In this study we tried to construct a more efficient tetracycline-inducible gene expression system by replacing previous key elements with more advance ones. At the beginning, we substituted PGK (phophoglycerate kinase) promoter for CMV (cytomegalovirus) promoter to control “rtTA2sM2” which has been known for high induction efficiency in response to tetracycline. With this modification, expression of the EGFP marker gene under the induction condition was significantly increased. Next, we replaced “TRE” fragment with a modified version named “TRE- tight” which has been reported to have higher affinity and specificity to the transactivator by minor base change of the “TRE” DNA fragment sequence. Use of “TRE-tight” instead of “TRE” resulted in more than 10 fold increment in terms of induction efficiency and significant decrement of background expression in non-inducible condition. By combining PGK promoter and “TRE-tight” fragment, we could upgrade previous tetracycline-inducible system to show more stringent turn on/off gene switch ability and stronger expression of the gene of our interest. Use of this newly developed system must be very helpful to the studies of gene expression, especially to the transgenic animal study in which non-controllable constitutive expression of the transgene has been one of the urgent problems to be solved.

Most studies on transgenic bioreactors have focused on expression levels of interest genes. In this study we examined whether transgenic bioreactors would inherit expression level of the Oansgene to long-term generations independently of transgene sources. We employed three transgenic mice, which were separately reported, carrying different transgenes and copy numbers, 27 kb of hLF and 22 kb of hIL-10 genomic sequences, and 1.3 kb of hTPO cDNA, respectively. Three females of the transgenic lineages crossbred with a wild-type male up to 20 generations to test transgenic frequencies of their progenies and to determine expression levels of the transgenes. Ultimately, transmission rates of kLF, hIL-10, and hTPO were 64.3+-7.0, 59.3+-9.8, and 56.1+-9.7, respectively, appeared following Mendelian pattern of inheritance. Notably, we found that levels of expressions of hLF, hIL-10, and hTPO in milk were sustained to high numbers of generations. No transgene silencing of expression was observed in every generations of all transgenic mice. In conclusion, we suggest that once established animal bioreactors could consistently transmit the transgene to continual generations, without loss of expressional activity, independently of transgene sources.

형질전환 동물의 유선에서 특이적으로 발현되도록 고안된 pBIL-10 발현 벡터를 이용하여 인간 IL-10 유전자가 삽입되어 한 계통으로 확립된 형질전환 생쥐에서 이 유전자가 장기 세대까지 안정적으로 전이되고, 또한 발현 수준도 지속적으로 유지되는지를 조사하였다. 이를 위해 제 8 세대의 수컷 hIL-10 형질전환 생쥐를 실험에 공시하였고, 제 15 세대까지의 전이율과 hIL-10 유전자의 발현 수준을 분석하였다, 제 8 세대 생쥐의 계대 번식에 의한 자손 중 50.9±5.8％가 형질전환 생쥐로 판명되었다. 또한 제 9 세대에서 외래 유전자의 전이율은 66.0±20.1％이렀고, 제 10 세대에서 외래 유전자의 전이율은 61.5±16.7％이었고, 제 11 세대에서 외래 유전자의 전이율은 41.1±8.4％이었고, 제 12 세대에서 외래 유전자의 전이율은 40.7±20.3％이었고, 제 13 세대에서 외래 유전자의 전이율은 61.3±10.8％이었고, 제 14 세대에서 외래 유전자의 전이율은 49.2±18.8％이었고, 제 15 세대에서 외래 유전자의 전이율은 43.8±25.9％이었다. 이러한 결과로 hIL-10 형질전환 생쥐는 그 외래유전자의 유전적 손상이 없이 장기 세대까지 안정적으로 전이되는 것으로 판다된다. 제 9 세대의 암컷 형질전환 생쥐로부터 유즙내 인간 hIL-10의 발현 수준을 분석하였을 때, 그 농도는 평균 3.6± 1.2 mg/ml의 수준에서 측정되었다. 제 10세대에서는 유즙내 인간 hIL-10의 발현 수준을 분석하였을 때, 그 농도는 평균 4.2±0.9 mg/ml의 수준에서 측정되었고, 제 11세대에서는 유즙내 인간 hIL-10의 발현 수준을 분석하였을 때, 그 농도는 평균 5.7± 1.5 mg/ml의 수준에서 측정되었고, 제 12세대에서는 유즙내 인간 hIL-10의 발현 수준을 분석하였을 때, 그 농도는 평균 6.3±3.5 mg/ml의 수준으로 측정되었고, 제 13세대에서는 유즙내 인간 hIL-10의 발현 수준을 분석하였을 때, 그 농도는 평균 6.8±4.5 mg/ml의 수준으로 측정되었고, 제 14세대에서는 유즙내 인간 hIL-10의 발현 수준을 분석하였을 때, 그 농도는 평균 6.8±3.1 mg/ml의 수준으로 측정되었다. 이러한 수준은 제 1 세대의 것보다 높은 결과로 형질전환 생쥐에서 인간 IL-10 유전자의 발현은 최소한 15 세대까지 지속적으로 유지된다는 것을 알 수 있었으며, 장기 세대까지도 발현수준이 유지될 것으로 판단된다. 이러한 연구결과는 계통으로 확립된 형질전환 동물에 부여된 새로운 유전형질은 지속적으로 후대로 유전될 수 있음을 제시한다.

형질전환 동물의 유선에서 특이적으로 인간 TPO가 발현되도록 고안된 pBT-L 외래유전자가 삽입되어 한 계통으로 확립된 형질전환 생쥐에서 이 유전자가 장기 세대까지 안정적으로 전이되고, 또한 발현 수준도 지속적으로 유지되는지를 조사 하였다 이를 위해 제 5세대의 수컷 pBT-L 형질전환 생쥐를 실험에 공시하였고, 제 10세대까지의 전이율과 인간 TPO의 발현수준을 분석하였다. 제 8세대 생쥐의 계대 번식에 의한 자손 중 51.3±18.98%가 형질전환 생쥐로 판명되었다. 또한 제9세대에서 외래 유전자의 전이율은 43.8±18.98%이었고, 제 10세대에서는 71.4±26.98%의 전이율을 나타내었다. 이러한 결과로 pBT-L 형질전환 생쥐는 그 외래유전자의 유전적 손상이 없이 장기 세대까지 안정적으로 전이되는 것으로 판단된다. 제 9세대외 10세대의 3마리의 암컷 형질전환 생쥐로 부터 유즙내 인간 TPO의 발현 수준을 분석하였을때, 그 농도는 모두 평균 1.1 mg/ml의 수준에서 측정되었다. 이러한 수준은 제 2세대의 것과 유사한 결과로 pBT-L 형질전환 생쥐에서 인간 TPO 유전자의 발현은 최소한 10세대까지 지속적으로 유지된다는 것을 알 수 있었고, 더 긴 장기 세대까지도 발현 수준이 유지될 것으로 추정된다. 이러한 연구결과는 계통으로 확립된 형질전환동물에 부여된 새로운 유전형질은 장기 세대까지 유전될 수 있음을 보여주는 것이다.