반수 염색체 보유 생식세포를 경유하지 않고도 자손을 탄생시킬 수 있는 기술로서 성체가 가진 배수체 보유 체세포를 핵이 제거된 난자에 이식하여 수정란을 생산하고 상기 수정란을 생체 내로 이식하여 새로운 개체를 발생시키는 방법이다."Replication" is a genetic engineering technology to create a new individual having the same set of genes as one individual. In particular, in the present invention, dog somatic cells, embryonic cells, fetal-derived cells and/or adult-derived cells are substantially identical to the nuclear DNA sequence of other cells. It refers to having a nuclear DNA sequence. The present invention uses a technique for cloning a dog using a nuclear transfer technique. In particular, somatic cell nucleus transplantation technology is a technology that allows progeny to be born without passing through meiosis and haploid-bearing germ cells, which are generally performed in the reproductive process. It is a method of producing and transplanting the fertilized egg into a living body to generate a new individual.

"핵 공여 세포"는 핵 수용체인 수핵 난자로 핵을 전달하는 세포 또는 세포의 핵을 말한다. "난자"는 바람직하게는 제2차 감수분열 중기까지 도달한 성숙난자를 말한다. 본 발명에서 상기 핵 공여 세포로는 개의 체세포 또는 줄기세포를 사용할 수 있다."Nuclear donor cell" refers to a cell or nucleus of a cell that transfers the nucleus to a nuclear receptor, a recipient egg. "Ovum" preferably refers to a mature egg that has reached the second stage of meiosis. In the present invention, canine somatic cells or stem cells may be used as the nuclear donor cells.

"체세포(somatic cell)"란, 다세포 생물을 구성하는 세포 중 생식 세포 이외의 세포이며, 어떤 목적으로 특화하여 그 이외의 세포는 되지 않는 분화된 세포와, 여러가지 다른 기능을 갖는 세포로 분화되는 능력을 갖는 세포를 포함한다.A "somatic cell" is a cell other than a germ cell among cells constituting a multicellular organism, and the ability to differentiate into a differentiated cell that specializes for a certain purpose and does not become a cell other than that, and a cell with various other functions. Includes cells with

"줄기세포(stem cell)"는 어떤 조직으로든 발달할 수 있는 세포를 의미한다. 기본적인 특징으로는 두 가지가 있는데, 우선 반복 분열하여 자신을 만들어 내는 자기 재생산(self-renewal), 그리고 환경에 따라 특정한 기능을 지닌 세포로 분화할 수 있는 다분화 능력을 갖는다. "Stem cell" means a cell that can develop into any tissue. There are two basic characteristics. First, it has the ability to differentiate itself into cells with specific functions depending on the environment, self-renewal, which creates oneself by repetitive division.

"배양"은 생물체나 생물체의 일부(기관, 조직, 세포 등)를 적당히 인공적으로 조절한 환경조건에서 생육시키는 일로써, 이 경우 외적 조건으로 온도, 습도, 빛, 기체상의 조성(이산화탄소나 산소의 분압) 등이 중요하며, 그 밖에 배양되는 생물체에 가장 중요한 직접적인 영향을 주는 것은 배지(배양기)로, 그 생물체의 직접적인 환경인 동시에 생존이나 증식에 필요한 각종 영양소의 공급장이다."Cultivation" is the growth of living organisms or parts of living organisms (organs, tissues, cells, etc.) under appropriately artificially controlled environmental conditions. In this case, external conditions include temperature, humidity, light, and gaseous composition (carbon dioxide or oxygen). Partial pressure), etc. are important, and the most important direct influence on the organism to be cultured is the medium (incubator), which is the direct environment of the organism and the supply of various nutrients necessary for survival or proliferation.

"체외배양"이란 세포 등이 체내에서 자라는 상태와 구분되는 방법으로 실험실의 인큐베이터(incubator)에서 체내의 환경과 유사한 조건으로 배양하는 일련의 실험실 과정을 의미하는 것이다."In vitro culture" refers to a series of laboratory processes in which cells are cultured in a laboratory incubator under conditions similar to the internal environment in a manner that is distinct from the state in which cells grow in the body.

"배지" 또는 "배지 조성물"은 당, 아미노산, 각종 영양물질, 혈청, 성장인자, 무기질 등의 세포의 성장 및 증식 등에 필수적인 요소를 포함하는 생체 외에서 세포 등의 성장 및 증식을 위한 혼합물을 말한다. "Medium" or "medium composition" refers to a mixture for growth and proliferation of cells, etc. in vitro, including essential elements such as sugar, amino acids, various nutrients, serum, growth factors, minerals, etc. essential for the growth and proliferation of cells.

"산자(living offspring)"는 자궁 밖에서 생존할 수 있는 동물을 말한다. 바람직하게는, 1초, 1분, 한 시간, 하루, 한 주, 한 달, 6달 또는 일 년 이상 생존할 수 있는 동물을 말한다. 상기 동물은 생존을 위해 자궁 내 환경을 필요로 하지 않는다."Living offspring" refers to an animal that can survive outside the womb. Preferably, it refers to an animal that can survive for one second, one minute, one hour, one day, one week, one month, six months, or one year or more. These animals do not require an intrauterine environment to survive.

"비만(obesity)"은 체지방이 과도한 상태를 말하는 것으로, 임상적으로 체질량지수가 한국의 경우 25, 세계보건기구(WHO)에 의하면 30 이상인 경우를 의미한다. 이때 체질량지수(body mass index; BMI)는 신장의 제곱에 대한 체중(kg/m2)으로 계산된다. 일반적으로 체중이 정상치보다 높은 경우를 의미하지만 체중이 많이 나가지 않더라도 몸의 구성성분 중 체지방의 비율이 높은 경우 비만이라고 진단하며, 성인과 어린이 모두에서 발병하는 질환이다. 또한, 비만은 지방산의 산화, 에너지 소비 등과 관련 메커니즘 또는 인자들의 불활성화 또는 이상/장애로 인해 발생하는 질환이다."Obesity" refers to a condition in which body fat is excessive, and clinically, the body mass index is 25 in Korea and 30 or more according to the World Health Organization (WHO). At this time, the body mass index (BMI) is calculated as the weight of the square of the height (kg/m 2 ). In general, it means when the weight is higher than the normal value, but even if the weight is not much, it is diagnosed as obesity when the proportion of body fat among the components of the body is high, and it is a disease that occurs in both adults and children. In addition, obesity is a disease caused by inactivation or abnormality/disorder of mechanisms or factors related to oxidation of fatty acids, energy consumption, and the like.

"비만 저항성"은 지방산 산화, 에너지 소비 등 비만을 저해하는 메커니즘 또는 인자들을 증가 또는 활성화시켜 비만을 야기할 수 있는 요인 및 환경을 억제 또는 저해함으로써 비만의 발생이 억제되거나 감소된 상태를 의미한다."Obesity resistance" refers to a state in which the occurrence of obesity is suppressed or reduced by inhibiting or inhibiting factors and environments that may cause obesity by increasing or activating mechanisms or factors that inhibit obesity, such as fatty acid oxidation and energy consumption.

"치료"는 이롭거나 바람직한 임상적 결과를 수득하기 위한 접근을 의미한다. 본 발명의 목적을 위해서, 이롭거나 바람직한 임상적 결과는 비제한적으로, 증상의 완화, 질병 범위의 감소, 질병 상태의 안정화 (즉, 악화되지 않음), 질병 진행의 지연 또는 속도의 감소, 질병 상태의 개선 또는 일시적 완화 및 경감 (부분적이거나 전체적으로), 검출 가능하거나 또는 검출되지 않거나의 여부를 포함한다. "치료"는 치료학적 치료 및 예방적 또는 예방조치 방법 모두를 가리킨다. 상기 치료들은 예방되는 장애뿐만 아니라 이미 발생한 장애에 있어서 요구되는 치료를 포함한다. 질병을 "완화(Palliating)"하는 것은 치료를 하지 않은 경우와 비교하여, 질병상태의 범위 및/또는 바람직하지 않은 임상적 징후가 감소되거나 및/또는 진행의 시간적 추이(time course)가 늦춰지거나 길어지는 것을 의미한다.“Treatment” refers to an approach to obtain beneficial or desirable clinical outcomes. For the purposes of the present invention, beneficial or desirable clinical outcomes include, but are not limited to, alleviation of symptoms, reduction of disease range, stabilization of disease state (i.e., not exacerbation), delay or decrease in disease progression, disease state Amelioration or temporal alleviation and alleviation of (partially or entirely), detectable or undetectable. "Treatment" refers to both therapeutic treatment and prophylactic or preventative measures. Such treatments include the disorder to be prevented as well as the treatment required for a disorder that has already occurred. "Palliating" the disease is a reduced or prolonged time course of progression and/or the extent of the disease state and/or undesirable clinical signs compared to without treatment. Means to lose.

"약"이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.“About” means 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 for a reference amount, level, value, number, frequency, percentage, dimension, size, amount, weight or length. , Means an amount, level, value, number, frequency, percentage, dimension, size, amount, weight or length varying by 3, 2 or 1%.

본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "함유하다" 및 "포함하다"란 말은 제시된 단계 또는 원소, 또는 단계 또는 원소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 원소, 또는 단계 또는 원소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.Throughout this specification, unless the context requires otherwise, the terms "include" and "comprise" include, but are not limited to, a given step or element, or a group of steps or elements, but any other step or element, or step or element. It should be understood to imply that the group of people is not excluded.

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

본 발명은 근육 특이적 PPARα 발현 동물 모델에 관한 것이다.The present invention relates to a muscle-specific PPARα expression animal model.

보다 구체적으로, 근육 특이적 PPARα 과발현 개 모델, 이의 제조 방법 및 이의 이용에 관한 것이다.More specifically, it relates to a muscle-specific PPARα overexpressing dog model, a method of making the same, and its use.

본 발명의 근육 특이적 PPARα 과발현 개 모델은 근육 조직 또는 근육 조직을 구성하는 세포에서 특이적으로 PPARα 단백질을 과발현하도록 형질전환시켜 사용하는 것을 특징으로 한다.The muscle-specific PPARα overexpression dog model of the present invention is characterized in that it is transformed and used to specifically overexpress the PPARα protein in muscle tissue or cells constituting muscle tissue.

이 때, 공지이 임의의 방법을 이용하여 PPARα 유전자로 형질전환시킬 수 있지만, 바람직하게는 체세포 핵이식 방법(somatic cell nuclear transfer, SCNT)을 이용한다. 즉, 특정 유전자 PPARα를 과발현시킨 형질전환 세포주를 이용한 체세포핵이식(SCNT) 방식을 이용하여 본 발명의 근육 특이적 PPARα 과발현 모델 복제 동물을 생산한다.In this case, the PPARα gene can be transformed using any known method, but a somatic cell nuclear transfer (SCNT) method is preferably used. That is, a muscle-specific PPARα overexpression model cloned animal of the present invention is produced using a somatic cell nucleus transplantation (SCNT) method using a transformed cell line overexpressing a specific gene PPARα.

그러므로, 예를 들어, 체세포 핵이식 방법을 통한 본 발명의 근육 특이적 PPARα 과발현 모델 개 생산방법은, Therefore, for example, the method for producing muscle-specific PPARα overexpression model dogs of the present invention through somatic cell nuclear transplantation method,

(a) 개로부터 분리한 체세포 또는 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는 핵 공여 세포 제조단계;(a) preparing a nuclear donor cell comprising culturing somatic cells or stem cells isolated from dogs;

(b) 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터(hMbp)와 PPARα 유전자를 함유하는 재조합벡터를 상기 핵 공여 세포에 도입하는 단계;(b) introducing a recombinant vector containing a human myoglobin promoter (hMb p ) and a PPARα gene into the nuclear donor cell;

(c) 개의 난자로부터 핵을 제거하여 탈핵 난자를 제조하는 단계;(c) removing the nucleus from the dog's egg to prepare an enucleated egg;

(d) 상기 (c) 단계의 탈핵 난자에 (b) 단계의 핵 공여 세포를 미세주입하고 융합시키는 단계; (d) microinjecting and fusing the nuclear donor cells of step (b) into the enucleated oocytes of step (c);

(e) 상기 (d) 단계에서 융합된 난자를 활성화시키는 단계; 및(e) activating the egg fused in step (d); And

(f) 상기 활성화된 난자를 대리모 개의 난관에 이식하는 단계를 포함한다. (f) implanting the activated egg into an oviduct of a surrogate mother dog.

각 단계에 관한 통상적 기술 내용은 당업계에 공지되어 있는 종래의 체세포 핵이식 기술을 이용한 복제 동물의 제조방법 등을 참조하여 이해할 수 있을 것이다.The general technical content of each step can be understood by referring to a method for preparing a cloned animal using a conventional somatic cell nuclear transplantation technique known in the art.

[근육 특이적 PPARα 발현 시스템][Muscle-specific PPARα expression system]

근육 특이적 Muscle specific PPARαPPARα 발현 재조합 벡터 Expression recombinant vector

본 발명은 근육 조직 또는 근육 조직을 구성하는 세포에서 특이적으로 PPARα을 과발현하는, 근육 특이적 PPARα 발현 벡터를 제공한다.The present invention provides a muscle-specific PPARα expression vector that specifically overexpresses PPARα in muscle tissue or cells constituting muscle tissue.

특히, 상기 벡터는 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터(hMbp)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 hMbp와 PPARα 유전자가 작동 가능하게 연결된 형태로 이용할 수 있다.In particular, the vector is characterized by comprising a human myoglobin (myoglobin) promoter (hMb p). The hMb p and PPARα genes may be operably linked.

그러므로, 본 발명의 다른 관점에서, 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터(hMbp)가 PPARα 유전자와 작동 가능하게 연결된 PPARα를 근육 특이적으로 발현하기 위한 재조합 벡터에 관한 것이다.Therefore, in another aspect of the present invention, a human myoglobin promoter (hMb p ) relates to a recombinant vector for muscle-specific expression of PPARα operably linked to the PPARα gene.

본 발명에서 PPARα는 PPAR 중에 하나로, PPARα(또는 PPARA) 유전자에서 암호화되어 발현되는 단백질로서, 468개의 아미노산으로 구성된 단백질이며, NR1C1으로도 알려져 있다. 주로 혈관벽, 간, 심장, 근육, 신장, 갈색지방조직에서 발현하며, 미토콘드리아와 퍼옥시좀에서의 β-산화(β-oxidation) 및 미토콘드리아에서의 ω-산화(ω-oxidation)와 관련된 몇몇 이화작용 효소(catabolic enzyme)들의 발현을 증가시키고 이에 따라 간이나 근육에서 지방산의 산화를 증진시킨다고 알려져 있다. 특히 PPARα가 지질대사, 염증 및 동맥경화증을 조절한다는 보고가 있으며 최근에는 염증, 동맥경화증, 비만 및 암 등을 개선시키고 치료하는 일종의 표적 단백질로서 PPARα가 주목받고 있다.In the present invention, PPARα is one of the PPARs, and is a protein encoded and expressed in the PPARα (or PPARA) gene, and is a protein composed of 468 amino acids, and is also known as NR1C1. Mainly expressed in blood vessel wall, liver, heart, muscle, kidney, brown adipose tissue, and several catabolic activities related to β-oxidation in mitochondria and peroxisomes and ω-oxidation in mitochondria. It is known to increase the expression of catabolic enzymes, thereby enhancing the oxidation of fatty acids in the liver or muscle. In particular, it has been reported that PPARα regulates lipid metabolism, inflammation and arteriosclerosis, and recently, PPARα is attracting attention as a kind of target protein that improves and treats inflammation, arteriosclerosis, obesity, and cancer.

본 발명의 근육 특이적 PPARα 발현 재조합 벡터는 PPARα 유전자를 세포의 게놈에 넉인(knock-in)시키는 형질전환 변이를 위해 이용될 수 있으며, 이때, 상기 넉인(knock-in)은 특정 외래 유전자가 발현될 수 있도록 숙주의 게놈상에 도입되는 것을 의미한다. 재조합 벡터가 도입된 체세포를 이용하여 동물의 수정란에 핵 이식시키고, 핵 이식된 수정란을 착상시켜 PPARα 유전자가 넉인된 형질전환 개체를 생산해낼 수 있다.The muscle-specific PPARα expression recombinant vector of the present invention can be used for transformational mutations that knock-in the PPARα gene into the genome of a cell, wherein the knock-in is a specific foreign gene expression It means that it is introduced into the host's genome so that it can be made. Using somatic cells into which the recombinant vector has been introduced, it is possible to produce a transgenic individual knocked-in with the PPARα gene by performing nuclear transfer into an animal's fertilized egg, and implanting a nuclear-transferred fertilized egg.

상기 PPARα를 암호화하는 핵산은 당업계에 공지된, 비제한적인 PPARα를 암호화하는 염기서열을 가지는 서열로부터 당업자가 적절히 이용할 수 있다.The nucleic acid encoding PPARα can be suitably used by those skilled in the art from a sequence known in the art and having a nucleotide sequence encoding non-limiting PPARα.

상기 PPARα를 암호화하는 핵산은 당업계에 공지된 유전자 재조합 방법에 의하여 제조될 수 있다. 예컨대, 예컨대, 게놈으로부터 핵산을 증폭시키기 위한 PCR 증폭, 화학적 합성법 또는 cDNA 서열을 제조하는 기술 등이 있다. The nucleic acid encoding PPARα can be prepared by genetic recombination methods known in the art. For example, for example, PCR amplification for amplifying a nucleic acid from a genome, a chemical synthesis method, or a technique for preparing a cDNA sequence.

또한, 상기 핵산은 PPARα의 각 기능적 동등물을 암호화하는 염기서열을 가질 수 있다.In addition, the nucleic acid may have a nucleotide sequence encoding each functional equivalent of PPARα.

상기 기능적 동등물이란, 아미노산 부가, 치환 또는 결실의 결과, 야생형(wildtype)의 아미노산 서열과 적어도 70%, 바람직하게는 80%, 보다 바람직하게는 90% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로서 본 발명의 PPARα과 실질적으로 동등한 생리활성을 나타내는 폴리펩타이드를 말한다. 상기 "동등한 생리활성"이란 미토콘드리아와 퍼옥시좀에서의 β-산화(β-oxidation) 및 미토콘드리아에서의 ω-산화(ω-oxidation)와 관련된 몇몇 이화작용 효소(catabolic enzyme)들의 발현을 증가시키고 이에 따라 지방산의 산화를 유도하는 활성을 의미한다.The functional equivalent is one having at least 70%, preferably 80%, more preferably 90% or more sequence homology with a wildtype amino acid sequence as a result of amino acid addition, substitution or deletion, and the PPARα of the present invention. It refers to a polypeptide that exhibits a physiological activity substantially equivalent to that of. The "equal physiological activity" refers to increasing the expression of several catabolic enzymes related to β-oxidation in mitochondria and peroxisomes and ω-oxidation in mitochondria. Therefore, it refers to the activity of inducing the oxidation of fatty acids.

이때, 아미노산의 결실 또는 치환은 바람직하게는 본 발명의 폴리펩타이드의 생리활성에 직접적으로 관련되지 않은 영역에 위치해 있다.At this time, the amino acid deletion or substitution is preferably located in a region not directly related to the physiological activity of the polypeptide of the present invention.

본 발명의 근육 특이적 PPARα 발현 재조합 벡터는 근육 조직 또는 근육 조직을 구성하는 세포에서 특이적으로 PPARα 유전자를 암호화하는 핵산을 발현할 수 있는 당분야에 공지된 플라스미드, 바이러스 벡터 또는 기타 매개체로서, 바람직하게는 바이러스 벡터일 수 있다.The muscle-specific PPARα expression recombinant vector of the present invention is a plasmid, viral vector, or other medium known in the art capable of expressing a nucleic acid encoding a PPARα gene specifically in muscle tissue or cells constituting muscle tissue, and is preferable. 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. Examples of the viral vector include, but are not limited to, a retroviral vector, an adenovirus vector, a Herpes virus vector, an abipox virus vector, a lentiviral vector, and the like.

본 발명의 PPARα를 암호화하는 핵산은 근육 특이적으로 발현될 수 있도록 하는 조절 인자에 작동 가능하게 연결되어 벡터 내에 삽입될 수 있다.The nucleic acid encoding PPARα of the present invention can be operably linked to a regulatory factor that allows it to be expressed specifically for muscle and can be inserted into a vector.

이들을 통틀어 'PPARα를 암호화하는 핵산을 포함하는 구조물' 또는 'hMbp-PPARα를 암호화하는 핵산을 포함하는 DNA 구조물'이라고 표현할 수도 있다.These may be collectively referred to as'a structure comprising a nucleic acid encoding PPARα' or a'DNA structure including a nucleic acid encoding hMb p -PPARα'.

즉, 상기 벡터는 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터(hMbp);와 PPARα 유전자를 함유하는 행태로 구성될 수 있다.That is, the vector may be composed of a human myoglobin promoter (hMb p ); and a behavior containing the PPARα gene.

한편, 상기 재조합 벡터는 선택 마커를 포함할 수 있으며, 상기 선택 마커에는 카나마이신 저항성 유전자, 네오마이신 저항성 유전자와 같은 항생제 저항성 유전자 및 녹색 형광 단백질, 적색 형광 단백질과 같은 형광 단백질 등이 포함되나, 이에 제한되지 않는다.Meanwhile, the recombinant vector may include a selection marker, and the selection marker includes an antibiotic resistance gene such as a kanamycin resistance gene and a neomycin resistance gene, and a fluorescent protein such as a green fluorescent protein and a red fluorescent protein, but is limited thereto. It doesn't work.

또한, PPARα 단백질이 과발현되었는지 확인하기 위하여, 본 발명의 벡터 내에는 단백질 분리 정제 또는 확인용 태그 서열을 추가적으로 포함할 수 있다. 태그 서열의 예로는 GFP, GST (Glutathione S-transferase)-tag, HA, His-tag, Myc-tag, T7-tag 등이 있으나, 상기 예들에 의해 본 발명의 태그 서열이 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 GFP을 사용하여 발현 유무 및 발현량을 확인하였다. In addition, in order to confirm whether the PPARα protein is overexpressed, a tag sequence for protein isolation or purification may be additionally included in the vector of the present invention. Examples of the tag sequence include GFP, GST (Glutathione S-transferase)-tag, HA, His-tag, Myc-tag, T7-tag, and the like, but the tag sequence of the present invention is not limited by the above examples. In a preferred embodiment of the present invention, the presence or absence of expression and the amount of expression were confirmed using GFP.

바람직하게 상기 방법으로 제조된 벡터는 도 1에 개시된 벡터일 수 있다.Preferably, the vector prepared by the above method may be the vector disclosed in FIG. 1.

본 발명의 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터(hMbp)와 PPARα 유전자를 포함하는 재조합 벡터는, 근육 조직 또는 근육 조직을 구성하는 세포에서 특이적으로 PPARα 단백질을 과발현시켜 지방산 산화를 유발하여 비만 저항성을 유도한다.The recombinant vector containing the human myoglobin promoter (hMb p ) and the PPARα gene of the present invention specifically overexpresses the PPARα protein in muscle tissue or cells constituting the muscle tissue to induce fatty acid oxidation to induce obesity resistance. do.

핵 공여 세포로의 도입Introduction to nuclear donor cells

또한, 본 발명은 상기 PPARα를 함유하는 재조합 벡터를 핵 공여 세포로 도입하는 방법 및 상기 재조합 벡터가 도입된 세포에 관한 것이다. In addition, the present invention relates to a method for introducing the recombinant vector containing PPARα into a nuclear donor cell, and to a cell into which the recombinant vector has been introduced.

인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터(hMbp);와 PPARα 유전자를 함유하는 행태로 구성된 재조합 벡터를 핵 공여 세포로 도입한다.A recombinant vector composed of a behavior containing a human myoglobin promoter (hMb p ); and a PPARα gene is introduced into a nuclear donor cell.

일 구체예에서, 상기 핵 공여 세포는 개의 배아세포, 체세포 또는 줄기세포일 수 있다. In one embodiment, the nuclear donor cells may be canine embryonic cells, somatic cells, or stem cells.

임의의 구체예에서, 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. 또한, 다양한 기원 조직으로부터 유래된 성체 줄기세포, 예를 들어, 지방, 자궁, 골수, 근육, 태반, 제대혈 또는 피부(상피) 등의 조직 유래 줄기세포를 사용할 수 있다. 비-인간 숙주 배아는 일반적으로 2-세포 단계, 4-세포 단계, 8-세포 단계, 16-세포 단계, 32-세포 단계, 64-세포 단계, 상실배, 또는 배반포를 포함하는 배아일 수 있다. In certain embodiments, for example, but 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, embryo-derived cells, placental cells, and embryonic cells. In addition, adult stem cells derived from various tissues of origin, for example, stem cells derived from tissues such as fat, uterus, bone marrow, muscle, placenta, umbilical cord blood, or skin (epithelial) may be used. The non-human host embryo may generally be an embryo comprising a 2-cell stage, a 4-cell stage, an 8-cell stage, a 16-cell stage, a 32-cell stage, a 64-cell stage, a morula, or a blastocyst. .

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. More preferably, it may be fetal-derived cells, adult fibroblasts, and cumulus cells. Most preferably, fibroblasts isolated from fetuses and adults of dogs are used. The characteristics of these cells are that a large number of cells can be obtained during initial separation, cell culture is relatively easy, and culture and manipulation in vitro are easy.

핵 공여 세포로서 제공되는 상기 배아세포, 체세포 또는 줄기세포는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법을 사용하여 외과용 표본 또는 생체검사용 표본을 제조하는 방법으로부터 수득될 수 있다. The embryonic cells, somatic cells or stem cells provided as nuclear donor cells can be obtained from a method of preparing a surgical specimen or a biopsy specimen using a conventional method known in the art.

본 발명에 따른 재조합 벡터는 당업계에 공지된 방법으로 세포 내에 도입할 수 있다.The recombinant vector according to the present invention can be introduced into cells by a method 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 형질감염(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 thereto, transient transfection, microinjection, transduction, cell fusion, calcium phosphate precipitation, liposome-mediated transfection, DEAE dextran -Mediated transfection (DEAEDextran-mediated transfection), polybrene-mediated transfection, electroporation, gene gun and other known methods for introducing nucleic acids into cells It can be introduced into cells for production of transgenic animals by the method.

한편, 본 발명에 따른 근육 특이적 PPARα 과발현 개 모델 제작용의, 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터(hMbp);와 PPARα 유전자를 함유하는 재조합 벡터로 형질전환된 핵 공여 세포는 당업계에 공지된 방법에 따라 증식 및 배양될 수 있다. On the other hand, for the production of a muscle-specific PPARα overexpressing dog model according to the present invention, a human myoglobin promoter (hMb p ); and a nuclear donor cell transformed with a recombinant vector containing a PPARα gene is a method known in the art. It can be proliferated and cultured according to.

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 이용 가능한 배지를 사용할 수 있다. Appropriate media are any use that can be developed for the cultivation of animal cells and, in particular, mammalian cells, or that can be prepared in vitro with the appropriate components necessary for animal cell growth, such as anabolic carbon, nitrogen and/or micronutrients Any possible medium 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 is any basic medium suitable for animal cell growth, as a non-limiting example, and as a basic medium generally used for culture, MEM (Minimal Essential Medium), DMEM (Dulbecco modified Eagle Medium), RPMI (Roswell Park Memorial Institute) Medium) and K-SFM (Keratinocyte Serum Free Medium), and in addition, any medium used in the industry 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) may be selected from the group consisting of.

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

당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 적합한 배지를 선택 또는 조합하여 공지의 방법으로 적절히 배양할 수 있음은 자명할 것이다. 또한, 이 분야의 통상의 지식에 기초하여 적합한 배양 환경, 시간, 온도 등의 조건을 조절하면서 배양할 수 있음은 자명하다. It will be apparent that one of ordinary skill in the art can select or combine a suitable medium and appropriately cultivate it by a known method. In addition, it is obvious that the culture can be cultured while adjusting conditions such as suitable culture environment, time, temperature, etc. based on common knowledge in this field.

[형질전환 동물][Transgenic animals]

본 발명은 일 구체예로서, PPARα를 함유하는 재조합 벡터가 도입된 핵 공여 세포의 핵을 탈핵된 난자에 이식하여 산자를 생산함으로써, 근육 조직 또는 근육 조직을 구성하는 세포에서 특이적으로 PPARα 단백질을 과발현하는 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 형질전환 개의 제조방법 및 이에 의해 제조된 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개에 관한 것이다.As an embodiment of the present invention, by transplanting the nucleus of a nuclear donor cell into which a recombinant vector containing PPARα has been introduced into an enucleated oocyte to produce a litter, the PPARα protein is specifically produced in muscle tissue or cells constituting the muscle tissue. It relates to a method for preparing a transgenic dog for an overexpressing muscle-specific PPARα overexpression model, and to a dog for a muscle-specific PPARα overexpression model prepared thereby.

임의의 구현예에서, 근육 조직 또는 근육 조직을 구성하는 세포에서 특이적으로 PPARα 단백질을 과발현하는 개를 생산하기 위해 적합한 조건하에서 배아를 임신시킬 수 있다.In certain embodiments, embryos can be conceived under suitable conditions to produce dogs that specifically overexpress the PPARα protein in muscle tissue or cells constituting the muscle tissue.

예를 들어, 형질전환된 개의 체세포를 사용하여 상기의 체세포핵 이식법(SCNT)을 이용할 수 있다.For example, the somatic cell nucleus transplantation method (SCNT) described above can be used using somatic cells of a transformed dog.

임의의 구체예에서, 본 발명은, PPARα 유전자를 넉인시킨 형질전환 세포주를 이용하여 체세포 핵이식 방법(somatic cell nuclear transfer, SCNT)으로 본 발명의 근육 특이적 PPARα 과발현 모델 복제동물을 생산한다.In certain embodiments, the present invention produces a muscle-specific PPARα overexpression model cloned animal of the present invention by somatic cell nuclear transfer (SCNT) using a transformed cell line knocked in with a PPARα gene.

일 구체예를 들어, 본 발명의 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개 생산방법은,In one embodiment, the method for producing a dog for a muscle-specific PPARα overexpression model of the present invention,

(a) 개로부터 분리한 체세포 또는 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는 핵 공여 세포 제조단계;(a) preparing a nuclear donor cell comprising culturing somatic cells or stem cells isolated from dogs;

(b) 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터(hMbp)와 PPARα 유전자를 함유하는 재조합벡터를 상기 핵 공여 세포에 도입하는 단계;(b) introducing a recombinant vector containing a human myoglobin promoter (hMb p ) and a PPARα gene into the nuclear donor cell;

(c) 개의 난자로부터 핵을 제거하여 탈핵 난자를 제조하는 단계;(c) removing the nucleus from the dog's egg to prepare an enucleated egg;

(d) 상기 (c) 단계의 탈핵 난자에 (b) 단계의 핵 공여 세포를 미세주입하고 융합시키는 단계; (d) microinjecting and fusing the nuclear donor cells of step (b) into the enucleated oocytes of step (c);

(e) 상기 (d) 단계에서 융합된 난자를 활성화시키는 단계; 및(e) activating the egg fused in step (d); And

(f) 상기 활성화된 난자를 대리모 개의 난관에 이식하는 단계를 포함할 수 있다.(f) implanting the activated egg into the oviduct of the surrogate mother dog.

각 단계에 관한 통상적 기술 내용은 당업계에 공지되어 있는 종래의 체세포 핵이식 기술을 이용한 복제 동물의 제조방법 등을 참조하여 이해할 수 있을 것이다.The general technical content of each step can be understood by referring to a method for preparing a cloned animal using a conventional somatic cell nuclear transplantation technique known in the art.

일 구체예로서, PPARα를 함유하는 재조합 벡터를 포함하는 조성물로 형질전환된 개 유래 체세포, 배아세포 또는 줄기세포의 핵을, 탈핵된 난자에 이식하여 형성된 개의 핵 이식란 제조방법 및 이에 의해 제조된 핵 이식란을 제공할 수 있다.In one embodiment, a method for preparing a nuclear transfer egg for a dog formed by transplanting the nucleus of a dog-derived somatic cell, embryonic cell, or stem cell transformed with a composition containing a recombinant vector containing PPARα into an enucleated egg, and a nucleus produced thereby Transplanted eggs can be provided.

다른 구체예로서, 상기 핵 이식란을 대리모의 난관에 이식하여 산자를 생산하는 단계를 포함하는 PPARα 유전자를 넉인 시킨 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 형질전환 개의 제조방법 및 이에 의해 제조된 PPARα 유전자를 넉인 된 것을 특징으로 하는 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개를 제공한다.In another embodiment, a method for preparing a transgenic dog for a muscle-specific PPARα overexpression model in which the PPARα gene is knocked in, comprising the step of producing a livestock by transplanting the nuclear transfer egg into the fallopian tube of a surrogate mother, and the PPARα gene prepared by knock-in It provides a dog for a muscle-specific PPARα overexpression model, characterized in that.

임의의 구체예에서, 본 발명은 유전자조작 동물의 생산방법을 포함하며, In certain embodiments, the present invention includes a method of producing a genetically engineered animal,

상기 방법은 배아 또는 세포를 재조합 벡터(예를 들면, PPARα를 함유하는 재조합 벡터)에 노출시키는 단계, The method comprises the steps of exposing the embryo or cell to a recombinant vector (e.g., a recombinant vector containing PPARα),

대리모내 세포를 클로닝하거나, 대리모내 배아들을 이식하는 단계를 포함하며, 상기 타겟팅 뉴클레아제는 배아 또는 세포내 표적 염색체 부위에 특이적으로 결합하여 세포 염색체에 변화를 일으키며, 대리모는 표적 염색체 부위에서 유전자조작된 동물을 임신시킬 수 있다. Cloning cells within the surrogate mother or transplanting embryos within the surrogate mother, wherein the targeting nuclease specifically binds to an embryo or an intracellular target chromosome site to cause a change in the cellular chromosome, and the surrogate mother is at the target chromosome site. Genetically engineered animals can be conceived.

본 발명의 일 실시예에서는 본 발명에서의 PPARα 유전자가 넉인 된 형질전환 개의 유전자 및 단백질 발현 분석을 통해 PPARα 유전자를 암호하는 핵산서열의 삽입이 일어난 것을 확인하였다.In one embodiment of the present invention, it was confirmed that the insertion of the nucleic acid sequence encoding the PPARα gene occurred through the analysis of the gene and protein expression of the transgenic dog knocked-in with the PPARα gene in the present invention.

상기 PPARα 유전자가 넉인이 확인된 형질전환 개의 세포를 이용하여 재복제를 통해 모두 PPARα 유전자가 넉인된 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개를 생산한다.A dog for a muscle-specific PPARα overexpression model in which the PPARα gene is knocked in is produced through re-cloning using the cells of the transformed dog whose PPARα gene is knock-in confirmed.

재복제의 방법은 제한이 없으나, 예를 들어, 형질전환 된 개의 체세포를 사용하여 상기의 체세포핵 이식법(SCNT)을 이용할 수 있다.The method of re-cloning is not limited, but, for example, the above somatic cell nucleus transplantation method (SCNT) can be used using somatic cells of a transformed dog.

[용도][Usage]

본 발명의 일 구체예는 PPARα 유전자가 넉인된, 근육 특이적으로 PPARα 단백질이 과발현된 개의 용도를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a use of a dog knock-in with a PPARα gene and overexpressing a PPARα protein specifically for muscle.

본 발명의 따른 PPARα 유전자 넉인된 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 형질전환 개는 교배를 통해 생산이 가능하며, 후대로 상기 외부 유전자의 전달이 가능하다.The transgenic dog for a muscle-specific PPARα overexpression model knocked in the PPARα gene according to the present invention can be produced through mating, and the foreign gene can be transferred later.

그러므로, 본 발명의 PPARα 유전자가 넉인된 것과 상기 넉인된 PPARα 유전자가 근육에서 특이적으로 단백질로 발현하는 것을 특징으로 하는 개는 용이한 재형 가능성을 장점으로 가지고 있는바, 근육 특이적으로 PPARα 단백질을 발현하여 대사성 질환, 예를 들면, 비만 등과 같은 질환에 저항성을 가지는 동물 모델로서 유용한다.Therefore, dogs characterized in that the PPARα gene of the present invention is knocked-in and that the knocked-in PPARα gene is specifically expressed as a protein in muscle has the advantage of easy remodeling, so that the PPARα protein is specifically used for muscle. By expressing, it is useful as an animal model having resistance to metabolic diseases such as obesity and the like.

즉, 본 발명의 근육 특이적 PPARα 과발현 모델 개를 이용하여 PPARα가 대사성 질환을 유발 또는 치료하는데 관여하는 메커니즘 연구, PPARα의 역할, 비만 저항성을 가지는 모델 연구 등 다양한 활용이 가능할 것이다.That is, using the muscle-specific PPARα overexpression model dog of the present invention, a variety of applications such as a study on the mechanism involved in inducing or treating a metabolic disease of PPARα, a role of PPARα, and a model study having obesity resistance will be possible.

그러므로, 본 발명은 다른 관점에서, 상기 방법으로 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개의 다양한 용도를 포함한다.Therefore, in another aspect, the present invention encompasses various uses of dogs for muscle-specific PPARα overexpression models with the above method.

예를 들어, 본 발명에 따른 동물모델은 비만 저항성을 관련 연구에, 예를 들어 비만 저항성을 유지하거나 증가시키길 수 있는 약제를 스크리닝하는 방법으로 사용될 수 있다.For example, the animal model according to the present invention can be used in studies related to obesity resistance, for example, as a method of screening for drugs capable of maintaining or increasing obesity resistance.

일 구체예로서, 본 발명의 상기 스크리닝 방법은 In one embodiment, the screening method of the present invention

1) 근육 특이적 PPARα 과발현 모델 개에 비만 저항성을 유지하거나 증가시키길 수 있는 후보물질을 투여하는 단계;1) administering a candidate substance capable of maintaining or increasing obesity resistance to a muscle-specific PPARα overexpression model dog;

2) 후보물질 투여 후, 상기 개의 조직을 후보물질을 투여하지 않은 대조군과 비교하여 분석하는 단계를 포함할 수 있다.2) After the administration of the candidate substance, it may include the step of comparing the tissues of the dog with a control group to which the candidate substance was not administered and analyzing it.

후보물질은 펩티드, 단백질, 비펩티드성 화합물, 합성 화합물, 발효 생산물, 세포 추출액, 식물 추출액, 동물 조직 추출액 및 혈장으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 화합물은 신규 화합물이어도 되고, 널리 알려진 화합물이어도 된다. 이러한 후보 물질은 염을 형성하고 있어도 된다. The candidate material is preferably any one selected from the group consisting of peptides, proteins, non-peptidic compounds, synthetic compounds, fermentation products, cell extracts, plant extracts, animal tissue extracts, and plasma, but is not limited thereto. The compound may be a novel compound or a widely known compound. Such candidate substances may form salts.

상기와 같은 후보 물질을 투여하는 방법으로는 예를 들면, 경구투여, 정맥주사, 피하투여, 피내투여 또는 복강 투여 등 중에서 대상 동물의 증상, 후보 물질의 성질 등에 맞추어 적당히 선택할 수 있다. 또한, 후보 물질의 투여량은 투여 방법 또는 후보 물질의 성질 등에 맞추어 적당히 선택할 수 있다.As a method of administering such a candidate substance, for example, oral administration, intravenous injection, subcutaneous administration, intradermal administration, or intraperitoneal administration can be appropriately selected according to the symptoms of the target animal and the properties of the candidate substance. In addition, the dosage of the candidate substance can be appropriately selected according to the administration method or the properties of the candidate substance.

비만 및 대사성 질환Obesity and metabolic diseases

본 발명에서 비만은 일반적으로 체내에 지방 조직이 과다한 상태인 것을 의미하며, 음식물로 섭취한 에너지가 신체활동 등으로 소비한 에너지와 균형을 이루지 못하여 잉여의 에너지가 체지방으로 축적되는 현상이다. 오랜 시간에 걸쳐 에너지 불균형에 의해 체지방이 비정상적으로 많아지면 당뇨병, 고지혈증, 심장병, 뇌졸증, 동맥경화증, 지방간 등의 각종 대사성 질환과 성인병이 유발될 수 있다.In the present invention, obesity generally refers to a state in which adipose tissue is excessive in the body, and is a phenomenon in which excess energy is accumulated as body fat because energy consumed by food cannot be balanced with energy consumed by physical activities. Abnormal increase in body fat due to energy imbalance over a long period of time can lead to various metabolic diseases such as diabetes, hyperlipidemia, heart disease, stroke, arteriosclerosis, fatty liver, etc. and adult diseases.

상기 비만은 형태학적으로 볼 때 체내 지방 세포의 크기 증가(hypertrophy) 또는 수의 증가(hyperplasia)에 의해 초래된다. The obesity is morphologically caused by an increase in the size of fat cells (hypertrophy) or an increase in the number (hyperplasia) of fat cells in the body.

비만은 내분비적인 요인, 유전적인 요인, 사회 환경적 요인 등에 의해 대사 과정의 불균형이 발생하는 경우, 체내에 과잉된 에너지가 지방으로 축적됨으로써 야기되는 피하지방 조직의 이상 비대화에 기인한다. 지방조직의 비대화는 지방세포의 크기가 커지거나(지방세포의 비대화) 그 수가 증가하는(지방세포 과형성) 현상으로, 이는 국소 정맥-림프 체계의 정체에도 영향을 미쳐 진피-피하 조직의 혈관조직 질환도 유발할 수 있다.Obesity is caused by abnormal hypertrophy of subcutaneous fat tissue caused by the accumulation of excess energy in the body when an imbalance in metabolic processes occurs due to endocrine factors, genetic factors, social and environmental factors, etc. Adipose tissue hypertrophy is a phenomenon in which the size of adipocytes increases (adipocyte hypertrophy) or the number of adipocytes increases (adipocyte hyperplasia), which also affects the stagnation of the local venous-lymphatic system, resulting in vascular tissue disease of the dermal-subcutaneous tissue It can also cause.

비만환자에게 과도하게 축적된 중성지방은 지방조직뿐 아니라, 간이나 근육에 저장되어 인슐린 저항성을 유도한다. 따라서, 과도하게 저장된 중성지방의 소모가 근본적인 비만과 이에 따른 대사질환의 예방 및 치료가 될 수 있다. In obese patients, excessively accumulated triglycerides are stored not only in adipose tissue, but also in the liver and muscles to induce insulin resistance. Therefore, the consumption of excessively stored triglycerides can be the prevention and treatment of obesity and metabolic diseases resulting therefrom.

상기 비만 또는 대사성 질환으로는, 이에 제한되는 것은 아니나, 대사증후군, 고트리글리세라이드혈증, 고밀도 지질 혈증, 저밀도 지질 혈증, 협심증, 심근경색, 성기능부전증, 수면무호흡증, 월경전 증후군, 스트레스성 뇨실금을 포함하는 뇨실금, 과행동장애, 만성 피로 증후군, 골관절염, 체중 증가와 관련된 암, 기립성 저혈압, 폐고혈압, 월경장애, 당뇨병, 고혈압, 손상된 내당력, 관상동맥혈전증, 졸증, 우울증, 불안증, 정신병, 지연성 운동장애, 약물중독, 약물 남용, 인지장애, 알츠하이머병, 뇌허혈, 강박성 행동, 공황발작, 사회공포증, 대식증, 아테롬성동맥경화증, 담석증과 같은 담낭 질병, 식욕부진, 다낭성 난소 질환과 같은 생식장애,감염, 정맥류성 정맥, 표피증식 및 습진과 같은 피부병, 인슐린 저항성, 만성 동맥폐색증, 정형외과적 상해, 혈전색전증, 심장질환, 비뇨기질환, 지질증후군, 과혈당증 및 스트레스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 비만 관련 질환을 포함한다. The obesity or metabolic disease includes, but is not limited to, metabolic syndrome, hypertriglyceridemia, hyperdensity lipidemia, low density lipidemia, angina, myocardial infarction, hypogonadism, sleep apnea, premenstrual syndrome, and stress urinary incontinence. Urinary incontinence, hyperactivity disorder, chronic fatigue syndrome, osteoarthritis, weight gain-related cancer, orthostatic hypotension, pulmonary hypertension, menstrual disorder, diabetes, hypertension, impaired glucose tolerance, coronary artery thrombosis, drowsiness, depression, anxiety, psychosis , Delayed dyskinesia, drug addiction, substance abuse, cognitive impairment, Alzheimer's disease, cerebral ischemia, compulsive behavior, panic attacks, social phobia, gallbladder diseases such as atherosclerosis, cholelithiasis, loss of appetite, polycystic ovary disease. Disorders, infections, varicose veins, skin diseases such as epidermal proliferation and eczema, insulin resistance, chronic arterial obstruction, orthopedic injury, thromboembolism, heart disease, urinary disease, lipid syndrome, hyperglycemia and stress. These include obesity-related diseases.

본 발명의 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개는 PPARα 단백질이 근육 조직에서 과발현됨에 따라 PPARα의 활성이 인위적으로 증가하여 지방산 산화와 에너지 소비에 관여하는 유전자들의 발현이 증가되고, 이에 따라 지방 축적이 감소된 비만 저항성을 가진 동물모델로 제공될 수 있다.In the dog for the muscle-specific PPARα overexpression model of the present invention, as the PPARα protein is overexpressed in muscle tissue, the activity of PPARα is artificially increased, thereby increasing the expression of genes involved in fatty acid oxidation and energy consumption, thereby reducing fat accumulation. It can be provided as an animal model with obesity resistance.

이외에도 본 발명의 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개는 PPARα 단백질이 근육 조직에서 과발현됨에 따라 PPARα의 활성이 인위적으로 증가하여 지방산 산화와 에너지 소비에 관여하는 유전자들의 발현이 증가를 통해 근육의 기능이 강화되므로, 이에 따라 운동능/근력 향상 연구(근육위축 치료 연구 등을 포함)를 위한 동물모델로 제공될 수 있다.In addition, in the dog for the muscle-specific PPARα overexpression model of the present invention, as the PPARα protein is overexpressed in muscle tissue, the activity of PPARα is artificially increased, thereby enhancing the function of the muscle by increasing the expression of genes involved in fatty acid oxidation and energy consumption. Therefore, accordingly, it can be provided as an animal model for motor performance/muscle enhancement studies (including muscle atrophy treatment studies, etc.).

또한, 본 발명의 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개는 PPARα 단백질이 근육 조직에서 과발현됨에 따라 PPARα의 활성이 인위적으로 증가하여 지방산대사를 촉진되고 이를 통한 피부장벽 형성 촉진 등의 효과를 유도할 수 있으므로, 이에 따라 항노화 연구를 위한 동물모델로 제공될 수 있다.In addition, in the dog for the muscle-specific PPARα overexpression model of the present invention, as the PPARα protein is overexpressed in muscle tissue, the activity of PPARα is artificially increased to promote fatty acid metabolism, thereby inducing effects such as promoting skin barrier formation. , Accordingly, it can be provided as an animal model for anti-aging research.

이처럼, 본 발명은 근육 특이적 PPARα 과발현 동물 모델 및 이의 다양한 용도를 제공함으로써, 대사성 질환에서의 PPARα의 역할 규명 및 대사성 질환(비만 등) 저항성 연구, 운동능/근력 향상 연구(근육위축 치료 연구 등을 포함) 및 항노화 연구 등의 다양한 연구에 매우 유용하게 이용될 것이다.As such, the present invention provides a muscle-specific PPARα overexpression animal model and various uses thereof, to identify the role of PPARα in metabolic diseases and to study resistance to metabolic diseases (obesity, etc.), and to improve exercise performance/muscle strength (muscular atrophy treatment studies, etc.) Including) and anti-aging research, it will be very useful in various studies.

실시예Example

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are for illustrative purposes only, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.

재료 및 방법Materials and methods

1. 동물1. Animals

동물 실험은 서울대학교의 실험 동물의 관리와 사용 안내서 및 실험 동물 관리의 승인을 위한 위원회에 의해 마련된 표준 절차를 따라 수행되었다.Animal experiments were conducted according to the standard procedures established by the Seoul National University's Guide to the Care and Use of Laboratory Animals and the Committee for Approval of Laboratory Animal Care.

2. 근육 특이적 방식으로 PPARα 과발현 세포의 생산2. Production of PPARα-overexpressing cells in a muscle-specific manner

근육 특이적 방식으로 canine peroxisome proliferator activated receptor alpha (PPARα) 과발현 세포를 생산하기 위하여, human PPARα (hPPARα) 유전자를 합성하였다. 근육 특이적 promoter인 human myoglobin (hMb) promoter 조절 하에 PPARα 유전자를, 마커 유전자로서 EF1 promoter 조절 하에 copGFP 유전자를 도입한 vector를 도 1처럼 구축하였다. 구축한 vector를 개 태아섬유아세포에 도입한 후 표지유전자인 GFP의 발현을 육안으로 확인하였고, Polymerase chain reaction (PCR)으로 분자생물학적 분석을 실시한 결과, 각 vector가 genome 내로 도입되었음이 확인되었다.In order to produce canine peroxisome proliferator activated receptor alpha (PPARα) overexpressing cells in a muscle-specific manner, a human PPARα (hPPARα) gene was synthesized. A vector in which the PPARα gene was introduced under the control of the human myoglobin (hMb) promoter, which is a muscle-specific promoter, and the copGFP gene was introduced under the control of the EF1 promoter as a marker gene, as shown in FIG. 1. After introducing the constructed vector into canine fetal fibroblasts, the expression of the marker gene GFP was visually confirmed, and molecular biological analysis was performed by polymerase chain reaction (PCR), confirming that each vector was introduced into the genome.

100mm 배양접시에서 컨플루언시에 도달할 때까지 세포를 배양한 뒤, 트립신 처리를 통해 단일세포로 분리하였다. 세포를 15ml cornical tube에 모으고 Dulbecco Modified Eagle Medium로 washing 한 뒤, 원심분리를 실시하였다. 상층액을 제거하고 pellet을 이용하여 genomic DNA extraction kit를 사용하여 제조사의 프로토콜을 따라 DNA를 추출하였다. Cells were cultured in a 100 mm culture dish until confluency was reached, and then separated into single cells through trypsin treatment. The cells were collected in a 15ml cornical tube, washed with Dulbecco Modified Eagle Medium, and centrifuged. The supernatant was removed, and DNA was extracted using a pellet according to the manufacturer's protocol using a genomic DNA extraction kit.

Puromycin resistance 유전자를 검출하기 위한 forward primer (5'-GCAGCAACAGATGGAAGG-3') 와 reverse primer (5'-GCTCGTAGAAGGGGAGGTT-3'), copGFP 유전자를 검출하기 위한 forward primer (5'-CTACGGCTTCTACCACTTCG-3')와 reverse primer (5'-GGATGATCTTGTCGGTGAAG-3')를 제작하였다. PCR premix kit를 이용하여 제조사의 프로토콜에 따라 PCR를 실시하였고, Puromycin resistance 유전자와 copGFP 유전자에 대해 각각 203 bp, 230 bp 부위에서 band를 생성 여부를 확인하였다. Forward primer (5'-GCAGCAACAGATGGAAGG-3') and reverse primer (5'-GCTCGTAGAAGGGGAGGTT-3') to detect puromycin resistance gene, forward primer (5'-CTACGGCTTCTACCACTTCG-3') and reverse primer to detect copGFP gene A primer (5'-GGATGATCTTGTCGGTGAAG-3') was prepared. PCR was performed according to the manufacturer's protocol using a PCR premix kit, and it was confirmed whether bands were generated at 203 bp and 230 bp regions for the Puromycin resistance gene and the copGFP gene, respectively.

3. 체세포 핵 이식을 이용한 PPARα 과발현 개의 생산3. Production of PPARα-overexpressing Dogs Using Somatic Cell Nuclear Transplantation

체내 성숙 난자 회수를 위하여 발정전기 암캐에서 매일 또는 격일로 채혈을 실시하여 P4 추이를 분석하고 6-10ng/ml에 도달한 때를 배란 시기로 결정하고, 약 72시간 후에 성숙 난자 회수를 위한 수술을 실시하였다. 호흡마취 후 일반적인 개복술에 준하여 수술부위를 준비하고 정중선을 절개한 뒤, 자궁난소를 견인 후 난소현수인대를 고정하여 난소를 노출시켰다. 난소 방향의 난관 끝 부위에 flushing needle을 삽입 후 봉합사로 일시적으로 고정시킨 뒤 자궁난관 접합 부위부터 반대 방향으로 혈관 카테터를 삽입하였다. 카테터에 주사기를 연결시키고 TCM based HEPES buffered media를 주입한 뒤, 난관 내 배란된 난자를 배지와 함께 Petri dish에 회수하여 실험실로 이송하였다.In order to recover mature oocytes in the body, blood collection was performed daily or every other day from pre-estrus female females, analyzed the P4 trend, determined the time to reach 6-10 ng/ml as the time of ovulation, and performed surgery to recover mature oocytes after about 72 hours. Implemented. After respiratory anesthesia, the surgical site was prepared according to general laparotomy, the midline was incised, the uterine ovary was towed, and the ovarian suspension ligament was fixed to expose the ovary. After inserting a flushing needle into the end of the fallopian tube in the direction of the ovary, temporarily fixing it with sutures, and then inserting a vascular catheter in the opposite direction from the junction of the uterine fallopian tube. After connecting the syringe to the catheter and injecting the TCM based HEPES buffered media, the ovulated egg in the oviduct was collected in Petri dish along with the medium and transferred to the laboratory.

Hyaluronidase에서 난구세포를 제거한 뒤, 제1극체가 있고 위란강의 너비 15-25 um인 난자를 선별하여 체세포 핵이식에 사용하였다. 근육 특이 PCK1 발현 세포를 체세포핵이식 당일에 80% confluency 이상이 되도록 배양하고, 실험 직전에 트립신 처리를 하여 단일 세포로 분리하였다. 난구세포가 제거된 체내 성숙 난자는 Hoechst로 제 1극체와 핵을 염색하여 미세조작기로 탈핵을 실시하고, 단일 세포를 각각의 탈핵 난자 내 위란강에 주입하였다. Electro-Cell Fusion apparatus (NEPA GENE, Chiba, Japan)를 이용하여 2 pulses of direct current (72 V for 15 ms) 전기 자극으로 난세포질과 세포 간 융합을 유도하였다. 융합된 난자-세포 융합체를 선별하여 Calcium ionophore로 활성화한 뒤 Tomcat 카테터의 끝에 복제배아를 loading 하여 난자공여견과 배란주기가 동기화된 대리모의 난관에 주입하였다. After removing the cumulus cells from hyaluronidase, oocytes with the first polar body and 15-25 um wide of the upper ovary were selected and used for somatic cell nuclear transplantation. Muscle-specific PCK1-expressing cells were cultured to have more than 80% confluency on the day of somatic cell nucleus transplantation, and then trypsinized immediately before the experiment to separate them into single cells. Mature oocytes in the body from which the cumulus cells were removed were denuclearized with a micromanipulator by staining the first pole and nucleus with Hoechst, and single cells were injected into the gastric cavity within each enucleated oocyte. Using an Electro-Cell Fusion Apparatus (NEPA GENE, Chiba, Japan), 2 pulses of direct current (72 V for 15 ms) electrical stimulation was used to induce fusion between the ovarian cytoplasm and cells. The fused egg-cell fusion was selected, activated with calcium ionophore, and then a cloned embryo was loaded at the end of the Tomcat catheter and injected into the fallopian tube of the surrogate mother in which the egg donor dog and the ovulation cycle were synchronized.

이식일로부터 26일째 이후에 초음파로 대리모 복부 스크리닝으로 임신진단 실시하고, 임신이 확인된 개체는 45일째 이후에 X-ray를 이용하여 태아수를 확진하였다. 약 52일 경부터 하루 1-2회 채혈을 실시 후 P4 감소 추이를 분석함과 동시에 초음파로 태아의 심박수를 모닝터링하여 자연분만 또는 제왕절개를 결정하였다. 60일 전후로 P4가 1 이하로 떨어지거나 태아의 심박수가 분당 180 ~ 200회 이하로 감소하면 제왕절제를 실시하였다.The pregnancy was diagnosed by screening the abdomen of the surrogate mother by ultrasound on the 26th day after the transplantation date, and the number of fetuses was confirmed by X-ray on the 45th day after the pregnancy was confirmed. From about the 52nd day, blood was collected 1-2 times a day, and then the P4 decrease trend was analyzed and the fetal heart rate was monitored by ultrasound to determine natural delivery or cesarean section. When the P4 fell below 1 or the fetal heart rate decreased below 180 to 200 beats per minute around 60 days, cesarean resection was performed.

4. PCR을 이용한 PPARα 과발현 개에서 transgene의 확인4. Identification of transgene in dogs overexpressing PPARα using PCR

Positive control로써 100mm 배양접시에서 컨플루언시에 도달할 때까지 공여세포를 배양한 뒤, 트립신 처리를 통해 단일세포로 분리하였다. 세포를 15ml cornical tube에 모으고 Dulbecco Modified Eagle Medium로 washing 한 뒤, 원심분리를 실시하였다. 상층액을 제거하고 pellet을 이용하여 genomic DNA extraction kit를 사용하여 제조사의 프로토콜을 따라 DNA를 추출하였다. Negative control로써 비형질전환 복제개 1마리와 생산된 형질전환 개체 3마리의 요측피정맥에서 혈액을 채취한 뒤, genomic DNA extraction kit를 사용하여 제조사의 프로토콜을 따라 DNA를 추출하였다.As a positive control, donor cells were cultured in a 100 mm culture dish until confluency was reached, and then separated into single cells through trypsin treatment. The cells were collected in a 15ml cornical tube, washed with Dulbecco Modified Eagle Medium, and centrifuged. The supernatant was removed, and DNA was extracted using a pellet according to the manufacturer's protocol using a genomic DNA extraction kit. As a negative control, blood was collected from the lumbar cortical vein of one non-transgenic clone and three transgenic individuals produced, and then DNA was extracted according to the manufacturer's protocol using a genomic DNA extraction kit.

copGFP 유전자를 검출하기 위한 forward primer (5'-CTACGGCTTCTACCACTTCG-3')와 reverse primer (5’-GGATGATCTTGTCGGTGAAG-3’), hPPARα 유전자를 검출하기 위한 forward primer (5'-TCGGTGACTTATCCTGTGGT-3')와 reverse primer (5'-AAGGCACTTGTGAAATCGAC-3')를 제작하였다. PCR premix kit를 이용하여 제조사의 프로토콜에 따라 PCR를 실시하였고, copGFP 유전자와 hPPARα 유전자에 대해 각각 230 bp, 249 bp 부위에서 band를 생성 여부를 확인하였다.Forward primer (5'-CTACGGCTTCTACCACTTCG-3') and reverse primer (5'-GGATGATCTTGTCGGTGAAG-3') to detect copGFP gene, forward primer (5'-TCGGTGACTTATCCTGTGGT-3') and reverse primer to detect hPPARα gene (5'-AAGGCACTTGTGAAATCGAC-3') was prepared. PCR was performed according to the manufacturer's protocol using a PCR premix kit, and it was confirmed whether bands were generated at 230 bp and 249 bp regions for the copGFP gene and the hPPARα gene, respectively.

실시예 1: 외래 유전자의 게놈 내 삽입 확인Example 1: Confirmation of the insertion of foreign genes into the genome

외래 유전자, 즉, 외부에서 도입시킨 PPARα 유전자의 게놈 내 삽입을 검증하기 위하여 Southern blot을 실시하였다. 그 결과, 아래 그림과 같이 세 마리의 형질전환견 (AL1, 2, 3)에 모두 외래유전자가 삽입된 것을 확인하였으며 AL1과 AL2는 5 copy 이상, AL3은 3 copy가 삽입되었다(도 10).Southern blot was performed to verify the insertion of a foreign gene, that is, an externally introduced PPARα gene into the genome. As a result, it was confirmed that foreign genes were inserted into all three transgenic dogs (AL1, 2, 3) as shown in the figure below, and more than 5 copies of AL1 and AL2, and 3 copies of AL3 were inserted (FIG. 10).

실시예 2: 외래 유전자의 채내 기능 평가Example 2: Evaluation of internal function of foreign genes

외래유전자의 체내 기능을 평가하기 위하여 혈중 lipase 농도 검사와 사료량 증가에 따른 증체량 분석을 실시하였다. 우선, 2개월령, 6개월령, 2년령에 혈중 lipase 농도 검사를 실시한 결과는 아래 표와 같다. 형질전환 개체들에서 어릴 때부터 혈중 lipase 농도가 높은 경향을 보였으나 6개월령까지는 유의적인 차이가 없었다. 그러나 2년령 개체에서 대조군보다 유의적으로 높은 농도의 혈중 lipase 농도를 나타내었다. 이는 근육 내 PPARα 유전자의 과발현으로 β 산화에 의한 지방산의 분해 속도가 증가하였고, 이에 대한 보상작용으로 지방산 생산을 위해 lipase 농도가 증가하였을 것으로 사료된다(도 11).In order to evaluate the function of the foreign gene in the body, blood lipase concentration test and weight gain analysis according to the increase in feed amount were performed. First, the results of the blood lipase concentration test at the age of 2 months, 6 months and 2 years are shown in the table below. In the transgenic subjects, blood lipase concentration tended to be high from childhood, but there was no significant difference until 6 months of age. However, two-year-old individuals showed significantly higher levels of lipase than the control group. It is believed that overexpression of the PPARα gene in the muscle increased the rate of decomposition of fatty acids by β oxidation, and the lipase concentration for fatty acid production increased as a compensation for this (FIG. 11).

실시예 3: 형질전환 개체의 사료량 증가에 따른 증체량 분석Example 3: Analysis of weight gain according to increase in feed amount of transgenic individuals

사료량 증가에 따른 증체량 분석을 위해 8주간 사료량을 2배 늘여서 공급하고 최초 체중 대비 매주 증체량을 분석하였다. 3주 째부터 AL3가 사료를 남기기 시작하였고, AL1과 AL2는 각각 7주, 8주째부터 사료를 남기기 시작하였다. 동일령의 대조군은 모든 사료를 8주 동안 전부 섭취하였다. 8주간 세 마리의 증체량과 (A) 6주간 두 마리 (AL1, AL2)의 증체량 (B)을 분석한 결과, 두 경우 모두 형질전환 복제개에서 증체량이 낮은 경향을 보이는 것을 확인 할 수 있었다. 이는 형질전환 복제견에서 근육 내 PPARα 유전자의 과발현으로 β 산화에 의한 지방산의 분해 속도가 증가함으로써 기초 에너지 대사량이 높기 때문일 것으로 사료된다(도 12).In order to analyze the weight gain according to the increase in feed amount, the feed amount was doubled for 8 weeks, and the weight gain was analyzed every week compared to the initial weight. AL3 started to leave feed from the 3rd week, and AL1 and AL2 started to leave feed from the 7th and 8th weeks, respectively. The control group of the same age consumed all of the feed for 8 weeks. As a result of analyzing the weight gain of three dogs for 8 weeks (A) and the weight gain of two dogs (AL1, AL2) for 6 weeks (B), it was confirmed that in both cases, the weight gain tends to be low in the transgenic cloned dogs. This is thought to be due to the high basal energy metabolism in transgenic cloned dogs due to an increase in the rate of decomposition of fatty acids by β oxidation due to overexpression of the PPARα gene in muscle (Fig. 12).

Claims (22)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터 및 인간 퍼옥시좀 증식체 활성화 수용체 알파(Peroxisome proliferator-activated receptor alpha, PPARα) 유전자가 삽입된 게놈을 가지고,
자연발생적 형태의 개와 비교하여, 근육 특이적으로 PPARα 단백질이 과발현되어 있는 형질전환 개.
It has a genome into which a human myoglobin promoter and a human peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARα) gene are inserted,
Transgenic dogs in which the PPARα protein is overexpressed in muscle specificity compared to the naturally occurring form of dogs.
제5항에 있어서,
상기 형질전환 개는 근육 조직 또는 근육 조직을 구성하는 세포에서 PPARα이 과발현되는 것을 특징으로 하는 형질전환 개.
The method of claim 5,
The transgenic dog is a transgenic dog, characterized in that PPARα is overexpressed in muscle tissue or cells constituting the muscle tissue.
제5항에 있어서,
상기 형질전환 개는 비만 저항성을 가지는 것을 특징으로 하는 형질전환 개.
The method of claim 5,
Transgenic dog, characterized in that the transgenic dog has obesity resistance.
인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터와 인간 PPARα 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 도입한 세포의 핵을 이용한 근육 특이적으로 PPARα 단백질이 과발현되어 있는 형질전환 개의 제조방법.
A method for producing a transgenic dog in which a muscle-specific PPARα protein is overexpressed using the nucleus of a cell into which a recombinant vector containing a human myoglobin promoter and a human PPARα gene has been introduced.
제8항에 있어서,
상기 형질전환 개의 제조방법은 체세포 핵 이식(somatic cell nuclear transfer, SCNT) 기술을 이용하는 것을 특징으로 하는 형질전환 개의 제조방법.
The method of claim 8,
The method for producing the transformed dog is a method for producing a transformed dog, characterized in that using somatic cell nuclear transfer (SCNT) technology.
제9항에 있어서,
상기 체세포 핵 이식(somatic cell nuclear transfer, SCNT) 기술은 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터와 인간 PPARα 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 도입한 세포의 핵을 개의 탈핵 난자에 이식하는 것을 특징으로 하는 형질전환 개의 제조방법.
The method of claim 9,
The somatic cell nuclear transfer (SCNT) technology is the production of a transformed dog, characterized in that the nucleus of a cell into which a recombinant vector containing a human myoglobin promoter and a human PPARα gene is introduced is transplanted into an enucleated egg of a dog. Way.
제8항에 있어서,
상기 형질전환 개의 제조방법은 하기의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 근육 특이적으로 PPARα 단백질이 과발현되어 있는 형질전환 개의 제조방법:
(a) 개로부터 분리한 체세포 또는 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는 핵 공여 세포 제조단계;
(b) 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터와 인간 PPARα 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 상기 (a) 단계의 핵 공여 세포에 도입하는 단계;
(c) 개의 난자로부터 핵을 제거하여 탈핵 난자를 제조하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계의 탈핵 난자에 상기 (b) 단계의 핵 공여 세포의 핵을 미세주입하고 융합시키는 단계;
(e) 상기 (d) 단계에서 융합된 난자를 활성화시키는 단계; 및
(f) 상기 활성화된 난자를 대리모 개의 난관에 이식하는 단계.
The method of claim 8,
The method for preparing the transgenic dog comprises the following steps: A method for producing a transgenic dog in which the PPARα protein is overexpressed specifically for muscle:
(a) preparing a nuclear donor cell comprising culturing somatic cells or stem cells isolated from dogs;
(b) introducing a recombinant vector comprising a human myoglobin promoter and a human PPARα gene into the nuclear donor cell of step (a);
(c) removing the nucleus from the dog's egg to prepare an enucleated egg;
(d) microinjecting and fusing the nuclei of the nuclear donor cells of the (b) step into the enucleated oocyte of the step (c);
(e) activating the egg fused in step (d); And
(f) implanting the activated egg into the fallopian tube of the surrogate mother dog.
인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터와 인간 PPARα 유전자를 포함하는 재조합 벡터가 포함된 근육 특이적으로 PPARα가 과발현되어 있는 형질전환 개 제작용 형질전환 세포.
Transformed cells for the production of transgenic dogs in which PPARα is overexpressed specifically for muscle containing a recombinant vector containing a human myoglobin promoter and a human PPARα gene.
제12항에 있어서,
상기 형질전환 개 제작용 형질전환 세포는 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터와 인간 PPARα 유전자를 포함하는 재조합 벡터가 도입된 핵 공여 세포인 것을 특징으로 하는 형질전환 개 제작용 형질전환 세포.
The method of claim 12,
The transformed cell for producing a transformed dog is a nuclear donor cell into which a recombinant vector including a human myoglobin promoter and a human PPARα gene has been introduced.
제13항에 있어서,
상기 핵 공여 세포는 배아세포, 체세포 또는 줄기세포인 것을 특징으로 하는 형질전환 개 제작용 형질전환 세포.
The method of claim 13,
The nuclear donor cell is an embryonic cell, a somatic cell, or a stem cell.
제13항에 있어서,
상기 핵 공여 세포는 태아 유래 세포, 성체 섬유아세포 또는 난구세포인 것을 특징으로 하는 형질전환 개 제작용 형질전환 세포.
The method of claim 13,
The nuclear donor cell is a transformed cell for producing a transformed dog, characterized in that the fetal-derived cells, adult fibroblasts or cumulus cells.
제12항에 있어서,
상기 형질전환 개 제작용 형질전환 세포는 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터와 인간 PPARα 유전자를 포함하는 재조합 벡터가 도입된 핵 공여 세포의 핵이 이식된 핵 이식란인 것을 특징으로 하는 형질전환 개 제작용 형질전환 세포.
The method of claim 12,
The transformed cell for the production of the transformed dog is a nuclear transfer egg in which the nucleus of a nuclear donor cell into which a recombinant vector containing a human myoglobin promoter and a human PPARα gene is introduced is transplanted cell.
제12항에 있어서,
상기 형질전환 개 제작용 형질전환 세포는 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터와 인간 PPARα 유전자가 게놈 내 삽입된 것을 특징으로 하는 형질전환 개 제작용 형질전환 세포.
The method of claim 12,
The transformed cell for producing a transformed dog is a transformed cell for producing a transformed dog, characterized in that a human myoglobin promoter and a human PPARα gene are inserted into the genome.
제12항에 있어서,
상기 형질전환 개 제작용 형질전환 세포는 형질전환되지 않은 세포와 비교하여 인간 PPARα을 과발현하는 것을 특징으로 하는 형질전환 개 제작용 형질전환 세포.
The method of claim 12,
The transformed cell for producing a transformed dog is a transformed cell for producing a transformed dog, characterized in that overexpressing human PPARα compared to a cell that has not been transformed.
제5항의 형질전환 개를 이용한 비만 저항성 유지 또는 증가를 위한 약제 스크리닝 방법으로, 다음을 포함하는 약제 스크리닝 방법:
(i) 근육 특이적으로 인간 PPARα를 과발현하는 개에 비만 저항성을 유지하거나 증가시킬 수 있는 후보물질을 투여하는 단계;
(ii) 상기 (i) 단계 후, 상기 근육 특이적으로 인간 PPARα가 과발현되어 있는 개의 근육 조직을 후보물질을 투여하지 않는 대조군과 비만 저항성을 비교하여 분석하는 단계.
As a drug screening method for maintaining or increasing obesity resistance using the transgenic dog of claim 5, a drug screening method comprising the following:
(i) administering a candidate substance capable of maintaining or increasing obesity resistance to a dog muscle-specifically overexpressing human PPARα;
(ii) After the step (i), analyzing the muscle tissue of a dog in which human PPARα is overexpressed specifically for the muscle is compared with a control group not administered a candidate substance for obesity resistance.
제5항의 근육 특이적 PPARα 과발현 모델용 개 제작용 인간 미오글로빈(myoglobin) 프로모터 및 인간 퍼옥시좀 증식체 활성화 수용체 알파(Peroxisome proliferator-activated receptor alpha, PPARα) 유전자를 포함하는 재조합 벡터.
A recombinant vector comprising a human myoglobin promoter and a human peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARα) gene for the production of dogs for the muscle-specific PPARα overexpression model of claim 5.
제20항에 있어서,
상기 벡터는 바이러스 벡터인 것을 특징으로 하는 재조합 벡터.
The method of claim 20,
The vector is a recombinant vector, characterized in that the viral vector.
제21항에 있어서,
상기 바이러스 벡터는 레트로바이러스 벡터, 아데노바이러스 벡터, 아데노 관련 바이러스 벡터, 허피스 바이러스 벡터, 아비폭스바이러스 벡터, 렌티바이러스 벡터로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 벡터인 것을 특징으로 하는 재조합 벡터.
The method of claim 21,
The viral vector is a recombinant vector, characterized in that at least one vector selected from the group consisting of a retrovirus vector, an adenovirus vector, an adeno-related virus vector, a Herpes virus vector, an abipox virus vector, and a lentiviral vector.
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