實驗用 動物의 分類 Copyright ⓒ LEESJ corp All Rights Reserved.

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1 實驗用 動物의 分類 Copyright ⓒ LEESJ corp All Rights Reserved

2 미생물 통제에 의한 실험동물의 분류 군정의 비고 미생물의 상태작출 방법유지 무균동물 (Germ free animals) 봉쇄방식, 무균처치를 통해 얻어졌고, 검출하여 분리할 수 있는 모든 미생물 기생충을 지니지 않은 동물 검출 가능한 미생물은 없다. 제왕절개, 자궁적출 유래 isolator Gnotobiotes 갖고 있는 미생물총 ( 동물, 식물 ) 의 모든 것을 명확하게 알고 있는 특수하게 사육된 동물 갖고 있는 미생물이 명확한 것 무균동물에 명확하게 동정된 미생물을 정착 시킨다. isolator SPF 동물 (Specific pathogen - free animals) 특별히 지정된 미생물, 기생충이 없는 동물, 특정 지정된 미생물, 기생충, 이외는 반드시 없다고 말할 수 없다. 갖고 있지 않은 미생물은 명확하다. 무균동물, Gnotobiotes 로 미생물을 자연정착 barrier system Conventional animals 갖고 있는 미생물, 기생충의 모든 것이 명확하게 알 수 없는 동물 갖고 있는 미생물이 명확하지 않다. 자연분만일반환경 Copyright ⓒ LEESJ corp All Rights Reserved 유전적 통제에 의한 분류 근교계 (inbreed Strain) 兄妹交配, 親子交配를 20 代 이상 계속하여 유전자가 98% 이상 균일화 된 것 변이종 (Mutant Strain) 특수한 돌연변이 유전자를 보유하고 있는 것 폐쇄군 (Closed Colony) 다른 곳으로부터 유전자를 도입하지 않고, 장기간 (5 년 이상 ) 일정한 集團內에서만 繁殖이 계속되 고 있는 群 교잡종 (Hybrid) 근교계간, 근교계와 closed colony 사이, closed colony 사이의 교잡 제 1 대 (F1) 잡종 (Mongrel) 遺傳的인 control 이 전혀되어 있지 않은 동물 실험동물 분류

3 실험동물로서 쥐를 사용하는 이유 - 소형이고 - 취급하기 용이해야 하며 - 생물학적 단계가 확인 가능해야 하며 - 성주기, 임신기간, 성성숙과 체성숙에 도달하는 기간이 짧아야 하며 - 산자수 (littersize) 가 많아야 하며 - 번식과 사육이 간단하고 용이해야 하며 - 경제적이어야 한다 Copyright ⓒ LEESJ corp All Rights Reserved

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5 ▣ 실험동물의 遺傳的 통제에 의한 분류 ( 예, mouse) ▶ 遺傳 control 의 目的 : 동물의 遺傳的 原因에 의해서 생기는 個體間의 차이를 작게 하여 實驗이나 檢定의 정도 향상 (1) 近交系 (inbred strain) ① 극도의 近親交配에 의해서 확립된 系統. ② Mouse 의 경우 : 兄妹交配, 親子交配를 20 代 이상 계속하여 유전자가 98% 이상 균일화 된 것. ③ Mouse, Rat, Hamster, Guinea pig, Rabbit 등에 이 기준 적용. ④ 系統內 個體間의 血緣係數가 80% 이상인 系統. ⑤ 鳥類의 경우 : 血緣係數, 近交係數를 近交系를 결정하는 기준으로 삼음. ⑥ 특수 근교계 ► recombinant ( 再組合 ) 근교계 - 2 개의 근교계 교배, - 그 차세대로부터 다시 형매교배 20 대 이상 지속하고 있는 것. ► congenic( 類似遺傳子型 ) 계 - 근교계와 별종 ( 別種 ) 유전자를 갖는 다른 계와의 반복교배에 의하여 만들어진 동물 - 특정의 유전적 배경으로 별도의 유전자를 도입시킨 계통 (2) 變異種 (mutant strain) ① 특수한 돌연변이 유전자를 보유하고 있는 것. ② 遺傳子 記號를 암시할 수 없는 것이라도 選拔, 淘汰에 의해서 특정의 遺傳型質을 유지할 수 있는 系統. ③ 어떤 특성이 있는 動物로서의 이용가치가 높다. Copyright ⓒ LEESJ corp All Rights Reserved

6 배양육 (Cultured Meat) 이란 ? =‘ 시험관 고기 (In Vitro Meat)’ : 동물의 근육세포를 실험실에서 인공적으로 증식시켜 만들어낸 식용 육류를 가리킨다. ▣ 프랑스 국립농학연구소 (INRA) 는 ‘ 아그리몽드 (AgriMonde) 보고서 ’ ▷육류 생산은 식량, 에너지, 물 등 다양한 자원을 소모하는 산업이다. ▷ “ 선진국의 육식 습관을 위해 엄청난 양의 곡물이 사료로 제조된다 ” 고 지적. ▷식량 위기를 겪고 있는 인류에게 ‘ 고기 반찬 ’ 은 부담이 큰 식량자원이다. ▷대안으로 등장한 것이 ‘ 배양육 ’ 이다. ▣ ‘ 배양육 ’ 의 등장 배경 ▶ 2011 년 5 월 유엔 경제사회처 (DESA) 가 발표한 ‘2010 세계인구 전망 ’ 보고서 내용 : “30 년 후 세계 인구는 90 억을 넘고 2083 년에는 100 억을 넘는다 ” 고 보고 ▶ 2030 년에는 고기 소비량이 지난 2000 년에 비해 72 퍼센트나 늘어난다는 전망 ▶쇠고기 1 킬로그램을 얻기 위해서는 물 15.5 톤과 사료 7 킬로그램이 필요하다. ▶가축을 키우면서 발생하는 온실가스도 지구 전체의 24 퍼센트에 달한다. ▶육류 소비 충당하기 위해 등장한 ‘ 배양육 ’ ▣ ‘ 배양육 ’ 의 연구 시기 ▶ 1990 년대 조직공학과 줄기세포 기술이 탄생하면서 ‘ 시험관 고기 (invitro meat)’ 에 대한 연구가 시작되었다. ▶식용 육류의 대부분을 차지하는 근육세포를 실험실에서 키우겠다는 발상이다.

7 ▣ 배양육 배양 영양소 ▶해조류의 일종인 남조류 ( 학명 Cyanobacteria hydrolysate) 를 영양소로 사용해 동물의 골격근을 키워낸다. ▣ 배양육 배양에 성공한 고기 종류 ▶쇠고기, 돼지고기, 양고기 생산 성공 ▣ 배양육 생산의 이점 : 영국 옥스퍼드대와 네덜란드 암스테르담대 연구진이 실험한 결과 ▶현재의 방식보다 온실가스 방출량이 94 퍼센트 감소 가능 ▶에너지 사용량은 45 퍼센트 감량 가능 ▶물은 96 퍼센트 감량 ▶토지는 99 퍼센트까지 감소 가능 ▶교통비 절감 ( 농장을 돌아다니거나 사료를 실어나르는 ) ▶고기를 냉장하는 데 드는 에너지도 절감. ▣ 기대효과 ▶실험실에서 길러낸 배양육이 인류의 육류 소비를 충당해줄 것이다. ▶최근 부각되는 과학윤리 문제도 피해갈 수 있다. ▶가축 등 동물을 학대하거나 함부로 도살하지 말자는 “ 동물 윤리와 복지 문제 해결 ” 할 수 있다.( 스텔란 벨린 (Stellan Welin) 스웨덴 린셰핑대 교수 )

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9 DRUG FACTORY (Transgenic Animals ; Bovine, Pig, Goat, Sheep) ▣ ATryn(Antithrombin) 이란 무엇인가 ? : First drug from transgenic goats is approved by the U.S. FDA, February 2009. ▶ Atryn 은 유전자변형 염소 (Transgenic Goat ) 의 젖을 원료로 하여 미국 메사츄세츠주 소재 GTC 사 (GTC Biotherapeutics Inc) 가 생산한 새로운 바이오신약. ▶ Transgenic Goat 에서 생산된 Atryn 은 2009 년 2 월 미국 FDA 가 최초로 판매 승인한 Tg 동물이 생산한 최초의 바이오신약임. ▶ Atryn ( 항트롬빈 ) 기능 : 항응고와 항염증을 특성으로 하는 혈장 단백질. ▶ 선천성 항트롬빈 결핍증 (HAD : hereditary antithrombin deficiency) 환자의 치료제. ▶ 선천성 항트롬빈 결핍증은 5,000 명에 1 명 꼴로 발생 ▶ HAD 환자들은 Atryn 을 예방치료제로 사용. ▶ 2006 년 기준 - 선천성 항트롬빈 결핍증 환자 : 유럽은 약 17 만명, 미국은 약 15 만명 정도 보고. ▣ 기존 의약품 대비 Tg Goat 에서 생산된 ATryn 의 장점 ▶ 지금까지 항트롬빈 제제는 인간의 혈액에서 추출 제조하였으나, Tg 염소를 통해 생산할 경우, 보다 싼 가격에 안정적 공급 가능. ▶ 한 해 동안 미국 전역에서 기증 받은 혈액을 모두 사용하여 만들 수 있는 항트롬빈은 220 파운드 정도 인데, 이는 유전자변형 염소 150 마리에서 전량 생산 가능. ▪ 유전자변형 염소 1 마리 : 9 만명의 헌혈량 대체. ▶ GTC 사는 ▪ Ovation 사에 기술 이전하여 기술이전료 : 2 억 5,700 만 달러 (3,093 억원 ) 지급 받음. ▪ 임상 ▪ 규제 ▪ 판매 등과 관련한 계약상의 목표를 충족시킨다면 - 제품 판매 로열티를 추가적으로 지급 받게 됨. ▶ 현재 메사츄세츠 농장에서는 - 약 200 마리의 유전자변형 염소를 생산해서 사육하고 있으며, - 매일 2 회씩 젖을 짜서 ATryn 을 생산 중임. ATryn(Antithrombin) 생산 Transgenic Goat DRUG FACTORY

10 전핵 Super mouse Super Pig 난자 정자 난관에서 수정란 채취 수정란 ( 전핵기 ) 주입할 DNA 전핵 속으로 외래 유전자 미세주입 난자 고정용 피펫 가임신 생쥐 자궁 속으로 외래 유전자가 도입된 난자 이식 대리모 자손의 혈액에서 DNA 분석 도입된 외래유전자 확인 DNA 분석 자손 가임신 생쥐 대리모 교배 형질전환동물 (Transgenic Animals) 제목 : 외래 유전자 미세주입법에 의한 형질전환 생쥐 생산법 (Transgenic Mice by DNA Microinjection) ■ 가장 일반적인 방법 ■ 형질전환 동물 생산 효율 : 5% 만 ■ 태어난 형질전환 자손에 대한 외래유전자 도입 여부 확인 -DNA : by PCR or Southerns -RNA : by Western or RT-PCR -Protein : by western or by some specific assay method 세계 최초 조류독감 저항성 GM 닭 개발 Cancer-Resistant Mouse 인간 모유와 같은 우유를 생산하는 GM 소 ATryn(Antithrombin) 생산 Transgenic Goat Super mouse Super Pig 설사 유발 균을 죽이는 인간 단 백질을 생산하는 염소