Germ-Free Mouse와 SPF Mouse의 차이점 총정리

 

 

마우스를 이용한 생명과학 연구를 하다 보면 SPF mouse, germ-free mouse, gnotobiotic mouse 같은 용어를 자주 접하게 돼요.

처음에는 모두 비슷하게 느껴질 수 있어요. "병원균이 없는 깨끗한 마우스" 정도로 이해하기 쉽죠.

하지만 실제로는 세 용어가 의미하는 바가 상당히 달라요.

특히 최근에는 장내 미생물(microbiome)이 면역, 대사질환, 신경질환, 암 치료 반응까지 영향을 준다는 사실이 밝혀지면서 마우스의 미생물 상태 자체가 중요한 실험 변수로 취급되고 있어요.

이번 글에서는 Germ-Free Mouse, Gnotobiotic Mouse, SPF Mouse의 차이점을 정리해볼게요.

 

Germ-Free Mouse란 무엇일까?

 

 

흔히 "무균 마우스"라고 부르는 Germ-Free Mouse는 정확하게 말하면 Axenic Mouse라고 해요.

Axenic이라는 말은 모든 미생물이 제거된 상태를 의미해요.

여기서 중요한 점은 단순히 병원균이 없는 것이 아니라는 거예요.

장내 정상균총까지 포함해서 모든 세균, 진균, 바이러스, 기타 미생물이 존재하지 않는 상태예요.

사람도 그렇고 일반적인 동물도 장 속에 수조 개 이상의 미생물을 가지고 살아가는데, Germ-Free Mouse는 이런 미생물조차 존재하지 않아요.

말 그대로 완전히 비어 있는 상태인 거죠.

 

Germ-Free Mouse는 어떻게 만들까?

Germ-Free Mouse를 만드는 과정은 매우 까다로워요.

보통 제왕절개에 해당하는 hysterectomy rederivation 과정을 통해 새끼를 분리한 뒤 외부 미생물에 노출되지 않도록 특수 환경에서 사육해요.

이후에도 일반 동물실에서 키울 수 없어요.

특수 아이솔레이터(isolator) 내부에서 사육해야 하며, 먹이와 물, 사육도구까지 모두 멸균 과정을 거쳐야 해요.

연구자가 직접 마우스를 만지는 것도 불가능하고 특수 장갑이 연결된 아이솔레이터를 통해서만 작업할 수 있어요.

그래서 Germ-Free Mouse를 유지하는 비용은 일반 SPF Mouse보다 훨씬 높아요.

 

반응형

Gnotobiotic Mouse란 무엇일까?

 

 

Gnotobiotic Mouse는 Germ-Free Mouse에서 한 단계 더 발전한 개념이에요.

먼저 Germ-Free Mouse를 만든 뒤 연구자가 원하는 미생물을 인위적으로 넣어주는 방식이에요.

예를 들어 특정 Lactobacillus 균주 하나만 넣을 수도 있고, 여러 균주를 조합해서 넣을 수도 있어요.

중요한 것은 마우스 안에 존재하는 미생물 구성을 연구자가 정확하게 알고 있다는 점이에요.

실제로 Gnotobiotic이라는 단어도 그리스어에서 유래했는데 "알려진 생명체"라는 의미를 가지고 있어요.

그래서 Defined Flora Mouse라고 부르기도 해요.

 

왜 Gnotobiotic Mouse를 사용할까?

최근 마이크로바이옴 연구에서 가장 많이 사용되는 모델 중 하나예요.

예를 들어 어떤 세균이 비만을 유발하는지,

어떤 균주가 면역반응을 조절하는지,

특정 미생물이 암 면역치료 반응에 영향을 주는지 등을 확인하려면 장내 미생물 구성을 통제해야 해요.

일반 마우스는 수백 종 이상의 미생물을 가지고 있기 때문에 원인을 찾기 어려워요.

반면 Gnotobiotic Mouse는 특정 균주만 존재하도록 만들 수 있어서 인과관계를 분석하기 쉬워요.

 

그렇다면 SPF Mouse는 뭘까?

 

 

실험실에서 가장 흔하게 사용하는 마우스는 SPF Mouse예요.

SPF는 Specific Pathogen Free의 약자예요.

말 그대로 특정 병원체가 없다는 의미예요.

여기서 중요한 점은 Germ-Free와 완전히 다르다는 거예요.

SPF Mouse는 장내 미생물이 존재해요.

정상균총도 존재하고 다양한 세균도 함께 살아가고 있어요.

다만 연구에 영향을 줄 수 있는 특정 병원성 미생물들이 없는 상태인 거예요.

예를 들어 특정 바이러스, 세균, 기생충 등에 대해 정기적으로 검사를 실시하고 음성으로 확인되면 SPF 상태로 관리돼요.

 

SPF라고 해서 모두 같은 SPF는 아니다

많은 사람들이 SPF를 절대적인 개념으로 생각하지만 실제로는 그렇지 않아요.

어떤 기관에서는 20종의 병원체를 검사할 수도 있고,

어떤 기관에서는 40종 이상의 병원체를 검사할 수도 있어요.

즉 SPF의 기준은 시설마다 달라질 수 있어요.

따라서 마우스를 주문할 때는 단순히 SPF라는 표현만 볼 것이 아니라 실제 Health Report를 확인하는 것이 중요해요.

어떤 병원체를 모니터링했는지 직접 확인해야 연구 결과 해석에도 도움이 돼요.

 

마이크로바이옴 연구가 SPF 개념을 바꾸고 있다

예전에는 SPF 상태만 유지되면 충분하다고 생각했어요.

하지만 최근에는 같은 SPF Mouse라도 공급업체에 따라 장내 미생물 구성이 다르다는 사실이 밝혀지고 있어요.

같은 C57BL/6 마우스라도 공급처가 다르면 비만 발생 정도나 면역반응이 달라지는 경우가 보고되고 있죠.

그래서 최근 연구에서는 유전자형(genotype)뿐 아니라 microbiome background도 중요한 변수로 취급하고 있어요.

실제로 일부 연구에서는 서로 다른 SPF 시설의 마우스를 같은 환경에서 공동 사육(co-housing)한 뒤 실험을 진행하기도 해요.



Germ-Free Mouse, Gnotobiotic Mouse, SPF Mouse는 모두 건강한 실험동물이라는 공통점이 있지만 의미는 상당히 달라요.

Germ-Free Mouse는 모든 미생물이 제거된 상태이고, Gnotobiotic Mouse는 연구자가 정의한 미생물만 존재하는 모델이에요. 반면 SPF Mouse는 특정 병원체만 제거된 상태로 일반적인 장내 미생물은 그대로 유지하고 있어요.

최근 마이크로바이옴 연구가 활발해지면서 이러한 차이는 단순한 사육 조건의 차이가 아니라 실험 결과 자체를 바꿀 수 있는 중요한 변수로 인식되고 있어요. 따라서 논문을 읽거나 실험을 설계할 때 사용된 마우스가 Germ-Free인지, Gnotobiotic인지, SPF인지 반드시 확인하는 습관을 갖는 것이 좋아요.