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  • 유전자형 분석(Genotyping)에서 false positive 또는 false negative를 방지하려면 어떻게 해야 하나요? 마우스/랫드 형질전환

    - 유전자형 분석에서 신뢰할 수 있는 결과를 얻기 위해서는 오염 방지, 실험 최적화, 대조군 설정이 핵심입니다.

     

    1) 오염방지: false positive 예방

     
       • PCR 오염을 막기 위해 작업 공간을 분리(DNA 추출, PCR setup, 분석)
       • 필터 팁과 전용 피펫 사용
       • 양성 대조군 DNA 사용 후에는 기구 재사용 금지 
       • Neo cassette contamination은 흔한 문제로, 여러 계통에 유전자가 삽입된 상태라면 더욱 주의
     

    2) PCR 조건 최적화: false negative 예방

       • 프라이머는 높은 특이성을 갖도록 설계(GC비율, 온도 고려)
       • Hot-start polymerase 사용으로 비특이적 증폭 감소
       • Annealing 온도 최적화(gradient PCR 권장)
       • 변형 대립유전자(flox, KO 등)의 밴드 크기 차이 확보
     

    3) 샘플 품질 관리

       • DNA 추출량이 너무 많거나 적으면 PCR 반응 억제 또는 실패 발생
       • 적절한 조직(예:2-3mm tail tip, ear punch)에서 채취
       • DNA 품질 확인(탁도, OD ratio, 정량)

     

    4) 대조군 및 재현성 확보

       • 양성 대조군: 변형 유전자 보유 확인
       • 음성 대조군: 오염 여부 확인
       • No Template Control(NTC): 시약 및 장비 오염 확인 
    유사질문
    • 유전자형 분석에서 결과 신뢰도를 높이기 위해 어떤 점을 반드시 확인해야 하나요?
    • PCR 결과가 반복적으로 불안정하거나 일관되지 않을 때 점검해야 할 실험 조건은 무엇인가요?
    References
    형질전환 genotyping 신뢰도 false-positive false-negative
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  • 번식률이 낮은 계통을 colony로 유지할 때 적절한 최소 마릿수는 몇 마리인가요? 마우스/랫드 형질전환
    - 번식률이 낮은 형질전환 마우스 계통을 안정적으로 유지하려면, 일반적으로 최소 6쌍 이상의 번식쌍(breeding pairs)을 운영하는 것이 권장됩니다. 이는 Jackson Laboratory(JAX)에서 제시하는 기준으로, colony의 유전적 안정성과 실험용 개체의 지속적 확보를 위한 최소한의 운영 단위입니다.
     
    - 이 기준은 다음과 같은 현실적 변수들을 고려한 것입니다:
     
       • 유전자형 분리비율 유지: Het × Het 교배 시 Mendelian 법칙에 따라 자손의 유전자형이 1:2:1로 분리되며, 목표 유전자형(-/- 등)을 얻기 위해서는 충분한 자손 수 확보가 필요합니다.
     
       • 번식 실패 요소: 교배 실패, 불임, 유산, 새끼 폐사 등의 가능성이 있어 일정 수 이상의 breeding pair를 확보하는 것이 안정성 확보에 중요합니다.
     
       • 개체 간 번식력 차이: 연령, 성별, 계통에 따라 번식 효율이 다르므로 예비 개체가 필요할 수 있습니다.

     

    적용 예시) 예를 들어, 특정 유전자 knockout 마우스가 homozygote 상태에서 생존율이 낮은 경우, Het × Het 교배 전략으로 주당 실험에 필요한 homozygote 마우스를 확보하려면 6~10쌍 이상의 Het 교배쌍이 필요할 수 있습니다.

     

    이는 평균 litter size, 생존률, 유전자형 분리비율(25%만 -/-)을 고려한 현실적 계산에 따른 것입니다.

     
    - 보완전략
     
       • Backup pair 확보: 교배 실패나 암컷의 번식력 저하에 대비해 예비 번식쌍을 함께 운영하는 방식입니다.
     
       • Embryo cryopreservation: colony 유지가 어렵거나 일시적으로 실험이 중단될 경우, 수정란을 동결 보관해 두었다가 필요 시 라인을 복원할 수 있는 전략입니다.
    유사질문
    • 번식률이 낮은 계통에서 교배 실패나 새끼 폐사를 고려한 예비 계획은 어떻게 세워야 하나요?
    • 형질전환 마우스를 안정적으로 유지하기 위해 몇 쌍의 breeding pair를 운영해야 하나요?
    References
      1) The Jackson Laboratory. Breeding Strategies for Maintaining Colonies of Laboratory Mice [PDF]. University of California Irvine Office of Research. Accessed July 9, 2025. https://research.uci.edu/wp-content/uploads/JAX-breeding-strategies.pdf
    형질전환 BreedingPair 콜로니안정성 번식률저하계통
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  • 형질전환 동물의 제작시 예상한 표현형은 환경요인(사료, 스트레스 등)에 영향을 받아 다르게 나타날 수 있나요? 마우스/랫드 형질전환
    네, 형질전환 마우스의 표현형은 사료 구성, 스트레스, 사육 환경 등 다양한 환경 요인에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 이러한 요인들은 유전자 발현, 생리적 반응, 행동 특성 등에 변화를 유도하여, 예상한 표현형이 변형되거나 약화될 수 있습니다.

     

    1) 사료 구성의 영향

     

    사료의 성분은 형질전환 동물의 표현형에 직접적인 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 고지방 식이를 제공한 APP23 형질전환 마우스에서는 인지 기능 저하와 아밀로이드 병리 악화가 관찰되었습니다. 또한, 면역 반응 및 염증관련 유전자들의 발현이 증가하였으며, 신경 발달 및 시냅스 전달 관련 유전자들의 발현은 감소하였습니다.

     

    2) 스트레스와 사육 환경의 영향

     

    사육환경의 차이는 형질전환 마우스의 표현형에 상당한 변화를 유도할 수 있습니다. 예를 들어, 서로 다른 사육시설에서 자란 마우스는 분자 수준에서부터 행동 수준에 이르기까지 다양한 표현형의 차이를 보였습니다. 이는 단일 실험실 연구 결과의 일반화에 제한을 둘 수 있으며, 연구 설계 시 환경적 배경을 고려해야 함을 시사합니다.

     

    3) 후성유전적 변화와 환경 요인

     

    환경 요인은 후성유전적 변화를 통해 형질 전환 동물의 표현형에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 영양 부족, 환경 화학 물질, 정신적 스트레스 등은 DNA 메틸화와 같은 후성유전적 변화를 유도하여 다양한 질병과 관련된 표현형을 나타낼 수 있습니다.

     

    4) 결론

     

    형질 전환 동물의 표현형은 유전적 요인 뿐만 아니라 환경 요인에 의해서도 크게 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 형질 전환 동물을 이용한 연구에서는 사료 구성, 스트레스, 사육 환경 등 환경 요인을 철저히 통제하고 기록하여, 연구 결과의 신뢰성과 재현성을 확보해야 합니다.

    유사질문
    • 같은 형질전환 마우스 라인을 다른 연구실에서 사용할 때 결과가 일관되지 않는 이유는 무엇인가요?
    • 표현형 분석을 수행할 때 환경 요인을 어떻게 통제하고 기록해야 하나요? (사료, 빛, 온도 등)
    References
      1) Zhang L, Hernandez VS, Estrada FS, Martinez-Murillo R. A high-fat diet worsens Alzheimer-like pathology and behavior in APP23 mice. Sci Rep. 2017;7:43022. doi:10.1038/srep43022
       
      2) Jaric I, Voelkl B, Clerc M, Schmid MW, Novak J, Rosso M, et al. The rearing environment persistently modulates mouse phenotypes from the molecular to the behavioural level. PLOS Biol. 2022;20(10):e3001837. doi:10.1371/journal.pbio.3001837
       
      3) Jaenisch R, Bird A. Epigenetic regulation of gene expression: how the genome integrates intrinsic and environmental signals. Nat Genet. 2003;33(Suppl):245-254. doi:10.1038/ng1089
    형질전환 환경요인 후성유전변화 표현형 재현성
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  • 특정 유전형질을 가진 계대를 유지할 때, 모든 산자에 대해 Genotyping을 수행해야 하나요? 마우스/랫드 형질전환
    - 특정 유전 형질을 가진 계대를 유지하고자 할 때, 모든 산자에 대한 Genotyping(유전자형 분석)의 실시 여부는 몇 가지 요소에 의해 달라질 수 있습니다.
     
    - 유지하고자 하는 유전형질의 유전 방식이 열성 동형 접합(-/-)일 경우, 부모체의 유전자형에 따라 다양한 조합(+/+, +/-, -/-)이 나올 수 있으므로 모든 산자에 대한 Genotyping이 필요할 수 있습니다. 반면, 우성 형질(+/-, +/+)일 경우, 표현형으로도 구분할 수 있지만, 명확한 유전자형을 파악한 계대를 유지하기 위해선 Genotyping이 필요합니다.
     
    - 유전자형을 확인하지 않고 브리딩을 지속한다면 원하는 유전형이 Colony에서 사라질 수 있으며, 그런 경우 유전자형을 복원하기 위하여 수세대에 걸친 교배가 필요해 실험 지연과 자원 낭비가 발생할 수 있습니다. 또한 적합한 유전자형을 이용하지 않는 실험으로 실험 결과가 왜곡 될 수 있으며, 이는 불필요한 동물의 희생을 증가시키는 일로 윤리 기준(3Rs)의 위반 가능성도 의미합니다.
    유사질문
    • 유전형 확인 없이 계대를 유지하면 어떤 문제가 발생할 수 있나요?
    References
      1) Auwerx J, Brown SD, Justice M, et al. Mouse breeding and colony management. In: Current Protocols in Mouse Biology. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; 2011. doi:10.1002/9780470942390.mo100214  
    형질전환 번식 유전자 조작 유전자 변형
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  • Genotyping의 정확도를 유지하기 위하여, DNA 추출 후에는 어떻게 보관해야 하나요? 마우스/랫드 형질전환
    - 온도는 DNA 품질에 중요한 요소이며, 추출된 DNA의 보관 온도는 보관 하고자 하는 기간에 따라 달라집니다. DNA 샘플을 1주일 이내에 사용하는 경우, 4℃ 냉장고에서 보관 가능하며, 수주 ~ 수개월 보관하는 경우 -20℃의 냉동고에서 보관해야 합니다. 수년간 초장기로 보관하는 경우
     
    - 80℃의 초저온 냉동고에서 보관해야 하며, 이를 통해 DNA의 변성을 최소화 할 수 있습니다.
     
    - DNA 추출 과정과 샘플의 품질도 장기 보관에 중요한 요소입니다. DNA 추출 시에는 무효소 및 무균처리가 필요하며, 보관 후에도 오염에 유의하여 보관하여야 합니다. 또한 초기 샘플의 농도가 높을수록 장기 보관 시 분해 가능성이 낮아져, 초기 DNA 농도는 0.1ng/ul 이상으로 유지하는 것을 권장합니다.
     
    - DNA 샘플의 장기 보관 시, 사용하는 보관 용액도 DNA의 장기 안전성에 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 TE Buffer(10mM Tris-HCl, 1mM EDTA, pH8.0) 또는 Nuclease-free water 를 사용하며, Parafilm으로 밀봉하여 증발을 방지합니다. 또한 장기간 보관 시에는 소분을 통해 시료의 반복적인 해동·재냉동을 방지하여, DNA 분해 및 농도 변화를 통한 샘플의 품질 저하를 예방할 수 있습니다.
     
    - 장기간 보관 된 DNA 샘플은 필요 시 농도, 순도, 분해 여부를 테스트하여 품질 관리를 할 수 있으며 적절한 조건에서 보관 하여야만 반복적인 채취 없이도 지속적인 분석이 가능합니다.
     
    - 모든 샘플은 적절한 라벨링(샘플명, 날짜 등)을 통해 타 샘플과의 혼선이 발생하지 않도록 관리하는 것은 필수입니다.
     
    유사질문
    • DNA를 장기간 보관하려면 어떤 방법이 가장 적절한가요?
    References
      1) Ng DPK, Koh D, Choo SGL, Ng V, Fu Q. Effect of storage conditions on the extraction of PCR-quality genomic DNA from saliva. Clin Chim Acta. 2004;343(1-2):191-194. doi:10.1016/j.cccn.2004.01.013
       
      2) Garzel L, Hankenson F, Combs J, et al. Use of quantitative polymerase chain reaction analysis to compare quantity and stability of isolated murine DNA. Lab Anim (NY). 2010;39(9):283-289.  doi:10.1038/laban0910-283
    형질전환 샘플링 샘플보관 품질관리
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  • 형질전환 당뇨, 비만 마우스 모델이 너무 다양한데, 연구 목적에 맞는 모델은 어떻게 고르면 되나요? 마우스/랫드 형질전환
    - 형질전환 당뇨 및 비만 마우스 모델은 매우 다양하며, 각각의 모델은 각기 다른 특성과 질환의 진행 양상을 보입니다. 따라서 실험 목적에 따라 적절한 동물 모델의 선택이 중요합니다.
     
    - 1형 당뇨는 유전적 요인과 환경적 요인 등에 의한 자가면역반응으로 췌장 β-cell이 파괴되어 비가역적인 인슐린 저하가 나타나는 질병을 의미하고, 2형 당뇨는 인슐린 저항성으로 인슐린이 제기능을 하지 못해 고인슐린혈증 또는 고혈당이 관찰되기도 하는 질병을 의미합니다.
     
    - 일반적으로 제 1형 당뇨병 연구에는 자가면역 반응을 보이는 모델이 선호되며, 제 2형 당뇨병 연구에는 비만형, 비비만형, 고혈당형, 인슐린 저항성형, 그리고 베타세포 저항성 모델 등 연구 목적에 맞게 다양한 모델이 사용됩니다.
     
    - T1DM(Type 1 diabetes)의 주요 모델로는 NOD mouse, Diabetes-prone BB rat가 널리 사용되고 있습니다.
     
        • NOD mouse는 female 약 90%, male 약60%에서 T-cell 매개에 의한 면역반응으로 당뇨가 유도됩니다. 비교적 다루기 쉽고 구하기 쉽지만 사람에서의 증상과 차이점이 많으며, 물리적 환경에 의한 영향이 커서 SPF 환경에서 사육해야 합니다.
     
        • Diabetes-prone BB rat는 사람의 증상과 유사하다는 장점이 있습니다. BB rats(DP-BB/Wor과 DR-BB/wor)는 두가지 타입이 있으며, DR-BB rat에서는 Lymphopenia와 T-cell leukemia가 관찰되지 않아 DP-BB rat보다 장점이 많습니다.
     
    - T2DM(Type 2 diabetes)의 주요 모델로는 비만과 연관된 ZFR, ZDF, ob/ob, db/db, KK mouse가 있으며, 비만이 아닌 T2DM 연구를 위해서는 GK rats, Akita mouse 등이 널리 사용된다.
     
    - C57BL/6J mouse에서 고지방식이를 통해 T2DM을 유도할 수 있으며, 현저한 비만, 고인슐린혈증, 인슐린 저항성, 당내성을 보입니니다.
     
    - 그 외에도 Alloxon이나 Streptozotocin 과 같은 Chemical을 이용하여 모델링 하는 방법이 있고, 수술적으로는 췌장을 절단한 Surgical 모델이 있습니다.
     
    - 당뇨 또는 비만 연구를 위한 동물 모델 선정 시, 리뷰 논문을 살펴보거나, The Jackson Laboratory, IMSR(International Mouse Strain Resource), NC3Rs 등과 같은 공식 가이드라인을 참고할 수 있습니다. 또는 주요 후보 모델 2~3종을 비교한 Pilot 실험을 통해 최적의 모델을 찾을 수 있습니다.
     

    (그림출처) Type 2 Diabetes model 참고 자료, The Jackson Laboratory 홈페이지

     

    유사질문
    • 당뇨 또는 비만 연구를 위한 동물 모델 선정 시 참고할 수 있는 기준이나 자료는 있나요?
    References
    형질전환 당뇨 비만 모델링 대사질환
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  • Tamoxifen을 이용한 Cre 유도 시스템은 무엇이며 성체 마우스에서의 투여 방법, 투여 시 주의사항은 어떤 것이 있나요? 마우스/랫드 형질전환
    - Conditional Knockout은 Cre/loxP 시스템을 기초로 하며 Cre  recombinase가 loxP 부위를 인식함으로써 loxP 서열 사이의 목표 유전자가 제거되는 방식입니다. Cre recombinase는 Cre transgene 앞쪽의 조직 및 세포 특이적 promotor로 인하여 활성화 장소가 결정되어 목표 유전자를 정해진 조직이나 세포에서 비활성화하게 됩니다.
     
    - Cre transgene은 Cre recombinase와 돌연변이가 있는 리간드 결합 도메인을 가진 에스트로겐 수용기(Estrogen receptor, ER)가 결합된 CreER 폴리펩타이드를 코딩하는 유전자입니다.적절한 리간드가 없을 때 CreER recombinase는 Heat shock protein(Hsp90)과 결합되어 있어 세포질 내에 존재하게 되고 tamoxifen이나 4-Hydroxytamoxifen(4-OHT)를 투여하면 Hsp90이 분리되어 핵 내로 이동하게 됩니다. 핵 안에서 CreER은 표적 유전자의 조건부 대립유전자(conditional allele)에 존재하는 loxP 서열을 인식하고 재조합을 매개합니다. 이러한 유도 시스템을 사용하면 유전자 파괴를 특정 조직이나 세포에서 유도할 수 있으며 tamoxifen 투여시점을 조절하여 목표 유전자의 비활성이 발생하는 시간을 연구자가 직접 설정할 수 있습니다.
     
    - Tamoxifen은 주로 복강 내(Intraperitoneal) 또는 경구(Oral gavage) 투여 방법을 사용하며 피하주사나 사료에 혼합하여 급여하는 방법도 사용될 수 있습니다.
     
       1) 경구투여: 3mg/day, 5일간 반복 투여. 50°C의 Corn oil과 혼합하여 교반기에서 2시간 동안 용해시켜 사용.
     
       2) 복강 내 투여:  75-100 mg/kg/day, 2-5일간 반복투여. 소량의 Ethanol에 용해한 후 Corn oil에 섞거나 Corn oil에 혼합한 후 교반기에서 37°C로 Overnight 하여 사용.
     
    - Tamoxifen 투여 시 주의사항은 아래와 같습니다.
     
       1) 독성: Tamoxifen은 선택적 에스트로겐 수용체 조절제로서 발암성, 생식독성, 수생환경유해성 등을 나타내는 물질입니다. 동물에서 독성으로 인한 체중 감소나 부작용을 면밀히 모니터링 해야 하며 MSDS를 확인하여 적절한 안전대책을 수립하여 사용하여야 합니다. 연구자는 적절한 PPE를 장착하고 tamoxifen 용액을 제조하거나 투여할 때 fume hood나 BSC 안에서 작업해야 합니다. 또한 동물에 투여된 tamoxifen과 그 대사체는 대소변으로 통해 배출되는 것으로 알려져 있으므로 투여 후 최소 72시간이 경과된 후에 깔짚을 교체하고 유해 폐기물로 배출해야 합니다.
       
        2) 또한 임신 가능성이 있거나 수유중인 연구자는 tamoxifen을 다룰 때 특히 주의를 기울여야 합니다.
       
        3) 투여 시기: 조직 특이적 Cre 발현 마우스에서는 해당 조직이 활성화되는 생애 단계에서 투여해야 효율적이며 tamoxifen 투여 후 유전자 재조합은 조직에 따라 발현시점이 달라질 수 있으나 일반적으로 1-5일 내에 시작되므로 최종 투여 후 7일 경과 후에 부검이나 조직 분석을 진행하는 것이 권장됩니다.
     
    유사질문
    • Tamoxifen 유도 Cre 시스템의 작동 원리와 실험 설계 시 고려해야 할 점은 무엇인가요?
    References
      1) Feil S, Valtcheva N, Feil R. Inducible Cre mice. Methods Mol Biol. 2009;530:343-363. doi:10.1007/978-1-59745-471-1_18
       
      2) Le Y, Sauer B. Conditional gene knockout using Cre recombinase. Mol Biotechnol. 2001;17(3):269-275. doi:10.1385/MB:17:3:269
       
      3) Donocoff RS, Teteloshvili N, Chung H, Shoulson R, Creusot RJ. Optimization of tamoxifen-induced Cre activity and its effect on immune cell populations. Sci Rep. 2020;10(1):15244. Published 2020 Sep 17. doi:10.1038/s41598-020-72179-0
       
      4) Sigma-Aldrich. Tamoxifen. Product No. T5648. Version 6.7. Revision Date: May 29, 2024. Date of First Issue: October 23, 2019. https://www.sigmaaldrich.com/KR/en/sds/SIGMA/T5648. Accessed July 9, 2025.
       
      5) Fromson JM, Pearson S, Bramah S. The metabolism of tamoxifen (I.C.I. 46,474). I. In laboratory animals. Xenobiotica. 1973;3(11):693-709. doi:10.3109/00498257309151594
    형질전환 Tamoxifen Cre-loxP Recombination Gene Expression Conditional Knockout
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  • 형질전환 마우스의 Copy Number Variation(CNV)이 발생하는 원인과 그 영향은 무엇인가요? 마우스/랫드 형질전환
    - Replication Stress: DNA 복제 과정에서 스트레스 요인에 의해 복제가 지연되거나 정지될 수 있으며 이로 인해 DNA가 불안정해질 수 있습니다.  형질 전환 마우스 제작 시 외래 유전자 삽입으로 인하여 유전체에 길고 비정상적인 구조가 생성되면 복제 포크(replication fork)가 해당 부위에서 멈추거나 붕괴될 수 있습니다. 그 결과로 복제 수선 오류(replication error)가 발생하면서 copy number가 불안정해져 CNV가 발생할 수 있습니다.
     
    - Transgene Integration:  길이가 긴 이식 유전자(transgene)를 유전체에 삽입할 때 상동 재조합 오류나 복제 수선 오류로 인하여 CNV가 발생할 수 있으며 특히 수컷 마우스에서 생식 장애를 유발할 수 있습니다.
     
    - Spontaneous Mutations: C57BL/6와 같은 고도 근교계 계통에서 자연적으로(spontaneously) 발생할 수 있습니다.
     
    - CNV의 영향은 아래와 같습니다.
     
      1) 유전자 발현 변화: CNV로 인하여 인접한 유전자에 영향을 주는 인자(Cis-regulatory Elements)가 중복되거나 결실될 경우 영역 내의 유전자 발현을 직접적으로 변화시킬 수 있습니다. (예: 인접 CNV로 인한 Ide(Insulin-degrading enzyme) 발현량 변화)
     
      2) 표현형에의 영향: CNV는 체중, 지질대사, 포도당 항상성과 연관되어 있으며, 특히 길이가 긴 transgene으로 인하여 유발된 CNV는 정자발생(Spermatogenesis)을 손상시켜 생식력을 저하시킵니다.
     
      3) 질환 모델: 마우스의 CNV는 인간의 병원성(Pathogenic) CNV를 모사할 수 있으며 형질전환 마우스에서 나타나는 복합 CNV 구조(Complex CNV structures)는 인간 암이나 발달장애에서 관찰되는 구조적 이상과 유사한 특징을 보입니다. 따라서 CNV를 이용하여 신경발달장애, 선천성 심장 기형, 골격 이상 등의 다양한 질환 연구 모델로 활용될 수 있습니다.
    유사질문
    • 형질전환 마우스에서 삽입된 유전자의 복제 수는 어떻게 결정되며 이것이 실험 결과에 어떤 영향을 줄 수 있나요?
    References
      1) Shaikh N, Mazzagatti A, De Angelis S, et al. Replication stress generates distinctive landscapes of DNA copy number alterations and chromosome scale losses. Genome Biol. 2022;23(1):223. Published 2022 Oct 20. doi:10.1186/s13059-022-02781-0
       
      2) Arlt MF, Rajendran S, Birkeland SR, Wilson TE, Glover TW. De novo CNV formation in mouse embryonic stem cells occurs in the absence of Xrcc4-dependent nonhomologous end joining. PLoS Genet. 2012;8(9):e1002981. doi:10.1371/journal.pgen.1002981.
       
      3) Mihola O, Kobets T, Krivankova K, et al. Copy-number variation introduced by long transgenes compromises mouse male fertility independently of pachytene checkpoints. Chromosoma. 2020;129(1):69-82. doi:10.1007/s00412-019-00730-8
       
      4) Watkins-Chow DE, Pavan WJ. Genomic copy number and expression variation within the C57BL/6J inbred mouse strain. Genome Res. 2008;18(1):60-66. doi:10.1101/gr.6927808
    형질전환 Copy Number Variation Transgene Integration Phenotypic Variability
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  • 표현형 분석은 실험의 어느 시점에서 수행하는 것이 가장 적절한가요? 마우스/랫드 형질전환
    - 표현형 분석은 유전자가 발현되는 시기와 기대하는 표현형의 시기가 일치해야 정확한 결과를 해석할 수 있습니다. 마우스가 성체(9~16주)가 되었을 때 분석하는 것이 가장 일반적인 표현형 분석 시점이지만, 경우에 따라 다음과 같은 요소들을 고려하여 표현형 분석 시기를 결정하여야 합니다.
     
     
    ① 유전자 발현 시기: 유전자가 활발히 발현되는 시기에 분석 진행. 일반적으로 발현 시기는 선행 논문, reporter gene, 또는 RNA/protein 발현 분석을 통해 확인할 수 있음
     
    ② 조직/질환 특이성: 신경계 표현형은 시냅스 형성 및 행동 변화가 활발해지는 생후 6~8주 시점, 대사 표현형은 10주 이상, 종양이나 만성 질환 모델은 3~6개월 이상, 이는 각 질환에서 주요 표현형이 관찰되기 시작하는 시점을 기준으로 함
     
    ③ 유도 시스템 사용: Tamoxifen 등 유도 약물 처리 이후의 적절한 시간 간격을 고려. (예: Cre-loxP 시스템에서 유도 후 5~7일 이내에 분석을 시작하는 것이 일반적임)
     
     
    - 분석 시점은 유전자 기능과 표현형 발현 시점을 기반으로 설정되어야 하며, 파일럿 실험을 통해 최적 타이밍을 사전 확인하는 것이 매우 중요합니다.
     
     
    - 질병 진행이나 유전자 발현의 시간 경과에 따른 변화를 비교할 경우에는 longitudinal study를 고려하여야 합니다. Longitudinal study는 동일 개체를 여러 시점에서 반복적으로 분석하므로 개체 차를 줄이고 표현형 발현의 시작 시점을 추적할 수 있습니다. 특히 노화 관련 질환, 대사 질환, 종양 연구에서 유용하게 사용할 수 있습니다.
    유사질문
    • 표현형 분석 시기를 결정할 때 어떤 기준을 고려해야 하나요?
    References
      1) The International Mouse Phenotyping Consortium. Mouse phenotyping. The International Mouse Phenotyping Consortium. Accessed July 9, 2025. https://www.ebi.ac.uk/training/online/courses/international-mouse-phenotyping-consortium/how-is-impc-data-generated/how-are-mice-phenotyped/
       
      2) Papaioannou VE, Behringer RR. Strategies for the Production and Phenotypic Analysis of Mutations in the Mouse. Cold Spring Harb Protoc. Published online November 6, 2023. doi:10.1101/pdb.over107955
    형질전환 Phenotyping Gene Expression Developmental stage
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  • 면역학 실험을 처음 설계하는데 유전자 변형 마우스의 C57BL/6와 BALB/c 계통 중 어떤 strain을 선택해야 하나요? 마우스/랫드 형질전환
    - 유전자 변형 마우스(GEM; genetically engineered mouse)의 background strain 선택은 마우스의 표현형 분석, 면역 반응, 질병 감수성 등 다양한 생물학적 특성에 영향을 미치므로 매우 중요한 요소입니다. C57BL/6과 BALB/c는 둘 다 널리 사용되는 inbred strain이지만, 유전적 배경이 상이하여 실험 결과에 미치는 영향이 다릅니다. 이 두 종류의 마우스에 대해 선택할 때는 일반적으로 면역학의 차이를 고려합니다.
     
    - C57BL/6 계통은 유전자 변형에 가장 널리 사용되는 strain으로, 유전적 배경이 잘 정리되어 있으며, site-directed 유전자 조작이나 knockout 실험에 적합합니다. Th1 면역 반응이 우세하고, 인터페론 생산량이 높으며, 식이 유발 비만(DIO) 및 자가면역 뇌염(EAE) 같은 질환 모델 연구에 적합합니다. 유전자 편집을 위한 ES cell 활용도는 낮지만, 많은 knock-out 마우스가 이 배경으로 backcross되어 있어 후속 연구에 유리합니다. 단, C57BL/6의 여러 아계(substrain) 간에는 많은 차이가 있으므로, 적용 시 그것들의 차이점에 대해 확인해야 합니다.
     
    - 반면, BALB/c 계통은 항체 생성, 종양학, 감염병 연구에 자주 활용되며, Th2 면역 반응이 우세하고 체액 면역이 강한 특징을 가집니다. 하이브리도마 제작, 단일클론 항체 생산, 염증성 질환 모델에 많이 사용됩니다.
     
    - C57BL/6 마우스와 BALB/c 마우스는 h1과 Th2 면역반응이 다릅니다. C57BL/6 마우스에서 Th1 면역반응 및 IFNγ 생성이 지배적인 반면, BALB/c 마우스는 Th2 면역반응을 유발하기 쉬우며 이는 전염병 및 알레르기 반응에서 흔하게 나타납니다. 또한 BALB/c마우스는 C57BL/6 마우스에 비해 더 강한 체액 반응을 나타내는 경향이 있습니다. 이 두 계통은 면역계 유전자의 주요 위치인 MHC 클래스 I 유전자(H2)에서 차이를 보입니다. BALB/c는 H2<sup>d</sup>, C57BL/6은 H2<sup>b</sup> 하플로타입을 가지며, 이는 T세포 반응성, 항원 제시, 이식 거부 반응 등에 영향을 줄 수 있습니다. 단, 일부 항체는 이 차이를 구별하지 못할 수 있으므로 사용 시 주의가 필요합니다. 또한, 수지상세포에서 IL-12 생성 차이는 두 계통이 Listeria monocytogenes 감염에 대해 보이는 민감도 차이의 원인이 되며, 실험 감염 모델에서도 차별화된 반응을 보입니다.
     
    - 이처럼 유전적 배경이 실험 결과와 표현형에 중대한 영향을 줄 수 있으므로, 실험 목표와 유도하고자 하는 면역 반응 유형(Th1 vs Th2), 질병 모델의 특성, 기존 문헌을 종합적으로 검토하여 strain을 선택해야 합니다. 실험 결과의 일반화 가능성과 타 연구와의 비교 가능성도 고려할 필요가 있습니다.
    유사질문
    • 유전자 변형 마우스 제작 시 C57BL/6와 BALB/c strain의 유전적 배경 차이는 무엇인가요?
    References
      1) Fukushima A, Yamaguchi T, Ishida W, Fukata K, Ueno H. Genetic background determines susceptibility to experimental immune-mediated blepharoconjunctivitis: comparison of BALB/c and C57BL/6 mice. Exp Eye Res. 2006;82(2):210-218. doi:10.1016/j.exer.2005.06.014
    C57BL/6 BALB/c Genetic background 유전자변형마우스 strain 선택
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