KR100960684B1 - Ga733-2 발현 억제제로서의 trem-2 유전자, 및 이를포함하는 형질전환 동물 및 이의 사용방법 - Google Patents

Ga733-2 발현 억제제로서의 trem-2 유전자, 및 이를포함하는 형질전환 동물 및 이의 사용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 TREM-2(Triggering Receptor Expressed on Myeloid cells-2) 유전자 또는 단백질을 포함하는 GA733-2 항원의 발현 억제 또는 검출용 조성물 및 방법, 및 이를 포함하는 형질전환 동물, 특히 형질전환 마우스 및 이의 사용방법에 관한 것으로서, 암, 특히 대장암의 원인 규명은 물론 그의 진단, 특히 조기진단 및 치료제 개발에 크게 기여할 수 있다.
TREM-2, GA733-2, 암, 대장암, 형질전환, 동물 모델, 마우스

Description

GA733-2 발현 억제제로서의 TREM-2 유전자, 및 이를 포함하는 형질전환 동물 및 이의 사용방법{TREM-2 gene as an inhibitor of expression of GA733-2, and transgenic animals comprising the same and uses thereof}
본 발명은 GA733-2 발현 억제제로서의 TREM-2 유전자의 사용에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 TREM-2 유전자 또는 단백질을 포함하는 GA733-2의 발현 억제 또는 검출용 조성물 및 방법, 및 이를 포함하는 형질전환 동물 및 이의 사용방법에 관한 것이다.
현재, 전 세계적으로 암의 유병률은 2천 2백만명(WHO 자료, 2003년)으로 현존하는 모든 질환들의 유병률 대비 사망률에서 심혈관질환 다음인 2위(12%)로 알려져 있다. 특히 선진국의 암 사망자수는 250만으로 전체 사망원인의 21%를 차지하고 있다. 향후 암의 발병률은 해마다 50%씩 급속히 증가될 것으로 예상하고 있으며, 한국의 경우 2001년 기준으로 약 10%의 증가율을 나타내고 있다. 70년대 이전까지만 해도 한국에서는 세균성 질환, 영양 부족 등으로 인한 질환이 대부분을 차지하였으나, 경제 성장으로 서구화되고 윤택해진 식생활로 인해 암 발병이 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 특히, 대장암(colon cancer)은 다른 암 보다도 식생활의 변화와 밀접한 연관을 맺고 있는 것으로 알려져 있다. 현재 대장암은 한국에서 급속히 증가하고 있으며, 한국의 전체 암 발생률의 11.2%를 차지하는 대표적인 암이다.
GA733-2(TACSTD1; Tumor-Associated Calcium Signal Transducer 1, GenBank GeneID 4072)는 모든 상피세포에서 발현하는 40 kDa의 표면 당단백질(glycoprotein)로서, 호모타입 칼슘-비의존적 세포 점착 분자(homotypic calcium-independent cell adhesion molecule)로 기능하며, 특히 암세포에서 과잉발현(overexpression)하는 것으로 알려져 있다. 특히 GA733-2는 다른 장기의 세포에 비해 대장암 세포에서 정상 대장 세포와 비교 시 그 발현량 차이가 가장 크다. 대장암에 대한 치료법으로 GA733-2의 단일클론항체(monoclonal antibody)를 사용하고 있다.
암, 특히 대장암의 원인을 밝히고 치료물질을 개발하기 위해서는, 임상실험을 하기 전에 실제로 실험을 할 수 있는 GA733-2의 발현을 조절하는 동물 모델의 개발이 필수적이다. 이를 위하여 IBD(Inflammatory Bowel Disease) 동물 모델이 대장암 모델로 이용된 바는 있으나, GA733-2의 발현을 조절하는 대장암 실험쥐는 아직까지 개발된 바 없다.
한편, TREM-2(Triggering Receptor Expressed on Myeloid cells-2; Genbank Accession No. AK039477)는 DAP12라는 어댑터 단백질을 통해 신호전달을 수행하는 수용체로서 골수 세포(myeloid cell) 기능을 조절하는 것으로 알려져 있다. 미생물로부터 생산이 유도된 TREM-2는 시험관 내(in vitro) 실험에서 사이토카인의 발 현을 억제하여 염증반응을 억제하는 것으로 나타나, TREM-2가 면역조절에 관여하는 것으로 확인되었다. 그러나 TREM-2의 탐침이 개발되어 있지 않아, 생체 내(in vivo) 실험을 통해 TREM-2가 면역체계에서 어떠한 역할을 하는지는 정확히 밝혀진 바 없다.
본 발명자들은 SAGE(Serial Analysis of Gene Expression)를 통해 TREM-2 유전자가 자연살해(Natural Killer) 세포의 전구 세포에서만 특이적으로 높은 복제수로 발현됨을 확인하고, TREM-2가 자연살해 세포로의 분화 및 활성에 영향을 미칠 가능성이 높은 것으로 판단하고, 이를 클로닝하고 TREM-2-IgG 융합 단백질을 제작하여 특허출원한 바 있다(한국공개특허 제2006-135280호 참조). 그러나 지금까지 TREM-2가 암, 특히 대장암과 관련된 GA733-2의 발현을 조절하는데 관여한다는 사실은 전혀 알려진 바 없었다. 또한, TREM-2로 형질전환되어 GA733-2 발현을 조절할 수 있는 형질전환 동물도 제작된 바 없다.
본 발명자들은 암, 특히 대장암의 조기진단 및 치료제 개발에 유용하게 이용될 수 있는 GA733-2 발현을 조절하는 형질전환 동물 모델을 개발하기 위하여 지속적인 연구를 수행하던 중, 예기치 않게도 선천성 면역에 관여하는 것으로 알려져 있는 TREM-2 유전자가 GA733-2의 발현을 억제하는 활성을 나타냄을 최초로 밝혀내었다. 나아가, 본 발명자들은 TREM-2 유전자를 과잉발현하는 형질전환 마우스를 제작하고 이 형질전환 마우스의 각 조직에서 야생형 마우스에 비해 GA733-2의 발현 이 조직 특이적으로 억제됨을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 제1목적은 유효성분으로서 TREM-2 유전자 또는 단백질을 포함하는, GA733-2 항원의 발현 억제용 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제2목적은 TREM-2 유전자 또는 단백질을 이용하여 GA733-2 항원의 발현을 억제하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제3목적은 유효성분으로서 TREM-2 유전자 또는 단백질을 포함하는, GA733-2 항원 검출용 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제4목적은 TREM-2 유전자 또는 단백질을 이용하여 GA733-2 항원을 검출하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제5목적은 TREM-2 유전자를 과잉발현함으로써 GA733-2 항원의 발현을 억제하는 형질전환 동물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제6목적은 TREM-2 유전자 또는 단백질, 또는 이를 포함하는 형질전환 동물을 이용하여 암 억제 또는 치료제를 스크리닝(screening)하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제1면은 유효성분으로서 TREM-2 유전자 또는 단백질을 포함하는 GA733-2 항원의 발현 억제용 조성물에 관한 것이다. 이러한 조성물은 대장암의 억제 또는 치료제로 사용될 가능성이 있다.
본 발명의 제2면은 생물학적 시료에 TREM-2 유전자 또는 단백질을 가하는 단계를 포함하는, 생물학적 시료 내의 GA733-2 항원의 발현을 억제하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제3면은 유효성분으로서 TREM-2 유전자 또는 단백질을 포함하는 GA733-2 항원 검출용 조성물을 제공하기 위한 것이다. 이러한 조성물은 대장암의 진단, 특히 조기진단에 사용될 수 있다.
본 발명의 제4면은 생물학적 시료에 TREM-2 유전자 또는 단백질을 가하는 단계를 포함하는, 생물학적 시료 내의 GA733-2 항원의 검출방법에 관한 것이다.
본 발명의 제5면은 TREM-2 유전자로 형질전환되어 이를 과잉발현함으로써 GA733-2 발현을 억제하는 형질전환 동물에 관한 것이다. 본 발명의 형질전환 동물은 바람직하게는 형질전환 마우스이다.
본 발명의 제6면은
1) TREM-2 유전자 또는 단백질, 또는 TREM-2 유전자로 형질전환된 형질전환 동물에 대장암 억제 또는 치료 후보 물질을 가하고;
2) 상기 후보 물질이 TREM-2 또는 GA733-2의 발현에 미치는 영향을 조사하는:
단계를 포함하는, 암, 특히 대장암 억제 또는 치료제의 스크리닝 방법에 관한 것이다.
본 발명은 암, 특히 대장암과 관련된 GA733-2의 발현 억제제로서의 TREM-2의 용도 및 TREM-2를 과잉발현함으로써 GA733-2 발현을 조절할 수 있는 동물 모델을 최초로 제공한 것으로서, 암, 특히 대장암의 원인 규명은 물론 이의 진단, 특히 조 기진단 및 치료제 개발에 크게 기여할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명 이전에 TREM-2가 면역조절에 관여함은 알려져 있었으나, 암세포, 특히 대장암 세포에서 과잉발현되는 GA733-2 항원의 발현을 조절할 수 있음에 대해서는 알려진 바 없었다. 본 발명에서는, 마우스(mouse) 세포주로부터 분리된 RNA에 대해 TREM-2 특이적 프라이머를 이용하여 RT-PCR(Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction)을 수행하여 TREM-2 cDNA를 증폭하였다. 증폭 산물을 pGEM-T 벡터에 클로닝하고 EcoRⅠ으로 절단한 후 pcDNA3.1 벡터에 삽입하여 pcDNA3.1/TREM-2를 제작하였다(도 1 참조). 이 벡터로부터 재조합 TREM-2 유전자만을 순수 분리하였다. 순수 분리된 재조합 TREM-2 유전자를 마우스의 수정란에 미세주입(microinjection)하고, TREM-2 유전자가 주입된 수정란을 대리모 마우스의 난관(oviduct)에 이식함으로써 새끼를 생산하였다. 생산된 새끼의 꼬리로부터 게놈 DNA를 분리한 후 재조합 유전자에 특이적인 프라이머를 이용하여 PCR을 수행하여 재조합 유전자가 삽입되었음을 확인하였다(도 2 참조).
본 발명에서는, TREM-2 유전자를 인간을 제외한 각종 동물에 도입할 수 있다. 이러한 동물로는 마우스, 랫트(rat) 등을 들 수 있으나, 바람직하게 마우스를 이용할 수 있다.
본 발명에서, TREM-2 유전자는 당업계에 공지된 각종 형질전환 방법에 따라 동물의 염색체 내로 삽입할 수 있다. 이러한 형질전환 방법의 예를 들면, 동물의 수정란에 재조합 유전자를 미세주입하는 방법, 레트로바이러스 벡터를 이용하는 방법 등을 들 수 있다. 또는 상기 재조합 유전자를 이식시킨 수정란을 다른 대리모에 착상시키는 방법을 이용할 수도 있다. 실험을 하는 조작자의 안정성 측면에서, 유전자를 수정란에 미세주입하는 방법이 보다 바람직하다.
나아가, 본 발명에서는 TREM-2 형질전환 마우스의 각 조직을 분리하여 야생형 마우스에 비해 GA733-2 유전자의 발현 변화를 RT-PCR을 통해 확인하였다. 그 결과, 특히 흉선, 파이어반(Peyer's patch), 고유층 림프구(lamina propria lymphocyte), 가장 특히 고유층 림프구에서 발현량 차이가 크게 나타남을 확인할 수 있었다(도 3 참조).
상기 결과로부터, TREM-2 유전자가 암세포, 특히 대장암 세포에서 과잉발현되는 GA733-2의 발현을 억제하는 활성을 가져 암, 특히 대장암의 진단 및 치료제 개발에 사용될 수 있음을 알 수 있었다.
본 발명에 따른 GA733-2 발현 억제용 조성물을 암, 특히 대장암의 치료제로 사용하고자 하는 경우, TREM-2 유전자 또는 단백질의 유효용량은 대상의 연령, 성별, 건강상태, 질환의 종류 및 중증도 등에 따라 적절히 결정될 수 있으나, 예를 들면, 성인을 기준으로 하여 1회당 20~100 ㎎ 용량으로 투여될 수 있으며, 하루에 1회 또는 2~3회 분할 투여될 수 있다.
상기 조성물은 당업계에 알려져 있는 어떠한 투여경로를 통해서도 투여될 수 있으며, 예를 들면, 비경구투여, 특히 정맥 내 주사에 의해 투여될 수 있다. 따라서 유효성분을 약제학적으로 허용되는 통상적인 담체와 함께 배합하여 투여 목적에 따라, 정제, 경질 또는 연질 캡슐제, 과립제, 츄잉정, 환제, 분말, 엘릭시르, 현탁제, 에멀젼, 용액, 시럽과 경구 투여용 제제 또는 에어로졸, 새세이, 멸균 주사용액 또는 멸균 분말 등과 같은 비경구 투여용 제제의 형태로 제형화할 수 있다. 경구 투여의 목적으로 본 발명의 유효성분을 정제, 캡슐제, 과립제, 츄잉정, 환제, 분말, 엘릭시르, 현탁제, 에멀젼, 용액, 시럽 등의 제제로 제형화하는 경우에는, 아라비아 고무, 옥수수 전분, 미세결정질 셀룰로오스 또는 젤라틴과 같은 결합제, 인산이칼슘 또는 락토오즈와 같은 부형제, 알긴산, 옥수수 전분 또는 감자 전분과 같은 붕해제, 스테아르산 마그네슘과 같은 윤활제, 슈크로오즈 또는 사카린과 같은 감미제 및 페퍼민트, 메틸 살리실산염 또는 과일향과 같은 향미제가 포함될 수 있다. 단위 제형이 캡슐제인 경우에는 상기 성분 외에도 폴리에틸렌 글리콜 또는 지방유와 같은 액상 담체가 포함될 수도 있다. 또한, 비경구 투여를 위한 용액 또는 현탁액 형태의 주사제는 비경구적으로, 예를 들면 피하, 정맥내, 근육내 또는 복강내로 투여될 수 있다. 일반적으로, 주사가능한 용액 또는 현탁액은 물, 염수, 수성 덱스트로스 및 관련된 설탕 용액제, 비휘발성 오일, 에탄올, 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜과 같은 글리콜류 등의 약제학적으로 허용되는 액상 담체 중에 유효량의 유효성분을 균질하게 혼합시켜 제조할 수 있다. 이외에도 필요에 따라 항세균제, 킬레이트제, 완충제, 보존제와 같은 보조제를 포함시킬 수도 있다. 상기 약제학적으로 허용되는 담체로는 약제학적으로 순수하고, 실질적으로 무독성이며, 유효성분의 작용을 저해하지 않는 임의의 모든 보조제를 사용할 수 있다.
유효성분으로서 유전자를 사용하는 경우에는, 통상적인 유전자 요법(gene therapy), 예를 들어 체외(ex vivo) 요법과 체내(in vivo) 요법을 사용할 수 있으며, 유전자 전달용 벡터로는 레트로바이러스(retrovirus), 아데노바이러스(adenovirus), 아데노-관련 바이러스(adeno-associated virus), 허피스 바이러스(herpes virus) 등의 바이러스 벡터 등을 사용할 수 있으나, 이들로 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 조성물은, 예를 들어, 검출/진단 목적으로 사용하는 경우, 키트, 예를 들어 마이크로어레이(microarray) 또는 칩(chip)의 형태로 제작될 수 있다. 본 발명의 마이크로어레이 또는 칩은 당업계에 알려져 있는 어떠한 방법을 이용하여서도 제작될 수 있다. 예를 들어, 실리카, 반도체, 플라스틱, 금, 은, 자성분자, 나일론, 폴리디메틸실록산(poly(dimethylsiloxane), PDMS)의 고분자 화합물, 셀룰로스 또는 니트로셀룰로스, 특히 유리 슬라이드 등의 지지체 위에 고정화하여 사용할 수 있다.
또한, TREM-2 유전자를 과잉발현하는 형질전환 동물은 GA733-2 발현을 억제할 수 있으므로, 임상실험 전에 실험을 할 수 있는 암, 특히 대장암 동물 모델로 사용될 수 있다. 이러한 TREM-2 형질전환 마우스는 암, 특히 대장암의 원인을 규명하고 그의 치료제 또는 조기진단법 개발에 매우 유용하게 이용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 어떤 식으로든 제한하고자 하는 것이 아니다.
실시예 1: 재조합 TREM-2 유전자의 제조
C57BL/6 마우스로부터 자연살해세포의 전구세포(pre natural killer cells)를 직접 분리한 후 RNA를 추출하여 TREM-2 특이적 프라이머[센스 프라이머: 5'-GAATTCGCCCTTGGCTGGCTGCTGGCA-3'(서열번호 1) 및 안티센스 프라이머: 5'-GTACGTGAGAGAATTC-3'(서열번호 2)]를 이용하여 RT-PCR을 수행하여 TREM-2 cDNA를 증폭하였다. PCR의 조건은 아래와 같았다: 94 ℃에서 1 분간 변성, 55 ℃에서 1 분간 어닐링 및 72 ℃에서 1분간 연장하는 주기를 30회 반복.
PCR 증폭 산물을 pGEM-T 벡터(프로메가(Promega))에 클로닝하고 ECoRⅠ으로 절단한 후 pcDNA3.1 벡터(인비트로젠(Invitrogen))에 삽입하여 pcDNA3.1/TREM-2 벡터를 제작하였다(도 1 참조). 상기 재조합 벡터로부터 TREM-2 유전자를 순수 분리하기 위하여 박테리아에서 기원한 유전자 부위를 절단하여 제거하고, 진핵세포 발현 부위만을 수확하여 물에 녹여 사용하였다.
실시예 2: TREM-2 형질전환 마우스의 제작
실시예 1에서 얻은 순수 분리된 재조합 TREM-2 유전자를 C57BL/6 마우스의 수정란에 미세주입하였다. 상기 유전자가 주입된 수정란을 대리모 마우스의 난관에 이식하여 새끼를 생산하였다.
실시예 3: TREM-2 형질전환 마우스에서 TREM-2 유전자의 존재 확인
실시예 2에서 생산된 새끼의 꼬리를 절단하여 게놈 DNA를 분리한 후, TREM-2 재조합 유전자에 특이적인 프라이머[센스 프라이머: 5'-CCAAGTCTCCACCCCATTGAC-3'(서열번호 3) 및 안티센스 프라이머: 5'-GTACGTGAGAGAATTC-3'(서열번호 4)]를 이용하여 RT-PCR를 수행하였다. PCR의 조건은 아래와 같았다: 94 ℃에서 1 분간 변성, 55 ℃에서 1분간 어닐링 및 72 ℃에서 1 분간 연장하는 주기를 35회 반복.
그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 형질전환 마우스에 TREM-2 유전자가 삽입되어 있는 것으로 확인되었다.
실시예 4: TREM-2 형질전환 마우스의 각 조직에서 GA733-2의 발현 측정
TREM-2 형질전환 마우스로부터 각 조직을 분리하여 GA733-2 유전자가 조직 특이적으로 TREM-2 유전자에 의해 발현이 조절되는지를 확인하였다. 이를 위하여, 상기 TREM-2 형질전환 마우스의 골수(BM), 흉선(Thy), 비장(Spleen), 파이어반(PP) 및 고유층 림프구(LPL)를 분리하여 GA733-2 유전자의 특이적인 프라이머[센스 프라이머: 5'-AGAGAAAGCCCCTACGACCA-3'(서열번호 5) 및 안티센스 프라이머: 5'-GAGAACTCGGGTGCCTTTTC-3'(서열번호 6)]를 이용하여 RT-PCR을 수행하였다. PCR의 조건은 아래와 같았다: 94 ℃에서 1 분간 변성, 55 ℃에서 1 분간 어닐링 및 72 ℃에서 1 분간 연장하는 주기를 35회 반복.
그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타낸 바와 같이, TREM-2 형질전환 마우스(Tg)의 조직에서는 야생형 마우스(WT)의 조직에 비해 GA733-2 유전자의 발현 이 조직 특이적으로 억제되며 특히 흉선, 파이어반과 고유층 림프구, 가장 특히 고유층 림프구에서 현저하게 발현이 억제되는 것으로 나타났다.
도 1은 본 발명에 따른 pcDNA3.1/TREM-2 플라스미드의 구조를 나타낸 도면이고;
도 2는 본 발명에 따른 TREM-2 유전자로 형질전환된 형질전환 마우스에 있어서, pcDNA3.1/TREM-2 유전자의 삽입을 PCR을 통해 확인한 결과를 보여주는 사진이며;
도 3은 본 발명에 따른 TREM-2 유전자로 형질전환된 형질전환 마우스의 조직(골수, 흉선, 비장, 파이어반 및 고유층 림프구)에서 TREM-2 유전자에 의한 GA733-2 유전자의 발현 변화를 RT-PCR를 통해 확인한 결과를 보여주는 사진이다.
<110> Industry Foundation of Chonnam National University <120> TREM-2 gene as an inhibitor of expression of GA733-2, and transgenic animals comprising the same and uses thereof <160> 6 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Sense primer specific to TREM-2 gene <400> 1 gaattcgccc ttggctggct gctggca 27 <210> 2 <211> 16 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Antisense primer specific to TREM-2 gene <400> 2 gtacgtgaga gaattc 16 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Sense primer specific to recombinant TREM-2 gene <400> 3 ccaagtctcc accccattga c 21 <210> 4 <211> 16 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Antisense primer specific to recombinant TREM-2 gene <400> 4 gtacgtgaga gaattc 16 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Sense primer specific to GA733-2 gene <400> 5 agagaaagcc cctacgacca 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Antisense primer specific to GA733-2 gene <400> 6 gagaactcgg gtgccttttc 20

Claims (8)

  1. 유효성분으로서 TREM-2(Triggering Receptor Expressed on Myeloid cells-2) 유전자 또는 단백질을 포함하는, 대장암 억제 또는 치료용 조성물.
  2. 인간을 제외한 동물 조직 시료에 TREM-2 유전자 또는 단백질을 가하는 단계를 포함하는, 인간을 제외한 동물 조직 시료 내의 GA733-2 항원의 발현을 억제하는 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 게놈 DNA 내에 재조합 TREM-2 유전자가 삽입되어 있는, TREM-2 유전자로 형질전환되어 이를 과잉발현함으로써 GA733-2 발현을 억제하는 형질전환 마우스.
  6. 삭제
  7. 1) TREM-2 유전자 또는 단백질, 또는 TREM-2 유전자로 형질전환된 형질전환 동물에 암 억제 또는 치료 후보 물질을 가하고;
    2) 상기 후보 물질이 TREM-2 또는 GA733-2의 발현 또는 활성에 미치는 영향을 조사하는:
    단계를 포함하는, 암 억제 또는 치료제의 스크리닝 방법.
  8. 제7항에 있어서, 암이 대장암인 방법.
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