Introduction on the Experiments Using Non-human Primates Tae Min Kim, DVM, PhD Laboratory Animal Research Center
동물실험결과에영향을미치는요인 환경적 요인 유전적 요인 미생물학 적요인
영장류실험의특징 ( 실험자의관점에서 ) 환경적, 유전적, 미생물학적콘트롤이설치류에비하여까다로움 Outbred 이기때문에전임상연구모델로서의장점보유 영장류이용당위성필요 (IACUC 승인이까다로움 ) 그래프와표로나타낸수치데이터가전부가아님 - 아는만큼새로운결과가도출됨
영장류연구의주요영역 동물종의생물학적특성들에관한연구 질환의병인및경과는물론, 윤리적이유로인간환자를대상으로는연구가불가한치료법에관한연구 ( 세포유전자치료, 인공장기개발, 이종장기이식연구등 ) 의도치않은작용 ( 독성 ) 이일어나지않는지에관한약물시험 백신의제조및안전성평가
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): 코가납짝하고콧구멍이 밖으로뚫림 협비원류 (Catarrhini) 안경원숭이 신세계원숭이 ( 마모셋원숭이 ) 구세계원숭이 유인원
영장류분류
영장류서식지분포도
국내외영장류센터 오송첨단의료산업진흥재단실험동물센터 대구첨단의료산업진흥재단실험동물센터 안전성평가연구원영장류센터 ( 전북정읍 ) 한국생명공학연구원국가영장류센터 ( 충북오창 ) 오리엔트바이오 ( 경기도성남 ) 서울대학교영장류센터 서울대학교그린바이오과학기술연구원 ( 강원도평창군 ) IBS 성균관대학교뇌과학이미징연구단 기타산업체기반연구소
주요연구영역 번식생리 당뇨 / 비만 심혈관계 /stroke CNS 인지 / 발달 근골격계 줄기세포 / 재생의학 백신개발 인체감염질환연구
주요실험용영장류 Rhesus macaque (Macaca mulatta) 붉은털원숭이 Cynomolgus macaque (Macaca fascicularis) = 게잡이원숭이 = 긴꼬리원숭이 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) 번식및성장 연중번식 임신기간은대략 160~170일이며, 생리주기는 28일임. 다음새끼를낳을때까지는대략 390일이걸린다. 성성숙기간은암컷은 46개월, 수컷은 42~60개월임. 새끼는태어날때검은색이나처음몇달이지나면회색으로바뀐다. 새끼의태어날때몸무게는암컷은 260~310 gm이고수컷은 340~400 gm임. 연구분야 전통적인장기이식연구모델 신약개발 ( 약물효능평가 ) 에최근주로많이사용되고있음. 종양학, 동맥경화증연구에도많이사용됨. cytomegalovirus(cmv), 전염병, 결핵, retrovirus의연구에도쓰임. 기타독성연구 ( 생식독성, 안구독성, 혈액응고시스템, 중추신경계 )
영장류의사양관리 영장류사육시설의구성 : 동물사육실, 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
영장류의의사전달 (Macaque 의경우 ) 입을벌리는행위 앞니를드러냄 치아노출및고함 입벌림 ( 이완된눈근육 ) 위협 두려움 공격성 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
채혈 (Femoral v.) 채혈 (Saphenous v.) 영장류기본실험기술 restraint Squeeze-back & 근육주사
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
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, (6 pathogens) ] Mycobacterium tuberculosis Herpes B 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 (=free) SRV STLV CHV-1 Others 2 X X 3 X X X 4 X X X X TB 및 Herpes B virus 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)
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 primate research in Genomic Era Genetic research models Genome analysis for genetic characterization Transgenic/knockout monkeys Induced pluripotent stem cells Tissue engineering Personalized medicine development
감사합니다