바이오인

  Bioin스페셜 WebZine 2010년 17호 [생명연구자원]

Zebrafish를 이용한  인간유전체기능 정보자원 확보

김철희 충남대학교 생물학과 교수

(박사과정 문현이 공저)

1. 서론

2001년, human genome project 결과로 25,000개 인간유전자 정보가 공짜로 공개됨에 따라 전 세계적으로 인간유전체 지도제작 및 인간의 진화와 변이, 유전자 조절, 발생과 분화 그리고 질병치료, 신약개발에 대한 관심이 급증하고 있다. 이는 인류역사상 인간의 달 착륙 이상의 획기적인 업적이며, "genome to drug" 그리고 "personal genome" 시대로 진입하며 미래 바이오산업의 대변혁을 예고하고 있다. 하지만 이들 25,000개의 인간유전자에 대한 존재는 밝혀졌지만 정작 이들 각각의 유전자가 생체 내에서 어떤 기능을 하고 있는지, 또한 질병의 원인이 되는 유전자가 무엇인지에 대해서는 아직 커다란 숙제로 남아 있다. 한편, HapMap project의 진행에 따라 개개인의 DNA서열상에서 하나의 염기 차이로 생기는 유전적인 변이 즉 개인 간의 차이를 만드는 원인인 SNP (Single-nucleotide polymorphism)가 인간유전체에 0,1%, 약 300만개 정도가 존재함을 알았다 (Nature, 2003). 급속히 발전한 DNA sequencing기술에 의하여 “1,000 genome project”가 진행되고 있으며 이는 좀 더 정확하게 개개인간에 유전적인 변이 (SNP, CNV등)로 인해서 발생되는 질병의 진단 및 치료를 목적으로 1,000여명의 익명자들을 상대로 그들의 유전자 정보를 분석하려고 한다. 따라서 멀지 않는 미래에 개인의 유전체 정보를 기초로 각 개인에게 보다 효율적으로 질병의 예방, 진단, 치료 등이 가능한 “맞춤의학 (Personalized medicine)"이 현실화 될 것이다.

최근에 인간유전체 기능분석을 목적으로 새로운 척추동물모델로 주목을 받고 있는 제브라피쉬는 전 세계적으로 생명과학전반에 걸쳐 급속히 확산되고 있다. 제브라피쉬는 마우스나 인간과 같은 척추동물로 genome structure가 매우 유사하여 인간유전체 기능연구 (functional genomics)를 위한 모델동물로 적합하며, 또한 선충이나 초파리에서만 가능했던 대량의 유전학적 분석이 가능하다.
 
제브라피쉬가 모델동물로서 가지는 장점이나 특징으로, 크기는 성체가 3~4cm로 좁은 공간 내에서 대량사육이 가능하며, 유지비용이 마우스에 비하여 수십분의 1정도로 충분하다. 또한 체외수정을 하며, 발생배가 투명하여 in vivo imaging이 가능하고, 제브라피쉬는 발생이 매우 빨라 초기 세포분열이 대장균 (20분)보다도 빠르게 15분 간격으로 진행되며, 수정 후 24시간이 지나면 대부분의 주요 장기와 기관이 형성된다. 대량으로 수정란을 쉽게 얻을 수 있어  제브라피쉬를 이용한 인간유전체의 기능 분석이 가능하다 (그림. 1). 마이크로인젝션을 통한 Expression cloning 및 antisense oligonucleotide morpholino를 이용한 gene knock out/down등의 방법을 통해 단 하루 만에 발생에 미치는 영향을 볼 수 있고, 대량의 유전자를 보다 신속하게 기능분석을 수행할 수 있어 인간유전체 기능분석에 매우 효율적인 모델동물이라 할 수 있다 (Graham J. L et al., 2007). 이외에도 생체기능조절물질 탐색을 위한 chemical genomics에서도 제브라피쉬를 이용한 연구가 많이 진행되고 있다. 따라서 본고에서는 인간유전체 기능정보자원 확보에 있어 척추동물모델인 제브라피쉬의 이용 및 연구분야를 살펴보고, 인간 질환모델로서의 제브라피쉬 연구현황과 앞으로의 활용가능성을 검토하고자 한다.

................계속

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