Cre-loxP 시스템의 진짜 매력은 단순히 유전자를 제거하거나 바꾸는 데 그치지 않아요. 이 시스템은 유전자의 발현 시점과 위치를 세밀하게 조절할 수 있다는 점에서 유전자 기능 연구에 있어 혁신적인 도구로 자리 잡았죠.
조직 특이적 유전자 조작
가장 널리 사용되는 방식 중 하나는 조직 특이적 Cre 마우스를 활용하는 거예요. 즉, Cre recombinase 유전자를 특정 조직에서만 발현되는 프로모터 아래에 둔 트랜스제닉 마우스를 만드는 방식이에요.
예를 들어, 간에서만 유전자를 제거하고 싶다면 Alb-cre (Albumin promoter)를, 면역세포에서만 조작하고 싶다면 CD4-cre나 Lck-cre를 사용하는 식이죠. 이 Cre 마우스와 loxP로 유전자가 플랭킹(floxed)된 마우스를 교배하면, 원하는 조직에서만 유전자가 제거되거나 발현되게 할 수 있어요.
이 방식은 특히 전신 유전자 제거 시 발생하는 배아 치사(embryonic lethality) 문제를 피하는 데 유용해요. 연구자는 특정 조직이나 세포에서만 유전자를 조작할 수 있기 때문에, 생존에 꼭 필요한 유전자라도 생존 가능한 모델로 연구를 이어갈 수 있죠.
시간 제어형 유전자 조작
조직 특이성뿐 아니라 시간적으로 유전자를 켜거나 끄는 방식도 가능해요. 대표적인 시스템이 바로 Tamoxifen 유도 CreERT2 시스템이에요.
CreERT2는 Cre와 변형된 에스트로겐 수용체 도메인이 결합된 단백질이에요. 평소에는 세포질에 머무르다가, Tamoxifen이라는 약물을 처리하면 핵으로 이동해 loxP 재조합을 유도해요. 덕분에 연구자는 원하는 시점에 유전자를 제거하거나 활성화할 수 있게 되죠.
이 시스템은 특히 다음과 같은 경우에 매우 유용해요
유전자 제거가 초기 발생에 치명적인 경우
세포 주기나 분화 단계별 유전자 역할을 구분하고 싶은 경우
약물 처리를 통해 단계별 실험 설계를 하고 싶은 경우
또 다른 방식으로는 Tet-on/Tet-off 시스템도 있어요. 이는 Doxycycline을 이용해 Cre 발현을 조절하는 방식인데, 실험 디자인에 따라 좀 더 유연하게 활용할 수 있어요.
조직 특이성과 시간 제어를 동시에 활용하면 정말 다양한 실험적 시나리오가 가능해져요. 예를 들어, “간에서만, 생후 4주 이후에 유전자를 제거하자”는 식의 정밀한 제어도 가능하죠. 이를 위해선 적절한 Cre 마우스 선정, loxP 플랭킹된 타겟 유전자 마우스 준비, 그리고 교배 전략이 필수예요.
다음 3편에서는 이 복잡한 Cre-loxP 마우스 교배 전략을 쉽게 풀어서 설명해드릴게요!