KR20080076622A - Oligomerizaed protein transduction domains and method for the intracellular transduction of viral vectors - Google Patents

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KR20080076622A
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Abstract

Oligomerized protein transduction domains are provided to increase transport and expression of a target material in a cell, and reduce the required amount of oligomers, so that they are useful for production of viral vaccine and proteins useful pharmaceutically and medically, and in gene therapy. The oligomerized protein transduction domains represented by the formula(1): (PTD)n-branch, wherein n is an integer of two or more, and the branch is a linker selected from multiple antigenic peptide(MAP), cysteine and carrier protein linked by a peptide linker, transduce a target material into a cell and are prepared by linking two or more of PTD(protein transduction domain) monomers, wherein the PTD monomer is HIV(human immunodeficiency virus) Tat(transactivator of transcription), Antp(Antennapedia) of drosophila, Mph-1(macrophage antigen 1) of mouse, HSV-1(herpes simplex virus type 1) VP22 and HP4(human protamine P4). A target material is intracellularly transduced by co-culturing and contacting the oligomerized protein transduction domains with the cell.

Description

올리고머화된 단백질 전달체와 이를 이용한 세포내 바이러스 벡터 전달 방법 {Oligomerizaed Protein Transduction Domains and method for the intracellular transduction of viral vectors}Oligomerized Protein Transduction Domains and Methods for the Intracellular Transduction of Viral Vectors

도 1은 세포내 물질전달 능력이 있는 펩타이드(PTD)인 Tat48 -60, Mph-1, HP4의 아미노산 서열 및 이들이 이량체, 사량체, 팔량체의 형태로 올리고머화된 구조를 도식으로 나타낸 그림이다. 1 is a cellular mass transfer capacity is the peptide (PTD) with the Tat 48 -60, Mph-1, HP4 amino acid sequence, and they are the dimers, tetramers, illustration showing a structure in the form of arms oligomerization dimer schematically to be.

도 2는 쥐의 뇌종양 세포 C6Bu1에서 Tat48 -60, Mph-1, HP4 및 이들이 올리고머화된 펩타이드의 아데노바이러스 전달효율의 최대값(%), 이때 필요한 펩타이드의 농도(uM), 50%의 세포독성을 보이는 펩타이드의 농도(uM), 그리고 세포독성을 보이지 않는 최대농도(uM)를 나타낸 테이블이다. Figure 2 shows the maximum value (%) of adenovirus delivery efficiency of Tat 48 -60 , Mph-1, HP4 and their oligomerized peptides in rat brain tumor cells C6Bu1, concentration of required peptide (uM), cells of 50% Table shows the concentration (uM) of peptides showing toxicity and the maximum concentration (uM) showing no cytotoxicity.

도 3은 생쥐 대장암 동물실험모델에서 단량체 PTD인 Tat48 -60과 사량체 PTD인 4Tat48-60에 의해 증가된 인터류킨-12 아데노바이러스의 항암효과를 비교한 그래프이다.Figure 3 is a graph comparing the anticancer effect of the interleukin-12 adenovirus increased by the monomer PTD Tat 48 -60 and tetramer PTD 4Tat 48-60 in mouse colon cancer animal experimental model.

본 발명은 단백질 전달체(protein transduction domain, PTD)를 올리고머화한 새로운 형태의 단백질 전달체 올리고머 및 이를 이용해 바이러스 벡터를 세포 내에 전달하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a new type of protein transporter oligomer oligomerized with protein transduction domain (PTD) and a method for delivering a viral vector into cells using the same.

일반적으로, 살아있는 세포는 단백질 및 핵산과 같은 거대 분자에 대해서 불투과성이다. 일부 작은 물질들만이 매우 낮은 비율로 살아있는 세포의 세포막을 통과하여 세포 내부의 세포질 또는 핵으로 들어갈 수 있는 반면에, 거대분자는 세포 내부로 들어갈 수 없다는 사실은, 단백질 또는 핵산을 포함하는 거대분자를 이용한 치료, 예방 및 진단에 대한 제한 요인이 되고 있다. 한편, 대부분의 치료, 예방 및 진단의 목적으로 제조되는 물질들은, 이것의 진단, 예방 및 치료학적 유효량이 세포내로 전달되어야 하므로 이들을 세포 외부나 표적 세포의 표면에서 작용시켜 세포내로 전달시키기 위한 여러 가지 방법들이 개발되었다. 이와 같이, 생체외(in vitro)에서 세포내로 거대 분자를 전달하는 방법에는, 전기충격(electroporatio), 리포좀을 이용한 막 융합, 표면에 DNA가 코팅된 미세 투사체를 이용한 고농도 투사법, 칼슘-인-DNA 침전체를 이용한 배양법, DEAE-덱스트란을 이용한 트랜스펙션(trasnfection), 변형된 바이러스 핵산을 이용한 감염, 단일 세포로 직접 미세 주입하는 방법 등이 있다. 그러나, 이러한 방법들은 전형적으로 거대 분자를 주입시키고자 하는 전체 세포 수 중의 단지 일부에만 전달할 수 있을 뿐이며, 다른 많은 수의 세포에 바람직하지 않은 영향을 주는 경향을 나타낸다. 또한, 생체 내에서 세포 내로 거대 분자를 실험적으로 이동시키는 방법으로서, 칼 슘-인 침전, 라이포좀을 이용하는 방법 등이 있으나, 이러한 기술들은 생체 내에서 세포내로 물질을 전달함에 있어 그 사용이 극히 제한적이라는 문제점이 있다.In general, living cells are impermeable to large molecules such as proteins and nucleic acids. While only a few small substances can enter the cytoplasm or nucleus inside the cell at very low rates through the cell membrane, the fact that the macromolecule cannot enter the cell means that the macromolecule containing protein or nucleic acid It is a limiting factor for the treatment, prevention and diagnosis used. On the other hand, most of the materials produced for the purpose of treatment, prevention, and diagnosis have to be delivered intracellularly in a diagnostic, prophylactic and therapeutically effective amount thereof. Methods have been developed. As such, methods for delivering large molecules into cells in vitro include electroporation, membrane fusion using liposomes, high concentration projection using microprojectiles coated with DNA on the surface, and calcium-phosphorus. Cultures using DNA precipitates, transfection using DEAE-dextran, infection with modified viral nucleic acids, direct microinjection into single cells, and the like. However, these methods typically deliver only a fraction of the total cell number to be injected with the large molecules, and tend to have an undesirable effect on a large number of other cells. In addition, as a method of experimentally moving large molecules into cells in vivo, there are calcium-phosphorus precipitation and liposomes, but these techniques are extremely limited in their use in delivering substances into cells in vivo. There is a problem.

이러한 문제점을 해결하기 위한 연구의 결과로서 제시된 것으로 단백질 전달체(Protein Transduction Domain, PTD)가 있다. 이러한 단백질 전달체(Protein Transduction Domain, PTD)는 양전하를 띄는 짧은 길이의 펩타이드로서 세포막을 통과할 수 있다고 알려져 있으며, PTD는 단백질뿐 아니라 DNA, RNA, 지방, 탄수화물, 화합물 또는 바이러스를 효율적으로 세포 내로 전달할 수 있는 것으로 알려져 있다. PTD가 세포막을 투과하는 원리는 아직 밝혀지지 않았으나, 수용체 비의존적이고, 엔도사이토시스(endocytosis)나 파고사이토시스(phagocytosis)에 비의존적이라고 생각되고 있다. 가장 널리 알려진 PTD로는 HIV Tat, 초파리의 Antp, 쥐의 전사인자의 Mph-1 (대한민국 특허공개번호 제2004-0083429호), HSV-1 VP22, 그리고 최근에 밝혀진 HP4 (PCT특허 출원번호 PCT/KOR2006/000759, PCT/KOR2006/000790) 등이 있다. 그중 HIV Tat은 가장 먼저 발견된 PTD로써 (Schwarze. S.R., Science, 285(3):1569-1572, 1999), 현재 DNA의 전달, 목적 단백질과의 융합을 통한 치료제의 개발 등에 많은 연구가 진행되고 있다. Proposed as a result of research to solve this problem is Protein Transduction Domain (PTD). These protein transduction domains (PTDs) are known to be short-charged peptides that can cross cell membranes, and PTDs can efficiently transfer not only proteins but also DNA, RNA, fat, carbohydrates, compounds, or viruses into cells. It is known that it can. The mechanism by which PTD penetrates the cell membrane is not yet known, but it is considered to be receptor-independent and independent of endocytosis or phagocytosis. The most well-known PTDs include HIV Tat, Drosophila Antp, Mph-1 (Korean Patent Publication No. 2004-0083429) of a mouse transcription factor, HSV-1 VP22, and recently identified HP4 (PCT Patent Application No. PCT / KOR2006 / 000759, PCT / KOR2006 / 000790). Among them, HIV Tat is the first PTD found (Schwarze. SR, Science, 285 (3): 1569-1572, 1999). Currently, many studies are being conducted on the delivery of DNA and the development of therapeutics through fusion with the target protein. have.

유전자 치료의 가장 중요한 관심은 치료용 유전자를 얼마나 효율적으로 목적 세포에 전달할 수 있는가에 있다. 이러한 이유에서 최근에 들어 높은 발현률을 가지는 바이러스 벡터를 이용한 유전자의 전달이 많이 시도되고 있다. 예를 들어 아 데노바이러스, 레트로바이러스, 백시니아바이러스가 유전자 치료에 많이 이용되고 있다. 하지만 이러한 바이러스 벡터들은 세포의 종류와 수용체의 발현 정도에 의존적이기 때문에, 암세포나 줄기세포 등으로의 바이러스 벡터 전달은 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해서 바이러스를 수용체와 융합시키거나 리포좀, 양이온, PTD를 이용하는 등의 전략을 사용하기도 한다. 그 중, PTD를 이용한 바이러스 벡터의 세포내 전달의 경우, Antp와 Tat이 아데노바이러스와 레트로바이러스 벡터의 세포내 전달을 향상시킬 수 있다고 보고된바 있다 (Gratton. JP., Nature Medicine, 9(3):357-362, 2003). 그러나, 2배 정도의 세포내 전달효율을 증가시키는데 0.5mM이라는 많은 양의 PTD가 필요하다는 점에서 기존의 PTD를 이용한 바이러스의 전달 방법은 매우 비실용적이라는 한계가 있다. The most important concern of gene therapy is how efficiently the therapeutic gene can be delivered to the target cell. For this reason, in recent years, a lot of attempts have been made to transfer genes using viral vectors having high expression rates. For example, adenoviruses, retroviruses and vaccinia viruses are widely used for gene therapy. However, since these viral vectors are dependent on the type of cell and the degree of expression of the receptor, viral vector delivery to cancer cells or stem cells is limited. To overcome these limitations, strategies such as fusing viruses with receptors or using liposomes, cations and PTDs can be used. Among them, in the case of intracellular delivery of viral vectors using PTD, it has been reported that Antp and Tat can enhance intracellular delivery of adenovirus and retroviral vectors (Gratton. JP., Nature Medicine, 9 (3). ): 357-362, 2003). However, there is a limitation that the virus delivery method using the existing PTD is very impractical in that a large amount of PTD of 0.5mM is required to increase intracellular delivery efficiency by about 2 times.

이에, 본 발명자들은 여러 종류의 단백질 전달 부위(PTD)를 올리고머화한 새로운 형태의 펩타이드를 합성하였고, 이 올리고머 PTD의 사용을 통해 바이러스 벡터를 세포 내로 효과적으로 전달할 수 있다는 사실을 발견하고, 이 펩타이드를 세포내 바이러스 벡터 전달용 펩타이드로 사용함으로써 목적 유전자의 세포내 전달 및 발현을 현저히 증가 시킬 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다. Accordingly, the present inventors have synthesized a new type of peptide oligomerizing a variety of protein delivery sites (PTD), and found that the use of this oligomer PTD can effectively deliver viral vectors into cells, The present invention has been found to be able to significantly increase the intracellular delivery and expression of the gene of interest by using as a peptide for intracellular viral vector delivery.

본 발명의 하나의 목적은, 단량체 형태의 단백질 전달체(Protein transduction domain; PTD)를 두 개 이상 연결하여 다량체 형태로 올리고머화한 단 백질 전달체 올리고머를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a protein carrier oligomer in which a monomeric protein transduction domain (PTD) is linked to two or more oligomers in a multimeric form.

본 발명의 다른 하나의 목적은 진핵 또는 원핵세포의 세포질 또는 핵 내로 전달하고자 하는 목적 물질과 결합된 상기의 단백질 전달체 올리고머를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide the above protein carrier oligomers bound to a target substance to be delivered into the cytoplasm or nucleus of eukaryotic or prokaryotic cells.

본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 단백질 전달체 올리고머를 이용하여 바이러스 벡터를 진핵 또는 원핵세포내로 효율적으로 전달하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for efficiently delivering a viral vector into eukaryotic or prokaryotic cells using the protein carrier oligomer.

하나의 양태로서, 본 발명은 단량체 형태의 단백질 전달체(Protein Transduction Domain; PTD)를 다량체 형태로 올리고머화한 단백질 전달체 올리고머에 관한 것이다.In one embodiment, the present invention relates to a protein carrier oligomer in which a monomeric protein transduction domain (PTD) is oligomerized into a multimeric form.

구체적 양태로서, 본 발명은 단량체 형태의 단백질 전달체(PTD)를 다량체 형태로 올리고머화한 하기 화학식 1로 표현되는 단백질 전달체 올리고머에 관한 것이다.As a specific embodiment, the present invention relates to a protein carrier oligomer represented by the following formula (1) oligomerized monomeric protein carrier (PTD) in the multimeric form.

(PTD)n-branch(PTD) n-branch

상기 식에서, Where

n은 2 이상의 정수이며, n is an integer of 2 or more,

브랜치(branch)는 다중 항원 펩타이드(Multiple Antigenic Peptide, MAP), 시스테인 및 펩타이드 링커(peptide linker)로 연결된 캐리어 프로테인(carrier protein)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 연결자이다.A branch is a linker selected from the group consisting of multiple antigenic peptides (MAPs), cysteines and carrier proteins linked by a peptide linker.

바람직한 양태에서, 상기 화학식 1은 In a preferred embodiment, Formula 1 is

n은 2, 4 또는 8의 정수이며,n is an integer of 2, 4 or 8,

브랜치(branch)는 다중 항원 펩타이드(Multiple Antigenic Peptide, MAP) 또는 시스테인이다.Branches are Multiple Antigenic Peptides (MAPs) or cysteines.

보다 바람직한 양태에서, 상기 화학식 1의 단백질 전달체 올리고머는 하기 화학식 2 내지 8로 표현되는 단백질 전달체 올리고머로 이루어진 군으로부터 선택되는 단백질 전달체 올리고머이다.In a more preferred embodiment, the protein carrier oligomer of Formula 1 is a protein carrier oligomer selected from the group consisting of protein carrier oligomers represented by the following formulas (2) to (8).

보다 더 바람직한 양태에서, 상기 화학식 1의 하기 화학식 3, 6 및 8로 표현되는 단백질 전달체 올리고머로 이루어진 군으로부터 선택되는 단백질 전달체 올리고머이다.In an even more preferred embodiment, the protein carrier oligomer is selected from the group consisting of protein carrier oligomers represented by the following formulas (3), (6) and (8).

(GRKKRRQRRRPPQ)2-K-βA-OH(GRKKRRQRRRPPQ) 2 -K-βA-OH

(GRKKRRQRRRPPQ)4-K2-K-βA-OH(GRKKRRQRRRPPQ) 4 -K 2 -K-βA-OH

(GRKKRRQRRRPPQ)8-K4-K2-K-βA-OH(GRKKRRQRRRPPQ) 8 -K 4 -K 2 -K-βA-OH

(YARVRRRGPRR)2-K-βA-OH(YARVRRRGPRR) 2 -K-βA-OH

(YARVRRRGPRR)4-K2-K-βA-OH(YARVRRRGPRR) 4 -K 2 -K-βA-OH

(YARVRRRGPRR)8-K4-K2-K-βA-OH(YARVRRRGPRR) 8 -K 4 -K 2 -K-βA-OH

(RRRRPRRRTTRRRR)4-K2-K-βA-OH(RRRRPRRRTTRRRR) 4 -K 2 -K-βA-OH

본 발명의 단백질 전달체(Protein Transduction Domain, PTD)는 이들과 화학적, 물리적 공유 또는 비공유 결합에 의하여 직접 또는 다른 매개체를 이용하여 간접적으로 연결된 특정 단백질, 바이러스, DNA, RNA, 지방, 탄수화물 또는 화학적 화합물을 진핵 또는 원핵 세포의 세포질 또는 핵내로 전달가능한 물질 펩타이드를 말한다. 본 발명의 단백질 전달체는 이에 한정되는 것은 아니나, 예시적으로 인간 면역결핍 바이러스 타입 I(HIV-1)에서 유래한 Tat 단백질, 초파리의 안테나페디아 호메오도메인(Antennapedia Homeodomain)인 Antp(Antennapedia 또는 penetratin) 펩타이드, 쥐의 전사인자의 Mph-1, HSV-1의 VP22 및 청어 프로타민의 HP4를 포함한다. 또한, 본 발명의 단백질 전달체는 특정 세포 타입 혹은 상태에 특이성을 갖는 세포-특이적 PTD를 포함한다. 이러한 세포-특이적 PTD의 한 예는 미국 출원공개 제2002-0102265호에 기재된 Hn1 합성 펩타이드이다. 또한, 본 발명의 단백질 전달체는 합성 펩타이드를 포함한다. 이러한 합성 펩타이드의 한 예는 Ho 등이 HIV의 Tat 단백질이 단백질 전달 능력을 최적화하도록 Tat 단백질의 47-57 잔기를 변형한 펩타이드이다(Ho et al. (2001) Cancer Res 61(2):474-7).Protein transduction domains (PTDs) of the present invention are directed to specific proteins, viruses, DNA, RNA, fats, carbohydrates, or chemical compounds that are directly or indirectly linked to them using chemical or physical covalent or non-covalent bonds. Refers to a substance peptide that is deliverable into the cytoplasm or nucleus of eukaryotic or prokaryotic cells. The protein carrier of the present invention is not limited thereto, but for example, Tat protein derived from human immunodeficiency virus type I (HIV-1), Antp (Antennapedia or penetratin), which is an antennapedia Homeodomain of Drosophila Peptides, Mph-1 of the mouse transcription factor, VP22 of HSV-1 and HP4 of herring protamine. In addition, protein transporters of the invention include cell-specific PTDs that have specificity for a particular cell type or condition. One example of such a cell-specific PTD is the Hn1 synthetic peptide described in US Patent Publication 2002-0102265. In addition, the protein transporters of the invention include synthetic peptides. One example of such a synthetic peptide is a peptide in which Ho et al. Modified 47-57 residues of Tat protein such that HIV's Tat protein optimizes protein delivery capacity (Ho et al. (2001) Cancer Res 61 (2): 474-). 7).

본 발명의 구체적인 실시에서, 단백질 전달체는 상기 화학식 2 내지 4의 단백질 전달체 올리고머는 HIV의 Tat48-60(서열번호 1) 단백질 전달체를 포함하고 있으며, 상기 화학식 5 내지 7의 단백질 전달체 올리고머는 Mph-1(서열번호 2) 단백질 전달체를 포함하고 있으며, 상기 화학식 8의 단백질 전달체 올리고머는 HP4(서열번호 3) 단백질 전달체를 포함하고 있다. In a specific embodiment of the invention, the protein carrier is a protein carrier oligomer of Formula 2 to 4 comprises a Tat 48-60 (SEQ ID NO: 1) protein carrier of HIV, the protein carrier oligomer of Formula 5 to 7 is Mph- 1 (SEQ ID NO: 2) protein carrier, and the protein carrier oligomer of Formula 8 comprises the HP4 (SEQ ID NO: 3) protein transporter.

본 발명의 단백질 전달체는 펩타이드를 합성하는 당해 분야의 공지된 방법에 의하여 제조할 수 있다. 예를 들어 유전자 재조합과 단백질 발현 시스템 또는 펩타이드 합성기 등을 통하여 시험관내에서 합성하는 방법에 의하여 제조할 수 있다. Protein carriers of the invention can be prepared by methods known in the art for synthesizing peptides. For example, it may be prepared by a method of synthesis in vitro through genetic recombination and protein expression systems or peptide synthesizers.

본 발명에 있어서, 단백질 전달체는 펩타이드를 연결하는 공지된 다양한 방법에 의하여 단량체 형태의 단백질 전달체를 2개 이상 연결하여 다량체 형태의 단백질 전달체 올리고머로 사용한다. 본원에서는 상기 펩타이드를 연결하는 물질을 브랜치(branch)로 표현한다. In the present invention, the protein carrier is used as a protein carrier oligomer in a multimeric form by linking two or more protein carriers in monomeric form by various known methods for linking peptides. In this application, the substance connecting the peptide is expressed as a branch.

본 발명의 상기 브랜치(branch)는 이에 한정되는 것은 아니나, 다중 항원 펩타이드(Multiple Antigenic Peptide, MAP), 시스테인(cysteine), 캐리어 프로테인(carrier protein)를 포함한다.The branch of the present invention includes, but is not limited to, Multiple Antigenic Peptide (MAP), Cysteine, Carrier protein.

상기 “다중 항원 펩타이드(Multiple Antigenic Peptide, MAP)”는 다중 라이신을 블록으로 하여 2개 이상의 단백질 전달체를 연결하는 펩타이드를 말하고, 상기 “시스테인(cysteine)”은 황을 함유한 중성 아미노산으로서 시스테인 사이의 이황화 결합(disulfied bond)에 의해 2개 이상의 단백질 전달체를 연결하는 아미노산을 말한다. 상기 “캐리어 단백질(carrier protein)”은 2개 이상의 단백질 전달체와 결합하여 세포막을 가로질러 단백질 전달체를 운반하는 막단백질로서, 캐리어 단백질과 단백질 전달체를 연결하기 위하여는 MBS(m-maleimidobenzoyl-N-hydroxy succinimide ester) 및 글루타르알데히드(glutaraldehyde) 등의 펩타이드 링커(peptide linker)를 필요로 한다. 상기 캐리어 단백질은 이에 한정되는 것은 아니나, KLH(Keyhole limpet hemocyanin) 및 BSA(Bovine Serum Albumin) 등을 포함한다.The "Multiple Antigenic Peptide (MAP)" refers to a peptide that connects two or more protein carriers by using multiple lysine as a block, and the "cysteine" is a sulfur-containing neutral amino acid between cysteines. An amino acid that connects two or more protein carriers by disulfied bonds. The "carrier protein" is a membrane protein that binds two or more protein carriers and carries the protein carrier across the cell membrane. In order to connect the carrier protein and the protein carrier, MBS (m-maleimidobenzoyl-N-hydroxy) is used. Peptide linkers such as succinimide ester and glutaraldehyde are required. The carrier protein includes, but is not limited to, Keyhole limpet hemocyanin (KLH), Bovine Serum Albumin (BSA), and the like.

상기 “다량체”는 2개 이상의 단위체(또는 단량체)가 모여서 만들어진 펩타 이드를 말한다.The "multimer" refers to a peptide formed by the aggregation of two or more units (or monomers).

본 발명에 있어서, “올리고머화(oligomerization)”는 2개 이상의 펩타이드(또는 단량체)를 연결하여 다량체 형태로 만드는 것을 말한다. 본 발명의 단백질 전달체(PTD)의 올리고머화는 다중 항원 펩타이드(Multiple Antigenic Peptide, MAP), 시스테인(cysteine) 및 펩타이드 링커(peptide linker)와 연결된 캐리어 단백질(carrier protein)을 이용하여 2개 이상의 단백질 전달체(PTD)를 연결하여 다량체 형태로 올리고머화 한다. 구체적으로, 상기 다중 항원 펩타이드를 이용하여 한 분자내에 2개 이상의 단백질 전달체를 도입하여 단량체 형태의 단백질 전달체를 올리고머화할 수 있으며, 시스테인 또는 펩타이드 링커와 연결된 캐리어 단백질을 이용하여 2개 이상의 단백질 전달체를 연결함으로써 단량체 형태의 단백질 전달체를 올리고머화할 수 있다. 보다 구체적으로, 다중 항원 복합체의 2개 내지 4개 내지 8개 등의 라이신 블록에 각각의 펩타이드의 카르복시 말단을 연결시켜 이량체 내지 사량체 내지 팔량체 등의 형태로 올리고머화 할 수 있으며, 시스테인을 단백질 전달체 말단에 연결해 두 시스테인 사이의 이황화 결합(disulfied bond)의 형성을 유도함으로써 단백질 전달체를 다량체 형태로 올리고머화 할 수 있다. 또한 캐리어 프로테인(carrier protein) 및 펩타이드 링커(peptide linker)를 이용해서 단백질 전달체를 여러 개 연결하여 다량체 형태로 올리고머화 할 수 있다. In the present invention, "oligomerization" refers to connecting two or more peptides (or monomers) into a multimeric form. Oligomerization of the protein carrier (PTD) of the present invention is carried out by using two or more protein carriers using carrier proteins linked with multiple antigenic peptides (MAP), cysteine and peptide linker. (PTD) is linked to oligomerized to multimeric form. Specifically, by introducing two or more protein carriers in one molecule using the multi-antigen peptide, it is possible to oligomerize a protein carrier in monomeric form, and connect two or more protein carriers by using a carrier protein linked with a cysteine or peptide linker. As a result, the monomeric protein carrier can be oligomerized. More specifically, the carboxyl terminal of each peptide is linked to lysine blocks such as 2 to 4 to 8 of the multiple antigen complex to oligomerize in the form of dimers, tetramers, and tetramers, and cysteine. Protein carriers can be oligomerized into multimeric forms by linking to protein carrier ends to induce the formation of disulfied bonds between the two cysteines. In addition, by using a carrier protein and a peptide linker (peptide linker) it can be oligomerized in the form of a multimer by connecting multiple protein carriers.

본 발명의 “단백질 전달체 올리고머”는 단량체 형태의 단백질 전달체(PTD)를 상기 방법에 의하여 올리고머화하여 다량체 형태로 이루어진 단백질 전달 체(PTD)로서, 세포 내로 전달하려는 목적 물질과 결합하여 목적 물질을 세포 내로 전달하는 단백질 전달체를 말한다. 상기 “목적 물질”은 인간을 포함한 개체의 질환 치료 또는 예방을 위하여 세포 내로 전달하기 위한 치료 또는 예방용 물질로서, 예를 들면 바이러스, DNA, RNA, 단백질, 지방, 탄수화물 또는 화합물 등이 있다.The “protein carrier oligomer” of the present invention is a protein carrier (PTD) formed of a multimeric form by oligomerizing a protein carrier (PTD) in monomeric form by the above method. Refers to a protein carrier that delivers into a cell. The "target material" is a therapeutic or prophylactic material for delivery into a cell for the treatment or prevention of a disease of an individual including a human, for example, a virus, DNA, RNA, protein, fat, carbohydrate or compound.

본 발명의 구체적 실시에서, 단량체 형태의 단백질 전달체보다 다량체 형태의 단백질 전달체 올리고머가 적은 양으로도 목적 물질, 예를 들어 바이러스 벡터를 개체의 세포 내로 보다 효과적으로 전달하였다. 이러한 결과로부터, 본 발명의 단백질 전달체 올리고머는 세포 내로 목적 물질, 예를 들어 바이러스, DNA, RNA, 단백질, 지방, 탄수화물 또는 화합물 등을 효과적으로 전달할 수 있다.In specific embodiments of the present invention, a lesser amount of a multimeric form of the protein carrier oligomer than the monomeric form of the protein carrier has been delivered more effectively into the cells of the individual, eg, a viral vector. From these results, the protein carrier oligomer of the present invention can effectively deliver a target substance, such as a virus, DNA, RNA, protein, fat, carbohydrate or compound, etc. into the cell.

다른 하나의 양태로서, 본 발명은 세포 내로 전달하고자 하는 목적 물질과 화학적 또는 물리적 방법에 의해 융합되거나 결합된 본 발명의 단백질 전달체 올리고머를 목적 물질을 전달하고자 하는 진핵 또는 원핵세포와 혼합 배양 및 접촉시키는 단계를 포함하는, 목적 물질을 세포 내로 전달하는 방법에 관한 것이다. In another embodiment, the present invention provides a method of mixing and contacting a protein carrier oligomer of the present invention fused or bound with a target substance to be delivered into a cell by chemical or physical methods, with the eukaryotic or prokaryotic cell to which the target substance is to be delivered. It relates to a method of delivering a target substance into a cell, comprising the step.

본 발명에서 세포 내로 전달하고자 하는 목적 물질은 바이러스, DNA, RNA, 단백질, 지방, 탄수화물 또는 화합물이며, 바람직하게는 바이러스 벡터이다. 상기 바이러스 벡터는 생체 내의 모든 생리 현상을 조절하는 생물학적 활성을 갖는 기능 조절 물질을 합성하는 유전자를 전달하는 바이러스로서, 이에 제한되는 것은 아니지만, 아데노바이러스, 레트로바이러스, 백시니아바이러스 등을 예로 들 수 있다. In the present invention, the target substance to be delivered into the cell is a virus, DNA, RNA, protein, fat, carbohydrate or compound, preferably a viral vector. The viral vector is a virus that delivers a gene for synthesizing a functional modulator having a biological activity that regulates all physiological phenomena in a living body, but is not limited thereto, and examples thereof include adenovirus, retrovirus, and vaccinia virus. .

상기 목적 물질과 단백질 전달체 올리고머가 융합되거나 결합된 형태의 복합체를 제조하는 방법은 공지된 다양한 방법, 예를 들어 미국 등록특허 제7,166,692호 등에 개시된 방법을 이용할 수 있다. 구체적으로, 동종이작용기성 교차연계자(homobifunctional cross-linker) 또는 이중이작용기성 교차연계자(heterobifunctional cross-linker)와 같은 화학적 교차연계자를 이용하거나, 글루타치온 및 글루타치온-에스-트랜스퍼라제 등의 가교분자쌍(pairs of bridging molecule)을 이용하여 상기 복합체를 제조할 수 있다.As a method for preparing a complex in a form in which the target substance and the protein carrier oligomer are fused or bound, various known methods may be used, for example, the method disclosed in US Pat. No. 7,166,692. Specifically, crosslinking of glutathione and glutathione-S-transferase or the like using a chemical crosslinker such as a homobifunctional cross-linker or a heterobifunctional cross-linker Pairs of bridging molecules can be used to prepare the complex.

본 발명에서 사용된 용어, “접촉”이란 목적 물질과 융합하거나 결합된 단백질 전달체 올리고머가 근육내(intramuscular), 복막내(intraperitoneal), 정맥내(intravein), 경구(oral), 비내(nasal), 피하(subcutaneous), 피내(intradermal), 점막(mucosal) 또는 흡입(inhale) 등의 경로에 의해 진핵 또는 원핵세포와 접하는 것을 의미하며, 이에 의하여 상기 목적 물질과 융합되거나 결합된 단백질 전달체 올리고는 진핵 또는 원핵세포의 세포질 또는 핵 내로 목적 물질을 전달한다.As used herein, the term "contact" means that the protein carrier oligomers fused or bound with a target substance are intramuscular, intraperitoneal, intravenous, oral, nasal, It means contact with eukaryotic or prokaryotic cells by subcutaneous, intradermal, mucosal or inhale routes, whereby protein carrier oligos fused or bound with the target substance are eukaryotic or Deliver the desired substance into the cytoplasm or nucleus of prokaryotic cells.

본 발명의 구체적 실시에서, 본 발명의 화학식 2 내지 8로 표현되는 단백질 전달체 올리고머를 이용하여 아데노바이러스 벡터를 C6Bul 세포주 내로 전달하였을 때, 단량체 형태의 단백질 전달체(PTD)인 Tat48 -60 (서열번호 1), Mph-1 (서열번호 2), HP4 (서열번호 3)을 처리한 경우 보다 우수한 비율로 세포 내로 전달하였으며, 단백질 전달체 올리고머에 포함된 단백질 전달체(PTD)의 수가 증가할수록 아데노바이러스 벡터의 세포 내 전달 효율이 더욱 증가하는 양상을 나타내었다. 또한 양적인 측면에서, 단백질 전달체 올리고머에 포함된 단백질 전달체(PTD)의 수가 증가할수록 세포 내 최대전달효율을 나타내는데 필요한 단백질 전달체의 양이 감소하였다(도 2). 이러한 결과와 더불어 사량체 형태의 단백질 전달체 올리고머인 4Tat48-60(화학식 3)을 이용한 동물실험에서도 단량체 단백질 전달체(PTD)보다 더욱 우수한 항암효과를 유도하였다(도 3). 상기와 같은 결과로부터 본 발명의 단백질 전달체 올리고머는 종래 문제시 되었던 단량체 형태의 단백질 전달체를 사용할 경우 많은 양이 필요하다는 문제점을 해결할 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, when the adenovirus vector is transferred into the C6Bul cell line using the protein carrier oligomer represented by Formulas 2 to 8 of the present invention, the monomeric protein carrier (PTD) Tat 48 -60 (SEQ ID NO: 1), Mph-1 (SEQ ID NO: 2), HP4 When (SEQ ID NO: 3) was treated, it was delivered into cells at a better rate, and as the number of protein carriers (PTDs) included in the protein carrier oligomer increased, intracellular delivery efficiency of the adenovirus vector was increased. In addition, in terms of quantity, as the number of protein carriers (PTDs) included in the protein carrier oligomers increased, the amount of protein carriers required to exhibit the maximum intracellular delivery efficiency decreased. In addition to these results, animal experiments using the tetrameric form of the protein carrier oligomer 4Tat 48-60 (Formula 3) also induced a better anticancer effect than the monomeric protein carrier (PTD) (Fig. 3). From the above results, the protein carrier oligomer of the present invention can solve the problem that a large amount is required when using the protein carrier in monomer form, which has been a problem in the past.

다른 하나의 양태로서, 본 발명은 약제학적으로 허용되는 담체와 함께 조제된, 세포 내로 전달하고자 하는 목적 물질과 화학적 또는 물리적 방법에 의해 융합되거나 결합된 본 발명의 단백질 전달체 올리고머를 포함하는 질환의 치료 또는 예방을 위한 약제학적 조성물에 관한 것이다.In another aspect, the invention provides a method for treating a disease comprising a protein carrier oligomer of the invention, which is fused or bound by chemical or physical methods with a target substance to be delivered into a cell, formulated together with a pharmaceutically acceptable carrier. Or to a pharmaceutical composition for prevention.

본 발명에 사용된 용어, “약제학적으로 허용되는 담체”는 임의의 또는 모 든 용매, 분산 매체, 코팅, 등장성 및 흡수 지연제, 및 생리적으로 호환될 수 있는 유사한 것을 포함한다. 바람직하게는, 담체는 정맥내, 근육내, 피하, 비경구, 척추, 상피의 투약 (예를 들어, 주사 또는 주입)에 적합한 것이다. 투약의 경로에 따라, 활성 물질은 그 물질을 불활성화할 수 있는 산 혹은 다른 자연적 환경의 작용으로부터 그 물질을 보호하기 위한 재료 내에 코팅될 수 있다.As used herein, the term “pharmaceutically acceptable carrier” includes any or all solvents, dispersion media, coatings, isotonic and absorption delaying agents, and physiologically compatible analogs. Preferably, the carrier is suitable for intravenous, intramuscular, subcutaneous, parenteral, spinal, epithelial administration (eg, injection or infusion). Depending on the route of administration, the active substance may be coated in a material to protect the substance from the action of acids or other natural environments that may inactivate the substance.

상기 세포 내로 전달하고자 하는 목적 물질은 바이러스, DNA, RNA, 단백질, 지방, 탄수화물 또는 화합물이며, 바람직하게는 바이러스 벡터이다. 상기 바이러스 벡터는 생체 내의 모든 생리 현상을 조절하는 생물학적 활성을 갖는 기능조절 물질을 합성하는 유전자를 전달하는 바이러스로서, 이에 제한되는 것은 아니지만, 아데노바이러스, 레트로바이러스, 백시니아바이러스 등을 예로 들 수 있다. The target substance to be delivered into the cell is a virus, DNA, RNA, protein, fat, carbohydrate or compound, preferably a viral vector. The viral vector is a virus that delivers a gene for synthesizing a functional modulator having a biological activity that regulates all physiological phenomena in a living body, but is not limited thereto, and examples thereof include adenovirus, retrovirus, and vaccinia virus. .

상기 목적 물질을 세포 내로 전달함으로써 목적 물질의 작용에 의하여 질환을 치료 또는 예방할 수 있다. 상기 질환은 세포 내로 전달하는 목적 물질과 관련하여 결정된다. 예를 들어, 목적 물질이 간염 예방 또는 치료를 위한 약독화 바이러스인 경우 이를 본 발명의 단백질 전달체 올리고머와 결합한 상태로 세포 내 전달하여 간염을 치료 또는 예방할 수 있다. By delivering the target substance into cells, the disease can be treated or prevented by the action of the target substance. The disease is determined in relation to the target substance for delivery into the cell. For example, when the target substance is an attenuated virus for preventing or treating hepatitis, it can be delivered intracellularly in combination with the protein carrier oligomer of the present invention to treat or prevent hepatitis.

상기 약제학적 조성물은 약제학적으로 허용되는 염을 추가로 더 포함할 수 있다. “약제학적으로 허용되는 염”은 원 물질의 바람직한 생물학적 활성을 유지하고 어떠한 바람직하지 않은 독성 효과(Berge, S.M., et al. (1977) J. Pharm . Sci . 66:1-19 참조)를 주지 않는 염을 지칭한다. The pharmaceutical composition may further comprise a pharmaceutically acceptable salt. “Pharmaceutically acceptable salts” maintain the desired biological activity of the original substance and note any undesirable toxic effects (see Berge, SM, et al. (1977) J. Pharm . Sci . 66: 1-19). Refers to salts that do not.

상기 약제학적 조성물은 다양한 형태가 될 수 있다. 이들은 예를 들어, 액체 용액 (예를 들어, 주사 또는 주입 가능한 용액), 분산제 또는 현탁제, 정제, 환제, 분말제, 리포좀 및 좌약과 같은 액체, 반고체 및 고체 제형을 포함한다. 상기 제형은 목적하는 투여의 방법과 치료적 적용에 따라 달라진다. The pharmaceutical composition may be in various forms. These include, for example, liquid, semisolid and solid formulations such as liquid solutions (eg, injectable or injectable solutions), dispersants or suspensions, tablets, pills, powders, liposomes and suppositories. The formulation depends on the method of administration desired and the therapeutic application.

통상적인 조성물은 인체에 항체를 투여하기 위해 사용되는 것과 유사한 조성물과 같은 주사 또는 주입 가능한 용액의 형태이다. 통상적인 투여 방법으로 비경구(예를 들어, 정맥내, 피하, 복강내, 근육내) 투여가 있다. 바람직한 투여 방법으로는 근육 내 또는 피하 주사에 의한 투여이다. 예시적인 투여 경로는 경구 투여, 표피 조직(예, 피부) 또는 점막(예, 눈) 투여, 또는 흡입을 포함한다. 또한 다른 투여 경로가 사용될 수 있다.Conventional compositions are in the form of injectable or injectable solutions, such as compositions similar to those used to administer antibodies to the human body. Typical methods of administration include parenteral (eg, intravenous, subcutaneous, intraperitoneal, intramuscular) administration. Preferred methods of administration are administration by intramuscular or subcutaneous injection. Exemplary routes of administration include oral administration, epidermal tissue (eg skin) or mucosal (eg eye) administration, or inhalation. Other routes of administration may also be used.

본 명세서에서 사용된 “비경구 투여” 또는 “비경구로 투여되다”라는 문장은 주사에 의한 방법, 및 정맥내, 근육내, 동맥내, 간층(뇌, 척추)내, 포피내, 안와내(intraorbital), 심장내(intracardiac),, 피부내, 복강내, 호흡관내, 피하내, 상피하, 관절내, 피막하, 지주막하, 척추내, 경막오 및 흉골내 주사 및 주입을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다.As used herein, the phrase “parenteral administration” or “administered parenterally” refers to methods by injection and intravenous, intramuscular, intraarterial, intrastratum (brain, spinal), intradermal, intraorbital ), Including, but not limited to, intracardiac, intradermal, intraperitoneal, respiratory, subcutaneous, subepithelial, intraarticular, subcapsular, subarachnoid, spinal, epidural and intrasternal injections and infusions It doesn't work.

상기 약제학적 조성물의 투여량은 치료 또는 예방되어야 하는 질환의 종류와 심각성에 따라 변화될 수 있다. 임의의 특정 대상에 대하여 특이적 투여계획은 개 인의 필요와 투여하는 사람 또는 조성물의 투여를 감독하는 사람의 전문적 판단에 따라 충분한 시간을 두고 조정되어야 한다.The dosage of the pharmaceutical composition may vary depending on the type and severity of the disease to be treated or prevented. Specific dosing regimens for any particular subject should be adjusted with sufficient time depending on the needs of the individual and the professional judgment of the person administering or administering the composition.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention to those skilled in the art. Will be self explanatory.

실시예 1: PTD 펩타이드의 제조Example 1: Preparation of PTD Peptides

본 발명에서 사용되는 펩타이드를 제조하기 위하여 (주)펩트론(대전광역시 유성구 도룡동 385-19)에 주문하여 유기합성법에 의하여 제조하였으며, 제조된 펩타이드는 RP-HPLC를 통해 70% 이상의 순도를 확인하였다. 합성된 펩타이드는 다음과 같다.To prepare the peptide used in the present invention, it was prepared by the organic synthesis method by ordering to Peptron Co., Ltd. (385-19, Doyong-dong, Yuseong-gu, Daejeon), and the prepared peptide was confirmed to have a purity of 70% or more through RP-HPLC. The synthesized peptide is as follows.

Tat48-60 : GRKKRRQRRRPPQ (서열번호 1)Tat 48-60 : GRKKRRQRRRPPQ (SEQ ID NO: 1)

2Tat48 -60 : (GRKKRRQRRRPPQ)2-K-βA-OH (화학식 2)2Tat 48 -60 : (GRKKRRQRRRPPQ) 2 -K-βA-OH (Formula 2)

4Tat48 -60 : (GRKKRRQRRRPPQ)4-K2-K-βA-OH (화학식 3)4Tat 48 -60 : (GRKKRRQRRRPPQ) 4 -K 2 -K-βA-OH (Formula 3)

8Tat48 -60 : (GRKKRRQRRRPPQ)8-K4-K2-K-βA-OH (화학식 4)8Tat 48 -60 : (GRKKRRQRRRPPQ) 8 -K 4 -K 2 -K-βA-OH (Formula 4)

Mph-1 : YARVRRRGPRR (서열번호 2)Mph-1: YARVRRRGPRR (SEQ ID NO: 2)

2Mph-1 : (YARVRRRGPRR)2-K-βA-OH (화학식 5)2Mph-1: (YARVRRRGPRR) 2- K-βA-OH (Formula 5)

4Mph-1 : (YARVRRRGPRR)4-K2-K-βA-OH (화학식 6)4Mph-1: (YARVRRRGPRR) 4 -K 2 -K-βA-OH (Formula 6)

8Mph-1 : (YARVRRRGPRR)8-K4-K2-K-βA-OH (화학식 7)8Mph-1: (YARVRRRGPRR) 8 -K 4 -K 2 -K-βA-OH (Formula 7)

HP4 : RRRRPRRRTTRRRR (서열번호 3)HP4: RRRRPRRRTTRRRR (SEQ ID NO: 3)

4HP4 : (RRRRPRRRTTRRRR)4-K2-K-βA-OH (화학식 8)4HP4: (RRRRPRRRTTRRRR) 4 -K 2 -K-βA-OH (Formula 8)

실시예 2: 올리고머화된 PTD의 아데노바이러스 벡터의 전달 효율 증진 효과Example 2: Effect of Enhancing Delivery Efficiency of Adenovirus Vectors of Oligomerized PTD

올리고머화된 PTD가 아데노바이러스 벡터의 전달 효율의 향상에 효과적인지를 확인하기 위해 자체 생산한 형광 표지 인자인 GFP(Green Fluorescent Protein)를 발현하는 아데노바이러스 벡터인 rAd/EGFP를 이용하였다. 우선 rAd/EGFP를 0.1~300uM의 단량체(서열번호 1, 2 및 3) 및 이량체 PTD(화학식 2 및 5), 0.003~3uM의 사량체(화학식 3, 6 및 8) 및 팔량체 PTD(화학식 4 및 7)와 각각 섞어서 실온에서 30분 정도 둔 후 쥐의 뇌종양 세포인 C6Bu1에 2시간 동안 감염시켰다. 본 실험에서 사용한 농도를 초과하는 PTD의 사용은 매우 낮은 실용성 때문에 실질적으로 의미가 없었다. 감염 시 사용한 아데노바이러스의 양은 100 MOI (multiplicity of infection)이었다. 2시간 후 바이러스 혼합물을 제거하고, DMEM 배양 배지로 갈아준 후 이틀 동안 CO2 배양기( CO2 water Jacketed Incubator, Forma ScientificTM)에서 배양하고, 감염된 세포를 트립신(trypsin)으로 떼어내어 세포 내 GFP 레벨을 FACS(Fluorescence Activated Cell Sorter, BD)를 이용하여 측정하였다. In order to confirm that the oligomerized PTD is effective in improving the delivery efficiency of adenovirus vectors, rAd / EGFP, an adenovirus vector expressing GFP (Green Fluorescent Protein), which is a self-produced fluorescent label, was used. First, rAd / EGFP was prepared using 0.1 to 300 uM of monomers (SEQ ID NOs: 1, 2 and 3) and dimer PTDs (Formulas 2 and 5), tetramers of 0.003 to 3 uM (Formulas 3, 6 and 8) and octahedral PTDs 4 and 7) were mixed for 30 minutes at room temperature, and then infected with mouse brain tumor cells C6Bu1 for 2 hours. The use of PTDs above the concentrations used in this experiment was virtually meaningless because of their very low practicality. The amount of adenovirus used at infection was 100 multiplicity of infection. After 2 hours, remove the virus mixture, and DMEM for after standard transfer to the culture medium or two CO 2 incubator (CO 2 water Jacketed Incubator, Forma Scientific TM) in the culture, and were removed to infected cells with trypsin (trypsin) intracellular GFP levels Was measured using FACS (Fluorescence Activated Cell Sorter, BD).

그에 대한 결과로 얻은 ‘최대전달효율’과 ‘최적농도’를 도 2에 나타내었다. 단량체와 이량체 PTD의 경우 300uM이하의 농도까지 농도 의존적으로 전달효율이 증가했기 때문에 최대전달효율의 값과 그때의 농도(최적농도)를 결정할 수 없었다. 사량체와 팔량체 PTD의 경우 0.1~0.3uM의 농도에서 유사한 정도의 최대전달효율을 보였다. 한편, 일정농도 하에서 사량체와 팔량체 PTD의 전달효율은 단량체와 이량체 PTD의 전달효율 보다 낮은 수치를 나타냈다. 또한, HP4의 경우에도 사량체 PTD(4HP4)가 단량체 PTD(HP4)보다 낮은 농도에서도 월등히 높은 전달효율을 보였다. The resulting maximum transfer efficiency and optimum concentration are shown in FIG. 2. In the case of the monomer and dimer PTD, the maximum transfer efficiency and the concentration (the optimal concentration) could not be determined because the transfer efficiency increased in a concentration-dependent manner up to a concentration of 300 uM or less. The tetramer and octahedral PTD showed similar maximum transfer efficiency at concentrations of 0.1-0.3 uM. On the other hand, under certain concentrations, the transfer efficiency of tetramer and octahedron PTD was lower than that of monomer and dimer PTD. In the case of HP4, tetramer PTD (4HP4) showed much higher transfer efficiency even at lower concentration than monomer PTD (HP4).

실시예 3: 단량체 PTD 및 올리고머 PTD의 세포독성 비교Example 3: Comparison of Cytotoxicity of Monomer PTD and Oligomeric PTD

PTD가 올리고머화되면서 세포독성이 어떻게 변화하는지 알기 위해 쥐의 뇌종양 세포인 C6Bu1 세포에 0.01~300uM의 단량체 및 이량체 PTD, 0.01~100uM의 사량체 및 팔량체 PTD를 처리한 후 24시간 동안 CO2 배양기에서 배양하였다. 24시간 후 PTD 용액을 제거한 후 MTT 용액을 4시간 동안 처리하고, 0.04N 염산/이소프로판올 용액을 실온의 어두운 장소에서 15시간 동안 처리하여 세포를 용해시켰다. ELISA Reader를 이용해 O.D.570값을 측정한 후, 이 값을 아무것도 처리하지 않은 샘플의 값으로 나누어 세포 생존률을 계산하였다. After PTD the oligomerization as cytotoxic how monomer of 0.01 ~ 300uM in brain tumor cells, C6Bu1 cells of the rat to see if change and dimer PTD, process the tetramer and eight tetramer PTD of 0.01 ~ 100uM for 24 hours, CO 2 Cultured in the incubator. After 24 hours, PTD solution was removed, followed by MTT solution for 4 hours, and 0.04N hydrochloric acid / isopropanol solution was treated for 15 hours in a dark place at room temperature to lyse the cells. After measuring the OD570 value using an ELISA Reader, the cell survival rate was calculated by dividing this value by the value of a sample that was not treated with anything.

그에 대한 결과로 얻은 ‘50%의 세포독성을 보이는 PTD의 농도’와 ‘세포독성을 보이지 않는 최대농도’를 도 2에 나타내었다. 그 결과, 팔량체 PTD(8Tat, 8Mph-1)와 하나의 사량체 PTD(4HP4)만이 가용한 농도범위 내에서 50%의 세포독성을 보였다. 하지만 단량체 PTD, 이량체 PTD, 일부의 사량체 PTD(4Tat48 -60, 4Mph-1)의 경우, 실험의 농도 범위 내에서 50% 이하의 세포독성을 보이지 않았기 때문에, 세포독성을 보이지 않는 최대농도를 표시하였다. 또한, 도 2에 표시된 농도 이외의 다른 농도에서도 전반적으로 팔량체, 사량체, 이량체, 단량체 순으로 높은 세포독성을 보였다. The resulting 'concentration of PTD showing 50% cytotoxicity' and 'maximum concentration showing no cytotoxicity' are shown in FIG. 2. As a result, only octahedral PTD (8Tat, 8Mph-1) and one tetrameric PTD (4HP4) showed 50% cytotoxicity within the available concentration range. However, monomeric PTDs, dimer PTDs, and some tetrameric PTDs (4Tat 48 -60 , 4Mph-1) did not show cytotoxicity below 50% within the concentration range of the experiment, thus showing no maximum cytotoxicity. Is indicated. In addition, other concentrations other than those shown in FIG. 2 generally showed high cytotoxicity in the order of octahedron, tetramer, dimer, and monomer.

도 2에 나타낸 최대전달효율, 최적농도, 세포독성의 세 가지 요소를 모두 종합해 보았을때 사량체, 팔량체, 이량체, 단량체 순의 우수성을 보였다. 결과적으로, 사량체 PTD가 가장 최적한 형태의 PTD임을 알아냈다. When all three components of maximum transfer efficiency, optimal concentration, and cytotoxicity shown in FIG. 2 were combined, superiority of tetramer, octahedron, dimer, and monomer was shown. As a result, the tetramer PTD was found to be the most optimal form of PTD.

실시예Example 4:  4: 올리고머Oligomer PTDPTD 에 의한 바이러스 백신의 항암효과 증진Anticancer effect of antiviral vaccine

실시예 3의 사량체 PTD가 가장 최적의 PTD라는 결과를 바탕으로, 대표적인 사량체 PTD인 4Tat48 -60과 단량체 PTD인 Tat48 -60를 이용해 동물실험을 수행하였다. 먼저 생쥐 대장암 세포 CT26을 인터류킨-12를 발현하는 아데노바이러스 300MOI로 2시 간 동안 감염시켰다. 이때 아데노바이러스는 세포에 처리하기 전에 상기 2종류의 PTD(300uM의 Tat48 -60 내지 0.3uM의 4Tat48 -60)와 섞어 30분 동안 실온에 두었다. 2시간 동안 감염시킨 후 바이러스 혼합물을 제거하고, DMEM 배양 배지로 갈아준 후 4시간 동안 CO2 배양기에서 배양한 후 트립신으로 세포를 떼어내 PBS로 세 번 세척하였다. 이렇게 전이된 CT26 세포를 BALB/c종의 생쥐에 5×105씩 피하주사 하였다. 그 후 약 30일 동안 3일 간격으로 종양의 크기를 측정하였다. Based on the result that the tetramer PTD of Example 3 was the most optimal PTD, an animal experiment was performed using the representative tetramer PTD 4Tat 48 -60 and the monomer PTD Tat 48 -60 . Mouse colon cancer cells CT26 were first infected with adenovirus 300MOI expressing interleukin-12 for 2 hours. At this time, the adenovirus was mixed with the two types of PTD (300 uM of Tat 48 -60 to 0.3 uM of 4Tat 48 -60 ) and left at room temperature for 30 minutes. After infection for 2 hours, the virus mixture was removed, changed into DMEM culture medium, incubated in a CO 2 incubator for 4 hours, and cells were removed with trypsin and washed three times with PBS. The CT26 cells thus transferred were subcutaneously injected 5 × 10 5 in BALB / c mice. Thereafter, tumor size was measured at 3 day intervals for about 30 days.

그에 대한 결과로 얻은 시간에 따른 종양의 성장을 도 3에 나타내었다. Tat48 -60보다 4Tat48 -60이 더욱 향상된 인터류킨-12 아테노바이러스의 항암효과를 보였다. 사량체 PTD의 경우 단량체 PTD에 비해 약 250배 정도의 낮은 농도를 사용한 것을 감안한다면 사량체 PTD가 단량체 PTD 보다 질적인 성질뿐만 아니라 양적으로도 우수한 성질을 가진다고 할 수 있다. 따라서 올리고머화된 PTD는 아데노바이러스 항암 백신과 같은 아데노바이러스를 이용한 치료제 개발에 효과적으로 이용될 수 있다. Tumor growth with time obtained as a result is shown in FIG. 3. 4Tat 48 -60 more Tat 48 -60 showed better anti-cancer effects of interleukin -12 Atheros furnace virus. In the case of the tetramer PTD, the concentration of the tetramer PTD is about 250 times lower than that of the monomer PTD. Therefore, oligomerized PTD can be effectively used for developing therapeutics using adenoviruses such as adenovirus anticancer vaccines.

본 발명의 단백질 전달체 올리고머는 단량체 형태의 단백질 전달체보다 적은 양으로도 세포 내로 아데노바이러스 항암 백신과 같은 바이러스 백신을 전달할 수 있으며, 이에 따라 효과적으로 유전자 치료 및 백신 치료제를 개발할 수 있다.The protein carrier oligomers of the present invention can deliver viral vaccines, such as adenovirus anticancer vaccines, into cells in smaller amounts than protein carriers in monomer form, thereby effectively developing gene therapy and vaccine therapeutics.

Claims (11)

단량체 형태의 단백질 전달체(Protein transduction domain; PTD)를 두 개 이상 연결하여 다량체 형태로 올리고머화한 하기 화학식 1로 표현되는 단백질 전달체 올리고머.A protein transport oligomer represented by the following formula (1), wherein two or more monomeric protein transduction domains (PTDs) are linked and oligomerized into a multimeric form. 화학식 1Formula 1 (PTD)n-branch(PTD) n-branch 상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1, n은 2 이상의 정수이며,n is an integer of 2 or more, 브랜치(branch)는 다중 항원 펩타이드(Multiple Antigenic Peptide, MAP), 시스테인 및 펩타이드 링커(peptide linker)로 연결된 캐리어 프로테인(carrier protein)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 연결자이다.A branch is a linker selected from the group consisting of multiple antigenic peptides (MAPs), cysteines and carrier proteins linked by a peptide linker. 제1항에 있어서, The method of claim 1, n은 2, 4 또는 8의 정수이며,n is an integer of 2, 4 or 8, 브랜치(branch)는 다중 항원 펩타이드(Multiple Antigenic Peptide, MAP) 또는 시스테인인 단백질 전달체 올리고머.A branch is a protein carrier oligomer that is a multiple antigenic peptide (MAP) or cysteine. 제2항에 있어서, 단백질 전달체 올리고머가 화학식 2 내지 8로 표현되는 단백질 전달체 올리고머로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 단백질 전달체 올리고머.The protein carrier oligomer of claim 2, wherein the protein carrier oligomer is selected from the group consisting of protein carrier oligomers represented by Formulas 2-8. 화학식 2Formula 2 (GRKKRRQRRRPPQ)2-K-βA-OH(GRKKRRQRRRPPQ) 2 -K-βA-OH 화학식 3Formula 3 (GRKKRRQRRRPPQ)4-K2-K-βA-OH(GRKKRRQRRRPPQ) 4 -K 2 -K-βA-OH 화학식 4Formula 4 (GRKKRRQRRRPPQ)8-K4-K2-K-βA-OH(GRKKRRQRRRPPQ) 8 -K 4 -K 2 -K-βA-OH 화학식 5Formula 5 (YARVRRRGPRR)2-K-βA-OH(YARVRRRGPRR) 2 -K-βA-OH 화학식 6Formula 6 (YARVRRRGPRR)4-K2-K-βA-OH(YARVRRRGPRR) 4 -K 2 -K-βA-OH 화학식 7Formula 7 (YARVRRRGPRR)8-K4-K2-K-βA-OH(YARVRRRGPRR) 8 -K 4 -K 2 -K-βA-OH 화학식 8Formula 8 (RRRRPRRRTTRRRR)4-K2-K-βA-OH(RRRRPRRRTTRRRR) 4 -K 2 -K-βA-OH 제3항에 있어서, 단백질 전달체 올리고머가 화학식 3, 6 및 8로 표현되는 단백질 전달체 올리고머로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 단백질 전달체 올리고머.The protein carrier oligomer of claim 3, wherein the protein carrier oligomer is selected from the group consisting of protein carrier oligomers represented by formulas (3), (6) and (8). 화학식 3Formula 3 (GRKKRRQRRRPPQ)4-K2-K-βA-OH(GRKKRRQRRRPPQ) 4 -K 2 -K-βA-OH 화학식 6Formula 6 (YARVRRRGPRR)4-K2-K-βA-OH(YARVRRRGPRR) 4 -K 2 -K-βA-OH 화학식 8Formula 8 (RRRRPRRRTTRRRR)4-K2-K-βA-OH(RRRRPRRRTTRRRR) 4 -K 2 -K-βA-OH 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단량체 단백질 전달체가 Tat, Antp, Mph-1, VP22 및 HP4로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 단백질 전달체 올리고머.5. The protein carrier oligomer of claim 1, wherein said monomeric protein carrier is selected from the group consisting of Tat, Antp, Mph-1, VP22 and HP4. 6. 진핵 또는 원핵세포의 세포질 또는 핵 내로 전달하고자 하는 목적 물질과 결합된 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 단백질 전달체 올리고머.The protein carrier oligomer of any one of claims 1 to 4 combined with a substance of interest to be delivered into the cytoplasm or nucleus of a eukaryotic or prokaryotic cell. 제6항에 있어서, 상기 목적 물질이 바이러스 벡터, DNA, RNA, 단백질, 지방, 탄수화물 및 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 단백질 전달체 올리고머.The protein delivery oligomer of claim 6, wherein the target substance is selected from the group consisting of viral vectors, DNA, RNA, proteins, fats, carbohydrates and compounds. 제7항에 있어서, 상기 바이러스 벡터가 아데노바이러스, 레트로바이러스 및 백시니아바이러스로 이루어진 군으로부터 선택되는 바이러스인 단백질 전달체 올리고머.8. The protein delivery oligomer of claim 7, wherein said viral vector is a virus selected from the group consisting of adenovirus, retrovirus and vaccinia virus. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 단백질 전달체 올리고머를 세포 내로 목적 물질을 전달하고자 하는 세포와 혼합 배양 및 접촉시키는 단계를 포함하는, 목적 물질을 세포 내로 전달하는 방법.A method of delivering a substance of interest to a cell comprising the step of mixing and contacting the protein carrier oligomer of any one of claims 1 to 4 with the cell to which the substance of interest is to be delivered. 제9항에 있어서, 상기 목적 물질이 바이러스 벡터, DNA, RNA, 단백질, 지방, 탄수화물 및 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.The method of claim 9, wherein the target material is selected from the group consisting of viral vectors, DNA, RNA, proteins, fats, carbohydrates, and compounds. 제10항에 있어서, 상기 바이러스 벡터가 아데노바이러스, 레트로바이러스 및 백시니아바이러스로 이루어진 군으로부터 선택되는 바이러스인 방법.The method of claim 10, wherein said viral vector is a virus selected from the group consisting of adenovirus, retrovirus and vaccinia virus.
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