KR20240014449A - Use of PLCXD3 as a treatment target for memory, cognition or learning disorder - Google Patents

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김철희
이현주
김지은
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Abstract

본 발명은 기억, 인지 또는 학습장애의 치료 타겟으로서의 PLCXD3 용도에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 (a) 개체로부터 분리된 생물학적 시료에서 PLCXD3의 발현수준을 측정하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계의 PLCXD3 발현수준을 정상 대조군의 발현수준과 비교하여 정상 대조군의 PLCXD3 발현수준 보다 낮은 경우, 기억, 인지 또는 학습 장애인 것으로 판단하는 단계를 포함하는 기억, 인지 또는 학습장애 진단에 필요한 정보제공방법에 관한 것이고, 또한 본 발명은 Plcxd3 유전자가 결여(knock out)된 기억, 인지 또는 학습장애를 갖는 동물모델, 이의 제조방법 및 상기 Plcxd3 유전자가 결여된 동물모델을 이용한 기억, 인지 또는 학습장애 치료제의 스크리닝 방법에 관한 것이며, 나아가 PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하는 기억, 인지 또는 학습장애의 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것이다. 또한 본원발명은 알츠하이머병 동물모델에서 PLCXD3 발현이 저해된 경우 working memory의 감소, 아밀로이드 플라크 및 뇌염증의 증가를 확인하였고, 이를 통해 PLCXD3가 알츠하이머병의 발병에 중요하게 작용하는 인자임을 규명함과 동시에 PLCXD3 발현 촉진제 또는 이의 활성화제가 알츠하이머병을 예방 또는 치료할 수 있음을 규명한 점에 특징이 있다.The present invention relates to the use of PLCXD3 as a treatment target for memory, cognitive or learning disorders, and specifically, the present invention includes the steps of (a) measuring the expression level of PLCXD3 in a biological sample isolated from an individual; and (b) comparing the expression level of PLCXD3 in step (a) with the expression level of the normal control group, and determining that the PLCXD3 expression level is lower than the normal control group's expression level, and determining that the PLCXD3 expression level is memory, cognitive, or learning impaired. The present invention relates to a method of providing information necessary for diagnosing a disability, and also relates to an animal model with memory, cognitive or learning disabilities lacking the Plcxd3 gene (knocked out), a method for manufacturing the same, and memory using the animal model lacking the Plcxd3 gene. , relates to a screening method for a treatment for cognitive or learning disorders, and further relates to a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of memory, cognitive or learning disorders containing PLCXD3, an expression promoter thereof, or an activator thereof as an active ingredient. In addition, the present invention confirmed a decrease in working memory and an increase in amyloid plaques and brain inflammation when PLCXD3 expression was inhibited in an animal model of Alzheimer's disease, and through this, it was identified that PLCXD3 is an important factor in the development of Alzheimer's disease. It is notable in that it has been identified that PLCXD3 expression promoter or its activator can prevent or treat Alzheimer's disease.

Description

기억, 인지 또는 학습장애의 치료 타겟으로서의 PLCXD3 용도{Use of PLCXD3 as a treatment target for memory, cognition or learning disorder}{Use of PLCXD3 as a treatment target for memory, cognition or learning disorder}

본 발명은 기억, 인지 또는 학습장애의 치료 타겟으로서의 PLCXD3 용도에 관한 것이다.The present invention relates to the use of PLCXD3 as a therapeutic target for memory, cognitive or learning disorders.

전 세계가 빠른 속도로 고령화 사회로 진입하고 있으며, 이에 따라 인간은 질병없이 건강하게 장수할 수 있는 높은 삶의 질을 추구하고 있다. 과학의 발달로 인한 수명의 연장으로 노인 인구가 증가하면서, 뇌 기능 저하에 따른 퇴행성 뇌질환의 발병율이 급증하고 있다.The world is rapidly entering an aging society, and as a result, humans are pursuing a high quality of life that allows them to live long and healthy lives without disease. As the elderly population increases due to the extension of lifespan due to the development of science, the incidence of degenerative brain diseases due to deterioration of brain function is rapidly increasing.

뇌가 가지는 기능은 여러 가지가 있지만, 기억, 인지 및 학습 기능이 주요한 기능 중 하나이며, 인지 능력, 기억 능력 및 학습 능력이 없는 경우, 일상생활을 수행하기 힘들고 생존에도 문제가 된다.The brain has many functions, but one of the main functions is memory, cognition, and learning. Without cognitive ability, memory ability, and learning ability, it is difficult to carry out daily life and survival becomes a problem.

한편, 양극성 장애(Bipolar disorder)는 메커니즘이 알려지지 않은 가장 흔한 정신장애 중 하나이다. 양극성 장애는 평생 유병률이 2~5%에 달하며, 흔히 사춘기 후반이나 성인기 초기에 발병해 일생에 걸쳐 영향을 미치는 주요정신질환이다. 기분의 상승과 하강을 반복적으로 보이는 대표적 기분장애로 조증 삽화, 우울증 삽화, 혼재성 삽화 등의 반복적 재발과 만성화가 특징적이다.Meanwhile, bipolar disorder is one of the most common mental disorders whose mechanism is unknown. Bipolar disorder has a lifetime prevalence of 2-5%, and is a major mental illness that often develops in late adolescence or early adulthood and affects people throughout their lives. It is a representative mood disorder in which mood repeatedly rises and falls, and is characterized by repeated recurrence and chronicity of manic episodes, depressive episodes, and mixed episodes.

양극성 장애 환자의 가계연구에서 일반인구집단과 비교시 양극성 장애는 4배, 우울증은 2배의 유병률을 가진다고 알려져 있다. 양극성 장애의 쌍생아 연구에서는 일란성 쌍둥이에서 65-100% 진단이 일치하고 이란성 쌍둥이에서는 10-30%가 일치하였다. 여러 역학연구를 종합해 볼 때 양극성 장애는 60~80%의 유전율(heritability)을 가지는 유전율 높은 질환이라고 볼 수 있다.In ancestry studies of patients with bipolar disorder, it is known that the prevalence of bipolar disorder is four times higher and that of depression is twice that of the general population. In twin studies of bipolar disorder, the diagnosis was 65-100% concordant in identical twins and 10-30% concordant in fraternal twins. Considering various epidemiological studies, bipolar disorder can be considered a highly heritable disease with a heritability of 60-80%.

이러한 양극성 장애를 대상으로 많은 유전연구가 이뤄져 왔으나 다양한 염색체 부위에서 발생될 가능성이 있음이 보고되었고, 제시된 여러 후보 유전자 중에서상호 연관성이 불완전한 결과를 보였으며, 양극성 질환과 관련된 감정 상태를 조절하는 유전자를 확인하기 위한 여러 연구에도 불구하고 아직까지 양극성 장애를 일으키는 원인 유전자 및 기본적인 메커니즘이 규명되지 못하고 있는 실정이다.Many genetic studies have been conducted on bipolar disorder, but it has been reported that it may occur in various chromosomal regions, and among the various candidate genes presented, correlations were incomplete, and genes that regulate emotional states related to bipolar disorder were not identified. Despite numerous studies to confirm this, the causative genes and basic mechanisms that cause bipolar disorder have not yet been identified.

한편, 포스포리파제 C (Phospholipase C, PLC)는 호르몬, 신경전달물질 및 신경세포성장인자와 같은 외부 자극에 반응하여 막 인지질인 포스파티딜이노시톨-4,5-비스포스페이트(Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate, PIP2)를 이노시톨-1,4,5-트리포스페이트(inositol 1,4,5-trisphosphate, IP3) 및 디아실글리세롤(diacylglycerol, DAG)로 가수분해하는 효소이다. 또한 PLC 효소는 6가지 하위 유형(β, γ, δ, ε, ζ 및 η)이 존재하며 이들은 뇌, 심장, 비장, 흉선 및 조혈 세포를 포함하여 인간의 다른 조직에서 확인되었다. PLC 하위 유형의 대부분(PLC-β 및 PLC-γ 제외)은 외부 자극으로부터 세포막에 존재하는 상위 수용체(membrane-associated receptor)와 상호작용하여 IP3을 생산할 때 필수적인 역할을 하는 C2 도메인(Core-domain)을 가지고 있다. 또한 모든 PLC 하위 유형은 세포 대사를 조절하는 고유한 기능을 가진 효소의 위치가 조직마다 다른 패턴을 보이고 있다.Meanwhile, Phospholipase C (PLC) reacts to external stimuli such as hormones, neurotransmitters, and nerve cell growth factors to produce the membrane phospholipid Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate. It is an enzyme that hydrolyzes inositol-1,4,5-trisphosphate (IP3) and diacylglycerol (DAG). Additionally, six subtypes of PLC enzymes (β, γ, δ, ε, ζ, and η) exist and they have been identified in different human tissues, including brain, heart, spleen, thymus, and hematopoietic cells. Most of the PLC subtypes (except PLC-β and PLC-γ) have a C2 domain (Core-domain) that plays an essential role in producing IP3 by interacting with the membrane-associated receptor present on the cell membrane from external stimuli. has. Additionally, all PLC subtypes show tissue-specific patterns of location of enzymes with unique functions in regulating cellular metabolism.

최근 연구에 따르면, PI-PLC(phosphoinositide-specific phospholipase C)라고 불리는 PLC의 클래스가 밝혀졌다. PI-PLC는 IP3을 생산하는 기능을 가지는 X-도메인인 활성 도메인만(catalytic X-domain) 포함하는 PLC family의 하위그룹인 PLCXD 효소로 불린다. 또한 PLCXD의 3 가지 다른 이형체(PLCXD1, PLCXD2 및 PLCXD3)가 확인되었고, 각각의 효소는 조직 분포 및 세포 위치에 따라 고유한 기능을 가지고 있다고 생각되며, PLCXD 효소는 이노시톨 포스페이트의 증가에 영향을 미침으로써 활성 포스포디에스테라제로서 기능하는 것으로 밝혀졌다.Recent studies have identified a class of PLC called phosphoinositide-specific phospholipase C (PI-PLC). PI-PLC is called a PLCXD enzyme, a subgroup of the PLC family that contains only the catalytic X-domain, which has the function of producing IP3. Additionally, three different isoforms of PLCXD have been identified (PLCXD1, PLCXD2, and PLCXD3), and each enzyme is thought to have a unique function depending on its tissue distribution and cellular location, with the PLCXD enzyme responsible for the increase in inositol phosphate. It was found to function as an active phosphodiesterase.

이중에서 PLCXD3은 HeLa 세포의 세포질 및 핵주위 소포에 국한되어 존재하는 것으로 알려져 있을 뿐, 구체적으로 PLCXD3이 어떠한 기능을 하는지에 대한 연구는 거의 진행된 바가 없다.Among these, PLCXD3 is known to exist localized in the cytoplasm and perinuclear vesicles of HeLa cells, and little research has been conducted on the specific function of PLCXD3.

이에 본 발명자들은 뇌 기능에 있어서 PLCXD3의 역할을 규명하기 위해, CRISPER/Cas9 시스템 방법으로 Plcxd3 유전자가 결여된(Knock-out, KO) 동물모델을 제조하였고, Plcxd3 결여된 동물모델과 정상 동물모델과의 비교 분석을 통해 Plcxd3 유전자의 결핍 시, 운동능력, 공간기억능력, 인식능력, 학습 기억력 및 사회성 불균형을 초래하는 것을 확인할 수 있었다.Accordingly, in order to investigate the role of PLCXD3 in brain function, the present inventors created an animal model lacking the Plcxd3 gene (Knock-out, KO) using the CRISPER/Cas9 system method, and used a Plcxd3-deficient animal model and a normal animal model. Through comparative analysis, it was confirmed that deficiency of the Plcxd3 gene results in motor ability, spatial memory ability, cognitive ability, learning memory, and social imbalance.

또한 본 발명자들은 뇌 전체에서 Plcxd3 유전자가 결여된 동물모델에서 뇌부위별 Plc-xd3의 양극성장애 관련 행동에서의 역할을 규명하기 위해, 편도체와 해마-특이적 Plcxd3 유전자의 발현 저하 (knock-down, KD) 또는 과발현(over-expression, OE) 된 동물모델을 제조하였고, 제조된 각 동물모델을 분석한 결과, 편도체-특이적으로 Plcxd3 유전자의 발현 저하 (KD) 시, 정상 대조군과 비교하여 불안 반응이 감소하고, 단기 공간 기억 및 사회성 기억이 저하되었으며, 공포 형성이 정상적으로 이루어지지 않는 것을 확인하였으며, 편도체-특이적으로 Plcxd3 유전자 과발현(OE) 시, 정상 대조군과 비교하여 단기 공간 기억 및 사회성 기억이 저하되는 것을 확인하였다. 또한 해마 CA1-특이적으로 Plcxd3 유전자의 발현이 저하 (KD) 또는 과발현 (OE) 시, 정상 대조군과 비교하여 과잉행동(hyperactivity)이 증가하고, 단기 공간 기억 및 사회성 기억은 차이를 보이지 않음을 확인하였다.In addition, in order to identify the role of Plc-xd3 in bipolar disorder-related behavior in each brain region in an animal model lacking the Plcxd3 gene throughout the brain, the present inventors lowered the expression of the amygdala and hippocampus-specific Plcxd3 gene (knock-down, KD) or over-expression (OE) animal models were manufactured, and as a result of analyzing each animal model, when the amygdala-specific expression of the Plcxd3 gene was decreased (KD), anxiety responses were observed compared to the normal control group. It was confirmed that this decreased, short-term spatial memory and social memory deteriorated, and fear formation did not occur normally. When amygdala-specifically overexpressing the Plcxd3 gene (OE), short-term spatial memory and social memory decreased compared to the normal control group. Deterioration was confirmed. In addition, it was confirmed that when the expression of the Plcxd3 gene was specifically lowered (KD) or overexpressed (OE) in the hippocampus CA1, hyperactivity increased compared to the normal control group, and short-term spatial memory and social memory showed no difference. did.

이와 더불어, 알츠하이머 동물 모델 (5xFAD)에 Plcxd3 유전자 결핍시 working memory 가 감소하고, 아밀로이드 플라크 및 뇌염증 병변이 유의미하게 증가함을 확인하였다.In addition, it was confirmed that working memory was reduced and amyloid plaques and brain inflammatory lesions were significantly increased when Plcxd3 gene was deficient in an Alzheimer's animal model (5xFAD).

따라서, 본 발명자들은 기억력 장애, 인지기능 장애 또는 뇌발달 장애 및 퇴행성뇌질환의 예방, 개선 또는 치료를 위한 새로운 타겟으로 Plcxd3 유전자를 표적화할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors completed the present invention by confirming that the Plcxd3 gene can be targeted as a new target for preventing, improving, or treating memory disorders, cognitive dysfunction, brain development disorders, and degenerative brain diseases.

1. 한국공개특허 10-2022-00241611. Korean Patent Publication 10-2022-0024161 2. 미국공개특허 US2020/03682392. US published patent US2020/0368239

그러므로 본 발명의 목적은, (a) 개체로부터 분리된 생물학적 시료에서 PLCXD3의 단발현수준을 측정하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계의 PLCXD3 발현수준을 정상 대조군의 발현수준과 비교하여 정상 대조군의 PLCXD3 발현수준 보다 낮은 경우, 기억, 인지 또는 학습장애인 것으로 판단하는 단계;를 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애 진단에 필요한 정보제공방법을 제공하는 것이다.Therefore, the object of the present invention is to measure the single expression level of PLCXD3 in a biological sample isolated from an individual; And (b) comparing the expression level of PLCXD3 in step (a) with the expression level of the normal control group, and determining that the PLCXD3 expression level is lower than that of the normal control group, determining that the PLCXD3 expression level is memory, cognitive, or learning impaired. Or, it provides a method of providing information necessary for diagnosing learning disabilities.

또한 본 발명은 Plcxd3 유전자가 결여(knock out)된 기억, 인지 또는 학습장애를 갖는 동물모델 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.Additionally, the present invention provides an animal model with memory, cognitive, or learning disabilities in which the Plcxd3 gene is knocked out, and a method for producing the same.

또한 본 발명은 상기 Plcxd3 유전자가 결여(knock out)된 기억, 인지 또는 학습장애를 갖는 동물모델을 이용한 기억, 인지 또는 학습장애의 치료제를 스크리닝하는 방법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention provides a method of screening for a treatment for memory, cognitive or learning disorders using an animal model with memory, cognitive or learning disorders in which the Plcxd3 gene is knocked out.

또한 본 발명은 PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating memory, cognitive or learning disorders, comprising PLCXD3, an expression promoter thereof, or an activator thereof as an active ingredient.

또한 본 발명은 PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공하는 것이다.In addition, the present invention provides a health functional food for preventing or improving memory, cognitive or learning disorders, which contains PLCXD3, an expression promoter thereof, or an activator thereof as an active ingredient.

또한 본 발명은 PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하고, 미세아교세포(microglia) 또는 성상세포(astrocyte)의 활성 억제; 및 아밀로이드 플라크 억제 활성을 갖는 것을 특징으로 하는, 신경염증, 타우 관련 질병 또는 퇴행성 뇌질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.In addition, the present invention includes PLCXD3, an expression promoter thereof, or an activator thereof as an active ingredient, and inhibits the activity of microglia or astrocytes; and a pharmaceutical composition for preventing or treating neuroinflammation, tau-related diseases, or degenerative brain diseases, which is characterized by having amyloid plaque inhibitory activity.

나아가 본 발명은 PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하고, 미세아교세포(microglia) 또는 성상세포(astrocyte)의 활성 억제; 및 아밀로이드 플라크 억제활성을 갖는 것을 특징으로 하는, 신경염증, 타우 관련 질병 또는 퇴행성 뇌질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공하는 것이다.Furthermore, the present invention includes PLCXD3, an expression promoter thereof, or an activator thereof as an active ingredient, and inhibits the activity of microglia or astrocytes; and to provide a health functional food for preventing or improving neuroinflammation, tau-related diseases, or degenerative brain diseases, which is characterized by having amyloid plaque inhibitory activity.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 개체로부터 분리된 생물학적 시료에서 PLCXD3의 발현수준을 측정하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계의 PLCXD3 발현수준을 정상 대조군의 발현수준과 비교하여 정상 대조군의 PLCXD3 발현수준 보다 낮은 경우, 기억, 인지 또는 학습장애인 것으로 판단하는 단계;를 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes the steps of (a) measuring the expression level of PLCXD3 in a biological sample isolated from an individual; And (b) comparing the expression level of PLCXD3 in step (a) with the expression level of the normal control group, and determining that the PLCXD3 expression level is lower than that of the normal control group, determining that the PLCXD3 expression level is memory, cognitive, or learning impaired. Alternatively, it provides a method of providing information necessary for diagnosing a learning disability.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 발현수준은 Plcxd3 유전자의 mRNA 수준 또는 PLCXD3 단백질 발현수준일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the expression level may be the mRNA level of the Plcxd3 gene or the PLCXD3 protein expression level.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 Plcxd3 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 것이고, 상기 PLCXD3 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the Plcxd3 gene may be composed of the base sequence of SEQ ID NO: 1, and the PLCXD3 protein may be composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 기억, 인지 또는 학습장애는 노화, 알츠하이머병, 정신분열증, 파킨슨병, 헌팅톤병, 피크병, 크로이츠펠트-야콥병, 우울증, 양극성장애, 두부 외상, 뇌졸중, CNS 저산소증, 뇌 허혈증, 뇌염, 건망증, 외상성 뇌손상, 저혈당증, 베르니케 코르사코프 신드롬, 약물중독, 뇌전증, 간질, 해마경화증, 두통, 뇌 노쇠증, 치매, 전측두엽 변성, 종양, 정상뇌압수두증, HIV, 뇌혈관성질환, 뇌신경질환, 심혈관계 질환, 기억상실, 방사능 노출, 대사성 질환, 갑상선 기능 저하증, 경도인지장애, 인지 결핍 또는 주의력 결핍에 의한 기억, 인지 또는 학습장애인 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the memory, cognitive or learning disorders include aging, Alzheimer's disease, schizophrenia, Parkinson's disease, Huntington's disease, Pick's disease, Creutzfeldt-Jakob disease, depression, bipolar disorder, head trauma, stroke, and CNS. Hypoxia, cerebral ischemia, encephalitis, amnesia, traumatic brain injury, hypoglycemia, Wernicke-Korsakoff syndrome, drug addiction, epilepsy, epilepsy, hippocampal sclerosis, headache, cerebral senescence, dementia, frontotemporal degeneration, tumor, normal pressure hydrocephalus, HIV. , cerebrovascular disease, cranial nerve disease, cardiovascular disease, memory loss, radiation exposure, metabolic disease, hypothyroidism, mild cognitive impairment, cognitive deficit, or memory, cognitive, or learning disability due to attention deficit.

또한 본 발명은 Plcxd3 유전자가 결여(knock out)된 기억, 인지 또는 학습장애를 갖는 동물모델을 제공한다.Additionally, the present invention provides an animal model with memory, cognitive, or learning disorders in which the Plcxd3 gene is knocked out.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 Plcxd3 유전자의 결여는 CRISPR/Cas9 시스템으로 유도되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the lack of the Plcxd3 gene may be induced by the CRISPR/Cas9 system.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 Plcxd3 유전자의 TCAACGAG 서열을 표적하여 Plcxd3 유전자의 결여를 유도하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the absence of the Plcxd3 gene may be induced by targeting the TCAACGAG sequence of the Plcxd3 gene.

또한 본 발명은 Plcxd3 유전자의 결여(knock out)를 유도하는 단계를 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애를 갖는 동물모델의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing an animal model with memory, cognitive, or learning disorders, which includes the step of inducing knock out of the Plcxd3 gene.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 Plcxd3 유전자의 결여는 Plcxd3 유전자의 TCAACGAG 서열을 표적하여 CRISPR/Cas9 시스템으로 유도하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the lack of the Plcxd3 gene may be induced by the CRISPR/Cas9 system by targeting the TCAACGAG sequence of the Plcxd3 gene.

또한 본 발명은, (a) 본 발명의 동물모델에 후보 약물을 처리하는 단계; 및 (b) 상기 (a)에서 후보 약물이 처리된 동물모델을 무처리 대조군과 비교하여 기억, 인지 또는 학습장애의 개선 여부를 확인하는 단계를 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 치료제를 스크리닝하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention includes the steps of (a) treating the animal model of the present invention with a candidate drug; and (b) screening for treatments for memory, cognitive, or learning disorders, including the step of comparing the animal model treated with the candidate drug in (a) with an untreated control group to determine whether memory, cognitive, or learning disorders are improved. Provides a way to do this.

본 발명의 일실시예에 있어서, 기억, 인지 또는 학습장애의 개선 여부를 확인하는 것은 신규 탱크 테스트(Novel tank test), 경고 물질 테스트(Alarm substance test) 오픈 필드 테스트(Open filed test, OFT), Y-미로 검사(Y-maze), 새로운 물체 인식 테스트(Novel object recognition test, NORT), 수동 회피 테스트(Passive avoidance test, PAT) 또는 사회적 상호작용 시험(Social interaction test, SAT)으로 분석하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, confirmation of improvement in memory, cognitive, or learning disabilities includes a novel tank test, an alarm substance test, an open field test (OFT), Analysis may include the Y-maze, novel object recognition test (NORT), passive avoidance test (PAT), or social interaction test (SAT). there is.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 후보 약물이 처리된 동물모델에서 무처리 대조군에 비해, 피질 및 해마의 수상돌기가시(dendritic spine) 수의 증가; PLC 서브패밀리인 β1 및 β2의 발현증가; IP3의 생성 증가; 학습 또는 기억 관련 인자인 nrsn1, glun2b 및 creb의 발현증가; 또는 PLC 패밀리의 상위 표적인자인 gng2, gpr183 및 ephb2의 발현증가를 나타내는 경우, 상기 후보 약물을 기억, 인지 또는 학습장애의 개선, 예방 또는 치료할 수 있는 치료제로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, in an animal model treated with the candidate drug, compared to an untreated control group, the number of dendritic spines in the cortex and hippocampus increases; Increased expression of PLC subfamilies β1 and β2; Increased production of IP3; Increased expression of learning or memory-related factors nrsn1, grun2b, and creb; Alternatively, in the case of increased expression of gng2, gpr183, and ephb2, which are top target genes of the PLC family, a step of determining the candidate drug as a treatment that can improve, prevent, or treat memory, cognitive, or learning disorders may be further included.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 기억, 인지 또는 학습장애는 노화, 알츠하이머병, 정신분열증, 파킨슨병, 헌팅톤병, 피크병, 크로이츠펠트-야콥병, 우울증, 양극성장애, 두부 외상, 뇌졸중, CNS 저산소증, 뇌 허혈증, 뇌염, 건망증, 외상성 뇌손상, 저혈당증, 베르니케 코르사코프 신드롬, 약물중독, 뇌전증, 간질, 해마경화증, 두통, 뇌 노쇠증, 치매, 전측두엽 변성, 종양, 정상뇌압수두증, HIV, 뇌혈관성질환, 뇌신경질환, 심혈관계 질환, 기억상실, 방사능 노출, 대사성 질환, 갑상선 기능 저하증, 경도인지장애, 인지 결핍 또는 주의력 결핍에 의한 기억, 인지 또는 학습장애일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the memory, cognitive or learning disorders include aging, Alzheimer's disease, schizophrenia, Parkinson's disease, Huntington's disease, Pick's disease, Creutzfeldt-Jakob disease, depression, bipolar disorder, head trauma, stroke, and CNS. Hypoxia, cerebral ischemia, encephalitis, amnesia, traumatic brain injury, hypoglycemia, Wernicke-Korsakoff syndrome, drug addiction, epilepsy, epilepsy, hippocampal sclerosis, headache, cerebral senescence, dementia, frontotemporal degeneration, tumor, normal pressure hydrocephalus, HIV. , cerebrovascular disease, cranial nerve disease, cardiovascular disease, memory loss, radiation exposure, metabolic disease, hypothyroidism, mild cognitive impairment, cognitive deficit, or memory, cognitive, or learning disability due to attention deficit.

또한 본 발명은 PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating memory, cognitive or learning disorders, comprising PLCXD3, an expression promoter thereof, or an activator thereof as an active ingredient.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 Plcxd3 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 것이고, 상기 PLCXD3 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the Plcxd3 gene may be composed of the base sequence of SEQ ID NO: 1, and the PLCXD3 protein may be composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 기억, 인지 또는 학습장애는 노화, 알츠하이머병, 정신분열증, 파킨슨병, 헌팅톤병, 피크병, 크로이츠펠트-야콥병, 우울증, 양극성장애, 두부 외상, 뇌졸중, CNS 저산소증, 뇌 허혈증, 뇌염, 건망증, 외상성 뇌손상, 저혈당증, 베르니케 코르사코프 신드롬, 약물중독, 뇌전증, 간질, 해마경화증, 두통, 뇌 노쇠증, 치매, 전측두엽 변성, 종양, 정상뇌압수두증, HIV, 뇌혈관성질환, 뇌신경질환, 심혈관계 질환, 기억상실, 방사능 노출, 대사성 질환, 갑상선 기능 저하증, 경도인지장애, 인지 결핍 또는 주의력 결핍에 의한 기억, 인지 또는 학습장애일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the memory, cognitive or learning disorders include aging, Alzheimer's disease, schizophrenia, Parkinson's disease, Huntington's disease, Pick's disease, Creutzfeldt-Jakob disease, depression, bipolar disorder, head trauma, stroke, and CNS. Hypoxia, cerebral ischemia, encephalitis, amnesia, traumatic brain injury, hypoglycemia, Wernicke-Korsakoff syndrome, drug addiction, epilepsy, epilepsy, hippocampal sclerosis, headache, cerebral senescence, dementia, frontotemporal degeneration, tumor, normal pressure hydrocephalus, HIV. , cerebrovascular disease, cranial nerve disease, cardiovascular disease, memory loss, radiation exposure, metabolic disease, hypothyroidism, mild cognitive impairment, cognitive deficit, or memory, cognitive, or learning disability due to attention deficit.

또한 본 발명은 PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공한다.In addition, the present invention provides a health functional food for preventing or improving memory, cognitive or learning disorders, comprising PLCXD3, an expression promoter thereof, or an activator thereof as an active ingredient.

또한 본 발명은 PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하고, 미세아교세포(microglia) 또는 성상세포(astrocyte)의 활성 억제; 및 아밀로이드 플라크 억제활성을 갖는 것을 특징으로 하는, 신경염증, 타우 관련 질병 또는 퇴행성 뇌질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.In addition, the present invention includes PLCXD3, an expression promoter thereof, or an activator thereof as an active ingredient, and inhibits the activity of microglia or astrocytes; and a pharmaceutical composition for preventing or treating neuroinflammation, tau-related diseases, or degenerative brain diseases, which has amyloid plaque inhibitory activity.

나아가 본 발명은 PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하고, 미세아교세포(microglia) 또는 성상세포(astrocyte)의 활성 억제; 및 아밀로이드 플라크 억제활성을 갖는 것을 특징으로 하는, 신경염증, 타우 관련 질병 또는 퇴행성 뇌질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공한다.Furthermore, the present invention includes PLCXD3, an expression promoter thereof, or an activator thereof as an active ingredient, and inhibits the activity of microglia or astrocytes; and a health functional food for preventing or improving neuroinflammation, tau-related diseases, or degenerative brain diseases, which is characterized by having amyloid plaque inhibitory activity.

본 발명에 따르면 PLCXD3 유전자 결핍 시, 운동, 공간, 인식, 학습, 기억 및 사회성 불균형을 초래하여 기억력 장애, 인지기능 장애 및 학습력 장애를 포함하는 퇴행성 뇌질환의 발병 가능성을 확인함으로써, Plcxd3 유전자 및 PLCXD3 단백질을 이러한 뇌질환의 예방, 개선 또는 치료를 위한 새로운 타겟으로 사용할 수 있음을 규명하였고, 따라서 PLCXD3의 발현 또는 활성수준 측정을 통해 뇌질환의 발병여부를 진단할 수 있다. 또한 본 발명에서 제조된 Plcxd3 결여된 동물모델은 기억, 인지 또는 학습장애 및 이와 관련된 퇴행성뇌질환의 치료제의 스크리닝에 유용하게 사용할 수 있다.According to the present invention, when PLCXD3 gene is deficient, it causes imbalance in movement, space, perception, learning, memory and sociality, confirming the possibility of developing degenerative brain diseases including memory impairment, cognitive dysfunction and learning ability impairment, thereby confirming the possibility of developing Plcxd3 gene and PLCXD3 It was discovered that the protein can be used as a new target for the prevention, improvement, or treatment of these brain diseases, and therefore, the onset of brain diseases can be diagnosed by measuring the expression or activity level of PLCXD3. In addition, the Plcxd3-deficient animal model produced in the present invention can be usefully used for screening treatments for memory, cognitive, or learning disorders and related degenerative brain diseases.

도 1은 본 발명의 일실시예에서 Plcxd3을 KO시킨 제브라피쉬를 일반 제브라피쉬와 비교한 것으로, (A)는 제브라피쉬 뇌에서 수정 후 48시간 후의 Plcxd3 유전자 발현패턴(상단) 및 형태학적 변화(하단)를 인시튜 혼성화(In situ-hybridization)로 분석한 결과를 나타낸 것이고, (B)는 Plcxd3 KO 제브라피쉬의 제조를 위해 엑손 2에서의 정상 Plcxd3 서열 및 + 뉴클레오타이드 29 bp가 삽입된 돌연변이체의 서열을 비교한 것이며, (C)는 5 hpf(수정후 날짜)에서 정상 제브라피쉬와 비교한 Plcxd3 KO 제브라피쉬의 표현형을 관찰한 사진이며, (D) 및 (E)는 신규한 탱크 시험 및 경고 물질 시험에서 이동한 거리를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 정상 마우스 뇌 부위에서 PLCXD3의 발현수준을 분석한 것으로, (A)는 3개월된 정상 마우스의 뇌에서 뇌 영역 특이적 PLCXD3 발현수준을 실시간 PCR로 분석한 결과이고, (B) 및 (C)는 3개월된 정상 마우스의 뇌에서 PLCXD3 단백질 발현수준을 면역조직화학법으로 확인한 결과를 나타낸 것이며, (D)는 3개월된 정상 마우스의 해마에서 PLCXD3 단백질의 발현수준을 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 PLCXD3이 정상 마우스의 흥분성 및 억제성 뉴런에서 주로 발현됨을 확인한 것을 나타낸 것으로, (A)는 정상 마우스에서 항- PLCXD3 및 항-GluA2 항체를 이용하여 면역형광염색을 수행한 결과를 나타낸 것이고, (B)~(G)는 (A)의 결과를 정량적으로 나타낸 것이고, (H)는 정상 마우스에서 항- PLCXD3 및 항-GAD67 항체를 함께 이용하여 면역형광염색을 수행한 결과를 나타낸 것이며, (I)~(N)은 (H)의 결과를 정량적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에서 Plcxd3 KO 마우스를 제조하는 과정을 나타낸 것으로, (A)는 Plcxd3 KO 마우스 생성을 위한 CRISPER/Cas9 시스템을 나타낸 것이고, (B)는 프레임 이동 돌연변이(8 bp, 위쪽, 파란색 삭제) 제조를 위한 Plcxd3의 타겟 서열 시퀀스를 나타낸 것이고, 정상 한배 새끼, Plcxd3이형 접합체 및 KO 마우스의 확인을 PCR을 통해 확인한 것으로 나타낸 것이며, (C)는 Plcxd3 KO 마우스의 교배 및 생성과정의 모식도를 나타낸 것이고, (D)는 Plcxd3의 프레임 이동 돌연변이(8 bp 삭제, 위쪽, 파란색) 타겟 서열 및 정상 한배 새끼와 Plcxd3 KO 마우스의 Plcxd3 유전자(노란색)를 검출하기 위한 프라이머 서열을 나타낸 것이며, (E)는 RT-PCR 또는 실시간 PCR을 사용하여 Plcxd3 KO 마우스를 확인하기 위한 과정의 모식도이고, (F)~(G)는 Plcxd3 KO 마우스 및 이의 한배 새끼들의 해마에서 Plcxd3의 발현여부를 RT-PCR 및 실시간 PCR로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 Plcxd3 KO 마우스에서의 행동, 공간, 인지, 학습, 기억 및 사회성 능력의 손상을 확인한 것으로, (A)오픈 필드 테스트, (B)는 Y-미로 테스트, (C)는 신규 물체 인지 테스트, (D)는 수동 회피 테스트, (E)는 사회적 관계성 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 Plcxd3 KO 마우스에서 피질 및 해마의 수상돌기가시 수의 감소를 확인한 것으로, (A)는 3개월된 Plcxd3 KO 마우스와 정상 한배 새끼의 피질 및 해마에서의 피질 정점 경사(AO) 및 기저 이동(BS) 영역에서 수상돌기가시 수를 골지염색으로 확인한 것이고, (B)~(C)는 (A)의 결과를 정량 그래프화 한 것이며, (D)는 7개월된 Plcxd3 KO 마우스와 정상 한배 새끼의 피질 및 해마에서의 피질 정점 경사(AO) 및 기저 이동(BS) 영역에서 수상돌기가시의 수를 골지염색으로 확인한 것이고, (E)~(F)는 (D)의 결과를 정량 그래프화 한 것이다.
도 7은 Plcxd3 KO에 의한 PLC 관련 분자들의 발현수준에 미치는 영향을 분석한 것으로, (A)는 3개월된 Plcxd3 KO 마우스와 정상 한배 새끼를 대상으로 해마에서의 IP3 농도를 ELISA를 사용하여 측정한 것이고, (B)는 PLC 이형체들의 발현수준을 실시간 PCR로 분석한 것이며, (C)~(D)는 학습 및 기억력 관련 인자인 nrsn1 및 glun2b의 발현수준을 실시간 PCR로 분석한 것이고, (E)는 7개월된 Plcxd3 KO 마우스 및 정상 한배 새끼에서 PLCXD3 관련 업스트림 수용체, gng2, gpr183 및 ephb2의 mRNA 수준을 실시간 PCR로 분석한 것이고, (F)는 3개월된 Plcxd3 KO 마우스 및 정상 한배 새끼의 해마에서 학습 및 기억력과 관련된 creb 및 nrsn1 유전자의 mRNA 수준을 실시간 PCR로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 정상동물(정상마우스)의 편도체-특이적 Plcxd3 유전자 발현 저하 (KD) 시, 불안/과잉 행동, 단기 공간 인지기능, 사회성, 공포 반응의 변화를 확인한 것으로, (A)는 십자미로 테스트, (B)는 Y-미로 테스트, (C)는 사화적 관계성 테스트, (D) 공포조건화 반응 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 정상동물의 편도체-특이적 Plcxd3 유전자 과발현 (OE) 시, 불안/과잉 행동, 단기 공간 인지기능, 사회성 변화를 확인 한 것으로, (A)는 십자미로 테스트, (B)는 Y-미로 테스트, (C)는 사회적 관계성 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 정상동물의 해마 CA1-특이적 Plcxd3 유전자 발현 저하 (KD) 시, 불안/과잉 행동, 단기 공간 인지기능, 사회성 변화를 확인 한 것으로, (A)는 십자미로 테스트, (B)는 Y-미로 테스트, (C)는 사회적 관계성 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 11은 정상동물의 해마 CA1-특이적 Plcxd3 유전자 과발현 (OE) 시, 불안/과잉 행동, 단기 공간 인지기능, 사회성 변화를 확인 한 것으로, (A)는 십자미로 테스트, (B)는 Y-미로 테스트, (C)는 사회적 관계성 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 12는 알츠하이머병 동물의 해마 CA1-특이적 Plcxd3 유전자 발현 저하 (KD) 시, (A) 해마 CA1-특이적 Plcxd3 또는 control AAV 바이러스가 잘 infection된 것을 확인하였고 (B) Passive avoidance 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 13은 알츠하이머병 동물의 해마 CA1-특이적 Plcxd3 유전자 발현 저하 (KD) 시, (A) PLCXD3 유전자 발현 (B) 아밀로이드 플라크 변화 (C) APP 발현 (D) BACE1 발현 (E) DYRK1A 발현 변화를 나타낸 것이다.
도 14는 알츠하이머병 동물의 해마 CA1-특이적 Plcxd3 유전자 발현 저하 (KD) 시, (A-B) 미세아교세포 활성 (C-D) 성상교세포 활성 변화를 나타낸 것이다.
Figure 1 compares zebrafish with Plcxd3 KO in an embodiment of the present invention with normal zebrafish. (A) shows the Plcxd3 gene expression pattern (top) and morphological changes 48 hours after fertilization in the zebrafish brain (top). Bottom) shows the results of analysis by in situ-hybridization, and (B) shows the normal Plcxd3 sequence in exon 2 and the mutant with + nucleotide 29 bp inserted for the production of Plcxd3 KO zebrafish. Sequences are compared, (C) is a photograph observing the phenotype of Plcxd3 KO zebrafish compared to normal zebrafish at 5 hpf (day after fertilization), and (D) and (E) are new tank tests and warnings. This shows the results of measuring the distance traveled in the material test.
Figure 2 is an analysis of the expression level of PLCXD3 in normal mouse brain regions. (A) is the result of real-time PCR analysis of the brain region-specific expression level of PLCXD3 in the brain of a 3-month-old normal mouse, (B) and ( C) shows the results of confirming the expression level of PLCXD3 protein in the brain of a 3-month-old normal mouse using immunohistochemistry, and (D) shows a photograph showing the expression level of PLCXD3 protein in the hippocampus of a 3-month-old normal mouse. will be.
Figure 3 shows that PLCXD3 is mainly expressed in excitatory and inhibitory neurons of normal mice. (A) shows the results of immunofluorescence staining using anti-PLCXD3 and anti-GluA2 antibodies in normal mice. , (B) to (G) quantitatively show the results of (A), and (H) shows the results of immunofluorescence staining using anti-PLCXD3 and anti-GAD67 antibodies in normal mice, (I) to (N) quantitatively represent the results of (H).
Figure 4 shows the process of producing Plcxd3 KO mice in one embodiment of the present invention, (A) shows the CRISPER/Cas9 system for generating Plcxd3 KO mice, and (B) shows a frame shift mutation (8 bp, Top, blue deletion) shows the target sequence of Plcxd3 for production, and confirmation of normal littermates, Plcxd3 heterozygous and KO mice through PCR, and (C) shows the mating and generation process of Plcxd3 KO mice. A schematic diagram is shown, and (D) shows the target sequence of the frame shift mutation (8 bp deletion, top, blue) of Plcxd3 and the primer sequence for detecting the Plcxd3 gene (yellow) of normal littermates and Plcxd3 KO mice, (E) is a schematic diagram of the process for confirming Plcxd3 KO mice using RT-PCR or real-time PCR, and (F) to (G) show the expression of Plcxd3 in the hippocampus of Plcxd3 KO mice and their littermates using RT- The results of analysis by PCR and real-time PCR are shown.
Figure 5 confirms the impairment of behavioral, spatial, cognitive, learning, memory and social abilities in Plcxd3 KO mice, (A) open field test, (B) Y-maze test, and (C) novel object recognition test. , (D) shows the results of the passive avoidance test, and (E) shows the results of the social relationship test.
Figure 6 confirms the decrease in the number of dendritic spines in the cortex and hippocampus in Plcxd3 KO mice. (A) shows the cortical peak slope (AO) and basal slope in the cortex and hippocampus of 3-month-old Plcxd3 KO mice and their normal littermates. The number of dendritic spines in the moving (BS) region was confirmed by Golgi staining, (B) to (C) are quantitative graphs of the results of (A), and (D) is a 7-month-old Plcxd3 KO mouse and a normal mouse. The number of dendrite spines in the cortical apex oblique (AO) and basal shift (BS) regions in the cortex and hippocampus of littermates was confirmed by Golgi staining, and (E) to (F) are quantitative graphs of the results in (D). It was angry.
Figure 7 analyzes the effect of Plcxd3 KO on the expression levels of PLC-related molecules. (A) shows the concentration of IP3 in the hippocampus of 3-month-old Plcxd3 KO mice and their normal littermates measured using ELISA. (B) is analysis of the expression levels of PLC isoforms by real-time PCR, (C) to (D) are analysis of the expression levels of nrsn1 and grun2b, factors related to learning and memory, by real-time PCR, (E ) is real-time PCR analysis of mRNA levels of PLCXD3-related upstream receptors, gng2, gpr183, and ephb2 in 7-month-old Plcxd3 KO mice and their normal littermates, and (F) is the hippocampus of 3-month-old Plcxd3 KO mice and their normal littermates. shows the results of real-time PCR analysis of the mRNA levels of creb and nrsn1 genes related to learning and memory.
Figure 8 shows changes in anxiety/hyperactivity, short-term spatial cognitive function, sociability, and fear response when amygdala-specific Plcxd3 gene expression is decreased (KD) in normal animals (normal mice). (A) is the cross maze test. , (B) shows the results of the Y-maze test, (C) the social relationship test, and (D) the fear conditioning response test.
Figure 9 shows changes in anxiety/hyperactivity, short-term spatial cognitive function, and sociability during amygdala-specific Plcxd3 gene overexpression (OE) in normal animals. (A) is a cross maze test, (B) is a Y-maze. Test (C) shows the results of the social relationship test.
Figure 10 shows changes in anxiety/hyperactivity, short-term spatial cognitive function, and sociability during decreased hippocampal CA1-specific Plcxd3 gene expression (KD) in normal animals. (A) is the cross maze test, (B) is Y. -Maze test, (C) shows the results of the social relationship test.
Figure 11 shows changes in anxiety/hyperactivity, short-term spatial cognitive function, and sociability during hippocampal CA1-specific Plcxd3 gene overexpression (OE) in normal animals. (A) is a cross maze test, (B) is a Y- Maze test, (C) shows the results of the social relationship test.
Figure 12 shows that when hippocampal CA1-specific Plcxd3 gene expression was decreased (KD) in Alzheimer's disease animals, (A) hippocampal CA1-specific Plcxd3 or control AAV virus was well infected, and (B) shows the results of the passive avoidance test. will be.
Figure 13 shows (A) PLCXD3 gene expression (B) amyloid plaque change (C) APP expression (D) BACE1 expression (E) DYRK1A expression change when hippocampal CA1-specific Plcxd3 gene expression decreases (KD) in Alzheimer's disease animals. It is shown.
Figure 14 shows changes in (AB) microglial activity (CD) and astrocyte activity when hippocampal CA1-specific Plcxd3 gene expression is decreased (KD) in Alzheimer's disease animals.

본 발명은 기억, 인지 또는 학습장애의 치료 타겟으로서의 PLCXD3(phospholipase C X-domain containing protein 3) 용도를 제공함에 특징이 있다.The present invention is characterized by providing the use of PLCXD3 (phospholipase C X-domain containing protein 3) as a treatment target for memory, cognitive, or learning disorders.

종래 PLCXD3과 관련하여 기억, 인지 또는 학습장애를 포함하는 뇌질환과의 관련성에 대한 연구가 전무가 실정이다.Previously, there was no research on the relationship between PLCXD3 and brain diseases including memory, cognitive, or learning disorders.

본 발명자들은 기억, 인지 또는 학습장애와 퇴행성뇌질환의 새로운 치료제를 발굴하기 위해 연구하던 중, Plcxd3 유전자가 결여된 동물모델을 제조하였고, Plcxd3 결여된 동물모델에서 정상 동물에 비해 과잉 행동 형태, 불안감 증진, 단기/장기 기억의 감소, 인지기능 감소, 학습장애 발생 및 사회적 행동이 손상되는 등, 기억장애, 인지장애 또는 학습장애가 유발되는 것을 확인할 수 있었다.While conducting research to discover new treatments for memory, cognitive or learning disorders and degenerative brain diseases, the present inventors created an animal model lacking the Plcxd3 gene, and found that the animal model lacking Plcxd3 showed hyperactivity and anxiety compared to normal animals. It was confirmed that memory disorders, cognitive disorders, or learning disorders were caused, such as enhancement, decrease in short-term/long-term memory, decrease in cognitive function, occurrence of learning disorders, and impaired social behavior.

이에 본 발명자들은 Plcxd3 유전자가 기억, 인지 또는 학습장애를 포함하는 뇌질환과 관련성이 있다는 것을 알 수 있었고, 하기 실시예의 실험을 통해 Plcxd3유전자가 결여된 제브라피쉬 및 마우스 모델에서 PLCXD3의 뇌기능에 미치는 역할을 규명하였다.Accordingly, the present inventors found that the Plcxd3 gene is related to brain diseases including memory, cognitive, or learning disorders, and through experiments in the examples below, the effect of PLCXD3 on brain function in zebrafish and mouse models lacking the Plcxd3 gene was confirmed. The role was identified.

본 발명의 일실시예에 따르면, Plcxd3 유전자가 결여된 제브라피쉬와 정상 제브라피쉬를 대상으로 새로운 탱크 테스트(Novel tank test) 및 경고 물질 테스트(Alarm substance test)를 수행한 결과, 정상 제브라피쉬에 비해 Plcxd3 결여된 제브라피쉬가 모든 테스트에서 "과잉 운동" 형태를 보이는 것으로 나타났고, 이러한 과잉 운동은 인간의 양극성 장애 증상에 해당된다고 볼 수 있다.According to one embodiment of the present invention, as a result of performing a novel tank test and an alarm substance test on zebrafish lacking the Plcxd3 gene and normal zebrafish, compared to normal zebrafish Zebrafish lacking Plcxd3 were found to exhibit a form of "hypermobility" in all tests, which could be considered a symptom of bipolar disorder in humans.

본 발명의 또 다른 일실시예에서는 CRISPR/Cas9 시스템을 이용하여 Plcxd3 유전자가 결여된 마우스를 제조하였고, 다양한 뇌 기능 확인 실험을 수행하였다.In another embodiment of the present invention, mice lacking the Plcxd3 gene were produced using the CRISPR/Cas9 system, and various brain function confirmation experiments were performed.

그 결과, Plcxd3가 결여된 마우스의 경우, 오픈 필드 테스트에서 시험 공간의 중앙 구역에서 머무르는 시간이 정상마우스에 비해 짧은 것으로 관찰되어 불안감이 증가한 것을 확인할 수 있었고, Y-미로, NORT 및 PAT를 통해 Plcxd3 유전자가 결여된 마우스가 정상마우스에 비해 새로운 물체에 대한 인식 및 공간 인식 능력이 낮은 것으로 나타났고, 학습 능력도 낮은 것으로 나타났으며, 사회적 상호작용 행동도 손상된 모습을 관찰할 수 있었다.As a result, in the case of mice lacking Plcxd3, the time spent in the central area of the test space in the open field test was observed to be shorter than that of normal mice, confirming increased anxiety, and Plcxd3 expression was confirmed through the Y-maze, NORT, and PAT. Mice lacking the gene were found to have lower ability to recognize new objects and spatial recognition compared to normal mice, had lower learning ability, and were also observed to have impaired social interaction behavior.

이러한 결과는 PLCXD3이 정서적 행동, 공간 작업, 인식 및 학습 기억과 사회적 행동 조절에 관여한다는 것을 의미한다.These results imply that PLCXD3 is involved in regulating emotional behavior, spatial tasks, recognition and learning memory, and social behavior.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에서는, Plcxd3 결여 마우스의 뇌 피질 및 해마에서의 수상돌기가시 수를 분석하였는데, Plcxd3 결여된 경우, 수상돌기가시가시의 수가 감소된 것으로 나타났다. 이러한 결과는 PLCXD3이 뇌의 기억 통합과 관련된 수상돌기가시의 수 형성에 작용한다는 것을 의미한다.Additionally, in another embodiment of the present invention, the number of dendritic spines in the brain cortex and hippocampus of Plcxd3-deficient mice was analyzed, and it was found that when Plcxd3 was lacking, the number of dendritic spines was reduced. These results imply that PLCXD3 acts on dendritic spine number formation, which is involved in memory consolidation in the brain.

뿐만 아니라, 본 발명자들은 학습, 인지 및 기억과 관련된 유전자들의 발현수준에도 PLCXD3이 영향을 미치는지를 분석하였는데, 그 결과, Plcxd3 결여 마우스에서 학습 및 기억력 관련 인자들인 세포질 소포 성분 nrsn1, NMDA 수용체 서브유닛 glun2b 및 creb의 mRNA 수준이 감소된 것으로 나타났고, PLC 패밀리의 상류 분자 표적인자들인 gng2, gpr183 및 ephb2의 발현 수준도 모두 유의하게 감소된 것을 확인할 수 있었다. 이와 더불어, 알츠하이머병 동물에 PLCXD3 발현을 저해했을 때 working memory 감소, 아밀로이드 플라크 및 뇌염증이 증가됨을 확인할 수 있었다.In addition, the present inventors analyzed whether PLCXD3 affects the expression levels of genes related to learning, cognition, and memory. As a result, in mice lacking Plcxd3, the cytoplasmic vesicle component nrsn1 and NMDA receptor subunit grun2b, which are factors related to learning and memory, were decreased. and creb mRNA levels were found to be reduced, and the expression levels of gng2, gpr183, and ephb2, which are upstream molecular targets of the PLC family, were also found to be significantly reduced. In addition, it was confirmed that when PLCXD3 expression was inhibited in Alzheimer's disease animals, working memory was decreased, amyloid plaques, and brain inflammation were increased.

이를 통해 PLCXD3이 기억, 학습, 인지 및 사회적 행동 뿐만 아니라 알츠하이머병의 병변 등 뇌 기능에 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.This showed that PLCXD3 plays an important role in brain functions such as memory, learning, cognition, and social behavior, as well as lesions in Alzheimer's disease.

이상의 결과들을 토대로 본 발명자들은 뇌에서 PLCXD3의 발현이 감소 또는 억제될 경우, 기억, 인지 또는 학습장애를 포함하는 뇌질환이 유발될 수 있다는 것을 알 수 있었고, PLCXD3의 발현수준 또는 활성여부의 측정을 통해 기억, 인지 또는 학습장애를 포함하는 뇌질환의 발병 여부를 예측 또는 진단할 수 있음을 알 수 있었다.Based on the above results, the present inventors found that when the expression of PLCXD3 is reduced or suppressed in the brain, brain diseases including memory, cognitive, or learning disorders can be caused, and the expression level or activity of PLCXD3 was measured. Through this, it was found that it was possible to predict or diagnose the onset of brain diseases including memory, cognitive, or learning disorders.

그러므로 본 발명은 Plcxd3 유전자가 결여(knock out)된 기억, 인지 또는 학습장애를 갖는 동물모델을 제공할 수 있다.Therefore, the present invention can provide an animal model with memory, cognitive or learning disorders in which the Plcxd3 gene is knocked out.

상기 Plcxd3 유전자의 결여는 CRISPR/Cas9 시스템에 따른 방법으로 수행할 수 있고, 본 발명의 일실시예에서는 Plcxd3 유전자의 TCAACGAG 서열을 표적하여 CRISPR/Cas9 시스템에 의해 Plcxd3 유전자를 결여시켰다.The deletion of the Plcxd3 gene can be performed by a method according to the CRISPR/Cas9 system, and in one embodiment of the present invention, the TCAACGAG sequence of the Plcxd3 gene is targeted to cause deletion of the Plcxd3 gene by the CRISPR/Cas9 system.

또한 본 발명은 Plcxd3 유전자의 결여(knock out)를 유도하는 단계를 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애를 갖는 동물모델의 제조방법을 제공할 수 있으며, 구체적인 제조방법은 하기 실시예에 기재되어 있다.In addition, the present invention can provide a method for producing an animal model with memory, cognitive, or learning disabilities, which includes the step of inducing knock out of the Plcxd3 gene, and the specific production method is described in the Examples below. .

본 발명에서 Plcxd3 유전자가 결여(knock out)된 동물모델은 제브라피쉬 및 마우스를 이용하여 제조하였다.In the present invention, an animal model lacking the Plcxd3 gene (knocked out) was prepared using zebrafish and mice.

본 발명에서 상기 "결여(knock out)"는 타겟 유전자의 기능을 상실시키는 것을 의미하는 것으로, 유전공학적 방법을 이용하여 타겟 유전자를 파괴 또는 제거하여 유전자의 발현을 제거하는 것을 의미한다. 타겟 유전자의 결여를 유도하는 방법은 타겟 유전자의 일부 염기서열을 결손시키거나, 또는 다른 염기서열로 치환하거나 또는 다른 염기서열의 도입을 통해 타겟 유전자의 발현 및 기능을 상실시킬 수 있다.In the present invention, the term “knock out” means losing the function of the target gene, and refers to removing the expression of the gene by destroying or removing the target gene using genetic engineering methods. Methods for inducing absence of a target gene may result in loss of expression and function of the target gene by deleting some base sequences of the target gene, replacing them with other base sequences, or introducing other base sequences.

동물모델로 상기 마우스를 이용할 경우, 결여시키고자 하는 Plcxd3 유전자는 마우스 종에 존재하고 있는 Plcxd3 유전자일 수 있고, 본 발명의 일실시예에서는 서열번호 3의 염기서열로 이루어진 마우스의 Plcxd3 유전자 결여를 유도하였다. 또한 마우스 PLCXD3 단백질에 대한 아미노산 서열은 서열번호 4에 나타내었다.When using the mouse as an animal model, the Plcxd3 gene to be deleted may be the Plcxd3 gene existing in the mouse species, and in one embodiment of the present invention, the Plcxd3 gene deficiency in mice consisting of the base sequence of SEQ ID NO. 3 is induced. did. Additionally, the amino acid sequence for the mouse PLCXD3 protein is shown in SEQ ID NO: 4.

또한 본 발명은, (a) 개체로부터 분리된 생물학적 시료에서 PLCXD3의 발현수준을 측정하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계의 PLCXD3 발현수준을 정상 대조군의 발현수준과 비교하여 정상 대조군의 PLCXD3 발현수준 보다 낮은 경우, 기억, 인지 또는 학습장애인 것으로 판단하는 단계를 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 진단에 필요한 정보제공방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention includes the steps of (a) measuring the expression level of PLCXD3 in a biological sample isolated from an individual; and (b) comparing the expression level of PLCXD3 in step (a) with the expression level of the normal control group, and determining that the PLCXD3 expression level in the normal control group is lower than that of the normal control group, determining that the PLCXD3 expression level is memory, cognitive, or learning disorder. It can provide a method of providing information necessary for the diagnosis of learning disabilities.

상기 PLCXD3의 발현수준은 Plcxd3 유전자의 mRNA 수준 또는 PLCXD3 단백질 발현수준일 수 있으며, 상기 PLCXD3 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 것이고, 상기 PLCXD3 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 것일 수 있다.The expression level of PLCXD3 may be the mRNA level of the Plcxd3 gene or the PLCXD3 protein expression level, and the PLCXD3 gene may be composed of the base sequence of SEQ ID NO: 1, and the PLCXD3 protein may be composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

상기 PLCXD3의 발현수준을 측정하는 방법은, Plcxd3 유전자 또는 PLCXD3 단백질에 특이적인 프라이머, 프로브 또는 항체를 이용하여, 역전사 중합효소 연쇄반응(Reverse Transcription-Polymerase chain Reaction, RT-PCR), 실시간 중합효소 연쇄반응(Real time PCR), 효소면역분석법(ELISA), 면역조직화학, 면역형광염색, 웨스턴 블럿(Western Blotting) 및 유세포분석법으로 이루어진 군 중에서 선택되는 방법을 통해 수행할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The method of measuring the expression level of PLCXD3 is reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR), real-time polymerase chain reaction, using primers, probes, or antibodies specific for the Plcxd3 gene or PLCXD3 protein. It can be performed by a method selected from the group consisting of real time PCR, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), immunohistochemistry, immunofluorescence staining, Western blotting, and flow cytometry, but is not limited thereto. .

또한 본 발명은 본 발명에서 제조한 동물모델을 이용하여 기억, 인지 또는 학습장애의 치료제를 스크리닝하는 방법을 제공할 수 있는데, 상기 방법은 (a) Plcxd3 유전자가 결여(knock out)된 기억, 인지 또는 학습장애를 갖는 동물모델에 후보 약물을 처리하는 단계; 및 (b) 상기 (a)에서 후보 약물이 처리된 동물모델을 무처리 대조군과 비교하여 기억, 인지 또는 학습장애의 개선 여부를 확인하는 단계를 포함한다.In addition, the present invention can provide a method of screening for a treatment for memory, cognitive, or learning disorders using the animal model prepared in the present invention, which method includes (a) memory and cognition lacking the Plcxd3 gene (knocked out); or treating a candidate drug in an animal model with learning disabilities; and (b) comparing the animal model treated with the candidate drug in (a) with an untreated control group to determine whether memory, cognitive, or learning disorders are improved.

상기 기억, 인지 또는 학습장애의 개선 여부를 확인하는 방법은, 이에 제한되는 것은 아니며, 신규 탱크 테스트(Novel tank test), 경고 물질 테스트(Alarm substance test) 오픈 필드 테스트(Open filed test, OFT), Y-미로 검사(Y-maze), 새로운 물체 인식 테스트(NORT), 수동 회피 테스트(PAT) 또는 사회적 상호작용 시험(SAT)으로 수행할 수 있다.Methods for confirming whether the memory, cognitive or learning disabilities are improved are not limited to this, and include novel tank test, alarm substance test, open field test (OFT), This can be done with the Y-maze test (Y-maze), novel object recognition test (NORT), passive avoidance test (PAT), or social interaction test (SAT).

상기 방법에서, 후보 약물을 기억, 인지 또는 학습장애 치료제로 판단할 수 있는 기준은, 상기 기술된 다양한 실험 결과에서 기억, 인지 또는 학습력이 후보 약물을 처리하지 않은 대조군에 비해 개선 또는 증가된 경우, 상기 후보 약물을 치료제로 판단할 수 있다.In the above method, the criteria for judging a candidate drug as a treatment for memory, cognitive, or learning disorders are that, in the various experimental results described above, memory, cognition, or learning ability is improved or increased compared to the control group that was not treated with the candidate drug; The candidate drug can be judged as a therapeutic agent.

또한, 상기 후보 약물이 처리된 동물모델에서 무처리 대조군에 비해, 피질 및 해마의 수상돌기가시(dendritic spine) 수의 증가; PLC 서브패밀리인 β1 및 β2의 발현증가; IP3의 생성 증가; 학습 또는 기억 관련 인자인 nrsn1, glun2b 및 creb의 발현증가; 또는 PLC 패밀리의 상위 표적인자인 gng2, gpr183 및 ephb2의 발현증가를 나타내는 경우, 상기 후보 약물을 기억, 인지 또는 학습장애의 개선, 예방 또는 치료할 수 있는 치료제로 판단할 수 있다.In addition, in animal models treated with the candidate drug, compared to the untreated control group, the number of dendritic spines in the cortex and hippocampus increased; Increased expression of PLC subfamilies β1 and β2; Increased production of IP3; Increased expression of learning or memory-related factors nrsn1, grun2b, and creb; Alternatively, if it shows increased expression of gng2, gpr183, and ephb2, which are the top target genes of the PLC family, the candidate drug can be judged as a treatment that can improve, prevent, or treat memory, cognitive, or learning disorders.

본 발명에서 기억, 인지 또는 학습장애는 PLCXD3의 결핍에 의해 유발되는 뇌질환을 모두 포함할 수 있으며, 이에 제한되지는 않으나, 노화, 알츠하이머병, 정신분열증, 파킨슨병, 헌팅톤병, 피크병, 크로이츠펠트-야콥병, 우울증, 양극성장애, 두부 외상, 뇌졸중, CNS 저산소증, 뇌 허혈증, 뇌염, 건망증, 외상성 뇌손상, 저혈당증, 베르니케 코르사코프 신드롬, 약물중독, 뇌전증, 간질, 해마경화증, 두통, 뇌 노쇠증, 치매, 전측두엽 변성, 종양, 정상뇌압수두증, HIV, 뇌혈관성질환, 뇌신경질환, 심혈관계 질환, 기억상실, 방사능 노출, 대사성 질환, 갑상선 기능 저하증, 경도인지장애, 인지 결핍 또는 주의력 결핍에 의한 기억, 인지 또는 학습장애를 포함할 수 있다.In the present invention, memory, cognitive, or learning disorders may include all brain diseases caused by deficiency of PLCXD3, but are not limited to aging, Alzheimer's disease, schizophrenia, Parkinson's disease, Huntington's disease, Pick's disease, and Creutz disease. Felt-Jakob disease, depression, bipolar disorder, head trauma, stroke, CNS hypoxia, cerebral ischemia, encephalitis, amnesia, traumatic brain injury, hypoglycemia, Wernicke-Korsakoff syndrome, drug addiction, epilepsy, epilepsy, hippocampal sclerosis, headache, brain senescence. Dementia, frontotemporal lobe degeneration, tumor, normal pressure hydrocephalus, HIV, cerebrovascular disease, cranial nerve disease, cardiovascular disease, memory loss, radiation exposure, metabolic disease, hypothyroidism, mild cognitive impairment, cognitive deficit or attention deficit. This may include memory, cognitive or learning difficulties.

또한 상기 뇌질환에는 퇴행성뇌질환도 포함될 수 있다. 퇴행성 뇌질환은 신경 구조 및 기능 손상을 특징으로 하는 중추신경계 또는 말초신경계 관련 진행성 퇴행 장애로서, 알츠하이머병 및 파킨슨병과 같이 아밀로이드 베타의 축적, 타우의 과인산화 및 α-시뉴클레인의 응집에 의해 유발되는 뇌 수축(위축) 및 신경저하를 포함하는 일반적인 신경퇴행성 질환이다.Additionally, the brain disease may also include degenerative brain disease. Degenerative brain diseases are progressive degenerative disorders related to the central or peripheral nervous system characterized by damage to nerve structure and function, such as Alzheimer's disease and Parkinson's disease, caused by accumulation of amyloid beta, hyperphosphorylation of tau, and aggregation of α-synuclein. It is a common neurodegenerative disease that includes brain shrinkage (atrophy) and nerve depression.

나아가 본 발명은 PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공할 수 있다.Furthermore, the present invention can provide a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of memory, cognitive or learning disorders, comprising PLCXD3, an expression promoter thereof, or an activator thereof as an active ingredient.

본 발명의 일실시예에서는 Plcxd3 유전자가 결여되어 Plcxd3의 발현 및 활성이 억제된 동물모델에서 기억, 인지 또는 학습장애가 유발되는 것을 확인하였다.In one embodiment of the present invention, it was confirmed that memory, cognitive, or learning disorders were induced in an animal model in which the expression and activity of Plcxd3 were suppressed due to a lack of the Plcxd3 gene.

따라서 Plcxd3 유전자의 발현을 유도할 수 있는 발현 촉진제 또는 PLCXD3 단백질의 활성을 촉진할 수 있는 활성화제는 기억, 인지 또는 학습장애를 예방, 개선 또는 치료함으로써 단기 및 장기 기억력 개선, 인지능력 개선 또는 학습장애 개선 효과를 도출할 수 있다.Therefore, an expression promoter that can induce the expression of the Plcxd3 gene or an activator that can promote the activity of the PLCXD3 protein prevents, improves, or treats memory, cognitive, or learning disorders, thereby improving short-term and long-term memory, cognitive ability, or learning disorders. Improvement effects can be derived.

본 발명에서, "기억력 개선" 및 "인지능력 개선"은 신체적인 피로, 수면 부족, 지나친 알코올 섭취, 치매 등에 의해 뇌가 위축되고 뇌 신경세포의 파괴가 이루어질 때 일어나는 기억력 감퇴, 기억력 장애 또는 인지능력 감소에 대해 뇌 세포를 손상시키는 유해물질을 조절하여 인지능력을 유지하거나, 뇌의 신경전달물질을 조절하여 저하된 인지능력을 개선하는 효과를 의미한다. 상기 기억력은 필요한 정보를 받아들여 뇌 속에 저장했다가 필요할 때 꺼내어 사용하는 능력이며, 인지능력은 사물을 분별하여 인지할 수 있는 능력을 말한다.In the present invention, "improvement of memory" and "improvement of cognitive ability" are memory loss, memory impairment, or cognitive ability that occurs when the brain atrophies and brain nerve cells are destroyed due to physical fatigue, lack of sleep, excessive alcohol consumption, dementia, etc. This refers to the effect of maintaining cognitive ability by controlling harmful substances that damage brain cells, or improving deteriorated cognitive ability by controlling neurotransmitters in the brain. The above-mentioned memory is the ability to receive necessary information, store it in the brain, and retrieve it for use when necessary, and cognitive ability refers to the ability to discern and recognize objects.

본 발명에서 약학적 조성물은 약학적으로 허용 가능한 담체를 포함할 수 있다. 약학적으로 허용 가능한 담체를 포함하는 상기 조성물은 경구 또는 비경구의 여러 가지 제형일 수 있다. 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다.In the present invention, the pharmaceutical composition may include a pharmaceutically acceptable carrier. The composition containing a pharmaceutically acceptable carrier may be in various oral or parenteral dosage forms. When formulated, it is prepared using diluents or excipients such as commonly used fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrants, and surfactants.

경구투여를 위한 고형제제에는 정제환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 하나 이상의 화합물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 탄산칼슘, 수크로오스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한, 단순한 부형제 이외에 스테아린산 마그네슘, 탈크 등과 같은 윤활제들도 사용된다. 경구투여를 위한 액상제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다.Solid preparations for oral administration include tablets, powders, granules, capsules, etc. These solid preparations contain one or more compounds and at least one excipient, such as starch, calcium carbonate, sucrose, or lactose. ), gelatin, etc. Additionally, in addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate, talc, etc. are also used. Liquid preparations for oral administration include suspensions, oral solutions, emulsions, and syrups. In addition to the commonly used simple diluents such as water and liquid paraffin, various excipients such as wetting agents, sweeteners, fragrances, and preservatives may be included. there is.

비경구투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테로 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로젤라틴 등이 사용될 수 있다.Preparations for parenteral administration include sterilized aqueous solutions, non-aqueous solutions, suspensions, emulsions, freeze-dried preparations, and suppositories. Non-aqueous solvents and suspensions may include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oil such as olive oil, and injectable esters such as ethyl oleate. As a base for suppositories, witepsol, macrogol, tween 61, cacao, laurel, glycerogelatin, etc. can be used.

상기 약학적 조성물은 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제, 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제, 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제 및 좌제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 제형을 가질 수 있다.The pharmaceutical composition may be any selected from the group consisting of tablets, pills, powders, granules, capsules, suspensions, oral solutions, emulsions, syrups, sterilized aqueous solutions, non-aqueous solutions, suspensions, emulsions, freeze-dried preparations, and suppositories. It can have one dosage form.

또한, 이들 약학적 조성물은 상기 기술된 바와 같이, 기억, 인지 또는 학습장애와 연관된 증상을 비롯한 다양한 뇌질환을 치료하기 위하여 본 발명의 약학적 조성물을 투여할 수 있다.Additionally, as described above, the pharmaceutical compositions of the present invention can be administered to treat various brain diseases, including symptoms associated with memory, cognitive, or learning disorders.

상기 본 발명의 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 용어 "약학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 개체 종류 및 중증도, 연령, 성별, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료 기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다.The composition of the present invention is administered in a pharmaceutically effective amount. The term "pharmaceutically effective amount" means an amount sufficient to treat a disease with a reasonable benefit/risk ratio applicable to medical treatment, and the effective dose level is determined by the type and severity of the subject, age, sex, activity of the drug, and It can be determined based on factors including sensitivity, time of administration, route of administration and excretion rate, duration of treatment, concurrently used drugs, and other factors well known in the medical field.

본 발명의 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하다. 본 발명의 약제학적 조성물의 일반적인투여량은 성인 기준으로 0.001-100 ㎎/kg 범위 내이다.The composition of the present invention may be administered as an individual therapeutic agent or in combination with other therapeutic agents, may be administered sequentially or simultaneously with conventional therapeutic agents, and may be administered singly or multiple times. It is important to consider all of the above factors and administer the amount that will achieve the maximum effect with the minimum amount without side effects. The general dosage of the pharmaceutical composition of the present invention is within the range of 0.001-100 mg/kg for adults.

상기 약학적 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있다. 본 발명의 조성물은 목적하는 바에 따라 복강내 투여, 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 피내투여, 경구 투여, 비내 투여, 폐내 투여, 직장내 투여될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 상기조성물은 활성 물질이 표적 세포로 이동할 수 있는 임의의 장치에 의해 투여될 수 있다.The pharmaceutical composition may be administered through any general route as long as it can reach the target tissue. The composition of the present invention may be administered intraperitoneally, intravenously, intramuscularly, subcutaneously, intradermally, orally, intranasally, intrapulmonaryly, or rectally, depending on the purpose, but is not limited thereto. Additionally, the composition can be administered by any device capable of transporting the active agent to target cells.

본 발명의 조성물은 기억, 인지 또는 학습장애의 예방 및 치료를 위하여 단독으로, 수술, 호로몬 치료, 약물 치료 및 생물학적 반응 조절제를 사용하는 방법들과 병용하여 사용할 수 있다.The composition of the present invention can be used alone or in combination with methods using surgery, hormone therapy, drug therapy, and biological response modifiers for the prevention and treatment of memory, cognitive, or learning disorders.

또한 본 발명은 PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a health functional food for preventing or improving memory, cognitive or learning disorders, which contains PLCXD3, an expression promoter thereof, or an activator thereof as an active ingredient.

본 발명의 건강기능식품은 식품학적으로 허용 가능한 담체를 추가로 포함하는 것일 수 있다.The health functional food of the present invention may additionally contain a foodologically acceptable carrier.

상기 건강기능식품은 본 발명에서 예방, 개선 또는 목적으로 하는 질환의 개선에 도움을 주는 기능을 가질 수 있고, 상기 식품은 환제, 분말, 과립, 침제, 정제, 캡슐 또는 액제 등의 형태를 포함하며, 본 발명의 유효성분을 첨가할 수 있는 식품의 종류에는 별다른 제한이 없으며, 예를 들어 각종 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 건강보조 식품류 등이 있다.The health functional food may have a function that helps prevent, improve, or improve the disease targeted by the present invention, and the food includes the form of pills, powders, granules, needles, tablets, capsules, or liquids. , there is no particular limitation on the type of food to which the active ingredient of the present invention can be added, for example, various beverages, gum, tea, vitamin complexes, health supplements, etc.

상기 건강기능식품에는 본 발명의 유효성분 이외에도 예방, 개선 또는 치료효과에 방해가 되지 않는 다른 성분을 추가할 수 있으며, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 통상의 식품과 같이 여러 가지 생약 추출물, 식품학적으로 허용가능한 식품보조첨가제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. In addition to the active ingredients of the present invention, other ingredients that do not interfere with the prevention, improvement or treatment effects can be added to the health functional food, and the types are not particularly limited. For example, like regular foods, it may contain various herbal extracts, foodologically acceptable food supplements, or natural carbohydrates as additional ingredients.

본 발명에서 사용된 용어 "건강기능식품"이란 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 정제, 캅셀, 분말, 과립, 액상 및 환 등의 형태로 제조 및 가공한 식품을 말한다. 여기서 기능성이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건 용도에 유용한 효과를 얻는 것을 의미한다. 본 발명의 건강기능성 식품은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조가능하며, 상기 제조시에는 당업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어날 수 있다.The term “health functional food” used in the present invention refers to food manufactured and processed in the form of tablets, capsules, powders, granules, liquids, and pills using raw materials or ingredients with functional properties useful to the human body. Here, functionality means controlling nutrients for the structure and function of the human body or obtaining useful effects for health purposes such as physiological effects. The health functional food of the present invention can be manufactured by a method commonly used in the art, and can be manufactured by adding raw materials and ingredients commonly added in the art. In addition, unlike general drugs, it is made from food, so it has the advantage of not having any side effects that may occur when taking the drug for a long time, and it can be highly portable.

본 발명의 건강기능식품의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 구체적인 예로는 육류, 소세지, 빵, 쵸코렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알코올 음료 및 비타민 복합제 등이 있고, 통상적인 의미에서의 건강기능식품을 모두 포함할 수 있다.There is no particular limitation on the type of health functional food of the present invention, and specific examples include meat, sausage, bread, chocolate, candy, snacks, confectionery, pizza, ramen, other noodles, gum, dairy products including ice cream, various soups, There are beverages, tea, drinks, alcoholic beverages, and vitamin complexes, and can include all health functional foods in the conventional sense.

또한 본 발명은 PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하고, 미세아교세포(microglia) 또는 성상세포(astrocyte)의 활성 억제; 및 아밀로이드 플라크 억제활성을 갖는 것을 특징으로 하는, 신경염증, 타우 관련 질병 또는 퇴행성 뇌질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공할 수 있으며, 신경염증, 타우 관련 질병 또는 퇴행성 뇌질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공할 수 있다.In addition, the present invention includes PLCXD3, an expression promoter thereof, or an activator thereof as an active ingredient, and inhibits the activity of microglia or astrocytes; And a pharmaceutical composition for preventing or treating neuroinflammation, tau-related diseases, or degenerative brain diseases, characterized by having an amyloid plaque inhibitory activity, can be provided, and can be used to prevent or improve neuroinflammation, tau-related diseases, or degenerative brain diseases. Health functional foods can be provided.

본 발명의 일실시 예에 따르면, 알츠하이머병을 유발시킨 마우스 모델에서 PLCXD3의 발현을 저해시킨 경우, 미세아교세포(microglia) 또는 성상세포(astrocyte)의 활성이 증가하고, 아밀로이드 플라크가 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 궁극적으로 PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제가 미세아교세포(microglia) 또는 성상세포(astrocyte)의 활성을 억제할 수 있고, 아밀로이드 플라크를 억제할 수 있어, 신경염증, 타우 관련 질병 또는 퇴행성 뇌질환을 예방, 개선 또는 치료할 수 있음을 의미한다.According to one embodiment of the present invention, when the expression of PLCXD3 is inhibited in a mouse model inducing Alzheimer's disease, it is confirmed that the activity of microglia or astrocytes increases and amyloid plaques increase. I was able to. These results ultimately show that PLCXD3, its expression promoter, or its activator can suppress the activity of microglia or astrocytes and suppress amyloid plaques, thereby preventing neuroinflammation, tau-related diseases, or degeneration. This means that brain diseases can be prevented, improved, or treated.

뇌에서 대식세포의 역할을 하는 미세아교세포(microglial cell)는 중추신경계(central nervous system, CNS) 내 면역반응을 조절하는 중요한 효과세포 (effector cell)이다. 이들의 활성화는 약물이나 독소에 의한 이물질을 제거하고 신경 성장 인자를 분비하여 CNS의 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 한다. 그러나 손상된 뉴런으로부터 발생하는 신호, 외부 자극에 의해 변형된 비정상적인 형태의 단백질의 축적, 병원체의 침투와 같은 유해한 스트레스에 노출되면 미세아교세포의 활성이 지나치게 증가되어 신경세포의 손상을 유발함으로써 알츠하이머질환, 파킨슨질환, 다발성 경화증, 뇌경색 등과 같은 퇴행성 신경질환을 일으킬 수 있다. 또한 최근에는 미세아교세포 또는 성상세포에서의 과도한 염증반응이 퇴행성 뇌질환의 발병원인이 되고 있다는 연구결과가 밝혀지고 있다.Microglial cells, which play the role of macrophages in the brain, are important effector cells that regulate immune responses in the central nervous system (CNS). Their activation plays an important role in maintaining CNS homeostasis by removing foreign substances caused by drugs or toxins and secreting nerve growth factors. However, when exposed to harmful stress such as signals generated from damaged neurons, accumulation of abnormal proteins modified by external stimuli, or invasion of pathogens, the activity of microglial cells increases excessively, causing damage to nerve cells, leading to Alzheimer's disease. It can cause degenerative neurological diseases such as Parkinson's disease, multiple sclerosis, and cerebral infarction. In addition, recent research results have revealed that excessive inflammatory responses in microglia or astrocytes are the cause of degenerative brain diseases.

성상세포(astrocyte) 역시 정상적인 뇌활동을 유지하는데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있는데, 특히 신경세포의 시냅스 형성, 시냅스 숫자 조절, 시냅스 기능, 신경줄기세포의 신경으로의 분화에 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 이러한 성상세포가 과도하게 반응성을 가지게 되면, 즉 과도한 활성화 상태를 유지하게 되면 신경세포의 사멸을 초래하고 이웃한 신경세포의 사멸도 유도하는 등, 퇴행성 뇌질환의 원인으로 작용하게 된다. 따라서 과도한 성상세포의 활성화 억제 역시 퇴행성 뇌질환의 새로운 치료 방법에 될 수 있다.Astrocytes are also known to play an important role in maintaining normal brain activity. In particular, they are known to play a role in the formation of neuronal synapses, regulation of synapse number, synaptic function, and differentiation of neural stem cells into neurons. However, when these astrocytes become excessively reactive, that is, when they remain in an excessively activated state, they cause death of nerve cells and induce death of neighboring nerve cells, thereby acting as a cause of degenerative brain disease. Therefore, suppressing excessive astrocyte activation can also be a new treatment method for degenerative brain diseases.

또한 신경염증 반응은 선천성 면역세포(미세아교세포)의 활성화, 염증 매개체 예컨대 산화질소(nitric oxide; NO), 사이토카인 및 케모카인의 방출, 대식세포 침윤을 포함하며, 이는 신경 세포 사멸을 유도한다. 미세아교세포 및 성상세포의 염증활성화는 병리학적 마커 및 퇴행성 신경 질환의 진행에 있어 중요한 메커니즘으로 생각되어진다. 미세아교세포 활성의 엄격한 조절은 뇌 항상성을 유지하고 감염 및 염증 질환을 예방하는 데 필수적이다.Neuroinflammatory responses also include activation of innate immune cells (microglia), release of inflammatory mediators such as nitric oxide (NO), cytokines and chemokines, and macrophage infiltration, which induces neuronal cell death. Inflammatory activation of microglia and astrocytes is thought to be a pathological marker and an important mechanism in the progression of neurodegenerative diseases. Tight regulation of microglial activity is essential to maintain brain homeostasis and prevent infectious and inflammatory diseases.

또한, 베타 아밀로이드(Aβ: 아밀로이드 베타)는 베타 세크리타제와 감마 세크레타제에 의해 분해되어 Aβ를 생성하는 아밀로이드 전구체 단백질(APP)에서 유도되며, 주로 알츠하이머병과 같은 뇌질환의 환자 뇌에서 발견되는 아밀로이드 플라크의 주성분이고 비정상적으로 축적될 경우, 각종 뇌질환의 발병 원인이 된다.In addition, beta-amyloid (Aβ) is derived from amyloid precursor protein (APP), which is broken down by beta-secretase and gamma-secretase to produce Aβ, and is mainly found in the brains of patients with brain diseases such as Alzheimer's disease. It is the main component of plaque, and if it accumulates abnormally, it can cause various brain diseases.

과도하게 축적된 베타 아밀로이드는 해마나 대뇌피질 및 주변 세포들에 염증 반응을 일으키며 따라서 신경세포가 손상되고 뇌의 정상적인 기능을 유지하는 신경회로망까지 훼손될 수 있다.Excessive accumulation of beta amyloid causes an inflammatory response in the hippocampus, cerebral cortex, and surrounding cells, which can damage nerve cells and damage the neural network that maintains normal brain function.

또한, 타우 단백질은 분자량이 50000 내지 70000Da인 미세소관 결합 단백질의 일정으로 신경 섬유의 얽힘에 관여한다. 타우 단백질은 정상적인 신경세포의 axon에 존재하는 microtubule-associated protein 중의 하나이다. 이러한 타우 단백질이 과도하게 축적되면 미세소관이 붕괴되면서 정상 신경세포의 네트워크가 와해된다. 타우 단백질이 축적되는 원인으로는 타우 단백질에 인이 과도하게 부착되어 인산화로 인한 중량체를 형성하는데 있는 것으로 알려져 있고 이들 타우 단백질이 축적과 신경세포의 응집은 각종 퇴행성 뇌질환의 원인이 된다고 알려져 있다.Additionally, tau proteins are a class of microtubule-binding proteins with a molecular weight of 50,000 to 70,000 Da and are involved in the tangle of nerve fibers. Tau protein is one of the microtubule-associated proteins present in axons of normal nerve cells. When these tau proteins accumulate excessively, microtubules collapse and the network of normal nerve cells disintegrates. It is known that the cause of tau protein accumulation is that phosphorus is excessively attached to tau protein, forming a heavy body due to phosphorylation, and the accumulation of these tau proteins and aggregation of nerve cells are known to cause various degenerative brain diseases. .

그러므로 미세아교세포(microglia) 또는 성상세포(astrocyte)의 활성 억제; 및 아밀로이드 플라크 억제활성을 갖는 PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제는 신경염증, 타우 관련 질병 또는 퇴행성 뇌질환을 예방, 개선 또는 치료할 수 있는 물질로 사용될 수 있다.Therefore, inhibition of the activity of microglia or astrocytes; and PLCXD3, which has amyloid plaque inhibitory activity, an expression promoter thereof, or an activator thereof can be used as a substance that can prevent, improve, or treat neuroinflammation, tau-related diseases, or degenerative brain diseases.

나아가 본 발명에 따른 상기 약학적 조성물 및 건강기능식품의 내용은 앞서 기술된 바와 같다.Furthermore, the contents of the pharmaceutical composition and health functional food according to the present invention are the same as described above.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.

<준비예 및 실험방법><Preparation example and experiment method>

Plcxd3 결여(Knock-Out) 제브라피쉬의 제조Preparation of Plcxd3 knock-out zebrafish

제브라피쉬의 Plcxd3에 대한 sgRNA의 제조를 위해 CRISPR SCAN 웹사이트(http://www.crisprscan.org/)를 사용하여 exon2 내의 20bp의 표적 뉴클레오티드 서열을 선택하였다. sgRNA용 DNA 주형은 제조사의 프로토콜에 따라 fill-in PCR 및 DNA 정제방법으로 준비하였다. MaxiScript T7 키트(Ambion)를 사용하여 sgRNA의 시험관 내 전사를 수행하였고 합성된 RNA를 암모늄 아세테이트로 침전시켰다. 제브라피쉬 게놈에서 Plcxd3 돌연변이의 제조를 위해 CRISPR/Cas9 시스템을 단일 세포 단계에서 제브라피쉬 배아에 미세 주입하였다(World Precision Instrument, USA). 미세주입 혼합물은 페놀 레드와 함께 100ng/μg sgRNA 및 300ng/μg Cas9 mRNA로 제조하였다.For the preparation of sgRNA against Plcxd3 in zebrafish, a 20bp target nucleotide sequence within exon2 was selected using the CRISPR SCAN website (http://www.crisprscan.org/). The DNA template for sgRNA was prepared by fill-in PCR and DNA purification methods according to the manufacturer's protocol. In vitro transcription of sgRNA was performed using the MaxiScript T7 kit (Ambion), and the synthesized RNA was precipitated with ammonium acetate. For the preparation of Plcxd3 mutants in the zebrafish genome, the CRISPR/Cas9 system was microinjected into zebrafish embryos at the single cell stage (World Precision Instrument, USA). The microinjection mixture was prepared with 100 ng/μg sgRNA and 300 ng/μg Cas9 mRNA with phenol red.

Plcxd3 결여(Knock-Out) 마우스의 제조Preparation of Plcxd3 Knock-Out Mice

Plcxd3 결여 마우스의 제조를 위해, MEGAshortscript™ 키트(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)를 사용하여 exon2 영역을 표적으로 하는 단일 가이드 RNA(sgRNA)를 디자인하였다. gRNA를 설계하기 위해 사용되는 서열 정보은 다음과 같다. crRNA1: 5'-TCTGGCTGCTCCGGGCCTAC-3', crRNA2: 5'-TTCAGTGCCAAAGTCAACGA-3' 및 crRNA3: 5'-GGGTCTGTCGTGTTTGCCCA-3'. Cas9 단백질과 sgRNA를 수정란에 미세주입하기 위해 수컷 C57BL6/J 마우스를 짝짓기 전에 1주일 동안 개별적으로 사육하였고, 암컷 C57BL6/J 마우스에 과배란을 위해 5 IU의 임신한 암말 혈청 성선 자극 호르몬과 5 IU의 인간 융모막 성선 자극 호르몬(HCG)을 투여하였다. C57BL6/J 수컷 및 암컷 마우스는 HCG 주사 후 교배시켰고 교미된 C57BL6/J 암컷 마우스로부터 수정된 배아를 얻었다. sgRNA(40ng/μl) 및 Cas9 단백질(40ng/μl)은 연속 유동 주입 모드를 사용한 미세주입으로 단일 세포 단계에서 수정란의 세포질로 주입시켰다. 살아남은 2세포 배아를 가임신 암컷 난관에 이식하였다. F0(founder mice)는 태어난 새끼 중에서 분석하였다. F0 마우스를 C57BL6/J 정상 마우스와 교배시키고 F1 마우스를 교배시켜 F2 동형접합 돌연변이체를 얻었다. 안정적인 근친교배 배경을 유지하기 위해 암컷 마우스를 약 10세대마다 부모 근친교배 계통으로 역교배시켰다. 유전형 분석에 사용되는 프라이머는 정방향: 5'-GTCCCATGATTCCTTCAGCT-3' 및 역방향: 5'-TTTCTCTGAGTCCACTTGCCA-3'를 사용하였다. 결여(KO) 돌연변이체는 PCR 산물에 대한 T7 엔도뉴클레아제 I 분석으로 스크리닝하였고, 여러 개의 삽입 또는 삭제 돌연변이가 확인되는데, +1 bp 삽입, -8 bp 삭제 및 2개의 -10 bp 삭제 돌연변이가 확인되었다. 최종적으로는 -8 bp 결실 돌연변이체(Plcxd3 KO) 마우스를 실험에 사용하였다.For the generation of Plcxd3-deficient mice, a single guide RNA (sgRNA) targeting the exon2 region was designed using the MEGAshortscript™ kit (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA). The sequence information used to design gRNA is as follows. crRNA1: 5'-TCTGGCTGCTCCGGGCCTAC-3', crRNA2: 5'-TTCAGTGCCAAAGTCAACGA-3', and crRNA3: 5'-GGGTCTGTCGTGTTTGCCCA-3'. For microinjection of Cas9 protein and sgRNA into fertilized eggs, male C57BL6/J mice were housed individually for 1 week before mating, and female C57BL6/J mice were injected with 5 IU of pregnant mare serum gonadotropin and 5 IU of pregnant mare serum gonadotropin for superovulation. Human chorionic gonadotropin (HCG) was administered. C57BL6/J male and female mice were mated after HCG injection, and fertilized embryos were obtained from mated C57BL6/J female mice. sgRNA (40 ng/μl) and Cas9 protein (40 ng/μl) were injected into the cytoplasm of fertilized eggs at the single-cell stage by microinjection using continuous flow injection mode. The surviving two-cell embryos were implanted into the fallopian tubes of pseudopregnant females. Founder mice (F0) were analyzed among born pups. F0 mice were crossed with C57BL6/J normal mice and F1 mice were crossed to obtain F2 homozygous mutants. To maintain a stable inbred background, female mice were backcrossed to the parental inbred lines approximately every 10 generations. The primers used for genotyping were forward: 5'-GTCCATGATTCCTTCAGCT-3' and reverse: 5'-TTTCTCTGAGTTCCACTTGCCA-3'. Deletion (KO) mutants were screened by T7 endonuclease I analysis of PCR products, and several insertion or deletion mutations were identified, including a +1 bp insertion, a -8 bp deletion, and two -10 bp deletion mutations. Confirmed. Ultimately, -8 bp deletion mutant (Plcxd3 KO) mice were used in the experiment.

면역조직화학(Immunohistochemistry)(DAB staining)Immunohistochemistry (DAB staining)

한국뇌연구원 동물관리위원회(IACUC-21-00059)의 모든 동물 실험방법에 대한 승인하에 실험을 수행하였다. 3개월령의 정상 마우스를 22±2°C, 50±5% 습도, 12시간 명암 주기의 무병원체 시설에서 먹이와 물을 임의로 제공하며 사육하였다. 마우스를 관류시키고 PBS 및 4% 파라포름알데히드로 고정시켰다. 면역조직화학 분석을 위한 뇌 절편을 얻기위해, 4°C에서 24시간 동안 4% 파라포름알데히드에 보관된 뇌 조직을 PBS의 30% 수크로스에 72시간 동안 침지시키고 동결조직절편기(Cryostat microtome)(Leica CM1850, Wetzlar , 독일)를 이용하여 30um의 두께로 절편화시켰다. 이후 절편을 PBS에서 30%의 H2O2로 배양한 다음, 토끼-항 PLCXD3 항체로 밤새도록 4°C에서 반응시켰고, 이후 슬라이스를 PBS 버퍼로 세척한 후, 상온에서 2시간 동안 바이오틸화된 이차 항체로 반응시켰다. PBS 완충액으로 다시 세척한 후 ABC 용액(Vector Laboratories, Burlingame, CA, USA)을 첨가하고 실온에서 1시간 동안 반응시켰다. 이후 DAB 용액(Vector Laboratories, Burlingame, CA, USA)을 사용하여 42초 동안 현상시켰다. 그런 뒤 Permount 솔루션(Vector Labs, Burlingame, CA)을 사용하여 유리 슬라이드에 마운팅한 후, 면역 염색된 조직에 대한 이미지를 얻었고(Pannoramic scan, 3dHistec, budapest, 헝가리), 이미지를 분석하였다(ImageJ, 미국 국립 보건원, Bethesda, MD, 미국).The experiment was performed with approval for all animal testing methods from the Animal Care and Use Committee of the Korea Brain Research Institute (IACUC-21-00059). Normal mice aged 3 months were raised in a pathogen-free facility at 22 ± 2°C, 50 ± 5% humidity, and a 12-hour light/dark cycle, with food and water provided ad libitum. Mice were perfused and fixed with PBS and 4% paraformaldehyde. To obtain brain sections for immunohistochemical analysis, brain tissue stored in 4% paraformaldehyde for 24 hours at 4°C was immersed in 30% sucrose in PBS for 72 hours and exfoliated using a cryostat microtome. It was sectioned to a thickness of 30um using (Leica CM1850, Wetzlar, Germany). Afterwards, the slices were incubated with 30% H 2 O 2 in PBS and reacted with rabbit-anti-PLCXD3 antibody overnight at 4°C. Afterwards, the slices were washed with PBS buffer and biotylated for 2 hours at room temperature. Reacted with secondary antibody. After washing again with PBS buffer, ABC solution (Vector Laboratories, Burlingame, CA, USA) was added and reacted at room temperature for 1 hour. Afterwards, it was developed for 42 seconds using DAB solution (Vector Laboratories, Burlingame, CA, USA). After mounting it on a glass slide using Permount solution (Vector Labs, Burlingame, CA), images of the immunostained tissue were obtained (Pannoramic scan, 3dHistec, budapest, Hungary), and the images were analyzed (ImageJ, USA). National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA).

면역형광염색(Immunofluorescence straining)(IF staining)Immunofluorescence staining (IF staining)

Plcxd3 결여 마우스 및 한배새끼 정상 마우스를 22±2°C, 50±5% 습도 및 12시간 명암 주기의 무병원체 시설에서 먹이와 물을 임의로 제공하며 사육하였다. 행동 시험 후, 마우스를 관류시키고 PBS 및 4% 파라포름알데히드로 각각 고정시켰다. 면역형광염색을 위한 뇌 절편을 얻기 위해, 4°C에서 24시간 동안 4% 파라포름알데히드에 보관된 뇌 조직을 30% 수크로스를 함유한 PBS에 72시간 침지시킨 다음, 동결조직절편기(Cryostat microtome)(Leica CM1850, Wetzlar , 독일)를 이용하여 30um 두께로 절편화시켰다. 뇌 절편을 5% 정상 염소 혈청(Vector Laboratories, Burlingame, CA, USA)으로 실온에서 2시간 동안 블록킹 후, 표적 항체로 4°C에서 밤새도록 반응시켰다. 사용한 항체들의 세부사항은 하기 표에 기재하였다. 이후 슬라이스를 PBST 완충액으로 세척하고 Alexa 555 또는 Alexa 488이 접합된 이차 항체로 실온에서 2시간 동안 반응시켰다. DAPI가 포함된 Vectashield 장착 용액(Vector Labs, Burlingame, CA)을 사용하여 유리 슬라이드에 마운팅시킨 후, 면역 염색된 조직의 형광 현미경 이미지를 얻었고(DMi8, Leica Microsystems, Wetzlar, Germany), 이를 분석하였다(ImageJ, 미국 국립 보건원, 베데스다, 메릴랜드, 미국).Plcxd3-deficient mice and their normal littermates were raised in a pathogen-free facility at 22 ± 2°C, 50 ± 5% humidity, and a 12-hour light/dark cycle with food and water provided ad libitum. After behavioral testing, mice were perfused and fixed with PBS and 4% paraformaldehyde, respectively. To obtain brain sections for immunofluorescence staining, brain tissue stored in 4% paraformaldehyde for 24 hours at 4°C was immersed in PBS containing 30% sucrose for 72 hours and then transferred to a cryostat. It was sectioned to a thickness of 30 μm using a microtome (Leica CM1850, Wetzlar, Germany). Brain sections were blocked with 5% normal goat serum (Vector Laboratories, Burlingame, CA, USA) at room temperature for 2 hours and then reacted with targeting antibodies overnight at 4°C. Details of the antibodies used are listed in the table below. Afterwards, the slices were washed with PBST buffer and reacted with secondary antibodies conjugated to Alexa 555 or Alexa 488 at room temperature for 2 hours. After mounting on glass slides using Vectashield mounting solution containing DAPI (Vector Labs, Burlingame, CA), fluorescence microscopy images of the immunostained tissue were obtained (DMi8, Leica Microsystems, Wetzlar, Germany) and analyzed ( ImageJ, National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA).

역전사 PCRReverse transcription PCR

정상 마우스 및 Plcxd3 결여 마우스의 해마에서 발현된 Plcxd3 mRNA 수준을 RT-PCR로 분석하였다. cDNA는 QIAzol Lysis Reagent(Qiagen, Cat No. 79306)를 사용하여 추출된 총 RNA를 이용한 역전사로 수득하였고, Prime Taq Premix(GeNetBio)로 30-사이클 RT-PCR을 수행하였다. 사용한 프라이머들의 서열은 하기 표에 나타내었다. 증폭산물(amplicon)은 EcoDye(1:5000, Biofact, Daejeon, Korea)가 첨가된 2% 아가로스 겔에서 전기영동으로 분리하였고, 소프트웨어 Fusion Capt Advance(Vilber Lourmat, Eberhardzell, Germany)를 사용하여 겔 이미지를 분석하였다.The levels of Plcxd3 mRNA expressed in the hippocampus of normal mice and Plcxd3-deficient mice were analyzed by RT-PCR. cDNA was obtained by reverse transcription using total RNA extracted using QIAzol Lysis Reagent (Qiagen, Cat No. 79306), and 30-cycle RT-PCR was performed with Prime Taq Premix (GeNetBio). The sequences of the primers used are shown in the table below. The amplicon was separated by electrophoresis on a 2% agarose gel supplemented with EcoDye (1:5000, Biofact, Daejeon, Korea), and gel imaged using the software Fusion Capt Advance (Vilber Lourmat, Eberhardzell, Germany). was analyzed.

실시간 PCR(Real time PCR)Real time PCR

정상 및 Plcxd3 결여 마우스의 해마에서 Plcxd3의 mRNA 수준을 실시간 PCR로 분석하였다. 즉, Superscript cDNA Premix Kit II(GeNetBio)로 합성된 cDNA는 Fast SYBR Green Master Mix(Thermo Fisher Scientific, CA, USA)와 QuantStudio™ 5 시스템(Thermo Fisher Scientific)을 사용하여 50-cycle 실시간 PCR로 분석하였다. GAPDH Ct 값을 정규화 값으로 사용하였다. Plcxd3 결여 마우스의 Plcxd3 mRNA 수준 변화는 정상 마우스를 기준으로 분석하였다. 또한, 상기 실험에 사용한 프라이머 서열은 하기 표에 기재하였다.The mRNA levels of Plcxd3 in the hippocampus of normal and Plcxd3-deficient mice were analyzed by real-time PCR. That is, cDNA synthesized with Superscript cDNA Premix Kit II (GeNetBio) was analyzed by 50-cycle real-time PCR using Fast SYBR Green Master Mix (Thermo Fisher Scientific, CA, USA) and QuantStudio™ 5 system (Thermo Fisher Scientific). . The GAPDH Ct value was used as a normalization value. Changes in Plcxd3 mRNA levels in Plcxd3-deficient mice were analyzed based on normal mice. Additionally, the primer sequences used in the above experiments are listed in the table below.

IPIP 33 어세이 Assay

피질 및 해마에서의 IP3 발현수준에 PLCXD3이 미치는 영향을 정상 및 Plcxd3 마우스에서 분석하였다. 이를 위해 해마를 해부하고 PBS 완충액에서 균질화한 후, 얼음에서 1시간 동안 방치하였다. 그런 뒤, 10,000 rpm에서 4℃의 온도로 15분간 원심분리하여 상층액을 모았다. 총 단백질의 농도는 BCA 단백질 어세이를 이용하여 측정하였고, ELISA 키트(Cat no. CSB-E13410m, CUSABIO, Huston, TX, USA)를 사용하여 IP3 발현수준을 측정하였다.The effect of PLCXD3 on IP3 expression levels in the cortex and hippocampus was analyzed in normal and Plcxd3 mice. For this purpose, the hippocampus was dissected, homogenized in PBS buffer, and left on ice for 1 hour. Then, the supernatant was collected by centrifugation at 10,000 rpm at 4°C for 15 minutes. The concentration of total protein was measured using the BCA protein assay, and the expression level of IP3 was measured using an ELISA kit (Cat no. CSB-E13410m, CUSABIO, Huston, TX, USA).

신규 탱크 테스트New tank testing

제브라피쉬는 낯선 환경에 노출되면 어항 바닥에 거주하며 불안한 행동을 보이는 것으로 알려져 있다. 이에 Plcxd3 결여된 돌연변이와 정상 사이의 행동 차이를 조사하기 위해, 각각의 제브라피쉬를 새로운 수조(24cm × 15cm × 15cm)에 넣고, 어항의 수위는 12cm까지 채우고 28℃의 온도를 유지시켰다. 제브라피쉬의 행동은 비디오 카메라(Sony, HDRCX190, Japan)를 사용하여 30분 동안 기록하였다. 비디오 기록의 이미지 추적은 EthoVision XT 7.0 운동 추적 소프트웨어(Noldus)를 사용하여 수행하였다.Zebrafish are known to live at the bottom of a fish tank and display anxious behavior when exposed to an unfamiliar environment. Therefore, to investigate behavioral differences between Plcxd3-deficient mutants and normals, each zebrafish was placed in a new tank (24 cm × 15 cm × 15 cm), the water level of the tank was filled to 12 cm, and the temperature was maintained at 28°C. Zebrafish behavior was recorded for 30 minutes using a video camera (Sony, HDRCX190, Japan). Image tracking of video recordings was performed using EthoVision XT 7.0 motion tracking software (Noldus).

경고 물질 테스트(Alarm substance test)Alarm substance test

제브라피쉬가 포식자에게 피해를 입으면 피부에서 경고물질이 방출되어 다른 피쉬에서 위험 신호를 전달하는 것으로 알려져 있다. 제브라피쉬는 경고 물질에 노출되면 패닉 및 얼어붙는 것과 같은 행동을 보인다. 이에 이러한 행동변화가 Plcxd3 결여 돌연변이체에서 발생하는지를 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 경고물질은 제브라피쉬 피부 추출물로부터 제조되었다. 탱크는 앞서 기술한 신규 탱크 테스트에서 사용한 것(24 cm × 15 cm × 15 cm)와 동일한 조건으로 준비하였다. 탱크의 수위는 12 cm까지 채우고 28℃ 온도를 유지시켰다. 동작은 비디오 카메라(Sony, HDRCX190, Japan)를 사용하여 30분 동안 기록하였고, EthoVision XT 7.0 운동 추적 소프트웨어(Noldus)를 사용하여 탱크 높이를 3등분하여 이미지 추적을 수행하였다.It is known that when a zebrafish is harmed by a predator, warning substances are released from its skin to signal danger to other fish. Zebrafish exhibit behaviors such as panic and freezing when exposed to warning substances. Therefore, we performed an experiment to confirm whether these behavioral changes occur in mutants lacking Plcxd3. The warning substance was prepared from zebrafish skin extract. The tank was prepared under the same conditions as the one used in the new tank test described previously (24 cm × 15 cm × 15 cm). The water level in the tank was filled to 12 cm and the temperature was maintained at 28°C. Movements were recorded for 30 min using a video camera (Sony, HDRCX190, Japan), and image tracking was performed using EthoVision XT 7.0 movement tracking software (Noldus) by dividing the height of the tank into thirds.

오픈 필드 테스트(Open filed test (OFT))Open field test (OFT)

오픈 필드는 밝게 조명된 인클로저(40 × 40cm)로 구성하였고, 흰색 플라스틱 바닥과 투명한 Plexiglas 벽을 포함하도록 하였다(Kinder Scientific, Poway, CA, USA). 테스트 당일, 마우스는 5분 동안 인클로저를 탐색할 수 있도록 하였고, SMART 비디오 추적 소프트웨어(SMART 3.0, Panlab, Llobregat, Spain)의 비디오 소프트웨어를 사용하여 행동 성능을 추적하고 분석하였다. 오픈 필드에서의 탐색적 행동을 분석하기 위해 인클로저의 중앙 또는 주변에서 이동한 거리와 탐색 시간을 결과 척도로 분석하였다. 오픈 필드의 활동성을 평가한 후 장비는 70% 에탄올로 세척하여 잔류 냄새를 제거하였다.The open field consisted of a brightly illuminated enclosure (40 × 40 cm) with a white plastic floor and transparent Plexiglas walls (Kinder Scientific, Poway, CA, USA). On the day of testing, mice were allowed to explore the enclosure for 5 min, and behavioral performance was tracked and analyzed using video software from SMART video tracking software (SMART 3.0, Panlab, Llobregat, Spain). To analyze exploratory behavior in the open field, the distance traveled and exploration time in the center or periphery of the enclosure were analyzed as outcome measures. After evaluating the activity in the open field, the equipment was washed with 70% ethanol to remove residual odor.

Y-미로 검사(Y-maze)Y-maze test

Plcxd3 결여 마우스의 단기 기억 및 공간 기억 손상에서 Plcxd3의 기능을 조사하기 위해, Y-미로 테스트를 수행하였다. Y-미로는 120°의 각도에서 만나는 3개의 팔(35cm x 7cm x 15cm)로 구성하였고, 각 테스트에서 단일 마우스가 5분 동안 미로를 자유롭게 탐색하도록 하였다. 비디오 카메라를 사용하여 5분 동안 자발적인 교대를 기록한 다음 수동으로 계산하였다. 교대 백분율은 다음 공식을 사용하여 계산되었습니다. To investigate the function of Plcxd3 in short-term memory and spatial memory impairment in Plcxd3-deficient mice, the Y-maze test was performed. The Y-maze consisted of three arms (35 cm x 7 cm x 15 cm) meeting at an angle of 120°, and in each test, a single mouse was allowed to freely explore the maze for 5 minutes. Spontaneous shifts were recorded for 5 min using a video camera and then counted manually. Shift percentage was calculated using the following formula:

[교대 백분율(Alternation percentage)(%) = (교대 횟수(number of alternations)/교대 트라이어드 수(number of alternation triads) × 100].[Alternation percentage (%) = (number of alternations/number of alternation triads) × 100].

새로운 물체 인식 테스트(NORT)New Object Recognition Test (NORT)

장기 기억 및 인지 기억에 대한 Plcxd3의 영향을 확인하게 위해, NOR 테스트를 수행하였다. NOR 테스트를 위한 장치는 측면 길이가 40cm이고 높이가 25cm인 개방형 상자를 이용하였고, NOR 테스트는 훈련과 테스트의 두 단계로 이루어져있다. 훈련 및 테스트 단계는 24시간 간격으로 수행하였다. 훈련 단계에서는 두 개의 동일한 물체가 상자안에 배치되었고 마우스가 5분 동안 상자를 탐색하도록 하였다. 테스트 단계에서는 친숙한 물체 하나와 새로운 물체 하나가 포함된 상자에 마우스를 5분 동안 돌려보냈다. 테스트 단계에서 상자에 있는 두 물체의 위치는 균형을 이루도록 하였고, 시도 후에는 상자와 물건을 70% 에탄올로 철저히 청소하여 냄새를 제거시켰다. 탐색 시간은 각 테스트의 비디오 녹화를 검토하여 수동으로 계산하였다. 마우스가 물체를 향해 코를 가리킬 때 행동은 탐색적인 것으로 간주하였다. 새로운 개체에 대한 개체 선호도(%)는 다음 공식을 사용하여 계산하였다.To confirm the effect of Plcxd3 on long-term memory and recognition memory, a NOR test was performed. The apparatus for the NOR test used an open box with a side length of 40 cm and a height of 25 cm. The NOR test consisted of two stages: training and testing. Training and testing phases were performed 24 hours apart. In the training phase, two identical objects were placed in a box and the mouse was allowed to explore the box for 5 minutes. In the test phase, mice were returned to a box containing one familiar object and one novel object for 5 minutes. During the test phase, the positions of the two objects in the box were balanced, and after the trial, the box and objects were thoroughly cleaned with 70% ethanol to remove odor. Exploration times were calculated manually by reviewing video recordings of each test. Behavior was considered exploratory when the mouse pointed its nose toward an object. The object preference (%) for the new object was calculated using the following formula.

[물체 선호도(%) = T 새로움/(T 익숙함 + T 새로움) × 100],[Object preference (%) = T novelty/(T familiarity + T novelty) × 100],

여기서 T 새로움은 새로운 물체에 대한 탐색 시간이고, T 익숙함은 친숙한 물체를 탐색하는 시간이다.Here, T novelty is the exploration time for a new object, and T familiarity is the exploration time for a familiar object.

수동 회피 테스트(PAT)Passive Avoidance Test (PAT)

해마 의존적인 맥락적 공포 기억은 이전 훈련 동안 혐오 자극을 받은 환경에 다시 노출되는 것을 포함한다. 해마 의존적 수동 회피 테스트에서 마우스는 2개의 방이 있는 독립된 구획에 배치시켰고 덜 불안을 유발하는 어두운 구획에 들어갈 때 발 충격을 주였다. 다음날, 마우스를 조명이 있는 구획에 다시 놓고 어두운 구획에 들어가기 위한 대기 시간을 평가하였다. 이를 테스트하기 위해 어두운 구획(Hamilton-Kinder, Poway, CA, USA)을 포함하는 챔버에서 밝은 구획에 마우스를 배치시켰다. 10초 동안 순응 후 밝은 집 조명이 켜지고 어두운 구획으로 연결되는 문이 열리도록 하였다. 어두운 왼쪽을 선호하는 마우스는 일반적으로 게이트를 빠르게 통과하여 어두운 구획으로 들어가며 이후, 마우스는 짧은 발 충격(3초 동안 0.3mA)을 받도록 하였다. 각 마우스는 어두운 구획에 들어가지 않고 최대 180초의 테스트를 받았다. 24시간 후, 마우스를 다시 오른쪽 구획에 넣었다. 10초 후, 칸막이의 불이 켜지고 연결 문을 열었다. 어두운 구획에 다시 들어가는 시간은 최대 180초 동안으로 하여 측정하였다.Hippocampus-dependent contextual fear memory involves re-exposure to an environment that received aversive stimulation during previous training. In the hippocampus-dependent passive avoidance test, mice were placed in a separate compartment with two rooms and given a foot shock when entering the less anxiety-inducing dark compartment. The next day, mice were returned to the illuminated compartment and latency to enter the dark compartment was assessed. To test this, mice were placed in a bright compartment in a chamber containing a dark compartment (Hamilton-Kinder, Poway, CA, USA). After 10 seconds of acclimatization, the bright house lights were turned on and the door leading to the dark compartment was opened. Mice that prefer the dark left side generally passed through the gate quickly and entered the dark compartment. Afterwards, the mouse received a brief foot shock (0.3 mA for 3 seconds). Each mouse was tested for up to 180 seconds without entering the dark compartment. After 24 hours, the mouse was placed back into the right compartment. 10 seconds later, the partition light turned on and the connecting door opened. The time to re-enter the dark compartment was measured at a maximum of 180 seconds.

사회적 상호작용 시험(SAT) Social Interaction Test (SAT)

장치는 직사각형의 조명이 있는 3개의 챔버가 있는 상자와 부착된 적외선 비디오 카메라로 구성되도록 하였다. 각 방의 크기는 40cm × 60cm × 22cm(높이)이고 칸막이 벽은 투명한 플렉시글라스로 제조하였으며 각 방을 탐색할 수 있도록 작은 정사각형 구멍(너비 5cm × 높이 3cm)을 내었다. 정상(C57BL/J)의 8주령 수컷 마우스를 '낯선 개체'로 사용하였다.The device consisted of a box with three rectangular illuminated chambers and an attached infrared video camera. The size of each room was 40 cm × 60 cm × 22 cm (height), the partition wall was made of transparent plexiglass, and a small square hole (5 cm wide × 3 cm high) was created to allow exploration of each room. A normal (C57BL/J) 8-week-old male mouse was used as a ‘stranger’.

테스트 하루 전에 '피험자 마우스'를 중간 챔버에 개별적으로 배치하고 5분 동안 전체 장치를 자유롭게 탐색할 수 있도록 하였다. 테스트 전에 대상 마우스를 중간 챔버에 배치하고 5분 동안 세 개의 챔버를 모두 자유롭게 탐색할 수 있도록 했하였다(습관화 시험). 사교성 시험(사교성 시험)에서는 피험자 마우스와 사전 접촉이 없는 낯선 정상 수컷 마우스('낯선 개체 1')를 측면 방 중 하나에 배치시켰다. 낯선 마우스는 막대 사이의 코 접촉을 허용하지만 싸움을 방지하는 작고 둥근 철사 케이지에 둘러싸여 있도록 하였다. 이 케이지는 높이가 11cm이고 바닥 직경이 9cm이고 수직 막대가 0.5cm 떨어져 있다. 피험자 마우스를 중간 방에 놓고 한 구획에는 낯선 개체 1을, 다른 구획에는 빈 케이지를 5분 동안 제시하였다. 각 케이지(낯선 개체 1 또는 비어 있음) 주변에서 보낸 시간을 측정하였다. 5분의 사교성 시험이 끝나면 각 피험자 마우스를 5분 동안 테스트하여 새로운 낯선 개체에 대한 사회적 선호도를 정량화하였다(사회적 선호도 시험). 친숙한 정상 수컷 마우스(낯선 개체 1)를 둘러싸고 있는 철조망을 사교성 시험 동안 비어 있던 방의 반대쪽으로 옮겼다. 두 번째로, 생소한 정상 수컷 마우스(낯선 개체 2)는 동일한 작은 철조망의 다른 쪽 방에 배치시켰다. 피험자 마우스는 이전 사교성 테스트에서 마우스(낯선 개체 1)와 새로운 마우스(낯선 개체 2)를 자유롭게 탐색할 수 있도록 하였다. 각 케이지(낯선 개체 1 또는 낯선 개체 2) 주변에서 보낸 시간을 측정하였다. 데이터 수집 및 분석은 수동으로 수행하였다.One day before testing, 'subject mice' were individually placed in the middle chamber and allowed to freely explore the entire apparatus for 5 minutes. Before the test, the subject mouse was placed in the middle chamber and allowed to freely explore all three chambers for 5 minutes (habituation test). In the sociability test, an unfamiliar normal male mouse (‘stranger 1’) with no prior contact with the subject mouse was placed in one of the side chambers. Stranger mice were housed in small, round wire cages that allowed nose contact between the bars but prevented fighting. The cage was 11 cm high, had a base diameter of 9 cm, and had vertical bars spaced 0.5 cm apart. The subject mouse was placed in the middle room, and unfamiliar object 1 was presented in one compartment and an empty cage in the other compartment for 5 minutes. The time spent around each cage (stranger 1 or empty) was measured. At the end of the 5-minute sociability test, each subject mouse was tested for 5 minutes to quantify social preference for a new, unfamiliar object (social preference test). The barbed wire surrounding a familiar normal male mouse (Stranger 1) was moved to the opposite side of the room that was empty during the sociability test. Second, an unfamiliar normal male mouse (Stranger 2) was placed in a room on the other side of the same small wire cage. Subject mice were allowed to freely explore the mouse (stranger object 1) and the new mouse (stranger object 2) from the previous sociability test. The time spent around each cage (Stranger 1 or Stranger 2) was measured. Data collection and analysis were performed manually.

골지 염색Golgi staining

행동 테스트 후, 4-5마리의 Plcxd3 결여 마우스 및 정상 마우스는 FD Rapid Golgi Stain kit(FD NeuroTechnologies)를 이용하여 골지 염색하였다. 각 마우스의 해부된 뇌를 실온에서 2주 동안 용액 A 및 B에서 배양한 다음, 4°C에서 24시간 동안 용액 C에 담궈두었다. 뇌는 vibratome(VT1000S; Leica)을 사용하여 150μm의 두께로 절편화하였다. 피질층 V 및 CA1에 있는 피라미드 뉴런의 명시야 현미경(Axioplan 2; Zeiss) 이미지(63배 배율)를 기록하였고, ImageJ(NIH)를 사용하여 블라인드 방식으로 수상돌기가시 수를 계산하였다. 20 μm보다 긴 수상돌기 길이를 가진 수상돌기에서 수상돌기가시를 측정하였다.After behavioral testing, 4-5 Plcxd3 null mice and normal mice were Golgi stained using the FD Rapid Golgi Stain kit (FD NeuroTechnologies). The dissected brain from each mouse was cultured in solutions A and B for 2 weeks at room temperature and then immersed in solution C for 24 hours at 4°C. The brain was sectioned at a thickness of 150 μm using a vibratome (VT1000S; Leica). Bright-field microscopy (Axioplan 2; Zeiss) images (63× magnification) of pyramidal neurons in cortical layers V and CA1 were recorded, and dendritic spine numbers were counted in a blinded manner using ImageJ (NIH). Dendrite spine visibility was measured in dendrites with dendrite lengths longer than 20 μm.

뇌 부위 특이적-Plcxd3 유전자 발현 저하(KD) 동물모델의 제조Preparation of a brain region-specific low Plcxd3 gene expression (KD) animal model

뇌부위 특이적 Plcxd3 유전자의 발현 저하(KD) 동물모델의 제조를 위해, CMV 프로모터와 eGFP로 표지된 shRNA 벡터 기반 Adeno-Associated Virus (AAV)를 사용하였다. 정상 마우스를 정위수술대에 고정하고, 브레그마 (bregma)를 기준점 (AP 0 mm, ML 0 mm, DV 0 mm)으로 설정하고, 편도체-특이적 Plcxd3 발현 저하 동물모델 제조를 위해, 양쪽 편도체 (뇌 3차원 좌표: AP -1.1 mm, ML -/+ 3.45mm, DV -4.5 mm from bregma)에 대조군 바이러스 (AAV-CMV-control shRNA-eGFP) 또는 Plcxd3 발현 저하용 바이러스 (AAV-CMV-Plcxd3 shRNA-eGFP)를 미세 펌프를 통해 0.25 μl/min의 유속으로 0.5 μl씩 주입하였다. 또한, 해마 CA1 특이적 Plcxd3 발현 저하 동물모델 제조를 위해, 정상 마우스의 양쪽 CA1 (뇌 3차원 좌표: AP -2.0 mm, ML -/+ 1.5 mm, DV -1.55 mm from bregma)에 대조군 바이러스 (AAV-CMV-control shRNA-eGFP) 또는 Plc-xd3 발현 저하용 바이러스 (AAV-CMV-Plcxd3 shRNA-eGFP)를 미세 펌프를 통해 0.25 μl/min의 유속으로 1.0 μl씩 주입하였다. 주입 3주 후 행동 분석을 진행하여 뇌 부위별 Plc-xd3의 양극성 장애 관련 행동 조절 기능을 분석하였다.To prepare an animal model for brain-specific Plcxd3 gene knockdown (KD), an Adeno-Associated Virus (AAV) based on shRNA vector labeled with CMV promoter and eGFP was used. A normal mouse was fixed on a stereotaxic operating table, bregma was set as a reference point (AP 0 mm, ML 0 mm, DV 0 mm), and both amygdala (brain) were used to prepare an amygdala-specific Plcxd3 expression animal model. 3D coordinates: AP -1.1 mm, ML -/+ 3.45 mm, DV -4.5 mm from bregma) with control virus (AAV-CMV-control shRNA-eGFP) or virus for reducing Plcxd3 expression (AAV-CMV-Plcxd3 shRNA- eGFP) was injected at a rate of 0.5 μl through a micropump at a flow rate of 0.25 μl/min. In addition, to prepare an animal model with hippocampal CA1-specific Plcxd3 expression reduction, a control virus (AAV) was administered to both CA1 (brain 3D coordinates: AP -2.0 mm, ML -/+ 1.5 mm, DV -1.55 mm from bregma) of normal mice. -CMV-control shRNA-eGFP) or Plc-xd3 expression reduction virus (AAV-CMV-Plcxd3 shRNA-eGFP) was injected at a rate of 1.0 μl through a micropump at a flow rate of 0.25 μl/min. Behavioral analysis was conducted 3 weeks after injection to analyze the bipolar disorder-related behavioral regulation function of Plc-xd3 in each brain region.

뇌 부위 특이적-Plcxd3 유전자 과발현(OE) 동물모델의 제조Preparation of brain region-specific-Plcxd3 gene overexpression (OE) animal model

뇌부위 특이적 Plcxd3 유전자 과발현(OE) 동물모델의 제조를 위해, CMV 프로모터와 eGFP로 표지된 Adeno-Associated Virus (AAV)를 사용하였다. 정상 마우스를 정위수술대에 고정하고, 브레그마 (bregma)를 기준점 (AP 0 mm, ML 0 mm, DV 0 mm)으로 설정하고, 편도체-특이적 Plcxd3 발현 저하 동물모델 제조를 위해, 양쪽 편도체 (뇌 3차원 좌표: AP -1.1 mm, ML -/+ 3.45mm, DV -4.5 mm from bregma)에 대조군 바이러스 (AAV-CMV-control-eGFP) 또는 Plcxd3 과발현용 바이러스 (AAV-CMV-Plc-xd3-eGFP)를 미세 펌프를 통해 0.25 μl/min의 유속으로 0.5 μl씩 주입하였다. 또한, 해마 CA1 특이적 Plcxd3 발현 저하 동물모델 제조를 위해, 정상 마우스 양쪽 CA1 (뇌 3차원 좌표: AP -2.0 mm, ML -/+ 1.5 mm, DV -1.55 mm from bregma)에 대조군 바이러스 (AAV-CMV-control-eGFP) 또는 Plcxd3 과발현용 바이러스 (AAV-CMV-Plc-xd3-eGFP)를 미세 펌프를 통해 0.25 μl/min의 유속으로 1.0 μl씩 주입하였다. 주입 3주 후 행동 분석을 진행하여 뇌 부위별 Plc-xd3의 양극성 장애 관련 행동 조절 기능을 분석하였다.To prepare a brain region-specific Plcxd3 gene overexpression (OE) animal model, Adeno-Associated Virus (AAV) labeled with the CMV promoter and eGFP was used. A normal mouse was fixed on a stereotaxic operating table, bregma was set as a reference point (AP 0 mm, ML 0 mm, DV 0 mm), and both amygdala (brain) were used to prepare an amygdala-specific Plcxd3 expression animal model. 3D coordinates: AP -1.1 mm, ML -/+ 3.45 mm, DV -4.5 mm from bregma) with control virus (AAV-CMV-control-eGFP) or virus for Plcxd3 overexpression (AAV-CMV-Plc-xd3-eGFP). ) was injected at a volume of 0.5 μl at a flow rate of 0.25 μl/min through a micropump. In addition, to prepare an animal model with hippocampal CA1-specific Plcxd3 expression reduction, a control virus (AAV- CMV-control-eGFP) or Plcxd3 overexpression virus (AAV-CMV-Plc-xd3-eGFP) was injected at a rate of 1.0 μl through a micropump at a flow rate of 0.25 μl/min. Behavioral analysis was conducted 3 weeks after injection to analyze the bipolar disorder-related behavioral regulation function of Plc-xd3 in each brain region.

십자 미로 테스트 (Elevated plus maze, EPM)Elevated plus maze (EPM)

과잉행동 및 비정상 불안 반응은 양극성 장애의 특징 행동 중 하나로 십자 미로 테스트를 통해 분석할 수 있다. 지상에서 50cm 높이에 위치한 두 개의 폐쇄 팔 (25x5x16 cm)과 직각으로 서로 건너편이 열려있는 팔 (25x5x0.5 cm)로 구성된 플랫폼에 마우스를 두고 5분간 자유로이 움직이도록 하고, SMART 비디오 추적 소프트웨어(SMART 3.0, Panlab, Llobregat, Spain)의 비디오 소프트웨어를 사용하여 행동 성능을 추적하고 분석하였다. 폐쇄 팔 (closed arm)과 열려있는 팔 (open arm)에 머무른 시간 및 거리를 결과 척도로 분석하였다.Hyperactivity and abnormal anxiety responses are one of the characteristic behaviors of bipolar disorder and can be analyzed through the cross maze test. The mouse was placed on a platform consisting of two closed arms (25x5x16 cm) positioned at a height of 50 cm above the ground and an open arm (25x5x0.5 cm) opposite each other at right angles, and was allowed to move freely for 5 minutes, and was monitored using SMART video tracking software (SMART 3.0). Behavioral performance was tracked and analyzed using video software from Panlab, Llobregat, Spain. The time and distance spent in the closed arm and open arm were analyzed as outcome measures.

공포 조건화 테스트 (Fear conditioning test, FCT)Fear conditioning test (FCT)

공포 형성 및 공포기억에 대한 편도체 특이적-Plcxd3의 기능을 확인하기 위해 FCR를 수행하였다. 테스트 챔버 (54cm x 30cm x 27cm)에 실험용 마우스를 두고 3분간 주변 환경에 적응 시킨 후, 90dB, 2.8 kHz의 소리 자극을 30초간 준 뒤, 0.2 mA의 전기자극 (발바닥 전기 충격)을 마지막 0.5초간 같이 부과하였다. 1분간의 시행간격을 주고 총 5번의 소리 및 전기자극을 부과하며 freezing behavior를 packwin software로 분석하였다 (공포 조건화; 공포형성 분석 가능). 24시간 후 (day 2), 소리에 대한 공포 기억만 선별적으로 분석하기 위하여, 동일한 테스트 챔버의 바닥 및 벽의 색깔을 변경한 후, 실험용 마우스를 두고 1분간 환경 적응 후, 50초 ~ 70초의 간격을 두고, 90dB, 2.8 kHz의 소리 자극을 30초간, 10번 부과하며 freezing behavior를 packwin software로 분석하였다 (공포 인출). 8시간 및 72시간 후 (day 3-4), day 2와 동일한 조건하에서 freezing behavior를 packwin software로 분석하여 공포 소거를 관찰하므로 공포 기억에 대한 결과 척도로 분석하였다.FCR was performed to confirm the function of amygdala-specific Plcxd3 on fear formation and fear memory. Place the experimental mouse in the test chamber (54cm were imposed together. A total of 5 sound and electrical stimulations were applied with an interval of 1 minute, and freezing behavior was analyzed using packwin software (fear conditioning; fear formation analysis possible). 24 hours later (day 2), in order to selectively analyze fear memories of sound, the colors of the floor and walls of the same test chamber were changed, and the experimental mouse was placed in the environment for 1 minute to adapt to the environment, and then exposed to the environment for 50 to 70 seconds. At intervals, a sound stimulus of 90 dB, 2.8 kHz was applied 10 times for 30 seconds, and freezing behavior was analyzed using packwin software (fear retrieval). After 8 and 72 hours (day 3-4), freezing behavior was analyzed using packwin software under the same conditions as day 2 to observe fear extinction, and was analyzed as an outcome measure for fear memory.

알츠하이머병 마우스 동물모델 제작(5x FAD mice)Production of Alzheimer's disease mouse animal model (5x FAD mice)

5xFAD 마우스 (스톡번호. 008730, B6SJL-Tg APPSwFlLon,PSEN1*M146L*L286V6799Vas/Mmjax) F1세대를 Jacson 연구실로부터 입수하고, 형질전환 수컷 마우스 (5xFAD)를 Jacson 연구실로부터 구매한 암컷 C57BL/6J와 함께 두었다. 5xFAD는 K670N, M671L (Swedish), I716V (Florida), 및 V717I (London)를 지닌 돌연변이 사람 APP (695)와 2개의 FAD 변이 (M146L 및 L286V)를 갖는 사람 PS1에 수반하는 사람 가족성 알츠하이머병 (Familial Alzheimer's Disease, FAD) 변이를 과발현하는 것으로 알려져 있다. 상기 형질전환은 마우스 Thy1 프로모터에 의해 조절되어 뇌에서 과발현되도록 하였고, 5xFAD 형질전환에 대한 지노타이핑은 Jackson Lab의 지노타이핑 프로토콜에 의해 제공되는 PCR 방법으로 수행하였다.5xFAD mice (stock no. 008730, B6SJL-Tg APPSwFlLon,PSEN1*M146L*L286V6799Vas/Mmjax) of the F1 generation were obtained from the Jacson laboratory, and transgenic male mice (5xFAD) were placed together with female C57BL/6J purchased from the Jacson laboratory. . 5xFAD is a human familial Alzheimer's disease (695) with mutant human APP (695) with K670N, M671L (Swedish), I716V (Florida), and V717I (London) and human PS1 with two FAD mutations (M146L and L286V). It is known to overexpress the Familial Alzheimer's Disease (FAD) mutation. The transformation was controlled by the mouse Thy1 promoter to cause overexpression in the brain, and genotyping for the 5xFAD transformation was performed using the PCR method provided by Jackson Lab's genotyping protocol.

면역조직화학 및 면역형광분석Immunohistochemistry and immunofluorescence analysis

알츠하이머 동물을 관류용액 (0.9% NaCl, Biosesang) 및 4% 파라포름알데히드 용액 (Chembio)을 사용하여 관류하고 고정하였으며, 뇌조직을 동결조직절편기 (Leica)로 절단하고 (30 ㎜ 두께), 면역형광 및 면역조직화학염색을 수행하였다. 면역형광염색을 위해, 0.2 % Triton X-100 (Sigma)을 함유하는 PBS로 세척한 다음, 상온에서 10% Normal Goat Serum Blocking Solution (Vector Laboratories)로 2시간 블록킹 과정을 거친 후 다음의 일차 항체와 인큐베항체는 0.2 % Triton X-100을 함유하는 PBS로 희석하였고, 천천히 세이킹하면서 4℃에서 하룻밤 인큐베이션 하였다. 다음 날, 조직을 0.2 % Triton X-100을 함유하는 PBS로 세척하고, 2차항체와 함께 실온에서 2시간 동안 인큐베이션 하였다. 조직을 슬라이드글라스 위에 올리고 DAPI-함유 마운팅 용액 (Vector Laboratories)을 위에 가한 후 커버글라스로 덮어 4도 냉장 보관하였다. 염색된 조직을 형광현미경 (DMi8, Leica Microsystems)으로 촬영하였다.Alzheimer's animals were perfused and fixed using perfusion solution (0.9% NaCl, Biosesang) and 4% paraformaldehyde solution (Chembio), and brain tissue was cut with a frozen tissue slicer (Leica) (30 mm thick) and immunohistochemistry. Fluorescence and immunohistochemical staining were performed. For immunofluorescence staining, the cells were washed with PBS containing 0.2% Triton The incubated antibodies were diluted with PBS containing 0.2% Triton X-100 and incubated overnight at 4°C with slow shaking. The next day, the tissues were washed with PBS containing 0.2% Triton X-100 and incubated with secondary antibodies for 2 hours at room temperature. The tissue was placed on a glass slide, DAPI-containing mounting solution (Vector Laboratories) was added thereto, covered with a cover glass, and refrigerated at 4 degrees. The stained tissue was photographed using a fluorescence microscope (DMi8, Leica Microsystems).

통계분석Statistical analysis

데이터 분석은 GraphPad Prism 7 소프트웨어(GraphPad Software, San Diego, CA, USA)로 수행하였다. 두 그룹의 비교는 Welch's correction이 적용된 unpaired two-tailed T-test를 사용하였다. 다중 비교를 위해서는 일원 ANOVA와 Tukey의 검정을 사용하였다. 그리고 p < 0.05인 경우 이를 유의미한 것으로 간주하였다. 결과는 평균 ± SD로 표시하였다(*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001).Data analysis was performed with GraphPad Prism 7 software (GraphPad Software, San Diego, CA, USA). For comparison of the two groups, an unpaired two-tailed T-test with Welch's correction was used. For multiple comparisons, one-way ANOVA and Tukey's test were used. And if p < 0.05, it was considered significant. Results are expressed as mean ± SD (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001).

본 발명의 실시예에서 사용한 시약 및 올리고뉴클레오티드 정보는 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.Information on reagents and oligonucleotides used in the examples of the present invention is shown in Table 1 below.

<실시예 1><Example 1>

제브라피쉬에서 PLCXD3의 발현 특징 및 양극성 장애 관련 행동분석Expression characteristics of PLCXD3 in zebrafish and analysis of bipolar disorder-related behavior

<1-1> CNS 특이적 Plcxd3 발현 패턴분석<1-1> CNS-specific Plcxd3 expression pattern analysis

먼저 본 발명자들은 제브라피쉬에서 Plcxd3의 발현 특이성을 분석하였다. 제브라피쉬 유전자에서 Plcxd3의 CNS 특이적 발현 패턴을 조사하기 위해 whole-mount in situ hybridization을 수행하였고, 그 결과, Plcxd3이 제브라피쉬의 뇌와 척수의 신경세포 하위 집합에서 주로 발현된다는 것을 확인할 수 있었으며, 특히 Plcxd3의 뉴런 특이적 발현이 24 hpf(hours post fertilization)에서 120 hpf 및 성체 제브라피쉬의 뇌까지 지속되고 있는 것을 확인할 수 있었다(도 1A).First, the present inventors analyzed the expression specificity of Plcxd3 in zebrafish. To investigate the CNS-specific expression pattern of Plcxd3 in the zebrafish gene, whole-mount in situ hybridization was performed, and the results confirmed that Plcxd3 is mainly expressed in a subset of neurons in the zebrafish brain and spinal cord. In particular, it was confirmed that neuron-specific expression of Plcxd3 persisted from 24 hpf (hours post fertilization) to 120 hpf and in the adult zebrafish brain (Figure 1A).

<1-2> Plcxd3 KO 제브라피쉬의 양극성 장애 관련 행동 분석<1-2> Analysis of bipolar disorder-related behavior in Plcxd3 KO zebrafish

또한, 본 발명자들은 PLCXD3의 생리학적 역할을 확인하기 위해, CRISPR/Cas9 시스템을 사용하여 Plcxd3 결여(KO) 제브라피쉬를 제조하였고, PLCXD3 KO 돌연변이체를 선별한 후, 최종적으로 +29 bp가 삽입된 대립형질을 확립하였으며(도 1B), 본 실험에서는 +29 bp 삽입 돌연변이체(Plcxd3 KO 제브라피쉬)를 사용하였다. 또한 상기 돌연변이체와 정상의 형태학적 비교 분석 결과, 도 1C에 나타낸 바와 같이, 정상 제브라피쉬 배아와 비교하여 Plcxd3 KO 제브라피쉬는 최대 5dpf(수정 후 일)까지 형태학적 결함이 없는 것을 확인할 수 있었다.In addition, in order to confirm the physiological role of PLCXD3, the present inventors used the CRISPR/Cas9 system to produce Plcxd3-deficient (KO) zebrafish, selected PLCXD3 KO mutants, and finally added +29 bp inserted. The allele was established (Figure 1B), and the +29 bp insertion mutant (Plcxd3 KO zebrafish) was used in this experiment. In addition, as a result of morphological comparative analysis between the mutant and normal, as shown in Figure 1C, it was confirmed that compared to normal zebrafish embryos, Plcxd3 KO zebrafish had no morphological defects up to 5 dpf (days after fertilization).

나아가 Plcxd3 KO 제브라피쉬가 '과잉 운동'과 같이 양극성 장애에서 나타나는 행동패턴을 보이는지 확인하기 위해, 새로운 탱크 테스트 및 경고 물질 테스트를 수행하였다.Furthermore, to determine whether Plcxd3 KO zebrafish showed behavioral patterns seen in bipolar disorder, such as 'hyperactivity', new tank tests and warning substance tests were performed.

그 결과, Plcxd3 KO 성체 제브라피쉬가 정상 제브라피쉬에 비해 모든 테스트에서 '과잉 운동' 형태를 보이는 것을 확인할 수 있었다(도 1D 및 1E). As a result, it was confirmed that Plcxd3 KO adult zebrafish showed a form of 'hyperactivity' in all tests compared to normal zebrafish (Figures 1D and 1E).

이러한 결과를 통해 본 발명자들은 Plcxd3 KO 제브라피쉬가 인간 양극성 장애 환자와 유사 행동을 보이는 것을 알 수 있었고, PLCXD3이 양극성 장애와 관련성이 있다는 것을 알 수 있었다.Through these results, the present inventors were able to find that Plcxd3 KO zebrafish showed similar behavior to human bipolar disorder patients and that PLCXD3 was related to bipolar disorder.

<실시예 2><Example 2>

정상 마우스 뇌의 해마에서 PLCXD3의 발현양상 분석Analysis of the expression pattern of PLCXD3 in the hippocampus of normal mouse brain

마우스 뇌에서 Plcxd3의 발현 패턴을 분석하였다. 이를 위해 정상 마우스의 Plcxd3 유전자에 대한 특이적 프라이머를 사용하여 실시간 PCR을 수행하였다.The expression pattern of Plcxd3 was analyzed in mouse brain. For this purpose, real-time PCR was performed using specific primers for the Plcxd3 gene of normal mice.

그 결과, Plcxd3의 mRNA 수준이 정상 마우스의 소뇌(CB), 시상하부(Hyhpothal), 해마 CA1 및 CA3에서 높게 발현되는 것을 확인할 수 있었다(도 2A). 또한, 우리는 면역조직화학을 통해 정상 마우스 뇌에서 CB, 시상하부, 해마 CA1 및 CA3 영역에서 고도로 발현되고 있는 PLCXD3 단백질을 확인할 수 있었고(도 2B, 2C). 특히, CA1의 피라미드 층 및 분자 층과 CA3의 피라미드 층에서 주로 발현되고 있는 것을 확인할 수 있었다(도 2C, 2D).As a result, it was confirmed that the mRNA level of Plcxd3 was highly expressed in the cerebellum (CB), hypothalamus, hippocampus CA1, and CA3 of normal mice (Figure 2A). Additionally, we were able to identify PLCXD3 protein, which was highly expressed in CB, hypothalamus, hippocampus CA1, and CA3 regions in normal mouse brain through immunohistochemistry (Figures 2B, 2C). In particular, it was confirmed that it was mainly expressed in the pyramidal and molecular layers of CA1 and the pyramidal layer of CA3 (Figures 2C, 2D).

<실시예 3><Example 3>

정상 마우스에서 신경세포 종류별 PLCXD3의 발현양상 분석Analysis of the expression pattern of PLCXD3 by nerve cell type in normal mice

어떤 세포 유형에서 PLCXD3이 특이적으로 발현되고 있는지를 확인하기 위해, 정상 마우스를 대상으로 항-PLCXD3 및 항-GluA2(흥분성 뉴런 마커) 또는 항-PLCXD3 및 항-GAD67 항체(억제성 뉴런 마커)를 이용하여 이중 형광 염색을 수행하였다.To determine in which cell types PLCXD3 is specifically expressed, anti-PLCXD3 and anti-GluA2 (excitatory neuron markers) or anti-PLCXD3 and anti-GAD67 antibodies (inhibitory neuron markers) were applied to normal mice. Double fluorescence staining was performed using

그 결과, 도 3A 및 3H에 PLCXD3 항체와 흥분성 또는 억제성 신경 마커로 염색된 공동 국소화된 세포 비율을 나타내었으며, PLCXD3-발현 세포는 CA1(44.35%), DG(38%) 및 CA3(35%)에서 GluA1-양성 흥분성 뉴런과 공동 국소화되어 있는 것으로 나타났다(도 3B~3G). 또한, PLCXD3-발현 세포는 해마의 CA1(77.55%), DG(92.34%) 및 CA3(87.83%)에서 GAD67-양성 뉴런과 공동 국소화되어 있는 것으로 나타났다(도 3I~3N).As a result, Figures 3A and 3H show the percentage of co-localized cells stained with PLCXD3 antibody and excitatory or inhibitory neuronal markers, with PLCXD3-expressing cells being CA1 (44.35%), DG (38%), and CA3 (35%). ) were found to colocalize with GluA1-positive excitatory neurons (Figures 3B–3G). Additionally, PLCXD3-expressing cells appeared to colocalize with GAD67-positive neurons in CA1 (77.55%), DG (92.34%), and CA3 (87.83%) of the hippocampus (Figures 3I–3N).

이러한 결과를 통해 PLCXD3은 흥분성 및 억제성 뉴런 모두에서 발현되고 있는 것을 알 수 있었고, 특히 PLCXD3은 정상 마우스 뇌의 해마에 있는 억제성 뉴런에서 우세하게 발현되고 있다는 것을 알 수 있었다.These results showed that PLCXD3 was expressed in both excitatory and inhibitory neurons, and in particular, PLCXD3 was found to be predominantly expressed in inhibitory neurons in the hippocampus of normal mouse brain.

<실시예 4><Example 4>

Plcxd3 결여(KO) 마우스의 제조 및 Plcxd3 결여 확인 Preparation of Plcxd3-deficient (KO) mice and confirmation of Plcxd3 deficiency

뇌에서 PLCXD3의 생리학적 기능을 규명하기 위해, CRISPER/Cas9 시스템을 사용하여 Plcxd3 결여(KO) 마우스를 제조하였고, 제조된 마우스에서 여러 삽입 또는 결여 돌연변이를 확인하였다. 돌연변이로는 +1 bp가 삽입된 돌연변이체, -8 bp 가 결실된 돌연변이체 및 2개의 -10 bp가 결실된 돌연변이체를 확인하였다. 본 실험에서는 -8 bp가 결실된 돌연변이체(Plcxd3 KO)를 사용하였다(도 4B). -8 bp 결실은 PLCXD3 단백질의 조기 절단을 초래하는 프레임시프트 돌연변이의 원인으로 예측되었다. To characterize the physiological function of PLCXD3 in the brain, Plcxd3-deficient (KO) mice were generated using the CRISPER/Cas9 system, and several insertion or deletion mutations were identified in the generated mice. As mutations, a mutant with a +1 bp insertion, a mutant with a -8 bp deletion, and two mutants with a -10 bp deletion were identified. In this experiment, a mutant with -8 bp deletion (Plcxd3 KO) was used (Figure 4B). The -8 bp deletion was predicted to cause a frameshift mutation resulting in premature truncation of the PLCXD3 protein.

그런 다음, 정상 마우스의 Plcxd3+/+ 동형 접합체와 Plcxd3 KO 마우스의 Plcxd3-/- 동형 접합체(F1)를 교배하여 Plcxd3+/- 이형 접합체 마우스(F2)를 얻었고, F2 마우스의 이형 접합체를 서로 교배하고 번식시켜 멘델 유전학에 따라 F3 마우스인 Plcxd3+/+ 동형 접합체, Plcxd3+/- 이형 접합체 및 Plcxd3-/- 동형 접합체 마우스를 얻었다(도 4C). 본 실험에서 Plcxd3결여 마우스로는 Plcxd3+/- 이형 접합체의 한배 새끼인 F3의 Plcxd3-/- 마우스를 사용하였다.Then, Plcxd3+/+ homozygotes from normal mice were crossed with Plcxd3-/- homozygotes from Plcxd3 KO mice (F1) to obtain Plcxd3+/- heterozygous mice (F2), and the heterozygotes from F2 mice were crossed with each other and bred. According to Mendelian genetics, F3 mice, Plcxd3+/+ homozygous, Plcxd3+/- heterozygous, and Plcxd3-/- homozygous mice were obtained (Figure 4C). In this experiment, F3 Plcxd3-/- mice, which are littermates of Plcxd3+/- heterozygotes, were used as Plcxd3-deficient mice.

또한, Plcxd3 KO 마우스 뇌에서 Plcxd3 유전자가 결실되어 있는지를 확인하기 위해, Plcxd3 유전자 특이적 프라이머를 사용하여 유전형 분석을 수행했으며 그 결과, Plcxd3유전자가 Plcxd3 KO 마우스의 해마에서 검출되지 않는 것을 확인할 수 있었다(도 4D~4F). 실시간 PCR 결과에서도 해마에서의 Plcxd3 mRNA 수준이 F3의 정상 마우스(Plcxd3+/+)와 비교하여 Pㅍ KO 마우스(Plcxd3-/-)에서 현저하게 감소되어 있는 것으로 나타났으며 거의 발현되지 않는 정도로 결여되어 있음을 확인할 수 있었다(도 4F).Additionally, to confirm whether the Plcxd3 gene was deleted in the Plcxd3 KO mouse brain, genotyping was performed using Plcxd3 gene-specific primers, and as a result, it was confirmed that the Plcxd3 gene was not detected in the hippocampus of Plcxd3 KO mouse. (Figures 4D-4F). Real-time PCR results also showed that the level of Plcxd3 mRNA in the hippocampus was significantly reduced in Plcxd3-/- KO mice (Plcxd3-/-) compared to F3 normal mice (Plcxd3+/+), and was almost completely absent. It was confirmed that there was (Figure 4F).

<실시예 5><Example 5>

Plcxd3 결여에 의한 학습/기억력, 인지기능 및 사회적 행동의 손상 확인Confirmation of impairment in learning/memory, cognitive function, and social behavior due to lack of Plcxd3

<5-1> 오픈 필드 테스트<5-1> Open field test

본 발명자들은 PLCXD3이 학습, 기억력, 인지기능 및 사회적 행동과 관련성이 있는지 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 3개월 또는 7개월된 Plcxd3 KO 마우스와 그 한배 새끼를 사용하여 동물행동 실험을 수행하였다.The present inventors conducted an experiment to determine whether PLCXD3 is related to learning, memory, cognitive function, and social behavior. For this purpose, animal behavioral experiments were performed using 3- or 7-month-old Plcxd3 KO mice and their littermates.

그 결과, 총 이동 거리의 변화가 없는 정상 마우스와 비교하여 3개월된 Plcxd3 KO 마우스는 중앙 구역의 탐색 시간이 크게 감소한 것으로 나타났고(도 5A), 이러한 결과와 유사하게, 7개월된 Plcxd3 KO 마우스도 중심 구역의 탐색 시간이 감소하는 경향을 나타내었지만 총 이동 거리에는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다(도 5A).As a result, compared to normal mice with no change in total distance traveled, 3-month-old Plcxd3 KO mice showed a significant decrease in exploration time in the central zone (Figure 5A), and similar to these results, 7-month-old Plcxd3 KO mice Although the search time in the central area of the province tended to decrease, there was no significant change in the total travel distance (Figure 5A).

이러한 결과를 통해, 본 발명자들은 정상개체에 비해 Plcxd3 KO 마우스가 불안감을 많이 느끼고 있다는 것을 알 수 있었고, 이는 Plcxd3 유전자가 불안 관련 행동을 조절하는 역할을 한다는 것을 의미한다.Through these results, the present inventors were able to see that Plcxd3 KO mice felt more anxious than normal individuals, which means that the Plcxd3 gene plays a role in regulating anxiety-related behaviors.

<5-2> Y-미로, NORT 및 PAT 테스트<5-2> Y-maze, NORT and PAT tests

다음으로 PLCXD3이 공간, 인식 및 학습 기억에 미치는 영향을 조사하기 위해 Y-maze, NORT(Novel Object Recognition Test) 및 PAT(Passive 회피 테스트)를 각각 수행하였다.Next, to investigate the effects of PLCXD3 on spatial, recognition, and learning memory, Y-maze, NORT (Novel Object Recognition Test), and PAT (Passive Avoidance Test) were performed, respectively.

그 결과, 한배 새끼(F3)의 정상 마우스에 비해 3개월 및 7개월된 Plcxd3 KO 마우스에서 자발적인 변경의 정도가 유의하게 감소하는 것으로 나타났다(도 5B). 또한, 새로운 물체에 대한 호감도는 7개월된 Plcxd3 KO 마우스에서 유의하게 억제되어 있는 것으로 나타났고(도 5C). PAT 분석에서는 오른쪽 큐 유도실의 대기 시간이 3개월 및 7개월된 Plcxd3 KO 마우스에서 크게 감소한 것으로 나타났다(도 5D). 이러한 결과는 PLCXD3이 공간, 인식 및 학습 기억의 항상성을 유지하는데 중요한 작용을 한다는 것을 의미한다.The results showed that the degree of spontaneous alterations was significantly reduced in 3- and 7-month-old Plcxd3 KO mice compared to normal mice from their littermates (F3) (Figure 5B). Additionally, liking for novel objects was found to be significantly suppressed in 7-month-old Plcxd3 KO mice (Figure 5C). PAT analysis showed that latency to the right cue induction chamber was significantly reduced in 3- and 7-month-old Plcxd3 KO mice ( Fig. 5D ). These results imply that PLCXD3 plays an important role in maintaining homeostasis of spatial, recognition, and learning memory.

<5-3> 사회적 행동 테스트<5-3> Social behavior test

PLCXD3이 사회적 행동에도 관여하는지 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 사회적 상호 작용 테스트는 3개월 및 7개월된 Plcxd3 KO 마우스와 그 한배 새끼(F3)를 사용하여 분석하였다.An experiment was conducted to determine whether PLCXD3 is also involved in social behavior. Social interaction tests were analyzed using 3- and 7-month-old Plcxd3 KO mice and their littermates (F3).

그 결과, 사교성 및 사회적 선호도가 정상 마우스에 비해 3개월 및 7개월 Plcxd3 KO 마우스에서 유의하게 감소되어 있는 것으로 나타났고, 이는 Plcxd3 KO 마우스의 경우, 사회적 상호작용 행동이 손상되었음을 의미한다(도 5E). 이러한 결과를 통해 본 발명자들은 PLCXD3이 정서적 행동, 공간 작업, 인식 및 학습 기억과 사회적 행동 조절에 관여한다는 것을 알 수 있었다.As a result, sociability and social preference were found to be significantly reduced in 3- and 7-month-old Plcxd3 KO mice compared to normal mice, indicating that social interaction behavior was impaired in Plcxd3 KO mice (Figure 5E) . Through these results, the present inventors found that PLCXD3 is involved in regulating emotional behavior, spatial tasks, recognition and learning memory, and social behavior.

<실시예 6><Example 6>

Plcxd3 결여에 의한 피질 및 해마 수상돌기가시(dendritic spine)의 수감소 확인Identification of dendritic spines in cortex and hippocampus due to lack of Plcxd3

PLCXD3이 뇌의 기억 통합과 관련된 수상돌기가시 형성에 영향을 주는지 확인하기 위해, 골지(Golgi) 염색을 수행하였다. Golgi 염색은 3개월 또는 7개월된 Plcxd3 KO 마우스와 그 한배 새끼(F3)를 사용하여 수행하였다.To determine whether PLCXD3 affects dendritic spine formation related to memory consolidation in the brain, Golgi staining was performed. Golgi staining was performed using 3- or 7-month-old Plcxd3 KO mice and their littermates (F3).

그 결과, 3개월된 Plcxd3 KO 마우스에서 피질 정점 경사(AO) 및 기저 이동(BS) 영역에서 수지상 가시가 유의하게 감소되어 있는 것을 확인할 수 있었다(도 6A, 6B). 그러나, 해마에서의 수상돌기가시는 3개월된 PLCXD3 KO 마우스의 해마 피질 정점 경사(AO) 영역에서만 유의하게 감소되었고 기저 이동(BS) 영역에서는 유의한 감소를 보이지 않는 것으로 나타났다(도 6A, 6C). 또한, 7개월된 Plcxd3 KO 마우스의 피질 및 해마의 피질 정점 경사(AO) 및 기저 이동(BS) 영역에서는 수상돌기가시의 수가 유의하게 감소한 것으로 나타났다(도 6D, 6E).As a result, it was confirmed that dendritic spines were significantly reduced in the cortical apex oblique (AO) and basal shift (BS) regions in 3-month-old Plcxd3 KO mice (Figures 6A, 6B). However, dendritic spine spines in the hippocampus were significantly reduced only in the hippocampal cortex apical oblique (AO) region and not in the basal shift (BS) region in 3-month-old PLCXD3 KO mice (Figures 6A, 6C). Additionally, the number of dendritic spines was significantly reduced in the cortical apical oblique (AO) and basal shift (BS) regions of the cortex and hippocampus of 7-month-old Plcxd3 KO mice (Figure 6D, 6E).

이러한 결과를 통해 본 발명자들은 PLCXD3이 뇌의 기억 통합과 관련된 수상돌기가시의 수 형성에 중요하게 작용한다는 것을 알 수 있었고, Plcxd3 유전자 또는 단백질의 발현 결핍은 뇌에서 수상돌기가시의 형성을 감소시켜 뇌 기능 장애를 유발할 수 있음을 알 수 있었으며, 반면, Plcxd3 유전자 또는 단백질의 발현과 활성을 증가시키면 뇌 기능 장애를 개선, 예방 또는 치료할 수 있음을 알 수 있었다.Through these results, the present inventors were able to see that PLCXD3 plays an important role in the formation of dendritic spines related to memory consolidation in the brain, and the lack of expression of the Plcxd3 gene or protein reduces the formation of dendritic spines in the brain. It was found that it could cause functional disorders, and on the other hand, it was found that increasing the expression and activity of the Plcxd3 gene or protein could improve, prevent, or treat brain dysfunction.

<실시예 7><Example 7>

Plcxd3 결여에 의한 기억, 학습 또는 인지기능과 관련된 분자들의 발현변화 분석Analysis of expression changes of molecules related to memory, learning, or cognitive functions due to lack of Plcxd3

PLC는 뇌에서 PIP2를 IP3 및 DAG로 가수분해하는 막 결합 효소의 한 종류이다. 이에 본 발명자들은 Plcxd3 유전자의 결여에 의해 PLC 활성이 조절되는지를 확인하기 위해, Plcxd3 KO 마우스의 해마 조직을 대상으로 IP3 분석을 수행하였다.PLC is a type of membrane-bound enzyme that hydrolyzes PIP2 into IP3 and DAG in the brain. Accordingly, the present inventors performed IP3 analysis on the hippocampal tissue of Plcxd3 KO mice to confirm whether PLC activity is regulated by the lack of the Plcxd3 gene.

그 결과, IP3의 농도는 한배 새끼의 정상에 비해 Plcxd3 KO 마우스의 해마에서 월등하게 감소되어 있는 것으로 나타났으며 이를 통해 Plcxd3 KO 마우스에서는 PLCXD3 활성이 현저하게 낮다는 것을 확인할 수 있었다(도 7A).As a result, the concentration of IP3 was found to be significantly reduced in the hippocampus of Plcxd3 KO mice compared to normal littermates, and through this, it was confirmed that PLCXD3 activity was significantly low in Plcxd3 KO mice (Figure 7A).

또한, 본 발명자들은 Plcxd3 KO 마우스가 PLC 패밀리의 이형체(isoform)의 발현에 영향을 미치는지를 확인하기 위해 실시간 PCR을 수행하였다.In addition, the present inventors performed real-time PCR to determine whether Plcxd3 KO mice affect the expression of isoforms of the PLC family.

그 결과, 3개월된 Plcxd3 KO 마우스에서 PLC의 서브패밀리인 β1 및 β2의 발현이 유의하게 감소되어 있는 것으로 나타나(도 7B), Plcxd3의 결여는 PLC의 서브패밀리들의 발현에 영향을 준다는 것을 알 수 있었다.As a result, the expression of β1 and β2, subfamilies of PLC, was found to be significantly reduced in 3-month-old Plcxd3 KO mice (Figure 7B), indicating that the lack of Plcxd3 affects the expression of subfamilies of PLC. there was.

또한, 학습 및 기억 관련 유전자의 발현수준에도 PLCXD3이 영향을 미치는지 확인하기 위해, 실시간 PCR을 수행한 결과, 3개월된 Plcxd3 KO 마우스에서 학습 및 기억력 관련 인자들인 세포질 소포 성분 nrsn1(neurensin 1) 및 NMDA 수용체 서브유닛 glun2b(NMDA receptor 2B)의 mRNA 수준이 상당히 감소되어 있는 것으로 나타났다(도 7C, 7D).In addition, to determine whether PLCXD3 affects the expression levels of genes related to learning and memory, real-time PCR was performed and the results showed that cytoplasmic vesicle components nrsn1 (neurensin 1) and NMDA, factors related to learning and memory, were expressed in 3-month-old Plcxd3 KO mice. The mRNA level of the receptor subunit grun2b (NMDA receptor 2B) was found to be significantly reduced (Figures 7C, 7D).

뿐만 아니라, 7개월된 Plcxd3 KO 마우스에서는 PLC 패밀리의 상류 분자 표적인자들인 gng2(G protein subunit gamma 2), gpr183(Orphan G-protein coupled receptor 183) 및 ephb2(Eph receptor B2)의 발현 수준이 모두 유의하게 감소된 것으로 나타났으며(도 7E), 기억력 관련 유전자인 creb 및 nrsn1의 발현수준도 유의하게 감소된 것으로 나타났다(도 7F).In addition, in 7-month-old Plcxd3 KO mice, the expression levels of gng2 (G protein subunit gamma 2), gpr183 (Orphan G-protein coupled receptor 183), and ephb2 (Eph receptor B2), which are upstream molecular target markers of the PLC family, were all significant. It was found to be significantly decreased (Figure 7E), and the expression levels of memory-related genes creb and nrsn1 were also found to be significantly decreased (Figure 7F).

이러한 결과들을 통해 본 발명자들은 PLCXD3이 기억, 학습, 인지 및 사회적 행동과 관련된 분자들의 발현 조절을 통해, 뇌 기능에 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었고, 궁극적으로 PLCXD3의 발현 또는 활성을 증가시키면 기억력, 학습력 및 인지기능 장애 질환들을 효과적으로 개선, 예방 또는 치료할 수 있음을 알 수 있었다.Through these results, the present inventors found that PLCXD3 plays an important role in brain function by regulating the expression of molecules related to memory, learning, cognition, and social behavior. Ultimately, increasing the expression or activity of PLCXD3 improves memory, It was found that learning ability and cognitive dysfunction diseases can be effectively improved, prevented, or treated.

<실시예 8><Example 8>

편도체-특이적 Plcxd3의 발현수준에 따른 과잉/불안 행동, 단기 공간 인지 능력, 사회성 및 공포 조건화 반응확인Confirmation of hyper/anxious behavior, short-term spatial cognitive ability, sociability, and fear conditioning response according to the expression level of amygdala-specific Plcxd3.

<8-1> 편도체-특이적 Plcxd3의 발현저하에 따른 반응확인<8-1> Confirmation of response due to decreased expression of amygdala-specific Plcxd3

① 십자 미로 테스트 (EPM)① Cross maze test (EPM)

본 발명자들은 편도체-특이적 Plcxd3가 과잉/불안 행동과 관련성이 있는지 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 편도체에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 발현 저하용 바이러스(AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP)가 주입된 실험용 마우스를 사용하였다.We conducted experiments to determine whether amygdala-specific Plcxd3 is associated with hyperactive/anxious behavior. For this purpose, experimental mice injected into the amygdala with a control virus or a virus for reducing Plcxd3 expression (AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP) were used.

그 결과, 편도체 특이적 plcxd3 발현이 저하된 실험용 마우스는 열려있는 팔에 머문 시간이 정상 대조군에 비해 유의미하게 증가하였고, 폐쇄 팔에 머문 시간은 유의미하게 감소하여, 정상 수치보다 불안 반응이 낮아져 있음을 확인하였다(도 8A). 양 팔에서 이동한 거리에는 두 그룹간 차이를 보이지 않아 편도체 특이적 Plcxd3는 불안 반응에는 관여하나 과잉행동에는 관여하지 않음을 유추할 수 있었다.As a result, in experimental mice with reduced amygdala-specific plcxd3 expression, the time spent in the open arm was significantly increased compared to the normal control group, and the time spent in the closed arm was significantly decreased, indicating that the anxiety response was lower than the normal value. Confirmed (Figure 8A). There was no difference in the distance traveled in both arms between the two groups, making it possible to infer that amygdala-specific Plcxd3 is involved in anxiety responses but not hyperactivity.

② Y-미로 테스트 (Y maze)② Y-maze test (Y maze)

본 발명자들은 편도체-특이적 Plcxd3가 단기 공간 인지 행동과 관련성이 있는지 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 편도체에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 발현 저하용 바이러스(AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP)가 주입된 실험용 마우스를 사용하였다.The present inventors conducted an experiment to determine whether amygdala-specific Plcxd3 is related to short-term spatial cognitive behavior. For this purpose, experimental mice injected into the amygdala with a control virus or a virus for reducing Plcxd3 expression (AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP) were used.

그 결과, 편도체 특이적 plcxd3 발현이 저하된 실험용 마우스에서 정상 대조군에 비해 자발적 변경도(spontaneous alteration)가 유의미하게 감소한 것을 관찰하므로 인지 결핍이 발생하였음을 확인할 수 있었다(도 8B).As a result, it was confirmed that cognitive deficits occurred in experimental mice with decreased amygdala-specific plcxd3 expression, as spontaneous alterations were observed to be significantly reduced compared to the normal control group (Figure 8B).

③ 사회적 행동 테스트 (SAT)③ Social Behavior Test (SAT)

편도체-특이적 Plcxd3가 사회성 행동에 관여하는지 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 편도체에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 발현 저하용 바이러스(AAV-CMV-Plcxd3 shRNA-eGFP)가 주입된 실험용 마우스를 사용하였다.An experiment was performed to determine whether amygdala-specific Plcxd3 is involved in social behavior. For this purpose, experimental mice injected into the amygdala with a control virus or a virus for reducing Plcxd3 expression (AAV-CMV-Plcxd3 shRNA-eGFP) were used.

그 결과, 편도체-특이적 plcxd3 발현이 저하된 실험용 마우스에서 정상 대조군에 비해 사교성(sociability)은 차이가 없었고, 사회적 상호능력/사회성 기억 (social preference)은 감소한 것을 확인하였다(도 8C).As a result, it was confirmed that in experimental mice with reduced amygdala-specific plcxd3 expression, there was no difference in sociability and social interaction ability/social memory (social preference) was decreased compared to the normal control group (Figure 8C).

④ 공포 조건화 테스트 (CFT)④ Fear conditioning test (CFT)

편도체-특이적 Plcxd3가 공포 형성/소거에 미치는 영향을 분석하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 편도체에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 발현 저하용 바이러스(AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP)가 주입된 실험용 마우스를 사용하였다.An experiment was performed to analyze the effect of amygdala-specific Plcxd3 on fear formation/extinction. For this purpose, experimental mice injected into the amygdala with a control virus or a virus for reducing Plcxd3 expression (AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP) were used.

그 결과, 편도체 특이적 plcxd3 발현이 저하된 실험용 마우스에서 정상 대조군에 비해 낮은 공포 반응을 보였으며, 비정상적인 공포 형성으로 인해 공포 기억 및 소거 또한 정상 마우스와 다른 패턴을 보였다(도 8D).As a result, experimental mice with reduced amygdala-specific plcxd3 expression showed lower fear responses compared to normal controls, and due to abnormal fear formation, fear memory and extinction also showed different patterns from normal mice (Figure 8D).

<8-2> 편도체-특이적 Plcxd3의 과발현에 따른 반응확인<8-2> Confirmation of response to amygdala-specific overexpression of Plcxd3

① 십자 미로 테스트 (EPM)① Cross maze test (EPM)

편도체-특이적 Plcxd3 저하 시, 저불안 반응을 확인한 본 발명자들은, 편도체-특이적 Plcxd3 과발현 시, 과잉/불안 행동 변화가 있는지 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 편도체에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 과발현용 바이러스 (AAV-CMV-Plcxd3-eGFP)가 주입된 실험용 마우스를 사용하였다.The present inventors, who confirmed a low-anxiety response when amygdala-specific Plcxd3 was lowered, conducted an experiment to determine whether there was a change in hyper/anxious behavior when amygdala-specific Plcxd3 was overexpressed. For this purpose, experimental mice injected with a control virus or Plcxd3 overexpression virus (AAV-CMV-Plcxd3-eGFP) into the amygdala were used.

그 결과, 편도체 특이적 plcxd3 유전자가 과발현된 실험용 마우스에서 열려있는 팔 및 폐쇄 팔에 머문 시간 및 이동 거리가 정상 대조군과 비교하여 차이가 없었다(도 9A).As a result, there was no difference in the time spent in the open and closed arms and the distance moved in the experimental mice overexpressing the amygdala-specific plcxd3 gene compared to the normal control group (Figure 9A).

② Y-미로 테스트 (Y maze)② Y-maze test (Y maze)

본 발명자들은 편도체-특이적 Plcxd3 과발현이 단기 공간 인지 행동과 관련성이 있는지 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 편도체에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 과발현용 바이러스(AAV-CMV-Plc-xd3-eGFP)가 주입된 실험용 마우스를 사용하였다.We conducted an experiment to determine whether amygdala-specific Plcxd3 overexpression is related to short-term spatial cognitive behavior. For this purpose, experimental mice injected into the amygdala with a control virus or a virus for overexpressing Plcxd3 (AAV-CMV-Plc-xd3-eGFP) were used.

그 결과, 편도체 특이적 plcxd3가 과발현된 실험용 마우스에서 정상 대조군에 비해 자발적 변경도(spontaneous alteration)가 유의미하게 감소한 것을 관찰하므로 인지 결핍을 확인할 수 있었다(도 9B).As a result, in experimental mice overexpressing amygdala-specific plcxd3, a significant decrease in spontaneous alteration was observed compared to the normal control group, confirming cognitive deficit (Figure 9B).

③ 사회적 행동 테스트 (SAT)③ Social Behavior Test (SAT)

편도체-특이적 Plcxd3 과발현이 사회성 행동에 관여하는지 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 편도체에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 과발현용 바이러스(AAV-CMV-Plcxd3-eGFP)가 주입된 실험용 마우스를 사용하였다.An experiment was performed to determine whether amygdala-specific Plcxd3 overexpression is involved in social behavior. For this purpose, experimental mice injected with a control virus or Plcxd3 overexpression virus (AAV-CMV-Plcxd3-eGFP) into the amygdala were used.

그 결과, 편도체 특이적 plcxd3가 과발현된 실험용 마우스에서 정상 대조군에 비해 사교성 (sociability)은 차이가 없었고, 사회적 상호능력/사회성 기억 (social preference)은 감소한 것을 확인하였다(도 9C).As a result, it was confirmed that in experimental mice overexpressing amygdala-specific plcxd3, there was no difference in sociability compared to the normal control group, and social interaction ability/social memory (social preference) was decreased (Figure 9C).

이상의 결과를 통해 본 발명자들은 편도체-특이적 Plcxd3은 불안 반응, 단기 공간 기억, 사회성 기억, 공포형성 과정을 조절하며 Plcxd3의 발현 항상성이 유지되지 않을 경우, 즉 발현이 저하되거나 또는 과발현되는 경우 이러한 기능 결핍이 초래됨을 알 수 있었다.Through the above results, the present inventors have shown that amygdala-specific Plcxd3 regulates the anxiety response, short-term spatial memory, social memory, and fear formation process, and that when the expression homeostasis of Plcxd3 is not maintained, that is, when the expression is decreased or overexpressed, these functions It was found that a deficiency was occurring.

<실시예 9><Example 9>

해마 CA1 특이적 Plcxd3의 발현수준에 따른 과잉/불안 행동, 단기 공간 인지 능력, 사회적 상화작용 분석Analysis of hyper/anxious behavior, short-term spatial cognitive ability, and social interaction according to the expression level of hippocampal CA1-specific Plcxd3

<9-1> 해마 CA1 특이적 Plcxd3의 발현저하에 따른 행동변화확인<9-1> Confirmation of behavioral changes due to decreased expression of hippocampal CA1-specific Plcxd3

① 십자 미로 테스트 (EPM)① Cross maze test (EPM)

본 발명자들은 해마 CA1-특이적 Plcxd3가 과잉/불안 행동을 어떻게 조절하는지 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 해마 CA1에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 발현 저하용 바이러스(AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP)가 주입된 실험용 마우스를 사용하였다. The present inventors performed an experiment to determine how hippocampal CA1-specific Plcxd3 regulates hyperactive/anxious behavior. For this purpose, experimental mice injected with a control virus or a virus for reducing Plcxd3 expression (AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP) into the hippocampal CA1 were used.

그 결과, 해마 특이적 plcxd3 발현이 저하된 실험용 마우스는 열려있는 팔 및 전체 팔에서 이동한 거리가 정상 대조군에 비해 유의미하게 증가하여 과잉 행동이 있음을 확인하였다(도 10A). 양 팔에서 머문 시간에는 두 그룹간 차이를 보이지 않아 해마 CA1 특이적 Plcxd3는 과잉행동에는 관여하나 불안 반응에는 관여하지 않음을 알 수 있었다.As a result, experimental mice with decreased hippocampus-specific plcxd3 expression were confirmed to have hyperactivity as the distance moved in the open arm and the entire arm was significantly increased compared to the normal control group (Figure 10A). There was no difference between the two groups in the time spent in both arms, indicating that hippocampal CA1-specific Plcxd3 is involved in hyperactivity but not anxiety response.

② Y-미로 테스트 (Y maze)② Y-maze test (Y maze)

본 발명자들은 해마 CA1-특이적 Plcxd3가 단기 인지 기능과 관련성이 있는지 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 해마 CA1에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 발현 저하용 바이러스(AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP)가 주입된 실험용 마우스를 사용하였다.The present inventors performed an experiment to determine whether hippocampal CA1-specific Plcxd3 is related to short-term cognitive function. For this purpose, experimental mice injected with a control virus or a virus for reducing Plcxd3 expression (AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP) into the hippocampal CA1 were used.

그 결과, 해마 CA1 특이적 plcxd3 발현이 저하된 실험용 마우스에서 정상 대조군과 비교하여 자발적 변경도(spontaneous alteration)는 변화 없음을 확인하였다 (도 10B).As a result, it was confirmed that there was no change in spontaneous alteration in experimental mice with decreased hippocampal CA1-specific plcxd3 expression compared to the normal control group (FIG. 10B).

③ 사회적 행동 테스트 (SAT)③ Social Behavior Test (SAT)

해마 CA1-특이적 Plcxd3가 사회성 행동에 관여하는지 확인하기 위한 실험을 수행하기 위해 해마 CA1에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 발현 저하용 바이러스(AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP)가 주입된 실험용 마우스를 사용하였다.To perform experiments to determine whether hippocampal CA1-specific Plcxd3 is involved in social behavior, we used experimental mice injected with control virus or Plcxd3 down-expression virus (AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP) into hippocampal CA1. did.

그 결과, 해마 CA1-특이적 plcxd3 발현이 저하된 실험용 마우스는 정상 대조군과 비교하여 사교성(sociability) 및 사회적 상호능력/사회성 기억(social preference)에 결핍이 없음을 확인하였다 (도 10C).As a result, it was confirmed that experimental mice with reduced hippocampal CA1-specific plcxd3 expression did not have deficiencies in sociability and social interaction ability/social memory (social preference) compared to normal controls (FIG. 10C).

<9-2> 해마 CA1 특이적 Plcxd3의 과발현에 따른 행동변화확인<9-2> Confirmation of behavioral changes due to overexpression of hippocampal CA1-specific Plcxd3

① 십자 미로 테스트 (EPM)① Cross maze test (EPM)

해마 CA1-특이적 Plcxd3 과발현 시, 과잉/불안 행동 변화가 있는지 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 해마 CA1에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 과발현용 바이러스(AAV-CMV-Plcxd3-eGFP)가 주입된 실험용 마우스를 사용하였다.An experiment was performed to determine whether there were hyper/anxious behavioral changes upon hippocampal CA1-specific Plcxd3 overexpression. For this purpose, experimental mice injected with a control virus or a virus for Plcxd3 overexpression (AAV-CMV-Plcxd3-eGFP) into hippocampal CA1 were used.

그 결과, 해마 CA1-특이적 plcxd3 유전자가 과발현된 실험용 마우스는 열려있는 팔에서 이동한 거리가 정상 대조군에 비해 유의미하게 증가하였고, 양 팔에 머문 시간에는 차이가 없었다(도 11A).As a result, the distance moved in the open arm of the experimental mouse overexpressing the hippocampal CA1-specific plcxd3 gene was significantly increased compared to the normal control group, and there was no difference in the time spent in both arms (Figure 11A).

② Y-미로 테스트 (Y maze)② Y-maze test (Y maze)

본 발명자들은 해마 CA1-특이적 Plcxd3 과발현이 단기 공간 인지 행동과 관련성이 있는지 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 해마 CA1에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 과발현용 바이러스(AAV-CMV-Plc-xd3-eGFP)가 주입된 실험용 마우스를 사용하였다.We conducted an experiment to determine whether hippocampal CA1-specific Plcxd3 overexpression is related to short-term spatial cognitive behavior. For this purpose, experimental mice injected with a control virus or a virus for Plcxd3 overexpression (AAV-CMV-Plc-xd3-eGFP) into the hippocampus CA1 were used.

그 결과, 해마 CA1-특이적 plcxd3가 과발현된 실험용 마우스에서 정상 대조군에 비해 자발적 변경도 (spontaneous alteration)에 유의미한 변화가 없었다 (도 11B).As a result, there was no significant change in spontaneous alteration in experimental mice overexpressing hippocampal CA1-specific plcxd3 compared to normal controls (Figure 11B).

③ 사회적 행동 테스트 (SAT)③ Social Behavior Test (SAT)

해마 CA1-특이적-Plcxd3 과발현이 사회성 행동에 관여하는지 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 해마 CA1에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 과발현용 바이러스(AAV-CMV-Plcxd3-eGFP)가 주입된 실험용 마우스를 사용하였다.An experiment was performed to determine whether hippocampal CA1-specific-Plcxd3 overexpression is involved in social behavior. For this purpose, experimental mice injected with a control virus or a virus for Plcxd3 overexpression (AAV-CMV-Plcxd3-eGFP) into hippocampal CA1 were used.

그 결과, 해마 CA1-특이적 plcxd3가 과발현된 실험용 마우스에서 정상 대조군에 비해 사교성 (sociability) 및 사회적 상호능력(social preference)에 변화가 없음을 확인하였다 (도 11C).As a result, it was confirmed that there was no change in sociability and social preference in experimental mice overexpressing hippocampal CA1-specific plcxd3 compared to normal controls (FIG. 11C).

<실시예 10><Example 10>

알츠하이머병 동물에서 해마 CA1 특이적 Plcxd3 발현 저해에 따른 working memory 분석Working memory analysis following hippocampal CA1-specific inhibition of Plcxd3 expression in Alzheimer's disease animals

3개월령 및 6개월령의 알츠하이머병 동물의 해마 CA1에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 발현 저하용 바이러스(AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP)를 주입한후, passive avoidance 실험을 수행하였다.A control virus or a virus for reducing Plcxd3 expression (AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP) was injected into the hippocampus CA1 of 3-month-old and 6-month-old Alzheimer's disease animals, and then a passive avoidance experiment was performed.

그 결과, 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 발현 저하용 바이러스가 마우스에 잘 감염된 것을 확인하였고, 해마 CA1 특이적 plcxd3 발현이 저하된 실험용 마우스에서 정상 대조군과 비교하여 working memory가 유의미하게 감소함을 확인하였다 (도 12A, 12B).As a result, it was confirmed that the control virus or the virus for reducing Plcxd3 expression was well infected in mice, and it was confirmed that working memory was significantly reduced in experimental mice with reduced hippocampal CA1-specific plcxd3 expression compared to the normal control group (Figure 12A , 12B).

<실시예 11><Example 11>

알츠하이머병 동물에서 해마 CA1 특이적 Plcxd3 발현 저해에 따른 아밀로이드 플라크 변화 분석Analysis of changes in amyloid plaques following inhibition of hippocampal CA1-specific Plcxd3 expression in Alzheimer's disease animals

6개월령의 알츠하이머병 동물의 해마 CA1에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 발현 저하용 바이러스(AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP)를 각각 주입한 후, PLCXD3 발현변화를 실시간 PCR로 분석한 결과, Plcxd3 발현 저하용 바이러스를 투여한 알츠하이머병 동물에서 PLCXD3 발현이 유의미하게 감소함을 확인하였다 (도 13A).After injecting control virus or Plcxd3 expression reduction virus (AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP) into the hippocampus CA1 of 6-month-old Alzheimer's disease animals, Plcxd3 expression change was analyzed by real-time PCR, and Plcxd3 expression was reduced. It was confirmed that PLCXD3 expression was significantly decreased in Alzheimer's disease animals administered the dragon virus (Figure 13A).

또한, PLCXD3 발현 저해에 따른 아밀로이드 병변의 변화를 확인하기 위하여, 6개월령의 알츠하이머병 동물의 해마 CA1에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 발현 저하용 바이러스(AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP)를 주입한 후, 항체-6E10를 이용하여 면역형광염색을 수행한 결과, Plcxd3 발현 저하용 바이러스를 투여한 알츠하이머병 동물에서 아밀로이드 플라크가 유의미하게 증가되어 있는 것을 확인할 수 있었다(도 13B).In addition, to confirm changes in amyloid lesions due to inhibition of PLCXD3 expression, a control virus or a virus for reducing Plcxd3 expression (AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP) was injected into the hippocampus CA1 of 6-month-old Alzheimer's disease animals. As a result of immunofluorescence staining using antibody-6E10, it was confirmed that amyloid plaques were significantly increased in Alzheimer's disease animals administered a virus for reducing Plcxd3 expression (Figure 13B).

나아가 PLCXD3 발현 저해에 따른 알츠하이머병 동물에서의 아밀로이드 병변 관련 분자기전을 실시간 PCR을 이용하여 확인한 결과, Plcxd3 발현 저하용 바이러스를 투여한 알츠하이머병 동물에서 APP, BACE1 및 DYRK1A 발현이 유의미하게 증가되어 있는 것을 확인할 수 있었다(도 13C).Furthermore, as a result of confirming the molecular mechanism related to amyloid lesions in Alzheimer's disease animals due to inhibition of PLCXD3 expression using real-time PCR, the expression of APP, BACE1, and DYRK1A was significantly increased in Alzheimer's disease animals administered a virus for reducing Plcxd3 expression. This could be confirmed (Figure 13C).

<실시예 12><Example 12>

알츠하이머병 동물에서 해마 CA1 특이적 Plcxd3 발현 저해에 따른 뇌염증 변화 분석Analysis of brain inflammation changes following inhibition of hippocampal CA1-specific Plcxd3 expression in Alzheimer's disease animals

PLCXD3 발현 저해에 따른 아밀로이드 병변의 변화를 확인하기 위하여, 6개월령의 알츠하이머병 동물에 해마 CA1에 대조군 바이러스 또는 Plcxd3 발현 저하용 바이러스(AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP)를 주입한 후, 항체-Iba-1 및 항체-GFAP를 이용하여 면역형광염색을 수행하였다.To confirm changes in amyloid lesions due to inhibition of PLCXD3 expression, a control virus or a virus for reducing Plcxd3 expression (AAV-CMV-Plc-xd3 shRNA-eGFP) was injected into the hippocampal CA1 of 6-month-old Alzheimer's disease animals, and then antibody Immunofluorescence staining was performed using -Iba-1 and antibody-GFAP.

그 결과, 해마 CA1 특이적 plcxd3 발현이 저하된 실험용 마우스에서 정상 대조군과 비교하여 뇌염증이 유의미하게 증가함을 확인하였다(도 14A, 14B).As a result, it was confirmed that brain inflammation significantly increased in experimental mice with decreased hippocampal CA1-specific plcxd3 expression compared to the normal control group (Figures 14A and 14B).

이러한 결과들을 통해 본 발명자들은 해마 CA1 및 편도체(BLA) 특이적 Plcxd3은 과잉행동을 조절하며 Plcxd3의 발현에 항상성이 유지되지 않을 경우, 즉 발현이 저하되거나 과발현되는 경우, 상기와 같은 기능 결핍이 초래됨을 알 수 있었다. 또한 상기와 같은 결과를 통해 본 발명자들은 PLCXD3이 기억, 학습, 인지 및 사회적 행동에 영향을 줄 뿐만 아니라 알츠하이머병과도 관련이 있음을 알 수 있었고, 특히 plcxd3 발현이 정상군에 비해 저하될 경우, 기억, 학습, 인지 및 사회적 행동장애가 초래될 수 있으며 알츠하이머병의 증상을 악화시킬 수 있는 등, 뇌질환을 유발시킬 수 있음을 알 수 있었다.Through these results, the present inventors found that hippocampus CA1 and amygdala (BLA)-specific Plcxd3 regulates hyperactivity, and that if homeostasis is not maintained in the expression of Plcxd3, that is, when expression is decreased or overexpressed, the above functional deficiency occurs. It was found that it was possible. In addition, through the above results, the present inventors were able to see that PLCXD3 not only affects memory, learning, cognition, and social behavior, but is also related to Alzheimer's disease. In particular, when plcxd3 expression is lowered compared to the normal group, memory , it was found that it can cause learning, cognitive and social behavior disorders and can worsen the symptoms of Alzheimer's disease, causing brain diseases.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been examined focusing on its preferred embodiments. A person skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative rather than a restrictive perspective. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope should be construed as being included in the present invention.

Claims (19)

(a) 개체로부터 분리된 생물학적 시료에서 PLCXD3의 발현수준을 측정하는 단계; 및
(b) 상기 (a) 단계의 PLCXD3 발현수준을 정상 대조군의 발현수준과 비교하여 정상 대조군의 PLCXD3 발현수준 보다 낮은 경우, 기억, 인지 또는 학습장애인 것으로 판단하는 단계;를 포함하는,
기억, 인지 또는 학습장애의 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
(a) measuring the expression level of PLCXD3 in a biological sample isolated from an individual; and
(b) comparing the PLCXD3 expression level in step (a) with the expression level of the normal control group and determining that the PLCXD3 expression level is lower than the normal control group's expression level, determining that the PLCXD3 expression level is memory, cognitive, or learning disorder;
How to provide information needed to diagnose a memory, cognitive, or learning disability.
제1항에 있어서,
상기 발현수준은 Plcxd3 유전자의 mRNA 수준 또는 PLCXD3 단백질 발현수준인 것을 특징으로 하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
According to paragraph 1,
A method of providing information necessary for diagnosis of memory, cognitive or learning disorders, wherein the expression level is the mRNA level of the Plcxd3 gene or the PLCXD3 protein expression level.
제2항에 있어서,
상기 Plcxd3 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 것이고, 상기 PLCXD3 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
According to paragraph 2,
A method of providing information necessary for the diagnosis of memory, cognitive, or learning disorders, wherein the Plcxd3 gene consists of the base sequence of SEQ ID NO: 1, and the PLCXD3 protein consists of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
제1항에 있어서,
상기 기억, 인지 또는 학습장애는 노화, 알츠하이머병, 정신분열증, 파킨슨병, 헌팅톤병, 피크병, 크로이츠펠트-야콥병, 우울증, 양극성장애, 두부 외상, 뇌졸중, CNS 저산소증, 뇌 허혈증, 뇌염, 건망증, 외상성 뇌손상, 저혈당증, 베르니케 코르사코프 신드롬, 약물중독, 뇌전증, 간질, 해마경화증, 두통, 뇌 노쇠증, 치매, 전측두엽 변성, 종양, 정상뇌압수두증, HIV, 뇌혈관성질환, 뇌신경질환, 심혈관계 질환, 기억상실, 방사능 노출, 대사성 질환, 갑상선 기능 저하증, 경도인지장애, 인지 결핍 또는 주의력 결핍에 의한 기억, 인지 또는 학습장애인 것을 특징으로 하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
According to paragraph 1,
The memory, cognitive or learning disorders include aging, Alzheimer's disease, schizophrenia, Parkinson's disease, Huntington's disease, Pick's disease, Creutzfeldt-Jakob disease, depression, bipolar disorder, head trauma, stroke, CNS hypoxia, cerebral ischemia, encephalitis, amnesia, Traumatic brain injury, hypoglycemia, Wernicke-Korsakoff syndrome, drug addiction, epilepsy, epilepsy, hippocampal sclerosis, headache, cerebral senescence, dementia, frontotemporal degeneration, tumor, normal pressure hydrocephalus, HIV, cerebrovascular disease, cranial nerve disease, cardiovascular disease Information necessary for the diagnosis of memory, cognitive or learning disorders characterized by memory, cognitive or learning disorders due to related diseases, memory loss, radiation exposure, metabolic diseases, hypothyroidism, mild cognitive impairment, cognitive deficits, or attention deficits. How to provide.
Plcxd3 유전자가 결여(knock out)된 기억, 인지 또는 학습장애를 갖는 동물모델.An animal model with memory, cognitive, or learning disorders in which the Plcxd3 gene is knocked out. 제5항에 있어서,
상기 Plcxd3 유전자의 결여는 CRISPR/Cas9 시스템으로 유도되는 것을 특징으로 하는, 기억, 인지 또는 학습장애를 갖는 동물모델.
According to clause 5,
An animal model with memory, cognitive or learning disorders, wherein the lack of the Plcxd3 gene is induced by the CRISPR/Cas9 system.
제6항에 있어서,
상기 Plcxd3 유전자의 TCAACGAG 서열을 표적하여 Plcxd3 유전자의 결여를 유도하는 것을 특징으로 하는, 기억, 인지 또는 학습장애를 갖는 동물모델.
According to clause 6,
An animal model with memory, cognitive or learning disorders, characterized in that it induces absence of the Plcxd3 gene by targeting the TCAACGAG sequence of the Plcxd3 gene.
Plcxd3 유전자의 결여(knock out)를 유도하는 단계를 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애를 갖는 동물모델의 제조방법.A method for producing an animal model with memory, cognitive or learning disorders, comprising the step of inducing knock out of the Plcxd3 gene. 제8항에 있어서,
상기 Plcxd3 유전자의 결여는 Plcxd3 유전자의 TCAACGAG 서열을 표적하여 CRISPR/Cas9 시스템으로 유도하는 것을 특징으로 하는, 기억, 인지 또는 학습장애를 갖는 동물모델의 제조방법.
According to clause 8,
A method for producing an animal model with memory, cognitive or learning disorders, characterized in that the lack of the Plcxd3 gene is induced by the CRISPR/Cas9 system by targeting the TCAACGAG sequence of the Plcxd3 gene.
(a) 제5항의 동물모델에 후보 약물을 처리하는 단계; 및
(b) 상기 (a)에서 후보 약물이 처리된 동물모델을 무처리 대조군과 비교하여 기억, 인지 또는 학습장애의 개선 여부를 확인하는 단계를 포함하는,
기억, 인지 또는 학습장애의 치료제를 스크리닝하는 방법.
(a) treating the candidate drug in the animal model of paragraph 5; and
(b) comparing the animal model treated with the candidate drug in (a) with the untreated control group to determine whether memory, cognitive, or learning disorders are improved,
Methods for screening treatments for memory, cognitive, or learning disorders.
제10항에 있어서,
기억, 인지 또는 학습장애의 개선 여부를 확인하는 것은 신규 탱크 테스트(Novel tank test), 경고 물질 테스트(Alarm substance test) 오픈 필드 테스트(Open filed test (OFT)), Y-미로 검사(Y-maze), 새로운 물체 인식 테스트(NORT), 수동 회피 테스트(PAT) 또는 사회적 상호작용 시험(SAT)으로 분석하는 것을 특징으로 하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 치료제를 스크리닝하는 방법.
According to clause 10,
Tests for improvement in memory, cognitive, or learning difficulties include the novel tank test, alarm substance test, open field test (OFT), and Y-maze test. ), a method for screening treatments for memory, cognitive or learning disorders, characterized by analysis with the Novel Object Recognition Test (NORT), Passive Avoidance Test (PAT) or Social Interaction Test (SAT).
제10항에 있어서,
상기 후보 약물이 처리된 동물모델에서 무처리 대조군에 비해,
피질 및 해마의 수상돌기가시(dendritic spine) 수의 증가;
PLC 서브패밀리인 β1 및 β2의 발현증가;
IP3의 생성 증가;
학습 또는 기억 관련 인자인 nrsn1, glun2b 및 creb의 발현증가; 또는
PLC 패밀리의 상위 표적인자인 gng2, gpr183 및 ephb2의 발현증가를 나타내는 경우, 상기 후보 약물을 기억, 인지 또는 학습장애의 개선, 예방 또는 치료할 수 있는 치료제로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 치료제를 스크리닝하는 방법.
According to clause 10,
Compared to the untreated control group in the animal model treated with the candidate drug,
Increased number of dendritic spines in cortex and hippocampus;
Increased expression of PLC subfamilies β1 and β2;
Increased production of IP3;
Increased expression of learning or memory-related factors nrsn1, grun2b, and creb; or
In the case of increased expression of gng2, gpr183, and ephb2, which are the top target genes of the PLC family, determining the candidate drug as a treatment that can improve, prevent, or treat memory, cognitive, or learning disorders. Characterized by further comprising the step of determining , a method for screening treatments for memory, cognitive, or learning disorders.
제10항에 있어서,
상기 기억, 인지 또는 학습장애는 노화, 알츠하이머병, 정신분열증, 파킨슨병, 헌팅톤병, 피크병, 크로이츠펠트-야콥병, 우울증, 양극성장애, 두부 외상, 뇌졸중, CNS 저산소증, 뇌 허혈증, 뇌염, 건망증, 외상성 뇌손상, 저혈당증, 베르니케 코르사코프 신드롬, 약물중독, 뇌전증, 간질, 해마경화증, 두통, 뇌 노쇠증, 치매, 전측두엽 변성, 종양, 정상뇌압수두증, HIV, 뇌혈관성질환, 뇌신경질환, 심혈관계 질환, 기억상실, 방사능 노출, 대사성 질환, 갑상선 기능 저하증, 경도인지장애, 인지 결핍 또는 주의력 결핍에 의한 기억, 인지 또는 학습장애인 것을 특징으로 하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 치료제를 스크리닝하는 방법.
According to clause 10,
The memory, cognitive or learning disorders include aging, Alzheimer's disease, schizophrenia, Parkinson's disease, Huntington's disease, Pick's disease, Creutzfeldt-Jakob disease, depression, bipolar disorder, head trauma, stroke, CNS hypoxia, cerebral ischemia, encephalitis, amnesia, Traumatic brain injury, hypoglycemia, Wernicke-Korsakoff syndrome, drug addiction, epilepsy, epilepsy, hippocampal sclerosis, headache, cerebral senescence, dementia, frontotemporal degeneration, tumor, normal pressure hydrocephalus, HIV, cerebrovascular disease, cranial nerve disease, cardiovascular disease Method for screening for a treatment for memory, cognitive or learning disorders, characterized by memory, cognitive or learning disorders due to related diseases, memory loss, radiation exposure, metabolic diseases, hypothyroidism, mild cognitive impairment, cognitive deficits, or attention deficits. .
PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.A pharmaceutical composition for preventing or treating memory, cognitive or learning disorders, comprising PLCXD3, an expression promoter thereof, or an activator thereof as an active ingredient. 제14항에 있어서,
상기 Plcxd3 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 것이고, 상기 PLCXD3 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
According to clause 14,
The Plcxd3 gene is composed of the base sequence of SEQ ID NO: 1, and the PLCXD3 protein is composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. A pharmaceutical composition for preventing or treating memory, cognitive, or learning disorders.
제14항에 있어서,
상기 기억, 인지 또는 학습장애는 노화, 알츠하이머병, 정신분열증, 파킨슨병, 헌팅톤병, 피크병, 크로이츠펠트-야콥병, 우울증, 양극성장애, 두부 외상, 뇌졸중, CNS 저산소증, 뇌 허혈증, 뇌염, 건망증, 외상성 뇌손상, 저혈당증, 베르니케 코르사코프 신드롬, 약물중독, 뇌전증, 간질, 해마경화증, 두통, 뇌 노쇠증, 치매, 전측두엽 변성, 종양, 정상뇌압수두증, HIV, 뇌혈관성질환, 뇌신경질환, 심혈관계 질환, 기억상실, 방사능 노출, 대사성 질환, 갑상선 기능 저하증, 경도인지장애, 인지 결핍 또는 주의력 결핍에 의한 기억, 인지 또는 학습장애인 것을 특징으로 하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
According to clause 14,
The memory, cognitive or learning disorders include aging, Alzheimer's disease, schizophrenia, Parkinson's disease, Huntington's disease, Pick's disease, Creutzfeldt-Jakob disease, depression, bipolar disorder, head trauma, stroke, CNS hypoxia, cerebral ischemia, encephalitis, amnesia, Traumatic brain injury, hypoglycemia, Wernicke-Korsakoff syndrome, drug addiction, epilepsy, epilepsy, hippocampal sclerosis, headache, cerebral senescence, dementia, frontotemporal degeneration, tumor, normal pressure hydrocephalus, HIV, cerebrovascular disease, cranial nerve disease, cardiovascular disease Pharmaceuticals for the prevention or treatment of memory, cognitive or learning disorders, characterized by memory, cognitive or learning disorders due to related diseases, memory loss, radiation exposure, metabolic diseases, hypothyroidism, mild cognitive impairment, cognitive deficits or attention deficits. enemy composition.
PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하는, 기억, 인지 또는 학습장애의 예방 또는 개선용 건강기능식품.A health functional food for preventing or improving memory, cognitive or learning disorders, containing PLCXD3, its expression promoter or its activator as an active ingredient. PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하고, 미세아교세포(microglia) 또는 성상세포(astrocyte)의 활성 억제; 및 아밀로이드 플라크 억제활성을 갖는 것을 특징으로 하는,
신경염증, 타우 관련 질병 또는 퇴행성 뇌질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
Contains PLCXD3, its expression promoter or its activator as an active ingredient, and inhibits the activity of microglia or astrocytes; And characterized by having amyloid plaque inhibitory activity,
Pharmaceutical composition for preventing or treating neuroinflammation, tau-related diseases, or degenerative brain diseases.
PLCXD3, 이의 발현 촉진제 또는 이의 활성화제를 유효성분으로 포함하고, 미세아교세포(microglia) 또는 성상세포(astrocyte)의 활성 억제; 및 아밀로이드 플라크 억제활성을 갖는 것을 특징으로 하는,
신경염증, 타우 관련 질병 또는 퇴행성 뇌질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품.
Contains PLCXD3, its expression promoter or its activator as an active ingredient, and inhibits the activity of microglia or astrocytes; And characterized by having amyloid plaque inhibitory activity,
Health functional food for preventing or improving neuroinflammation, tau-related diseases, or degenerative brain diseases.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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