• 한국독성학회:학술대회논문집
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• 한국독성학회 2002년도 국제심포지움
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• pp.106.2-132
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• 2002

형질전환 (유전자 결핍; Knockout) Min 마우스를 이용하여 대장암 발생에서 배추, 양배추 주성분인 indole-3-carbinol (I3C)의 대장암 예방효과를 규명하고자 하였다. 실험동물로는 C57BL/6J-Apc$^{min/+}$(Min 마우스)계의 5내지 6주령의 수컷 이형접합체 형질전환 마우스 70마리와 C57BL/6J계의 동일 산자, 동일 주령의 수컷 wildtype 비형질전환 마우스 10kfl를 The Jackson Laboratory 사 (Bar harber, ME, USA)로부터 직접 구입하였다. C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 (Min)마우스 70마리를 각 군 20내지 25마리씩 세군으로 나누었다. Group 1에는 20마리, Group 2에는 25마리, Group 3에는 25마리를 배치하고, I3C 투여 실험군 (Group 1과 2)에는 실험시작시에 AIN-76A 분말사료에 I3C가 각각 100 및 300ppm이 함유되도록 조제하여 공급하였다. 그리고 실험군(Group 3)에는 실험시작부터 종료시까지 AIN-76A 정제고형사료(Teklad사, WI, USA)를 자유로이 급이하였다. 각군간의 체중, 사료 및 음수소비량을 매 2주마다 측정하였고, 10주간 (16주령)의 실험종료시에는 최종체중과 간장, 신장, 비장 등의 장기무게를 측정하여 상대장기 무게비를 산출하였다. 대조군으로서 C57BL/6J계의 동일 산자, 동일 주령의 수컷 wildtype 비형질전환 마우스 10마리는 같은 조건의 사육실에서 AIN-76A 정제고형사료를 33주간 자유로이 급이하였다. 실험동물은 부검전에 하룻밤 동안 절식하고 이산화탄소 흡입 마취하에서 흉대동맥을 절단하여 방혈하고 각 장기(심장, 폐, 위)를 적출하여 생리심염수에 넣어 장기무게를 측정하고 포르말린에 고정하였다. 소장과 대장의 검사를 위하여 위의 식도부위와 직장을 실로 결찰하여 적출하고 생리심염수를 주입하여 팽창시켜, 십이지장, 공장, 및 회장, 그리고 대장으로 나누어 여과지에 펼친 후 포르말린에 고정하였다. 소장과 대장은 육안 및 자동 영상분석길ㄹ 이용한 분석이 끝난 후에 각 부위별로 4-6개의 절편을 작제하여 포르말린에 재고정하고, 통상적인 조직처리과정, 파리핀 포매 및 3-4$\mu$m 두께의 조직절편을 제작하여 H&E 염색을 실시하여 현미경으로 검경하였다. 약 1주일간의 포르말린 고정이 끝난 소장 및 대장을 부위별, 별 종양개수 및 분포를 자동영상분석기(Kontron Co. Ltd., Germany)로 분석하였다. 체의 변화, 장기무게, 사료소비량 및 마리당 종양의 개수에 대한 통계학적 유의성 검증을 위하여 Duncan's t-test로 통계처리 하였고, 종양 발생빈도에 대하여는 Likelihood ration Chi-square test로 유의성을 검증하였다. C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스에 AIN-76A 정제사료만을 투여한 대조군의 대장선종의 발생률은 84%(Group 3; 21/25례)로써 I3C 100ppm 및 300ppm을 투여한 경우에 있어서는 각군 모두 60%(Group 1; 12/20 례, Group 2; 15/25 례)로 감소하는 경향을 나타내었다. 대장선종의 마리당 발생개수에 있어서는 C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스에 AIN-76A 정제사료만을 투여한 대조군은 1.40$\pm$0.24(100%)에 비하여 I3C 저농도 투여 실험군(Group 1; 0.85$\pm$0.23; 61%, P<0.01), 그리고 I3C 고농도 투여 실험군(Group 2 ; 1.32$\pm$0.29 ; 94%)의 순으로 감소하였다. 선종의 크기별 종양의 발생개수의 분포에 있어서 I3C 저농도 투여 실험군에 있어서는 선종의 크기가 3mm이하의 수가 현저하게 감소하였다. C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스에 AIN-76A 정제사료만을 투여한 대조군의 부위별 소장선종의 발생수는 십이지장부위를 제외하고 각 군에서 유의한 변화는 관찰되지 않았다. 십이지장 종양의 발생개수에서만 I3C 저농도 투여 실험군(Group 1 ; 3.11$\pm$0.85)이 대조군 (Group 3: 1.48$\pm$0.35) 및 I3C 고농도 투여 실험군(Group 2: 1.56$\pm$0.47)에 비하여 유의성 있게 증가하였다. (P<0.05). 따라서 I3C은 소장에서는 암예방 효과가 뚜렷하지 않으나, 대장에 대한 암에방 효과가 있을 것으로 생각된다. 소장 및 대장을 제외한 간장, 신장, 비장, 심장, 폐 그리고 위 등의 기타 장기에서의 조직병리학적 변화는 관찰되지 않았다. 소장 및 대장의 종양은 선종(polyps)으로 관찰되었다. 지난 10여년간 형질전환 및 유전자 결핍 실험동물의 종류가 기하 급수적으로 증가하여 이용되고 있다. 가족성 대장 선종성 용종증(FAP)의 대표적인 모델로 이용되고 있는 C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스를 사용하여 배추나 양배추의 주요성분인 Indole-3-carbinol(I3C)의 대장암 예방효과가 있는지를 검색하여 본 결과 AIN-76A정제사료만을 투여한 대조군의 대장선종의 발생률 84%에 비하여 I3C 100 및 300ppm을 투여한 실험군에 있어서 각군 모두 60%로서 감소하는 경향을 나타내었으며, 대장선종의 마리당 발생개수에 있어서는 대조군의 1.40$\pm$1.041를 100%로 환산하였을 경우 I3C 저농도 및 고농도 투여 실험군에서는 각각 약 61%와 94%를 나타내여 감소하였다. 특히 대장선종의 크기별 분포에 있어서 선종의 크기가 3mm이하의 수가 현저하게 감소하였다. 따라서 저농도 I3C의 투여는 실험적 유전성 가족성 대장 선종성 용종증 모델에 있어서 어느정도 암 예방효과가 있는 것으로 생각된다. 그러나 소장 선종의 발생에는 별 영향이 없는 것으로 생각된다. 그러나 본 실험에 사용된 C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스는 실험개시 시점이 7내지 8주령이 경과하여 이미 태생기부터 소장 및 대장의 선종 발생이 진행되어 온 것을 감안하고 특히 비스테로이드계 항염증 소염제(NSAIDS)와 같은 강력한 COX-2억제제가 아님을 고려하면, 상당한 선종의 발생을 억제할 수 있는 가능성이 매우 높다고 생각한다. 또한 이제까지 배추나 양배추 성분의 복합성분들에 대한 실험적 대장암 모델에서의 촉진효과 등에 대한 보고들이 있어 온 점을 고려할 때 위암(Kim 등, 1994) 간암(Kim 등, 1994), 유방암(Grubbs, 등, 1995; Bradlow 등, 1995)에 대한 예방효과가 있을 것으로 생각된다. 앞으로 이러한 종양조직내에서의 COX-2 및 iNOS mRNA와 단백질의 발현정도를 분자병리학적으로 연구중에 있으며, 향후 십자화과식물 성분인 indole-3-carbinol이 마우스뿐 만 아니라 랫드의 화학발암물질에 의한 대장종양에 대한 억제효과 있는지 연구 필요가 있다. Min 마우스와 같은 형질 전환(유전자결핍;knockout) 실험동물을 이용한 새로운 중기 발암성 시험범의 확립을 통한 각종 환경 유해물질의 발암성 유무 및 COX-2 억제작용이 있는 식품인자의 암예방 후보물질을 체계적으로 검색하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 생각한다.

• 생명과학회지
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• 제19권4호
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• pp.520-525
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• 2009

영아형 바텐병은 PPT1 결핍 및 기능장애로 인해 발병하며, 12,500명 당 1명의 발병률을 가진 신경 퇴행 질환이다. 전 세계적으로 수많은 연구가 진행 중 이지만, 아직 명확하게 밝혀진 발병원인 및 치료방법에 대해서는 알려지고 있지 않다. 본 연구에서는 뇌에서 풍부하게 발현되는 neurogranin의 발현수준이 WT과 EBD KO 쥐에서 어떤 변화를 보이는지 확인하기 위해 mRNA, 단백질, 배양된 neurospheres를 이용하여 실험을 수행하였다. real-time PCR을 통한 neurogranin의 발현수준 비교 결과 WT에서는 노화와 무관하게neurogranin mRNA 수준에 차이가 없었으나, EBD KO 쥐에서는 노화가 진행됨에 따라 neurogranin mRNA 발현수준이 감소하였으며, 뇌에서 추출된 단백질을 이용한 western blot 분석에서도 real-time PCR과 동일한 결과를 확인할 수 있었다. 또한 WT, EBD KO 쥐의 태아로 부터 neural stem cell 인 neurospheres를 배양하여 western blot 분석을 수행한 결과 PPT1 결핍에 의해 neurogranin의 정상적인 인산화에 문제가 발생함을 확인하였다. 이러한 결과들을 바탕으로 neurospheres에 산화스트레스 유발물질인 $H_2O_2$를 처리하였고, 24시간 경과 후 항산화제인 NAC을 처리하자 $H_2O_2$를 처리한 시료에서는 mock control인 인산화된 neurogranin에 비해 그 수준이 증가하였으며, $H_2O_2$ 처리 후 NAC을 투여한 시료의 인산화 수준은 mock control 보다는 높았지만 $H_2O_2$만을 처리한 시료 수준보다 neurogranin의 인산화 정도가 감소하는 결과를 확인하였다. 이러한 결과들을 통해 PPT1 결핍으로 인해 신경세포 내에 과다하게 인산화된 neurogranin이 존재하며, neurogranin 인산화 정도는 세포가 지닌 산화스트레스 정도에 의해 변화함을 알 수 있었다. 또한 항산화제를 사용하여 세포의 산화스트레스 수준을 감소시킬 경우 neurogranin의 기능을 정상적으로 회복시킬 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제21권10호
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• pp.1370-1376
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• 2011

고세균 Sulfolobus acidocaldarius의 기능유전체학 연구를 위하여 피리미딘 생합성 유전자군의 pyrEF 유전자에 근거한 피리미딘 영양요구주를 구축하였다. 원균주는 정상적인 pyrEF 존재하에서 5-fluoroorotic acid를 첨가하면 성장이 불가능하나 피리미딘 영양요구주는 성장이 가능한 원리를 활용하였다. 자외선을 이용하여 얻어진 5-FOA 첨가에 저항성을 갖는 돌연변이주를 얻었으며, 두 돌연변이주 KH1U와 KH2U는 각각 pyrE 유전자 부분의 점돌연변이와 삽입돌연변이를 갖는 돌연변이주임을 알 수 있었다. 이 두 돌연변이 균주는 5-FOA의 첨가에 의하여 이 세포를 사멸시킬 수 있는 능력이 사라짐을 확인하였다. 정상적인 pyrEF 유전자를 갖는 Sulfolobus-E. coli 플라스미드를 이용하여 보완실험을 수행한 결과 KH2U 돌연변이주는 다시 5-FOA에 대한 저항성을 잃어버렸으며, 배지내에 피리미딘의 첨가가 없어도 생존할 수 있는 능력을 보여주는 원균주와 같은 표현형으로 회귀함을 확인하였다. 이 연구는 차후 고세균 Sulfolobus acidocaldarius의 유전자 불활성화를 통한 유전학연구에 효율적인 도구로 사용되기에 유용한 연구로 생각된다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제25권10호
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• pp.115-123
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• 2020

동맥경화증은 동맥 내피세포의 손상으로 인해 내막층에 지질이 축적되어 발생 되는 염증성 질환으로 동맥 내막에 침윤되는 백혈구와 백혈구에서 분비되는 전염증성 싸이토카인에 의해 죽종형성이 시작된다. 꾸지뽕은 뽕나무과의 작은 나무로 그 추출물은 항염증, 항산화, 항암의 효과를 가지고 있다. 그러나, 동맥경화증에서 효능은 명확하게 연구되지 않았다. 본 연구에서는 동맥경화증의 초기 진행에서 꾸지뽕의 항염증 효과를 알아보고자 꾸지뽕 뿌리의 추출물을 수득하였고, 동맥경화증의 동물 모델인 ApoE 결손 생쥐에서 복강대식세포를 분리하였다. 분리된 복강대식세포에 LPS로 염증반응을 유발하고 꾸지뽕 뿌리 추출물을 처리하였을 때 100㎍/ml 이하의 농도에서 세포 생존율의 변화가 관찰되지 않아 이 농도를 추가 실험을 위한 유효 농도로 설정하였다. 또한, LPS에 의해 증가한 염증 싸이토카인(MCP-1, IL-1β, IFN-γ, TNF-α, IL-6)의 발현이 꾸지뽕 뿌리 추출물에 의해 감소하였다. 따라서, 꾸지뽕 뿌리 추출물은 동맥경화의 잠재적 위험성을 가지고 있는 대식세포에서 항염증 효과를 나타내어 동맥경화증의 치료제 개발에 이용 가능할 것이다.

• 한국수정란이식학회지
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• 제31권3호
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• pp.161-168
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• 2016

Nucleotide metabolism in endothelium is variable between different species. Recent studies demonstrated that this variability could contribute coagulation dysfunction, even though organs of the alpha 1,3-galactosyltransferase gene knockout pig were transplanted into the primate. CD73 (ecto-5'-nucelotidase) is an enzyme at cell surface catalyzing the hydrolysis of adenosine triphosphate to adenosine, which plays role on a substance for anti-inflammatory and anti-coagulant. Thus, overexpression of CD73 in endothelial cells of the pig is considered as an approach to reduce coagulopathy. In this study, we constructed a human CD73 expression vector under control of porcine Icam2 promoter (pIcam2-hCD73), which is expressed specifically at endothelial cells, and of CMV promoter as a control (CMV-CD73). First, we transfected the CMV-CD73 vector into HEK293 cells, and then confirmed CD73 expression at cell surface by flow cytometry analysis. Next, we transfected the pIcma2-CD73 and CMV-CD73 vectors into primary porcine fibroblasts and endothelial cells. Consequence was that the pIcma2-CD73 vector was expressed only at the porcine endothelial cells, meaning that the pIcam2 promoter lead to endothelial cell-specific expression of CD73 in vitro. Finally, we nucleofected the pIcam2-hCD73 vector into passage 3 fibroblasts, and enforced hygromycin selection of 400mg/ml. We were able to obtain forty three colonies harboring pIcam2-CD73 to provide donor cells for transgenic cloned porcine production.

• 생명과학회지
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• 제16권3호
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• pp.454-458
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• 2006

출아효모인 Sacharomyces cerevisiae S288C균주를 이용한 효모의 게놈이 완성된 후 S. cerevisiae는 다양한 연구 모델로 이용되어져 왔다. 현재까지 효모를 이용한 기능 유전체학 측면에서의 연구는 laboratory strainin인 S288C 균주 또는 그 유래의 균주들이다. 그러나 자연에서 분리된 효모 또는 산업적으로 이용되어지고 있는 S. cerevisiae의 유전학 측면에서의 연구는 낮은 포자형성률 및 형질전환률, 그리고 S288C 균주와의 게놈상의 상이성 때문에 거의 이루어지지 않고 있다. 여기서 우리 연구진은 자연에서 분리된 Saccharomyces cerevisiae KNU5377 균주를 이용하여 random spore analysis를 통해 MATa 및 $MAT{\alpha}$ 타입의 각각의 haploid cell을 분리 후 이미 보고된 KanMX module를 가지고 round PCR기법에 의한 short flanking homology 기법을 이용하여 전사조절인자인 HSF1 유전자가 치환된 변이주를 구축할 수 있었다. 덧붙여, 모든 유전자에 이 기법을 적용할 수는 없다는 것을 확인하였다. 앞으로 이 변이주를 통해 기능 유전체학적인 측면에서 이 유전자의 스트레스와의 관련성을 연구하고자 한다.

• BMB Reports
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• 제44권2호
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• pp.123-128
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• 2011

Leucine-rich repeat containing protein 10 (LRRC10) is characterized as a cardiac-specific gene, suggesting a role in heart development and disease. A severe cardiac morphogenic defect in zebrafish morphants was recently reported but a contradictory result was found in mice, suggesting a more complicated molecular mechanism exists during mouse embryonic development. To elucidate how LRRC10 is regulated, we analyzed the 5'enhancer region approximately 3 kilo bases (kb) upstream of the Lrrc10 start site using luciferase reporter gene assays. Our characterization of the Lrrc10 promoter indicates it possesses complicated cis-and trans-acting elements. We show that GATA4 and MEF2C could both increase transcriptional activity of Lrrc10 promoter individually but that they do not act synergistically, suggesting that there exists a more complex regulation pattern. Surprisingly, knockout of Gata4 and Mef2c binding sites in the 5’enhancer region (-2,894/-2,889) didn't change the transcriptional activity of the Lrrc10 promoter and the likely GATA4 binding site identified was located in a region only 100 base pair (bp) upstream of the promoter. Our data provides insight into the molecular regulation of Lrrc10 expression, which probably also contributes to its tissue-specific expression.

• 생약학회지
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• 제48권3호
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• pp.179-186
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• 2017

Pyrrosia lingua which belongs to Polypodiaceae has been used as a traditional medicine for the treatment of urinary system inflammation, urination disorder, and bronchitis. However, there are not enough phytochemical and pharmacological studies of P. lingua up to now. Here in this study, the protective effect of MeOH extract of whole plant of Pyrrosia lingua (MPL) against 2% glucose-induced toxicity was investigated using Caenorhabditis elegans (C. elegans) model system. We found that MPL significantly extended the lifespan of wild-type nematode under normal culture condition. MPL also effectively recovered the decreased lifespan caused by 2% glucose-toxicity. In addition, MPL efficiently attenuated the increased glucose concentration inside of nematode. Further studies evaluating diabetes-related factors revealed that MPL reduced both intracellular ROS and lipid accumulation which were up-regulated under 2% glucose supplement condition. Our data also showed that MPL improved the 2% glucose-induced shortened body movement of nematode. Lastly, we carried out genetic studies using several single gene knockout mutants to establish the possible target of MPL. Our results demonstrated that genes such as daf-2 and daf-16 were responsible for the protective activity of MPL against 2% glucose-induced toxicity. These results indicate that MPL exerts protective action against 2% glucose via regulation of insulin/IGF-1 sinaling pathway and FOXO activation.

• Reproductive and Developmental Biology
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• 제39권4호
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• pp.127-132
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• 2015

To overcome the hyperacute immune rejection during pig-to-non-human primates xenotranasplantation, we have produced and bred ${\alpha}$-1,3-galactosyltransferase knock-out ($GalT^{-/-}$) pigs. In this study, the somatic cells and tissues from the $GalT^{-/-}$ pigs were characterized by an analysis of the expression of Gal${\alpha}$-1,3-Gal (${\alpha}-Gal$) epitope. Briefly, ear fibroblast cell lines of 19 homozygous $GalT^{-/-}$ pigs were established and cryopreserved. The expression of ${\alpha}-Gal$ epitope in the cells was measured by fluorescence activated cell sorter (FACS) analysis using BS-I-B4 lectin. Also, the homozygous ($GalT^{-/-}$) cells and tissues samples were immunostained with BS-I-B4 lectin for analysis of ${\alpha}-Gal$ epitope expression. The results showed that the expression of ${\alpha}-Gal$ epitope in $GalT^{-/-}$ cells (0.2 %) were significantly (p<0.05) down-regulated to the range of cynomolgus monkey fibroblast (0.2 %) cells compared to heterozygous ($GalT^{-/+}$) (9.3 %) and wild type ($GalT^{+/+}$) (93.7 %) fibroblast cells. In the immunostaining results, while the expression of ${\alpha}-Gal$ epitope was detected a partly in $GalT^{-/+}$ cells and mostly in $GalT^{+/+}$ cells, it was almost not detected in the $GalT^{-/-}$ cells. Also, immunostaining results from various tissues of the $GalT^{-/-}$ pig showed that the expression of ${\alpha}-Gal$ epitope was not detectable, whereas various tissues from $GalT^{+/+}$ pig showed a strong expression of ${\alpha}-Gal$ epitope. Our results demonstrated that ${\alpha}-Gal$ epitope expressions from $GalT^{-/-}$ pigs were successfully knocked out to prevent hyperacute immune rejection for further study of xenotransplantation.

• International Journal of Oral Biology
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• 제44권4호
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• pp.173-181
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• 2019

The CC chemokine receptor 5 (CCR5) is a G protein-coupled receptor that regulates chemotaxis and effector functions of immune cells. It also serves as the major co-receptor for the entry of human immunodeficiency virus (HIV). Recently, CCR5 inhibitors have been developed and used for the treatment or prevention of HIV infections. Additionally, it has been identified that CCR5 controls bone homeostasis by regulating osteoclastogenesis and the communication between osteoblasts and osteoclasts. However, the effects of CCR5 inhibition on bone tissue in elderly patients are unknown. This study aimed to examine the bone phenotype of aged CCR5 knockout (KO) mice. Femoral and tibial bones were isolated from 12-month and 18-month old wild-type (WT) and CCR5 KO mice, and microcomputed tomography and histology analyses were performed. Twelve-month-old CCR5 KO mice exhibited a decreased trabecular bone mass and cortical bone thickness in both femoral and tibial bones compared with age-matched WT mice. Eighteen-month-old mice also showed a decreased trabecular bone mass in femurs compared with control WT mice, but not in tibial bones. Unlike in 12-month-old mice, the cortical margin of femurs and tibias in 18-month-old mice were rough, likely because they were aggravated by the deficiency of CCR5. Overall, our data suggest that the deficiency of CCR5 with aging can cause severe bone loss. When CCR5 inhibitors or CCR5 inactivating technologies are used in elderly patients, a preventive strategy for bone loss should be considered.