인간의 질병 ‘제브라피쉬’로 극복한다
인간의 질병 ‘제브라피쉬’로 극복한다
인간과 유전자 비슷 … 염증부터 치매까지 무궁무진 연구가능성 제시
  • 이우진 기자
  • admin@hkn24.com
  • 승인 2014.11.05 19:01
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▲ 제브라피쉬(출처:서울대 해양생태학연구원).

질병연구를 위한 동물모델 중 하나인 제브라피쉬의 활용 가능성이 꾸준히 높아지고 있다.

제브라피쉬는 성체의 크기가 약 3~4cm 정도인 열대에 서식하는 담수어의 일종이다. 제브라피쉬는 기존 포유류 모델과 달리 체외 수정을 통해 200~300개 정도의 수정란을 대량으로 쉽게 얻을 수 있으며 유전자 조작이 용이하고 사육·관리가 쉬워 비교적 적은 비용으로 연구 모델을 개발할 수 있는 것이 장점이다.

▲ ‘Pubmed’에 등록된 ‘제브라피쉬 사용 논문(보라색 선)의 발표 추이’(출처:국립보건연구원).

또 척추동물로서 인간과 유전적으로 많은 공통점을 가질 뿐만 아니라 인간의 유전자 구성과 상당 부분 유사하다는 이유로, 외국에서는 이미 다양한 질병연구에 활용되고 있다.

실제로 의학논문 검색 사이트인 Pubmed의 자료를 보면 지난 2004년부터 2013년도까지 제브라피쉬를 이용한 연구 결과는 2005년을 제외한 나머지 9년동안 계속 증가하고 있다.

제브라피쉬 유전자, 인간과 유사 … 사육·실험·관찰 쉬워

국립보건연구원 생명의과학센터 심혈관희귀질환과 임현정·문현이 연구원은 최근 질병관리본부가 출간한 ‘주간 건강과 질병’에서 “제브라피쉬를 이용한 연구모델 개발은 꾸준히 늘어나고 있다”며 “제브라피쉬가 인간질환을 모델링하는데 있어 편리하고 강력한 플랫폼이 될 것”이라고 내다봤다.

연구팀은 그 이유를 인간 유전자와의 유사성, 인간의 질환과 매우 유사한 돌연변이체, Small Molecule 스크리닝을 통한 다양한 활용 가능성, 몸이 투명한 제브라피쉬를 통해 연구결과를 맨눈으로도 확인할 수 있다는 점 등을 꼽았다.

연구팀에 따르면, 제브라피쉬는 질환관련 유전자를 포함해 적어도 70%이상의 유전자가 인간과 동일하게 존재한다. 아울러 최근 분자세포 분석기술, 실시간 이미지 기술 등의 발달로 마우스실험모델에서만 가능하던 기법이 제브라피쉬에서도 가능하게 됐다.

▲ 제브라피쉬 돌연변이체 모델. 심혈관·폐 등의 기관이 인간과 매우 유사하다(출처:국립보건연구원).

또 현재까지 보고된 제브라 돌연변이체는 인간의 심혈관계, 근육계, 골형성, 신경계, 감각계, 생식계 등 인간에게 유발되는 거의 대부분의 질병과 유사해 연구 적용이 쉽다.

제브라피쉬를 질병연구모델로 사용했을 때의 이점은 이뿐만이 아니다.

제브라피쉬는 배아가 투명하고 유전자 조작이 쉬워 신체 조직별 관찰이 편하다. 이는 조직 특이적 프로모터를 이용한 제브라피쉬의 관찰을 가능하게 한다. 연구자의 수고를 덜어주는 것이다.

염증부터 치매까지 … 무궁무진한 연구가능성 제시

제브라피쉬의 연구 영역은 다양하다. 심장이나 심혈관질환을 비롯해 피부염증과 아토피, 기관지, 시각장애, 불임, 위암 등의 종양질환, 당뇨병·지방간 등의 대사성질환에 활용되고 있다.

특히 최근 몇년동안 심혈관 질환에 사용되는 연구가 많은데, 제브라피쉬의 심장형태와 심장박동 주기가 인간과 매우 유사할 뿐만 아니라 혈류와 혈관발생 등을 관찰하기가 편리하다.

▲ 제브라피쉬를 사용할 수 있는 연구영역(출처:국립보건연구원).

이중에서도 선천성 심장기형(Congital Heart Defects, CHD)의 경우, 환자로부터 확인된 원인 유전자 중 하나인 UGDH(UDP-Glucose dehydrogenase)가 심장판막 형성에 중요한 역할을 한다는 것이 제브라피쉬를 통해 최초로 밝혀지기도 했다.

또 하나 주목받는 분야는 뇌신경질환모델이다. 제브라피쉬의 중추신경계는 척추동물과 매우 유사하고 Knock-down/out 및 과발현 기술을 이용해 뇌신경질환의 발병기전을 이해하는데 상당한 이점을 가지고 있다는 것이 전문가들의 말이다.

파킨슨병의 경우, 관련 유전자로 알려진 Parkin, pink1 등의 유전자는 제브라피쉬와 일치하고 유전자의 소실 및 과발현을 이용한 질환모델은 사람의 파킨슨병 표현형과 매우 유사해 모델 개발이 진행중이다.

알츠하이머병 역시 제브라피쉬를 이용하면 대량의 화합물 스크리닝에 유용한 모델동물로 활용이 가능해 국내·외에서 질병모델을 개발하기 위한 연구가 한창이다.

“인간 질환모델 완벽한 재현은 어렵지만 … 매우 이상적인 모델동물”

문 연구원은 “단일 모델동물에 의한 인간질환모델의 완벽한 재현은 없다”며 “제브라피쉬 질환모델의 경우도 모델로서의 제한점을 가지는 것은 사실”이라고 말했다.

하지만 제브라피쉬는 유전자·유전체의 기능연구, 질병의 새로운 표적발굴, 초고속 스크리닝, 심뇌혈관 질환 이미징 연구 등에 매우 이상적인 모델동물임은 틀림없다고 그는 강조했다. 한계점에 비해 활용 가능성이 아직도 많다는 이유에서다.

그는 “인간과의 높은 상동성, 유전학·병리학적 측면에서의 유사성, 질환모델 분석기술의 발달, 유전자조작기술의 발전으로 인해 제브라피쉬의 질환모델 개발과 활용도는 점점 증가할 것”이라며 “제브라피쉬는 다양한 질환의 병태를 이해하고 질환치료기술 개발연구에 기여할 것”이라고 예측했다.

-대한민국 의학전문지 헬스코리아뉴스-


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