Experiment: 마우스 모델 대표 strain(C57BL/6, BALB/c)

면역학 실험에 가장 널리 사용되는 동물 모델은 마우스일 것이다. 실험실에서 연구에 사용되는 쥐들은 크게 Inbred lines와 Outbred lines로 나눌 수 있다. Outbred line은 유전적인 차이가 크고 개체 간 차이가 심하다. 그러나 Inbred line은 개체 간 유전적으로 동일하고 안정적이고 환경에 대해 일정한 표현형을 보이기 때문에 생체 의학 연구에 적합하다. 실험실에서 가장 활발하게 사용되는 마우스 strain의 유전적 배경은 주로 C57BL/6 와 BALB/c이다. 각 strain은 유전적으로 다르기 때문에 서로 다른 반응과 표현형을 나타낸다. 어떤 strain을 사용할 것인가는 주로 어떤 면역 반응을 실험으로 볼 것인가에 따라 결정된다.

 

각각의 마우스들은 서로 다른 곳에서 독자적으로 수백 세대가 넘게 사육되고 번식되고 있다. 이렇게 각각 번식된 마우스들은 유전적 부동(Genetic drift)에 의해 기존의 오리지널과도 조금은 달라졌을 수 있다. 따라서 공급체에 따라 C57BL/6J이나 C57BL/6N 등등의 방식으로 그 마우스가 어디에서 왔는지를 표기하기도 한다. 그러나 공급체가 같더라도 각 실험실에서 사육하는 동안 유전적 부동에 의해 달라질 수 있음을 유의해야 한다. 

 

C57BL/6

검은 눈과 새까만 털은 C57BL/6의 특징이다.

 

실험실에서 사용되는 마우스 종으로 "C57 black 6", "B6" 등으로 보통 부른다. 사람 질병을 일으키는 유전자에 대해 연구할 때 특정 유전자에 돌연변이가 있는 마우스 모델을 많이 사용하는데, 이때 마우스 모델에서 유전적인 바탕이 되는 종이다. 이 마우스 종은 특정 유전자에만 차이가 나타나는 Congenic strain을 만들기 용이하고 기르기 용이한 장점이 있다. 평균 수명은 27~29개월 정도이다. 

이름에 Black이 들어가는 만큼 검은색에 가까운 어두운 털색을 가진다. 소음과 냄새에 민감하며 BALB/c 같은 다른 연구에 널리 사용되는 종보다 물 가능성이 높다. 자발적으로 유방암 등의 암이 발생할 가능성이 0~1% 정도로 낮으며 발암 물질을 투여하였을 때도 암을 유발하기 어렵다. 나이 든 암컷 개체에서 림프종이 발생할 확률은 20~25% 정도이며 백혈병이 발생할 확률은 7~16%이다. 방사선을 맞았을 때 간암이 생길 가능성은 높다. 또한 높은 보체 활성도를 보이며 면역 관용을 유도하기 용이하다. 또한 인터페론을 많이 만들어낸다. 비만 연구(Diet-induced obesity;DIO)나 자가면역성 뇌척수염 Experimental autoimmune encephalymyelitis;EAE) 연구를 위한 모델에 사용된다.

 

BALB/c

흰 털에 붉은 눈을 가진 실험용 마우스는 보통 BALB/c background이다.

 

B6와 달리 색소가 없어 흰색 털과 붉은 눈을 가진 실험에 널리 이용되는 마우스 종중 하나다. 암, 염증, 자가면역 질환 등의 연구에 주로 사용되는 종이다. 미네랄 오일 주사 시 형질세포종(plasmacytoma)을 생성하는 종으로 알려져 있다 단일 클론 항체를 만드는 혼성세포(Hybridoma)는 BALB/c로부터 만들어진다.

보통 유방암 발생 확률은 3% 정도로 낮지만 바이러스(mouse mammary tumor virus;MMTV)에 감염될 경우 그 확률이 올라간다. 나이가 들수록 폐암, 방광암 등이 발생할 확률이 급격하게 올라간다. 


C57BL/6에는 Th1 면역 반응을 주로 일으키며 IFNg의 생성을 잘하는 strain이다. 반면, BALB/c는 감염병이나 알레르기 반응에 반응하는 Th2 면역 반응을 유도하기 쉽다. BALB/c는 C57BL/6보다 항체 생성을 더 잘하는 특성을 가지고 있다. MHC-I의 H2 부분에 다른 서열을 가지고 있다. (BALB/c는 H2d, C57BL/6는 H2b) 각각의 Haplotype에만 붙는 단클론 항체를 이용하여 각각의 H2를 구분할 수 있다. 



Congenic mouse

각각의 개체가 염색체상의 다른 부위는 다 동일하고 단 하나의 부분에서만 차이를 가지는 관계를 congenic이라 한다. 유전적인 종의 배경은 유지하면서 특정 유전자의 기능을 변경하고자 할 때 mating을 통해 만들어진다. 원하는 유전자의 변형을 가진 마우스 strain(A)과 원하는 유전적 배경을 가진 마우스 strain(B)을 교배하여 자손을 얻는다. 이렇게 얻은 자손 중 표현형이나 유전형 검사(phenotyping or genotyping)를 통해 원하는 표현형을 가지는 마우스(A')를 선별한다. 이 A'를 다시 B strain과 교배하여 자손을 얻는다. 이 과정이 반복될수록 실험자가 원하는 유전적 특정은 유지되고 나머지 유전자들은 B와의 유사성이 올라간다. 이 과정을 Backcrossing이라 하며 보통 10세대는 지나야 원하는 유전적 차이를 가지는 Congenic mouse가 만들어진다. 이때 A를 보통 donor strain, B를 recipient strain이라 한다. 아무리 backcrossing을 통해 recipient strain과 유전적 유사도를 높였다 하더라도 번식하는 과정에서 유전적 부동 등을 통해 차이가 발생할 수 있음을 유의해야 한다.