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소개글

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목차

Ⅰ. 유전자조작의 의의

Ⅱ. 유전자조작의 원리

Ⅲ. 유전자조작 형질전환동물
1. 형질전환동물의 정의
2. 형질 전환 동물을 만드는 방법
1) Pronuclear injection(전핵 주입법)
2) Retroviral Vector
3) Sperm-mediated DNA transfer
4) SiRNA(small interference RNA)
5) 그 밖의 다른 방법

Ⅳ. 유전자조작 체세포복제동물

Ⅴ. 유전자조작 질환모델동물
1. 질환모델동물의 분류
1) 단회적 질환모델동물
2) 자연발생적 질환모델동물
3) 인위적 유전자 조작 질환모델동물
2. 질환모델동물의 개발 방법
1) Transgeneic mouse : 유전자 도입/과발현 방법
2) Gene targeting 법 : 유전자 결손 방법
3) ENU mutagenesis
4) Gene trap법

참고문헌

본문내용

들 모델동물을 이용하여 암, 당뇨병, 면역결핍증, 노인성 질환, 고혈압 등의 난치성 질병에 대한 병인과 병태의 연구와 치료제 개발을 위한 in vivo 모델동물로 사용되어 각각의 질병에 대한 이해와 극복에 지대한 영향을 주고 있다.
3) 인위적 유전자 조작 질환모델동물
유전 정보는 DNA가 RNA로 전사되고, 이 RNA가 해독되어 단백질을 만드는 흐름으로서, 하나의 세포조직, 기관을 형성하고, 생체내에서 신비한 network을 통한 생명현상을 유지하며, 나아가 하나의 온전한 개체로서 존재하게 된다. 그러나 이 과정에서 하나 또는 둘 이상의 유전자에 자연적 돌연변이가 일어나거나, 인위적으로 유전자를 조작하여 돌연변이를 유도하여, 정상 유전자의 기능을 밝힐 수 있다. 유전자 기능에 대한 연구가 활발히 진행되던 1970년대 초반에 재조합 유전자를 마우스에 도입하여 유전자가 과발현된 돌연변이(유전자 이식) 마우스를 만든 이후, 특정 유전자의 기능을 일부 또는 전체를 결손시킨(Knock out) 마우스를 개발하게 되었다. 최근에는 질병원인 유전자의 기능 규명을 목표로하여 배간(Embryonic Stem) 세포를 돌연변이시켜 유전자 변형동물을 개발하는 gene trap법, 화학물질을 이용하여 돌연변이체를 개발하는 random mutagenesis를 수행하고 있다. 그외에도 UV나 X-ray를 이용한 유전자 변형돌연변이체도 개발할 수 있다.
2. 질환모델동물의 개발 방법
1) Transgeneic mouse : 유전자 도입/과발현 방법
동물의 핵에 외부 유전자를 주입시켜 그 유전자가 생식세포에 전달, 유전되어 발현시키는 기술에 의해 생산된 동물은 transgenic animal이라고 한다. 마우스의 경우 정상적인 마우스끼리 교배시켜 수정란의 단세포시기에 주입하고자 하는 유전자를 운반체(벡터)에 넣어 증폭시킨 후, 수정란의 전핵에 미세 파이펫을 이용하여 주입한다. DNA가 주입된 수정란은 다시 가임신된 암컷에 착상시켜 새끼를 얻어 주입한 유전자가 유전되었는지 여부를 Southern analysis 또는 PCR법으로 확인한다.
이와 같은 기술에 있어서 유전자의 운반체인 벡터를 어떻게 만들 것인가와 조직 특이적 발현할 수 있는 프로모터의 개발, 그리고 발현 시기를 조절하는 시스템의 개발 등을 통하여 유전자의 기능규명을 위한 하나의 방법으로 훌륭한 역할을 하고 있다.
2) Gene targeting 법 : 유전자 결손 방법
어떤 유전자의 역할을 연구함에 있어서 가장 전통적인 방법으로서는 유전자를 인위적으로 결손시킨 후 그 유전자의 결손에 따른 형질의 변화를 분석하는 것이다. 이와 동시에 특정유전자를 비활성화시킴으로써 유전자의 기능을 파악하고 여러 가지 질환모델동물을 만들 수가 있다. 유전자를 파괴하는 방법으로써 결손을 목표로 하고 있는 유전자와 삽입하는 유전자간의 상동조합(homologous recombination)을 유도하여 특정 유전자만의 형질 변환을 일으키도록 하여 획기적인 전기를 이루었으며, ES 세포에 미세조작 또는 전기적 자극을 이용하여 도입된 유전자만을 선택하여 주입하므로서 이 분야에 눈부신 발전을 거두게 되었다. 그러나 여전히 매우 낮은 성공율과 예상치 못한 표현형의 발견 또는 유전자 결손에 의한 변형된 생리·생화학적 표현형의 탐색이 이 방법의 결점이 된다.
3) ENU mutagenesis
마우스 유전학도 빼놓을 수 없는 생명과학연구분야 중의 하나이다. 이제 우리는 Human Genome Project를 통하여 사람의 30억 전 염기서열의 결정을 눈앞에 두고 있다. 현재 사람의 유전자가 약 34만개로 알려져 있으며, 현재까지 연구의 대상이 되고 있는 유전자는 5,000여 개로 아직까지 밝혀지지 않은 유전자가 너무 많은 실정이기 때문에 이들 유전체의 기능을 밝혀내고자 하는 연구가 전세계적으로 활발히 연구되고 있다. 이것이 바로 functional genomics(유전체 기능분석)이다. 이를 위하여 정자에 점돌연변이를 일으키는 화학물질인 N-ethyl-N-nitrosouea(ENU)을 이용한 돌연변이체를 인위적으로 만들고, 그 형질을 지배하는 유전자를 분리, 동정하여 사람과의 상동성 연구를 통해 아직 기능이 알려지지 않은 유전체의 기능을 밝혀내고자 하는 연구이다. 미국과 독일을 중심으로 지난 20여년 간 진행되어오던 돌연변이체 개발연구가 영국에서는 Harwell 연구소, 독일의 국립환경건강연구센터, 일본의 이화학연구소를 주관 연구기관으로하는 컨소시움을 만들어 post genome project를 준비해 왔다.
4) Gene trap법
ENU를 이용한 돌연변이체의 개발과 더불어 gene trap법을 이용한 돌연변이 마우스의 작출 또한 크게 주목을 받고 있다. Gene trap법은 promoter를 갖고 있지 않은 reporter 유전자(trap vector)를 배간세포(ES cell)에 도입, 유전체상에 있는 유전자내에 우연적으로 삽입되었을 때 reporter 유전자가 발현되는 것을 이용하여 새로운 유전자를 분리, 동정함과 동시에 미지유전자의 기능을 밝혀내는 데 사용할 수 있는 방법이다. 이와 같이 유전자 기능분석에 전세계적으로 관심을 갖고 연구를 시작한 것은 아직 알려지지 않은 유전자를 어떻게 분리해내느냐, 그리고 염기서열은 결정되어 있으나 아직 기능을 모르는 유전자를 어떻게 그 기능을 밝혀 낼 것인가 하는 문제를 해결하기 위한 것이고, 이와 같은 연구의 성공은 국민보건의 향상과 고부가가치 자원을 이용한 생물산업의 활성화에 미치는 영향은 지대할 것으로 생각된다. 실제로 현재까지 알려진 질병에 관련된 유전자 중에 신약개발에 target이 될 수 있는 유전자는 약 500개 정도이므로 향후 적게는 약 3,000에서 많게는 10,000개의 유전자가 밝혀질 것으로 예상되며, 유전자를 이용한 치료제 개발을 생각한다면 이 분야의 연구는 당분간 계속 투자되어질 것이다.
참고문헌
김훈기, 유전자가 세상을 바꾼다, 궁리, 2000
레이 그릭, 탐욕과 오만의 동물실험, 다른세상, 2005
박병상, 내일을 거세하는 생명공학, 책세상, 2002
복제양 돌리, 사이언스 북스

키워드

유전자조작,   유전자,   유전자조작동물,   형질전환동물,   체세포복제동물