실험실에서 볼 수 있는 동물들은 여러 종류가 있다. 참고로 나는 이 동물들이 적절한 사육환경에서 스트레스를 받지 않고 생활할수 있도록, 그리고 최소한의 동물들이 희생되도록, 그리고 연구자들의 인수공통전염병을 예방하는 일을 수행하고 있다. 다시 본론으로 들어가서, 실험동물을 키우는 곳에는 다양한 종류의 동물들이 있다. 요즘은 Tg마우스, KO마우스, Cre마우스 등 유전자 변형 쥐들도 많이 생산되고 있기 때문에, 그 종류와 strain은 더욱 많아지는 추세이다. 오늘은 근교계로 잘 이루어져 있어 동물실험에 많이 사용되고 있는 mouse와 rat를 중심으로 그 종류에 대해서 말해볼 예정이다.
인브레드 마우스, Inbred mouse, 근교계
마우스를 실험동물로 많이 사용하는 이유는 근교계가 잘 이루어져 있기 때문이다. 근교계, 인브레드 마우스를 만든이유는 바로 '실험에 대한 재현성'을 얻고 싶었기 때문이다. 그렇기 때문에 계통을 만들어가는 과정에서 만들어 진 것이 바로 개체별로 유전적으로 98%이상 같은 근교계 마우스, 인브레드 마우스다.
모든 inbred 동물은 모든 genetic loci에서 homozygote상태이다. 즉 genotype이 항상 일정한 동물이다. 실험에 영향을 미칠수 있는 요소들을 배제하기 위해서 이러한 동물이 탄생한 것이다. inbred 마우스는 여러마리 사용하더라도, genetic하게 동일하다고 보기 때문에, 결과를 쉽게 추론 할 수 있다.
인브레드 마우스를 만들기 위해선, 형매교배(부모에서 나온 형제자매 끼리 교배)를 20세대 이상 실시해야 한다. 그 이후에서는 단일 번식 쌍에서 생산된 개체를 인브레드 마우스라고 칭한다. (보통 유전자 변형 쥐를 inbred화 시키고자 한다면 8세대 정도를 내리긴 한다.)
아무래도 인브레드 마우스가 많이 사용되기 때문에, 자주 언급되는 종들의 특징을 몇가지 짚고 가려고 한다. inbred 마우스의 가장 대표주자는 우리가 일명 비식스C57BL6, 발브씨BALB/c, 디비에이DBA라고 부르는 쥐들이다. 특히나 C57BL6의 경우에는 우리나라 연구자들의 80%이상이 쓰는 보편적인 종류라고 할 수 있다.
C57BL6는 가장 널리 쓰이는 근교계 종류라고 할 수 있다. 많은 유전자 변형 마우스들이 B6마우스를 background로 가지고 있기 때문에, 지금도 실험에서 많이 사용되는 종류다. 검은 피모가 특징이며 다른 인브레드 마우스들보다 조금 예민한 편이다.
특징이라고나 할까, 많이들 여쭤보시는 건데, 마우스는 털을 잘 먹는다. 특히 B6마우스는 더 먹는다. 서로 털을 다듬으면서 먹어주기도 해서 입 주변부나 등에 털이 숭숭 빠지는 일이 발생하곤 한다. 서로 열심히 정리하다 그런 경우가 많으니, 이럴경우 장난감 같은 enrichment를 해주면 나아진다.
발브씨 마우스는 단일클론항체를 생성할 때 사용되는 종류이다. 즉, 우리가 사용하는 임신 테스트기, 독감 테스트기, 등등 시약을 떨어트려 양성 음성을 판정하는 샌드위치 엘라이자,면역크로마토그래피를 행할 때, BALB/c의 항체가 주로 사용된다고 알고 있으면 된다.
DBA/2마우스는 inbred계의 원조라고 할 수 있는 쥐이다. 아주 많이 사용되진 않더라도, 개인적으로 귀여워서 넣었다. 성격이 조금 난폭한 편이 흠이지만, 귀여운 얼굴에 살짝 까칠한 성격이 어우러져 더 매력적일지도 모르겠다. ㅋㅋ DBA는 까칠한 공주님 st 답게 약물 내성이 아주 낮은 편이다. 앞서 이야기한 B6마우스는 타고난 주정꾼인데, DBA 마우스는 술을 잘 못마시는 편이다. 소리에 예민한 편이라 청력, 시력과 관련된 연구에서도 사용한다.
일을 오래하다 보면 inbred mouse는 얼굴만 봐도 무슨 쥐인지 구분이 가능하다. 해부학적으로 얼굴뼈가 조금씩 다르기 때문이다.
내가 좋아하는 BALB/c나 CBA, DBA 같은 마우스들은 대체적으로 얼굴이 짧고 동그란 편이다. 아무래도 귀여우니까... 요즘은 qPCR을 이용한 SNP가 가능해서 inbred strain 별로 특징적으로 나타나는 염기서열을 detection하여 inbred의 유전자 모니터링을 진행하고 있다. B6마우스의 경우에는 100가지 정도를 check 한다. 그 염기가 똑같다면, B6마우스로 판정하는 것이다. 더해서 세부 스트레인 J냐 N이냐도 판정 가능함!
아웃브레드마우스, outbred mouse
우리나라에선 outbred와 closed colony를 혼용하여 쓰는 경우가 있는데, 정확하게 말해본다면 조금 다른 쥐들이다. outbred로 묶여있는 친구들은 우리가 자주 보는 ICR mouse, SD rat 등이 있다. outbred는 근친교배나 형매교배를 하지 않고, 랜덤으로 교배하여 탄생한 쥐다. 랜덤의 유전 정보를 가지고 있으므로, 이는 곧 다양한 유전형질을 가진 사람과 비슷하다.
따라서 아웃브레드 마우스들은 독성 평가, 전임상 시험에서 많이 사용된다. (독성 평가 시험을 할 때 outbred를 사용하는 것을 거의 원칙으로 하고, 특이적으로 검증할수 있는 inbred 사용이 가능하다.) 그리고 유전형질이 다양해서 그런지, 온순한 경우가 많아, 형질 변형 마우스를 제작할 때 대리모로 쓰인다. 내가 자주 말하는데, ICR은 천사다. 돼지이기도 함. ㅋㅋ
어쨌든 outbred 마우스를 만드는 것은 굉장히 까다롭다. 다양성이 있으면서도, strain 고유의 특성을 어느정도 가지고 있어야 하기 때문이다. 참고로 찰스리버에선 세계 모든 ICR 부모들을 불러다가 섞어서 다시 전세계로 퍼트리는 식으로... 다양성을 유지한다. 다양한 부모군을 여러 그룹으로 나누고, breeder들을 순환시켜 가면서 근무를 한다고 한다. (누가 편향성을 가지고 개체를 골라낼까봐)
누군가가 ICR이나 랫드, 기니픽을 키워서 직접 번식시켜서 유지시킨다? 그것은 더 이상 아웃브레드가 아니다. 2~3년만 지나면 그곳의 동물은 인브레드다.
랫드의 대표주자 SD rat이다. 참고로 나의 최애 쥐는 3주령 랫드일 정도로, 어렸을 땐 가분수를 유지하다가, 생후 1년쯤이 되면 어지간한 치와와보다 커진다. 랫드들은 확실히 마우스들보다 똑똑하다. 상황파악이 빠르고, 조금 더 예민한 면이 있다. 똘똘한 것들.
rat의 가장 큰 장점은 크다는 거다. 설치류로 시행해야 하는 독성 시험 중에 약물 투여량을 많이 넣을 수 있으므로, 랫드는 독성 시험에서 자주 선택되는 개체이다.
Closed colony, 폐쇄군
폐쇄군은 outbred이긴 한데, 외부에서 유입이 없는 colony라고 보면 된다. 내부에서만 번식하지만, 최대한 heterogyzote를 유지하는 형태이다. outbred는 크고 많은 번식 풀을 가지고 있고, 때에 따라선 유전적인 '다름'을 유지하기 위해서 외부 개체가 유입될수 있다. 하지만 closed colony는 아니다. 지정된 풀 안에서의 유전적인 다양성을 유지하는 것을 목표로 한다.
사실 우리나라에 판매되는 대부분의 실험동물은 외국에서 모체를 받아오는 경우가 많아서, 거의 closed colony를 형성하고 있다고 볼수도 있겠다.
1950년대 마우스, 2024년 마우스와 같을까?
우리는 이 문제에 대해서 깊이 생각해 볼 필요가 있다. inbred 마우스의 유전 모니터링을 실시해서 이 쥐가 그 쥐인지 알게 되었다고 하자. 그런데 옛날 사람들이 썼던 쥐와 내 쥐가 같을까는 다시 한번 생각해봐야 한다.
inbred가 계속 내려가면서, 무작위로 발생하는 변이가 축적이 될 수 있다. 만약 이 변이가 아주 운이 좋게도 SNP로 검출하는 곳이 아니라면 계속해서 변화된 유전자가 남게 된다.
이 말은 또 어떤 말이 되느냐면, 잭슨에서 만든 B6와 찰스리버에서 만든 B6, 둘다 B6이긴 한데, 같은 B6가 아니라는 거다.
아니 동일 동물을 사용해서 동일한 실험 결과를 만들기 위해서 제작한 것이 inbred 마우스인데, 결국엔 다르다는게 의아할 따름이다.
하여튼, 실험동물 업계의 큰손인 잭슨과 찰스리버는 다른 포지션을 취하고 있다. 잭슨에선 과거에 stock 해두었던 모체를 풀어서 섞어주는 형식으로 간다. 변이가 일어날 순 있겠지만, 최소화하겠다는 방식이다. 찰스리버에선 전 세계의 모체를 한데 모았다가 다른쪽으로 무작위로 보내는 형식을 취한다. 전 세계에 있는 찰스리버 사육장의 쥐들이 동일한 형질을 갖게 하겠다는 뜻인 것이다.
요즘은 거기에다 더해서 기본적인 사육환경과 사육환경으로 인해 조성된 '정상세균총'을 굉장히 중요시하게 여긴다. 이것까지 같아야, 같은 쥐라고 쳐주는 것이다. 그렇기 때문에 요즘은 동물사에서 control 군과 실험군을 모두 같은공간에서 키우도록 지도가 되고 있다. 어느날 거래하던 회사에서 동물을 주문하려고 하니, 수가 모자라서 다른 회사에서 주문해서 같은 inbred 마우스를 받아온다면, 그 두 쥐는 다른 쥐인 것이다. 둘다 BALB/c가 맞긴 맞는데, 그 둘은 다른쥐다. 라고 생각하는 것이 맞다.
즉, 교수님이 포닥 나갔다가 받아온 미국 쥐, homo가 나와서 별 생각 없이 계속 대를 내려서 키워서 실험하던 쥐, 1년에 한 번씩 유전모니터링을 하지 않으면 그 쥐는 받아왔을때와 다른 쥐가 된다. 수정란 동결과 청정화, 어떻게 키워서 유지할 것인지에 대한 plan과 결과를 되돌아보는 QC과정이 동물을 판매하는 사람이 아니더라도 꼭 필요한 부분인 것이다.
사실 동물을 사용해야 하는 입장에선, 시간이 지나면 무감해지는 경우가 많다. 동기들이랑 만나면 이런저런 이야기를 하는데, 한우 진료를 보는 오빠는 송아지 거세할때마다 지옥갈것 같다는 생각을 한다고 했다. 지옥에 가면 거세당한 숫소들이 기다리는 꿈을 꾼다고... 나도 지옥에 가긴 할텐데, 거기에 쥐는 없을 것 같다. 쥐들은 천사니까 ㅠㅠ 천국갔겠지....
항상 스트레스 받고 죄책감을 가지고 일을 하라는 것이 아니다. 생명을 다루면서 더 조심하고, 경건한 마음을 가지고 최소한의 숫자로 최대한의 효율을 낼수 있도록 내가 몸가짐을 잘 해야 하고, 생각보다 더 많이 공부를 해야만 한다.
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