KR20080042058A - Iduronate-2-sulfatase knock-out mouse and its using method - Google Patents

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Abstract

An iduronate-2-sulfatase knock-out mouse is provided to diagnose and treat Hunter syndrome caused by defect of iduronate-2-sulfatase and develop a treating agent of Hunter syndrome by performing physiological experiments between the knock-out mouse and a control mouse. An iduronate-2-sulfatase knock-out mouse is produced by (i) preparing a targeting vector by substituting the allele region(12133-21031 bp) of a wild iduronate-2-sulfatase gene(110079 bp) by a gene cassette(9220 bp) containing a left arm(2027 bp), PGK(phosphoglycerine kinase)-neo(1800 bp), and a right arm(5393 bp), (ii) introducing the targeting vector into an embryonic stem cell of mouse, (iii) injecting the transformed embryonic stem cell into a blastocyte of an embryo, (iv) obtaining a chimeric mouse from the transformed embryo, (v) hybridizing the chimeric mouse with a normal mouse to obtain a heterozygote mouse, and (vi) hybridizing a male with a female of the heterozygote mouse, wherein the targeting vector deletes exon 2 and exon 3 of the iduronate-2-sulfatase gene.

Description

이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 그의 이용방법{Iduronate-2-sulfatase knock-out mouse and its using method}Iduronate-2-sulfatase knock-out mouse and its using method}

본 발명은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 그의 제조방법 및 상기 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스를 이용한 헌터 증후군 치료제 개발 동물 모델로서의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a duronate-2-sulfatase knockout mouse, a method for producing the same, and a use thereof as an animal model for developing a hunter syndrome treatment using the duronate-2-sulfatase knockout mouse.

더욱 상세하게는 본 발명은 일반적인 리소좀 축적병 특히, 이듀로네이트-2-설파타제(Iduronate-2-sulfatase, IDS) 결함에 대한 모델로서 유용한 유전적으로 설계된 마우스 및 이러한 장애의 치료 및 치료제의 조직 특이적 전달 시스템의 평가를 위한 치료제 평가시 이러한 유전적으로 설계된 마우스의 이용에 관한 것이다.More specifically, the present invention relates to genetically engineered mice useful as models for common lysosomal accumulators, in particular, for Iduronate-2-sulfatase (IDS) defects and tissue specificity of therapeutics and therapeutic agents for such disorders. The use of such genetically designed mice in the evaluation of therapeutic agents for evaluation of adaptive delivery systems.

뮤코다당증은 유전성 대사질환의 일종으로 리소좀에 존재하는 효소의 결함으 로 유발되는 질환이다. 리소좀은 전자전달(electron transport), 산화적 인산화(oxidative phosphorylation) 및 피르부산, 지방산, 몇몇 아미노산 대사에 관여하는 효소 그리고 다양한 가수분해 효소들을 포함하는 각종 분해 작용에 관여하는 세포 내 기관으로서, 특히 뮤코다당류(mucopolysaccharides), 뮤코지질(mucolipids) 및 스핑고지질(sphingolipids) 등의 분해와 관련이 있다. 이외에도 뮤코다당증과 관련하여 이들의 대사 과정에 많은 효소 결함 및 유전자 이상이 보고되어 있다.Mucopolysaccharide is a hereditary metabolic disease caused by a defect in an enzyme present in lysosomes. Lysosomes are organelles involved in various degradation processes, including electron transport, oxidative phosphorylation and pyruvic acid, fatty acids, enzymes involved in several amino acid metabolism, and various hydrolytic enzymes, especially muco Related to degradation of polysaccharides (mucopolysaccharides), mucolipids and sphingolipids. In addition, many enzyme defects and gene abnormalities have been reported in their metabolic processes with respect to mucopolysaccharide.

구체적으로, 뮤코다당증은 임상적으로 골격계, 순환계 및 정신 기능 등에 다양한 증상을 나타내고, 임상적, 유전학적 및 생화학적 기초에서 7가지 부류로 나눌 수 있다. 이는 상기 다당류 대사에 관여하는 효소의 이상으로 황산화된 다당류(sulfated polysaccharides)인 더마탄 설페이트(dermatan sulfate), 헤파란 설페이트(heparan sulfate) 또는 케라탄 설페이트(keratan sulfate) 등이 조직 내 축적됨으로서 증상을 나타낸다. Specifically, mucopolysaccharides have various symptoms clinically, including skeletal, circulatory, and mental function, and can be divided into seven categories on clinical, genetic, and biochemical basis. This is caused by the accumulation of sulfated polysaccharides such as dermatan sulfate, heparan sulfate, or keratan sulfate, which are sulfated polysaccharides above the enzymes involved in polysaccharide metabolism. Indicates.

상기 뮤코다당증 중 타입 Ⅱ인 헌터 증후군은 이듀로네이트-2-설파타제의 결함으로 유발되는 것으로, 헌터 증후군은 어린 시절부터 심한 증상을 보이는 유아형(juvenile form)과 정신지체 등은 보이지 않는 경한 증상의 늦은형(late form)으로 구분된다. 구체적으로 유아형은 정신지체, 신체 이상의 증상이 나타나고 대부분 15세 이전에 사망하며, 늦은형은 난쟁이, 못난 외모, 간비 종(hepatosplenomegaly) 등을 나타내고 오래 생존한다. 헌터 증후군은 우리나라에서 비교적 많이 발견되는 질환으로 X 염색체와 연관된 열성(X-linked recessive) 양식으로 유전되고 있다.Hunter II, the type II of the mucopolysaccharides, is caused by a deficiency of eduuronate-2-sulfatase. Hunter syndrome is a mild case in which juvenile forms and mental retardation, which have severe symptoms since childhood, are not seen. It is divided into late forms of symptoms. Specifically, the infant type shows symptoms of mental retardation and physical abnormalities, and most of them die before the age of 15, and the late type shows a dwarf, an ugly appearance, hepatosplenomegaly, and lives long. Hunter syndrome is a relatively common disease in Korea and is inherited in an X-linked recessive pattern associated with the X chromosome.

유전성 대사 질환은 매우 다양하고 민족에 따라 질병의 분포가 큰 차이를 보이는데, 따라서 각 나라에서 중점적으로 관심을 가지는 질환이 다르고 각 민족에 따라 특이적으로 많고 연구가 편리한 질환이 많이 연구되고 있다. 헌터 증후군은 특징적인 임상 증상으로 인하여 과거 우리나라에서 여러 예가 보고되어 있으며 최근 효소 진단 등으로 확진되는 예를 찾아 볼 수 있다. Hereditary metabolic diseases are very diverse, and the distribution of diseases varies greatly among ethnic groups. Therefore, various diseases that are of interest in each country are different, and many diseases that are specific and convenient to study are being studied. Hunter syndrome has been reported in Korea in the past due to the characteristic clinical symptoms, and can be found recently confirmed by enzyme diagnosis.

따라서 본 발명은 이와 같은 헌터 증후군의 진단과 치료를 위한 동물 모델을 개발코자 한 것이며 이에 따라 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스를 제조하고 상기 넉아웃 마우스와 대조 마우스간의 각종 생리학적 실험을 통해 헌터 증후군 치료제의 개발을 위한 동물 모델을 확립하여 본 발명을 완성하게 된 것이다.Therefore, the present invention is intended to develop an animal model for the diagnosis and treatment of Hunter syndrome, accordingly to prepare a duronate-2-sulfatase knockout mouse and to perform various physiological experiments between the knockout mouse and the control mouse. Through the establishment of an animal model for the development of a hunter syndrome treatment to complete the present invention.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 헌터 증후군의 진단과 치료를 위한 동물 모델을 개발코자 한 것이며 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스를 제조하고 상기 넉아웃 마우스와 대조 마우스간의 각종 생리학적 실험을 통해 헌터 증후군 치료제의 개발을 위한 동물 모델을 제공하기 위한 것이다.The problem to be solved by the present invention is to develop an animal model for the diagnosis and treatment of Hunter syndrome and to prepare a duronate-2-sulfatase knockout mouse and to perform various physiological experiments between the knockout mouse and the control mouse. To provide an animal model for the development of therapeutic agents for Hunter syndrome.

본 발명의 목적은 이듀로네이트-2-설파타제 기능이 넉아웃된 마우스를 이용하여 이듀로네이트-2-설파타제를 헌터 증후군 치료제로서 그 약리 효과를 동물 모델로서 측정하기 위한 방법에 있어서, 상기 약리 효과는 이듀로네이트-2-설파타제의 직접적 효소 대치, 유전자 치료 기술을 통한 이듀로네이트-2-설파타제 근원세포의 발현, 세포 이식 및 벡터 매개 유전자 전달에서 선택된 약리 효과를 동물 모델로서 측정하기 위한 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for measuring the pharmacological effect of eduronate-2-sulfatase as a therapeutic agent for Hunter syndrome using an animal model using a mouse knocked out of eduronate-2-sulfatase function. The pharmacological effect is measured as an animal model of pharmacological effects selected from direct enzyme replacement of eduronate-2-sulfatase, expression of eduronate-2-sulfatase myoblasts through gene therapy techniques, cell transplantation and vector mediated gene transfer. It is to provide a method for doing so.

한편 상기 이듀로네이트-2-설파타제 기능이 넉아웃된 마우스는 ⅰ) 야생형 이듀로네이트-2-설파타제 유전자 (110079 bp)의 대립형질 부위 (12133~21031 bp)를 좌측 팔 (2027 bp), PGK-neo (1800 bp), 우측 팔 (5393 bp)로 구성된 유전자 카세 트 (9220 bp)로 치환시킨 타겟팅 벡터를 제조하는 단계; ⅱ) 상기 타겟팅 벡터를 마우스의 배아줄기세포에 도입하는 단계; ⅲ) 상기 형질전환된 배아줄기세포를 수정란의 배반포에 주입하는 단계; ⅳ) 상기 형질전환된 수정란을 통해 키메라 마우스를 수득하는 단계; ⅴ) 상기 키메라 마우스를 정상 마우스와 교배시켜 이형접합체 마우스를 수득하는 단계; 및 ⅵ) 상기 이형접합체 마우스의 암수를 교배시켜 이듀로네이트-2-설파타제 유전자가 넉아웃된 마우스를 수득하는 단계로 제조된 것임을 특징으로 한다.On the other hand, the mice knocked out of the eduronate-2-sulfatase function are shown in (i) the allele region (12133-21031 bp) of the wild-type eduronate-2-sulfatase gene (110079 bp) on the left arm (2027 bp). Preparing a targeting vector substituted with a gene cassette (9220 bp) consisting of PGK-neo (1800 bp) and right arm (5393 bp); Ii) introducing the targeting vector into embryonic stem cells of a mouse; Iii) injecting the transformed embryonic stem cells into the blastocyst of the fertilized egg; Iii) obtaining a chimeric mouse via said transformed fertilized egg; Iii) crossing said chimeric mice with normal mice to obtain heterozygous mice; And iii) crossing the male and female of the heterozygous mouse to obtain a mouse knocked out of the duronate-2-sulfatase gene.

또한 상기 타켓팅 벡터는 이듀로네이트-2-설파타제 유전자의 엑손 2와 엑손 3을 결실시킴을 특징으로 한다.In addition, the targeting vector is characterized by the deletion of exon 2 and exon 3 of the duronate-2-sulfatase gene.

본 발명의 효과는 헌터 증후군의 진단과 치료를 위한 동물 모델을 제공하는 것이며 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스를 제조하고 상기 넉아웃 마우스와 대조 마우스간의 각종 생리학적 실험을 통해 헌터 증후군 치료제의 개발을 위한 동물 모델을 제공하기 위한 것이다.An effect of the present invention is to provide an animal model for the diagnosis and treatment of Hunter syndrome, and to prepare a eduron-2-sulfatase knockout mouse, and through various physiological experiments between the knockout mouse and the control mouse, Hunter syndrome treatment agent To provide an animal model for the development of the.

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

본 발명의 이듀로네이트-2-설파타제 기능이 넉아웃된 마우스는 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같은 타겟팅 벡터를 제조하고 이를 염색체 상에 도입함으로서 넉아웃 마우스를 제조한다. Mice knocked out of the duronate-2-sulfatase function of the present invention prepare knockout mice by preparing targeting vectors as shown in FIGS. 1 and 2 and introducing them onto chromosomes.

도 1은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 제조용 타겟팅 벡터의 개요도이다. 도 2는 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 제조용 타겟팅 벡터의 유전자 구축을 위한 상세도이다.1 is a schematic of a targeting vector for the preparation of eduronate-2-sulfatase knockout mice. Figure 2 is a detailed view for gene construction of the targeting vector for the preparation of eduronate-2-sulfatase knockout mice.

상기 도 1, 2에 나타난 바와 같이 본 발명에 사용되는 타겟팅 벡터는 좌측 팔 (2027 bp), PGK-neo (1800 bp), 우측 팔 (5393 bp)로 구성된 유전자 카세트를 포함하고 있으며 상기 타겟팅 벡터는 상보 절편에서 동형 재조합(homologous recombination)이 발생하여 이듀로네이트-2-설파타제 엑손 2와 엑손 3 부분이 결실되어 유전자 일부분이 상실되기 때문에 정상적인 이듀로네이트-2-설파타제 유전자가 발현되지 않는다. As shown in FIGS. 1 and 2, the targeting vector used in the present invention includes a gene cassette consisting of a left arm (2027 bp), PGK-neo (1800 bp), and a right arm (5393 bp). Homologous recombination occurs in the complementary fragments, resulting in the deletion of a portion of the duronate-2-sulfatase exon 2 and exon 3 resulting in the loss of the gene, thereby preventing the normal duronate-2-sulfatase gene from being expressed.

본 발명의 넉아웃 마우스를 제조하기 위해서는 먼저 상기한 타겟팅 벡터를 마우스의 배아줄기세포에 도입하고, 유전자 적중이 확인된 배아줄기세포 클론을 배양한 후 포배아의 배반포에 주입하여, 정관수술한 수컷과 교배시킨 후 2.5 p.c.된 가임신 대리모 마우스의 자궁에 이식함으로써 키메라 마우스의 발생을 유도하였다. 상기 키메라 마우스를 정상 마우스와 교배시켜 IDS +/- 유전자형을 갖는 이형접합체(heterozygote) 마우스를 얻고, 다시 상기 이형접합체 마우스의 암컷과 수컷을 교배시킴으로써 IDS -/- 유전자형을 갖는 유전자변이 마우스를 제조하였다. 상기 유전자 변이 마우스는 정상적으로 출생하여 정상 마우스와 같은 수명을 갖고 있고, 암수 둘 다 정상 마우스와 교배했을 때 정상적인 생식능력을 갖고 있다. In order to manufacture a knockout mouse of the present invention, the above-mentioned targeting vector is first introduced into embryonic stem cells of a mouse, cultured embryonic stem cell clones identified with gene hits, and injected into blastocysts of blastocysts. The development of chimeric mice was induced by grafting into the uterus of 2.5 pcs of fertility surrogate mice. The chimeric mice were crossed with normal mice to obtain heterozygote mice with IDS +/− genotypes, and again, females and males of the heterozygote mice were crossed to prepare transgenic mice with IDS − / − genotypes. . The genetically modified mice have a normal lifespan and have the same lifespan as normal mice, and both males and females have normal fertility when crossed with normal mice.

본 발명자는 상기 이듀로네이트-2-설파타제 유전자의 일부가 결실되어 이듀로네이트-2-설파타제 기능이 억제된 상기의 넉아웃 마우스를 이용하여 다양한 생리학적 실험을 통해 헌터 증후군 및 이의 치료제 개발을 위한 동물 모델을 완성하였다. The present inventors developed Hunter syndrome and its therapeutic agent through various physiological experiments using the knockout mice in which a part of the duronate-2-sulfatase gene was deleted and the duronate-2-sulfatase function was inhibited. The animal model was completed.

IDS -/- 유전형의 다양한 표현형 및 병리적 징후로 인해 본 발명의 목적인 넉아웃 마우스 모델이 헌터 증후군에 대한 효소 대체 요법의 시험 및 개발에 응용될 수 있는 것이다. 또한 본 발명의 마우스는 헌터 증후군 치료에 사용하기 위한 치료제를 평가하는데 이용될 수 있다. 이러한 평가는 IDS 유전자 결함에 대한 동형접합성 형질전환 마우스에 치료제를 투여하고, 이듀로네이트-2-설파타제 결함과 관련된 조직 병리 또는 다른 지표에 대해 본 마우스를 평가함으로서 달성될 수 있다.Because of the various phenotypes and pathological manifestations of IDS − / − genotypes, knockout mouse models that are the object of the present invention may be applied to the testing and development of enzyme replacement therapy for Hunter syndrome. Mice of the invention can also be used to evaluate therapeutic agents for use in treating Hunter syndrome. This assessment can be achieved by administering a therapeutic agent to homozygous transgenic mice for IDS gene defects and evaluating the mice for histopathology or other indicators associated with iduronate-2-sulfatase defects.

먼저, 본 발명자는 IDS -/- 변이 마우스를 통해 상기 변이 넉아웃 마우스와 정상 마우스간에 각종 생리학적 실험을 행하였으며 그 결과는 다음과 같다.First, the inventors conducted various physiological experiments between the knockout mice and the normal mice through IDS-/-mutant mice. The results are as follows.

동형접합성 돌연변이 마우스는 4주령의 새끼보다 더 작다. 이러한 연령에서 주둥이가 짧고 탈모 증상을 지닌 안면 형태 상에 초기 효과를 나타낸다. 이들 안면 특징은 β-글루쿠로니다제 결함(MPS Ⅶ, 슬라이 증후군) 마우스에서 초기 발견되는 것과 동일하다. 제7형 뮤코다당증 넉아웃에서 나타나는 심한 특징 즉, 심한 성장 지연, 관절병 및 명백한 안면이형증 약 6∼8주령까지 관찰되지 않았다. 4주령의 IDS -/- 및 -/+ 마우스의 방사선 사진은 헌터 증후군에서 초기 발견되는 두개안면 이상증 및 탈모증의 증거를 나타낸다. 척추는 정상으로 나타났고, 제7형 뮤코다당증 마우스에서 주지된 명백한 사지 단축은 나타나지 않았다. Homozygous mutant mice are smaller than 4 week old pups. At this age, the snout is short and has an initial effect on the facial form with hair loss symptoms. These facial features are the same as those initially found in β-glucuronidase deficient (MPS shock, Sly syndrome) mice. No severe features appearing in type 7 mucopolysaccharide knockouts, namely severe growth retardation, arthrosis and obvious facial dysplasia were observed until about 6-8 weeks of age. Radiographs of IDS-/-and-/ + mice at 4 weeks of age show evidence of craniofacial dystrophy and alopecia found early in Hunter syndrome. The spine appeared normal and there was no apparent limb shortening noted in type 7 mucopolysaccharide mice.

이듀로네이트-2-설파타제 결함을 지닌 환자의 초기 골격 변화는 소아 초기에 더욱 악성인 골 병리와 구분되기 어려울 수 있다. 따라서 연령에 따른 IDS -/- 마우스의 골격의 연구는 이러한 모델의 골격 병리가 인간 결함을 모방하는지 여부를 결정하는데 요구된다.Early skeletal changes in patients with ironon-2-sulfatase defects may be difficult to distinguish from more malignant bone pathologies in early childhood. Thus, studies of the skeleton of IDS-/-mice over age are required to determine whether skeletal pathology of this model mimics human defects.

본 발명자는 4주령 및 8주령 IDS +/- 및 -/- 마우스 내 다양한 기관의 병리학적 조사를 수행하였다. 분석된 모든 조직은 비정상적인 리조솜 축적의 증거를 나타내었다. 8주령까지 IDS -/- 마우스의 간이 색이 더 흐렸고 정상간의 연분홍 색 광채가 없었으나 초기에는 표현형적 간비장비대의 증거가 존재하지 않았다. 도 5는 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군의 간의 조직학적 분석 결과를 나타낸 사진이다.We performed pathological examination of various organs in 4 and 8 week old IDS +/- and-/-mice. All tissues analyzed showed evidence of abnormal lysosome accumulation. By 8 weeks of age, the liver of the IDS-/-mouse was more pale and there was no pale pink glow between the normal livers, but initially there was no evidence of phenotypic grafts. Figure 5 is a photograph showing the results of histological analysis of the liver of the eduronate-2-sulfatase knockout mice and the control group.

또한 도 6은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군의 신장의 조직학적 분석 결과를 나타낸 사진이다.6 is a photograph showing the results of histological analysis of the kidney of the eduronate-2-sulfatase knockout mouse and the control group.

4주령에서 가장 유의적인 병리는 쿠퍼(Kupffer) 세포, 비장 시누소이드(sinusoid) 라이닝(lining) 세포, 폐 대식세포 및 신경교 세포 내 리소좀 축적에 의해 나타난 세망내피계에서 발생한다. 간에서 리소좀-적재된 쿠퍼 세포는 4주령에서 유의적인 간세포 축적이 용이하게 관찰되었다. 8주령까지 세망내피계 내의 축적의 추가 진행이 발생하였고 유의적인 간세포 액포형성의 증거가 존재하였다. 8주령에서 정상 간 표본 내의 매우 적은 리소좀과는 대조적으로 간세포의 세포질의 15∼20%는 리소좀에 의해 축적된 것으로 나타났다. 8주령 IDS -/- 마우스 유래의 비장 세포는 시누소이드의 대부분의 세포 내의 현저하게 팽창된 리소좀을 나타내었다. The most significant pathology at 4 weeks of age occurs in the reticuloendothelial system, manifested by lysosomal accumulation in Kupffer cells, spleen sinusoid lining cells, lung macrophages and glial cells. Lysosome-loaded Cooper cells in the liver readily observed significant hepatocyte accumulation at 4 weeks of age. By 8 weeks of age there was further progression of accumulation in the reticulum endothelial system and there was evidence of significant hepatocellular vacuogenesis. At 8 weeks of age, 15-20% of the cytoplasm of hepatocytes was accumulated by lysosomes, as opposed to very few lysosomes in normal liver specimens. Splenocytes derived from 8-week-old IDS-/-mice showed markedly expanded lysosomes in most cells of the sinusoid.

4주령에서 비정상적 리소좀 축적 캡(cab)은 리소좀 축적을 나타내지 않는 피질의 신경교세포 내에서 발견된다. 그러나 8주령에서 세포질 액포형성은 연수막 세포뿐만 아니라 소뇌의 푸르키니에(Purkinje) 세포, 대뇌 피질의 신경세포, 신경 교세포 내에서 관찰될 수 있다. 총 세포질 부피 상의 교란된 세포 구조의 증거가 IDS -/- 마우스의 소뇌에서 모든 푸르키니에 세포가 8주령까지 비정상적인 세포질 액포를 통해 검출되었다. 리소좀은 8주령의 정상 마우스에서 검출되지 않았다. 또한 대량의 리소좀 축적은 초기 4주령의 기관뿐만 아니라 뼈의 관절 표면 모두에서 발견되는 연골세포에서도 나타났다. At 4 weeks of age abnormal lysosomal accumulation caps are found in glial cells of the cortex that do not exhibit lysosomal accumulation. However, at 8 weeks of age, cytoplasmic vesicle formation can be observed not only in meningoid cells but also in Purkinje cells of the cerebellum, neurons of the cerebral cortex, and glial cells. Evidence of disturbed cell structure on the total cytoplasmic volume was detected through abnormal cytoplasmic vacuoles by 8 weeks of age in all Purkinie cells in the cerebellum of IDS-/-mice. Lysosomes were not detected in 8 week old normal mice. Massive lysosomal accumulation also occurred in chondrocytes found on both the bone and articular surfaces of the bone as well as in the organs of the initial four weeks.

IDS +/- 마우스 및 IDS -/- 마우스의 소변 내 GAG의 수치는 소변 내 크레아티닌 대비 GAG의 양이 IDS -/- 마우스에서 실질적으로 증가되었음을 나타내었다. 따라서 GAG의 측정은 조직 및 기관 분석을 위해 마우스를 희생하기 전 치료 요법 동안 마우스를 모니터하는 비-침해성 수단으로 작용할 수 있다.Levels of GAG in urine of IDS +/- mice and IDS-/-mice showed a substantial increase in the amount of GAG relative to creatinine in urine in IDS-/-mice. Thus, the measurement of GAG can serve as a non-invasive means of monitoring the mouse during the treatment regimen before sacrificing the mouse for tissue and organ analysis.

도 3은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스의 글리코사미노글리칸(glycosaminoglycan, GAG) 배설량을 나타낸 그래프이다. 도 3에 나타난 바와 같이 16주령의 이형접합성 형질전환 마우스의 경우 30∼35 ㎍/ml의 GAG 배설량을 나타내었고 38주령의 이형접합성 형질전환 마우스의 경우 15∼20 ㎍/ml의 GAG 배설량을 나타내었다. 3 is a graph showing the amount of glycosaminoglycan (GAG) excretion of the eduronate-2-sulfatase knockout mice. As shown in FIG. 3, the heterozygous transgenic mice at 16 weeks of age showed 30 to 35 μg / ml of GAG excretion, and the heterozygous transgenic mice at 38 weeks of age showed 15 to 20 μg / ml of GAG excretion. .

한편, 이듀로네이트-2-설파타제 유전자가 모두 결실된 동형접합성 형질전환 마우스의 경우 16주령에서는 130∼135 ㎍/ml, 38주령에서는 160∼165 ㎍/ml의 GAG 배설량을 나타내었다. 이는 동형접합성 형질전환 마우스의 경우 이듀로네이트-2- 설파타제 효소가 완전히 결핍되어 GAG를 분해하지 못하고 이를 모두 배설하는 것으로 판단된다.On the other hand, homozygous transgenic mice that had all of the duronate-2-sulfatase gene deleted showed 130-135 μg / ml at 16 weeks of age and 160-165 μg / ml at 38 weeks of age. The homozygous transgenic mice are completely deficient in the duronate-2-sulfatase enzyme, which is thought to excrete all GAGs.

한편, 도 4는 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군의 장기 무게의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 4에 나타난 바와 같이 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스에 있어서 특히 간의 성장은 정상 마우스에 비해 매우 지체되었으며 비장, 폐 등의 기관의 성장 역시 지체되어 그 장기의 무게가 충분히 증가하지 않았다. On the other hand, Figure 4 is a graph showing the change in organ weight of the iduronate-2-sulfatase knockout mice and the control group. As shown in FIG. 4, in the duronate-2-sulfatase knockout mice, liver growth was particularly retarded compared to normal mice, and growth of organs such as the spleen and lungs was also delayed so that the weight of the organs was not sufficiently increased. .

이하, 이듀로네이트-2-설파타제의 헌터 증후군 치료 효과를 넉아웃 마우스를 통해 측정하였다.Hereinafter, the effect of hunter syndrome on eduron-2-sulfatase was measured through knockout mice.

이듀로네이트-2-설파타제의 투여는 정맥내, 근육내, 경구 또는 복막내 투여를 포함한 어떠한 경로로도 수행될 수 있다. 이때 "투여"는 조직 또는 의사-기관의 자가 이식 또는 이종 이식의 이용을 포함한다. 유전적으로 변형된 섬유아세포 즉, 신-장기(neo-organ)의 자가 이식은 베타-글루쿠로니다제-결함 MPS Ⅶ 마우스 모델의 증상 개선에 효과적인 리소좀 효소의 안정적 발현을 생성하는 것으로 알려져 있다(Moullier et al., Nature Genet. 4:154-159(1993)). 또한 "투여"는 세포로의 단백질 또는 핵산의 전달을 증진시키는 바이러스성, 감염성 또는 화학적인 어떠한 다른 약제의 이용을 포함한다. Administration of iduronate-2-sulfatase can be carried out by any route including intravenous, intramuscular, oral or intraperitoneal administration. "Administration" includes the use of autologous or xenograft of tissue or pseudo-organ. Autologous transplantation of genetically modified fibroblasts, or neo-organs, is known to produce stable expression of lysosomal enzymes that are effective in improving symptoms in beta-glucuronidase-deficient MPS Ⅶ mouse models. Moullier et al., Nature Genet. 4: 154-159 (1993). "Administration" also encompasses the use of any other agent that is viral, infectious or chemical that enhances the delivery of a protein or nucleic acid to a cell.

본 발명의 마우스 및 방법을 이용하여 평가될 수 있는 헌터 증후군 치료제 형태의 예는 이듀로네이트-2-설파타제(IDS) 또는 IDS 아날로그, 직접적 효소 대치를 포함하고, 생체 내 또는 생체 외 유전자 치료 기술에서 신-장기를 생성하는 IDS 또는 IDS-아날로그, IDS 또는 IDS 아날로그의 근원세포 발현, 이식 및 벡터-매개 유전자 전달의 이용을 포함한다.Examples of hunter syndrome therapeutic forms that can be assessed using the mice and methods of the invention include iduronate-2-sulfatase (IDS) or IDS analogues, direct enzyme replacement, and in vivo or ex vivo gene therapy techniques In the use of IDS or IDS-analogues, myofiblot expression of IDS or IDS analogs, transplantation and vector-mediated gene delivery.

도 7은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군에 이듀로네이트-2-설파타제 투여 후 소변 내 글리코사미노글리칸 배설량 나타낸 그래프이다. 도 7에 나타난 바와 같이 이듀로네이트-2-설파타제 투여후 넉아웃 마우스의 소변 내GAG 함량은 대조군에 비해 크게 감소되었으며 투여후 4주후에는 대조군에 비해 소변 내 GAG 함량이 절반이하로 감소하였다. 이를 통해 넉아웃 마우스에 IDS를 투여함으로서 소변 내 GAG 함량을 정상의 범위로 저하시킴을 알 수 있는 것이다. FIG. 7 is a graph showing glycosaminoglycan excretion in urine following administration of eduronate-2-sulfatase to micelles and controls of eduronate-2-sulfatase. As shown in FIG. 7, the urine GAG content of the knockout mice after the administration of eduronate-2-sulfatase was significantly decreased in comparison with the control group, and the urine GAG content in the urine was less than half after 4 weeks of administration. Through this, the IDG is administered to the knockout mice, thereby reducing the GAG content in the urine to a normal range.

도 8은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군에 이듀로네이트-2-설파타제를 생후 11주 후에 투여한 후 체중변화를 나타낸 그래프이다. 도 8에 나타난 바와 같이 생후 11주 후에 IDS를 넉아웃 마우스에 0.5 mg/kg 투여한 후 5주 후인 생후 16주에는 넉아웃 마우스와 정상 마우스가 동일한 체중의 증가를 나타내었다. 그러나 IDS를 투여하지 않은 넉아웃 마우스 대조군의 경우 16주 후의 체중은 정상 마우스의 80% 수준에 불과하였다. 이를 통해 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스에 IDS를 투여함으로서 그 성장을 정상 마우스와 동일하게 유지할 수 있음을 알게된 것이다.FIG. 8 is a graph showing body weight change after administration of eduuronate-2-sulfatase 11 weeks after birth in eduuronate-2-sulfatase knockout mice and controls. As shown in FIG. 8, knockout mice and normal mice showed the same body weight gain at 16 weeks of age, 5 weeks after IDS was administered to the knockout mice after 11 weeks of age. However, in the knockout mouse control group not administered IDS, body weight after 16 weeks was only 80% of normal mice. It was found that by administering IDS to the iduronate-2-sulfatase knockout mice, the growth could be maintained the same as normal mice.

헌터 증후군 치료제 시험 이외에 이듀로네이트-2-설파타제가 존재하지 않는 본 발명의 마우스에서 발생하는 광범위한 조직 병리는 다른 질병 및 이상의 치료 이용되는 타겟된 전달 시스템 시험에 이들 마우스가 유용하게 된다. 예를 들어 뇌로의 치료제의 전달을 위한 타겟 시스템을 시험하고자 하는 경우 이러한 타겟 시스템이 이듀로네이트-2-설파타제와 결합되고 본 발명에 따른 IDS 넉아웃 마우스에 투여된다. 일정 기간 후 마우스 뇌 조직이 이듀로네이트-2-설파타제 결함 관련 병리 및 이듀로네이트-2-설파타제 활성에 대해 조사되었다. 예를 들어 뇌 조직은 현미경 관찰로 비정상 리소좀 축적에 대해 조사되거나 이듀로네이트-2-설파타제 활성에 대해 생화학적으로 분석될 수 있다. 이러한 병리의 부재(또는 대조군 대비 감소)는 특히 IDS -/- 마우스로 IDS의 투여가 뇌 내 효소 활성 증가를 유발한다는 관찰의 관점에서 타겟 시스템이 뇌에 치료제를 효과적으로 전달하는데 효과적임을 나타낸다. 이듀로네이트-2-설파타제 결함 관련 병리에 대한 다른 조직의 조사는 타겟 시스템의 선택성의 표시를 제공한다.Extensive histopathology arising in mice of the present invention in the absence of eduronate-2-sulfatase in addition to the Hunter syndrome therapeutics test would make these mice useful for testing targeted delivery systems used for the treatment of other diseases and conditions. For example, if one wants to test a target system for delivery of a therapeutic agent to the brain, this target system is combined with an iduronate-2-sulfatase and administered to an IDS knockout mouse according to the invention. After a period of time mouse brain tissue was examined for pathology related to eduronate-2-sulfatase defects and eduronate-2-sulfatase activity. For example, brain tissue can be examined for abnormal lysosomal accumulation by microscopic observation or biochemically analyzed for eduronate-2-sulfatase activity. The absence of this pathology (or reduction relative to the control) indicates that the target system is effective in effectively delivering therapeutic agents to the brain, particularly in view of the observation that administration of IDS in IDS-/-mice results in increased enzyme activity in the brain. Investigation of other tissues for pathology related to eduronate-2-sulfatase defects provides an indication of the selectivity of the target system.

혈뇌장벽의 존재 및 중추신경계를 구성하는 많은 형태의 세포 때문에 뇌에 대한 타겟 시스템의 조사가 본 발명의 방법의 매우 유의적인 적용이나 본 발명의 방법은 다른 형태의 세포에도 적용될 수 있다. 따라서 예를 들어 신장세포, 간세 포 또는 신체의 다른 기관 및 조직에 치료제를 전달시키고자 하는 타겟 시스템은 본 발명의 모델 시스템 및 방법을 이용하여 조사될 수 있다.Because of the presence of the blood brain barrier and the many types of cells that make up the central nervous system, the investigation of the target system into the brain is a very significant application of the method of the present invention, but the method of the present invention may be applied to other types of cells. Thus, for example, target systems that wish to deliver therapeutic agents to kidney cells, liver cells, or other organs and tissues of the body can be investigated using the model systems and methods of the present invention.

타겟 시스템을 조사하는 방법은 치료제에 결합된 호르몬 또는 항체와 같은 타겟-특이적 친화성 표지를 지닌 타겟 시스템 및 세포에 발현 가능한 DNA를 도입시키는 타겟 시스템을 포함한 어떠한 형태의 타겟 시스템에도 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 이듀로네이트-2-설파타제 유전자 또는 cDNA를 전달하도록 주문 제작된 헤르페스 아플리콘(applicon)뿐만 아니라 레트로바이러스 벡터, 아데노바이러스, 아데노-관련 바이러스 및 헤르페스 바이러스 벡터와 같은 바이러스 발현 벡터를 시험하는데 유용하다. The method of investigating the target system can be applied to any type of target system, including target systems with target-specific affinity labels, such as hormones or antibodies bound to therapeutic agents, and target systems that introduce expressible DNA into cells. Accordingly, the present invention is directed to viral expression vectors such as retroviral vectors, adenoviruses, adeno-associated viruses and herpes virus vectors, as well as herpes applicons custom-designed to deliver the iduronate-2-sulfatase gene or cDNA. Useful for testing.

또한 본 발명은 양이온성 지질 또는 다른 리포솜 성분과 복합될 수 있는 정제된 이듀로네이트-2-설파타제 효소를 복합시키고 그 생성물을 모델에 투여함으로서 리소좀성 타겟 시스템을 시험하는데 유용하다. 조사될 수 있는 다른 타겟 시스템은 유전적 면역화 및 감염 벡터에 사용되는 비가공 DNA의 전달을 위한 시스템을 포함한다.The invention is also useful for testing lysosomal target systems by incorporating purified iduronate-2-sulfatase enzymes that can be combined with cationic lipids or other liposome components and administering the product to the model. Other target systems that can be investigated include systems for the delivery of raw DNA for use in genetic immunization and infection vectors.

이들 타겟 시스템 각각에서 본 발명의 모델 마우스는 타겟 시스템의 조직 특이적 분포 패턴 및 효능의 지속에 대한 조사를 가능하게 한다. 예를 들어 본 발명의 모델 마우스는 치료적 유전자 도입의 안정성을 연구하는 메커니즘을 제공한 다.The model mice of the present invention in each of these target systems allow investigation of the tissue specific distribution pattern and duration of efficacy of the target system. For example, the model mouse of the present invention provides a mechanism for studying the stability of therapeutic transduction.

이하 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이러한 실시예들로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these examples do not limit the scope of the present invention.

(실시예 1) 넉아웃 마우스의 제조Example 1 Preparation of Knockout Mouse

대체 형태의 타겟팅 벡터는 벡터 BluescriptTM 내로 클론된 마우스와 유전자의 게놈 단편으로부터 구축되었다. 타겟팅 벡터의 개요는 도 1에 나타나 있으며 타겟팅 벡터의 제한효소 절단 부위는 도 2에 나타난 바와 같다. 상기 타겟팅 벡터의 카세트는 BluescriptTM 골격 내로 도입되었다. 9회 계대배양된 유전자 타겟을 R1 배아줄기세포에 도입시킨 후 섬유아세포 상에서 성장시킨다. 7×107 세포수/ml의 세포 농도로 희석된 배아줄기세포에 상기 타겟팅 벡터 DNA 25 mg을 첨가한 후 400 V/25 uF 조건으로 전기 충격을 가하였다. 일렉트로포레이션 후 세포는 젤라틴이 코팅된 배양접시 위에서 네오마이신 및 간시클로버(Ganciclovir) 저항성에 의해 선별되었다. Alternative forms of targeting vectors were constructed from genomic fragments of mice and genes cloned into the vector Bluescript . An overview of the targeting vector is shown in FIG. 1 and the restriction enzyme cleavage site of the targeting vector is shown in FIG. 2. The cassette of the targeting vector was introduced into the Bluescript backbone. Nine passaged gene targets are introduced into R1 embryonic stem cells and grown on fibroblasts. 25 mg of the targeting vector DNA was added to embryonic stem cells diluted to a cell concentration of 7 × 10 7 cells / ml and subjected to electric shock at 400 V / 25 uF. After electroporation, cells were selected for neomycin and Ganciclovir resistance on gelatin coated culture dishes.

유전자가 타겟팅된 클론은 C57BL6 마우스의 3.5일 p.c. 배반포 내로 9∼10 세포 주입하였다. 더욱 상세하게는 암수 교배 후 3.5일된 암컷을 경부 탈구법으 로 희생시킨 후 자궁을 적출하여 1 ml 주사기를 이용 20 mM HEPES, 10% 소태아혈청, 0.1 mM 2-머캅토에탄올 및 DMEM을 포함하는 주사용액 1 ml를 관류시켰다. 해부 현미경하에서 미세유리관을 사용하여 자궁 조직으로부터 포배아를 분리하였으며 분리된 포배아를 35 mL 페트리디쉬 위에 옮겨 상기에서 선별된 배아줄기세포 클론을 포배아의 배반포 내에 도입하였다. Gene-targeted clones were 3.5 days p.c. of C57BL6 mice. 9-10 cells were injected into blastocysts. More specifically, 3.5 days old females after male and female mating were sacrificed by cervical dislocation and the uterus was extracted and injected with 1 ml syringe using 20 mM HEPES, 10% fetal bovine serum, 0.1 mM 2-mercaptoethanol and DMEM. 1 ml of solution was perfused. Embryos were isolated from uterine tissue using microglass tubes under a dissecting microscope, and the isolated embryonic embryos were transferred onto 35 mL Petri dishes and the embryonic stem cell clones selected above were introduced into blastocysts of the blastocysts.

상기 클론이 주입된 포배아를 가임신 대리모 마우스 자궁에 이식하여 배아줄기세포 클론 및 C57BL6 마우스의 포배아로부터 형성된 이형세포 교잡종의 일종인 키메라 마우스의 발생을 유도하였다. 상기한 바와 같이 배아줄기세포가 주입된 포배아를 대리모 마우스 자궁에 이식한 후 약 19일 동안 배양함으로서 배아줄기세포 유래의 형질전환 세포와 마우스 포배아 유래의 세포가 융합되어 IDS +/- 유전자형을 지니는 키메라 마우스를 생성하였다. The clone-implanted blastocysts were transplanted into gestational surrogate mouse uterus to induce the development of chimeric mice, a type of heterotypic hybrids formed from embryonic stem cell clones and C57BL6 mice. As described above, the embryonic stem cells-implanted blastocysts were transplanted into the surrogate mouse uterus and cultured for about 19 days, thereby transforming the embryonic stem cell-derived transformed cells and the mouse blastocyst-derived cells to IDD +/- genotype. Genie produced chimeric mice.

이후 상기에서 수득된 키메라 마우스를 C57BL6 마우스와 6차례 이상 교배하면서 F1 단계에서 IDS +/+ 및 IDS -/- 마우스를 제조하였으며 최종적으로 IDS 유전자가 모두 넉아웃된 IDS -/- 넉아웃 마우스를 제조하였다. Thereafter, the chimeric mice obtained above were mated with C57BL6 mice at least six times to prepare IDS + / + and IDS-/-mice at the F1 stage, and finally to prepare IDS-/-knockout mice in which all IDS genes were knocked out. It was.

(실시예 2) IDS 넉아웃 마우스의 생리학적 특성 분석Example 2 Physiological Characterization of IDS Knockout Mice

ⅰ) 마우스 소변 내 GAG 함량G) GAG content in mouse urine

생후 38주후 IDS 유전자가 모두 결실된 동형접합성 넉아웃 마우스의 경우 소변 내의 GAG 함량은 140∼200 ㎍/ml의 함량을 보였으며 IDS 유전자 한쪽만이 결실된 이형접합성 넉아웃 마우스의 경우 소변 내의 GAG 함량은 5∼40 ㎍/ml 정도이었다. 따라서 동형접합성 넉아웃 마우스의 소변 내 GAG 함량은 이형접합성 넉아웃 마우스에 비해 약 5∼20배 정도의 함량의 증가를 나타낸다. 이는 동형접합성 넉아웃 마우스 체내에서 IDS 효소의 부재로 인해 GAG가 분해되지 않기 때문에 소변으로 배출되는 함량이 증가하는 것이다. At 38 weeks of age, the homozygous knockout mice lacking all of the IDS genes had a GAG content of 140-200 ㎍ / ml, and the heterozygous knockout mice lacking only one IDS gene. Was about 5-40 µg / ml. Therefore, the GAG content in the urine of homozygous knockout mice is about 5-20 times higher than that of heterozygous knockout mice. This is due to the absence of IDS enzymes in homozygous knockout mice, resulting in increased excretion in urine because GAG is not degraded.

도 3은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스의 글리코사미노글리칸(glycosaminoglycan, GAG) 배설량을 나타낸 그래프이다. 도 3에 나타난 바와 같이 16주령의 이형접합성 형질전환 마우스의 경우 30∼35 ㎍/ml의 GAG 배설량을 나타내었고 38주령의 이형접합성 형질전환 마우스의 경우 15∼20 ㎍/ml의 GAG 배설량을 나타내었다. 3 is a graph showing the amount of glycosaminoglycan (GAG) excretion of the eduronate-2-sulfatase knockout mice. As shown in FIG. 3, the heterozygous transgenic mice at 16 weeks of age showed 30 to 35 μg / ml of GAG excretion, and the heterozygous transgenic mice at 38 weeks of age showed 15 to 20 μg / ml of GAG excretion. .

ⅱ) 마우스 내장기관의 체중Ii) body weight of mouse organs

도 4는 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군의 장기 무게의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 4에 나타난 바와 같이 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스에 있어서 특히 간의 성장은 정상 마우스에 비해 매우 지체되었으며 비 장, 폐 등의 기관의 성장 역시 지체되어 그 장기의 무게가 충분히 증가하지 않았다. FIG. 4 is a graph showing the change in organ weight of eduronate-2-sulfatase knockout mice and controls. As shown in Figure 4, in the duronate-2-sulfatase knockout mice, liver growth was particularly slower than normal mice, and growth of organs such as the spleen and lungs was also delayed so that the weight of the organ was not sufficiently increased. Did.

ⅲ) 간 및 신장 조직 세포Iii) liver and kidney tissue cells

도 5는 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군의 간의 조직학적 분석 결과를 나타낸 사진이다. 또한 도 6은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군의 신장의 조직학적 분석 결과를 나타낸 사진이다. IDS 넉아웃 마우스의 경우 간 및 신장 조직 내의 세포가 충분히 발달하지 못하였을 뿐 아니라 조직 내의 상당한 리소좀의 축적을 관찰할 수 있었다. Figure 5 is a photograph showing the results of histological analysis of the liver of the eduronate-2-sulfatase knockout mice and the control group. 6 is a photograph showing the results of histological analysis of the kidney of the eduronate-2-sulfatase knockout mouse and the control group. In IDS knockout mice, not only did cells develop sufficiently in liver and kidney tissues, but also significant lysosomal accumulation in tissues was observed.

(실시예 3) IDS 넉아웃 마우스에 이듀로네이트-2-설파타제 효소의 투입 효과Example 3 Effect of Incorporation of the Dururonate-2-Sulfatase Enzyme on IDS Knockout Mice

IDS 넉아웃 마우스에 이듀로네이트-2-설파타제 효소를 투입하고 소변 내 GAG 함량의 변화를 측정하였다. 도 7은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군에 이듀로네이트-2-설파타제 투여 후 소변 내 글리코사미노글리칸 배설량을 나타낸 그래프이다. 도 7에 나타난 바와 같이 이듀로네이트-2-설파타제 투여후 넉아웃 마우스의 소변 내 GAG 함량은 대조군에 비해 크게 감소되었으며 투여후 4주후에는 대조군에 비해 소변 내 GAG 함량이 절반이하로 감소하였다. Ironon-2-sulfatase enzyme was added to IDS knockout mice and the change of GAG content in urine was measured. FIG. 7 is a graph showing glycosaminoglycan excretion in urine after administration of eduronate-2-sulfatase to control mice with eduronate-2-sulfatase knockout mice and controls. As shown in FIG. 7, the urine GAG content of the knockout mice after the administration of eduronate-2-sulfatase was significantly decreased compared to the control group, and the urine GAG content of the urine was less than half after 4 weeks after administration.

이를 더욱 상세히 살펴보면 IDS를 0.15 mg/kg 투여한 마우스의 경우 대조군에 비해 4주 후부터 현격한 GAG 배설량의 감소를 나타내었으며 IDS를 0.5 mg/kg 투여한 마우스의 경우 3주 후부터 현격한 GAG 배설량의 감소를 나타내었다. 이를 통해 넉아웃 마우스에 IDS를 투여함으로서 소변 내 GAG 함량을 정상의 범위로 저하시킴을 알 수 있는 것이다. In more detail, the mice treated with IDS 0.15 mg / kg showed a marked decrease in GAG excretion after 4 weeks compared to the control group, and the mice treated with IDS 0.5 mg / kg showed a sharp decrease in GAG excretion after 3 weeks. Indicated. Through this, the IDG is administered to the knockout mice, thereby reducing the GAG content in the urine to a normal range.

도 8은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군에 이듀로네이트-2-설파타제를 생후 11주 후에 투여한 후 체중변화를 나타낸 그래프이다. 도 8에 나타난 바와 같이 생후 11주 후에 IDS를 넉아웃 마우스에 0.5 mg/kg 투여한 후 5주 후인 생후 16주에는 넉아웃 마우스와 정상 마우스가 동일한 체중의 증가를 나타내었다. 그러나 IDS를 투여하지 않은 넉아웃 마우스 대조군의 경우 16주 후의 체중은 정상 마우스의 80% 수준에 불과하였다. 이를 통해 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스에 IDS를 투여함으로서 그 성장을 정상 마우스와 동일하게 유지할 수 있음을 알게된 것이다.FIG. 8 is a graph showing body weight change after administration of eduuronate-2-sulfatase 11 weeks after birth in eduuronate-2-sulfatase knockout mice and controls. As shown in FIG. 8, knockout mice and normal mice showed the same body weight gain at 16 weeks of age, 5 weeks after IDS was administered to the knockout mice after 11 weeks of age. However, in the knockout mouse control group not administered IDS, body weight after 16 weeks was only 80% of normal mice. It was found that by administering IDS to the iduronate-2-sulfatase knockout mice, the growth could be maintained the same as normal mice.

도 1은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 제조용 타겟팅 벡터의 개요도이다.1 is a schematic of a targeting vector for the preparation of eduronate-2-sulfatase knockout mice.

도 2는 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 제조용 타겟팅 벡터의 유전자 구축을 위한 상세도이다.Figure 2 is a detailed view for gene construction of the targeting vector for the preparation of eduronate-2-sulfatase knockout mice.

도 3은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스의 글리코사미노글리칸(glycosaminoglycan, GAG) 배설량을 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the amount of glycosaminoglycan (GAG) excretion of the eduronate-2-sulfatase knockout mice.

도 4는 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군의 장기 무게의 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing the change in organ weight of eduronate-2-sulfatase knockout mice and controls.

도 5는 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군의 간의 조직학적 분석 결과를 나타낸 사진이다.Figure 5 is a photograph showing the results of histological analysis of the liver of the eduronate-2-sulfatase knockout mice and the control group.

도 6은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군의 신장의 조직학적 분석 결과를 나타낸 사진이다.Figure 6 is a photograph showing the results of histological analysis of the kidney of the eduronate-2-sulfatase knockout mice and the control group.

도 7은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군에 이듀로네이트-2-설파타제 투여 후 소변 내 글리코사미노글리칸 배설량을 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing glycosaminoglycan excretion in urine after administration of eduronate-2-sulfatase to control mice with eduronate-2-sulfatase knockout mice and controls.

도 8은 이듀로네이트-2-설파타제 넉아웃 마우스 및 대조군에 이듀로네이트-2-설파타제를 생후 11주 후에 투여한 후 체중변화를 나타낸 그래프이다. FIG. 8 is a graph showing body weight change after administration of eduuronate-2-sulfatase 11 weeks after birth in eduuronate-2-sulfatase knockout mice and controls.

Claims (3)

이듀로네이트-2-설파타제 기능이 넉아웃된 마우스를 이용하여 이듀로네이트-2-설파타제를 헌터 증후군 치료제로서 그 약리 효과를 동물 모델로서 측정하기 위한 방법에 있어서, 상기 약리 효과는 이듀로네이트-2-설파타제의 직접적 효소 대치, 유전자 치료 기술을 통한 이듀로네이트-2-설파타제 근원세포의 발현, 세포 이식 및 벡터 매개 유전자 전달에서 선택된 약리 효과를 동물 모델로서 측정하기 위한 방법 In a method for measuring the pharmacological effect of eduronate-2-sulfatase as a treatment for Hunter syndrome using an animal model using a mouse knocked out of eduronate-2-sulfatase function, the pharmacological effect is Methods for Measuring Selected Pharmacological Effects as Animal Models in Direct Enzyme Replacement of Nate-2-Sulfatase, Expression of Eduronate-2-Sulfatase Myoblasts via Gene Therapy Technology, Cell Transplantation and Vector Mediated Gene Transfer 제 1항에 있어서, 상기 이듀로네이트-2-설파타제 기능이 넉아웃된 마우스는 ⅰ) 야생형 이듀로네이트-2-설파타제 유전자 (110079 bp)의 대립형질 부위 (12133~21031 bp)를 좌측 팔 (2027 bp), PGK-neo (1800 bp), 우측 팔 (5393 bp)로 구성된 유전자 카세트 (9220 bp)로 치환시킨 타겟팅 벡터를 제조하는 단계; ⅱ) 상기 타겟팅 벡터를 마우스의 배아줄기세포에 도입하는 단계; ⅲ) 상기 형질전환된 배아줄기세포를 수정란의 배반포에 주입하는 단계; ⅳ) 상기 형질전환된 수정란을 통해 키메라 마우스를 수득하는 단계; ⅴ) 상기 키메라 마우스를 정상 마우스와 교배시켜 이형접합체 마우스를 수득하는 단계; 및 ⅵ) 상기 이형접합체 마우스의 암수를 교배시켜 이듀로네이트-2-설파타제 유전자가 넉아웃된 마우스를 수득하는 단계로 제조된 것임을 특징으로 하는 약리 효과를 동물 모델로서 측정하기 위한 방법 According to claim 1, wherein the mouse is knocked out of the duronate-2-sulfatase function (i) left the allele region (12133 ~ 21031 bp) of wild type duronate-2-sulfatase gene (110079 bp) Preparing a targeting vector substituted with a gene cassette (9220 bp) consisting of an arm (2027 bp), PGK-neo (1800 bp) and a right arm (5393 bp); Ii) introducing the targeting vector into embryonic stem cells of a mouse; Iii) injecting the transformed embryonic stem cells into the blastocyst of the fertilized egg; Iii) obtaining a chimeric mouse via said transformed fertilized egg; Iii) crossing said chimeric mice with normal mice to obtain heterozygous mice; And iii) crossing the male and female of the heterozygous mouse to obtain a mouse knocked out of the duronate-2-sulfatase gene. 제 2항에 있어서, 상기 타켓팅 벡터는 이듀로네이트-2-설파타제 유전자의 엑손 2와 엑손 3을 결실시킴을 특징으로 하는 약리 효과를 동물 모델로서 측정하기 위한 방법The method of claim 2, wherein the targeting vector deletes exons 2 and exons 3 of the duronate-2-sulfatase gene.
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WO2019231260A1 (en) * 2018-05-30 2019-12-05 주식회사 메디진바이오 Method and composition for treating hunter syndrome through cerebral lateral ventricle administration

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