영장류실험기법 실험동물연구센터김태민

영장류실험기법 실험동물연구센터김태민

영장류의정의 (1873, George Mivart) -. Unguiculate ( 발톱이있고 ), claviculate ( 쇄골이있고 ) -. placental mammals ( 태반형성 ) -. with orbits encircled by bone ( 안와가뼈에의해경계 ) -. three kinds of teeth ( 앞니, 송곳니, 어금니 ) -. Brain always with a posterior lobe and calcarine fissure ( 새발톱고랑 ) -. The innermost digit of at least one pair of extremities opposable -. hallux ( 엄지발가락 ) with a flat nail or none -. A well developed caecum; penis pendulous; testes scrotal -. Always two pectoral mammae.

영장류분류 포유강영장류목 아목하목구분종 곡비원아목 (wet nose, rhinarium) 여우원숭이하목 로리스하목 원원류 여우원숭이 로리스원숭이 직비원아목 안경원숭이하목 원숭이하목 진원류 광비원류 (Platyrrhini): 코가납짝하고콧구멍 이밖으로뚫림 협비원류 (Catarrhini) 안경원숭이신세계원숭이구세계원숭이유인원

영장류분류

영장류서식지분포도

국내외영장류센터 오송첨단의료산업진흥재단실험동물센터 대구첨단의료산업진흥재단실험동물센터 안전성평가연구원영장류센터 ( 전북정읍 ) 한국생명공학연구원국가영장류센터 ( 충북오창 ) 오리엔트바이오 ( 경기도성남 ) 서울대학교영장류센터 서울대학교그린바이오과학기술연구원 ( 강원도평창군 ) 기타산업체기반연구소

영장류연구의주요영역 동물종의생물학적특성들에관한연구 질환의병인및경과는물론, 윤리적이유로인간환자를대상으로는연구가불가한치료법에관한연구 ( 세포유전자치료, 인공장기개발, 이종장기이식연구등 ) 의도치않은작용 ( 독성 ) 이일어나지않는지에관한약물시험 백신의제조및안전성평가

주요연구영역 번식생리 당뇨 / 비만 심혈관계 /stroke CNS 인지 / 발달 근골격계 줄기세포 / 재생의학 백신개발 인체감염질환연구

주요실험용영장류 Rhesus macaque (Macaca mulatta) 붉은털원숭이 Crab-eating macaque (Macaca fascicularis, Cynomolgus) 게잡이원숭이긴꼬리원숭이 Common marmoset (Callithrix jacchus) 비단마모셋

국가별수입되는영장류수 (Hyun et al., 2010)

영장류의기본특징 종 임신기간 ( 일 ) 이유일령 ( 일 ) 수명 ( 년 ) 체장 (mm) 몸무게 (kg) 수컷암컷수컷암컷신생원 (g) Cynomolgus monkey 164 375 31 412-648 385-503 4.7-8.3 2.5-5.7 260-400 Rhesus macaque 165 279 25 532 469 7.7 5.3 450 Common marmoset 148 ( 쌍둥이多 ) 76 12 188 185 0.26 0.24 30 (Nonhuman Primates in Biomedical Research, 2 nd ed., 2012) (Tardif SD et al., 2004)

Cynomolgus Monkeys (Macaca fascicularis) 기본적인특징및습성 갈색에서붉은갈색털을지녔으며, 복부는좀더밝은색이고머리에는뾰족한볏이있음. 암컷은턱수염이있고수컷은구렛나루를지님. 꼬리는긴편이어서머리와몸길이랑비슷하거나좀더길다. 암컷은 2.5kg~5.7kg 이고수컷은 4.7~8.3kg 로서가장오래산동물은 37.1 년을기록함. 32 개의이빨 / 볼주머니를지님. 엄지손가락은먹이를먹는것, 구애를하는것성행위를할때, 이동을할때도움이되도록진정한대향성을가진다 낮에활동하고, 나무에살지만또한수영이능숙함. 야생에서곤충, 개구리, 게를먹는등잡식성이나, 과실을가장좋아함.

Cynomolgus Monkeys (Macaca fascicularis) 번식및성장 연중번식 임신기간은대략 160~170일이며, 생리주기는 28일임. 다음새끼를낳을때까지는대략 390일이걸린다. 성성숙기간은암컷은 46개월, 수컷은 42~60개월임. 새끼는태어날때검은색이나처음몇달이지나면회색으로바뀐다. 새끼의태어날때몸무게는암컷은 260~310 gm이고수컷은 340~400 gm임. 연구분야 신약개발 ( 약물효능평가 ) 에최근주로많이사용되고있음. 종양학, 동맥경화증연구에도많이사용됨. cytomegalovirus(cmv), 전염병, 결핵, retrovirus의연구에도쓰임. 기타독성연구 ( 생식독성, 안구독성, 혈액응고시스템, 중추신경계 )

영장류의사양관리 영장류사육시설의구성 : 동물실, 사료저장고, 수술실, 수술준비실, ICU, 부검실, 진단영상실, 실험실, 갱의 / 샤워실, 사료보관실, 복도, 고압멸균기실, 공조실, 격리실, 검역실 동물사육실의구성 : 전실및관망창구비, 에폭시바닥, 탈착식케이지용선반틀, 전자및아날로그온 / 습도계, trench 및경사평면 ( 용이하고신속한청소가가능 ), 수질검사 케이지사육 : 동종은동일사육실에서사육, 종특성유지가가능하도록설계, 엔리치먼트의활성화, 바닥면적및높이준수, 쌍사육용분리창설치 사료급이 : 에너지요구량에맞추어사료및과일급이 ( 일일 320~400kcal/4kg) 음수 : 음용수기준에따른적합성테스트 개체의일일체크 : 오전및오후각 1 회, 활동성, 포악성, 취식여부, 분변상태, 체모및꼬리의건강성, 출혈여부, 생리유무를장부에기록 오 / 폐수, 사체처리는해당지자체기준에맞게수행

영장류사육 케이지의고려사항 동물들이정상적으로행동하고, 자연스런자세와행동을취함 Squeeze-back system 동물취급이용이하여야함 적절한환기가가능해야함 건조및세척이용이하여야함 영장류사육에필요한최소케이지규격 동물 몸무게 (kg) 면적 (m 2 ) 높이 (cm) Macaques, marmoset, baboons ~ 1.5 0.20 76.2 1.5 ~ 3.0 0.28 76.2 3.0 ~ 10.0 0.40 76.2 Chimpanzees ~ 10 1.4 152.4 > 10 2.3 213.4 (Guide for the care and use of laboratory animals, 8 th ed., 2011)

영장류의의사전달 (Macaque 의경우 ) 입을벌리는행위 앞니를드러냄 치아노출및고함 입벌림 ( 이완된눈근육 ) 위협 두려움 경고 유희를원함 그외 : -. 입맛을다시는행위및엉덩이를보이는행위 : 복종 -. 응시하는행위 : 위협. 따라서사육자혹은연구자가가필요없이응시하면안됨. (Parr and Heintz, Anim Behav 2009)

영장류의환경관리 ( 미국 NCR 가이드라인 ) 종온도 ( o C) 습도 (%) 마모셋, promisians 24~27 40~70 Rhesus, cynomolgus, Afreecan green monkeys 27( 여름 ) 23( 겨울 ) Japanese monkeys 27( 여름 ) 20( 겨울 ) 40~70 40~70 Chimpanzee, Gibbons 24~27 40~70 환경인자 환기횟수 기준 10~15 회 / 시간 조명 100~300lux (45~80cm 측정값 ) 소음 취기 공기압 60dB 이하 암모니아 20ppm 이하 -5 ~ -3 mmhg

영장류의수의학적관리 동물의정기신체검사 : 매 3-6 개월마다털, 구강, 치식, 표재성림프절 ( 편도선, 하악하, 경부, 겨드랑이및서혜부 ) 검사, 심장및폐정진음검사, 복부의촉진, 외부및내부비뇨기계통, 심전도검사, 혈액학적검사, 혈청화학적검사, 소변검사, 기생충검사, 결핵검사 마취전동물준비, 술후관리, 동물모니터링 수액 / 전해질요법 설사동물관리 쇼크치료 체온조절 부상및골복원 마취및수술 교상 견치제거

영장류사육및실험도구 Individual cage with squeeze back Cage with porch and foraging apparatus Tunnel Cage attached with procedure cage

영장류사육및실험도구 Transporter Monkey chair Telemetry system

영장류기본실험기술 보정 Squeeze-back & 근육주사 채혈 (Femoral v.) 채혈 (Saphenous v.)

영장류엔리치먼트방안 Enrichment 의정의 An animal husbandry practice that seeks to enhance the quality of captive animal care by identifying and providing the environmental stimuli necessary for optimal psychological and physiological well-being. (Shepherdson, D.J. 1998. et al.)

영장류엔리치먼트방안

영장류엔리치먼트방법 Social enrichment 목적 : 종특이적행동양식의유지및 stereotypic, self-injurious behavior 제거 종류 : 그루밍, 먹이섭취, dependency upon companions 가장이상적으로는, natural behavior 가나오는 indoor cage 가좋음. Macaque 와침팬지는특히큰집단에서자라기때문에, outdoor 가가장좋고운동과지각능력유지에도좋다. Pair housing : tactile social contact을유발시킬수있음. 싸우거나부상등위험이있다면가운데벽을창살로만든다.(grooming-contact 케이지 ) 사육사와의교감은또하나의우수한사회적엔리치먼트수단을제공함.

영장류엔리치먼트방법 Non-social enrichment Physical enrichment 탐색 (explore), 손조작 (manipulate) 할수있는장치, 장난감, 거울, 나무, 가지, 휏대. 그네, 놀이기구, 휴식구조, 시각적장벽, 수영장, 수조, 바닥구조, 둥지, 앞뜰케이지 (porch) 등 목적 : species-specific behavior ( 놀이, 운동, 탐색, 지각능력 ) 유지 습관화 (habituation), 부상, 배수구막힘등단점있음 Sensory Enrichment 목적 : 사육환경에서줄어든시각, 청각, 촉각, 미각, 후각등자연적자극을보완하여종특이적행동을보이도록함. 텔레비전, 자연의소리, 등등모두종특이적반응유지에좋음

영장류엔리치먼트방법 Non-social enrichment Food-related enrichment 거의모든 NHP 는대부분의시간을수렵, 획득, 채취, 껍질제거, 섭취등음식과관계되어보내기때문에, 음식은최고의 enrichment 임. 수렵을통해음식을찾고, 까게하는등에시간을많이보내게함. 음식을판에펼쳐주거나, 얼려주거나, 하면포악성을줄이는데효과가있음. 다른방법으로는수렵판혹은퍼즐도구안에넣어주어서, 음식을먹기위해일을하거나머리를쓰게시킨다. Occupational enrichment 운동, 지각능력유지를위해제공되는물리적 / 정신적자극 큰바깥사육공간, 수영장, 물수조등 컴퓨터조이스틱등

영장류검역 장소기간내용세부내용및방법 수출국 2년 병원균검사 홍역, A형간염, B형간염, 원숭이Pox, 결핵발생이 없어야함 수출선적 30 일전병원균검사에볼라, 말부르그, 결핵, 살모넬라, 시겔라, 예시니아 수출선적최소 5 일전구충제투여 Albendazole, 25mg/kg, sid, PO, 5days 수입국 ( 대한민국 )* 지정검역장 최소 30 일체중측정, 채혈혈액학적, 혈청생화학적검사 분변스왑검사 Salmonella/Shigella/Yersinia 신체검사귀, 손, 팔, 골절, 구강 ( 수표, 궤양, 상처, 치식 ) 결핵검사 Tuberculin test 2 회실시 (2 주간격 ) B virus 검사 ELISA (Gibbons, great apes 만해당 ) 약욕 케이지수용 40 o C, 5% 베타딘 1 차약욕 40 o C, 0.05% Trichlorfon 2 차약욕 * 3 일간환경순화 (Animal biosafety level 2, 사육동과분리된장소지정검역장소에서 ) * 검역기간동안물, 먹이, 분뇨양과질병징후매일기록

Specific Pathogen Free(SPF) 영장류의사용목적 인체감염방지 동물의건강보건증진 연구결과의재현성및신뢰성보증

SPF 영장류 [SPF program] Mycobacterium tuberculosis Macacine herpes (BV) virus CHV-1, Cercopithecine herpesvirus 1 SRV-D, simian type D retrovirus STLV, simian T cell lymphotropic/leukemia virus SIV, simian immunodeficiency virus [Expanded SPF program]: simian foamy virus, rhesus lymphocryptovirus, cytomegalovirus, rhadinovirus, simian virus 40 영장류의 SPF 등급조성例 SPF level Pathogens 1 x SRV STLV CHV-1 Other 2 x x 3 x x x 4 x x x x TB 및 BV 는기본적으로음성이여야함. (Morton WR et al., 2008)

생물제의위험군분류 ( 질병관리본부고시 ) 위험군정의병원체종류 1 건강한성인에질병을유발시키지않는생물체 2 사람에게질병을일으킬수있는생물체이나증세가심각하지않고예방과치료가가능한경우 3 사람에게심각하고때로치명적인질병을일으킬수있는생물체이나예방과치료가가능한경우 4 사람에게심각하고때로치명적인질병을일으킬수있는생물체이며예방과치료가거의어려운경우 위험군 1, 2, 3 에해당되지않는종 Campylobacter sp., Clostridium sp., Mycoplasma sp., Salmonella sp., Shigalla, vibrio cholerae Bacillus anthracis, Brucella sp., Mycobacterium tuberculosis, Pasteurella multocida type B, Rickettsia sp., Yersinia pestis, SARS, HIV type 1 and 2, Human T cell lymphotropic virus (HTLV) types 1 and 2, SIV Ebola, Lassa, Marburg, Hendra-like, lassa virus, Monkey B virus (herpesvirus B)

Animal Biosafety Levels (ABSL) BSL Agents Practices Primary barrier and safety equipment 1 건강한성인에질병을유발시키지않음 2 피부상처, 섭취, 점막등의경로를통하여질환을유발시킬수있음 3 공기전파가가능한내재 (indigenous) 혹은외래인자. 4 생명을위협시키는질환을유발시킬수있는위험 / 외래인자. 실험실내에서의비말감염. 전파의위험성을모르는경우. Facilities (secondary barrier) 일반미생물실험필수항목아님실험벤치, 싱크 제한구역, 생물위험표시, 특정소모품폐기물처리방법숙지 조절구역, 모든폐기물소독, 빨래전실험복소독 입실전환의퇴실때샤워및모든물건소독 Class I 혹은 II cabinet 필요시랩코트, 장갑, 고글착용 Class I 혹은 II cabinet 랩코트, 장갑, 고글착용, 호흡기보호장치 Class III cabinet 전신보호하는, 양압복장 Autoclave 복도와의격리, 자가폐식문, 이중문, 소진공기의재환기금지, 음압유지 독립적건물, 격리된지역, 독자적공급, 진공, 소독시스템 [Nonhuman Primates in Biomedical Research, 2 nd ed., (2012)]

영장류인수공통전염병 Classifications Pathogens and diseases Viral disease Hemorrhagic fevers Marburg virus, Ebola and other filovirus, simian hemorrhagic fever, Yellow fever, Denge, West Nile virus Herpesvirus Herpes B virus, Epstein-Bar virus, Cytomegalo virus Bacterial diseases Others Viral hepatitis Retroviral diseases Other viral diseases General GI Respiratory bacteria A, B, C, D, E, Callitrichid hepatitis STLV1, SIV, Poxvirus, Mason-Pfizer virus Measles, influenza, Arbovirus, Rubella, Rhabdovirus, Adenovirus, Papovavirus TB, Leprosy, Salmonellosis, Tetanus Shigellosis, Campylobacteriosis, Yersinia Streptococcus pneumoniae, Bordetella bronchiseptica, Pasteurella multocida, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae Mycoplasma, Rickettsia, Clamydial disease, mycotic disease

Non-human primates in Genomic Era Genetic research models Genome analysis for genetic characterization Transgenic/knockout monkeys Induced pluripotent stem cells Tissue engineering Personalized medicine development

감사합니다