<연세소식>에서는 2017년 우리 대학이 선도하는 융합연구의 오늘을 조명한다. 지난 60년간 우리 대학교와 세브란스가 함께 쌓아온 연구력을 바탕으로 다양한 학문의 융합을 이루고 있는 연세 융합 연구의 이모저모를 나누고자 한다. 그 네 번째 순서로 생명시스템대학과 의대가 함께 연구하고 있는 ‘미래 맞춤형 모델동물개발’ 연구과제를 소개한다.

국내 실험동물 연구의 개척지

미래 맞춤형 모델동물개발 연구사업단 출범

의약품 실험에 필요한 질환모델 생쥐 자체 개발해 신약 개발의 지평 넓혀

왼쪽부터 이한웅 교수, 남기택 교수

설립배경 및 연구내용

사람의 질병을 치료하기 위한 새로운 치료법과 약물 개발을 위해서는 직접 환자에게 적용하기 전에 치료효과와 더불어 안전성을 반드시 확인해야만 한다. 이와 같은 임상 전 단계에서 필수적인 요소가 바로 인간과 동일한 질병을 앓도록 조작된 질환모델동물(disease-model animal)이다. 예컨대, 마우스(mouse, 생쥐)의 유전체는 사람과 거의 동일할 뿐 아니라 배아줄기세포나 유전자가위 기술을 통해 원하는 질병을 앓는 돌연변이 마우스를 제작할 수 있다. 이와 같은 생명연구자원은 첨단 BT산업을 선도하는 핵심 인프라 역할을 수행하고 있으며, 선진국의 경우 국가 차원의 돌연변이 마우스 개발프로젝트로 바이오산업 발전을 지원하고 있다. 또한 모델동물자원의 대량제작 기반을 구축하기 위한 연구 확대를 통해 신약개발 산업의 글로벌 경쟁력 확보 및 신약개발 가속화에 기여하고 있다. 하지만 우리나라는 모델동물자원개발 및 활용률이 전반적으로 세계 최고국 대비 50~70% 수준에 불과한 실정이다.

이러한 가운데 질환모델마우스 개발의 권위자로 알려진 이한웅 교수는 지난 2014년 식품의약품안전처의 지원 아래 ‘미래 맞춤형 모델동물개발 연구사업단’을 출범시켰다. 암, 대사, 면역, 순환계 질환 등에 대한 60종의 질환모델마우스를 개발하기 위해 2018년까지 5년간 42억 원을 투자받게 된 본 사업단은 의약품 실험에 필요한 질환모델 생쥐를 개발하는 국내 최초의 ‘마우스 센터’다. 이한웅 교수는 의대 남기택 교수를 비롯해 본교를 포함한 총 8개 기관, 14명의 연구 책임자들과 함께 질환모델마우스의 생산, 표현형 분석 및 생명자원보존을 목표로 사업단을 운영하고 있다. 이를 통해 향후 우리나라에서의 신약 후 보물질에 대한 효율적인 안전성·유효성 예측 평가기반의 제공, 유용 질환모델마우스의 수입대체를 통한 시간 및 경제적 효율성 향상을 도모할 수 있을 것으로 기대된다.

연구 현황 및 성과

사업단의 연구는 사업단장인 이한웅 교수팀에서 CRISPR/Cas9과 같은 첨단 유전자 조작 기법을 통해 마우스를 제작하고, 의대 남기택 교수팀에서 질환모델마우스의 질환 및 유전자의 특성에 따른 질환분석을 수행하는 방식으로 운영되고 있다.

2014년부터 비만·당뇨, 종양, 면역결핍 등의 질병을 가진 34종의 질환모델동물을 개발했으며, 2018년까지 26종을 추가로 개발하고 있다. 특히, 2017년에는 대표적인 암모델로 알려진 p53 KO 마우스, 비만모델인 ob/ob 마우스와 db/db 마우스, 면역결핍모델 Rag KO 마우스 등을 식품의약품안전처 식품의약품안전평가원을 통해서 일반연구자에게 분양할 수 있게 되었다. 또한 LoxP 시스템을 가지고 있는 조건적 KO 마우스에서 특정 조직 및 장기의 유전자만 제거할 수 있도록 하는 Cre 마우스 5종을 인프라 마우스로 개발해 함께 분양하고 있다.

최근에는 본 사업단의 아주대학교 박찬배 교수와 KAIST 박희성 교수가 공동으로 수행한 연구결과가 국제 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communicaitons)’에 게재(2월 21일, 온라인판)되어, 개발된 동물모델의 우수성이 소개되기도 했다. 본 연구에 대해 식품의약품안전처 식품의약품안전평 가원은 “체내 단백질을 비정상적으로 변형시켜 암, 치매 등 퇴행성 질환 등을 일으킬 수 있는 마우스 동물모델을 세계 최초로 개발한 것”이라고 밝혔다.

※ 논문명: Expanding the genetic code of Mus musculus

참여 연구진

이한웅 생명시스템대학 생화학과 교수(실험동물연구센터 센터장)

남기택 의과대학 의생명과학부 교수