하나의 양태로서, 본 발명은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 CpG 올리고데옥시뉴클레오티드에 관한 것이다.
SYYSSACGTTGSCGAWMYTC
AXSSWXTCGXWXCGTTCGSC
여기에서, S는 G 또는 C이고, Y는 C 또는 T이고, W는 A 또는 T이고, M은 A 또는 C이고, X는 A 또는 G이다.
특히, 본 발명은 서열번호 1 내지 8, 바람직하게는 서열번호 5 내지 8의 핵산 서열을 가지는 CpG 올리고데옥시뉴클레오티드에 관한 것이다.
본 발명에서 사용된 용어, 'CpG 올리고데옥시뉴클레오티드 (oligodeoxynucleotide, 이하 'CpG ODN'이라 함)'는 CpG 모티프를 적어도 2개 이상 포함하는 올리고데옥시뉴클레오티드를 말한다. 상기 'CpG 모티프 (motif)'라 함은 포스페이트 결합(phosphate bond)으로 연결된 비메틸화된 시토신-구아닌 디뉴클레오티드(unmethylated cytosine-guanine dinucleotide)(또는 'unmethylated cytosine-phosphate-guanine dinucleotide'라고도 함)를 함유하며 면역반응을 활성화시키는 염기서열을 말한다. 본 발명의 CpG ODN은 구체적 양태로서 서열번호 1 내지 8로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이며, 바람직하게는 서열번호 5 내지 8로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이며, 더욱 바람직하게는 서열번호 5 또는 서열번호 7인 CpG ODN이다.
본 발명의 CpG ODN은 천연 공급원(예: 대장균의 염색체 DNA)으로부터 유래될 수도 있으며, 화학적으로 합성되거나 재조합적으로 제조될 수 있다. 본 발명의 CpG ODN은 당업계에 공지된 다양한 핵산 합성 기술 및 기계를 이용하여 합성될 수 있다 (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Chs 2. and 4., Wiley Interscience, 1989; Maniatis, et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual ,Cold Spring Harbor Lab., New York, 1982); 미국 특허 제4,458,066호 및 미국 특허 제4,650,675호). 또한 제한효소, 엑소뉴클레아제 또는 엔도뉴클레아제를 이용하여 이미 존재하는 핵산 서열로부터 제조될 수도 있다.
본 발명의 CpG ODN은 포스포디에스터 골격을 갖는 것이 바람직하다. DNA의 기본 골격인 포스포디에스터 골격은 생체 내 뉴클레아제에 의해 쉽게 분해되기 때문에 독성을 유발할 위험이 적다. 본 발명의 CpG ODN은 포스포디에스터 골격이라 할지라도 종래 다른 CpG ODN과는 달리 시험관 내뿐 아니라 생체 내에서 뛰어난 면역 활성을 나타낸다는 특징이 있다. 또한 본 발명의 CpG ODN은 변형된 골격 (modified backbone)을 가질 수 있다. 올리고뉴클레오티드 골격의 변형은 생체 내에 투여될 때 CpG ODN의 활성 및/또는 안정성을 강화시킬 수 있음이 알려져 왔다. 본 발명의 CpG ODN에 있어서 바람직한 골격의 변형으로는 분해에 내성을 갖게 하는 포스포로티오에이트 변형을 포함한다. 포스포로티오에이트 변형은 말단에서 일어날 수 있으며, 예컨대 마지막 2개 또는 3개의 5' 또는 3' 뉴클레오티드가 포스포로티 오에이트 결합에 의해 연결될 수 있다. 또한 본 발명의 CpG ODN은 분해에 내성을 갖도록 하는 2차 구조 (예: 스템 루프 구조)를 포함하도록 변형될 수 있다. 바람직하게는 하나 이상의 부분적 포스포로티오에이트 변형된 골격을 가지도록 변형될 수 있다. 포스포로티오에이트는 포스포르아미데이트 또는 H-포스포네이트 화학을 이용하여 자동화된 기술에 의해 합성될 수 있다 (S. E. Beaucage et al., Tetrahedron Lett., 22:1859, 1981; Connolly et al., Biochemistry, 23:3443, 1984; Agrawal et al., Proc. Antl. Acad. Sci. U.S.A. 85:7079-7083, 1988; Garegg et al., Tetrahedron Lett., 27:4051-4054, 1986; Froehler et al., Nucl. Acidv . Res., 14:5399-5407, Garegg et al., Tetrahedron Lett., 29:2619-2622, 1988). 또 다른 변형인 아릴- 및 알킬- 포스포네이트는 예컨대 미국 특허 제4,469,863호에 기술된 바와 같이 제조될 수 있으며, 알킬포스포트리에스테르 (하전된 산소 잔기가 미국 특허 제5,023,243호 및 유럽 특허 제092,574호에 기술된 바와 같이 알킬화됨)가 시판 시약을 이용하여 자동화된 고체상 합성에 의해 제조될 수 있다. 또 분해에 덜 민감하도록 하는 또 다른 변형은 아데닌, 시토신, 구아닌, 티민 및 우리딘의 아세틸-, 티오- 및 이와 유사한 변형뿐만 아니라 이노신 및 퀘신과 같은 비전형 염기를 포함하는 것이다. 테트라에틸글리콜 또는 헥사에틸렌글리콜과 같은 디올을 말단으로 포함하는 CpG ODN도 분해에 보다 내성적이다. 이외에도 포스포디에스터와 포스포로티오에이트의 조합, 포스포트리에스터, 포스포라미네이트, 메틸포스포네이트, 메틸포스포로티오네이트, 포스포로디티로에이트 및 이들의 조합이 포함된다 (Khorana et al ., J. Molec . Biol., 72:209, 1972; Reese, Tetrahedron Lett., 33:3143-3179, 1978; Jaget et al., Biochemistry., 27:7237, 1988; Agㅇrawal et al., Proc. Antl. Acad. Sci. U.S.A. 85:7079-7083, 1988; Uhlmann, E. et al., Chem. Rev., 90:544, 1990; Goodchild, J. Bioconjugate Chem., 4:165, 1990). 이와 같이 골격이 변형된 CpG ODN은 강화된 뉴클레아제 저항성 (enhanced nuclease resistance), 증가된 세포 흡수 (increased cellular uptake), 증가된 단백질 결합 (increased protein uptake) 및/또는 변경된 세포내 위치화 (altered intracellular localization) 등을 통해 더 강력한 면역효과를 보일 수 있다.
본 발명의 CpG ODN의 바람직한 골격은 포스포디에스터 (이하, 'O형'이라 함) 또는 포스포로티오에이트 (이하, 'S형'이라 함) 골격이며, 가장 바람직한 골격은 생체 내에서 쉽게 분해되어 부작용을 유발하지 않는 O형 골격이다.
본 발명자는 국제출원 PCT/KR2005/003717에서 CpG ODN이 Th1/Th2 면역반응의 평형을 조절한다는 것을 밝혀냈으며, 또한 이의 연구를 계속한 결과 상기 화학식 1 또는 2, 바람직하게는 서열번호 1 내지 8의 핵산서열을 가지는 CpG 올리고데옥시뉴클레오티드도 Th1/Th2 면역반응의 평형을 조절함에 효과적임을 밝혀내었다.
즉, 본 발명의 CpG ODN은 Th2 사이토카인 (예: IL-4, IL-10)을 억제하거나 또는/및 Th1 사이토카인 (예: IL-12, IFN-γ)을 유도함으로써 Th1/Th2 면역반응의 평형 (balance)을 조절하는 생리적 활성을 가진다. 구체적으로, 본 발명의 CpG ODN 은 대식세포, 백혈구 세포 및 수지상 세포를 활성화하여 IL-12 및/또는 INF-γ의 발현을 유도한다. 또한 본 발명의 CpG ODN은 자외선을 이용하여 면역반응이 억제된 실험동물에서 면역 세포를 활성화시키고, T 림프구와 말초 혈액 단핵구 세포의 증식을 유도하며 혈청 내 IgE 수준을 증가시켜 면역반응을 회복시킨다. 나아가 종래 알려진 CpG ODN과는 달리 본 발명의 CpG ODN은 골격의 형태에 관계없이 거의 동일한 활성을 나타낸다는 점에 특징이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 CpG ODN를 이를 필요로 하는 개체에 투여하는 것을 포함하는, Th2 사이토카인을 억제하거나 및/또는 Th1 사이토카인을 유도하는 방법 및 면역반응을 자극하는 방법을 제공한다.
이에 본 발명은 하나의 양태로서, 상기 CpG ODN을 포함하는 피부면역질환 치료 또는 예방용 약제학적 조성물 및 이를 개체에 투여하여 피부면역질환을 치료 또는 예방하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 CpG ODN에 의해 억제되는 Th2 사이토카인은 Th2 세포에서 분비되는 사이토카인을 모두 포함한다. 예컨대, IL-4, IL-5, IL-10, IL-13 등이 있다. 또한 본 발명의 CpG ODN에 의해 유도되는 Th1 사이토카인은 Th1 세포에서 분비되는 사이토카인을 모두 포함하며, IL-12, IFN-γ 등이 있다. 본 발명에서 '면역 반응을 자극한다'는 것은 수지상 세포의 활성화, 면역세포 (예: T 림프구, 말초혈액 단핵 구 세포)의 증식 유도, 염증관련 사이토카인 (예: TNF-α, MIP-2, IL-1, IL-12)의 유도 및/또는 자외선 조사에 의한 면역 억제 반응의 회복을 유도하는 것을 말한다.
또한 본 발명에 따른 CpG ODN은 상기와 같은 활성을 통해 피부질환의 치료 또는 증상 개선의 효과를 나타낸다. 그러므로 본 발명의 CpG ODN은 피부질환의 치료 또는 예방에 효과적으로 사용될 수 있다. 본 발명은 상기 CpG ODN을 이를 필요로 하는 개체에 투여하는 것을 포함하는 피부질환을 치료 또는 예방하는 방법을 제공한다. 본 발명에 방법이 적용될 수 있는 피부질환은 Th1/Th2 면역반응의 평형에 이상이 생겨 유발되는 질환, 즉 Th2-림프구에 의해 매개되는 사이토카인의 과발현; Th1-림프구에 의해 매개되는 사이토카인의 저발현; 혈청 내 IgE 수치의 증가; CD8+ 표현형 T 림프구 및/또는 CD4+ 표현형 T 림프구의 수적 이상 및 기능적 이상 및 수지상 세포 및/또는 대식세포의 활성 저하로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 인해 유발되는 피부질환일 수 있다. 특히, 본 발명의 CpG ODN에 의해 치료/예방될 수 있는 피부질환은 Th1 사이토카인인 IL-12의 발현 저하로 인하여 유발되거나 IL-12의 발현 또는 생성을 증가시킴으로써 치료될 수 있는 피부질환일 수 있다.
IL-12는 초기 감염에 대하여 생성되는 선천 면역 (innate immunity)을 증폭시키는 기능을 할 뿐 아니라, 수지상 세포 및 대식세포를 포함하는 APCs (antigen presenting cells)와 T 세포와의 상호작용에 관여함으로써 보다 효과적인 획득 면역반응 (adaptive immune response)을 유도하는데 매우 중요한 역할을 하고 있다. 수지상 세포나 대식세포와 같은 APCs로부터의 IL-12의 생성은 크게 T 세포 비의존적 기작과 T 세포 의존적 기작으로 나뉜다. T 세포 비의존적 기작은 바이러스나 박테리아를 포함하는 감염성 제제(infectious agents) 또는 그 생성물인 LPS나 박테리아 DNA에 의해서 유도되는데 (D' Andrea A et al., J. Exp. Med., 176:1387, 1992; Sato T et al., Science273:352-354, 1996), 이 기작은 선천 면역과 획득 면역을 연결시켜주는 매개체로서의 IL-12의 면역학적 중요성을 제시해준다. 또한 T 세포 의존적인 IL-12 생성 기작은 주로 CD40 리간드와 같은 분자를 통한 동시-자극적 신호(co-stimulatory signal)를 제공하는 활성화된 T 세포와의 상호작용을 통해 유도되는데 (Shu U et al., Eur. J. Immunol., 25:1125-1128, 1995; Cella M et al., J. Exp. Med., 184:747-752, 1996), 이는 획득 면역 형성에 있어서 세포독성 T 세포 증식 및 세포독성의 증가나 Th1 면역반응의 지속적인 유지와 같은 T 세포 면역 반응을 유도하는데 IL-12가 중요한 역할을 함을 나타낸다. IL-12는 주로 APCs로부터 생성되는데, 수지상 세포나 대식세포에 직접 작용하여 IFN-γ의 생성을 유도한다. 또한 IL-12는 활성화된 T 세포에도 작용할 수 있는데, T 세포로부터 IFN-γ의 생성을 유도하며 IFN-γ에 의해 유도되는 면역반응을 조절할 수 있다(Chan SH et al., J. Exp. Med., 173:869-879, 1991).
이러한 IL-12가 다양한 질환과 관계있음이 알려져 있다. 그 예로는 아토피 피부염 및 알러지 피부질환 (Neumann C., et al., J Mol Med., 74: 401-406, 1996; Aiba S., et al., Exp Dermatol., 12: 86-95, 2003; Nilsson C., et al., Clin Exp Allergy., 34: 373-380, 2004), HIV, 헤르페스 바이러스 감염(Herpes simplex virus), 전염성 연속증, 사마귀 (Verruca/Wart) 등을 포함하는 바이러스성 피부질 환 (Katakura, T., et al., Clin. Immunol. 105:363-370, 2002 Hengge U. R., et al., Br. J. Dermatol., 149:15-19, 2003; Arany I., et al., Antiviral Res., 43: 55-63, 1999), 피부암 (Rook AH., et al Ann. N. Y. Acad. Sci., 795:310-318, 1996;Gollob, JA., et al., J. Clin. Oncol., 21:2564-2573, 2003; Trinchieri G., et al., Annu Rev Immunol., 13: 251-276, 1995; Krepler C., et al., J invest Dermatol., 122: 387-391, 2004) 등이 있다.
따라서, 본 발명에 적용될 수 있는 피부질환은 바람직하게는 아토피 피부염, IgE에 의해 매개되는 알러지 피부질환, 바이러스성 피부질환 및 피부암 치료에 적용될 수 있다. 가장 바람직하게는 아토피 피부염 또는 Th1 면역반응이 감소된 피부질환에 폭넓게 이용될 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어, '개체'는 동물, 바람직하게는 포유동물일 수 있으며, 동물에서 유래한 세포, 조직, 기관 등일 수도 있다.
본 발명에 따른 CpG ODN은 개체에 직접 투여될 수 있다. 또한 표적 세포 (예: 수지상 세포의 표면)에 대한 고친화성 결합을 유발하는 분자와 결합되거나 상기 분자 내에 캡슐화되어 핵산 전달 복합체 (nucleic acid delivery complex)의 형태로 투여될 수도 있다. 본 발명의 CpG ODN은 당업계에 공지된 기술을 이용하여 이온결합 또는 공유결합을 통해 스테롤 (예: 콜레스테롤), 지질 (예: 양이온 지질, 비로좀 또는 리포좀) 또는 표적 세포 특이적 결합제 (예: 표적세포 특이적 수용체에 의해 인지되는 리간드)와 결합될 수 있다. 적합한 커플링제 또는 가교제로는 예 컨대 단백질 A, 카보디이미드, N-숙신이미딜-3-(2-피리딜디티오)프로피오테이트 (SPDP) 등을 수용할 수 있다.
본 발명에 따른 CpG ODN은 당업계에 공지된 방법 (Donnelly et al., J. Imm. Methods., 176:145, 1994; Vitrello et al., J. Clin. Invest., 95:341, 1995)에 따라 다양한 경로로 투여될 수 있다. 즉, 경구 또는 비경구, 예컨대 구강, 근육내, 정맥내, 피내, 동맥내, 골수내, 경막내, 복강내, 비강내, 질내, 직장내, 설하 또는 피하 투여되거나, 위장관, 점막 또는 호흡기로 투여될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 CpG ODN을 주사용 제형으로 제조하여 이를 30 게이지의 가는 주사 바늘로 피부 아래층에 일정량을 주입하거나 주사 바늘로 피부를 가볍게 단자 (prick)하는 방법, 또는 피부에 직접적으로 도포하는 방법으로 투여될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 CpG ODN은 경구 또는 비경구 투여 형태로 제형화될 수 있다. 경구 투여용의 경우, 본 발명에 따른 CpG ODN은 부형제와 혼합되어 섭취형 정제, 협측 정제, 트로키, 캡슐, 엘릭시르, 서스펜션, 시럽 및 웨이퍼 등의 형태로 제형화될 수 있다. 이들 제형은 유효성분 이외에 희석제 (예: 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 만니톨, 솔비톨, 셀룰로즈 및/또는 글리신)와 활탁제 (예: 실리카, 탈크, 스테아르산 및 그의 마그네슘 또는 칼슘염 및/또는 폴리에틸렌 글리콜)를 포함할 수 있다. 상기 정제는 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 전분페이스트, 젤라틴, 트라가칸스, 메틸셀룰로즈, 나트륨 카복시메틸셀룰로즈 및/또는 폴리비닐피롤리딘과 같은 결합제를 포함할 수 있으며, 경우에 따라 전분, 한천, 알긴산 또는 그의 나트륨 염과 같은 붕해제, 흡수제, 착색제, 향미제 및/또는 감미제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 제형은 통상적인 혼합, 과립화 또는 코팅 방법에 의해 제조될 수 있다.
또한 비경구 투여용으로는 등장성 수용액 또는 현탁액과 같은 주사용 제형 또는 피부 도포용 제형으로 제형화될 수 있다. 주사용 제형은 적합한 분산제 또는 습윤제 및 현탁화제를 사용하여 당업계에 공지된 기술에 따라 제조할 수 있다. 예를 들면, 각 성분을 식염수 또는 완충액에 용해시켜 주사용으로 제형화될 수 있다. 도포용 제형으로는 본 발명의 약학적 조성물과 약학적으로 허용되는 담체를 배합하여 파우더, 리미멘트 (liniment), 젤 (gel), 로션 (lotion), 크림 (cream), 연고제 (ointments), 파스타제 (pasta), 파프제, 에어로솔제 (aerosol), 좌제 (suppository) 등의 형태로 제형화할 수 있다. 그 중에서도 연고제가 보다 바람직하다. 상기 담체로는, 각 제형에 따라, 바세린, 유동 파라핀, 겔화 탄화수소 등의 탄화수소류 중쇄지방산트리글리세라이드, 돈지, 하드 팻트, 카카오지 등의 동식물성 오일 세탄올, 스테아릴알코올, 스테아린산, 팔미틴산이소프로필 등의 고급지방산 알코올류 지방산 및 이의 에스테르류 폴리에틸렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 글리세롤, 젤라틴, 백당, 당알코올 등의 수용성 기재 글리세린 지방산 에스테르, 스테아린산폴리옥실, 폴리옥시에틸렌경화피마자유 등의 유화제 아크릴산에스테르, 알긴산나트륨 등의 점착제 및 액화석유가스, 이산화탄소 등의 분사제 및 파라옥시벤조산에스테르류 등의 방부제 등이 사용될 수 있다. 이외에도 안정화제 및 보존제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 안정화제로는 아황산수소나트륨, 아황산나트륨 또는 아스코르브산과 같은 항산화제가 있다. 적합한 보존제로는 벤즈알코늄 클로라 이드, 메틸- 또는 프로필-파라벤 및 클로로부탄올이 있다. 그 밖의 약학적으로 허용되는 담체로는 다음의 문헌에 기재되어 있는 것을 참고로 할 수 있다 (Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th ed., Mack Publishing Company, Easton, PA, 1995).
본 발명의 CpG ODN의 총 유효량은 단일 투여량 (single dose)으로 환자에게 투여될 수 있으며, 다중 투여량 (multiple dose)으로 장기간 투여되는 분할 치료 방법 (fractionated treatment protocol)에 의해 투여될 수 있다. 상기 '유효량(effective amount)'이라 함은 개체에서 Th2 사이토카인의 억제, Th1 사이토카인의 유도, 면역 세포의 활성화, 면역반응의 자극 또는 피부질환의 치료 또는 예방의 효과를 나타내는 양을 말한다. 본 발명의 CpG ODN를 포함하는 약학적 조성물은 질환의 정도에 따라 유효성분의 함량을 달리할 수 있다. 전신적으로 투여되는 경우, 본 발명의 약학적 조성물은 약 0.01 μM 내지 100 mM의 혈중 올리고뉴클레오티드 농도를 수득하기에 충분한 용량으로 일일 투여되는 것이 바람직하다. 국소적 투여의 경우에는 다른 경로에 의한 투여에 비해 보다 적은 양을 투여할 수 있다. 바람직하게 본 발명의 CpG ODN의 바람직한 전체 용량은 1 일당 환자 체중 1 ㎏ 당 약 0.01 ㎍ 내지 100 ㎎일 수 있다. 그러나, 상기 CpG ODN의 농도는 약의 투여 경로 및 치료 횟수뿐 만 아니라 환자의 연령, 체중, 건강 상태, 성별, 질환의 중증도, 식이 및 배설율 등 다양한 요인들을 고려하여 환자에 대한 유효 투여량이 결정되는 것이므로, 이러한 점을 고려할 때 당 분야의 통상적인 지식을 가진 자라면 상기 CpG ODN의 피부질환의 치료 또는 예방제로서의 특정한 용도에 따른 적절한 유효 투여량을 결정할 수 있을 것이다. 본 발명에 따른 약학적 조성물은 본 발명의 효과를 보이는 한 그 제형, 투여 경로 및 투여 방법에 특별히 제한되지 아니한다. 본 발명의 약제학적 조성물은 단독으로 투여되거나 당업계에 공지된 다른 치료 방법, 예컨대, 화학요법 치료, 방사선 치료, 수술, 타 경구 치료제 및 치료용 연고제[예: 엘리델(Elidel, pimecrolimus)]와 투여될 수 있다. 또한 당분야에 공지된 다른 면역 보조제와 공동 투여될 수 있다. 상기 면역 보조제로는 INF-γ, IL-12, 시클로스포린 (Cyclosporine), FK506 (Tacrolimus), TP-5 (Thymopoietin pentapeptide, thymopentin) 등을 사용할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 CpG OND을 함유하는 약학적 조성물은 필요에 따라 테트라사이클린 (tetracycline), 옥시테트라사이클린 (oxytetracycline), 겐타마이신 (gentamicin), 황산 네오마이신 (neomycin sulfate), 바시트라신 (bacitracin) 및 황산 폴리믹신 B (polymyxin B sulfate), 뮤피로신(mupirocin) 등의 항생제 (antibiotics); 디펜히드라민 (diphenhydramine), 프로메타딘, 트리페레나민, 페노티아진, 클로로페니라민, 안타졸린 및 판톨릴 등의 항히스티민제 (anti-histamines); 항염제 (anti-inflammatory drugs); 항바이러스제 (anti-viral drugs) 및 항진균제 (anti-fungal agents)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실 시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
<1> BD-ODN들의 합성
하기 표 1에 개시된 서열은 (주)제노텍에 의뢰하여 3 '방향에서 5'방향으로 단일염기가 하나씩 차례로 붙으면서 염기사슬 (올리고뉴클레오타이드)을 신장시키는 자동화된 합성기를 사용하여 제조하였고, 골격(Backbone)을 포스포디에스테르(O 형) 및 포스포로티오에이트(S 형) 형태로 합성하여 후보물질 검색에 이용하였다. 합성된 표 1의 서열은 E. coli의 염색체 DNA 염기서열을 분석하여 면역반응 조절 효능을 가지는 후보물질이다.
ODNs |
염기서열 |
형태 |
서열번호 |
BD-ODN 3611 |
GCTCGACGTTGGCGATACTC |
O형 |
1 |
BD-ODN 3611 |
GCTCGACGTTGGCGATACTC |
S형 |
2 |
BD-ODN 4546 |
CTCGCACGTTGCCGAACTTC |
O형 |
3 |
BD-ODN 4546 |
CTCGCACGTTGCCGAACTTC |
S형 |
4 |
BD-ODN 5419 |
AAGGTATCGGTACGTTCGCC |
O형 |
5 |
BD-ODN 5419 |
AAGGTATCGGTACGTTCGCC |
S형 |
6 |
BD-ODN 5441 |
AGCCAGTCGAAGCGTTCGGC |
O형 |
7 |
BD-ODN 5441 |
AGCCAGTCGAAGCGTTCGGC |
S형 |
8 |
<2> 합성
BD
-
ODN
들의 면역반응조사
상기 표1 에서 제조된 합성 BD-ODN 들이 농도의존적으로 또는 backbone의 형태에 따라 대식세포의 IL-8 의 프로모터를 활성화시키는지 조사하였다.
a) 마우스 대식세포의 배양
Raw 264.7 세포(ATCC, Manassas, VA)는 10% FBS(Gibco BRL)를 DMEM 배지에서 배양하였다. 세포 배양은 37 oC, 5% CO2 배양기(Forma)에서 수행하였다.
b) IL-8 프로모터-
Luc
리포터 플라스미드의 제작
IL-8 프로모터 영역 (-135 bp에서 +46 bp 까지)을 증폭하기 위하여, 인간 게놈 DNA를 주형으로 하고 다음과 같은 프라이머 셋트를 이용하여 PCR을 수행하였다.
5' primer (서열정보 9) |
5'- GTGAGATCTGAAGTGTGATGACTCAGG-3' |
3' primer (서열정보 10) |
5'- GTGAAGCTTGAAGCTTGTGTGCTCTGC-3' |
상기 증폭된 IL-8 프로모터 영역 단편을 BglⅡ 및 HindⅢ로 절단된 pGL3-Basic 플라스미드 (Promega, USA)에 삽입하였다. 이렇게 하여 IL-8 프로모터-Luc 리포터 플라스미드를 제조하였다 (Wu G. D. et al ., J. Biol . Chem., 272:2396-2403, 1997).
c) 프로모터 활성화 분석: 루시퍼라제 활성 어세이
RAW 264.7 세포(ATCC, Rockviller, MID)를 1X105 cells/well의 농도로 12-웰 플레이트에 분주하여 37 oC, 5% CO2 배양기에서 24 시간 동안 배양하였다. 상기 세포를 상기 b)에서 제조한 IL-8 프로모터-Luc 리포터 플라스미드와 pRL-null 플라스미드 (Promega, USA)로 공동-형질감염(co-transfection)시켰다. 이후, 37 oC, 5% CO2 배양기에서 24 시간 동안 배양하였다. 상기 표 1에 기재된 BD-ODNs을 각 웰에 1, 2, 5, 10 ㎍/well의 농도로 처리하고, 37 oC, 5% CO2 배양기에서 8시간 동안 배양하였다. 이 때 대조군에는 PBS를 처리하였다. 이후, 듀얼-루시퍼라제 리포터 어세이 시스템 (Dual-luciferase reporter assay system, Promega, USA)의 PLB(passive lysis buffer)을 100 ㎕/well의 농도로 각 웰에 첨가하여 세포를 파쇄하였다. 세포 파쇄액을 원심분리하고 얻은 상층액 (15 ㎕)을 이용하여 루시퍼라제 어세이를 수행하였다. 루시퍼라제 활성은 TD-20/20 루미노미터 (luminometer, Turner designs, USA)를 사용하여 측정하였다. BD-ODN의 처리에 따른 각 프로모터의 활성은 대조군에 대한 상대적인 활성으로 나타내었다. 즉, 대조군의 활성을 '1'로 하여 이에 대한 활성화 배수 (fold activation)로 나타내었다.
그 결과, 도 1에서 보는 바와 같이, BD-ODN 3611, BD-ODN 4546, BD-ODN 5419, BD-ODN 5441이 농도 의존적으로 IL-8 프로모터를 활성화시키는 것으로 확인되었다.
<3>
BD
-
ODNs 의
골격 변형에 따른
RAW
264.7 세포의 활성화
RAW 264.7 세포에 상기 실시예 <2>의 b)에서 제작한 IL-8-Luc 프로모터 리포터 벡터와 pRL-null 플라스미드 (Promega, USA)로 공동-형질감염 시켰다. 상기 형질감염된 세포에 O형 (포스포디에스터 골격) 및 S형 (포스포로티오에이트 골격) BD-ODN 3611, BD-ODN 4546, BD-ODN 5419, BD-ODN 5441 (10 ㎍/㎖)을 각각 처리하고 8 시간 동안 배양하였다. 이후, 상기 실시예 <2>와 동일한 방법에 따라 수행하여 IL-8 프로모터 활성을 측정하였다. 그 결과, 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 BD-ODN 3611, BD-ODN 4546, BD-ODN 5419, BD-ODN 5441 은 골격의 형태에 관계없이 (O형 및 S형 모두) 높은 활성을 나타내었다.
<4> BD-ODNs 의 NF-κB 활성화
24 웰 프레이트에 cover glass를 넣고 RAM 264.7 세포를 5x105 세포/㎖씩 넣어 37℃, 5% CO2 배양기에서 24 시간 배양하였다. BD-ODN 3611, BD-ODN 4546, BD-ODN 5419, BD-ODN 5441을 각각 5 ㎍/웰 씩 처리하였다. 30 분 경과 후 3.7% formaldehyde로 세포를 고정시킨 후 0.2% Triton-X 100을 포함한 PBS로 permeabilize 하였다. 0.2% Tween-20을 포함한 PBS (PBST)에 1% donkey serum을 넣은 용액으로 30 분간 blocking한 후, PBST에 mouse anti-p65 (titer 1: 500) 항체를 0.5 ㎕/웰의 농도로 넣어 2 시간 동안 상온에 방치하였다. PBST로 세척 후, Donkey-anti-mouse-IgG-FITC (titer 1:250) 항체로 2 시간동안 처리하였다. Confocal microscopy를 이용하여 NF-kB의 핵으로 이동을 관찰하였다 (Lee, Y., et.al., (2002) Blood 99, 4307-4317).
도 3은 NF-κB를 면역 염색법으로 염색하여 confocal microscopy를 사용하여 NF-κB가 핵으로 이동하는 현상을 관찰한 그림이다. 아무것도 처리하지 않은 대조군이나 CpG 모티프가 없는 대조군 (non-CpG-ODN 2041)에서는 NF-κB가 세포질에 위치하였다. 대식세포에 BD-ODN 3611, BD-ODN 4546, BD-ODN 5419, BD-ODN 5441를 처리한 경우에 NF-κB가 핵으로 이동하였다.
<5> BD-ODNs 의 혈액성 면역반응 유도
<5-1> Immunization
4 주령의 Balb/c 마우스에 hen egg lysozyme (HEL,50 ㎍/마리)과 BD-ODN 3611, BD-ODN 4546, BD-ODN 5419, BD-ODN 5441 (50 ㎍/마리) 각각의 혼합물을 복강내 투여하였다. 1 주일 경과 후 동량의 HEL과 BD-ODN 3611, BD-ODN 4546, BD-ODN 5419, BD-ODN 5441 혼합물을 두 번째 투여하였다. 1 주일 경과 후, heart punching방법으로 혈액을 채취하고 원심분리하여 혈구를 침전시키고 혈청을 획득하였다. 획득한 혈청으로부터 anti-HEL 항체 (total IgG, IgG1, IgG2a)의 역가를 확인하기 위해 ELISA를 수행하였다.
<5-2>
ELISA
획득한 혈청에 PBS/0.2% sodium azide를 사용하여 1:10으로 dilution하여 -20 ℃에 보관하였다. 96 웰 Immunoplate (Nunc)에 HEL (10 ㎍/㎖ sodium bicarbonate 버퍼 pH 9.6)을 넣어 4 ℃에서 16 시간 동안 방치하여 프레이트 바닥에 HEL을 붙였다. PBST (PBS/0.05% Tween 20)를 사용하여 프레이트를 씻고, blocking하기 위해 1% bovine serum albumin (BSA)을 넣고 실온에서 1 시간 방치하였다. 혈청을 PBS를 사용하여 1:3으로 연속 희석하여 프레이트에 순서대로 넣고 4 ℃에서 16 시간 동안 방치한 후 PBST로 씻었다. Alkaline phosphatase-conjugated detecting 항체를 PBST에 섞어 프레이트에 넣고 실온에서 2 시간 방치하였다. Total IgG 검출을 위해 1:2,000 goat anti-mouse Ig(H+L) (Southern Biotechnology Associates) 항체를 사용하였다. 발색을 위해 1-StepTM ABTS (PIERCE, USA)를 넣고, ELISA 리더 (Labsystems, USA)를 사용하여 405 nm에서 흡광을 측정하였다 (Chu, R. S., et.al., (1997) J. Exp. Med. 186, 1623-1631).
BD-ODNs을 마우스 복강 내에 hen egg lysozyme (HEL)과 함께 주사하여 혈액성 면역반응을 조사하였다. HEL 만을 단독으로 주사하는 것에 비하여 BD-ODNs과 함께 주사한 HEL에 대한 항체의 양이 증가하므로 BD-ODNs이 혈액성 면역에서 면역 보조제 효과가 있음을 확인하였다 (도 4). Mycobacteria의 추출물을 파라핀 oil과 혼합한 약제인 Freund's adjuvant는 60년 전부터 현재까지 사용되고 있는 대표적인 면역보조제 중 하나이다. 그러나 이 면역보조제의 문제점은 세포성 면역증강이 이루어 지지 않고 인간에게 사용할 수 없다는 점이다. 본 발명의 BD-ODNs는 혈액성 면역을 증가시키는 면역보조제로의 역할 뿐 아니라 면역세포를 자극하여 세포성 면역을 유도하기 때문에 새로운 면역보조제로의 활용이 가능하다는 결과를 얻었다. 또한 BD-ODNs은 Th1 면역반응 특이적인 IgG2a의 항체 생산에 효과적임을 보여주고 있다.
<6> BD-ODNs 의 싸이토카인 생산 유도
<6-1> 사람 말초혈액 혈구 세포에서의 사이토카인 발현 분석
a) 사람 말초혈액 혈구 세포의 분리 및 BD-ODNs 처리
혈액원으로부터 구입한 혈액을 PBS와 동량으로 섞은 후 Ficoll-paque 용액을 이용하여 혈구 세포를 분리하였다. 상기 세포를 6-웰 플레이트(Nunc corp., USA)에 2 X 106 cells/well의 농도로 분주하였다. 말초혈액의 혈구 세포에 GM-CSF (Biosource, USA)를 10 ng/㎖의 농도로 첨가한 10% FBS 함유 RPMI 배지를 각 웰에 가하였다 (Ghosh, M., J Immunol. 170: 5625-5629, 2003). 세포를 37 oC에서 5% CO2를 함유한 배양기에서 1 일간 배양한 후, 본 발명에 따른 O형 BD-ODN 3611, BD-ODN 4546, BD-ODN 5419, BD-ODN 5441을 10 ㎍/㎖ 처리하였다.
b)
ELISA
먼저 상기 실시예 <5>에서와 같이 BD-ODN 3611, BD-ODN 4546, BD-ODN 5419, BD-ODN 5441를 각각 처리한 세포배양액에 분비된 싸이토카인 IL-12 p40 및 IFN-γ의 역가를 확인하기 위해 상용화된 IL-12 p40 및 IFN-γ 항체 (R&D systems, Minneapolis, Minn.)를 이용하여 샌드위치 ELISA 분석을 각각 수행하였다. 그 결과, 도 5 에서 보는 바와 같이, 본 발명의 BD-ODN 3611, BD-ODN 4546, BD-ODN 5419, BD-ODN 5441은 IL-12p40 및 IFN-γ의 생산을 유도하였다. 본 발명은 BD-ODN 3611, BD-ODN 4546, BD-ODN 5419, BD-ODN 5441이 IL-12p40 및 IFN-γ의 생산을 증가시켜 Th1 면역반응성을 증가 시키는 효과가 있음을 보여주고 있다.
<
실시예
2>
자외선 조사로 인한 마우스의 지연 면역억제 반응에 대한 CpG-ODN의 회복효과
20g 내외의 8 주령된 암컷 Balb/c 마우스(한국 SLC, 대한민국)를 각 그룹당 5마리씩 다음의 5그룹으로 나누었다.
(1) 음성대조군 : 자외선 조사 및 감작을 유도하지 않음
(2) 양성대조군 : 자외선을 조사하지 않고 감작만 유도함
(3) 자외선 단독 처리군 : 자외선을 조사하고 조사 3일 후 감작을 유도하였음
(4) CpG-ODN 1826 실험군 : 자외선을 조사한 후, 24시간 후 본 발명의 S형 CpG-ODN 1826을 복강주사하고 자외선 조사 3일 후 감작을 유도함
(5) BD-ODN 3611 실험군 : 자외선을 조사한 후, 24시간 후 본 발명의 O형 BD-ODN 3611을 복강주사하고 자외선 조사 3일 후 감작을 유도함.
(6) BD-ODN 5419 실험군 : 자외선을 조사한 후, 24시간 후 본 발명의 O형 BD-ODN 5419를 복강주사하고 자외선 조사 3일 후 감작을 유도함.
(7) BD-ODN 5441 실험군 : 자외선을 조사한 후, 24시간 후 본 발명의 O형 BD-ODN 5441를 복강주사하고 자외선 조사 3일 후 감작을 유도함.
자외선 조사를 위하여 쥐의 등 부위의 털을 제모하였고, 감작반응을 유도하기 위하여 쥐의 배부위의 털을 제모하여 실험을 행하였다. 각 단계의 실험일정은 도 6에 도시하였다
각 그룹의 마우스를 자외선B 램프 (4FSX24T12/UVB-HO, UBL, USA)가 구비된 자외선 상자에 넣고, 자외선을 0.6 mW/cm2의 광량으로 28 분간 조사하였다. 이때 조사된 자외선 B의 에너지 총량은 10 KJ/m2이다. 이와 같이 자외선을 조사함으로써 실험동물에서 자외선에 의한 접촉지연 과민반응의 면역억제효과를 유도하였다. 자외선 조사 24 시간 후, 1 ㎎/㎖의 농도로 PBS에 용해되어 있는 본 발명의 BD-ONDs을 각각 마리당 20 ㎍씩 복강 주사하였다. 대조군의 경우는 동량의 PBS 용액을 주사하였다.
약물 주사 2 일 경과 후, 털이 제거된 Balb/c 암컷 마우스의 배부위에 3% TNCB 용액(2,4,6-trinitrochlorobenzene; Tokyo Kasei Co., Tokyo, Japan) 100 ㎕을 도포하여 감작을 유도하였다. 감작 후 5 일째에, 쥐의 귀의 두께를 측정한 후 유발시험을 위해 다시 1% TNCB 용액을 마우스의 귀 양쪽면에 도포하였다. 24 시간 후, 마이크로미터 (Mitutyo, Tokyo, Japan)를 이용하여 귀의 부종정도를 측정하였다.
그 결과, 도 7에 도시된 바와 같이, 털이 제거된 배부에 3% TNCB 100 ㎕를 도포함으로써 마우스의 접촉 피부염이 유발되었고 (양성 대조군: 21.7±1.18× 10-2 mm), 자외선을 조사한 경우 귀의 부종 정도가 감소되었다 (7.0±1.17 × 10-2mm). 본 발명의 BD-ODN을 복강내에 주입한 결과, 자외선에 의해 억제된 접촉지연면역반응이 모두 유의하게 회복되는 것으로 나타났다. 이로부터 본 발명의 BD-ODNs이 자외선으로 인한 억제된 면역 반응을 회복시키는 것을 확인할 수 있었다.
<
실시예
3>
자외선 조사로 유도된 특이 항원 (TNCB)에 대한 지연형 면역 반응 (contact hypersensitivity)이 억제된 마우스의 비장으로부터 분리한 TNP (trinitrophenyl) 특이 항원 T 세포 증식 반응 (T cell proliferation responses)에 대한 본 발명의 BD-ODN의 증식 유도 효과
상기 실시예 8주령의 Balb/c 마우스를 각 그룹당 5마리씩 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 7개의 그룹 (음성대조군, 양성대조군, 자외선 단독 처리군, CpG-ODN 1826 실험군, BD-ODN 3611 실험군, BD-ODN 5419 실험군, BD-ODN 5441 실험군)으로 나누어 자외선 조사, 본 발명의 CpG ODN 처리, 감작 유도를 실시예 2와 같이 실시하였다. 항원 특이적 반응을 유도하기 위해 자외선 조사 및 감작 유도를 하지 않은 음성 대조군 마우스에서 분리한 비장세포를 10 mM TNBSO3 (Trinitrochlolrobenzensulfonic acid;Tokyo Kasei Co., Tokyo, Japan)와 결합 (conjugation)시켜 자극세포 (stimulator cell)로 사용하였다. 이외 양성대조군, 자외선 단독 처리군, 자외선 조사 후 CpG-ODN 1826 또는 BD-ODN 3611, 5419, 5441 처리 실험군의 마우스에서 분리한 비장세포를 반응세포 (responder cell)로 하여, 둥근 바닥 96-웰 플레이트의 각 웰 당 1×105 세포를 넣어 주었다. 이후, 상기 자극세포를 각 웰에 혼합하여 5 일간 배양하였다. 이 때 자극세포와 반응세포는 1:1 비율로 혼합하였다. 세포를 수집하기 18 시간 전에 [3H]thymidine을 well당 0.5 μCi씩 첨가하여 18 시간 동안 반응시켰다. 세포 채취 (harvest) 기계를 이용하여 각 웰의 세포를 여과 종이에 모아서 상온에서 건조시켰다. 이후, 수용성 섬광 계수기 (aqueous scintillation counter, Amersham Biosciences, USA)를 바이얼 (vial)에 2 ㎖씩 분주한 후, 여기에 각각의 여과종이를 넣고 녹였다. β-계수기 (β-scintillation counter; Amersham Biosciences, USA)를 이용하여 cpm (counter per minute) 값을 측정을 통하여 비장에서 분리한 면역세포 (T 세포)의 증식능을 측정하였다.
그 결과, 도 8에 도시된 바와 같이, 자외선 조사로 유도된 특이 항원 (TNCB)에 대한 지연형 면역 반응 (contact hypersensitivity)이 억제된 마우스의 비장으로부터 분리한 TNP (trinitrophenyl) 특이 항원 T 세포 증식 반응 (T cell proliferation responses)은 본 발명의 BD-ODN 처리에 의해 증식 반응이 유의하게 증가되는 것으로 나타났다. 이로부터 접촉성피부염 모델에서 자외선으로 인한 면역억제효과가 본 발명의 BD-ODN에 의해 긍정적으로 회복됨을 다시 한 번 확인할 수 있었다.
<3-1> 혈청 내 IgE 수준 분석
각 군의 마우스를 에테르로 마취한 후, 즉시 안와정맥으로부터 혈액을 채취하여 헤파린이 처리된 튜브에 넣었다. 이후, 1000 g에서 10 분간 원심 분리하여 혈장을 수득하고, 사용하기 전까지 -20 ℃에서 보관하였다. 총 IgE 수준은 마우스 IgE BD OptEIA Kit(BD phamingen, USA)를 사용하여 측정하였다. 실험 방법은 BD OptEIA Kit의 매뉴얼 과정에 따라 실시하였다. 먼저, 96웰 플레이트의 각 웰에 IgE 캡춰 항체(capture antibody)를 100 ㎕씩 첨가하고, 4℃에서 12 시간 이상 반응시켰다. 웰 안의 용액을 제거하고, 세척 버퍼 (PBS, 0.05% Tween-20)로 3회 세척하였다. 이후, 블록킹 버퍼(PBS, 10% FBS) 200 ㎕를 각 웰에 넣고 상온에서 1 시간 반응시켰다. 블록킹 버퍼를 제거하고 상기 세척 버퍼로 3 회 세척하였다. 각 마우스로부터 얻은 혈장 샘플을 각각 100 ㎕씩 각 웰에 첨가하고, 상온에서 2 시간 반응시켰다. 이후, 웰 안의 용액을 제거하고 상기 세척 버퍼로 5 회 세척하였다. 아비딘-HRP(avidin-horseradish peroxidase)가 결합되고 바이오틴으로 표지된 마우스 IgE 항체(BD pharmingen, USA) 100 ㎕를 각 웰에 첨가하고 1 시간 동안 상온에서 반응시켰다. 반응이 완료된 후, 7 회 세척하였다. TMB 기질 용액 (BD pharmingen, USA) 100 ㎕를 각 웰에 첨가하고, 상온의 어두운 곳에서 30 분간 반응시켰다. 정지 용액 1M phosphoric acid (BD pharmingen, USA) 50 ㎕을 각 웰에 첨가하였다. 정지 용액을 첨가한 후 30 분 내에 ELISA 리더로 파장 450 nm에서 상기 용액의 흡광도를 측정하였다.
그 결과, 도 9에서 보는 바와 같이, 본 발명의 O형 BD-ODN를 자외선 조사로 면역반응이 억제된 마우스에 투여하였을 때, 혈청 내 IgE 수준이 유의하게 증가하는 것을 확인하였다.
<3-2> TNP 특이항원에 대한 면역 유발 반응 병변의 관찰
본 발명의 BD-ODN를 복강 투여한 마우스의 TNP 특이항원에 대한 면역 유발 반응 1 일 후에 유발부위인 귀 부위를 적출하여 H&E 염색법에 의해 본 발명의 BD-ODN의 면역회복 효과를 조사하였다. 결과, 도 10에서 보는 바와 같이, 본 발병의 O 형 BD-ODN을 도포한 마우스의 귀 진피부위에서 림프구의 침윤 및 염증세포의 침윤이 현저히 증가하여 자외선으로 면역반응이 억제된 마우스에서 면역회복 반응이 성공적으로 진행됨을 확인하였다 (X 200배 관찰).
상기 결과들로부터 본 발명의 O형 BD-ODN이 특이항원 (TNCB)에 대한 지연형 면역반응이 억제된 마우스에서 Th1-림프구에 의해 매개되는 사이토카인의 발현은 감소시켜 혈청 내 IgE 수준을 증가시킴을 통해 면역회복에 매우 우수한 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다.
<실시예 4>
<4-1> TMA (trimellitic anhydride) 연속 투여로 인한 마우스의 지연 면역억제 반응에 대한 CpG-ODN의 회복효과
20g 내외의 8 주령된 암컷 Balb/c 마우스(한국 SLC, 대한민국)를 각 그룹당 5 마리씩 다음의 6 그룹으로 나누었다.
(1) 음성대조군 : TMA을 이용한 감작 및 유발을 유도하지 않음
(2) 양성대조군 : TMA을 이용한 감작 및 유발을 유도함
(3) CpG-ODN 1826 실험군 : TMA을 이용하여 감작을 유도한 직후, S형 CpG-ODN 1826을 복강주사하고 다시 5 일 후에 TMA을 이용하여 2 차 감작을 유도한 직후, 다시 S형 CpG-ODN 1826을 복강주사하고 5 일 후에 TMA로 유발반응을 유도함.
(4) BD-ODN 3611 실험군 : TMA을 이용하여 감작을 유도한 직후, 본 발명의 O형 BD-ODN 3611을 복강주사하고 다시 5 일 후에 TMA을 이용하여 2차 감작을 유도한 직후, 다시 본 발명의 O형 BD-ODN 3611을 복강주사하고 5 일 후에 TMA로 유발반응을 유도함.
(5) BD-ODN 5419 실험군 : TMA을 이용하여 감작을 유도한 직후, 본 발명의 O형 BD-ODN 5419을 복강주사하고 다시 5 일 후에 TMA을 이용하여 2차 감작을 유도한 직후, 다시 본 발명의 O형 BD-ODN 5419을 복강주사하고 5 일 후에 TMA로 유발반응을 유도함.
(6) BD-ODN 5441 실험군 : TMA을 이용하여 감작을 유도한 직후, 본 발명의 O형 BD-ODN 5411을 복강주사하고 다시 5 일 후에 TMA을 이용하여 2차 감작을 유도한 직후, 다시 본 발명의 O형 BD-ODN 5441을 복강주사하고 5 일 후에 TMA로 유발반응을 유도함.
TMA를 이용한 마우스의 감작반응을 유도하기 위하여 쥐의 배부위의 털을 제모하여 실험을 행하였다. 각 단계의 실험일정은 도 11에 도시하였다
털이 제거된 Balb/c 암컷 마우스의 배부위에 아세톤과 올리브 오일을 4:1의 혼합용액에 녹여있는 10% TMA 용액(Trimellitic anhydride; Sigma-Aldrich, USA) 100 ㎕을 도포하여 감작을 유도하였다. 감작 유도 직후, 1 ㎎/㎖의 농도로 PBS에 용해되어 있는 본 발명의 BD-ODNs을 각각 마리당 20 ㎍씩 복강 주사하였다. 음성 대조군의 경우는 TMA가 녹여져 있지 않은 아세톤-올리브 오일 혼합액을 이용하고, 동량의 PBS 용액을 주사하였다.감작 후 5일째에, 다시 털이 제거된 Balb/c 암컷 마우스의 배부위에 아세톤과 올리브 오일을 4:1의 혼합용액에 녹여있는 10% TMA 용액(Trimellitic anhydride; Sigma-Aldrich, USA) 100 ㎕을 도포하여 2 차 감작을 유도하였다. 감작 유도 직후, 1 ㎎/㎖의 농도로 PBS에 용해되어 있는 본 발명의 BD-ODNs을 각각 마리당 20 ㎍씩 복강 주사하였다. 음성 대조군의 경우는 TMA가 녹여져 있지 않은 아세톤-올리브 오일 혼합액을 이용하고, 동량의 PBS 용액을 주사하였다. 2 차 감작 유도 후 5 일째부터 3 일간 연속으로 쥐의 귀의 두께를 측정한 후 유발시험을 위해 다시 10% TMA 용액을 12.5 ㎕씩마우스의 귀 양쪽면에 도포하였다. 각각의 유발 24 시간 후, 마이크로미터(Mitutyo, Tokyo, Japan)를 이용하여 귀의 부종정도를 측정하였다.
그 결과, 털이 제거된 배부에 10% TMA 100 ㎕를 2 차에 걸쳐 도포함으로써 마우스의 접촉 피부염이 유발되었다 (음성 대조군: 31.0±1.6 ×10-2 mm, 양성 대조군: 68.8±0.7 ×10-2 mm). 본 발명의 BD-ODN을 복강내에 주입한 결과, TMA 접촉에 의해 증가된 Th2 면역반응이 모두 유의하게 회복되는 것으로 나타났다(도 12).
<4-2> 혈청 내 IgE 수준 분석
각 군의 마우스를 에테르로 마취한 후, 즉시 안와정맥으로부터 혈액을 채취하여 헤파린이 처리된 튜브에 넣었다. 이후, 1000 g에서 10 분간 원심 분리하여 혈장을 수득하고, 사용하기 전까지 -20 ℃에서 보관하였다. 총 IgE 수준은 마우스 IgE BD OptEIA Kit(BD phamingen, USA)를 사용하여 측정하였다. 실험 방법은 BD OptEIA Kit의 매뉴얼 과정에 따라 실시하였다. 먼저, 96웰 플레이트의 각 웰에 IgE 캡춰 항체(capture antibody)를 100 ㎕씩 첨가하고, 4℃에서 12 시간 이상 반응시켰다. 웰 안의 용액을 제거하고, 세척 버퍼 (PBS, 0.05% Tween-20)로 3회 세척하였다. 이후, 블록킹 버퍼(PBS, 10% FBS) 200 ㎕를 각 웰에 넣고 상온에서 1 시간 반응시켰다. 블록킹 버퍼를 제거하고 상기 세척 버퍼로 3 회 세척하였다. 각 마우스로부터 얻은 혈장 샘플을 각각 100 ㎕씩 각 웰에 첨가하고, 상온에서 2 시간 반응시켰다. 이후, 웰 안의 용액을 제거하고 상기 세척 버퍼로 5 회 세척하였다. 아비딘-HRP(avidin-horseradish peroxidase)가 결합되고 바이오틴으로 표지된 마우스 IgE 항체(BD pharmingen, USA) 100 ㎕를 각 웰에 첨가하고 1 시간 동안 상온에서 반응시켰다. 반응이 완료된 후, 7 회 세척하였다. TMB 기질 용액 (BD pharmingen, USA) 100 ㎕를 각 웰에 첨가하고, 상온의 어두운 곳에서 30 분간 반응시켰다. 정지 용액 1M phosphoric acid (BD pharmingen, USA) 50 ㎕을 각 웰에 첨가하였다. 정지 용액을 첨가한 후 30 분 내에 ELISA 리더로 파장 450 nm에서 상기 용액의 흡광도를 측정하였다.
그 결과, 도 13에서 보는 바와 같이, 본 발명의 O형 BD-ODN를 투여시 TMA 접촉에 의해 증가된 혈청 내 IgE 수준을 유의하게 감소시키는 것을 확인하였다.
<적용예 1>
바이러스에 의해 유발되는 피부질환
바이러스성 피부질환은 면역상태가 저하된 사람 또는 만성질환자에서 잘 발생한다. 이들에서는 타입 1 T세포 면역 반응 (type 1 T cell responses)이 저하된 반면, 타입 2 T세포 면역 반응은 증가되어 있다(Hengge U.R., et al., Br J Dermatol., 149:15-19, 2003; Katakura T., et al., Clinical Immunol. 105: 363-370, 2002). 이들 바이러스성 질환에는 전염성 연속증, 사마귀, 헤르페스 바이러스 감염 등이 있으며, IL-12를 직접 주입하거나, IL-12를 증진시키는 치료를 함으로써 이들 감염 질환의 성공적인 치료를 할 수 있다 (Arany I., et al., Antiviral Res., 43: 55-63, 1999 Matsuo, R., et al., 59:623-630, 1996; Katakura, T., et al., Clin. Immunol. 105:363-370, 2002). 따라서 본 발명의 BD-ODNs의 IL-12 증진 효과는 바이러스성 피부 질환의 치료에 대단히 효과적이다.
<적용예 2>
피부암
피부암 발생은 면역억제 또는 저하된 사람에게서 잘 발생하며 이들에서 특히 세포성 매개 면역에 관여하는 Th1 면역 반응이 떨어져 있고, Th2 면역 반응이 증대한 것으로 보고되어 있다 (Rook AH., et al., Ann N Y Acad Sci., 795: 310-318, 1996). IL-12는 전염성 감염과 종양에 대한 면역 반응을 유발하여 이들 질환을 치료할 수 있는 사이토카인으로 알려져 있으며 이의 효과는 생체내 IFN-γ를 생성함으로써 나타나는 것으로 알려져 있다 (Trinchieri G., et al., Annu Rev Immunol. 13: 251-276, 1995). IL-12가 피부암 치료에 이용될 수 있다는 보고와 함께 BD-ODN이 마우스에서 악성 흑색종 치료에 효과적이라는 보고가 있다 (Gollob JA., et al., J Clin Oncology., 21: 2564-2573, 2003; Krepler C., et al., J invest Dermatol., 122: 387-391, 2004). 따라서 본 발명의 BD-ODN에 의한 IL-12의 증진 효과는 피부암의 치료에 대단히 효과적일 것이다.
<적용예 3>
아토피 피부염 및 알레르기 피부질환
아토피 피부염의 병인기전은 아직까지 확실치 않으나 IL-4와 IL-5를 포함한 Th2 사이토카인을 생산하는 알러겐 특이적 T 세포에 의해 질환이 유발된다고 생각되고 있으며, 아토피 피부염 환자의 병변에서 이들 세포의 침윤이 증명되었다 (Neumann C., et al., J Mol Med., 74: 401-406, 1996). 아토피 피부염 환자로부터 단핵구 또는 단핵구로부터 유래된 수지상 세포를 LPS (lipopolysaccaride)로 자극시 정상인에 비해 IL-12 p40의 생산이 현저히 감소한다고 보고된 바 있다 (Aiba S., et al., Exp Dermatol., 12: 86-95, 2003). 이와 함께 영아의 제대혈로부터 IL-12를 생산하는 단핵구의 수가 감소된 것이 IgE 생산의 증가와 관련이 있으며 이들에서 아토피 피부염 발생 가능성이 높은 것으로 보고되었다 (Nilsson C., et al., Clin Exp Allergy., 34: 373-380, 2004). Th1/Th2 면역 반응을 결정하는 중요한 인자 중의 하나가 IL-12라는 것을 감안할 때 본 발명의 BD-ODN이 수지상 세포에서 IL-12 생산을 증가시키는 것은 아토피 피부염 및 IgE 증가성 알레르기 피부질환에서 충분한 치료 효과를 갖는다는 것을 제시해 준다.