[go: up one dir, main page]

KR102579433B1 - Neu2-deficient mouse as an animal model of lipid metabolism dysfunction and use thereof - Google Patents

Neu2-deficient mouse as an animal model of lipid metabolism dysfunction and use thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102579433B1
KR102579433B1 KR1020210028498A KR20210028498A KR102579433B1 KR 102579433 B1 KR102579433 B1 KR 102579433B1 KR 1020210028498 A KR1020210028498 A KR 1020210028498A KR 20210028498 A KR20210028498 A KR 20210028498A KR 102579433 B1 KR102579433 B1 KR 102579433B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
neu2
mouse
mice
gene
tissue
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020210028498A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220124864A (en
Inventor
고정헌
박경숙
강정구
하대인
김용삼
오미정
손채연
Original Assignee
한국생명공학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생명공학연구원 filed Critical 한국생명공학연구원
Priority to KR1020210028498A priority Critical patent/KR102579433B1/en
Publication of KR20220124864A publication Critical patent/KR20220124864A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102579433B1 publication Critical patent/KR102579433B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K67/00Rearing or breeding animals, not otherwise provided for; New or modified breeds of animals
    • A01K67/027New or modified breeds of vertebrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/102Mutagenizing nucleic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/113Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/85Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
    • C12N15/8509Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells for producing genetically modified animals, e.g. transgenic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602Vertebrate cells
    • C12N5/0603Embryonic cells ; Embryoid bodies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/16Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1)
    • C12N9/22Ribonucleases [RNase]; Deoxyribonucleases [DNase]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K2267/00Animals characterised by purpose
    • A01K2267/03Animal model, e.g. for test or diseases
    • A01K2267/035Animal model for multifactorial diseases
    • A01K2267/0362Animal model for lipid/glucose metabolism, e.g. obesity, type-2 diabetes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/85Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
    • C12N15/8509Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells for producing genetically modified animals, e.g. transgenic
    • C12N2015/8527Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells for producing genetically modified animals, e.g. transgenic for producing animal models, e.g. for tests or diseases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2310/00Structure or type of the nucleic acid
    • C12N2310/10Type of nucleic acid
    • C12N2310/20Type of nucleic acid involving clustered regularly interspaced short palindromic repeats [CRISPR]

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Reproductive Health (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

본 발명은 지질 대사 기능 장애 동물 모델로서의 Neu2 결손마우스 및 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따른 Neu2 결손마우스는 단순 지방간에서 지방간염으로 진행되는 병변을 나타낸다는 점에서 대사증후군 등에 의한 초기 지방간 모델뿐만 아니라 현대인의 생활양식에 따른 비만, 당뇨병 배경의 비알코올성 지방간염 동물모델을 제공하는 바, 그러한 질환을 예방하거나 치료하기 위한 약물을 개발하기 위한 모델로 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to Neu2- deficient mice as animal models of lipid metabolism dysfunction and their use. Since the Neu2- deficient mouse according to the present invention exhibits lesions that progress from simple fatty liver to steatohepatitis, it provides not only a model of early fatty liver due to metabolic syndrome, etc., but also an animal model of non-alcoholic steatohepatitis in the background of obesity and diabetes according to modern people's lifestyle. Therefore, it can be useful as a model for developing drugs to prevent or treat such diseases.

Description

지질 대사 기능 장애 동물 모델로서의 NEU2 결손마우스 및 이의 용도{NEU2-DEFICIENT MOUSE AS AN ANIMAL MODEL OF LIPID METABOLISM DYSFUNCTION AND USE THEREOF}NEU2-deficient mouse as an animal model of lipid metabolism dysfunction and use thereof {NEU2-DEFICIENT MOUSE AS AN ANIMAL MODEL OF LIPID METABOLISM DYSFUNCTION AND USE THEREOF}

본 발명은 지질 대사 기능 장애 동물 모델로서의 Neu2 결손마우스 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to Neu2- deficient mice as animal models of lipid metabolism dysfunction and their use.

Neu2는 당단백질과 당지질에서 시알산 잔기를 제거하는 당 가수분해 효소(neuraminidase) 계열에 속하는 단백질을 인코딩하는 유전자이며, 인코딩된 단백질은 소포체, 골지 등에 주로 존재하는 다른 당-관련 효소들과 달리 세포질에 존재하는 것으로 알려져 있다. Neu2 is a gene encoding a protein belonging to the neuraminidase family, which removes sialic acid residues from glycoproteins and glycolipids. Unlike other sugar-related enzymes that are mainly present in the endoplasmic reticulum, Golgi, etc., the encoded protein is located in the cytoplasm. It is known to exist in

Neu2의 발현은 인간과 마우스 사이에서 큰 차이를 보인다. 인간에서는 근아세포와 같은 근조직에서만 Neu2의 발현이 관찰되는 바 전반적으로 그 발현이 매우 저조한 반면, 마우스에서는 유선세포, 신장, 간, 폐 등 다양한 조직에서 Neu2의 발현이 관찰된다. Expression of Neu2 shows significant differences between humans and mice. In humans, the expression of Neu2 is observed only in muscle tissues such as myoblasts, and the overall expression is very low, whereas in mice, the expression of Neu2 is observed in various tissues such as mammary cells, kidneys, liver, and lung.

그러나, 현재까지 Neu2의 기질 및 생물학적 기능에 대한 연구는 미진한 상황으로, 이 유전자의 정확한 기능은 아직 밝혀지지 않았다.However, to date, research on the substrate and biological functions of Neu2 is insufficient, and the exact function of this gene has not yet been revealed.

한편, 최근 현대인의 생활양식 변화에 따라 고지혈증이나 비알코올성 지방간염(NASH) 등의 지질대사 이상 질환이 급증하고 있고, 이에 따라 이러한 질환에 대한 예방·치료약의 개발에 유용한 동물 모델을 개발하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있다.Meanwhile, with recent changes in modern people's lifestyles, abnormal lipid metabolism diseases such as hyperlipidemia and non-alcoholic steatohepatitis (NASH) are rapidly increasing, and accordingly, many efforts are being made to develop animal models useful for the development of preventive and therapeutic drugs for these diseases. Research is being done.

그러나, 기존에 보고된 비알코올성 지방간염 동물 모델은 간염, 간경화, 간암으로 진행이 촉진되는 표현형을 가진 심각한 간질환의 모델로, 초기 간질환 연구 모델로 사용하는 데 제한적이다. 또한, 그 제조 방법은 비정상적 고지방식의 투여 혹은 화학물질 투여에 의해 심각한 조직 병변을 야기시키는 단계를 포함하므로, 이러한 모델은 케미컬 기반의 모델이다. 더욱이, 이러한 동물 모델은 약물의 흡수, 분포, 대사, 배설 등에 관여하는 다양한 당쇄 말단이 인간과 유사한 구조를 가지는지 불확실하여 그 모델에서 효능을 나타낸 약물이 실제로 인간에서도 동일하거나 유사한 효능을 나타낼 것인지를 보장하지 못한다.However, the previously reported non-alcoholic steatohepatitis animal model is a model of severe liver disease with a phenotype that promotes progression to hepatitis, cirrhosis, and liver cancer, and is limited in its use as an early liver disease research model. Additionally, since the manufacturing method includes the step of causing serious tissue lesions by administering an abnormal high-fat diet or administering chemicals, this model is a chemical-based model. Moreover, in these animal models, it is unclear whether the various sugar chain terminals involved in drug absorption, distribution, metabolism, excretion, etc. have structures similar to those in humans, so it is unclear whether drugs that show efficacy in the model will actually show the same or similar efficacy in humans. It is not guaranteed.

따라서, 현대인의 생활양식 변화에 따른 비만, 당뇨병 등을 배경으로 하는 고지혈증, 당뇨, 동맥경화나 비알코올성 지방간염 등에 대한 치료 또는 예방 치료약의 개발을 위해서는, 심각한 조직 병변이 유발된 동물 모델이 아니라 비정상적 지질 대사로 인한 중성지방 증가를 동반하는 지질 대사 기능 장애와 관련된 질환 (예컨대, 비알코올성 지방간염)의 병변을 나타내는 동물 모델 이 필요하다. 또한, 이러한 동물 모델이 약물의 흡수, 분포, 대사, 배설 등에 관여하는 다양한 당쇄 말단이 인간과 유사한 구조를 보인다면, 지질 대사 기능 장애와 관련된 질환을 더욱 효과적으로 예방하거나 치료할 수 있는 약물을 신뢰성있게 개발하는데 도움이 될 수 있다. Therefore, in order to develop therapeutic or preventive drugs for hyperlipidemia, diabetes, arteriosclerosis, and non-alcoholic steatohepatitis due to obesity, diabetes, etc. due to changes in modern people's lifestyle, it is necessary to use an abnormal animal model rather than an animal model with serious tissue lesions. Animal models representing the lesions of diseases associated with lipid metabolic dysfunction accompanied by increased triglycerides due to lipid metabolism (e.g., nonalcoholic steatohepatitis) are needed. In addition, if these animal models show similar structures to humans in the various sugar chain terminals involved in drug absorption, distribution, metabolism, excretion, etc., drugs that can more effectively prevent or treat diseases related to lipid metabolism dysfunction can be reliably developed. It can be helpful in doing so.

(비특허문헌 1)(Non-patent Document 1)

MC Wallace et al. Standard Operating Procedures in Experimental Liver Research: Thioacetamide model in mice and rats, Laboratory Animals 2015, Vol. 49(S1) 21-29. MC Wallace et al . Standard Operating Procedures in Experimental Liver Research: Thioacetamide model in mice and rats, Laboratory Animals 2015, Vol. 49(S1) 21-29.

(비특허문헌 2)(Non-patent Document 2)

Contois, J.H.; Warnick, G.R.; Sniderman, A.D. Reliability of low-density lipoprotein cholesterol, non-high-density lipoprotein cholesterol, and apolipoprotein B measurement. J Clin Lipidol 2011, 5, 264-272.Contois, J. H.; Warnick, G.R.; Sniderman, A.D. Reliability of low-density lipoprotein cholesterol, non-high-density lipoprotein cholesterol, and apolipoprotein B measurement. J Clin Lipidol 2011, 5, 264-272.

(비특허문헌 3)(Non-patent Document 3)

McCormick, S.P et al. Transgenic mice that overexpress mouse apolipoprotein B. Evidence that the DNA sequences controlling intestinal expression of the apolipoprotein B gene are distant from the structural gene. J Biol Chem 1996, 271, 11963-11970.McCormick, SP et al . Transgenic mice that overexpress mouse apolipoprotein B. Evidence that the DNA sequences controlling intestinal expression of the apolipoprotein B gene are distant from the structural gene. J Biol Chem 1996, 271, 11963-11970.

(비특허문헌 4)(Non-patent Document 4)

Santos, A.J.; Nogueira, C.; Ortega-Bellido, M.; Malhotra, V. TANGO1 and Mia2/cTAGE5 (TALI) cooperate to export bulky pre-chylomicrons/VLDLs from the endoplasmic reticulum. J Cell Biol 2016, 213, 343-354.Santos, A.J.; Nogueira, C.; Ortega-Bellido, M.; Malhotra, V. TANGO1 and Mia2/cTAGE5 (TALI) cooperate to export bulky pre-chylomicrons/VLDLs from the endoplasmic reticulum. J Cell Biol 2016, 213, 343-354.

본 발명의 과제는, 대사증후군 또는 지질 대사 기능 장애를 갖는 형질전환 마우스를 제공하는 것이다. The object of the present invention is to provide transgenic mice with metabolic syndrome or lipid metabolism dysfunction.

본 발명의 다른 과제는, 대사증후군 또는 지질 대사 기능 장애를 갖는 형질전환 마우스 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for producing transgenic mice with metabolic syndrome or lipid metabolism dysfunction.

본 발명의 또 다른 과제는, 상기 형질전환 마우스에 지질 대사 기능 장애와 관련된 질환의 예방 또는 치료용 약물 후보 물질을 투여하는 단계를 포함하는, 지질 대사 기능 장애와 관련된 질환의 예방 또는 치료용 약물 후보 물질을 평가하는 방법을 제공한다. Another object of the present invention is a drug candidate for the prevention or treatment of diseases related to lipid metabolism dysfunction, comprising the step of administering a drug candidate for the prevention or treatment of diseases related to lipid metabolism dysfunction to the transgenic mouse. Provides methods for evaluating materials.

본 출원에 의해 개시되는 기술의 일 양태에 따르면, Neu2 유전자가 결손된 형질전환 마우스가 제공된다. According to one aspect of the technology disclosed by the present application, a transgenic mouse lacking the Neu2 gene is provided.

본 출원에 의해 개시되는 기술의 다른 양태에 따르면, 혈액 내 중성 지방의 증가를 특징으로 하는, Neu2 유전자가 결손된 형질전환 마우스가 제공된다. According to another aspect of the technology disclosed by the present application, transgenic mice lacking the Neu2 gene are provided, characterized by an increase in triglycerides in the blood.

본 출원에 의해 개시되는 기술의 또 다른 양태에 따르면, Neu2 유전자를 결손시키는 단계를 포함하는 형질전환 마우스의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the technology disclosed by the present application, a method for producing a transgenic mouse comprising the step of deleting the Neu2 gene is provided.

본 출원에 의해 개시되는 기술의 일 양태에 따르면, (a) Neu2 유전자의 표적 부위에 대응하는 가이드 RNA(gRNA)를 Cas9 단백질과 혼합하는 단계; (b) gRNA와 Cas9 단백질의 혼합물을 마우스의 수정란에 처리하는 단계; (c)상기 마우스의 수정란을 대리모 마우스에 착상시키는 단계; (d) 대리모 마우스가 출산한 마우스 중 Neu2 유전자가 결손된 마우스를 선택하는 단계; 및 (e) Neu2 유전자가 결손된 마우스간 교배를 통해, Neu2가 결손된 형질전환된 마우스를 확립하는 단계; 를 포함하는 형질전환 마우스의 제조방법이 제공된다. According to one aspect of the technology disclosed by the present application, (a) mixing a guide RNA (gRNA) corresponding to the target site of the Neu2 gene with the Cas9 protein; (b) treating a fertilized mouse egg with a mixture of gRNA and Cas9 protein; (c) implanting the fertilized egg of the mouse into a surrogate mouse; (d) selecting a mouse with a deletion of the Neu2 gene among mice given birth by a surrogate mother mouse; and (e) establishing transgenic mice lacking Neu2 through crossbreeding between mice lacking the Neu2 gene; A method for producing a transgenic mouse comprising a is provided.

본 출원에 의해 개시되는 기술의 일 양태에 따르면, Neu2 유전자가 결손된 형질전환 마우스에 지질 대사 기능 장애와 관련된 질환(예를 들어, 심혈관 질환, 뇌혈관질환, 허혈성심질환)의 예방 또는 치료용 약물 후보 물질을 투여하는 단계를 포함하는, 지질 대사 기능 장애와 관련된 질환의 예방 또는 치료용 약물 후보 물질을 평가하는 방법이 제공된다. According to one aspect of the technology disclosed by the present application, a drug for preventing or treating diseases related to lipid metabolism dysfunction (e.g., cardiovascular disease, cerebrovascular disease, ischemic heart disease) in transgenic mice lacking the Neu2 gene. A method is provided for evaluating a drug candidate for the prevention or treatment of diseases associated with lipid metabolism dysfunction, comprising the step of administering the candidate material.

본 출원에 의해 개시되는 기술의 다른 양태에 따르면, Neu2 유전자가 결손된 형질전환 마우스에 당뇨, 동맥경화, 고혈압, 비만, 고지혈증, 지방간, 간염, 뇌졸중 및 심장질환에서 선택되는 질환의 예방 또는 치료용 약물 후보 물질을 투여하는 단계를 포함하는, 상기 질환의 예방 또는 치료용 약물 후보 물질을 평가하는 방법이 제공된다. According to another aspect of the technology disclosed by the present application, transgenic mice lacking the Neu2 gene are used for the prevention or treatment of diseases selected from diabetes, arteriosclerosis, hypertension, obesity, hyperlipidemia, fatty liver, hepatitis, stroke, and heart disease. A method for evaluating a drug candidate for preventing or treating the disease is provided, comprising the step of administering the drug candidate.

본 출원에 의해 개시되는 기술의 또 다른 양태에 따르면, Neu2 유전자가 결손된 형질전환 마우스 유래 세포가 제공된다.According to another aspect of the technology disclosed by the present application, cells derived from transgenic mice lacking the Neu2 gene are provided.

본 출원에 의해 개시되는 기술의 일 양태에 따르면, Neu2 유전자가 결손된 형질전환 마우스 유래 수정란 또는 이로부터 만들어진 배아로부터 유래된 세포가 제공된다. According to one aspect of the technology disclosed by the present application, cells derived from fertilized eggs derived from transgenic mice lacking the Neu2 gene or embryos created therefrom are provided.

본 발명에 따른 Neu2 결손마우스는 단순 지방간에서 지방간염으로 진행되는 병변을 나타낸다는 점에서, 대사증후군 등에 의한 초기 지방간 모델이나 현대인의 생활양식에 따른 비만 또는 당뇨병 배경의 비알코올성 지방간염과 같은 지질 대사 기능 장애와 관련된 질환에 대한 동물 모델을 제공하는 바, 그러한 질환을 예방하거나 치료하기 위한 약물을 개발하기 위한 모델로 유용하게 사용될 수 있다. Neu2- deficient mouse according to the present invention exhibits lesions that progress from simple fatty liver to steatohepatitis, and thus has lipid metabolism, such as an early fatty liver model due to metabolic syndrome or non-alcoholic steatohepatitis in the background of obesity or diabetes according to modern lifestyles. Since it provides an animal model for diseases related to functional disorders, it can be useful as a model for developing drugs to prevent or treat such diseases.

도 1은 Neu2 결손마우스(N2KO)와 정상마우스(WT)에서 근육 및 간 조직을 적출하여 제작한 파라핀 블록에 대해 Neu2 면역염색과 Sambucus nigra lectin(SNL) 염색을 수행한 결과를 나타낸다.
도 2a는 Neu2 결손마우스(N2KO)와 정상마우스(WT)에서 근육 조직을 적출하여 제작한 파라핀 블록에 대해 H&E 염색을 수행하여 얻은 이미지를 나타내고, 도 2b는 도 2a에 나타낸 이미지로부터 근외막(perimysium)의 면적 및 근섬유(Myofiber) 영역의 면적을 정량분석한 결과를 나타낸다.
도 3a는 Neu2 결손마우스(N2KO)와 정상마우스(WT)에서 근육 조직을 적출하여 제작한 파라핀 블록에 대해 MyoD 단백질의 면역염색을 수행하여 얻은 이미지를 나타내고, 도 3b는 도 3a에 나타낸 이미지로부터 MyoD를 발현하는 세포 수를 계수한 결과를 나타낸다.
도 4a는 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)에서 6주령에서 16주령 사이의 체중 증가 변화를 나타내며, 도 4b는 16주령 및 50주령째에 정상마우스(WT) 및 Neu2 결손마우스(N2KO)의 체중을 측정한 결과를 나타낸다.
도 5는 40주령의 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)의 크기를 비교한 사진을 나타낸다.
도 6은 10주령, 15주령, 25주령, 및 45주령의 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)를 대상으로 Rotarod 운동능력 검사를 수행한 결과를 나타낸다.
도 7은 25주령의 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)에서 Rotarod 운동능력 검사를 반복 수행하여 운동 학습 능력을 비교한 결과를 나타낸다.
도 8은 동일한 주령의 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)를 대상으로 Treadmill 운동능력 검사를 실시한 결과를 나타낸다.
도 9a는 동일한 주령의 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)를 대상으로 수행한 Indirect Calorimetry 검사에서의 산소 소비율 측정 결과를 나타내며, 도 9b는 상기 Indirect Calorimetry 검사에서의 이산화탄소 발생율 및 에너지 소비율 분석 결과를 나타낸다.
도 10은 10/15/25주령 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)의 혈청에서 중성지방을 모니터링한 결과를 나타낸다.
도 11은 10/15/25/45주령 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)에서 간 조직을 적출하여 제작한 파라핀 블록에 대해 H&E 조직염색을 수행하여 두 마우스 간 조직의 형태적 변화를 관찰한 결과를 나타낸다.
도 12a는 25주령 및 45주령 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)의 간 조직으로부터 파라핀 블록을 제작하여 마손삼색(Masson trichrome) 염색을 수행하여 얻은 이미지를 나타내고, 도 12b는 25주령 및 45주령 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)의 간지방증 정도 및 간섬유화 정도를 정량분석한 결과를 나타낸다.
도 13a는 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)에서 간 조직을 적출하여 제작한 파라핀 블록에 적출된 간 조직 내 지방방울(Lipid Droplet)을 확인할 수 있는 마커인 OXPAT 단백질에 대한 면역염색을 수행하여 얻은 이미지를 나타내고, 도 13b는 상기 간 조직에서의 OXPAT 단백질의 함량을 분석한 결과를 나타낸다.
도 14a는 45주령 마우스 간 조직 균질액(Tissue Lysates)을 이용하여 유리지방산 함량을 분석한 결과를 나타내며, 도 14b는 45주령 마우스 간 조직에서의 미토콘드리아의 기능을 대표하는 효소인 citrate synthase(CS)의 활성 측정 결과를 나타낸다.
도 15는 정상마우스와 Neu2 결손마우스의 간 조직을 적출하고 질량 분석을 이용하여 당펩타이드 분석을 수행하기 위한 모식도를 나타낸다.
도 16은 정상마우스와 Neu2 결손마우스의 간 조직을 적출하고 질량 분석을 이용하여 당펩타이드 분석을 수행한 결과를 나타낸다.
도 17은 도 16에서 분석된 69개의 당단백질들에 대해 유전자 온톨로지(Gene Ontology; GO) 분석을 통해 관련되는 생물학적 과정(Biological Process)을 분석한 결과를 나타낸다.
Figure 1 shows the results of Neu2 immunostaining and Sambucus nigra lectin (SNL) staining on paraffin blocks prepared by extracting muscle and liver tissues from Neu2 -deficient mice (N2KO) and normal mice (WT).
Figure 2a shows an image obtained by performing H&E staining on a paraffin block prepared by extracting muscle tissue from a Neu2- deficient mouse (N2KO) and a normal mouse (WT), and Figure 2b shows the perimysium from the image shown in Figure 2a. ) shows the results of quantitative analysis of the area of the area and the area of the muscle fiber (Myofiber) area.
Figure 3a shows an image obtained by immunostaining MyoD protein on a paraffin block prepared by extracting muscle tissue from Neu2 -deficient mouse (N2KO) and normal mouse (WT), and Figure 3b shows MyoD protein from the image shown in Figure 3a. Shows the results of counting the number of cells expressing .
Figure 4a shows changes in body weight gain between 6 and 16 weeks of age in normal mice (WT) and Neu2 knockout mice (N2KO), and Figure 4b shows changes in body weight gain in normal mice (WT) and Neu2 knockout mice (N2KO) at 16 and 50 weeks of age. ) shows the results of measuring the body weight.
Figure 5 shows a photograph comparing the size of a 40-week-old normal mouse (WT) and a Neu2- deficient mouse (N2KO).
Figure 6 shows the results of the Rotarod exercise ability test on normal mice (WT) and Neu2- deficient mice (N2KO) at 10, 15, 25, and 45 weeks of age.
Figure 7 shows the results of comparing motor learning ability by repeatedly performing the Rotarod motor ability test in 25-week-old normal mice (WT) and Neu2- deficient mice (N2KO).
Figure 8 shows the results of the Treadmill exercise ability test on normal mice (WT) and Neu2- deficient mice (N2KO) of the same week of age.
Figure 9a shows the results of oxygen consumption rate measurement in the indirect calorimetry test performed on normal mice (WT) and Neu2- deficient mice (N2KO) of the same week of age, and Figure 9b shows the analysis of carbon dioxide generation rate and energy consumption rate in the indirect calorimetry test. Shows the results.
Figure 10 shows the results of monitoring triglycerides in the serum of 10/15/25 week old normal mice (WT) and Neu2- deficient mice (N2KO).
Figure 11 shows the morphological changes in the liver tissues of the two mice by performing H&E tissue staining on paraffin blocks prepared by extracting liver tissues from 10/15/25/45 week old normal mice (WT) and Neu2 deficient mice (N2KO). Indicates the observed results.
Figure 12a shows images obtained by making paraffin blocks from liver tissues of normal mice (WT) and Neu2 -deficient mice (N2KO) at 25 and 45 weeks of age and performing Masson trichrome staining, and Figure 12b shows images obtained from liver tissues of normal mice (WT) and Neu2-deficient mice (N2KO) at 25 and 45 weeks of age. The results of quantitative analysis of the degree of hepatic steatosis and liver fibrosis in 45-week-old normal mice (WT) and Neu2- deficient mice (N2KO) are shown.
Figure 13a shows immunostaining for OXPAT protein, a marker that can identify lipid droplets in the liver tissue extracted from paraffin blocks prepared by extracting liver tissue from normal mice (WT) and Neu2- deficient mice (N2KO). The images obtained through the process are shown, and Figure 13b shows the results of analyzing the content of OXPAT protein in the liver tissue.
Figure 14a shows the results of analyzing the free fatty acid content using 45-week-old mouse liver tissue homogenates (Tissue Lysates), and Figure 14b shows citrate synthase (CS), an enzyme representing the function of mitochondria in 45-week-old mouse liver tissue. Shows the activity measurement results.
Figure 15 shows a schematic diagram for extracting liver tissue from normal mice and Neu2- deficient mice and performing glycopeptide analysis using mass spectrometry.
Figure 16 shows the results of extracting liver tissues from normal mice and Neu2- deficient mice and analyzing glycopeptides using mass spectrometry.
Figure 17 shows the results of analyzing the biological processes related to the 69 glycoproteins analyzed in Figure 16 through Gene Ontology (GO) analysis.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

일 구체예로서 본 발명은 Neu2 유전자가 결손된 형질전환 마우스를 제공한다. As one specific example, the present invention provides transgenic mice lacking the Neu2 gene.

상기 Neu2 유전자가 결손된 형질전환 마우스는 다음과 같은 특징을 갖는 마우스 모델을 제공한다. The transgenic mouse lacking the Neu2 gene provides a mouse model with the following characteristics.

(1) 상기 마우스 모델의 제조시, 비정상적인 고지방 식이가 아닌 정상 식이가 급여되고; 이러한 정상 식이 환경에서 자연적으로 혈액 내 중성지방이 증가하여 지방간 병변이 진행된다(즉, 지방간의 여러 형태 중 단순 지방간에서 지방간염으로 진행되는 병변을 나타냄). 따라서, 상기 마우스 모델은 대사증후군 등에 의한 초기 지방간 모델을 제공할 수 있다.(1) When preparing the mouse model, a normal diet rather than an abnormal high-fat diet is fed; In this normal dietary environment, neutral fat in the blood naturally increases and fatty liver lesions progress (that is, among the various forms of fatty liver, it refers to lesions that progress from simple fatty liver to steatohepatitis). Therefore, the mouse model can provide a model for early fatty liver disease caused by metabolic syndrome, etc.

(2) 상기 마우스 모델에서는, 10주령에서 50주령에 이르기까지 전주령에 걸쳐 비알코올성 지방간염의 진행(간 조직내 지방증(steatosis), 간 조직의 섬유화(fibrosis) 병변, 꾸준한 체중 증가 등)을 나타내어, 현대인의 생활양식에 따른 비만이나 당뇨병 배경의 비알코올성 지방간염 동물 모델, 특히 노화에 따른 고지혈증, 지방간 병변 및 섬유화를 동반하는 간경변증을 발증하는 동물 모델을 제공할 수 있다.(2) In the mouse model, the progression of non-alcoholic steatohepatitis (steatosis in liver tissue, fibrosis lesions in liver tissue, steady weight gain, etc.) was observed throughout the entire age range from 10 to 50 weeks of age. In this way, it is possible to provide an animal model of non-alcoholic steatohepatitis in the background of obesity or diabetes according to modern people's lifestyle, especially an animal model that develops cirrhosis accompanied by hyperlipidemia, fatty liver lesions, and fibrosis due to aging.

(3) 당 가수분해 효소 계열에 속하는 단백질 중 인간에서는 발현이 낮거나 없는 마우스 특이적 유전자인 Neu2가 결손된 상기 마우스 모델은 다양한 약물 효능 테스트에서 기존의 마우스 모델보다 인간의 반응을 더 잘 대변할 수 있다. (3) The mouse model lacking Neu2 , a mouse-specific gene with low or no expression in humans among proteins belonging to the glycohydrolyzing enzyme family, can better represent human responses than existing mouse models in various drug efficacy tests. You can.

본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 Neu2 결손된 형질전환 마우스는 혈액 내 중성 지방의 증가를 특징으로 한다. In one embodiment of the present invention, the Neu2- deficient transgenic mouse of the present invention is characterized by an increase in triglycerides in the blood.

본 발명에서 형질전환된 마우스 제조에 사용되는 마우스는 당업자가 적절히 선택하여 사용할 수 있는, 공지된 임의의 종류를 사용할 수 있다. The mouse used to produce the transgenic mouse in the present invention can be of any known type that can be appropriately selected and used by a person skilled in the art.

일 구체예에서, 형질전환된 마우스 제조에 사용되는 마우스로서 C57BL/6J 마우스를 사용할 수 있다. In one embodiment, C57BL/6J mice can be used as mice used to produce transgenic mice.

Neu2 유전자는 마우스의 첫 번째 염색체상에 존재하며 sialidase (neuraminidase라고도 지칭됨) 단백질을 코딩하는 유전자이다. 현재까지 포유류의 sialidase 로서 4개의 sialidase 단백질(Neu1, Neu2, Neu3 및 Neu4)이 알려져 있다. 그러나, Neu1, Neu3 및 Neu4 단백질은 뇌에서 발현되는 반면에 Neu2 단백질은 뇌에서는 발현되지 않는 것으로 알려져 있다. 상기 Neu1, Neu3 및/또는 Neu4 유전자가 결손된 마우스는 신경계질환 모델로 사용되는 것으로 알려져 있다(PLoS One. 2015 Nov 16;10(11):e0143218. FASEB J. 2017 Aug;31(8):3467-3483). Neu1 내지 Neu4 결손이 이상지질혈증에 관련되는지 여부에 대해서는 알려진 바 없다. 또한, Neu2와 관련하여 silaidase-2 isoform 1, sialidase-2 isoform 2, sialidase-2 isoform3 의 세 가지 isoform이 존재하는 것으로 알려져 있다. The Neu2 gene is located on the first chromosome of mice and encodes the sialidase (also referred to as neuraminidase) protein. To date, four sialidase proteins (Neu1, Neu2, Neu3, and Neu4) are known as mammalian sialidase. However, it is known that Neu1, Neu3 and Neu4 proteins are expressed in the brain, whereas Neu2 protein is not expressed in the brain. Mice lacking the Neu1 , Neu3 and/or Neu4 genes are known to be used as models for neurological diseases (PLoS One. 2015 Nov 16;10(11):e0143218. FASEB J. 2017 Aug;31(8):3467 -3483). It is not known whether Neu1 to Neu4 deletions are associated with dyslipidemia. In addition, it is known that three isoforms related to Neu2 exist: silaidase-2 isoform 1, sialidase-2 isoform 2, and sialidase-2 isoform 3.

본 발명의 일 구체예에서, Neu2 유전자는 NCBI Gene: 23956 일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the Neu2 gene may be NCBI Gene: 23956.

본 발명의 다른 구체예에서는, Neu2 유전자의 결손이 Neu2 유전자의 엑손 영역에 일어난 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the Neu2 gene deletion may occur in the exon region of the Neu2 gene.

Neu2 유전자의 결손은 뉴클레아제에 의하여 인위적으로 발생될 수 있다. 예를 들어, Neu2 유전자의 결손은 하기 뉴클레아제 중 하나 이상을 사용할 수 있다. Deletion of the Neu2 gene can be artificially created by nuclease. For example, deletion of the Neu2 gene may use one or more of the following nucleases.

(a) 징크 핑거 뉴클레아제(ZFN);(a) zinc finger nuclease (ZFN);

(b) 전사 활성화 인자 유사 이펙터 뉴클레아제(TALEN);(b) transcription activator-like effector nuclease (TALEN);

(c) 메가뉴클레아제; 또는(c) meganuclease; or

(d) RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN)(d) RNA-Guided Endonuclease (RGEN)

일 실시예로서, Neu2 유전자의 결손은 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN)에 의해 인위적으로 조작될 수 있다. As an example, deletion of the Neu2 gene can be artificially engineered by RNA-Guided Endonuclease (RGEN).

본 발명의 대표적인 구현예는 CRISPR 관련 뉴클레아제(nuclease) Cas9 및 서열 특이적 가이드(guide) RNA(gRNA)를 비롯한 CRISPR 시스템의 성분을 마우스 수정란 세포 내로 도입함으로써, 서열-유도된 이중 가닥 절단을 유도하는 CRISPR 시스템의 능력을 이용하여 상기 절단을 유도하는 단계를 포함한다. A representative embodiment of the present invention is to introduce sequence-induced double-strand breaks by introducing components of the CRISPR system, including the CRISPR-related nuclease Cas9 and sequence-specific guide RNA (gRNA), into mouse fertilized egg cells. and inducing said cleavage using the ability of the CRISPR system to induce.

CRISPR 관련 뉴클레아제 Cas9 및 서열 특이적 가이드 RNA(gRNA)를 비롯한 CRISPR 시스템의 성분은 하나 이상의 벡터, 예컨대, 플라스미드 상에 코딩된 상태로 세포 내로 도입될 수 있다. Components of the CRISPR system, including the CRISPR-related nuclease Cas9 and sequence-specific guide RNA (gRNA), can be introduced into cells as encoded on one or more vectors, such as plasmids.

CRISPR/Cas9 시스템은 Cas 유전자의 발현 또는 활성 유도에 관여하는 전사물 및 다른 요소를 포함한다. CRISPR/Cas9 시스템은 타입 I, 타입 II 또는 타입 III 시스템일 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법 및 조성물은 핵산의 부위 특이적 절단을 위해 CRISPR 복합체(Cas 단백질과 복합체를 형성한 가이드 RNA(gRNA)를 포함함)를 이용함으로써 CRISPR/Cas9 시스템을 사용한다.The CRISPR/Cas9 system includes transcripts and other elements involved in inducing the expression or activity of Cas genes. The CRISPR/Cas9 system may be a Type I, Type II, or Type III system. The methods and compositions disclosed herein utilize the CRISPR/Cas9 system by utilizing the CRISPR complex (comprising a guide RNA (gRNA) complexed with a Cas protein) for site-specific cleavage of nucleic acids.

본 발명의 일 구체예에서는, Neu2 유전자의 엑손 영역 내의 표적 부위에 대응하는 가이드 RNA와 Cas9 단백질에 의하여 Neu2 유전자의 결손이 이루어질 수 있다. Neu2 유전자의 엑손 영역 내의 표적 부위의 서열은 Neu2 유전자의 핵산 서열 중 하나 이상의 부위일 수 있다. In one embodiment of the present invention, deletion of the Neu2 gene can be achieved by guide RNA and Cas9 protein corresponding to the target site in the exon region of the Neu2 gene. The sequence of the target site within the exon region of the Neu2 gene may be one or more regions of the nucleic acid sequence of the Neu2 gene.

본 출원에 의해 개시되는 기술의 다른 양태에 따르면 Neu2 유전자의 표적 부위의 염기서열이 서열번호 1일 수 있다. According to another aspect of the technology disclosed by the present application, the base sequence of the target site of the Neu2 gene may be SEQ ID NO: 1.

상기 가이드 RNA는 비 제한적으로 18 내지 25 bp, 18 내지 24 bp, 18 내지 23 bp, 19 내지 23 bp 또는 20 내지 23 bp의 뉴클레오티드일 수 있다. The guide RNA may be, but is not limited to, nucleotides of 18 to 25 bp, 18 to 24 bp, 18 to 23 bp, 19 to 23 bp or 20 to 23 bp.

예를 들어, 이하의 가이드 RNA를 제공할 수 있다:For example, the following guide RNA may be provided:

또한, Cas 단백질은 일반적으로 적어도 하나의 RNA 인식 또는 결합 도메인을 포함한다. 이러한 도메인은 가이드 RNA(gRNA, 이하에 더욱 상세히 기술됨)와 상호작용할 수 있다.Additionally, Cas proteins typically contain at least one RNA recognition or binding domain. This domain can interact with guide RNA (gRNA, described in more detail below).

Cas 단백질의 예로는 Cas1, Cas1B, Cas2, Cas3, Cas4, Cas5, Cas5e(CasD), Cas6, Cas6e, Cas6f, Cas7, Cas8a1, Cas8a2, Cas8b, Cas8c, Cas9(Csn1 또는 Csx12), Cas10, Casl0d, CasF, CasG, CasH, Csy1, Csy2, Csy3, Cse1(CasA), Cse2(CasB), Cse3(CasE), Cse4(CasC), Csc1, Csc2, Csa5, Csn2, Csm2, Csm3, Csm4, Csm5, Csm6, Cmr1, Cmr3, Cmr4, Cmr5, Cmr6, Csb1, Csb2, Csb3, Csx17, Csx14, Csx10, Csx16, CsaX, Csx3, Csx1, Csx15, Csf1, Csf2, Csf3, Csf4, Cpf1 및 Cu1966, 및 이들의 상동체 또는 변형된 버전(modified version)을 들 수 있다.Examples of Cas proteins include Cas1, Cas1B, Cas2, Cas3, Cas4, Cas5, Cas5e (CasD), Cas6, Cas6e, Cas6f, Cas7, Cas8a1, Cas8a2, Cas8b, Cas8c, Cas9 (Csn1 or Csx12), Cas10, Casl0d, CasF , CasG, CasH, Csy1, Csy2, Csy3, Cse1(CasA), Cse2(CasB), Cse3(CasE), Cse4(CasC), Csc1, Csc2, Csa5, Csn2, Csm2, Csm3, Csm4, Csm5, Csm6, Cmr1 , Cmr3, Cmr4, Cmr5, Cmr6, Csb1, Csb2, Csb3, Csx17, Csx14, Csx10, Csx16, CsaX, Csx3, Csx1, Csx15, Csf1, Csf2, Csf3, Csf4, Cpf1 and Cu1966, and their homologs or variants. A modified version may be included.

Cas 단백질은 타입 II CRISPR/Cas 시스템으로부터 유래될 수 있다. 예를 들어, Cas 단백질은 Cas9 단백질이거나, Cas9 단백질로부터 유래될 수 있다.Cas proteins can be derived from type II CRISPR/Cas systems. For example, a Cas protein may be a Cas9 protein or may be derived from a Cas9 protein.

Cas 단백질은 또한 융합 단백질일 수 있다. 예를 들어, Cas 단백질은 절단 도메인, 후성적 변형 도메인, 전사활성화 도메인 또는 전사 억제인자 도메인에 융합될 수 있다. 융합된 도메인 또는 이종 폴리 펩티드는 N 말단, C 말단, 또는 Cas 단백질 내부에 위치할 수 있다.Cas proteins can also be fusion proteins. For example, a Cas protein can be fused to a cleavage domain, epigenetic modification domain, transactivation domain, or transcriptional repressor domain. The fused domain or heterologous polypeptide can be located at the N terminus, C terminus, or internal to the Cas protein.

또한, Cas 단백질은 이종 폴리펩티드에 융합될 수 있다. 이종 펩티드는 예를 들어, 핵을 표적화하기 위한 SV40 NLS와 같은 핵 국재화 시그널 (NLS), 미토콘드리아를 표적화하기 위한 미토콘드리아 국재화 시그널, ER 보류 시그널(retention signal) 등을 포함한다. 이러한 시그널은 N 말단, C 말단 또는 Cas 단백질 내의 어디에도 위치할 수 있다.Additionally, Cas proteins can be fused to heterologous polypeptides. Heterologous peptides include, for example, nuclear localization signals (NLS) such as SV40 NLS for targeting the nucleus, mitochondrial localization signals for targeting mitochondria, ER retention signals, etc. These signals can be located at the N terminus, C terminus, or anywhere within the Cas protein.

Cas 단백질은 또한 세포 투과성 도메인에 연결될 수 있다. 예를 들어, 세포 투과성 도메인은 HIV-1 TAT단백질, 인간 B형 간염 바이러스 유래의 TLM 세포 투과성 모티프, MPG, Pep-1, VP22, 단순 헤르페스 바이러스 유래의 세포 투과성 펩티드, 또는 폴리아르기닌 펩티드 서열로부터 유래될 수 있다.Cas proteins can also be linked to a cell permeable domain. For example, the cell-penetrating domain is derived from the HIV-1 TAT protein, the TLM cell-penetrating motif from human hepatitis B virus, MPG, Pep-1, VP22, a cell-penetrating peptide from herpes simplex virus, or a polyarginine peptide sequence. It can be.

Cas 단백질은 또한 추적 또는 정제를 용이하게 하기 위한 이종 폴리펩티드, 예를 들어 형광 단백질, 정제 태그 또는 에피토프 태그를 포함할 수 있다.Cas proteins may also contain heterologous polypeptides, such as fluorescent proteins, purification tags, or epitope tags to facilitate tracking or purification.

Cas 단백질은 임의의 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, Cas 단백질은 gRNA와 복합체를 형성한 Cas 단백질과 같은 단백질의 형태로 제공될 수 있다. 대안적으로, Cas 단백질은 RNA(예를 들어, 메신저 RNA(mRNA)) 또는 DNA와 같은, Cas 단백질을 암호화하는 핵산의 형태로 제공될 수 있다. 임의로, Cas 단백질을 암호화하는 핵산은 특정 세포 또는 유기체에서 단백질로의 효율적인 번역을 위해 코돈 최적화될 수 있다.Cas proteins can be provided in any form. For example, Cas protein may be provided in the form of a protein such as Cas protein complexed with gRNA. Alternatively, the Cas protein may be provided in the form of a nucleic acid encoding the Cas protein, such as RNA (e.g., messenger RNA (mRNA)) or DNA. Optionally, the nucleic acid encoding the Cas protein can be codon optimized for efficient translation into the protein in a particular cell or organism.

Cas 단백질을 암호화하는 핵산은 세포의 게놈에 안정하게 통합될 수 있으며, 세포에서 활성인 프로모터에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 대안적으로, Cas 단백질을 암호화하는 핵산은 발현 구축물의 프로모터에 작동가능하게 연결될 수 있다.A nucleic acid encoding a Cas protein can be stably integrated into the genome of a cell and can be operably linked to a promoter that is active in the cell. Alternatively, the nucleic acid encoding the Cas protein can be operably linked to the promoter of the expression construct.

발명의 다른 구체예에서, 본 발명은 인위적으로 조작된 Neu2 유전자 및 이로부터 발현되는 산물 중 하나 이상을 포함하는, 인위적으로 조작된 세포 또는 배아를 제공할 수 있다. 상기 세포 또는 배아는 핵산 서열 내 Neu2 유전자가 결손된 점을 특징으로 하는 개체로 발달할 수 있다. In another embodiment of the invention, the present invention can provide artificially engineered cells or embryos comprising one or more of the artificially engineered Neu2 gene and the products expressed therefrom. The cell or embryo may develop into an entity characterized by a deletion of the Neu2 gene in the nucleic acid sequence.

"가이드 RNA" 또는 "gRNA"는 Cas 단백질에 결합하고, 표적 DNA 내의 특정 위치의 Cas 단백질을 표적으로 하는 RNA 분자를 포함한다. 가이드 RNA는 2개의 세그먼트, 즉, "DNA 표적 세그먼트"와 "단백질 결합 세그먼트"를 포함할 수 있다. "세그먼트"는 RNA의 뉴클레오티드의 연속 스트레치와 같은, 분자의 세그먼트, 섹션 또는 영역을 포함한다. 일부 gRNA는 2개의 분리된 RNA 분자, 즉, "활성화(activator)-RNA"인 crRNA와 "표적화(targeter)-RNA"인 tracrRNA를 포함한다. 다른 gRNA는 "단일 분자 gRNA", "단일 가이드 RNA" 또는 "sgRNA"로도 지칭되는 단일 RNA 분자(단일 RNA 폴리뉴클레오티드)이다.“Guide RNA” or “gRNA” includes an RNA molecule that binds to a Cas protein and targets the Cas protein to a specific location within the target DNA. The guide RNA may include two segments, a “DNA targeting segment” and a “protein binding segment”. “Segment” includes a segment, section, or region of a molecule, such as a consecutive stretch of nucleotides in RNA. Some gRNAs contain two separate RNA molecules, crRNA, the “activator RNA,” and tracrRNA, the “targeter RNA.” Other gRNAs are single RNA molecules (single RNA polynucleotides), also referred to as “single molecule gRNA”, “single guide RNA” or “sgRNA”.

crRNA와 대응하는 tracrRNA는 혼성화하여, gRNA를 형성한다. crRNA는 CRISPR RNA 인식 서열에 혼성화하는 단일 가닥 DNA 표적화 세그먼트를 제공한다. 세포 내에서의 변형에 사용된다면, 주어진 crRNA 또는 tracrRNA 분자의 완전 서열은 RNA 분자가 사용될 종류에 특이적이도록 설계될 수 있다.crRNA and the corresponding tracrRNA hybridize to form gRNA. crRNA provides a single-stranded DNA targeting segment that hybridizes to the CRISPR RNA recognition sequence. If used for modification within cells, the complete sequence of a given crRNA or tracrRNA molecule can be designed to be specific for the type of RNA molecule for which it will be used.

주어진 gRNA의 DNA 표적화 세그먼트(crRNA)는 표적 DNA의 서열과 상보적인 뉴클레오티드 서열을 포함한다.The DNA targeting segment (crRNA) of a given gRNA contains a nucleotide sequence complementary to the sequence of the target DNA.

gRNA의 DNA 표적화 세그먼트는 혼성화를 통해 서열 특이적으로 표적 DNA와 상호 작용한다(즉, 염기쌍 형성). 이와 같이, DNA 표적화 세그먼트의 뉴클레오티드 서열은 달라질 수 있으며, gRNA 및 표적 DNA가 상호 작용할 표적 DNA 내의 위치를 결정한다. 대상 gRNA의 DNA 표적화 세그먼트는 표적 DNA 내의 원하는 서열에 혼성화되도록 변형될 수 있다.The DNA targeting segment of the gRNA interacts sequence-specifically with the target DNA through hybridization (i.e., base pairing). As such, the nucleotide sequence of the DNA targeting segment can vary and determines the location within the target DNA at which the gRNA and target DNA will interact. The DNA targeting segment of the gRNA of interest can be modified to hybridize to the desired sequence in the target DNA.

DNA 표적화 세그먼트는 약 12개의 뉴클레오티드 내지 약 100개의 뉴클레오티드의 길이를 가질 수 있다. 예를들어, DNA 표적화 세그먼트는 약 12개의 뉴클레오티드(nt) 내지 약 80개의 nt, 약 12개의 nt 내지 약 50개의 nt, 약 12개의 nt 내지 약 40개의 nt, 약 12개의 nt 내지 약 30개의 nt, 약 12개의 nt 내지 약 25개의 nt, 약 12개의 nt 내지 약 20개의 nt, 또는 약 12개의 nt 내지 약 19개의 nt의 길이를 가질 수 있다.The DNA targeting segment can be from about 12 nucleotides to about 100 nucleotides in length. For example, the DNA targeting segment can be about 12 nucleotides (nt) to about 80 nt, about 12 nt to about 50 nt, about 12 nt to about 40 nt, about 12 nt to about 30 nt. , may have a length of from about 12 nt to about 25 nt, from about 12 nt to about 20 nt, or from about 12 nt to about 19 nt.

tracrRNA는 임의의 형태(예를 들어, 전장 tracrRNA 또는 활성 부분 tracrRNA) 및 다양한 길이로 될 수 있다.The tracrRNA can be in any form (e.g., full-length tracrRNA or active partial tracrRNA) and of various lengths.

표적 DNA 내의 DNA 표적화 서열과 CRISPR RNA 인식 서열 사이의 상보성 비율은 적어도 60%(예를 들어, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 또는 100%)일 수 있다.The complementarity ratio between the DNA targeting sequence in the target DNA and the CRISPR RNA recognition sequence is at least 60% (e.g., at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%) %, at least 97%, at least 98%, at least 99%, or 100%).

가이드 RNA는 추가의 바람직한 특징, 예를 들어, 변형되거나 조절된 안정성; 세포내 표적화; 형광 표지를 이용한 추적; 단백질 또는 단백질 복합체에 대한 결합 부위 등을 제공하는 변형 또는 서열을 포함할 수 있다.The guide RNA may have additional desirable characteristics, such as modified or regulated stability; intracellular targeting; tracking using fluorescent labels; It may include modifications or sequences that provide binding sites for proteins or protein complexes.

이러한 변형의 예로는 예를 들어, 5' 캡(예를 들어, 7-메틸구아닐레이트 캡(m7G)); 3' 폴리아데닐화된 테일(즉, 3' 폴리(A) 테일); 리보스위치(riboswitch) 서열(예를 들어, 단백질 및/또는 단백질 복합체에 의한 조절된 안정성 및/또는 조절된 접근성을 고려함); 안정성 제어 서열; dsRNA 이중 나선 구조(즉, 헤어핀)를 형성하는 서열 등을 포함할 수 있다.Examples of such modifications include, for example, 5' caps (e.g., 7-methylguanylate cap (m7G)); 3' polyadenylated tail (i.e., 3' poly(A) tail); riboswitch sequences (e.g., allowing for regulated stability and/or regulated accessibility by proteins and/or protein complexes); stability control sequence; dsRNA may include a sequence that forms a double helix structure (i.e., hairpin), etc.

가이드 RNA는 임의의 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, gRNA는 2개의 분자(분리된 crRNA 및 tracrRNA) 또는 1개의 분자(sgRNA)로서의 RNA 형태 및 임의로 Cas 단백질과의 복합체 형태로 제공될 수 있다. gRNA는 또한 RNA를 암호화하는 DNA의 형태로 제공될 수 있다. gRNA를 암호화하는 DNA는 단일 RNA 분자(sgRNA) 또는 분리된 RNA 분자(예를 들어, 분리된 crRNA 및 tracrRNA)를 암호화할 수 있다.Guide RNA may be provided in any form. For example, the gRNA can be provided in the form of RNA as two molecules (isolated crRNA and tracrRNA) or as one molecule (sgRNA) and optionally in complex with a Cas protein. gRNA can also be provided in the form of DNA encoding RNA. DNA encoding a gRNA may encode a single RNA molecule (sgRNA) or separate RNA molecules (e.g., isolated crRNA and tracrRNA).

gRNA를 암호화하는 DNA는 세포의 게놈에 안정하게 통합될 수 있으며, 세포에서 활성인 프로모터에 작동가능하게 연결될 수 있다. 대안적으로, gRNA를 암호화하는 DNA는 발현 구축물의 프로모터에 작동가능하게 연결될 수 있다.DNA encoding a gRNA can be stably integrated into the genome of a cell and can be operably linked to a promoter that is active in the cell. Alternatively, the DNA encoding the gRNA can be operably linked to the promoter of the expression construct.

본 발명의 일 구체예에서, Neu2가 결손된 마우스는 뉴클레어제에 의하여 Neu 유전자를 결손시키는 단계를 포함하는 형질전환 마우스의 제조방법에 의하여 제조된다. In one embodiment of the present invention, mice deficient in Neu2 are produced by a method for producing transgenic mice including the step of deleting the Neu gene using a nuclease.

본 발명의 다른 구체예에서, Neu2가 결손된 마우스는 하기 순차적인 단계를 수행하여 제조된다:In another embodiment of the invention, mice deficient in Neu2 are prepared by performing the following sequential steps:

(a) Neu2 유전자의 표적 부위에 대응하는 가이드 RNA(gRNA)를 Cas 단백질과 혼합하는 단계; (a) mixing guide RNA (gRNA) corresponding to the target site of the Neu2 gene with Cas protein;

(b) gRNA와 Cas 단백질의 혼합물을 마우스의 수정란에 처리하는 단계;(b) treating a mouse fertilized egg with a mixture of gRNA and Cas protein;

(c) 상기 마우스의 수정란을 대리모 마우스에 착상시키는 단계; (c) implanting the fertilized egg of the mouse into a surrogate mouse;

(d) 대리모 마우스가 출산한 마우스 중 Neu2 유전자가 결손된 마우스를 선택하는 단계; 및 (d) selecting a mouse with a deletion of the Neu2 gene among mice given birth by a surrogate mother mouse; and

(e) Neu2 유전자가 결손된 마우스간 교배를 통해, Neu2가 결손된 형질전환된 마우스를 확립하는 단계. (e) Establishing transgenic mice lacking Neu2 through crossbreeding between mice lacking the Neu2 gene.

상기 Neu2 유전자의 표적부위의 염기서열은 Neu2 유전자의 isoform에 공통적으로 존재하는 염기서열이라면 제한없이 사용될 수 있다. 특히, Neu2 유전자의 표적부위의 염기서열은 서열번호 1의 염기서열일 수 있다. The base sequence of the target region of the Neu2 gene can be used without limitation as long as it is a base sequence that is common to isoforms of the Neu2 gene. In particular, the base sequence of the target region of the Neu2 gene may be the base sequence of SEQ ID NO: 1.

상기 마우스에서의 Neu2 유전자 결손 여부의 확인은 공지된 유전자 검사 방법이라면 제한 없이 사용될 수 있다. Any known genetic testing method can be used without limitation to determine whether the Neu2 gene is defective in the mouse.

본 발명에 따른 Neu2 유전자가 결손된 형질전환 마우스는 교배를 통해 산자 생산이 가능하며, 후대로 상기 유전적 특징의 전달이 가능하여 용이한 재현 가능성을 장점으로 갖는다. The transgenic mouse lacking the Neu2 gene according to the present invention is capable of producing offspring through mating and has the advantage of easy reproducibility as it is possible to transmit the genetic characteristics to future generations.

본 발명의 다른 구체예에서, 본 발명의 Neu2 유전자가 결손된 형질전환 마우스에 지질 대사 기능 장애 관련된 질환의 예방 또는 치료용 약물 후보 물질을 투여하는 단계를 포함하는, 지질 대사 기능 장애 관련된 질환의 예방 또는 치료용 약물 후보 물질을 평가하는 방법을 제공한다. 이때, 상기 지질 대사 기능 장애 관련된 질환은 당뇨, 동맥경화, 고혈압, 비만, 고지혈증, 지방간, 간염, 뇌졸중 및 심장질환에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. In another embodiment of the present invention, prevention of diseases related to lipid metabolism dysfunction, comprising administering a drug candidate for the prevention or treatment of diseases related to lipid metabolism dysfunction to the transgenic mouse lacking the Neu2 gene of the present invention. Alternatively, a method for evaluating therapeutic drug candidates is provided. At this time, the disease related to lipid metabolism dysfunction may be selected from diabetes, arteriosclerosis, hypertension, obesity, hyperlipidemia, fatty liver, hepatitis, stroke, and heart disease, but is not limited thereto.

예를 들어, 본 발명에 따른 동물모델은 지질 대사 기능 장애 관련된 질환을 치료하거나 예방하는데 필요한 연구에, 예를 들어 피험 약제를 스크리닝하는 방법으로 사용될 수 있다.For example, the animal model according to the present invention can be used in research necessary to treat or prevent diseases related to lipid metabolism dysfunction, for example, as a method of screening test drugs.

일 구체예로서, 본 발명의 상기 스크리닝 방법은 As one specific example, the screening method of the present invention

1) Neu2 유전자가 결손된 형질전환 마우스에 지질 대사 기능 장애 관련된 질환을 예방하는 후보물질 및/또는 치료제 후보물질을 투여하는 단계;1) administering candidate substances and/or therapeutic candidates for preventing diseases related to lipid metabolism dysfunction to transgenic mice lacking the Neu2 gene;

2) 후보물질 투여 후, 상기 마우스의 조직을 후보물질을 투여하지 않은 대조군과 비교하여 분석하는 단계를 포함할 수 있다.2) After administration of the candidate substance, it may include analyzing the tissue of the mouse by comparing it with a control group that did not administer the candidate substance.

후보 물질은 펩티드, 단백질, 비펩티드성 화합물, 합성 화합물, 발효 생산물, 세포 추출액, 식물 추출액, 동물 조직 추출액 및 혈장으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 화합물은 신규 화합물이어도 되고, 널리 알려진 화합물이어도 된다. 이러한 후보 물질은 염을 형성하고 있어도 된다.The candidate material is preferably, but not limited to, any one selected from the group consisting of peptides, proteins, non-peptide compounds, synthetic compounds, fermentation products, cell extracts, plant extracts, animal tissue extracts, and plasma. The compound may be a new compound or a well-known compound. These candidate substances may form salts.

상기와 같은 후보 물질을 투여하는 방법으로는 예를 들면, 경구투여, 정맥주사, 피하투여, 피내투여 또는 복강 투여 등 중에서 대상 동물의 증상, 후보 물질의 성질 등에 맞추어 적당히 선택할 수 있다. 또한, 후보 물질의 투여량은 투여 방법 또는 후보 물질의 성질 등에 맞추어 적당히 선택할 수 있다.Methods for administering the above candidate substances include, for example, oral administration, intravenous injection, subcutaneous administration, intradermal administration, or intraperitoneal administration, and can be appropriately selected according to the symptoms of the target animal, the properties of the candidate substance, etc. Additionally, the dosage of the candidate substance can be appropriately selected depending on the administration method or the properties of the candidate substance.

본 발명의 일 구체예에서, 본 발명은 상기 형질전환된 마우스에서 유래한 세포를 제공한다. In one embodiment of the present invention, the present invention provides cells derived from the transgenic mouse.

본 발명의 다른 구체예에서, 상기 세포는 상기 마우스의 수정란 또는 이로부터 만들어진 배아로부터 유래되는 세포일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the cell may be a cell derived from a fertilized egg of the mouse or an embryo created therefrom.

실시예Example

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be explained in more detail by the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these only.

실험방법 1. Rotarod 운동능력 검사Experimental method 1. Rotarod motor ability test

Rotarod 운동능력 검사는 주로 속근을 사용하는 운동을 통해 마우스의 순간적인 근력과 운동균형 등의 능력을 측정하는 검사이다.The Rotarod motor ability test is a test that measures the mouse's instantaneous muscle strength and motor balance abilities through exercises that mainly use fast twitch muscles.

본 검사는 연속 5일 동안 하루에 세 번 반복되었으며, 동일한 기계에서 유사한 실험 프로토콜을 실행하여 마우스를 적응시킨다.This test was repeated three times a day for five consecutive days, and mice were acclimatized by running a similar experimental protocol on the same machine.

본 검사는 3cm 직경의 로드 5개가 연결되어 있는 Rotarod 장치(BS Technolab, 한국)를 사용한다. Rotarod 장치에서 로드를 4rpm으로부터 50rpm으로 5분 동안 가속하여 회전시킨 후, 로드를 50rpm으로 꾸준히 회전시켜 마우스가 로드에서 균형을 잃고 바닥에 떨어질 때까지의 시간을 측정한다. This test uses a Rotarod device (BS Technolab, Korea) with five 3 cm diameter rods connected to each other. In the Rotarod device, the rod is rotated by accelerating from 4 rpm to 50 rpm for 5 minutes, then the rod is steadily rotated at 50 rpm and the time until the mouse loses balance on the rod and falls to the floor is measured.

실험방법 2. Treadmill 운동능력 검사Experimental method 2. Treadmill exercise ability test

Treadmill 운동능력 검사는 주로 지근을 사용하는 운동을 통해 마우스의 지구력을 측정하는 검사이다.The Treadmill exercise ability test is a test that measures the endurance of mice through exercises that mainly use slow twitch muscles.

본 검사는 매주 반복하여 실시하며, 트레드밀의 경사각은 10도로 유지하며, 전기 충격 주파수와 강도는 각각 2Hz, 1.22mA로 설정한다. “피로영역”을 전기 자극용 리드와 동일한 길이로 설정하며, 운동능력 검사 전에 검사 대상 마우스를 대상으로 10분 동안 3m/분에서 5m/분으로 점진적으로 속도를 증가시켜 훈련함으로써 트레드밀에 익숙해지도록 훈련한다. This test is repeated weekly, the incline angle of the treadmill is maintained at 10 degrees, and the frequency and intensity of the electric shock are set to 2Hz and 1.22mA, respectively. The “fatigue area” is set to the same length as the electrical stimulation lead, and before the motor ability test, the test mouse is trained to become accustomed to the treadmill by gradually increasing the speed from 3 m/min to 5 m/min for 10 minutes. do.

본 검사시 검사 대상 마우스는 10분 동안 5m/분의 속도로 운동을 하도록 하며 매 2분마다 1m/분씩 속도를 증가시키며, 이후 최대 속도는 12m/분으로 유지하여 검사를 수행한다. During this test, the mouse subject to the test is asked to exercise at a speed of 5 m/min for 10 minutes, and the speed is increased by 1 m/min every 2 minutes. Afterwards, the maximum speed is maintained at 12 m/min and the test is performed.

트레드밀에서 운동 중인 마우스가 뒤쳐지게 되어 피로영역에서 5초 이상 머물게 되는 것을 “피로 상태”로 정의하며, 트레드밀에서 운동 중인 마우스가 피로 상태에 도달할 때까지의 시간을 측정한다. A “fatigue state” is defined as when a mouse exercising on a treadmill falls behind and stays in the fatigue zone for more than 5 seconds, and the time until the mouse exercising on a treadmill reaches a fatigue state is measured.

실험방법 3. Indirect Calorimetry 검사Experiment Method 3. Indirect Calorimetry Test

Indirect Calorimetry 검사는 마우스의 호흡과 관련된 가스 농도를 측정하여 호흡교환율(RER)을 분석하는 기초대사량 측정 검사로서 마우스 모델의 비만/당뇨 및 대사질환에 관한 예측이 가능한 검사이다.The indirect calorimetry test is a basal metabolic rate measurement test that analyzes the respiratory exchange rate (RER) by measuring the concentration of gases related to breathing in mice. It is a test that can predict obesity/diabetes and metabolic diseases in mouse models.

본 검사는 마우스를 Metabolic cage(OxyletPro System-Physiocage (Panlab, Harvard Apparatus, 미국))에 개체별로 투입한 뒤 20분 간격으로 산소소비량(VO2)과 이산화탄소 생산량(VCo2)을 측정하여 기록한다. In this test, each mouse is placed in a metabolic cage (OxyletPro System-Physiocage (Panlab, Harvard Apparatus, USA)), and oxygen consumption (VO 2 ) and carbon dioxide production (VCo 2 ) are measured and recorded at 20-minute intervals.

RQ 비율은 산소소비량을 이산화탄소 생산량으로 나누어 산출하며, 에너지소비율(EE)은 0.75 제곱 체중의 값을 적용하여 보정된다.The RQ ratio is calculated by dividing oxygen consumption by carbon dioxide production, and the energy expenditure (EE) is corrected by applying the value of 0.75 square body weight.

실시예 1. Example 1. Neu2Neu2 결손마우스(N2KO)의 제조 Preparation of knockout mice (N2KO)

Neu2 결손마우스의 제작을 위한 마우스로서 C57BL/6J 마우스를 선정하였다. C57BL/6J mice were selected as mice for the production of Neu2- deficient mice.

1회의 유전자 편집으로 현재까지 알려진 3종의 Neu2 유전자 isoform(silaidase-2 isoform 1, sialidase-2 isoform 2 및 sialidase-2 isoform3)을 모두 제거할 수 있도록 상기 3종의 Neu2 유전자가 공통적으로 보유하는 엑손을 유전자 편집의 표적부위로서 선정하였다. Exons commonly held by the three Neu2 genes so that all three Neu2 gene isoforms (silaidase-2 isoform 1, sialidase-2 isoform 2, and sialidase-2 isoform3) known to date can be removed with a single gene edit. was selected as the target site for gene editing.

상기 선정된 유전자 편집의 표적부위에 대응하는 가이드 RNA(툴젠, 한국)와 Cas9 단백질(툴젠, 한국)을 혼합하여 C57BL/6J 마우스의 수정란에 주입하였다. 상기 수정란을 대리모 마우스인 암컷 ICR 마우스에 착상시켰다. 대리모 ICR 마우스가 출산한 자손 마우스를 대상으로 유전자형 검사를 실시하여 유전자 편집이 발생한 자손 마우스만 선별하였고, 선별된 자손 마우스간 교배를 통해 최종적으로 Neu2 유전자가 결손된 동형접합자(homozygotes) 마우스를 생산하였다. Guide RNA (Toolgen, Korea) corresponding to the selected target site of gene editing and Cas9 protein (Toolgen, Korea) were mixed and injected into fertilized eggs of C57BL/6J mice. The fertilized egg was implanted into a female ICR mouse, which was a surrogate mother mouse. A genotype test was performed on the offspring mice born to the surrogate ICR mouse, and only the offspring mice in which gene editing occurred were selected. Through crossbreeding between the selected offspring mice, homozygotes mice with a deletion of the Neu2 gene were finally produced. .

이하 실험예에서 사용된 정상마우스(WT)는 정상 C57BL/6J 마우스이다. The normal mouse (WT) used in the following experimental examples is a normal C57BL/6J mouse.

실험예 1. Experimental Example 1. Neu2Neu2 결손마우스의 근육 및 간 조직에서의 Neu2 발현 억제 검증 Verification of inhibition of Neu2 expression in muscle and liver tissues of knockout mice

Neu2 유전자 결손에 의해 마우스의 근육 및 간 조직에서 Neu2 발현이 억제되는지 검증하기 위해, 실시예 1의 Neu2 결손마우스(N2KO)와 정상마우스(WT)에서 근육 및 간 조직을 적출하고, 각 조직에 대해 Neu2 면역염색과 Sambucus nigra lectin(SNL) 염색을 각각 수행하여 각 조직 내 Neu2 단백질(Neu2 면역염색) 및 시알화된 Glycoconjugates(당단백질 및 당지질)(SNL 염색)의 유무를 확인하였다.To verify whether Neu2 expression is suppressed in the muscle and liver tissues of mice by Neu2 gene deletion, muscle and liver tissues were extracted from the Neu2- deficient mouse (N2KO) and normal mouse (WT) in Example 1, and for each tissue Neu2 immunostaining and Sambucus nigra lectin (SNL) staining were performed respectively to confirm the presence or absence of Neu2 protein (Neu2 immunostaining) and sialylated Glycoconjugates (glycoproteins and glycolipids) (SNL staining) in each tissue.

상기 Neu2 면역염색을 위하여 FFPE(formalin-fixed, paraffin-embedded) 조직블록을 4μm 두께로 절단한 뒤 100% xylene에 담가 파라핀을 제거하였으며, 100% EtOH, 95% EtOH, 85% EtOH, 75% EtOH에서 단계별로 재수화하였다. 면역 염색을 위해 조직을 citrate buffer(pH 6.0)에 담그고 121℃에서 3분간 열을 가하여 항원노출(antigen retrieval)을 유도하였다. 실온의 0.3% 과산화수소(hydrogen peroxide)에서 10분간 방치하여 내인성 과산화 효소 활성(endogenous peroxidase activity)을 차단하고 PBS 완충액으로 세척하였다. 이후 조직을 무 혈청 차단 용액(serum-free blocking solution)으로 실온에서 20분 동안 처리하여 항체 비특이적 결합을 차단하였고, Neu2에 대한 항체와 4℃에서 하룻밤 반응시켰다. 항체 반응 후 PBS 완충액으로 세척하고 HRP로 표지 된 Rabbit Ig 항체와 30분간 반응시킨 후 PBS 완충액으로 세척하였다. Neu2 단백질 발색을 위하여 VECTASTAIN ABC reagent에서 30분간 반응시킨 후 DAB solution으로 발색 하였고 PBS 완충액으로 세척하였다. 세포핵을 염색하기 위하여 Mayer's hematoxylin으로 30초 동안 염색하고 PBS 완충액으로 세척하였다. 조직을 75% EtOH, 85% EtOH, 95% EtOH, 100% EtOH에서 단계별 탈수화 한 뒤 100% xylene에 담가 투명화하였다. 염색이 완료된 조직 위에 봉입제(Permount)를 넣고 cover glass를 덮어 조직표본을 완성하였다. For the Neu2 immunostaining, FFPE (formalin-fixed, paraffin-embedded) tissue blocks were cut to a thickness of 4 μm and paraffin was removed by soaking in 100% xylene, 100% EtOH, 95% EtOH, 85% EtOH, 75% EtOH. Rehydration was carried out step by step. For immunostaining, the tissue was immersed in citrate buffer (pH 6.0) and heated at 121°C for 3 minutes to induce antigen retrieval. Endogenous peroxidase activity was blocked by leaving in 0.3% hydrogen peroxide at room temperature for 10 minutes, and then washed with PBS buffer. Afterwards, the tissue was treated with a serum-free blocking solution at room temperature for 20 minutes to block non-specific antibody binding, and reacted with an antibody against Neu2 overnight at 4°C. After antibody reaction, the cells were washed with PBS buffer, reacted with HRP-labeled Rabbit Ig antibody for 30 minutes, and then washed with PBS buffer. To develop Neu2 protein, the reaction was performed in VECTASTAIN ABC reagent for 30 minutes, then developed with DAB solution and washed with PBS buffer. To stain cell nuclei, they were stained with Mayer's hematoxylin for 30 seconds and washed with PBS buffer. The tissue was dehydrated step by step in 75% EtOH, 85% EtOH, 95% EtOH, and 100% EtOH and then immersed in 100% xylene to make it transparent. Permount was added onto the stained tissue and a cover glass was placed to complete the tissue sample.

SNL 염색을 위하여 FFPE(formalin-fixed, paraffin-embedded) 조직블록을 4μm 두께로 절단한 뒤 100% xylene에 담가 파라핀을 제거하였고, 100% EtOH, 95% EtOH, 85% EtOH, 75% EtOH에서 단계별로 재수화하였다. 면역 염색을 위해 조직을 citrate buffer(pH 6.0)에 담그고 121℃에서 3분간 열을 가하여 항원노출(antigen retrieval)을 유도하였다. 실온의 조건하에 0.3% 과산화수소(hydrogen peroxide)에서 10분간 방치하여 내인성 과산화 효소 활성(endogenous peroxidase activity)을 차단하고 PBS 완충액으로 세척하였다. 이후 조직을 Sambucus nigra lectin(SNL) 시약과 4℃에서 하룻밤 반응시키고 PBS 완충액으로 세척하였다. SNL 발색을 위하여 VECTASTAIN ABC reagent에서 30분 반응 후 DAB solution으로 발색하였고 PBS 완충액으로 세척하였다. 세포핵을 염색하기 위하여 Mayer's hematoxylin으로 30초 동안 염색하고 PBS 완충액으로 세척하였다. 조직은 75% EtOH, 85% EtOH, 95% EtOH, 100% EtOH에서 단계별로 탈수화하고 100% xylene에 담가 투명화하였다. 염색이 완료된 조직 위에 봉입제(Permount)를 넣고 cover glass를 덮어 조직표본을 완성하였다. For SNL staining, FFPE (formalin-fixed, paraffin-embedded) tissue blocks were cut to a thickness of 4 μm, soaked in 100% xylene to remove paraffin, and then incubated step by step in 100% EtOH, 95% EtOH, 85% EtOH, and 75% EtOH. It was rehydrated. For immunostaining, the tissue was immersed in citrate buffer (pH 6.0) and heated at 121°C for 3 minutes to induce antigen retrieval. Endogenous peroxidase activity was blocked by standing in 0.3% hydrogen peroxide for 10 minutes at room temperature, and then washed with PBS buffer. Afterwards, the tissue was reacted with Sambucus nigra lectin (SNL) reagent at 4°C overnight and washed with PBS buffer. For SNL color development, after reacting with VECTASTAIN ABC reagent for 30 minutes, color was developed with DAB solution and washed with PBS buffer. To stain cell nuclei, they were stained with Mayer's hematoxylin for 30 seconds and washed with PBS buffer. The tissue was dehydrated step by step in 75% EtOH, 85% EtOH, 95% EtOH, and 100% EtOH and then immersed in 100% xylene to make it transparent. Permount was added onto the stained tissue and a cover glass was placed to complete the tissue sample.

위와 같이 수행된 마우스 조직 염색 분석 결과를 도 1에 나타냈다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, Neu2 결손마우스의 근육 및 간조직에서 Neu2 단백질 발현은 저하되었고(IHC: Anti- Neu2), 시알화된 Glycoconjugates 발현은 증가되었다(SNL Staining).The results of mouse tissue staining analysis performed as above are shown in Figure 1. As can be seen from Figure 1, Neu2 protein expression was decreased in muscle and liver tissue of Neu2 -deficient mice (IHC: Anti-Neu2), and expression of sialylated Glycoconjugates was increased (SNL Staining).

실험예 2. Experimental Example 2. Neu2Neu2 유전자 결손에 의한 마우스 근육조직 내 변화 분석 Analysis of changes in mouse muscle tissue due to genetic deletion

실험예 2-1. 근육조직의 형태 변화 분석Experimental Example 2-1. Analysis of morphological changes in muscle tissue

Neu2 유전자 결손에 의한 마우스 근육조직의 형태 변화를 분석하기 위하여, 25주령 정상마우스(WT)와 실시예 1의 Neu2 결손마우스(N2KO)에서 적출한 근육(EDL) 조직의 파라핀 블록을 제작한 후 파라핀 미세절편을 만들어 헤마톡실린-에오신(H&E) 조직염색을 수행하였다. In order to analyze changes in the shape of mouse muscle tissue due to Neu2 gene deletion, paraffin blocks of muscle (EDL) tissue extracted from a 25-week-old normal mouse (WT) and the Neu2- deficient mouse (N2KO) of Example 1 were prepared and then paraffinized. Microsections were made and hematoxylin-eosin (H&E) tissue staining was performed.

H&E 조직염색을 위하여 FFPE(formalin-fixed, paraffin-embedded) 조직블록을 4μm 두께로 절단한 뒤 100% xylene에 담가 파라핀을 제거하였고, 100% EtOH, 95% EtOH, 85% EtOH, 75% EtOH에서 단계별로 재수화하였다. 세포핵을 염색하기 위하여 헤마토실린(hematoxylin)으로 1분 동안 염색하고 1% 염화수소 용액에 담갔다 뺀 후 PBS 완충액으로 세척하였다. 1% 암모니아 용액에 담가 발색하고 PBS 완충액으로 세척하였다. 세포질을 염색하기 위하여 에오신(Eosin)으로 2분 동안 염색하고 PBS 완충액으로 세척하였다. 조직은 75% EtOH, 85% EtOH, 95% EtOH, 100% EtOH에서 단계별 탈수화 하고 100% xylene에 담가 투명화 하였다. 염색이 완료된 조직 위에 봉입제(Permount)를 넣고 cover glass를 덮어 조직표본을 완성하였다.For H&E tissue staining, FFPE (formalin-fixed, paraffin-embedded) tissue blocks were cut into 4μm-thick pieces, soaked in 100% xylene to remove paraffin, and then washed in 100% EtOH, 95% EtOH, 85% EtOH, and 75% EtOH. Rehydration was carried out step by step. To stain cell nuclei, they were stained with hematoxylin for 1 minute, soaked in 1% hydrogen chloride solution, drained, and washed with PBS buffer. Color was developed by soaking in 1% ammonia solution and washed with PBS buffer. To stain the cytoplasm, the cells were stained with Eosin for 2 minutes and washed with PBS buffer. The tissue was dehydrated step by step in 75% EtOH, 85% EtOH, 95% EtOH, and 100% EtOH, and then immersed in 100% xylene to make it transparent. Permount was added onto the stained tissue and a cover glass was placed to complete the tissue sample.

상기와 같이 H&E 염색이 수행된 근육조직의 형태 변화를 분석한 결과를 도 2a에 나타냈다. 도 2a로부터 알 수 있는 바와 같이, 25주령의 Neu2 결손마우스(N2K) 근육조직의 형태가 정상마우스(WT) 근육 형태에 비해 차이가 있음이 관찰되었다.The results of analyzing the morphological changes in muscle tissue on which H&E staining was performed as described above are shown in Figure 2a. As can be seen from Figure 2a, it was observed that the shape of muscle tissue of 25-week-old Neu2- deficient mouse (N2K) was different from that of normal mouse (WT).

또한, 이러한 조직 형태 변화의 차이를 분석하기 위하여 Whole Slide Scanner 장비를 이용하여 전체 조직을 이미징한 후 정량분석을 수행하였다. 구체적으로, Positive pixel counting 알고리즘을 이용하여 근외막(perimysium)의 면적을 정량분석하였으며, 평균 근세포(Myocyte) 크기를 측정하기 위하여 근섬유(Myofiber) 영역의 면적을 근세포수로 나누어 정량하였다. 그 결과를 도 2b에 나타냈다. 도 2b로부터 알 수 있는 바와 같이, 정상마우스(WT)에 비해 Neu2 결손마우스(N2KO)에서 근외막은 5.7배 면적이 증가하였고, 근세포의 평균 크기는 0.7배 감소하였다.In addition, in order to analyze the difference in changes in tissue shape, the entire tissue was imaged using Whole Slide Scanner equipment and quantitative analysis was performed. Specifically, the area of the perimysium was quantitatively analyzed using the positive pixel counting algorithm, and to measure the average myocyte size, the area of the myofiber area was divided by the number of myocytes. The results are shown in Figure 2b. As can be seen from Figure 2b, compared to normal mice (WT), the area of the myocardium in Neu2- deficient mice (N2KO) increased 5.7-fold, and the average size of muscle cells decreased 0.7-fold.

이러한 결과를 종합해 볼 때, Neu2 유전자 결손은 근세포 성장 및 발달을 저해하는 것으로 확인되었다.Considering these results, it was confirmed that Neu2 gene deletion inhibits muscle cell growth and development.

실험예 2-2. 근섬유 분화 및 발달 저해 분석Experimental Example 2-2. Myofiber differentiation and development inhibition assay

Neu2 유전자 결손이 근섬유 분화 및 발달 저해를 가져오는지를 조사하기 위하여, 근섬유 분화의 핵심 인자인 근아세포(myoblast) 결정 단백질(MyoD)의 면역염색을 수행하였다. MyoD 단백질은 근육 분화를 조절하는 전사단백질로 근아세포에서 발현되고 근섬유(Myofiber)가 성장하면서 그 발현이 감소되는 것으로 보고되어 있다.To investigate whether Neu2 gene deletion leads to inhibition of muscle fiber differentiation and development, immunostaining of myoblast crystal protein (MyoD), a key factor in muscle fiber differentiation, was performed. MyoD protein is a transcription protein that regulates muscle differentiation. It is expressed in myoblasts and its expression is reported to decrease as muscle fibers (Myofibers) grow.

MyoD 단백질 면역 염색을 위하여 FFPE(formalin-fixed/paraffin-embedded) 조직블록을 4μm 두께로 절단한 뒤 100% xylene에 담가 파라핀을 제거하였고, 100% EtOH, 95% EtOH, 85% EtOH, 75% EtOH에서 단계별로 재수화하였다. 면역 염색을 위해 조직을 citrate buffer(pH 6.0)에 담가 121℃에서 3분간 열을 가하여 항원노출(antigen retrieval)을 유도하였다. 실온의 0.3% 과산화수소(hydrogen peroxide)에서 10분간 방치하여 내인성 과산화 효소 활성(endogenous peroxidase activity)을 차단하고 PBS 완충액으로 세척하였다. 이후 조직과 항체의 비특이적 반응을 차단하기 위하여 무 혈청 차단 용액(serum-free blocking solution)과 내인성 마우스 Ig(endogenous Mouse Ig) 차단 시약을 실온에서 20분 동안 처리하고 MyoD에 대한 항체와 4℃에서 하룻밤 반응시켰다. 항체 반응 후 PBS 완충액으로 세척하고 HRP로 표지 된 Mouse IgG 항체와 30분 반응 후 PBS 완충액으로 세척하였다. Neu2 단백질 발색을 위하여 VECTASTAIN ABC reagent에서 30분 반응 후 DAB solution으로 발색 하였고 PBS 완충액으로 세척하였다. 세포핵을 염색하기 위하여 Mayer's hematoxylin으로 30초 동안 염색하고 PBS 완충액으로 세척하였다. 조직은 75% EtOH, 85% EtOH, 95% EtOH, 100% EtOH에서 단계별 탈수화 하고 100% xylene에 담가 투명화 하였다. 염색이 완료된 조직 위에 봉입제(Permount)를 넣고 cover glass를 덮어 조직표본을 완성하였다. For MyoD protein immunostaining, FFPE (formalin-fixed/paraffin-embedded) tissue blocks were cut to a thickness of 4 μm and then immersed in 100% xylene to remove paraffin, followed by 100% EtOH, 95% EtOH, 85% EtOH, and 75% EtOH. Rehydration was carried out step by step. For immunostaining, the tissue was immersed in citrate buffer (pH 6.0) and heated at 121°C for 3 minutes to induce antigen retrieval. Endogenous peroxidase activity was blocked by leaving in 0.3% hydrogen peroxide at room temperature for 10 minutes, and then washed with PBS buffer. Afterwards, in order to block non-specific reactions between tissues and antibodies, treatment was performed with serum-free blocking solution and endogenous mouse Ig blocking reagent at room temperature for 20 minutes, followed by incubation with antibodies against MyoD at 4°C overnight. reacted. After antibody reaction, it was washed with PBS buffer and reacted with HRP-labeled Mouse IgG antibody for 30 minutes, then washed with PBS buffer. To develop Neu2 protein, the reaction was carried out in VECTASTAIN ABC reagent for 30 minutes, followed by color development with DAB solution and washing with PBS buffer. To stain cell nuclei, they were stained with Mayer's hematoxylin for 30 seconds and washed with PBS buffer. The tissue was dehydrated step by step in 75% EtOH, 85% EtOH, 95% EtOH, and 100% EtOH, and then immersed in 100% xylene to make it transparent. Permount was added onto the stained tissue and a cover glass was placed to complete the tissue sample.

상기와 같이 MyoD 단백질의 면역염색을 수행한 결과를 도 3a 및 도 3b에 나타냈다. 도 3a 및 도 3b로부터 알 수 있는 바와 같이, Neu2 결손마우스(N2KO) 근육조직에서 MyoD를 발현하는 세포 수는 정상마우스(WT) 대비 5.6배 많았다. 이러한 결과는 Neu2 유전자 결손에 의하여 근아세포에서 근섬유로의 분화가 억제되었고, 그로 인하여 MyoD 발현 양성인 세포수가 유지된 것으로 해석된다.The results of immunostaining of MyoD protein as described above are shown in Figures 3a and 3b. As can be seen from Figures 3a and 3b, the number of cells expressing MyoD in the muscle tissue of Neu2- deficient mice (N2KO) was 5.6 times greater than that of normal mice (WT). These results are interpreted to mean that the differentiation of myoblasts into muscle fibers was suppressed due to Neu2 gene deletion, and as a result, the number of cells positive for MyoD expression was maintained.

실험예 3. Experimental Example 3. Neu2Neu2 결손마우스의 행동 분석을 통한 표현형 분석 Phenotypic analysis through behavioral analysis of defective mice

실험예 3-1. Body Weight 측정Experimental Example 3-1. Body Weight Measurement

Neu2 유전자 결손이 체중에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)의 체중을 6주령에서 16주령에 걸쳐 그리고 50주령째에 측정하고, 그 결과를 도 4a와 도 4b에 나타냈다. 또한, 40주령의 두 마우스의 크기를 비교한 사진을 도 5에 나타냈다.To investigate the effect of Neu2 gene deletion on body weight, the body weight of normal mice (WT) and Neu2 deletion mice (N2KO) was measured from 6 to 16 weeks of age and at 50 weeks of age, and the results are shown in Figures 4a and 4. Shown in 4b. Additionally, a photo comparing the sizes of two 40-week-old mice is shown in Figure 5.

Neu2 결손마우스(N2KO)의 경우 정상마우스(WT)에 비해 10주령 이후부터 유의한 수준의 체중 증가가 관찰되었으며, 16주령의 마우스에서 최대 10%의 체중 증가가 관찰되었다(도 4a 참조). 또한, 이러한 체중 증가 현상은 40주령(도 5 참조) 이후에도 꾸준하게 관찰되었으며, 50주령의 Neu2 결손마우스(N2KO)는 동일한 어미에게서 태어난 정상마우스(WT)에 비해 30% 이상 체중이 증가한 것으로 확인되었다(도 4b 참조).In the case of Neu2 knockout mice (N2KO), a significant increase in body weight was observed after 10 weeks of age compared to normal mice (WT), and a maximum weight gain of 10% was observed in mice at 16 weeks of age (see Figure 4a). In addition, this weight gain phenomenon was consistently observed even after 40 weeks of age (see Figure 5), and 50-week-old Neu2- deficient mice (N2KO) were confirmed to have increased body weight by more than 30% compared to normal mice (WT) born from the same mother ( see Figure 4b).

실험예 3-2. Rotarod 운동능력 검사Experimental Example 3-2. Rotarod motor skills test

실험방법 1에 기재된 절차에 따라, 10주령, 15주령, 25주령, 및 45주령의 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)를 대상으로 Rotarod 운동능력 검사를 1일 3회, 3일간 수행하였다. 그 결과를 도 6에 나타냈다.According to the procedure described in Experimental Method 1, the Rotarod exercise ability test was performed on 10-, 15-, 25-, and 45-week-old normal mice (WT) and Neu2- deficient mice (N2KO) three times a day for 3 days. did. The results are shown in Figure 6.

도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, Neu2 결손마우스(N2KO)의 운동능력은 정상마우스(WT) 대비 10주령에서는 15%, 15주령에서는 19%, 25주령에서는 26%, 및 45주령에서는 38% 감소되었으며, 이는 Neu2 결손마우스(N2KO)의 경우 주령이 증가함에 따라 정상마우스(WT)에 비해 운동능력이 감소하는 경향이 있음을 나타낸다. 이러한 결과는 앞서 언급한 Neu2 유전자 결손에 의한 근육성장 저해와 비만으로 인해 초래된 것으로 추측할 수 있다.As can be seen from Figure 6, the motor ability of Neu2 knockout mice (N2KO) is reduced by 15% at 10 weeks of age, 19% at 15 weeks of age, 26% at 25 weeks of age, and 38% at 45 weeks of age compared to normal mice (WT). This indicates that the exercise capacity of Neu2- deficient mice (N2KO) tends to decrease as the age increases compared to normal mice (WT). It can be assumed that these results are caused by the inhibition of muscle growth and obesity due to the Neu2 gene defect mentioned above.

흥미로운 것은 정상마우스(WT)에서는 25주령까지 주령 증가에 따라 운동능력이 상향되는 경향이 나타난 반면, Neu2 결손마우스(N2KO)에서는 운동능력이 증가하지 않았다.Interestingly, in normal mice (WT), exercise capacity tended to increase with age up to 25 weeks of age, whereas exercise capacity did not increase in Neu2- deficient mice (N2KO).

또한, 운동 학습 능력의 효과를 확인하기 위하여, 25주령 마우스를 대상으로 실험방법 1에 기재된 절차를 반복하여 추가 분석을 수행하였다. 즉, 25주령의 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)에서 Rotarod 운동능력 검사를 1일 6회로 3일간 반복 수행하였다. 그 결과를 도 7에 나타냈다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 정상마우스(WT)는 1 일차 운동능력 대비 3일차 운동능력이 20% 상승한 반면, Neu2 결손마우스(N2KO)는 유의한 운동능력 차이를 보이지 않았다. 이러한 결과는 Neu2 결손마우스(N2KO)가 운동능력 저하뿐만 아니라 운동학습능력 저하를 또한 나타냄을 시사한다.Additionally, in order to confirm the effect of motor learning ability, additional analysis was performed by repeating the procedure described in Experimental Method 1 on 25-week-old mice. That is, the Rotarod exercise ability test was repeated 6 times a day for 3 days in 25-week-old normal mice (WT) and Neu2- deficient mice (N2KO). The results are shown in Figure 7. As can be seen from Figure 7, the exercise capacity of normal mice (WT) increased by 20% on the 3rd day compared to the exercise capacity on the 1st day, while the Neu2 knockout mouse (N2KO) showed no significant difference in exercise capacity. These results suggest that Neu2 knockout mice (N2KO) not only show reduced motor skills but also show reduced motor learning skills.

실험예 3-3. Treadmill 운동능력 검사Experimental Example 3-3. Treadmill exercise test

실험방법 2에 기재된 절차에 따라, 동일한 주령(15주령 및 45주령)의 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)를 대상으로 Treadmill 운동능력 검사를 주 1회로 5주간 수행하였다. 그 결과를 도 8에 나타냈다.According to the procedure described in Experimental Method 2, the Treadmill exercise ability test was performed on normal mice (WT) and Neu2- deficient mice (N2KO) of the same age (15 and 45 weeks of age) once a week for 5 weeks. The results are shown in Figure 8.

도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 정상마우스(WT) 대비 15주령과 45주령의 Neu2 결손마우스(N2KO)는 15% 운동능력 감소를 나타냈으며, 주령별 운동능력의 차이는 보이지 않았다.As can be seen from Figure 8, compared to normal mice (WT), Neu2- deficient mice (N2KO) at 15 and 45 weeks of age showed a 15% decrease in exercise capacity, and there was no difference in exercise ability by week of age.

실험예 3-4. Indirect Calorimetry 검사Experimental Example 3-4. Indirect Calorimetry Test

실험방법 3에 기재된 절차에 따라, 동일한 주령(25주령 및 45주령)의 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)를 대상으로 Indirect Calorimetry 검사를 수행하였다. 연속적으로 4일간 측정값을 계산하여 각 마우스의 대사량을 분석하였다. 그 결과를 도 9a 및 도 9b에 나타냈다.According to the procedure described in Experimental Method 3, an indirect calorimetry test was performed on normal mice (WT) and Neu2- deficient mice (N2KO) of the same age (25 and 45 weeks of age). The metabolic rate of each mouse was analyzed by calculating measurements for 4 consecutive days. The results are shown in Figures 9a and 9b.

도 9a 및 도 9b로부터 알 수 있는 바와 같이, 정상마우스(WT) 대비 Neu2 결손마우스(N2KO)는 산소 소비율, 이산화탄소 발생율, 에너지 소비율이 25주령과 45주령 모두 감소하는 경향을 보였다. 또한, 모든 대사 능력 측정값은 25주령보다 45주령에서 더 많이 감소하는 경향을 보였는데, 에너지 소비율의 경우 25주령에서 최대 9% 감소하였고 45주령에서 최대 21% 감소한 것으로 분석되었다.As can be seen from Figures 9A and 9B, compared to normal mice (WT), Neu2- deficient mice (N2KO) showed a tendency to decrease the oxygen consumption rate, carbon dioxide generation rate, and energy consumption rate at both 25 and 45 weeks of age. In addition, all metabolic capacity measurements tended to decrease more at 45 weeks of age than at 25 weeks of age. Energy consumption rate was analyzed to decrease by up to 9% at 25 weeks of age and up to 21% at 45 weeks of age.

실험예 4. Experimental Example 4. Neu2Neu2 유전자 결손에 의한 마우스 간 조직의 영향 분석 Analysis of the effects of genetic deletion on mouse liver tissue

실험예 4-1. 혈액 내 중성지방의 증가Experimental Example 4-1. Increase in neutral fat in the blood

10/15/25주령 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)의 혈청에서 중성지방(TG)을 모니터링하였다. 마우스 혈청을 상온에서 15분 동안 응고시킨 후 4℃에서 10분 동안 1,000 xg 속도로 원심 분리하여 분리한 혈청내 중성지방(TG)을 DK Korea 서비스를 이용하여 AU680 임상 화학 분석기 (Beckman coulter, Bedford, MA, USA)로 함량을 분석하였고, 모든 시약 및 절차는 제조업체의 프로토콜에 따라 수행되었다.Triglycerides (TG) were monitored in the serum of 10/15/25 week old normal mice (WT) and Neu2 knockout mice (N2KO). Mouse serum was coagulated for 15 minutes at room temperature, then centrifuged at 1,000 MA, USA), and all reagents and procedures were performed according to the manufacturer's protocol.

도 10에 TG 모니터링 결과를 나타내었다. Figure 10 shows the TG monitoring results.

도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 생후 10주부터 25주에 이르기까지 정상마우스(WT)에 비해 Neu2 결손마우스(N2KO)에서 중성지방의 수치가 유의미하게 증가하였다. 이러한 결과는 Neu2 결손마우스(N2KO)가 정상마우스(WT)에 비해 중성지방의 증가로 인한 고지혈증, 당뇨, 동맥경화에 대한 위험도가 높을 수 있음을 시사한다. 따라서, 이와 관련된 병변을 간 조직에서 추가로 관찰하였다.As can be seen from Figure 10, the level of neutral fat was significantly increased in Neu2 knockout mice (N2KO) compared to normal mice (WT) from 10 to 25 weeks of age. These results suggest that Neu2 knockout mice (N2KO) may have a higher risk of hyperlipidemia, diabetes, and arteriosclerosis due to increased neutral fat compared to normal mice (WT). Therefore, related lesions were additionally observed in liver tissue.

실험예 4-2. 지방간 병변 발증Experimental Example 4-2. Onset of fatty liver lesions

10/15/25/45주령 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)에서 간 조직을 적출하고, 적출된 간 조직에 대해 실험예 2-1에서와 동일하게 H&E 조직염색을 수행하여 두 마우스 간 조직의 형태적 변화를 관찰하였다. 그 결과를 도 11에 나타냈다.Liver tissues were extracted from 10/15/25/45 week old normal mice (WT) and Neu2 -deficient mice (N2KO), and H&E tissue staining was performed on the extracted liver tissues in the same manner as in Experimental Example 2-1, and the two mice were Morphological changes in liver tissue were observed. The results are shown in Figure 11.

도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 45주령 이상의 Neu2 결손마우스의 간 조직에서 지방증의 병변이 관찰되었다. 흥미롭게도, 중성지방 수치는 생후 10주부터 25주에 이르는 모든 주령의 Neu2 결손마우스(N2KO)에서 증가하였으나, 간 조직내 지방증(steatosis)은 45주령 이상의 마우스에서 관찰할 수 있었다. Neu2 결손마우스(N2KO)의 경우, 혈청 내의 증가된 중성지방의 과도한 유입과 유출의 불균형으로 인해 간 조직 내 지방증 병변이 발생한 것으로 추측된다.As can be seen from Figure 11, steatotic lesions were observed in the liver tissue of Neu2- deficient mice over 45 weeks of age. Interestingly, triglyceride levels were increased in Neu2 knockout mice (N2KO) at all ages from 10 to 25 weeks of age, but steatosis in liver tissue was observed in mice older than 45 weeks of age. In the case of Neu2 knockout mice (N2KO), it is assumed that steatosis lesions occurred in liver tissue due to an imbalance between excessive inflow and outflow of increased triglycerides in serum.

실험예 4-3. 간 조직의 섬유화 병변발증Experimental Example 4-3. Fibrotic lesions in liver tissue

비알코올성 지방간(steatosis)은 일반적으로 단순 지방간과 섬유화(fibrosis)를 동반한 간경변증(cirrhosis)으로 구분된다는 점에서, Neu2 결손마우스(N2KO)의 지방간이 섬유화를 동반하는지를 확인하기 위하여 25주령 및 45주령 정상마우스(WT)와 Neu2 결손마우스(N2KO)의 간 조직으로부터 파라핀 블록을 제작하여 마손삼색(Masson trichrome) 염색을 수행하였다. Since non-alcoholic fatty liver disease (steatosis) is generally divided into simple fatty liver and cirrhosis accompanied by fibrosis, to determine whether fatty liver of Neu2 knockout mice (N2KO) is accompanied by fibrosis, 25- and 45-week-old mice were tested. Paraffin blocks were prepared from liver tissues of normal mice (WT) and Neu2- deficient mice (N2KO), and Masson trichrome staining was performed.

마손삼색 염색을 위하여 FFPE(formalin-fixed, paraffin-embedded) 조직블록은 4μm 두께로 절단하여 100% xylene에 담가 파라핀을 제거하였고, 100% EtOH, 95% EtOH, 85% EtOH, 75% EtOH에서 단계별로 재수화하였다. 점착화를 위하여 56℃로 예열 된 Bouin's 용액에 15분간 담근 후 수돗물로 슬라이드를 충분히 식히고 세척하였다. Weigert's Iron Hematoxylin 용액으로 5분간 염색하고 탈이온수(DW)로 세척하였다. 이어서 Biebrich Scarlet-Acid Fucshin 용액으로 5분 동안 염색하고 탈이온수(DW)로 세척하였다. 염색된 조직을 Phosphotungstic/Phosphomolybdic Acid 용액과 Aniline Blue 용액에 5분간 각각 담그고 이어서 아세트산(1%) 용액에 2분간 담가 두었다. 이어서 75% EtOH, 85% EtOH, 95% EtOH, 100% EtOH에서 단계별 탈수화 하고 100% xylene에 담가 투명화 하였다. 염색이 완료된 조직 위에 봉입제(Permount)를 넣고 cover glass를 덮어 조직표본을 완성하였다. 마손삼색 염색은 StatLab社 Trichrome Stain Kit를 사용하였고 모든 시약 및 절차는 제조업체의 프로토콜에 따라 수행되었다.For Masson's trichrome staining, FFPE (formalin-fixed, paraffin-embedded) tissue blocks were cut into 4μm-thick pieces, soaked in 100% xylene to remove paraffin, and then incubated step by step in 100% EtOH, 95% EtOH, 85% EtOH, and 75% EtOH. It was rehydrated. For adhesion, the slide was soaked in Bouin's solution preheated to 56°C for 15 minutes, then sufficiently cooled and washed with tap water. It was stained with Weigert's Iron Hematoxylin solution for 5 minutes and washed with deionized water (DW). They were then stained with Biebrich Scarlet-Acid Fucshin solution for 5 minutes and washed with deionized water (DW). The stained tissue was immersed in Phosphotungstic/Phosphomolybdic Acid solution and Aniline Blue solution for 5 minutes each, and then in acetic acid (1%) solution for 2 minutes. Subsequently, it was dehydrated step by step in 75% EtOH, 85% EtOH, 95% EtOH, and 100% EtOH, and then immersed in 100% xylene to make it transparent. Permount was added onto the stained tissue and a cover glass was placed to complete the tissue sample. Masson's trichrome staining was performed using StatLab's Trichrome Stain Kit, and all reagents and procedures were performed according to the manufacturer's protocol.

마우스 간 조직에 대한 마손 삼색 염색 결과를 도 12a 및 도 12b에 나타내었다. 도 12a의 이미지를 분석한 결과, 45주령 Neu2 결손마우스(N2KO)의 간 조직에서 지방증은 정상마우스(WT) 대비 9배 이상 증가하였고, 섬유화는 2.8배 이상 증가한 것으로 확인되었다(도 12b). 이때, 45주령 정상마우스(WT)의 간 조직에서도 약간의 섬유화가 관찰되었으나, 이는 마우스 노화에 의한 섬유화로 볼 수 있다. 또한, 동일 조건으로 염색한 25주령 마우스 간 조직에서는 지방증 및 섬유화 병변이 관찰되지 않았으며, 이미지 분석결과 또한 유의한 차이를 보이지 않았다(도 12a 및 도 12b).The results of Masson's trichrome staining for mouse liver tissue are shown in Figures 12A and 12B. As a result of analyzing the image in Figure 12a, it was confirmed that steatosis in the liver tissue of 45-week-old Neu2- deficient mice (N2KO) increased more than 9-fold and fibrosis increased more than 2.8-fold compared to normal mice (WT) (Figure 12b). At this time, some fibrosis was observed in the liver tissue of a 45-week-old normal mouse (WT), but this could be seen as fibrosis due to mouse aging. In addition, steatosis and fibrotic lesions were not observed in 25-week-old mouse liver tissue stained under the same conditions, and the image analysis results also showed no significant differences (FIGS. 12a and 12b).

실험예 4-4. 간 조직 내 lipid droplet 마커(OXPAT) 증가Experimental Example 4-4. Increased lipid droplet marker (OXPAT) in liver tissue

지방간은 혈액 중 중성지방의 유입과 유출 사이의 불균형으로 인하여 발생할 수 있으며, 이러한 불균형의 원인은 지질 대사 장애, 과도한 유리지방산의 지속적 유입, 지방산 산화를 담당하는 미토콘드리아의 기능 장애 및 간세포 내 과도한 지방산 생성 등이 원인이 될 수 있다. 이에 기초하여 Neu2 결손마우스(N2KO)에서 관찰된 지방간의 원인을 확인하기 위하여, 간 조직 내 지방방울(Lipid Droplet)을 확인할 수 있는 마커인 OXPAT 단백질에 대한 면역염색을 수행하였다. OXPAT는 지방방울에 결합하여 미토콘드리아로 지방산을 전달하는 역할을 수행하는 단백질로 보고되어 있다. Fatty liver can be caused by an imbalance between the inflow and outflow of neutral fat in the blood. The causes of this imbalance are lipid metabolism disorders, continuous influx of excessive free fatty acids, dysfunction of mitochondria responsible for fatty acid oxidation, and excessive fatty acid production in liver cells. etc. may be the cause. Based on this, in order to determine the cause of fatty liver observed in Neu2 -deficient mice (N2KO), immunostaining for OXPAT protein, a marker that can identify lipid droplets in liver tissue, was performed. OXPAT is reported to be a protein that binds to fat droplets and plays a role in delivering fatty acids to mitochondria.

OXPAT 면역염색을 위하여 FFPE(formalin-fixed, paraffin-embedded) 조직블록은 4μm 두께로 절단하여 100% xylene에 담가 파라핀을 제거하였고, 100% EtOH, 95% EtOH, 85% EtOH, 75% EtOH에서 단계별로 재수화하였다. 면역 염색을 위해 조직을 citrate buffer(pH 6.0)에 담가 121℃에서 3분간 열을 가하여 항원노출(antigen retrieval)을 유도하였다. 실온의 0.3% 과산화수소(hydrogen peroxide)에서 10분간 방치하여 내인성 과산화 효소 활성(endogenous peroxidase activity)을 차단하고 PBS 완충액으로 세척하였다. 이후 조직을 무 혈청 차단 용액(serum-free blocking solution)으로 실온에서 20분 동안 처리하여 항체 비특이적 결합을 차단하였고, OXPAT에 대한 항체와 4℃에서 하룻밤 반응시켰다. 항체 반응 후 PBS 완충액으로 세척하고 HRP로 표지 된 Rabbit IgG 항체와 30분 반응 후 PBS 완충액으로 세척하였다. OXPAT 단백질 발색을 위하여 VECTASTAIN ABC reagent에서 30분 반응 후 DAB solution으로 발색하였고 PBS 완충액으로 세척하였다. 세포핵을 염색하기 위하여 Mayer's hematoxylin으로 30초 동안 염색하고 PBS 완충액으로 세척하였다. 조직은 75% EtOH, 85% EtOH, 95% EtOH, 100% EtOH에서 단계별 탈수화 하고 100% xylene에 담가 투명화 하였다. 염색이 완료된 조직 위에 봉입제(Permount)를 넣고 cover glass를 덮어 조직표본을 완성하였다. For OXPAT immunostaining, FFPE (formalin-fixed, paraffin-embedded) tissue blocks were cut into 4-μm-thick pieces, soaked in 100% xylene to remove paraffin, and incubated step by step in 100% EtOH, 95% EtOH, 85% EtOH, and 75% EtOH. It was rehydrated. For immunostaining, the tissue was immersed in citrate buffer (pH 6.0) and heated at 121°C for 3 minutes to induce antigen retrieval. Endogenous peroxidase activity was blocked by leaving in 0.3% hydrogen peroxide at room temperature for 10 minutes, and then washed with PBS buffer. Afterwards, the tissue was treated with a serum-free blocking solution at room temperature for 20 minutes to block non-specific antibody binding, and reacted with an antibody against OXPAT overnight at 4°C. After antibody reaction, it was washed with PBS buffer, and after 30 minutes of reaction with HRP-labeled Rabbit IgG antibody, it was washed with PBS buffer. To develop OXPAT protein, the reaction was carried out in VECTASTAIN ABC reagent for 30 minutes, followed by color development with DAB solution and washing with PBS buffer. To stain cell nuclei, they were stained with Mayer's hematoxylin for 30 seconds and washed with PBS buffer. The tissue was dehydrated step by step in 75% EtOH, 85% EtOH, 95% EtOH, and 100% EtOH, and then immersed in 100% xylene to make it transparent. Permount was added onto the stained tissue and a cover glass was placed to complete the tissue sample.

OXPAT 면역염색 결과를 도 13a 및 도 13b에 나타냈다.OXPAT immunostaining results are shown in Figures 13a and 13b.

도 13a로부터 알 수 있는 바와 같이, 25주령과 45주령 Neu2 결손마우스(N2KO)의 간 조직에서 OXPAT 단백질의 양적 증가가 관찰되었다. 도 13a의 이미지를 분석한 결과, 정상마우스(WT) 대비 25주령 Neu2 결손마우스(N2KO)는 1.8배의 정량적 증가를, 45주령 Neu2 결손마우스(N2KO)는 1.4배의 정량적 증가를 나타냈다(도 13b).As can be seen from Figure 13a, a quantitative increase in OXPAT protein was observed in the liver tissue of 25-week-old and 45-week-old Neu2- deficient mice (N2KO). As a result of analyzing the image in Figure 13a, compared to normal mice (WT), 25-week-old Neu2- deficient mice (N2KO) showed a quantitative increase of 1.8-fold, and 45-week-old Neu2- deficient mice (N2KO) showed a quantitative increase of 1.4-fold (Figure 13b) ).

실험예 4-5. 간 조직 내 유리지방산 증가 및 미토콘드리아 CS 효소 활성 감소Experimental Example 4-5. Increased free fatty acid in liver tissue and decreased mitochondrial CS enzyme activity

Neu2 결손에 의한 간 조직 내 유리지방산(Free Fatty Acid)의 양적 변화 및 미토콘드리아 기능을 조사하기 위하여, 45주령 마우스 간 조직 균질액(Tissue Lysates)을 이용하여 유리지방산 함량 및 주요 효소로서 미토콘드리아의 기능을 대표하는 citrate synthase(CS)의 활성을 측정하였다. In order to investigate the quantitative changes in free fatty acid (Free Fatty Acid) and mitochondrial function in liver tissue due to Neu2 deletion, the free fatty acid content and the function of mitochondria as a major enzyme were examined using 45-week-old mouse liver tissue homogenates (Tissue Lysates). The activity of a representative citrate synthase (CS) was measured.

유리지방산 함량 측정을 위하여 급속 냉동된 조직을 PBS 완충용액으로 세척하고 chloroform-Triton X-100 200㎕를 넣고 얼음에서 균질화하였다. 균질화 샘플은 Microcentrifuge에서 최대속도로 10분간 원심분리하여 Organic phase(lower phase)만 회수하고 50℃에서 건조하여 chloroform을 제거한 후 다시 진공 건조기에서 30분간 잔여 chloroform을 완전히 제거하였다. 건조된 지방산 샘플에 free fatty acid assay 완충액 200㎕를 넣고 5분간 흔들어 섞어 샘플을 준비하였다. 준비된 샘플 50㎕를 96well plate에 넣고, ACS 시약 2㎕를 넣고 빛을 차단하여 37℃에서 30분간 반응시켰다. 준비한 반응 시약 50㎕를 넣어 균일하게 섞고 빛을 차단하여 37℃에서 30분간 반응시킨 후 Mithras(Berthold社) 장비를 이용하여 570nm에서 측정하였다. 측정된 흡광도 값은 Standard Curve를 사용하여 정량 값을 산출하였다. 유리지방산 측정은 DoGenBio社 EZ-Free Fatty Acid Assay Kit를 사용하여 측정하였고 모든 시약 및 절차는 제조업체의 프로토콜에 따라 수행되었다.To measure free fatty acid content, quick-frozen tissue was washed with PBS buffer solution, 200 ㎕ of chloroform-Triton X-100 was added, and homogenized on ice. The homogenized sample was centrifuged at maximum speed in a microcentrifuge for 10 minutes to recover only the organic phase (lower phase), dried at 50°C to remove chloroform, and then completely removed in a vacuum dryer for 30 minutes. Samples were prepared by adding 200 ㎕ of free fatty acid assay buffer to the dried fatty acid sample and shaking for 5 minutes. 50㎕ of the prepared sample was placed in a 96-well plate, 2㎕ of ACS reagent was added, light was blocked, and reaction was performed at 37°C for 30 minutes. Add 50㎕ of the prepared reaction reagent, mix evenly, block light, react at 37°C for 30 minutes, and measure at 570nm using Mithras (Berthold) equipment. The measured absorbance value was quantitatively calculated using the Standard Curve. Free fatty acid was measured using DoGenBio's EZ-Free Fatty Acid Assay Kit, and all reagents and procedures were performed according to the manufacturer's protocol.

CS 활성 측정을 위하여 급속 냉동된 조직은 PBS 완충용액으로 세척하고 조직 부피의 10배 볼륨의 용해 시약(25mM Tris-HCl pH 7.4, 150mM NaCl, 1% NP-40, 1% Na-deoxycholate, 0.1% SDS, 1mM Na3VO4, 10mM NaF, 0.4mM PMSF, Protease inhibitor, phosphatase inhibitors)과 함께 액체질소와 막자 사발을 이용하여 균질화 하였다. 균질화 샘플은 4℃에서 10분간 13,000 xg의 속도로 원심 분리하고 상층액만 분취하여 CS활성 측정에 사용하였다. 샘플과 CS 분석 시약은 사용 전 아이스버켓에 보관하여 사용하였다. 96well plate에 조직샘플 50㎕를 넣고 반응 시약(Assay Buffer, Developer, Substrate Mix 혼합시약) 50㎕를 넣은 즉시 Mithras(Berthold社) 장비를 이용하여 412nm에서 kinetic 모드로 30분간 측정하였다. 측정된 흡광도 값은 Standard Curve와 CS 활성도 정량 수식을 사용하여 활성도를 산출하였다. CS 활성도 측정은 Biovision社 Citrate Synthase Activity Colorimetric Assay Kit를 사용하여 측정하였고 모든 시약 및 절차는 제조업체의 프로토콜에 따라 수행되었다.To measure CS activity, quick-frozen tissues were washed with PBS buffer and lysed with 10 times the tissue volume of lysis reagent (25mM Tris-HCl pH 7.4, 150mM NaCl, 1% NP-40, 1% Na-deoxycholate, 0.1% SDS, 1mM Na 3 VO 4 , 10mM NaF, 0.4mM PMSF, Protease inhibitor, phosphatase inhibitors) were homogenized using liquid nitrogen and a mortar. The homogenized sample was centrifuged at 13,000 xg for 10 minutes at 4°C, and only the supernatant was collected and used to measure CS activity. Samples and CS analysis reagents were stored in an ice bucket before use. 50㎕ of tissue sample was placed in a 96-well plate, and 50㎕ of reaction reagent (Assay Buffer, Developer, Substrate Mix mixed reagent) was added and immediately measured using Mithras (Berthold) equipment in kinetic mode at 412nm for 30 minutes. The measured absorbance value was used to calculate activity using the Standard Curve and CS activity quantification formula. CS activity was measured using Biovision's Citrate Synthase Activity Colorimetric Assay Kit, and all reagents and procedures were performed according to the manufacturer's protocol.

유리지방산 함량 측정 결과 및 CS 효소 활성 측정 결과를 각각 도 14a 및 도 14b에 나타내었다.The results of measuring free fatty acid content and CS enzyme activity are shown in Figures 14a and 14b, respectively.

도 14a 및 도 14b로부터 알 수 있는 바와 같이, 정상마우스(WT) 대비 Neu2 결손마우스(N2KO)의 간 조직에서 유리지방산 양은 1.3배 증가하였고, CS 활성은 0.7배 감소하였다.As can be seen from Figures 14a and 14b, compared to normal mice (WT), the amount of free fatty acid in the liver tissue of Neu2- deficient mice (N2KO) increased by 1.3-fold, and CS activity decreased by 0.7-fold.

소결sintering

위와 같은 실험예 4-1 내지 4-5의 결과를 종합하면 다음과 같은 결론이 도출될 수 있다: Neu2 결손마우스(N2KO)는 비정상적 지질 대사를 나타내는 것으로 관찰되었고, 이러한 비정상적 지질 대사는 혈청 중성지방 증가를 가져옴을 볼 수 있다. 또한, 증가된 혈청 중성지방이 간 조직으로 과도하게 유입되어 미토콘드리아 기능을 저하시키고, 미토콘드리아 기능 저하로 인해 유입된 중성지방의 유출이 원활히 이루어지지 않는 불균형이 초래된다. 그 결과, Neu2 결손마우스(N2KO)에서 지방간 및 간경화 병변이 발생하는 것으로 여겨진다.Combining the results of Experimental Examples 4-1 to 4-5 above, the following conclusions can be drawn: Neu2- deficient mice (N2KO) were observed to exhibit abnormal lipid metabolism, and this abnormal lipid metabolism was associated with serum triglyceride levels. You can see that it brings about an increase. In addition, increased serum neutral fat flows excessively into the liver tissue, deteriorating mitochondrial function, and the decreased mitochondrial function causes an imbalance in which the inflow of neutral fat does not flow out smoothly. As a result, it is believed that fatty liver and cirrhotic lesions occur in Neu2 knockout mice (N2KO).

실시예 2. 이상지질 질환 모델로서의 Example 2. As a dyslipid disease model Neu2Neu2 결손마우스 활용 가능성 탐색 Exploring the possibility of utilizing defective mice

동일한 모체에서 태어난 10, 15, 25주령의 정상마우스와 Neu2 결손마우스의 혈청분석을 수행한 결과, Neu2 결손마우스에서 혈청 내 중성지방의 수치가 지속적으로 증가함이 관찰되었고, 45주령 이상의 Neu2 결손마우스의 간 조직에서 지방간 및 간섬유화 병변이 관찰되었으며, 이는 Neu2 결손마우스가 지질 대사 기능에 장애가 있음을 시사한다. 또한, 정상마우스 대비 Neu2 결손마우스의 대사능력 감소와 체중 증가로 인한 비만 유도 결과는, 본 Neu2 결손마우스가 고지혈증, 당뇨, 동맥경화의 원인이 되는 지질 대사증후군을 연구하는 모델로서의 가능성이 있음을 제시한다. As a result of analyzing the serum of normal mice and Neu2- deficient mice born from the same mother at 10, 15, and 25 weeks of age, it was observed that the level of neutral fat in the serum continued to increase in Neu2- deficient mice, and in Neu2- deficient mice over 45 weeks of age. Fatty liver and liver fibrosis lesions were observed in liver tissue, suggesting that Neu2- deficient mice have impaired lipid metabolism. In addition, the reduced metabolic capacity of Neu2- deficient mice compared to normal mice and the induction of obesity due to weight gain suggest that these Neu2- deficient mice have the potential as a model to study lipid metabolic syndrome, which causes hyperlipidemia, diabetes, and arteriosclerosis. do.

구체적으로, Neu2 결손마우스의 대사증후군 연구모델로서의 활용성을 검증하기 위하여, 정상마우스와 Neu2 결손마우스의 간 조직을 적출하고 질량 분석을 이용하여 당펩타이드 분석을 수행하였다. 이러한 당펩타이드 분석을 위한 모식도를 도 15에 나타내고, 이렇게 하여 간 조직 당펩타이드를 분석한 결과를 도 16에 나타냈다.Specifically, to verify the utility of Neu2- deficient mice as a metabolic syndrome research model, liver tissues from normal mice and Neu2- deficient mice were extracted and glycopeptide analysis was performed using mass spectrometry. A schematic diagram for such glycopeptide analysis is shown in Figure 15, and the results of analyzing liver tissue glycopeptides in this way are shown in Figure 16.

도 16으로부터 알 수 있는 바와 같이, 질량분석 방법을 통해 Neu2 결손마우스의 간 조직 당펩타이드를 분석한 경우, 전체 69개의 당단백질 중 10 개(14%) 당단백질의 시알화가 증가하였고, 31개(45%) 당단백질의 시알화가 감소하였으며, 28개의 당단백질의 시알화에는 변화가 없었다.As can be seen from Figure 16, when liver tissue glycopeptides of Neu2- deficient mice were analyzed using mass spectrometry, sialylation of 10 (14%) of the total 69 glycoproteins increased, and 31 ( 45%), the sialylation of glycoproteins decreased, and there was no change in the sialylation of 28 glycoproteins.

상기 분석된 69개의 당단백질들에 대해 유전자 온톨로지(Gene Ontology; GO) 분석을 통해 관련되는 생물학적 과정(Biological Process)을 분석하였다. 그 결과를 도 17에 나타냈다.For the 69 glycoproteins analyzed above, the related biological processes were analyzed through Gene Ontology (GO) analysis. The results are shown in Figure 17.

도 17로부터 알 수 있는 바와 같이, 지질운반(Lipid transport), 지질 대사조절(Regulation of lipid metabolism), 스테로이드 대사(Steroid metabolism) 및 중성지방 대사(Triglyceride metabolism) 관련되는 지질 대사 관련 GO Term이 분석되었으며, 총 69개의 분석된 시알화 당단백질 중 15개(22%)의 시알화 당단백질이 지질 대사 프로세스에 관련된 것으로 확인되었다.As can be seen from Figure 17, lipid metabolism-related GO terms related to lipid transport, regulation of lipid metabolism, steroid metabolism, and triglyceride metabolism were analyzed. , out of a total of 69 analyzed sialylated glycoproteins, 15 (22%) sialylated glycoproteins were identified as being involved in lipid metabolic processes.

따라서, Neu2 유전자 결손으로 인하여 광범위한 지질 대사 관련 단백질들의 시알화 변화가 야기되었다. Neu2 결손마우스에서 분석된 지질 대사 관련 15개의 시알화 단백질 중 양적 변화가 관찰된 8개의 주요 당단백질을 표 1에 요약하였다.Therefore, Neu2 gene deletion resulted in sialylation changes in a wide range of lipid metabolism-related proteins. Among the 15 sialylated proteins related to lipid metabolism analyzed in Neu2- deficient mice, the eight major glycoproteins in which quantitative changes were observed are summarized in Table 1.

[표 1] Neu2 결손마우스의 간에서 확인된 지질 대사 관련 시알화 당단백질[Table 1] Siylated glycoproteins related to lipid metabolism identified in the liver of Neu2- deficient mice

표 1에 요약된 단백질 중 Apolipoprotein B (ApoB), 3-Keto-steroid reductase 및 Transport and Golgi organization protein1 (TANGO1)과 같은 단백질들은 체내 지질 성분의 수송 및 합성에 직접 관여하는 단백질로 보고되어 있다. 특히, 비특허문헌 2 및 3에 따르면, ApoB는 중성지방과 콜레스테롤을 포함한 지방 분자를 체내에 운반하는 지단백질이며 중성지방 및 콜레스테롤 농도와 높은 수준의 ApoB는 혈관질환(죽상 경화증)을 유발하는 플라크의 주요 원인으로 보고되었다. 또한, TANGO1은 부피가 큰 지질 입자를 내보내는 단백질로 알려져 있으며, 비특허문헌 4에 따르면 TANGO1 단백질이 ApoB와 상호 작용하여 소포체에서 큰 지질 입자를 내보내는 것으로 보고되었다. 반면, paraoxonase 1은 고밀도 지단백질(HDL)의 주요 항 죽상 경화증 성분으로 알려진 단백질로, 이 효소는 PPAR-γ에 의해 조절되며 간에서 분비되어 죽상 경화증을 감소시키는 것으로 알려져 있다. 본 실시예를 통한 Neu2 유전자 결손에 의한 지질 대사 관련 당단백질의 시알화 분석 결과는 Neu2 결손마우스에서 보이는 지질 대사 장애 메커니즘을 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 수 있을 것이다. Among the proteins summarized in Table 1, proteins such as Apolipoprotein B (ApoB), 3-Keto-steroid reductase, and Transport and Golgi organization protein 1 (TANGO1) are reported to be proteins directly involved in the transport and synthesis of lipid components in the body. In particular, according to Non-Patent Documents 2 and 3, ApoB is a lipoprotein that transports fat molecules including triglycerides and cholesterol in the body, and high concentrations of triglycerides and cholesterol and high levels of ApoB contribute to the formation of plaques that cause vascular disease (atherosclerosis). reported as the main cause. In addition, TANGO1 is known as a protein that exports large lipid particles, and according to Non-Patent Document 4, it was reported that TANGO1 protein interacts with ApoB to export large lipid particles from the endoplasmic reticulum. On the other hand, paraoxonase 1 is a protein known to be a major anti-atherosclerosis component of high-density lipoprotein (HDL). This enzyme is regulated by PPAR-γ and is secreted from the liver and is known to reduce atherosclerosis. The results of the analysis of sialylation of glycoproteins related to lipid metabolism due to Neu2 gene deletion through this example may provide important clues to understanding the mechanism of lipid metabolism disorders seen in Neu2 deficient mice.

<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Neu2 DEFICIENT MOUSE AS AN ANIMAL MODEL OF LIPID METABOLISM DYSFUNCTION AND USE THEREOF <130> 202011-0059 <160> 1 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial Sequence <400> 1 atggcgacct gccctgtcct gcagaaggag aca 33 <110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Neu2 DEFICIENT MOUSE AS AN ANIMAL MODEL OF LIPID METABOLISM DYSFUNCTION AND USE THEREOF <130> 202011-0059 <160> 1 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial Sequence <400> 1 atggcgacct gccctgtcct gcagaaggag aca 33

Claims (9)

Neu2 유전자가 결손된 형질전환 마우스로서, 지질 대사 기능 장애를 갖는 형질전환 마우스.A transgenic mouse with a defect in the Neu2 gene, which has a malfunction in lipid metabolism. 제1항에 있어서, 혈액 내 중성 지방의 증가를 특징으로 하는, 형질전환 마우스. The transgenic mouse according to claim 1, characterized by an increase in triglycerides in the blood. 뉴클레아제를 이용하여 Neu2 유전자를 결손시키는 단계를 포함하는, 제1항의 형질전환 마우스의 제조방법.A method for producing the transgenic mouse of claim 1, comprising the step of deleting the Neu2 gene using a nuclease. (a) Neu2 유전자의 표적 부위에 대응하는 가이드 RNA(gRNA)를 Cas 단백질과 혼합하는 단계;
(b) gRNA와 Cas 단백질의 혼합물을 마우스의 수정란에 처리하는 단계;
(c) 상기 마우스의 수정란을 대리모 마우스에 착상시키는 단계;
(d) 대리모 마우스가 출산한 마우스 중 Neu2 유전자가 결손된 마우스를 선택하는 단계; 및
(e) Neu2 유전자가 결손된 마우스간 교배를 통해, Neu2가 결손된 형질전환된 마우스를 확립하는 단계;
를 포함하는 형질전환 마우스의 제조방법.
(a) mixing guide RNA (gRNA) corresponding to the target site of the Neu2 gene with Cas protein;
(b) treating a mouse fertilized egg with a mixture of gRNA and Cas protein;
(c) implanting the fertilized egg of the mouse into a surrogate mouse;
(d) selecting a mouse with a deletion of the Neu2 gene among mice given birth by a surrogate mother mouse; and
(e) establishing transgenic mice lacking Neu2 through crossbreeding between mice lacking the Neu2 gene;
A method for producing a transgenic mouse comprising.
제4항에 있어서, 상기 Neu2 유전자의 표적 부위의 염기서열이 서열번호 1인, 형질전환 마우스의 제조방법.The method of claim 4, wherein the base sequence of the target region of the Neu2 gene is SEQ ID NO: 1. 제1항의 형질전환 마우스에 지질 대사 기능 장애와 관련된 질환의 예방 또는 치료용 약물 후보 물질을 투여하는 단계를 포함하는, 지질 대사 기능 장애와 관련된 질환의 예방 또는 치료용 약물 후보 물질을 평가하는 방법. A method of evaluating a drug candidate for the prevention or treatment of a disease related to lipid metabolism dysfunction, comprising administering a drug candidate for the prevention or treatment of a disease related to lipid metabolism dysfunction to the transgenic mouse of claim 1. 제6항에 있어서, 상기 지질 대사 기능 장애와 관련된 질환은 당뇨, 동맥경화, 고혈압, 비만, 고지혈증, 지방간, 간염, 뇌졸중 및 심장질환에서 선택되는 것인 방법. The method of claim 6, wherein the disease related to lipid metabolism dysfunction is selected from diabetes, arteriosclerosis, hypertension, obesity, hyperlipidemia, fatty liver, hepatitis, stroke, and heart disease. 제1항의 형질전환 마우스 유래의 세포.Cells derived from the transgenic mouse of claim 1. 제8항에 있어서, 상기 세포는 수정란 또는 이로부터 만들어진 배아로부터 유래되는, 세포.
The cell of claim 8, wherein the cell is derived from a fertilized egg or an embryo created therefrom.
KR1020210028498A 2021-03-04 2021-03-04 Neu2-deficient mouse as an animal model of lipid metabolism dysfunction and use thereof Active KR102579433B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210028498A KR102579433B1 (en) 2021-03-04 2021-03-04 Neu2-deficient mouse as an animal model of lipid metabolism dysfunction and use thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210028498A KR102579433B1 (en) 2021-03-04 2021-03-04 Neu2-deficient mouse as an animal model of lipid metabolism dysfunction and use thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220124864A KR20220124864A (en) 2022-09-14
KR102579433B1 true KR102579433B1 (en) 2023-09-15

Family

ID=83278736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210028498A Active KR102579433B1 (en) 2021-03-04 2021-03-04 Neu2-deficient mouse as an animal model of lipid metabolism dysfunction and use thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102579433B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101889753B1 (en) 2016-09-27 2018-08-20 가천대학교 산학협력단 Animal model for lipodystrophy, preparation method thereof, and screening method for lipodystrophy therapeutic agent using the same
KR102194833B1 (en) * 2017-07-04 2020-12-23 고려대학교 산학협력단 Animal model of depression or epilepsy, its manufacturing method, and screening method of drug candidates for treating depressive or epileptic using the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3735458A4 (en) * 2018-01-03 2022-04-27 Palleon Pharmaceuticals Inc. Recombinant human sialidases, sialidase fusion proteins, and methods of using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101889753B1 (en) 2016-09-27 2018-08-20 가천대학교 산학협력단 Animal model for lipodystrophy, preparation method thereof, and screening method for lipodystrophy therapeutic agent using the same
KR102194833B1 (en) * 2017-07-04 2020-12-23 고려대학교 산학협력단 Animal model of depression or epilepsy, its manufacturing method, and screening method of drug candidates for treating depressive or epileptic using the same

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Am J Pathol. vol.191 no.1 pp.131-143(2021.08.20.)
Metab Eng. vol.57 pp.182-192(2020.01.31.)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220124864A (en) 2022-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Maccarinelli et al. A novel neuroferritinopathy mouse model (FTL 498InsTC) shows progressive brain iron dysregulation, morphological signs of early neurodegeneration and motor coordination deficits
US9044458B2 (en) Inhibition of tat activating regulatory DNA-binding protein 43
Bai et al. FHL3 promotes the formation of fast glycolytic muscle fibers by interacting with YY1 and muscle glycolytic metabolism
CN113198002A (en) Liver cell factor BMP9 for treating non-alcoholic fatty liver disease
Chen et al. Circ007071 Inhibits Unsaturated Fatty Acid Synthesis by Interacting with miR-103-5p to Enhance PPAR γ Expression in the Dairy Goat Mammary Gland
Wang et al. Therapeutic siRNA targeting PLIN2 ameliorates steatosis, inflammation, and fibrosis in steatotic liver disease models
KR102579433B1 (en) Neu2-deficient mouse as an animal model of lipid metabolism dysfunction and use thereof
Kung et al. ADAR2 deficiency ameliorates non‐alcoholic fatty liver disease and muscle atrophy through modulating serum amyloid A1
CN115006515A (en) Composition for preventing or treating fatty liver disease
CN109939222B (en) Medical application of CREG protein for promoting skeletal muscle regeneration
CN108004310A (en) The application of feritin (original) acceptor (P) RR genes and its inhibitor
CN111850113A (en) Application of S100A11 gene and protein as non-alcoholic fatty liver biomarker and therapeutic target
Yu et al. Abnormality of hepatic triglyceride metabolism in ApcMin/+ mice with colon cancer cachexia
Jiang et al. Lysosomal-associated protein transmembrane 5 ameliorates non-alcoholic steatohepatitis through degradating CDC42
CN107537025B (en) Application of Metrnl protein or gene in regulation of antibacterial peptide expression
CN113398267A (en) Application of EphB4 as target in screening of drugs or models for increasing insulin sensitivity
Zhu et al. Role of RIPK3 in lipid metabolism and postnatal overfeeding-induced metabolic disorders in mice
WO2018121409A1 (en) Applications of creg in treatment of nonalcoholic fatty liver and type 2 diabetes mellitus
CN116396965B (en) Application and methods of AHDC1 in constructing obesity animal models and drug screening methods
CN111621561B (en) Application of OLFM4 in nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD)
CN106421814A (en) Method for regulating lipolysis and fatty acid oxidation metabolism
CN110564771B (en) Preparation method of cerebral calcification disease model
Li et al. The Role of TM6SF2 in Non-Alcoholic Fatty Liver Disease: From Mechanisms To Therapeutic Strategy
Yang et al. Effect and mechanism of DDX21 on improving myocardial ischemia-reperfusion injury by regulating ATP5J alternative splicing
Kiefer The Function of Retinol Saturase in the Intestine

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20210304

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20230322

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20230905

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20230912

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20230913

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration