KR101660294B1 - Novel bacterial vector system based on glmS - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박테리아를 이용한 효율적 치료용 유전자의 생체 내 전달을 위하여, glmS 유전자가 결실된 약독화 그람음성균을 제공한다.The present invention provides attenuated Gram negative bacteria in which the glmS gene has been deleted for the in vivo delivery of an efficient therapeutic gene using bacteria.

Description

glmS 기반의 숙주 벡터 시스템 {Novel bacterial vector system based on glmS}A glmS-based host vector system {Novel bacterial vector system based on glmS}

본 발명은 신규 숙주 벡터 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 glmS에 기반의 숙주 벡터 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a novel host vector system, and more particularly to a host vector system based on glmS .

암은 세포들의 비조절적이고 침습적인 성장으로 정의된다. 외과적 절제술, 방사선요법 및 화학요법을 포함하는 통상적인 항암치료는 많은 환장의 치료에 있어서 효과적이지만, 암환자의 절반 정도는 이러한 전통적인 치료방법으로 효과를 보지 못한다. 이에, 전통적인 방법을 개선하거나, 보충하거나 또는 대체함으로써 암을 치료할 목적으로 또는 암을 치료할 수 있다고 주장되는 의학적 치료법으로서 대체 기술이 개발되고 있다. 그 중에서, 일부 세균 종은 종양 내에서 증식하고 축척되는 것을 선호하는 것으로 보고된 바 있으며, 또한 종양 부위(tumor site)에 직접 특정 치료 단백질(specific therapeutic proteins)을 제공하도록 설계를 가능하게 한다. 더구나, 세균은 다중의 치료용 단백질을 동시에 보유하고 발현할 수 있는 능력을 포함하는 유리한 특성들을 가지고 있고, 항생제(antibiotics)에 의해 용이하게 제거될 수 있기 때문에, 이러한 점은 세균 치료법이 암 치료에 있어서 희망적인 새로운 전략이 될 수 있음을 시사한다(Nauts et al., Acta Med. Scand. Suppl., 276: 1-103, 1953). 뿐만 아니라, 살아있는 약독화 또는 유전학적으로 변형된 비병원성 세균의 직접적인 종양살해 효과 또는 상기 세균을 이용하여 종양살해 분자를 암 조직에 전달함으로써 항암제로 사용하려는 시도가 있으며, 이러한 접근 방법은 세균이 약물이 효과적으로 도달하지 못하는 종양 조직까지 이동할 수 있다는 점에서 장점을 가지고 있다(Forbes, Nat. Biotechnol., 24: 1484-1485, 2006). 그 중에서도 살모넬라 티피무리움(Salmonella typhimurium, S. typhimurium)은 운동성을 가진 침습성 그람음성 세균으로서 고형 암에서 군집화할 수 있다(Pawelek et al., Cancer Res., 57: 4537-4544, 1997). 시험관 내 조건에서는 휴지기 종양세포에 의해 생성되는 주화성 화합물이 이러한 효과를 유발하는 것으로 나타났다(Kasinskas and Forbes, Biotechnol. Bioeng., 94: 710-721, 2006). 생체 내 조건에서 살모넬라는 일차적으로 영양성분이 풍부한 괴사 지역에서 군집화하는 것으로 나타났다(Forbes et al., Cancer Res., 63: 5188-93, 2003). 아울러 살모넬라는 프로드러그-변환 효소와 항원과 같은 항암 치료용 분자를 종양으로 전달하는데 성공적으로 이용되어 왔다(King et al., Hum. Gene Ther., 13: 1225-1233, 2002). Cancer is defined as the unregulated and invasive growth of cells. Conventional chemotherapy, including surgical resection, radiation therapy and chemotherapy, is effective in the treatment of many complaints, but about half of cancer patients do not benefit from these traditional therapies. Accordingly, alternative techniques have been developed as medical therapies which are claimed to be able to treat cancer by treating, ameliorating, supplementing, or replacing traditional methods. Among them, some bacterial species have been reported to prefer proliferation and accumulation in tumors, and also enable design to provide specific therapeutic proteins directly at the tumor site. Moreover, because bacteria have advantageous properties, including the ability to simultaneously retain and express multiple therapeutic proteins, and because they can be easily removed by antibiotics, (Nauts et al ., Acta Med. Scand. Suppl ., 276: 1-103, 1953). In addition, there is an attempt to directly use live attenuated or genetically modified non-pathogenic bacteria to kill tumor cells, or to use the bacteria as a cancer drug by transferring tumor-killing molecules to cancer tissues, (Forbes, Nat. Biotechnol ., 24: 1484-1485, 2006). Among them, Salmonella typhimurium ( S. typhimurium ) is an invasive gram-negative bacterium with mobility and can be clustered in solid tumors (Pawelek et al ., Cancer Res ., 57: 4537-4544, 1997). In vitro, chemotactic compounds produced by recurrent tumor cells have been shown to induce this effect (Kasinskas and Forbes, Biotechnol. Bioeng ., 94: 710-721, 2006). In vivo, salmonella has been shown to clusters primarily in nourishment-rich necrotic areas (Forbes et al ., Cancer Res ., 63: 5188-93, 2003). Salmonella has also been successfully used to deliver chemotherapeutic molecules such as prodrug-converting enzymes and antigens to tumors (King et al ., Hum. Gene Ther ., 13: 1225-1233, 2002).

그러나 이러한 종래의 항암 치료용 유전자 전달용 박테리아는 상기 치료용 유전자(therapeutic gene)를 보유한 플라스미드(plasmid)가 박테리아 생존을 위해 필수적인 것이 아니기 때문에, 상기 플라스미드로 형질전환된 박테리아를 생체 내로 투입 시, 상기 플라스미드가 증식과정에서 소실됨으로써 시간이 지남에 따라 치료용 유전자의 발현효율이 떨어지는 문제점을 갖고 있다.However, since the conventional plasmid carrying the therapeutic gene is not essential for the survival of the bacteria, the conventional bacteria for gene therapy for anticancer therapy has a problem that when the plasmid-transformed bacteria is put into the living body, The plasmid is lost in the proliferation process, and thus the expression efficiency of the therapeutic gene is deteriorated over time.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로서 생체 내에서 치료용 유전자의 손실을 방지할 수 있는 유전자 전달체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems and it is an object of the present invention to provide a gene carrier capable of preventing loss of therapeutic gene in vivo. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.

본 발명의 일 관점에 따르면, glmS 유전자가 결실된 약독화 그람음성균에 선택표지자(selection marker)로 glmS 유전자 및 프로모터에 작동 가능하게 연결된 외래 유전자를 포함하는 플라스미드가 형질도입된 형질전환 약독화 그람음성균을 유효성분으로 포함하는 항생제 사용 없이 동물 체내에 투여된 상기 형질전환 약독화 그람음성균에서의 상기 플라스미드의 소실 방지용 조성물이 제공된다. According to one aspect of the invention, glmS gene is deleted attenuated gram-negative selection markers (selection marker) to the glmS gene and a transformant introduced a plasmid comprising a foreign gene operably linked to a promoter transformed attenuated gram-negative bacteria in There is provided a composition for preventing the destruction of the plasmid in the transformed attenuated gram-negative bacterium which is administered into an animal body without using an antibiotic containing as an active ingredient.

상기 조성물에 있어서, 상기 약독화는 pab, nadA, pncB, pmi, rpsL, ompR, htrA, hemA, rfc, poxA, galU, aro, galE, cya, cyp, crp, cdt, pur, phoP, phoQ, ssa, guaA, guaB, clpP, clpX fliD, flgK, flgL, relA 또는 spoT 유전자의 결실에 의해 달성될 수 있다.In this composition, the attenuation is selected from the group consisting of pab, nadA, pncB, pmi, rpsL, ompR, htrA, hemA, rfc, poxA, galU, aro , galE , cya , cyp, crp , cdt , pur , phoP, , guaA, guaB, clpP, clpX fliD, flgK, flgL, relA or spoT gene.

상기 조성물에 있어서, 상기 약독화 그람음성균은 살모넬라속(Salmonella spp.), 헬리코박터속(Helicobacter spp.), 시겔라(Shigella spp.), 엔테로박터속(Enterobacter spp.), 세라티아속(Serratia spp.), 스테노트로포모나스속(Stenotrophomonas spp.), 브델로비브리오속(Bdellovibrio spp.), 레지오넬라속(Legionella spp.), 슈도모나스속(Pseudomonas spp.), 모락셀라속(Moraxella spp.), 프로테우스속(Proteus spp.), 에스테리치아속(Escherichia spp.) 또는 예르시니아속(Yersinia spp.)에 속할 수 있다.In such a composition, the attenuated gram-negative bacteria are selected from the group consisting of Salmonella spp., Helicobacter spp., Shigella spp., Enterobacter spp., Serratia spp. , Stenotrophomonas spp., Bdellovibrio spp., Legionella spp., Pseudomonas spp., Moraxella spp., Proteus spp. It may belong to the genus Proteus spp., Escherichia spp. Or Yersinia spp.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기 glmS 유전자가 결실된 약독화 그람음성균을 유효성분으로 함유하는 치료용 또는 조영용 유전자 생체 전달용 조성물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a therapeutic or imaging gene delivery composition comprising an attenuated Gram-negative bacillus in which the glmS gene is deleted as an active ingredient.

상기 치료용 유전자 생체 전달용 조성물에 있어서, 상기 약독화 그람음성균은 상술한 바와 같다.In the above composition for therapeutic gene delivery, the above-mentioned attenuated gram-negative bacteria are as described above.

본 발명의 다른 관점에 따르면, glmS 유전자가 결실된 약독화 그람음성균에 선택표지자(selection marker)로 glmS 유전자 및 프로모터에 작동 가능하게 연결된 항암 단백질을 암호화하는 유전자가 포함된 플라스미드가 형질도입된 형질전환 약독화 그람음성균을 유효성분으로 함유하는 항암제가 제공된다.According to a further aspect of the invention, glmS gene is deleted attenuated selection markers (selection marker) in the transformed introducing a plasmid containing the gene coding for the anti-cancer protein operably linked to a glmS gene and the promoter transfected in gram-negative bacteria An anticancer agent containing an attenuated gram negative bacterium as an effective ingredient is provided.

상기 항암제에 있어서, 상기 약독화 그람음성균은 상술한 바와 같다.In the anticancer agent, the attenuated gram negative bacteria are as described above.

상기 항암제에 있어서, 상기 프로모터는 항상성 프로모터 또는 유도성 프로모터일 수 있고, 상기 유도성 프로모터는 PBAD 프로모터일 수 있다. 상기, 항암 단백질은 단백질 독소, 암항원에 특이적인 항체 또는 상기 항체의 단편, 종양억제 유전자(tumor suppressor gene) 또는 항혈관생성인자(antiangiogenic factor)일 수 있다. 이 때, 상기 단백질 독소는 보툴리눔 독소(Botulinum toxin), 테타누스 독소(Tetanus toxin), 시가 독소(Shiga toxin), 디프테리아 독소(Diphtheria toxin, DT), 리신(ricin), 슈도모나스 외독소(Pseudomonas exotoxin, PE), 사이토라이신 A(cytolysin A, ClyA), r-Gelonin일 수 있다. 상기 종양 억제 유전자는 종양의 발생을 억제하는 유전자로서, 대표적으로 VHL(von HippelLindau), APC(Adenomatous polyposis coli), CD95(cluster of differentiation 95), ST5(Suppression of tumorigenicity 5), YPEL3(Yippee like 3), p53, ST7(Suppression of tumorigenicity 7) 및 ST14(Suppression of tumorigenicity 14)를 들 수 있다. 상기 항신생혈관생성단백질은 항-VEGF 항체, 안지오스타틴(angiostatin), 엔도스타틴(endostatin), 아포리포프로테인의 크링글 V 도메인 등을 들 수 있다.In the anticancer agent, the promoter may be a homeostatic promoter or an inducible promoter, and the inducible promoter may be a P BAD promoter. The anti-cancer protein may be a protein toxin, an antibody specific for a cancer antigen, a fragment of the antibody, a tumor suppressor gene, or an antiangiogenic factor. At this time, the protein toxin is a botulinum toxin (Botulinum toxin), Te tanuseu toxin (Tetanus toxin), Shiga toxin (Shiga toxin), diphtheria toxin (Diphtheria toxin, DT), ricin (ricin), Pseudomonas exotoxin (Pseudomonas exotoxin, PE ), Cytolysin A (ClyA), and r-Gelonin. The tumor suppressor gene is a gene that inhibits the development of tumors. Examples of the tumor suppressor gene include VHL (von Hippel Lindau), APC (Adenomatous polyposis coli), CD95 (cluster of differentiation 95), ST5 (Suppression of tumorigenicity 5), YPEL3 ), p53, ST7 (Suppression of tumorigenicity 7) and ST14 (Suppression of tumorigenicity 14). The anti-angiogenic proteins include anti-VEGF antibody, angiostatin, endostatin, and the Kringle V domain of apolipoprotein.

본 발명의 다른 관점에 따르면, glmS 유전자가 결실된 약독화 그람음성균에 선택표지자(selection marker)로 glmS 유전자 및 프로모터에 작동 가능하게 연결된 외래 유전자가 포함된 플라스미드가 형질도입된 형질전환 약독화 그람음성균을 항생제 투여 없이 인간을 제외한 동물에 투여하는 단계를 포함하는 동물에 투여된 상기 형질전환 약독화 그람음성균에서 상기 플라스미드의 소실을 억제하는 방법이 제공된다.According to a further aspect of the invention, glmS gene is deleted attenuated gram-negative selection markers (selection marker) to the glmS gene and a transformant introduced with a plasmid including the foreign gene operably linked to a promoter transformed attenuated gram-negative bacteria in A method for inhibiting the loss of said plasmid in said transformed attenuated Gram-negative bacteria administered to an animal comprising administering to said animal an effective amount of said plasmid,

상기 방법에 있어서, 상기 약독화 그람음성균 및 프로모터는 상술한 바와 같다.In the above method, the attenuated gram-negative bacteria and the promoter are as described above.

상기 방법에 있어서, 상기 외래 유전자는 치료용 유전자, 조영용 유전자 또는 항원 단백질을 암호화하는 유전자일 수 있다.In the above method, the foreign gene may be a gene encoding a therapeutic gene, a coding gene, or an antigen protein.

본 발명의 조성물은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법으로 체내에 투여될 수 있다. 그러한 투여방법으로는 경구투여, 정맥내 투여, 근육내 투여, 종양내 투여, 경피투여, 비강내 투여, 위장내 삽입, 에어로졸 분무에 의한 흡입, 점안투여 등이 포함될 수 있다.The composition of the present invention may be administered into a body by a method commonly used in the technical field of the present invention. Such administration methods may include oral administration, intravenous administration, intramuscular administration, intratumoral administration, transdermal administration, intranasal administration, gastrointestinal injection, inhalation by aerosol spray, eye drops administration and the like.

아울러 본 발명의 조성물의 유효 투여량은 개체의 나이, 성별, 질환의 심각성 등에 따라 조절될 수 있고, 통상적으로 0.0001 g/kg 내지 100 mg/kg의 범위에서 결정될 수 있다.In addition, the effective dose of the composition of the present invention can be adjusted depending on the age, sex, severity of disease, etc. of the individual, and can be generally determined in the range of 0.0001 g / kg to 100 mg / kg.

본 발명의 다른 일 관점에 따르면, glmS 유전자가 결실된 약독화 그람음성균에 선택표지자(selection marker)로 glmS 유전자 및 프로모터에 작동 가능하게 연결된 항원 단백질을 암호화하는 유전자가 포함된 플라스미드가 형질도입된 형질전환 약독화 그람음성균을 유효성분으로 함유하는 백신 조성물이 제공된다. According to another aspect of the invention, glmS transfected gene is attenuated selection marker for gram-negative bacteria (selection marker) is a plasmid containing the gene coding for the antigen protein operably linked to a glmS gene and the promoter transfected with the deletion introduced There is provided a vaccine composition containing the converted attenuated gram-negative bacteria as an effective ingredient.

상기 백신 조성물에 있어서, 상기 항원 단백질은 세균, 진균, 기생충 또는 바이러스로부터 유래한 면역원성 단백질일 수 있다. 따라서, 상기 백신 조성물은 국소적 면역이 중요하고 1차 방어선이 될 수 있는 세균, 진균, 기생충 또는 바이러스의 감염에 의한 감염성 질환의 에방에 효과적일 수 있다. 그러한 백신의 예로는 예르시니아 페스티스(Yersinia pestis)에 유발되는 폐페스트(pneumonic plague), 네이세리아 고노레아(Neisseria gonorrhoeae)에 의해 유발되는 임질(gonorrhea), 트레포네마 팔리둠(Treponema pallidum)에 의해 유발되는 매독(syphilis), 기타 성병은 물론 클라미디아 트라코마티스(Clamydia trachomatis)에 의해 유발되는 안구 감염증과 같은 질환의 예방에 사용되는 백신을 들 수 있다. 그룹 A 및 B에 속하는 스트렙토코커스 균은 인후염(sore throat)나 심장병을 유발할 수 있고, 네이세리아 메니티디스(Neisseria meningitidis), 마이코플라스마 뉴모니애(Mycoplasma pneumoniae), 헤모필러스 인플루엔자(Hemophilus influenza), 보르데텔라 퍼투시스(Bordetella pertussis), 마이코박테리움 튜베르큘로시스(Mycobacterium tuberculosis), 마이코박테리움 레프래(Mycobacterium leprae), 포르데텔라 아비움(Bordetella avium), 대장균(Escherichia coli), 스트렙토코커스 에쿠이(Streptococcus equi), 스트렙토코커스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae), 브루셀라 아보투스(Brucella abortus), 파스튜렐라 헤모리티카(Pasteurella hemolytica), 비브리오 콜레라(Vibrio cholera), 시겔라 속 세균(Shigella species), 및 레지오넬라 뉴모필라(Legionella pneumophila) 등도 본 발명의 백신 조성물의 예방 대상 세균에 포함될 수 있다. 아울러, 항 바이러스 백신의 경우, 대상 바이러스는 DNA 바이러스 또는 RNA 바이러스일 수 있고, 예를 들어, 인플루엔자 바이러스(influenza viurs), 파포바이러스(papovirus), 아데노바이러스(adenovirus), 헤르페스바이러스(herpesvirus), 폭스바이러스(poxvirus), 파르보바이러스(parvovirus), 레오바이러스(reovirus), 피코나바이러스(picovirus), 믹소바이러스(mixovirus), 파라믹소바이러스(Paramyxovirus) 또는 레트로바이러스(Retrovirus)일 수 있다. In the vaccine composition, the antigen protein may be an immunogenic protein derived from bacteria, fungi, parasites or viruses. Thus, the vaccine composition may be effective in the treatment of infectious diseases caused by infection of bacteria, fungi, parasites or viruses, where local immunity is important and may be the primary line of defense. Examples of such vaccines include pneumonic plague caused by Yersinia pestis , gonorrhea caused by Neisseria gonorrhoeae , Treponema pallidum , Such as syphilis and other sexually transmitted diseases caused by Clamydia trachomatis , as well as ocular infections caused by Clamydia trachomatis . Streptococci belonging to Groups A and B may cause sore throat or heart disease and may be caused by Neisseria meningitidis , Mycoplasma pneumoniae , Hemophilus influenza , Bordetella pertussis , Mycobacterium tuberculosis , Mycobacterium leprae , Bordetella avium , Escherichia coli , and the like. , a bacterial genus Streptococcus ekuyi (Streptococcus equi), Streptococcus pneumoniae (Streptococcus pneumoniae), brucellosis Abo tooth (Brucella abortus), par stew Relais H. Emory Utica (Pasteurella hemolytica), Vibrio cholera (Vibrio cholera), Shigella ( also Shigella species), and Legionella pneumophila (Legionella pneumophila) included in the prevention target bacteria of the vaccine composition of the invention Can. In addition, in the case of an antiviral vaccine, the subject virus may be a DNA virus or an RNA virus and may be, for example, an influenza virus, papovirus, adenovirus, herpesvirus, Poxvirus, parvovirus, reovirus, picovirus, mixovirus, paramyxovirus or retrovirus. The term " virus "

아울러, 상기 백신 조성물의 면역원성 요소는 알러지 증상을 보이는 개체를 특이적으로 탈감작(desensitizing)시키기 위해 고안된 노출 식이요법에 사용될 수 있는 상기 개체의 알러지원일 수 있다.In addition, the immunogenic component of the vaccine composition may be an allergen source of the subject that can be used in an exposure regimen designed to specifically desensitize an individual exhibiting allergic symptoms.

상기 백신 조성물은 동물에 대하여 공지의 또는 표준 기술에 의해 투여될 수 있다. 그러한 투여에는 경구 투여, 위장 삽입(gastric intubation), 기관지-비강 스프레이가 포함된다. 이들 방법들 중 본 발명의 백신 조성물이 GALT(gut-assocated lymphoid tissue) 또는 BALT(bronchus-associated lymphoid tissue) 세포에 도달하여 항체 형성을 유도할 수 있는 것은 어느 것이라도 본 발명에서 선호된다.The vaccine composition may be administered to the animal by known or standard techniques. Such administration includes oral administration, gastric intubation, and bronchial-nasal spray. Of these methods, any of the vaccine compositions of the present invention that can reach gut-assocated lymphoid tissue (BALT) or bronchus-associated lymphoid tissue (BALT) cells to induce antibody formation are preferred in the present invention.

다른 투여방법, 예컨대, 정맥내 주사(intravenous injection) 역시 전달체 미생물을 개체의 혈관으로 전달시키는데 사용할 수 있다. 정맥내, 근육내 도는 유방내 주사 역시 본 발명의 다른 실시태양에서 사용하는 것이 가능하다.Other methods of administration, such as intravenous injection, may also be used to deliver the delivery microorganisms into the blood vessels of an individual. Intravenous, intramuscular or intramammary injections may also be used in other embodiments of the present invention.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 박테리아에 도입된 치료용 유전자를 포함하는 플리스미드의 소실을 감소시켜 치료 효과를 증가시키는 신규 숙주 벡터 시스템에 관한 것을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention as described above, it is possible to realize a novel host vector system which reduces the disappearance of the fibrilloid containing the therapeutic gene introduced into the bacteria to thereby increase the therapeutic effect. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, glmS - 돌연변이 대장균의 다양한 배지 조건에서의 성장을 나타낸 그래프이다:
○: 0.2% N-아세틸-D-글루코사민(N-acetyl-D-glucosamine, GlcNAc) 보충 LB 배지에서 밤새 배양한 후, 최소배지로 50배 희석시킨 후 24시간 배양한 glmS - 돌연변이 대장균(CKS1001);
●: 0.2% GlcNAc 보충 LB 배지에서 밤새 배양한 후 최소배지로 50배 희석시킨 후 24시간 배양한 대장균 glmS + 플라스미드를 보유하고 있는 glmS - 돌연변이 대장균;
△: 0.2% GlcNAc 보충 LB 배지에서 밤새 배양 후 0.2% GlcNAc 보충 LB 배지로 24시간 배양한 glmS - 돌연변이 대장균; 및
▲: 최소배지에서 24시간 배양한 야생형 모균주(E. coli, CH1436).
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 0.2% GlcNAc 보충 LB 배지로 밤새 배양한 φhdeABp:lacZYA을 보유한 야생형 대장균(CH1436, 왼쪽 판넬) 및 glmS - 돌연변이 대장균(오른쪽 판넬)을 최소배지로 50배 희석하여 5시간 배양한 후 원심분리하여 상청액(흰 막대)과 펠렛(검은 막대)에 대한 β-갈락토시다아제 활성(β-galactosidase activity)을 측정한 결과 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 대장균 glmS + pGFP 플라스미드 또는 pGFP 플라스미드를 각각 보유한 glmS - 돌연변이(CKS1001)를 0.2% GlcNAc 보충 LB 배지에서 밤새 배양한 후 최소배지로 50배 희석시켜 지정된 시간 동안 배양한 후 원심분리한 상청액(S)과 펠렛(P)에 대한 항-GFP 항체를 이용한 웨스턴 블랏 분석결과를 나타내는 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 glmS 시스템을 사용한 대장균에서 플라스미드 유지를 나타내는 그래프이다:
○: glmS - 돌연변이 박테리아(CKS1001);및
●: E.c GlmS + p를 보유한 모균주 (CH1018).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 CT26 마우스 대장암 세포(CT26 mouse colon cancer)에 다양한 돌연변이 대장균의 변종의 타겟팅과 확산을 나타내는 그래프이다:
□: glmS - 돌연변이 박테리아(CKS1001);
▒: E.c GlmS + p 벡터를 보유한 glmS - 돌연변이 박테리아;
▨: asd - 돌연변이 박테리아(HJ1019);및
■: 야생형 대장균 모균주(CH1436).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 lux 유전자의 발현을 유도한 후 기록한 생물발광 신호를 해당 마우스의 광학이미지에 가상 컬러 이미지로 중첩시킨 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 종양 지역의 광자 강도를 나타내는 그래프이다:
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 lux 유전자의 발현을 유도한 후 기록한 생물발광 신호를 해당 마우스의 광학이미지에 가상 컬러 이미지로 중첩시킨 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 종양 지역의 광자 강도를 나타내는 그래프이다:
○: glmS - 돌연변이; 및
●: 야생형 대장균.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 박테리아의 총 개수를 나타내는 그래프이다:
□: 박테리아의 총 개수 ; 및
■: E.c GlmS + pLux를 보유한 박테리아의 수.
도 9는 본 발명의 일시예에 따라 다양한 배지 조건에서 glmS - 돌연변이 S. typhimurium의 성장을 보여주는 그래프이다:
○: 최소배지에서 배양된 glmS - 돌연변이 살모넬라 균(SKS1001);
●: 최소배지에서 배양된 S.t GlmS + p을 보유한 glmS - 돌연변이 살모넬라 균;
△: 0.2% GlcNAc이 보충된 배지에서 배양된 S.t GlmS + p을 보유한 glmS - 돌연변이 대장균; 및
▲: 최소배지에서 배양한 야생형 살모넬라 모균주(SCH2005).
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 glmS - 돌연변이 S. typhimurium의 세포 내 성장을 나타내는 그래프이다:
○: 야생형 살모넬라(SCH2005); 및
●: glmS - 돌연변이 살모넬라(SKS1001).
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬라 세포(HeLa cells, A)와 복막 대식세포(peritoneal macrophages, B) 에서 0시간부터 24 시간 동안 세포내 각 조건에 따른 살모넬라를 계수하여 그래프로 나타낸 것이다:
■: glmS - 돌연변이 균주;
□: S.t GlmS +p을 보유한 glmS - 돌연변이 균주; 및
▨: 야생형 균주.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 시험관내 조건 glmS 시스템을 사용하여 glmS - 돌연변이 살모넬라 균주의 최소배지(●) 또는 0.2% GlcNAc 보충 배지(○)에서의 배양시 S.t GlmS + p 플라스미드의 유지 정도를 나타내는 그래프(A) 및 야생형 살모넬라 균주의 암피실린 포함 배지() 또는 암피실린이 포함되지 않은 배지에서의 배양시 S.t GlmS + p 플라스미드의 유지 정도를 나타내는 그래프(B)이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 종양 조직에 증식 중인 s.t GlmS + p을 보유한 glmS - 돌연변이 균주(SKS1002, A)와 S.t GlmS + p을 보유한 야생형 살모넬라 균주(SHJ2036, B)의 박테리아(KanR CatR)의 총 개수(■)와 암피실린 저항성 플라스미드(AmpR)을 보유한 박테리아의 수(□)를 측정하여 나타낸 그래프이다.
1 is a graph showing the growth of glmS - mutant E. coli at various conditions of culture, according to one embodiment of the present invention:
○: 0.2% N- acetyl -D- glucosamine (N-acetyl-D-glucosamine , GlcNAc) supplemented LB overnight and then cultured in a culture medium, glmS for 24 hours was diluted 50-fold in minimal medium cultures - mutant E. coli (CKS1001) ;
●: glmS - mutant Escherichia coli harboring the E. coli glmS + plasmid cultured overnight in LB medium supplemented with 0.2% GlcNAc and diluted 50 times with minimal medium and incubated for 24 hours;
?: GlmS - mutant Escherichia coli cultured overnight in 0.2% GlcNAc supplemented LB medium and cultured in 0.2% GlcNAc supplemented LB medium for 24 hours; And
▲: Wild-type parent strain ( E. coli , CH1436) cultured in a minimal medium for 24 hours.
2 is φhdeABp overnight incubation in 0.2% GlcNAc supplemented LB medium in accordance with an embodiment of the invention: the wild-type E. coli (CH1436, left panel) and held by the glmS lacZYA - The mutant E. coli (right panel) was diluted 50 times with minimal medium and incubated for 5 hours. After centrifugation, β-galactosidase activity was measured for the supernatant (white rod) and pellet (black rod) The result is a graph.
Figure 3 shows that glmS - mutant (CKS1001) carrying an E. coli glmS + pGFP plasmid or a pGFP plasmid, respectively, is cultured overnight in 0.2% GlcNAc supplemented LB medium, diluted 50 times with minimal medium, (S) and pellet (P) obtained by centrifuging the supernatant after incubation for 24 hours.
Figure 4 is a graph showing plasmid retention in E. coli using the glmS system according to one embodiment of the present invention:
○: glmS - mutant bacteria (CKS1001); and
●: parent strain (CH1018) held by the Ec GlmS + p.
Figure 5 is a graph showing targeting and spread of various mutant E. coli strains in CT26 mouse colon cancer cells according to one embodiment of the present invention:
□: glmS - mutant bacteria (CKS1001);
▒: A glmS - mutant bacterium carrying an EcGlmS + p vector;
▨: asd - mutant bacteria (HJ1019); and
■: Wild type Escherichia coli strain (CH1436).
FIG. 6 is a photograph of a bioluminescence signal obtained by inducing the expression of a lux gene according to an embodiment of the present invention and superimposing the bioluminescence signal on an optical image of the mouse in a virtual color image.
Figure 7 is a graph showing photon intensity in a tumor area according to one embodiment of the present invention:
FIG. 6 is a photograph of a bioluminescence signal obtained by inducing the expression of a lux gene according to an embodiment of the present invention and superimposing the bioluminescence signal on an optical image of the mouse in a virtual color image.
Figure 7 is a graph showing photon intensity in a tumor area according to one embodiment of the present invention:
?: GlmS - mutation; And
●: Wild type Escherichia coli.
Figure 8 is a graph showing the total number of bacteria in accordance with one embodiment of the present invention:
□: total number of bacteria; And
■: the number of bacteria have the Ec GlmS + pLux.
9 is a glmS in various medium conditions according to the date of the present invention; A graph showing the growth of a mutant S. typhimurium :
○: glmS - mutant Salmonella (SKS1001) cultured in minimal medium;
●: glmS - mutant Salmonella strains with St GlmS + p cultured in minimal medium;
△: glmS have a 0.2% GlcNAc The p + St GlmS cultured in supplemented medium - Mutant Escherichia coli; And
▲: Wild-type Salmonella parent strain (SCH2005) cultured on a minimal medium.
10 is a graph showing the intracellular growth of glmS - mutant S. typhimurium according to one embodiment of the present invention:
?: Wild-type Salmonella (SCH2005); And
●: glmS - mutant salmonella (SKS1001).
FIG. 11 is a graph showing Salmonella counted according to each intracellular condition for 0 hours to 24 hours in HeLa cells (A) and peritoneal macrophages (B) according to an embodiment of the present invention :
■: glmS - mutant strain;
□: glmS - mutant strains with St GlmS + p; And
▨: Wild type strain.
Figure 12 shows the maintenance of St GlmS + p plasmid in culture in a minimal medium (l) of a glmS - mutant Salmonella strain () or in a 0.2% GlcNAc supplemented medium (o) using an in vitro conditional glmS system according to one embodiment of the present invention. when cultured in the graph does not contain (a) and ampicillin containing medium () or wild-type Salmonella strains representing the degree of ampicillin medium is a graph (B) showing the degree of maintenance of the plasmid p + St GlmS.
13 is held by the glmS st GlmS + p being proliferation in the tumor tissue, according to one embodiment of the invention - mutant strain (SKS1002, A) and Of bacteria (Kan R Cat R) of St GlmS + p wild-type Salmonella strains (SHJ2036, B) held by the total number (■) and ampicillin number of held by the resistance plasmid (Amp R) bacteria (□) measured by the illustrated graph, the .

이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예 및 실험예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Experimental Examples. It should be understood, however, that the present invention is not limited to the embodiments and examples described below, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. To fully inform the category of the invention to those who possess it. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

실시예 1: Example 1: glmSglmS -- 숙주세포 제작  Host cell production

1-1: 1-1: glmSglmS -- 대장균의 준비 Preparation of E. coli

본 연구에 사용된 박테리아 균주 표 1에 요약되어 있다. 모든 대장균의 균주는 MG1655 배경으로 파생되었으며 glmS - 돌연변이 균주(IBPC750)는 J. Plumbridge(France)로부터 제공되었다. glmS:tet R 은 P1 파지에 의해 검사균주로 형질도입(transfer)되었다(Garrett et al., J. Bacteriol., 162: 840-844, 1985). 스트렙토마이신 저항성 균주(streptomycin resistant strain, CH1436)는 10 ㎍/㎖의 스트렙토마이신(streptomycin)을 포함하는 LB 배지의 콜로니로부터 수득하였다.The bacterial strains used in this study are summarized in Table 1. All E. coli strains were derived from the MG1655 background and the glmS - mutant strain (IBPC750) was from J. Plumbridge (France). glmS: tet R was transferred to the test strain by P1 phage (Garrett et al ., J. Bacteriol. , 162: 840-844, 1985). A streptomycin resistant strain (CH1436) was obtained from a colony of LB medium containing 10 mu g / ml of streptomycin.

본 발명에서 사용된 박테리아 균주The bacterial strain used in the present invention 균주Strain 설명Explanation 참고문헌 또는 출처References or sources E. coliE. coli MG1655MG1655 야생형 (E.coli K-12)The wild type ( E. coli K-12) ATCCATCC CH1018CH1018 arg/lacarg / lac Kim et al., J. Microbiol., 42: 103-110, 2004Kim et al., J. Microbiol., 42: 103-110, 2004 HJ1020HJ1020 asdasd Gallan et al., Gene, 94: 29-35, 1990Gallan et al., Gene , 94: 29-35, 1990 IBPC750IBPC750 GlmS::tetGlmS :: tet J. Plumbridge(FR)J. Plumbridge (FR) CH1436CH1436 스트렙토마이신 저항성 CH1018Streptomycin resistant CH1018 본 발명Invention CKS1001CKS1001 CH1436, glmS:Tet r CH1436, glmS: Tet r 본 발명Invention E.cE.c GlmSGlmS ++ pp 대장균 glmS +( E.c GlmS +) 포함 pUC19Coli glmS + include (Ec + GlmS) pUC19 본 발명Invention pGFPpGFP GFP 유전자 포함 pUC19Including GFP gene pUC19 ClontechClontech E.cE.c GlmSGlmS + + pGFPpGFP GFP 유전자 포함 E.c GlmS + p Including GFP gene Ec GlmS + p 본 발명Invention pLuxpLux LacP::luxCDABE 포함 pUC19 LacP :: including luxCDABE pUC19 본 발명Invention E.cE.c GlmSGlmS + + pLuxpLux LacP::luxCDABE 포함 E.c GlmS + p LacP :: including luxCDABE Ec GlmS + p 본 발명Invention S.typhimuriumS.typhimurium SCH2005SCH2005 S.typhimurium 14028s 균주 S. typhimurium 14028s strain ATCCATCC SHJ2037SHJ2037 SCH2005, relA::kan, spoT::cat, Kan r ,Cam r SCH2005, rela :: blood, spoT :: cat, Kan r , Cam r Song et al., J. Biol.Chem., 279: 34183-34190, 2004Song et al., J. Biol . Chem., 279: 34183-34190, 2004 SMR2130SMR2130 SHJ2037, DrelA,DspoT SHJ2037, Drela, DspoT 본 발명Invention SKS1001SKS1001 SCH2005, glmS::kan, Kan r SCH2005, glmS :: kan, kan r 본 발명Invention SKS1002SKS1002 SMR2130, glmS::kan, Kan r SMR2130, glmS :: kan, Kan r 본 발명Invention S.tS.t GlmSGlmS ++ pp 살모넬라 glmS +( S.t GlmS +) 포함 pBAD24Salmonella containing glmS + (St + GlmS) pBAD24 본 발명Invention S.tS.t GlmSGlmS + + pLuxpLux LacP::luxCDABE 포함 S.t GlmS + p LacP :: luxCDABE including St GlmS + p 본 발명Invention

1-2: 1-2: glmSglmS -- 약독화 살모넬라의 제작 Production of attenuated Salmonella

glmS - 돌연변이 S. typhimurium (SKS1001)는 Datsenko와 Wanner가 개발 한 방법(Kaiser et al., Microbiology, 146 Pt 12: 3217-3226, 2000)에 의해 SCH2005(14028s)로 부터 제작하였다. glmS 개방해독틀(glmS open reading frame)의 위치에 kan R 카세트를 보유한 DNA 조각은 PCR 증폭을 사용하여 생성되었다. 하기 프라이머 쌍을 이용하여 PCR 반응을 수행하였다. 프라이머 쌍은 pKD S.t glmS 5'(서열번호 1: 5'-TTA CTC AAC CGT AAC CGA TTT TGC CAG GTT ACG CGG CTG GTC AAC GTC GGT GCC TTG ATT GTG TAG GCT GGA GCT GCT TCG AA-3') 와 pKD S.t glmS 3'(서열번호 2: 5'-ATG TGT GGA ATT GTT GGC GCG ATC GCG CTT CGT GAT GTA GCT GAA TCC TTC TTG AAG GTC ATA TGA ATA TCC TCC TTC GTT CC-3')이다. The glmS - mutant S. typhimurium (SKS1001) was constructed from SCH2005 (14028s) by the method developed by Datsenko and Wanner (Kaiser et al ., Microbiology , 146 Pt 12: 3217-3226, 2000). DNA fragment held by the kan cassette into the R position of the glmS open reading frame (glmS open reading frame) was generated using PCR amplification. PCR was performed using the following primer pairs. The primer pair was pKD St glmS 5 '(SEQ ID NO: 1: 5'-TTA CTC AAC CGT AAC CGA TTT TGC CAG GTT ACG CGG CTG GTC AAC GTC GGT GCC TTG ATT GTG TAG GCT GGA GCT GCT TCG AA-3') and pKD St glmS 3 '(SEQ ID NO: 2: 5'-ATG TGT GGA ATT GTT GGC GCG ATC GCG CTT CGT GAT GTA GCT GAA TCC TTC TTG AAG GTC ATA TGA ATA TCC TCC TTC GTT CC-3').

ppGpp/glmS - 돌연변이 살모넬라 균주(ppGpp/glmS - mutant Salmonella, SKS1002)는 p22 파지를 이용하여 형질 도입하였다.ppGpp / glmS - mutant Salmonella strains (ppGpp / glmS - mutant Salmonella , SKS1002) were transfected using p22 phage.

상기에서 제조한 재조합 대장균 균주과 재조합 살모넬라 균주는 1% 염화나트륨(NaCl)이 포함된 LB배지(Luria Bertani medium, Difco Laboratories, USA) 또는 0.2% 글루코스(glucose), 1 ㎍/㎖ 티아민(thiamine), 1 ㎍/㎖ 칼슘 판토텐산(calcium pantothenat)을 포함하는 M9 최소 배지에서 배양하였다. 고체 배지(solid support medium)에는, 1.5% bacto 한천을 첨가하였다. 모든 배지에는 100 ㎍/㎖의 암피실린(ampicillin)과 15 ㎍/㎖ 테트라사이클린(tetracycline) 그리고 10 ㎍/㎖ 스트렙토마이신과 같은 항생제를 보충하였으며 필요에 따라, 100 ㎍/㎖ GlcNAc을 추가하였다.The recombinant Escherichia coli strain and recombinant Salmonella strain prepared above were cultured in LB medium (Luria Bertani medium, Difco Laboratories, USA) or 0.2% glucose, 1 μg / ml thiamine, 1 L sodium chloride Ml < / RTI > of calcium pantothenate. To the solid support medium, 1.5% bacto agar was added. All the medium was supplemented with 100 μg / ml ampicillin, 15 μg / ml tetracycline and 10 μg / ml streptomycin and 100 μg / ml GlcNAc as needed.

실시예 2: Example 2: glmSglmS ++ 유전자 포함 플라스미드 벡터 제작 Plasmid vector production with gene

2-1: 대장균 2-1: Escherichia coli glmSglmS ++ 플라스미드 제작  Plasmid production

대장균 게놈 DNA로부터 glmS 유전자를 하기 프라이머쌍을 이용한 PCR 반응으로 증폭하였다:The glmS gene was amplified from Escherichia coli genomic DNA by PCR using the following primer pairs:

포워드 프라이머: 5'-GGAAGCTTATGTGTGGAATTGTTGGCG-3'(서열번호 3); 및Forward primer: 5'-GGAAGCTTATGTGTGGAATTGTTGGCG-3 '(SEQ ID NO: 3); And

리버스 프라이머: 5'-GGGTCGACTTACTCAACCGTAACAGATTTTG-3'(서열번호 4).Reverse primer: 5'-GGGTCGACTTACTCAACCGTAACAGATTTG-3 '(SEQ ID NO: 4).

증폭된 PCR 산물을 정제한 후, Hind XbaI 제한효소로 절단한 후, 1.8 kb 크기의 단편을 pUC19 벡터의 동일 제한효소 부위로 결찰하여, 대장균 glmS + 플라스미드를 제조하였고 이를 E.c GlmS + p로 명명하였다. Purified the amplified PCR product then was cut with Hind and XbaI restriction enzymes, by ligation of a fragment of 1.8 kb in size with the same restriction enzyme sites of the pUC19 vector was prepared, E. coli glmS + plasmid named them as Ec GlmS + p Respectively.

2-2: 살모넬라 2-2: Salmonella glmSglmS ++ 플라스미드 제작 Plasmid production

S. typhimuriumglmS 유전자는 S. typhimurium 14028s 균주로 부터 분리한 게놈 DNA로부터 하기 프라이머쌍을 이용한 PCR 반응을 이용하여 증폭하였다: GlmS gene of S. typhimurium was amplified by a PCR reaction using the following primers from genomic DNA extracted from the strain S. typhimurium 14028s:

포워드 프라이머: 5'-GGGCTAGAATGTGTGGAATTGTTGGC3'(서열번호 5); 및Forward primer: 5'-GGGCTAGAATGTGTGGAATTGTTGGC3 '(SEQ ID NO: 5); And

리버스 프라이머: 5'-GGGAAGCTTTTACTCTACGGTAACCGATTTC-3'(서열번호 6).Reverse primer: 5'-GGGAAGCTTTTACTCTACGGTAACCGATTTC-3 '(SEQ ID NO: 6).

증폭된 PCR 산물을 정제한 후, XbaI 및 HindⅢ 제한효소로 절단한 후, 이를 동일 제한효소로 절단한 pBAD24 벡터(Guzman et al., J. Bacteriol., 177(14):4121-4130, 1995)에 결찰시킴으로써, 살모넬라 glmS + 플라스미드를 제작하였으며, 이를 S.t GlmS + p로 명명하였다.The amplified PCR product was purified and then digested with Xba I and Hin dIII restriction enzymes and ligated into pBAD24 vector (Guzman et al ., J. Bacteriol. , 177 (14): 4121-4130, 1995) to construct a Salmonella glmS + plasmid, which was named St GlmS + p .

2-3: 2-3: glmSglmS ++ pGFPpGFP 제작 making

GFP 유전자는 pEGFP 플라스미드(Clontech, USA)를 주형으로 하여 하기 프라이머쌍을 이용한 PCR 반응에 의해 증폭하였다:GFP gene was amplified by PCR using pEGFP plasmid (Clontech, USA) as a template and using the following primer pairs:

포워드 프라이머: 5'-GGCCCGGGGTGAGTTAGCTCACTCATTAG-3'(서열번호 7); 및Forward primer: 5'-GGCCCGGGGTGAGTTAGCTCACTCATTAG-3 '(SEQ ID NO: 7); And

리버스 프라이머: 5'-AAACCCGGGGAATTCTAGAGTCGCCGC-3'(서열번호 8). Reverse primer: 5'-AAACCCGGGGAATTCTAGAGTCGCCGC-3 '(SEQ ID NO: 8).

PCR 증폭 산물을 정제한 후, 1.1kb의 DNA 단편을 SmaI 제한효소를 이용하여 절단한 후, 이를 동일 제한효소로 절단한 E.c GlmS + p에 결찰하여, GFP를 발현하는 대장균 glmS + 플라스미드 벡터를 제작하였으며, 이를 E.c GlmS + pGFP로 명명하였다.After the PCR amplification product was purified, the 1.1 kb DNA fragment was digested with Sma I restriction enzyme, ligated to Ec GlmS + p digested with the same restriction enzyme, and the E. coli glmS + plasmid vector expressing GFP was ligated And named Ec GlmS + pGFP .

2-4: 2-4: glmSglmS ++ pLuxpLux 제작 making

생물발광 플라스미드(luminescence-expressing plasmid, pLux)는 종래기술에 따라 구축하였다(Min JJ, et al., Mol. Imaging Biol., 10: 54-61, 2008) 간략히, 발광세균인 포토박테리움 레이로그나시(Photobacterium leiognathi)의 럭스 오페론(lux operon, luxCDABE)을 포함하는 pLuxXbaI 제한효소 사이트를 이용하여 pUC19 플라스미드 백본(pUC19 plasmid backbone)에 삽입하였다(Min et al., Nat. Protoc., 3: 629-636, 2008). 원래 pLux는 9.5 kb의 럭스 오페론(lux operon)과 대략 700 bp의 알려지지 않은 상류서열(unknown sequence upstream)을 포함하고 있다. 상기 상류서열을 다음과 같이 lac 프로모터 서열(lac promoter sequence)로 대체하였다. 상류서열이 제거된 lux 오페론은 하기 프라이머쌍을 이용하여 PCR로 증폭되었다: Briefly , a luminescence-expressing plasmid ( pLux ) was constructed according to the prior art (Min JJ, et al. , Mol. Imaging Biol. , 10: 54-61, 2008) pear pLux containing the lux operon (lux operon, luxCDABE) of (Photobacterium leiognathi) using the Xba I restriction enzyme site was inserted into the pUC19 plasmid backbone (pUC19 plasmid backbone) (Min et al., Nat. Protoc., 3 : 629-636, 2008). The original pLux contains a lux operon of 9.5 kb and an unknown sequence upstream of approximately 700 bp. As the upstream sequence and the following sequence was replaced by the lac promoter (lac promoter sequence). The lux operon from which the upstream sequence was removed was amplified by PCR using the following primer pairs:

lux1 프라이머: 5'-GGGAATTCTATACCGAAACTACATAC-3'(서열번호 9); 및lux1 primer: 5'-GGGAATTCTATACCGAAACTACATAC-3 '(SEQ ID NO: 9); And

lux2 프라이머: 5'-GGGTCTAGAGCACTTAATGCCGCTACT-3'(서열번호 10).lux2 primer: 5'-GGGTCTAGAGCACTTAATGCCGCTACT-3 '(SEQ ID NO: 10).

PCR 반응 산물을 정제한 후, 8.8kb의 DNA 단편을 제한효소 XbaI과 EcoRI에 의해 절단한 후, 동일 제한효소로 절단된 pUC19 벡터에 삽입하여 결찰함으로써, lux 유전자를 발현하는 플라스미드를 제작하였으며, 이를 pNlux 컨스트럭트로 명명하였다. After the PCR reaction product was purified, a DNA fragment of 8.8 kb was digested with restriction enzymes Xba I and Eco RI, inserted into a pUC19 vector digested with the same restriction enzyme, and ligated to produce a plasmid expressing the lux gene , And named it pNlux construct.

대장균 lac 프로모터 서열은 하기 프라이머 쌍을 이용하여 PCR 반응을 수행함으로써 수득하였다:The E. coli lac promoter sequence was obtained by performing a PCR reaction using the following primer pairs:

포워드 프라이머: 5'-GGGAATTCCATGGTCATAGCTGTTTC-3'(서열번호 11); 및Forward primer: 5'-GGGAATTCCATGGTCATAGCTGTTTC-3 '(SEQ ID NO: 11); And

리버스 프라이머: 5'-GTGAGCTCGGGATCCTCTAGAGTCGA-3'(서열번호 12).Reverse primer: 5'-GTGAGCTCGGGATCCTCTAGAGTCGA-3 '(SEQ ID NO: 12).

PCR 반응 산물인 100 bp 단편은 pGEMT Easy 벡터(Promega, Madison, WI, USA)에 삽입한 뒤 EcoRI 제한효소로 절단한 후, 동일한 제한효소로 절단된 pΔNlux 벡터에 삽입하여 결찰시킴으로써, lac 프로모터 하에서 lux를 발현시키는 플라스미드 벡터를 제작하였으며, 이를 pLacP::Lux (pLux)로 명명하였다.PCR products of 100 bp fragment was then inserted into a pGEMT Easy vector (Promega, Madison, WI, USA) was cut with Eco RI restriction enzymes, by ligation to insert a pΔNlux vector digested with the same restriction enzymes, under the lac promoter lux was constructed and named as pLacP :: Lux ( pLux ).

포워드 프라이머: 5'-AAGTCGACATGTGTGGAATTGTTGGCG-3'(서열번호 13); 및Forward primer: 5'-AAGTCGACATGTGTGGAATTGTTGGCG-3 '(SEQ ID NO: 13); And

리버스 프라이머: 5'-GGGTCGACTTACTCAACCGTAACAGATTTTG-3'(서열번호 14). Reverse primer: 5'-GGGTCGACTTACTCAACCGTAACAGATTTG-3 '(SEQ ID NO: 14).

증폭된 PCR 산물인 1.8 kb의 DNA 단편을 SalI 제한효소를 이용하여 절단한 후, 동일 제한효소로 절단된 pLux 벡터에 삽입하여 결찰시킴으로써 lux 오페론 카세트와 glmS +를 발현하는 플라스미드를 제작하였으며, 이를 E.c GlmS + pLux로 명명하였다.A 1.8 kb DNA fragment, which was amplified, was digested with Sal I restriction enzyme, ligated into a pLux vector digested with the same restriction enzyme, and ligated to produce a plasmid expressing the lux operon cassette and glmS + It was named ec GlmS + pLux.

한편, S. typhimurium 14028s 균주의 게놈 DNA로부터 하기의 프라이머쌍을 이용한 PCR 반응을 통해 살모넬라 glmS 유전자를 증폭하였다:On the other hand, Salmonella glmS gene was amplified from the genomic DNA of S. typhimurium strain 14028s through PCR using the following primer pairs:

포워드 프라이머: 5'- AAAGTCGACATGTGTGGAATTGTTGGC -3'(서열번호 15)Forward primer: 5'-AAAGTCGACATGTGTGGAATTGTTGGC -3 '(SEQ ID NO: 15)

리버스 프라이머: 5'- GGGGTCGACTTACTCTACGGTAACCGATTTC -3'(서열번호 16) Reverse primer: 5'-GGGGTCGACTTACTCTACGGTAACCGATTTC -3 '(SEQ ID NO: 16)

증폭된 PCR 산물을 정제한 후, 1.8 kb의 DNA 단편을 SalI 제한효소를 이용하여 절단한 후, 동일 제한효소로 절단된 pLux 벡터에 삽입하여 결찰시킴으로서, lux 카세트와 살모넬라 glmS + 유전자를 발현하는 플라스미드를 제작하였으며, 이를 S.t GlmS + pLux로 명명하였다.After digesting the amplified PCR product, the DNA fragment of 1.8 kb was digested with Sal I restriction enzyme and ligated into the pLux vector digested with the same restriction enzyme to ligate the lux cassette with Salmonella glmS + It was produced a plasmid expressing the gene, and named it as St GlmS + pLux.

실험예 1: 대장균 Experimental Example 1: glmSglmS ++ 플라스미드의 시험관내 특성 In vitro characteristics of plasmids

glmS - 대장균은 생존을 위해 외부로부터 공급된 GlcN/GlcNAc를 필요로 한다. 본 발명자들은 상술한 실시예에 따라 glmS - 돌연변이 균주를 제조한 후 최소배지(M9) 배지에서 상기 돌연변이 균주(CKS1001)를 배양함으로써 형질을 조사하였다(도 1). GlcNAc이 보충된 배지에서 성장한 박테리아를 최소배지로 옮겨 계대배양하였고 정해진 시점에서 채취한 시료를 GlcNAc를 보충한 LB 한천 배지에 도말하여 생존 세포를 계수하였다. LB 평판배지 상에서, glmS - 돌연변이 균주는 몇 회에 걸쳐 복제되었으나 이내 용해되고 말았으며, 이는 이들 glmS - 돌연변이 균주의 생존을 위한 충분한 양의 영양성분이 LB 배지에 존재하지 않았음을 나타내는 것이다. 상기 분석을 통해 glmS - 돌연변이 균주의 24시간 경과 후의 생존력은 106 CFU에서 102 CFU로 급격하게 감소함을 확인하였다. 이러한 형질은 glmM - 돌연변이 균주에서 관찰된 종래 결과와 유사한 것이었다(Mengin-Lecreulx et al., J. Bacteriol., 175: 6150-6157, 1993). 이어서, 박테리아의 사멸이 세포 용해에 의한 것인지 아닌지를 확인함으로써 GlcNAc의 보충이 없는 조건에서서의 glmS 돌연변이 균주의 운명을 추가적으로 조사하였다. hdeABp::lacZYA(Kim et al., J. Microbiol., 42: 103-110, 2004)의 DNA 단편이 클로닝된 플라스미드를 보유하고 있는 glmS - 돌연변이를 GlcNAc가 존재하지 않는 상태에서 박테리아 용해의 정도를 측정하는데 사용하였다(도 2). 구체적으로, 최소배지에서 계대배양 5시간 경과 후 박테리아를 원심분리하여 펠렛과 상청액에 대하여 밀러 등에 의해 보고된 방법대로 β-갈락토시다아제 분석을 수행하였다(Zubay et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69: 1100-1103, 1972). 상기 펠렛은 코흐 용해 용액(Koch's lysis solution)으로 용해시킨 후 분석에 이용하였다. 5시간이라는 기간 대비 CFU의 유의한 감소에 기인하여 glmS - 돌연변이 균주의 A600 값(세포 중량)은 큰 의미가 없었기 때문에 A420/min/㎖/A600 대신에 A420/min/㎖을 ONP 형성정도로 측정하였다. 그 결과, 도 2에서 나타난 바와 같이, 상청액(흰 막대)과 펠렛(검은 막대)의 A420/min/㎖의 합계는 야생형 균주에서 0.85이고, glmS - 돌연변이 균주에서는 0.35이었다. 그러나 glmS - 돌연변이 균주에서 측정된 A420/min/㎖은 대부분(>80%) 상청액에서의 값인 반면, 야생형 균주에서는 전적으로 펠렛에서의 값이었으며, 이는 glmS - 돌연변이 균주가 상기 배양 조건 하에서 용해가 된다는 것을 시사하는 것이다. glmS - E. coli requires exogenously supplied GlcN / GlcNAc for survival. The present inventors examined the traits by cultivating the mutant strain (CKS1001) in a minimal medium (M9) medium after producing the glmS - mutant strain according to the above-mentioned embodiment (Fig. 1). The bacteria grown in the GlcNAc supplemented medium were transferred to the minimal medium and subcultured. The samples collected at the predetermined time were plated on LB agar medium supplemented with GlcNAc to count viable cells. On the LB plate medium, the glmS - mutant strain was replicated several times but dissolved within, indicating that sufficient nutrients were not present in the LB medium for the survival of these glmS - mutant strains. From the above analysis, it was confirmed that the viability of the glmS - mutant strain after 24 hours was rapidly decreased from 10 6 CFU to 10 2 CFU. These traits were similar to the conventional results observed in glmM - mutant strains (Mengin-Lecreulx et al. , J. Bacteriol., 175: 6150-6157, 1993). The fate of the glmS mutant strains was then further investigated in the absence of GlcNAc supplementation by confirming whether bacterial killing was due to cell lysis. The glmS - mutant carrying a plasmid in which the DNA fragment of hdeABp :: lacZYA (Kim et al., J. Microbiol., 42: 103-110, 2004) was cloned was tested for the degree of bacterial dissolution in the absence of GlcNAc (Fig. 2). Specifically, after 5 hours of passage culture in the minimal medium, the bacteria were centrifuged and β-galactosidase assays were performed on pellets and supernatants as reported by Miller et al . (Zubay et al ., Proc. Natl. Acad Sci. USA , 69: 1100-1103, 1972). The pellet was dissolved in Koch's lysis solution and used for analysis. Due to the significant reduction in CFU compared to the period of five hours glmS - because there was an A 600 value of the mutant strain (cell weight) it is significant A 420 / min / ㎖ / A 600 instead of the A 420 / min / ㎖ to ONP . As a result, as shown in Fig. 2, the sum of A 420 / min / ml of the supernatant (white rod) and pellet (black rod) was 0.85 in the wild type strain and 0.35 in the glmS - mutant strain. However glmS - an A 420 / min / ㎖ measured in the mutant strain in most (> 80%), while the value in the supernatant, was the value of entirely in the pellet in the wild type strain, which glmS - that is soluble under these culture conditions, the mutant strain .

보충 GlcNAc의 부존재시의 glmS - 돌연변이 균주에서의 용해를 추가적으로 확인하기 위해, 야생형 균주 및 glmS - 균주를 pGFP로 형질전환하고 도 1에 나타난 바와 같이, 최소배지에서 배양하였다. 정해진 시간에 상청액과 펠렛 시료를 수득한 후 GFP-특이적 항체를 이용하여 GFP에 대한 웨스턴 블랏 분석을 수행하였다(도 3). 우선, 본 발명자들은 단백질 시료를 5분간 끓인 후 총단백질(10 ㎍)을 12% SDS-폴리아크릴아마이드 젤 상에서 전기영동하여 전개한 후, 이를 전기영동방식으로 니트로셀룰로오스 막(Bio-Rad, USA)에 전이시켰다. 상기 단백질-전이된 막에 5%-탈지유(Skim-milk)로 블로킹을 한 후, 마우스 항-GFP(mouse anti-GFP antibody) 단클론 항체(Sigma-Aldrich, UK, 1:5000 희석)을 처리하여 4℃에서 하룻밤 동안 반응시켰다. 그 후 고추냉이 퍼옥시다제-결합 항-마우스 이차 항체(anti-mouse IgG antibody linked to horseradish peroxidase, Sigma-Aldrich, UK, 1:5000 또는 1:10000 희석)로 1시간 동안 반응시킨 후 루미놀 반응시약(ECL, Amersham Bioscience)을 이용하여 면역반응 단백질을 검출하였다.To further confirm lysis in the glmS - mutant strain at the time of absence of supplement GlcNAc, the wild-type strain and the glmS - strain were transformed with pGFP and cultured in the minimal medium as shown in Fig. Western blot analysis for GFP was performed using a GFP-specific antibody after obtaining the supernatant and pellet samples at set times (FIG. 3). First, the protein samples were boiled for 5 minutes, and the total protein (10 μg) was developed by electrophoresis on a 12% SDS-polyacrylamide gel. The proteins were electrophoresed on nitrocellulose membrane (Bio-Rad, USA) Lt; / RTI > The protein-transferred membrane was blocked with 5% skim milk and treated with mouse anti-GFP antibody monoclonal antibody (Sigma-Aldrich, UK, 1: 5000 dilution) The reaction was allowed to proceed overnight at 4 ° C. After incubation for 1 h with wasp peroxidase-conjugated anti-mouse secondary antibody (anti-mouse IgG antibody linked to horseradish peroxidase, Sigma-Aldrich, UK, 1: 5000 or 1: 10000 dilution) (ECL, Amersham Bioscience).

박테리아에 사용된 배지(bacterial spent media)와 박테리아 펠렛(bacterial pellets)은 다음과 같이 준비되었다. 펠렛은 10 mM 라이소자임(lysozyme)과 10% SDS가 포함된 용해 완충용액(lysis buffer)과 함께 인산완충식염수(phosphate-buffer saline, PBS)에서 초음파처리(sonication)하여 용해하였다. 사용된 배지는 0.22 ㎛의 여과지로 여과하였고, 단백질은 10% 트라이클로로아세트 산(trichloroacetic acid)으로 침전(1 시간, 4℃)시켰다.Bacterial spent media and bacterial pellets were prepared as follows. The pellet was sonicated in phosphate-buffered saline (PBS) with lysis buffer containing 10 mM lysozyme and 10% SDS for dissolution. The medium used was filtered with 0.22 μm filter paper, and the protein was precipitated with 10% trichloroacetic acid (1 hour, 4 ° C).

상기 웨스턴 블랏 분석 결과, 도 3에서 나타난 바와 같이, pGFP 보유 glmS - 돌연변이 균주(CKS1001/pGFP)의 배양액으로부터 시료는 1시간경과 후부터 상청액 내에 GFP를 포함하고 있었고, 그 이후에 GFP의 양이 증가한 반면, 펠렛에서의 GFP는 오직 2시간까지의 시간대에서만 측정되었다. pGFP를 보유한 야생형 균주(CH1018/pGFP) 및 E.c GlmS + pGFP를 보유한 glmS - 돌연변이 균주(CKS1001/GlmS + pGFP)로부터의 시료는 실험기간 내내 대부분의 GFP가 펠렛에서 나타남을 확인할 수 있었다.As a result of the Western blot analysis, as shown in FIG. 3, the sample contained GFP in the supernatant after 1 hour from the culture of pGFP- bearing glmS - mutant strain (CKS1001 / pGFP ) , GFP in the pellet was measured only up to 2 hours. glmS held by the wild type strain have the pGFP (CH1018 / pGFP) and Ec GlmS pGFP + - samples from the mutant strain (CKS1001 / GlmS pGFP +) could have most of the GFP throughout the experimental period check appears in the pellet.

상기 결과에 기초하건데, 플라스미드에 삽입된 glmS 유전자가 염색체 상의 glmS - 돌연변이를 상보할 수 있는 균형-치사 숙주-벡터 시스템(balanced-lethal host-vector system)이 구축되었다. Based on the results, a balanced-lethal host-vector system was constructed in which the glmS gene inserted into the plasmid can complement the glmS - mutation on the chromosome.

이어, 본 발명자들은 야생형과 glmS - 돌연변이 균주를 E.c GlmS + p로 형질전환시킨 결과, 항생제 없이도 플라스미드가 유지됨을 확인하였다(도 4). 구체적으로, 본 발명자들은 총 4일 동안, 밤새 배양물(overnight culture)을 암피실린이 없는 신선한 배지(1/1000)에서 매 12시간 동안 계대배양하였다. 시료는 매 24시간 마다 채취하였고, 멸균된 0.9% 염화나트륨(sterile 0.9% NaCl)에서 순차적으로 희석(serially diluted)하였다. 암피실린이 존재하거나 존재하지 않는 GlcNAc가 포함된 세 배수의 LB 한천 플레이트에 적절한 부피로 도말하였다. 암피실린이 포함되어 있는 플레이트에 박테리아를 도말함으로서 시료는 지정된 일자에 채취하여 플라스미드의 유지를 확인하였다. 콜로니의 수(number of colonies)는 총 생존세포의 농도와 플라스미드 보유 박테리아의 비율을 계산하는데 사용되었다. 야생형 균주의 경우에서 플라스미드는 2일 째에 92%, 3일 째에 99% 이상 빠르게 손실되었다. glmS - 돌연변이 균주의 경우 실험기간 4일 동안에 플라스미드의 손실은 관찰되지 않았다. 명백하게도, 상기 결과는 항생제가 없는 조건에서 플라스미드의 발현을 유지하기 위해 균형-치사 시스템에서 glmS - 돌연변이 박테리아의 사용 가능성을 증명하고 있다.Then, the present inventors with the wild type glmS - it was confirmed that the transformed result, the plasmid is maintained without the need for antibiotic in the mutant strain Ec GlmS + p (Fig. 4). Specifically, the present inventors subcultured the overnight culture overnight in fresh medium (1/1000) without ampicillin for a total of 4 days. Samples were taken every 24 hours and serially diluted in sterile 0.9% sodium chloride (sterile 0.9% NaCl). Were plated in appropriate volumes on triple LB agar plates containing GlcNAc with or without ampicillin. The bacteria were plated on a plate containing ampicillin, and the samples were collected on a designated date to confirm the maintenance of the plasmid. The number of colonies was used to calculate the ratio of total viable cell concentration to plasmid-bearing bacteria. In the case of the wild type strain, the plasmid was lost more than 92% on the 2nd day and 99% on the third day. glmS - In the case of the mutant strain, no loss of plasmid was observed within 4 days of the experiment. Clearly, the above results demonstrate the possibility of using glmS - mutant bacteria in a balanced-lethal system to maintain the expression of the plasmid in the absence of antibiotics.

실험예 2: 대장균 Experimental Example 2: glmSglmS ++ 플라스미드의 마우스 모델에서의 특성 Characteristics of plasmids in mouse models

2-1: 박테리아 생체 내 생존도 조사2-1: Survival of bacteria in vivo

glmS에 기반한 균형-치사 숙주-벡터 시스템에 대한 전제조건은 동물 시스템에서 glmS - 돌연변이 박테리아의 증식에 요구되는 영양소의 충분한 공급이 없는 것이다. 대장균을 포함한 일부 박테리아 종은 종양 조직을 표적화하거나(Jiang et al., Mol. Ther., 18: 635-642, 2010) 종양조직 내에서 증식하는(Forbes, Nat. Rev. Cancer, 10:785-794, 2010) 것이 가능한 것으로 보고 된 바 있기 때문에, 본 발명자들은 종양 조직에서의 glmS - 돌연변이 박테리아의 생존력을 측정하였다(Min et al., Nat. Protoc., 3: 629-636, 2008). 종양 마우스모델은 BALB/c 마우스의 우측 넓적다리 측면에 CT26 세포를 피하 이식하여 이종 이식함으로써 이종 이식 암 모델 마우스를 제조하였다. CT26 세포는 10% FBS와 1% 페니실린-스트렙토마이신(penicillin-streptomycin)을 포함하는 고 글루코스-DMEM 배지(high-glucose Dulbecco's modified Eagle medium)에서 배양하였다. 14일 후에 E.c GlmS + p를 보유하거나 보유하지 않은 야생형 또는 glmS - 돌연변이 박테리아(1x108 CFU)를 각 마우스에 꼬리 정맥을 통하여 주사하였다. 종양 마우스 모델에 박테리아를 계수하기 위하여, 스트렙토마이신-저항성돌연변이(streptomycin-resistant mutant)를 제조하였고, 대립유전자를 시험 균주(test strain)로 이동시켰다. 이는 마우스 내에 이미 존재하고 있던 박테리아가 존재하는지 여부나 오염에 대해 보정이 필요하기 때문이다. 염색체적으로 후천적인 스트렙토마이신에 저항성은 주로 리보솜담백질 S12, rpsL를 암호화하는 유전자의 돌연변이에 기인한다(Wittmann et al., Mol. Gen. Genet., 141: 331-341, 1975). The prerequisite for a balanced - lethal host - vector system based on glmS is that glmS - There is no sufficient supply of nutrients required for the growth of mutant bacteria. Some bacterial species, including Escherichia coli, have been shown to target tumor tissues (Forbes, Nat. Rev. Cancer , 10: 785-642, 2010) in tumor tissues (Jiang et al ., Mol. Ther. , 18: 794, 2010), we have determined viability of glmS - mutant bacteria in tumor tissues (Min et al ., Nat. Protoc. , 3: 629-636, 2008). Tumor mouse models were prepared by subcutaneous transplantation of CT26 cells on the right thigh side of BALB / c mice to obtain xenograft model mice. CT26 cells were cultured in high glucose Dulbecco's modified Eagle medium containing 10% FBS and 1% penicillin-streptomycin. 14 days after wild type or glmS it does not hold or retain the Ec GlmS + p - Mutant bacteria (1 × 10 8 CFU) were injected into each mouse via the tail vein. To quantify bacteria in tumor mouse models, streptomycin-resistant mutants were prepared and alleles were transferred to test strains. This is because the presence of bacteria already present in the mouse or the need to correct for contamination. Resistance to chromosomally acquired streptomycin is primarily due to mutations in the gene encoding ribosomal protein S12, rpsL (Wittmann et al. , Mol. Gen. Genet. , 141: 331-341, 1975).

종양조직은 지정된 일자에 채취되었고, 균질화한 후, 스트렙토마이신이 포함된 GlcNAc가 보충된 LB배지에 도말하여 지정된 시간에서의 세포를 계수하였다(도 4). 그 결과, 도 4에서 보는 바와 같이, 1일 째에는 야생형 균주(점이 있는 막대) 및 glmS - 돌연변이 균주(흰 막대)에서 박테리아의 수가 약 동일한 숫자(~1x106)로 관찰되었다. 야생형 균주의 박테리아 수는 5일 째 대략 109 CFU로 증가하는 반면 glmS - 돌연변이 균주는 7일 째 대략 5x103 CFU로 감소하였다. 반면 E.c GlmS + p로 형질전환된 glmS - 돌연변이 균주(검은 막대)는 야생형과 유사하게 7일째까지 109 CFU 이상을 유지하였다. 상기 실험에서 본 발명자들은 대조군으로서 asd - 돌연변이 균주(사선 막대) 역시 계수하였다. 그 결과, 1일 째 asd - 돌연변이 균주의 박테리아 수는 야생형 박테리아의 수와 비슷하였으나, 7일 째 그 값은 대략 5x104 CFU로 감소하였다. 상기 결과로부터 동물 시스템은 asd - 돌연변이 박테리아와 유사하게 glmS - 돌연변이 박테리아에 증식에 요구되는 충분한 영양소가 부족함을 확인할 수 있었다. 야생형 균주 뿐만 아니라 증식된 E.c GlmS +를 보유한 glmS - 돌연변이 균주는 생체 내에서 증식하였으며, 이는 플라스미드 내에 glmS 유전자가 생체 내 동물 모델에서 염색체 돌연변이를 보상할 수 있음을 보여주는 것이다.Tumor tissues were harvested at the indicated date, homogenized and counted at designated time (Figure 4) by plating on LB medium supplemented with GlcNAc containing streptomycin. The result, in the wild type strain at 1 day (point bars in) and glmS As shown in Figure 4 was observed in mutant strains (white bar) is about the same number (~ 1x10 6) the number of bacteria in. The number of bacteria in the wild-type strain increased to approximately 10 9 CFU at 5 days, while that of the glmS - mutant strain decreased to approximately 5 × 10 3 CFU at 7 days. While Ec GlmS + p transformed glmS to-mutant strain (black bars) was maintained for more than 10 9 CFU similar to the wild-type by day 7. As a control experiment the inventors in the asd - Mutant strains (diagonal bars) were also counted. As a result, day 1 asd - The number of bacteria in the mutant strain was similar to the number of wild-type bacteria, but on the 7th day the value decreased to approximately 5 × 10 4 CFU. From the above results, it was confirmed that the animal system lacks sufficient nutrients required for proliferation of glmS - mutant bacteria similarly to asd - mutant bacteria. Held by the proliferation, as well as the wild-type strain Ec GlmS + glmS - The mutant strain proliferated in vivo, indicating that the glmS gene in the plasmid can compensate for chromosomal mutations in animal models in vivo.

2-2: 박테리아의 생체 내 이미징2-2: In vivo imaging of bacteria

본 발명자들은 이전에 살아있는 대상에서 박테리아의 이주를 모니터링 할 수 있는 정량적이고 비침입성의 기술을 보고한 바 있다(Min et al., Mol. Imaging. Biol., 10: 54-61, 2008) 이 기법에서, 생물발광 박테리아는 luxCDABE 오페론을 포함된 발현 플라스미드(pLux)로 형질전환된 박테리아에 의해 생성된다(Min et al., Mol. Imaging Biol., 10: 54-61, 2008; Min et al., Nat. Protoc. 3: 629-636, 2008). 상기 방법을 사용하여 본 발명자들은 CT26 마우스 대장암 세포가 이식된 종양 마우스 모델에 E.c GlmS + pLux를 보유한 glmS - 돌연변이 대장균 균주와 야생형 대장균 균주를 각각 1x108개를 100 ㎕의 PBS에 부유시킨 후 상기 종양 마우스 모델에 꼬리 정맥 주사를 통해 주입한 후, lux 유전자의 발현 양상을 냉각 CCD(charged couple detector) 카메라를 이용하여 모니터링하였다(도 6). 상기 종양 마우스 모델은 대장암 세포주인 CT26 세포 1x106개를 100 의 PBS에 부유하여 20-30 g 체중의 5 내지 6주령의 웅성 BALB/c와 BALB/c 무흉선(athymic) nu-/nu- 마우스(샘타코, 대한민국)의 우측 넓적다리 측면에 피하 이식함으로써 제조하였다. 한편, 박테리아의 생물발광의 이미징은, 냉각 CCD 카메라가 장착된 IVIS 100 이미징 시스템(Caliper, Hopkinton, MA, USA)의 빛 차단 챔버에 마취된 살아 있는 동물을 놓고 루시퍼라아제-발현 박테리아로부터 방출되는 광자를 계수함으로써 수행하였다. 계수된 광자를 1분 동안 적분하여, 계수된 광자를 나타내는 가상 컬러 이미지를 Living Image 소프트웨어 V. 2.25(Caliper, Hopkinton, MA, USA)를 이용하여 상기 마우스의 사진 상에 중첩(overlaid)하였다.The present inventors have previously reported quantitative and noninvasive techniques for monitoring the migration of bacteria in living subjects (Min et al ., Mol. Imaging. Biol., 10: 54-61, 2008). This technique , The bioluminescent bacteria are produced by bacteria transformed with an expression plasmid ( pLux ) containing the luxCDABE operon (Min et al., Mol. Imaging Biol., 10: 54-61, 2008; Min et al. Nat. Protoc. 3: 629-636, 2008). The present inventors using the above methods glmS holds the Ec GlmS + pLux tumor mouse models of the CT26 mouse colon cancer cells implanted - after floating the mutant E. coli strain with the wild-type E. coli strain, respectively 1x10 8 reviews of 100 ㎕ PBS the After injection into the tumor mouse model via the tail vein, the expression pattern of the lux gene was monitored using a cooled CCD (charged couple detector) camera (FIG. 6). The mouse tumor models of colon cancer cell line CT26 cells 1x10 6 dogs suspended to 20-30 g of a 5 to 6-week-old male weight BALB / c and BALB / c athymic (athymic) in 100 PBS nu - / nu - Mice were subcutaneously transplanted into the right lateral flank of the mice (Sam Taco, Korea). On the other hand, the imaging of the bioluminescence of the bacteria was carried out by placing a live animal anesthetized in a light intercepting chamber of an IVIS 100 imaging system (Caliper, Hopkinton, Mass., USA) equipped with a cooled CCD camera and measuring the fluorescence emitted from the luciferase- Photons were counted. The counted photons were integrated for one minute and virtual color images representing the counted photons were overlaid on the photographs of the mice using Living Image software V. 2.25 (Caliper, Hopkinton, MA, USA).

그 결과, 도 6에서 나타난 바와 같이, 생물발광 박테리아 주입 후 30분 이내에 생물발광 신호는 마우스의 비장과 간에서 검출되었다. 1일 째, 박테리아의 두 가지 유형의 신호는 간에서는 감소되었고 종양부위에서 독점적으로 검출되었다. E.c GlmS + pLux를 보유한 glmS - 돌연변이 박테리아의 신호는 야생형 박테리아의 신호에 비해 상당히 강함을 확인하였다. As a result, the bioluminescent signal was detected in the spleen and liver of the mouse within 30 minutes after the injection of the bioluminescent bacteria, as shown in Fig. On day 1, two types of bacterial signals were reduced in the liver and exclusively detected at the tumor site. GlmS have the Ec GlmS + pLux - signal of the mutated bacteria was found significantly stronger than the signal of wild-type bacteria.

한편, 본 발명자들은 생물발광 정도를 정량화하기 위해, 신호의 세기를 기준으로 관심영역(ROI)을 선별한 뒤, ROI를 일정하게 유지한 채 박테리아 주입 후 지정된 1, 3, 5, 7, 9 및 12일째에 각 ROI 내에서의 최대 광자수(photons S-1cm-2sr-1)를 기록하였다(도 7). 그 결과 도 7에서 나타난 바와 같이, E.c GlmS + pLux를 보유한 glmS - 돌연변이 박테리아의 광자 유출(photon flux)은 야생형 박테리아의 광자유출에 비해 10-100배 정도 강하였다. In order to quantify the degree of bioluminescence, the present inventors selected ROIs based on the intensity of the signal and then measured the fluorescence intensity of the designated 1, 3, 5, 7, 9, On day 12, the maximum number of photons in each ROI (photons S -1 cm -2 sr -1 ) was recorded (FIG. 7). As a result, the glmS held GlmS Ec + pLux As shown in Figure 7-photon outlet (photon flux) of the mutant bacteria was river about 10 to 100 times compared to the wild-type bacteria photon leakage.

2-3: 플라스미드 유지 여부 확인2-3: Check whether the plasmid is maintained

이어 본 발명자들은 상기 결과가 플라스미드의 유지 여부에 따른 것인지 확인하기 위해, E.c GlmS + pLux를 보유한 CFU 계수하였다(도 8). 박테리아를 계수하기 위하여, 지정된 일자에 종양조직을 채취하고, 균질화 한 후, 스트렙토마이신을 포함하고 GlcNAc이 보충된 LB 한천배지에 도말하였다. 한편, 암피실린에 저항성을 가진 플라스미드(plasmid (AmpR))을 보유한 박테리아를 측정하기 위해 암피실린과 GlcNAc을 포함하는 LB 한천배지에 도말하였다. 그 결과 도 8에서 나타난 바와 같이, 스트렙토마이신 포함 배지(흰 막대)에서의 야생형 균주(도 8의 A) 및 E.c GlmS + pLux를 보유한 glmS - 돌연변이 균주(도 8의 B)모두 박테리아의 총 개수가 1일 째에 107에서 5일 째의 5x109으로 증가하고 그 후에 점차적으로 감소하였다. 암피실린 포함 배지(검은 막대)에서의 야생형 균주(도 8의 A)는 대략적으로 1일 째에 약 50배 감소하고 5일째에 1000배 감소한 반면, E.c GlmS + pLux를 보유한 glmS - 돌연변이 박테리아의 개수는 감소하지 않았다. 이는 glmS를 사용한 균형-치사 숙주-벡터 시스템이 동물 시스템 내에서 외래단백질을 암호화하는 유전자를 포함하는 플라스미드의 유지에 매우 효과적임을 시사하는 것이다.After the inventors is the result was held to CFU coefficient, Ec + GlmS pLux to check whether according to whether maintenance of the plasmid (Fig. 8). To count the bacteria, tumor tissues were harvested at the indicated dates, homogenized and plated on LB agar medium containing streptomycin and supplemented with GlcNAc. On the other hand, bacteria were plated on LB agar medium containing ampicillin and GlcNAc to measure plasmids resistant to ampicillin (plasmid (Amp R )). The mutant strain (B in FIG. 8) both the total number of bacteria - a result, the wild type strain (A in FIG. 8) and glmS holds the Ec GlmS + pLux on streptomycin containing culture medium (white bars), as shown in FIG. 8 On day 1, it increased from 10 7 to day 5 to 10 9 and gradually decreased thereafter. Wild-type strain in ampicillin containing medium (black bars) (Fig. 8 A) is approximately the other hand, decreased by about 50 fold and decreased by 1000-fold in 5 days at 1 il, glmS holds the Ec GlmS + pLux - number of mutant bacteria Did not decrease. This suggests that the balance-lethal host-vector system using glmS is highly effective in the maintenance of plasmids containing genes encoding foreign proteins in animal systems.

실험예 3: 살모넬라 Experimental Example 3: Salmonella glmSglmS ++ 플라스미드의 특성 Characteristics of Plasmids

3-1: 생존도 분석3-1: Survival analysis

대장균뿐만 아니라, 살모넬라 균(Salmonella spp.)은 동물에서 이식된 종양에 모이게 함을 보여 주며, 광범위하게 항-종양성의 목적 단백질(cargo proteins)을 운반하기 위해 개발되었다(Nguyen et al., Cancer Res., 70: 18-23, 2010). 상기 대장균의 돌연변이에서와 마찬가지로, glmS - 돌연변이 살모넬라의 표현형은 최소 배지에서 돌연변이 균주(SKS1001)의 배양에 의해 설명되었다(도 9). glmS - 돌연변이의 생존력은 5x104 CFU에서 12시간이 지난 후에 5x102 CFU로 감소됨을 분석을 통해 나타났다. 그러나 GlcNAc가 존재할 때 야생형과 같이 돌연변이형의 CFU가 5x104 에서 2x109로 증가하였다. 게다가 S.t GlmS + 플라스미드를 보유한 glmS - 돌연변이 살모넬라는 GlcNAc가 없을 때 야생형 대조군의 그것과 같이 비슷한 정도로 증식하였다. 흥미롭게도, 대장균과 살모넬라 두 종의 GlmS 단백질이 609개의 아미노산 중 단지 8개만 다를 정도로 실질적으로 동일함에도 불구하고 E.c GlmS + pglmS - 돌연변이 S. typhimurium을 보상하는데는 실패하였다. Salmonella spp., As well as E. coli, have been shown to aggregate in tumor transplanted into animals and have been developed to carry a wide range of anti-tumor cargo proteins (Nguyen et al ., Cancer Res ., 70: 18-23, 2010). As with the E. coli mutants, the phenotype of glmS - mutant Salmonella was described by culturing the mutant strain (SKS1001) in minimal medium (Fig. 9). The viability of glmS - mutation was reduced to 5x10 2 CFU after 12 hours at 5x10 4 CFU. However, the CFU of mutant type was increased from 5x10 4 to 2x10 9 as wild-type when the GlcNAc is present. In addition, glmS - mutant Salmonella strains with St GlmS + plasmids proliferated to a similar extent as those of the wild-type control without GlcNAc. Interestingly, E. coli, and even though substantially the same as that of the two kinds of Salmonella GlmS protein is only enough to vary only eight of the 609 amino acids, and Ec GlmS + p is glmS - The mutation failed to compensate for S. typhimurium .

3-2: 세포내 침투능 분석3-2: Cellular permeability assay

S. typhimurium은 동물 세포에 침입(invading)하거나 복제할 수 있다. 따라서 glmS - 돌연변이 살모넬라의 특성은 배양된 헬라세포와 BALB/c 마우스로부터 추출한 복막 대식세포로 조사할 수 있다. 상기 복막 대식세포는 20-30 g의 체중을 갖는 BALB/c와 BALB/c 무흉선(athymic) nu-/nu- 마우스의 복강 내에 4% 티오글리콜레이트(thioglycollate) 수용액 2 ㎖를 주사하고 3일 후 채취하였고, 37℃에서 4시간 동안 10% 우태아혈청(FBS)을 포함하는 DMEM로 배양한 후 부착되지 않은 세포를 제고하고 부착된 세포만 수집하여 실험에 사용하였다. 또한 상기 헬라 세포는 10% FBS와 1% 페니실린-스트렙토마이신을 포함하는 고 글루코스-DMEM 배지에서 배양하였다. 먼저, 3시간 간격으로 세포 내의 박테리아를 계수하는 방식으로 시간경과 분석을 수행하였다. GlcNAc의 존재 하에서 배양한 야생형 살모넬라 균주 및 glmS - 돌연변이 살모넬라 균주를 헬라 세포와 혼합한 후 세포내 박테리아를 10 ㎍/㎖ 젠타마이신(gentamicin, Sigma Chemical) 존재 하에서 계수하였다(Kim et al., J. Microbiol. Methods 64: 17-26, 2006)(도 10). 상기 세균 침투 분석(Bacterial invasion assays)는 이전에 보고된 바와 같이(Jeong et al., J. Bacteriol., 190: 6340-6350, 2008) 구체적으로, S. typhimurium 14028S 균주를 37℃ LB 배지에서 밤새 배양하였다. 상기 S. typhimurium을 신선한 배지에 접종하고 37℃에서 4시간 동안 배양하였다. 그 후 30분 동안 MOI 1:10으로 세포 단층의 감염(infection)을 위해 세포 배양 배지에 적절하게 희석하여 재부유 시켰다. 1x105개의 세포를 24-웰 플레이트에 파종하고, 배양기에서 5% CO2, 37℃ 조건으로 10% FBS가 포함된 DMEM 배지에 배양하였다. 감염된 세포(Infected cells)는 PBS(pH 7.4)로 3회 세척했다. 10 ㎍/㎖의 젠타마이신이 포함된 DMEM을 첨가한 후 30분 동안 배양하였다. 세포 내 박테리아는 용해 완충용액(lysis buffer (0.05% Triton X-100 in PBS, pH 7.4))으로 추출하여 수확하였고 콜로니의 계수는 GlcNAc가 보충된 BHI 한천 배지(brain-heart infusion agar plates)에서 3회 반복 수행되었다. S. typhimurium can invade or replicate animal cells. Therefore, the characteristics of glmS - mutant Salmonella can be investigated with cultured Hela cells and peritoneal macrophages extracted from BALB / c mice. The peritoneal macrophages BALB having a weight 20-30 g / c and BALB / c athymic (athymic) nu - / nu - injected with 4% thioglycolate (thioglycollate) solution ㎖ 2 into the abdominal cavity of mice and 3 days And cultured in DMEM containing 10% fetal bovine serum (FBS) for 4 hours at 37 ° C. Then, unattached cells were cultured and only the attached cells were collected and used in the experiment. The Hela cells were also cultured in high glucose-DMEM medium containing 10% FBS and 1% penicillin-streptomycin. First, time course analysis was performed in a manner that counts bacteria within the cells at 3 hour intervals. A wild-type Salmonella strains and glmS cultured in the presence of GlcNAc - a bacterial mutant Salmonella strains were mixed with HeLa cells after cell 10 ㎍ / ㎖ gentamicin (gentamicin, Sigma Chemical) was counted in the presence (Kim et al, J.. Microbiol. Methods 64: 17-26, 2006) (Figure 10). Bacterial invasion assays were performed as described previously (Jeong et al ., J. Bacteriol ., 190: 6340-6350, 2008) Specifically, strains of S. typhimurium 14028S were grown in LB medium Lt; / RTI > The S. typhimurium was inoculated into fresh medium and cultured at 37 DEG C for 4 hours. The cells were then appropriately diluted and resuspended in cell culture medium for infection of the cell monolayers at an MOI of 1:10 for 30 minutes. 1x10 5 cells were seeded in 24-well plates and cultured in DMEM medium containing 10% FBS at 5% CO 2 and 37 ° C in an incubator. Infected cells were washed three times with PBS (pH 7.4). DMEM containing 10 / / ml of gentamycin was added and incubated for 30 minutes. The intracellular bacteria were harvested by extraction with lysis buffer (0.05% Triton X-100 in PBS, pH 7.4) and the colonies were counted on a BHI agar plate supplemented with GlcNAc (brain-heart infusion agar plates) Times.

그 결과, 도 10에서 나타난 바와 같이, 헬라세포에 침입한 박테리아의 수는 대략 야생형 균주(흰 원)과 glmS - 돌연변이 박테리아(검은 원) 모두 대략 비슷하였다(3~4x103 CFU, T = 0시간). 야생형 살모넬라의 수는 감염 후 6시간 경과 후부터 증가하기 시작하였으며 감염 후 24시간 경과 후 106 CFU에 도달하였다. 반대로, glmS - 돌연변이 살모넬라의 수는 감염 후 6시간 경과 후 감소하기 시작하여 감염 후 24 시간 경과 후 10 CFU 미만에 도달했다. 이는 glmS - 돌연변이 살모넬라의 세포막 합성과 세포벽을 위한 필수 영양소가 동물시스템에 충분히 존재하고 있지 않음을 재차 확인시켜 주는 결과이다. 감소가 시작되는 시점이 야생형 박테리아의 수가 증가하기 시작되는 시점(감염 후 6시간 경과)과 일치 때문에 세포 내 glmS - 돌연변이 살모넬라의 수의 감소는 펩티도글리칸 합성의 실패의 효과에 기인하는 것으로 여겨진다. As a result, as shown in Figure 10, the number of bacteria entering the HeLa cells is substantially the wild type strain (white circle) glmS - All mutant bacteria (black circles) were approximately similar ( 3-4 × 10 3 CFU, T = 0 h). The number of wild-type Salmonella began to increase after 6 hours of infection and reached 10 6 CFU after 24 hours of infection. Conversely, the number of glmS - mutant Salmonellae began to decrease after 6 hours of infection and reached less than 10 CFU after 24 hours of infection. This confirms that the essential nutrients for cell membrane synthesis and cell wall of glmS - mutant Salmonella are not sufficiently present in animal systems. My starting point is reduced at the beginning of the increasing number of wild-type bacteria (elapsed six hours after infection) because the cells that match glmS - The reduction in the number of mutant Salmonella is believed to be due to the effect of the failure of peptidoglycan synthesis.

이어, 본 발명자들은 S.t GlmS + p로 형질전환된 glmS - 돌연변이 S. typhimurium의 침입과 세포 내의 증식을 분석하였다(도 11). 감염 후 0시간 및 24시간 경과 후 세포 내 박테리아를 계수한 결과, 도 11A에서 나타난 바와 같이 glmS + 유전자가 보상된 glmS - 돌연변이 살모넬라 균주는 헬라 세포에 침입하고 야생형 균주와 같이 세포내에서 증식하였음을 보여준다. 이는 복막 대식 세포를 통한 실험에도 동일하게 나타났다(도 11B).Then, the present inventors transformed glmS switch to St GlmS + p - were analyzed in the invasion and cell proliferation of the mutant S. typhimurium (Fig. 11). Post-infection 0 hours and 24 hours after the result of counting the bacteria cells, glmS the glmS + gene is compensated as shown in Figure 11A - mutant Salmonella strain is that it has grown in the cell, such as breaking into HeLa cells and the wild type strain Show. This was also the same in experiments with peritoneal macrophages (Fig. 11B).

3-3: 플라스미드 유지 여부 확인3-3: Check whether plasmid is maintained

glmS를 이용한 균형-치사 시스템의 정확도(fidelity)는 시험관내 조건에서 야생형 균주와 S.t GlmS + p을 보유한 glmS - 돌연변이 살모넬라 균주를 사용하여 조사되었다(도 12). 그 결과 도 12에서 나타난 바와 같이, glmS - 돌연변이 균주(SKS1002, 도 12의 A)의 경우, GlcNAc가 보충된 배지에서 배양될 때(흰 원) 6 일째 S.t GlmS + p의 99% 이상은 소실되었다. 그러나 GlcNAc가 부족한 배지에서 배양될 때(검은 원)는 엄격하게 유지되었다. 야생형 균주(SHJ2037, 도 12의 B)의 경우, S.t GlmS + p는 항생제가 존재할 때(검은 원)에는 유지가 되었으나, 항생제가 없을 때(흰 원) 빠르게 손실되었다.g balanced using lmS-accuracy (fidelity) of the lethal system is glmS held by the wild type strain and St GlmS + p in vitro conditions was investigated by using the mutant Salmonella strain (Fig. 12). As a result, as shown in Figure 12, glmS - mutant strain for (SKS1002, Fig. A 12), when cultured in a GlcNAc supplemented medium (white circles) at least 99% of the day 6 St GlmS + p disappeared . However, when cultured in medium lacking GlcNAc (black circle), it was strictly maintained. For the wild-type strain (SHJ2037, B of FIG. 12), St GlmS + p is, but is held there when the antibiotic is present (black circles), in the absence of antibiotic (white circle) was rapidly lost.

마지막으로, 살모넬라 glmS 균형-치사 시스템을 S.t GlmS + p를 보유한 glmS - 돌연변이 살모넬라 균주와 야생형 살모넬라 균주로 동물 모델에서 검증하였다. 다만, S. typhimurium은 설치류에 있어서 독성이 크기 때문에, ΔppGpp 합성에 결여된 약독화(attenuated) S. typhimurium 돌연변이 균주가 사용되었다(Jeong et al., J. Bacteriol., 190: 6340-6350, 2008). relAspoT에 의한 ppGpp의 합성은 S. typhimurium의 독성에 필요하다(Song et al., J. Biol. Chem., 279: 34183-34190, 2004). 카나마이신(kanamycin)과 클로람페니콜(chloramphenicol)에 둘 다 모두에 저항성을 가진 ppGpp-null 돌연변이(relA::kan, spot::cat) 균주와 glmS - 돌연변이를 보유한 ppGpp-null 돌연변이 균주를 암피실린 저항성을 가진 S.t GlmS + p로 형질전환시켰다. 상술한 바와 같이, CT26 세포가 이식된 종양 모델 마우스 구축 14일 후, GlmS + pLux를 보유한 ΔppGpp 또는 ΔppGpp/glmS - 살모넬라 균주 3x107 CFU를 꼬리정맥을 통하여 각 마우스에 정맥 주사를 주입하였다. 지정된 날짜에 종양 조직을 채취하였고, 균질화 한 후 카나마이신 및 클로람페니콜을 필수적으로 포함하고 선택적으로 암피실린이 포함되거나 포함되지 않은 GlcNAc이 보충된 LB 평판배지 상에 도말하였다. 그런 다음, 박테리아(KanR CatR)의 총 숫자와 암피실린 저항성 플라스미드(AmpR)을 보유한 박테리아의 수를 측정하였다(도 13). 그 결과, 도 13에서 나타난 바와 같이, S.t GlmS + p을 보유한 glmS - 돌연변이 균주(SKS1002, 도 13의 A)의 경우 전체 세포수(검은 막대)와 암피실린 저항성 세균수(흰 막대)가 동일하였고, 감염 1일 경과 후 107에서 5일 경과 후에 5x109으로 증가한 뒤, 이 후로 점차적으로 감소하는 양상을 나타낸 반면, S.t GlmS + p을 보유한 야생형 살모넬라 균주(SHJ2037, 도 13의 B)의 경우 전체 세포수는 상기 glmS - 돌연변이 균주와 동일한 양상을 나타냈으나, 암피실린 저항성 세포수는 감염 1일 경과 후에는 전체 세포수보다 50배가 적으며, 5일 경과 후에는 5000배가 적고, 12일 경과 후에는 10000배 이상으로 적었다. 상기 결과는 살모넬라 glmS - 균형-치사 숙주-벡터 시스템이 동물에서 선택 결정자(selective determinant)가 존재하지 않는 상황에서도 플라스미드의 유지를 보증함을 보여준다.Finally, Salmonella glmS balanced-lethal system for glmS have to St GlmS + p - Mutant Salmonella strains and wild type Salmonella strains were tested in animal models. However, since S. typhimurium is toxic in rodents, an attenuated S. typhimurium mutant lacking ΔppGpp synthesis has been used (Jeong et al., J. Bacteriol., 190: 6340-6350, 2008 ). The synthesis of ppGpp by relA and spoT is required for the toxicity of S. typhimurium (Song et al ., J. Biol. Chem. , 279: 34183-34190, 2004). Kanamycin (kanamycin) and chloramphenicol (chloramphenicol) both ppGpp-null mutant having resistance to both (relA :: kan, spot :: cat ) strain and glmS - St for ppGpp-null mutant strains have mutations with ampicillin resistance 0.0 & gt ; GlmS + p & lt ; / RTI > Was injected intravenously to each mouse via the Salmonella strain to 3x10 7 CFU tail vein -, CT26 cells to establish an implanted tumor mouse model after 14 days, or ΔppGpp ΔppGpp / glmS holds the GlmS + pLux as described above. Tumor tissues were harvested at the indicated dates and homogenized and plated on LB plate media supplemented with GlcNAc, which essentially contained kanamycin and chloramphenicol and optionally did not contain ampicillin. The total number of bacteria (Kan R Cat R ) and the number of bacteria carrying the ampicillin resistant plasmid (Amp R ) were then measured (Figure 13). As a result, as shown in FIG. 13, St GlmS + p to have glmS - mutant strain for (SKS1002, Figure A of 13) the total number of cells was the same (black bars) and ampicillin-resistant bacteria (white bars), infection days 10 to 75 days after on the other hand, after lapse of showing a tendency to gradually decrease after, since this increased to 5x10 9, the case of St GlmS + p wild-type Salmonella strains (SHJ2037, B in Fig. 13) held by the total number of cells is the glmS - same pattern with mutant strain But the number of ampicillin - resistant cells was 50 times less than the total number of cells after 1 day of infection, 5000 times less after 5 days, and less than 10000 times after 12 days. The results show that the Salmonella glmS - balance-lethal host-vector system ensures the maintenance of the plasmid even in the absence of a selective determinant in the animal.

본 발명은 상술한 실시예 및 실험예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예 및 실험예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. I will understand. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

<110> NDUSTRY FOUNDATION OF CHONNAM NATIONAL UNIVERSITY <120> Novel bacterial vector system based on glmS <130> PD12-0449 <160> 16 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 83 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer1 <400> 1 ttactcaacc gtaaccgatt ttgccaggtt acgcggctgg tcaacgtcgg tgccttgatt 60 gtgtaggctg gagctgcttc gaa 83 <210> 2 <211> 83 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer2 <400> 2 atgtgtggaa ttgttggcgc gatcgcgctt cgtgatgtag ctgaatcctt cttgaaggtc 60 atatgaatat cctccttcgt tcc 83 <210> 3 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer3 <400> 3 ggaagcttat gtgtggaatt gttggcg 27 <210> 4 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer4 <400> 4 gggtcgactt actcaaccgt aacagatttt g 31 <210> 5 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer5 <400> 5 gggctagaat gtgtggaatt gttggc 26 <210> 6 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer6 <400> 6 gggaagcttt tactctacgg taaccgattt c 31 <210> 7 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer7 <400> 7 ggcccggggt gagttagctc actcattag 29 <210> 8 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer8 <400> 8 aaacccgggg aattctagag tcgccgc 27 <210> 9 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer9(lux1 primer) <400> 9 gggaattcta taccgaaact acatac 26 <210> 10 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer10(lux2 primer) <400> 10 gggtctagag cacttaatgc cgctact 27 <210> 11 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer11 <400> 11 gggaattcca tggtcatagc tgtttc 26 <210> 12 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer12 <400> 12 gtgagctcgg gatcctctag agtcga 26 <210> 13 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer13 <400> 13 aagtcgacat gtgtggaatt gttggcg 27 <210> 14 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer14 <400> 14 gggtcgactt actcaaccgt aacagatttt g 31 <210> 15 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer15 <400> 15 aaagtcgaca tgtgtggaat tgttggc 27 <210> 16 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer16 <400> 16 ggggtcgact tactctacgg taaccgattt c 31 <110> NDUSTRY FOUNDATION OF CHONNAM NATIONAL UNIVERSITY <120> Novel bacterial vector system based on glmS <130> PD12-0449 <160> 16 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 83 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer 1 <400> 1 ttactcaacc gtaaccgatt ttgccaggtt acgcggctgg tcaacgtcgg tgccttgatt 60 gtgtaggctg gagctgcttc gaa 83 <210> 2 <211> 83 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer 2 <400> 2 ctgaatcctt atatgaatat cctccttcgt tcc 83 <210> 3 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer 3 <400> 3 ggaagcttat gtgtggaatt gttggcg 27 <210> 4 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer 4 <400> 4 gggtcgactt actcaaccgt aacagatttt g 31 <210> 5 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer 5 <400> 5 gggctagaat gtgtggaatt gttggc 26 <210> 6 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer 6 <400> 6 gggaagcttt tactctacgg taaccgattt c 31 <210> 7 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer7 <400> 7 ggcccggggt gagttagctc actcattag 29 <210> 8 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer8 <400> 8 aaacccgggg aattctagag tcgccgc 27 <210> 9 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PCR primer 9 (lux1 primer) <400> 9 gggaattcta taccgaaact acatac 26 <210> 10 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PCR primer 10 (lux2 primer) <400> 10 gggtctagag cacttaatgc cgctact 27 <210> 11 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer 11 <400> 11 gggaattcca tggtcatagc tgtttc 26 <210> 12 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer 12 <400> 12 gtgagctcgg gatcctctag agtcga 26 <210> 13 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer 13 <400> 13 aagtcgacat gtgtggaatt gttggcg 27 <210> 14 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer14 <400> 14 gggtcgactt actcaaccgt aacagatttt g 31 <210> 15 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer 15 <400> 15 aaagtcgaca tgtgtggaat tgttggc 27 <210> 16 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR primer 16 <400> 16 ggggtcgact tactctacgg taaccgattt c 31

Claims (20)

glmS 유전자가 결실된 약독화 그람음성균에 선택표지자(selection marker)로 glmS 유전자 및 프로모터에 작동 가능하게 연결된 외래 유전자를 포함하는 플라스미드가 형질도입된 형질전환 약독화 그람음성균을 유효성분으로 포함하는 항생제 사용 없이 동물 체내에 투여된 상기 형질전환 약독화 그람음성균에서의 상기 플라스미드의 소실 방지용 조성물.Use of antibiotics containing as an active ingredient a transgenic, attenuated Gram-negative bacillus transfected with a plasmid containing a glmS gene and a foreign gene operably linked to the promoter as a selection marker for the attenuated Gram-negative bacteria in which the glmS gene has been deleted A composition for preventing the loss of the plasmid in a transformed attenuated Gram-negative organism, 제1항에 있어서,
상기 약독화는 pab, nadA, pncB, pmi, rpsL, ompR, htrA, hemA, rfc, poxA, galU, aro, galE, cya, cyp, crp, cdt, pur, phoP, phoQ, ssa, guaA, guaB, clpP, clpX fliD, flgK, flgL, relA 또는 spoT 유전자의 음성 돌연변이에 의한 것인, 조성물.
The method according to claim 1,
The attenuation may be selected from the group consisting of pab, nadA, pncB, pmi, rpsL, ompR, htrA, hemA, rfc, poxA, galU, aro, galE, cya, cyp, crp, cdt, pur, phoP, phoQ, ssa, guaA, guaB, clpP, clpX fliD, flgK, flgL, relA or spoT gene.
제1항에 있어서,
상기 그람음성균은 살모넬라속(Salmonella spp.), 헬리코박터속(Helicobacter spp.), 시겔라(Shigella spp.), 엔테로박터속(Enterobacter spp.), 세라티아속(Serratia spp.), 스테노트로포모나스속(Stenotrophomonas spp.), 브델로비브리오속(Bdellovibrio spp.), 레지오넬라속(Legionella spp.), 슈도모나스속(Pseudomonas spp.), 모락셀라속(Moraxella spp.), 프로테우스속(Proteus spp.), 에스테리치아속(Escherichia spp.) 또는 예르시니아속(Yersinia spp.)에 속하는, 조성물.
The method according to claim 1,
The Gram-negative bacteria may be selected from the group consisting of Salmonella spp., Helicobacter spp., Shigella spp., Enterobacter spp., Serratia spp. seusok (Stenotrophomonas spp.), genus Vibrio as beudel (Bdellovibrio spp.), Legionella genus (Legionella spp.), Pseudomonas species (Pseudomonas spp.), morak Cellar in (Moraxella spp.), Proteus in (Proteus spp.), Wherein the composition belongs to Escherichia spp. Or Yersinia spp.
제1항에 있어서,
상기 외래 유전자는 치료용 유전자, 조영용 유전자 또는 항원 단백질을 암호화하는 유전자인, 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the foreign gene is a gene encoding a therapeutic gene, an imaging gene, or an antigen protein.
삭제delete 제4항에 있어서,
상기 치료용 유전자는 항암 단백질을 암호화하는 유전자인, 조성물.
5. The method of claim 4,
Wherein the therapeutic gene is a gene encoding an anti-cancer protein.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 프로모터는 항상성 프로모터 또는 유도성 프로모터인, 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the promoter is a homeostatic promoter or an inducible promoter.
제9항에 있어서,
상기 유도성 프로모터는 PBAD인, 조성물.
10. The method of claim 9,
Wherein the inducible promoter is P BAD .
제6항에 있어서,
상기 항암 단백질은 단백질 독소, 암항원에 특이적인 항체 또는 상기 항체의 단편, 종양억제 유전자(tumor suppressor gene) 또는 항혈관생성인자(antiangiogenic factor)인, 조성물.
The method according to claim 6,
Wherein the anticancer protein is a protein toxin, an antibody specific for a cancer antigen or a fragment thereof, a tumor suppressor gene or an antiangiogenic factor.
삭제delete 삭제delete 삭제delete glmS 유전자가 결실된 약독화 그람음성균에 선택표지자(selection marker)로 glmS 유전자 및 프로모터에 작동 가능하게 연결된 외래 유전자가 포함된 플라스미드가 형질도입된 형질전환 약독화 그람음성균을 항생제 투여 없이 인간을 제외한 동물에 투여하는 단계를 포함하는 동물에 투여된 상기 형질전환 약독화 그람음성균에서 상기 플라스미드의 소실을 억제하는 방법.Transgenic attenuated Gram-negative bacteria transfected with a plasmid containing a foreign gene operably linked to the glmS gene and the promoter as selection markers for attenuated Gram-negative bacteria in which the glmS gene has been deleted can be administered to animals other than humans without administration of antibiotics Wherein said method comprises administering to said animal an effective amount of said plasmid. 제15항에 있어서,
상기 외래 유전자는 치료용 유전자, 조영용 유전자 또는 항원 단백질을 암호화하는 유전자인, 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the foreign gene is a gene encoding a therapeutic gene, an imaging gene, or an antigen protein.
삭제delete 삭제delete 제16항에 있어서,
상기 항원 단백질은 세균, 진균, 기생충 또는 바이러스 유래의 면역원성 단백질인, 방법.
17. The method of claim 16,
Wherein said antigenic protein is an immunogenic protein derived from a bacterium, fungus, parasite or virus.
삭제delete
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