KR101908438B1 - A MANUFACTURING METHOD FOR SOLUBLE AND ACTIVE RECOMBINANT PROTEIN USING Aminoacyl tRNA synthetase N-terminal domain AS FUSION PARTNER AND A PRODUCT THEREOF - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단백질폴딩 유도기술인 퓨젼 단백질 발현 기술을 이용하여 대장균에서 수용성 유전자재조합 단백질을 효율적으로 생산하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인플루엔자 항원 단백질인 헤마글루티닌(hemagglutinin; HA) 항원 중 면역특이성을 유도하는 HA1 부위와 단백질수용성 발현유도 융합파트너인 ARSNTD(Aminoacyl tRNA synthetase N-terminal domain)을 융합하여 ARSNTD-HA 융합단백질을 수용성으로 발현하고 이를 삼중체로 자가 조립을 유도하여 감염을 효과적으로 방어하는 예방백신으로 개발하는 것이고, 또한 인간 파필로마 바이러스(Human Papilloma virus, HPV)의 L1을 ARSNTD-L1 융합단백질로 발현하여 수용성 캡시드를 형성하고 HPV의 감염을 효과적으로 방어하는 예방백신의 개발에 관한 것이다.The present invention relates to a method for efficiently producing a water-soluble recombinant protein in Escherichia coli using fusion protein expression technology, which is a protein folding induction technique, and more particularly to a method for efficiently producing an influenza antigen protein hemagglutinin (HA) HA-1 region that induces specificity and ARSNTD (Aminoacyl tRNA synthetase N-terminal domain), which is a fusion protein fusion protein-inducing fusion partner, are expressed to express the ARSNTD-HA fusion protein in a water-soluble state, The present invention relates to the development of a prophylactic vaccine that is developed as a preventive vaccine and also expresses L1 of human papilloma virus (HPV) as an ARSNTD-L1 fusion protein to form a water-soluble capsid and effectively protect against infection with HPV.
Description
본 발명은 ARSNTD를 융합파트너로 이용한 수용성 및 활성형 재조합단백질의 생산방법 및 생산물에 관한 것이다.The present invention relates to a method and a product for producing a water-soluble and active type recombinant protein using ARSNTD as a fusion partner.
유전자 재조합 인플루엔자 백신 및 파필로마바이러스 백신 등 재조합 단백질백신에 있어 이를 수용성으로 만들기 위해서는 융합파트너를 이용한 단백질의 발현 시스템이 필요하다. 기존의 융합파트너들의 경우 퓨전파트너의 크기가 큰 문제를 가지거나, 멀티머 형성에 문제를 가지고 있다. 특히 기존 특허[대한민국 특허 10-0890579]에서 이용되어진 LysRS나 LysN등은 이합체를 형성하여 멀티머 형성을 방해하기도 하고, 기존 융합파트너의 경우 유래가 대장균이기 때문에 해당 시스템을 이용하여 생산된 백신은 면역반응을 일으키는 등의 문제가 대두되었다.In recombinant protein vaccines such as recombinant influenza vaccine and papilloma virus vaccine, a protein expression system using a fusion partner is required to make the vaccine soluble. In the case of existing fusion partners, the size of the fusion partner has a problem or has a problem in formation of a multimer. In particular, LysRS or LysN used in the existing patent [Korean Patent No. 10-0890579] may form a dimer to interfere with the formation of multimers. In the case of existing fusion partners, Escherichia coli is the origin of the vaccine. Therefore, And the like.
계절형 인플루엔자 바이러스의 높은 항원변이성과 판데믹 종의 잦은 출현은 높은 의료비 부담과 에볼라, 메르스와 같은 다른 감염성 질병처럼 인간 건강에 있어 중대한 사회경제학적 손실을 일으킨다[1, 42, 43, 44]. The high antigenic variability of seasonal influenza viruses and the frequent occurrence of pandemic species cause significant socioeconomic losses in human health, such as high medical burden and other infectious diseases such as Ebola and Mels [1, 42, 43, 44].
인플루엔자 A 바이러스의 헤마글루티닌(HA) 표면 항원은 자연면역의 중요한 요소이며 수용체 부착이나 막의 융합 같은 세포 부착에 있어 중요한 역할을 한다[5, 33]. 삼량체 막 관통 단백질인 바이러스 HA는 각각 여러 개의 이황화결합을 가지고 있는 HA1 과 HA2, 2개의 단위체로 구성되어 있다[14, 15]. HA단백질은 인플루엔자백신에서 감염으로부터 보호하는 항체를 유도하는 주요 항원으로 알려져 있다. Hemagglutinin (HA) surface antigen of influenza A virus is an important component of innate immunity and plays an important role in cell adhesion such as receptor attachment or membrane fusion [5, 33]. Viral HA, a trimeric membrane penetration protein, consists of two units, HA1 and HA2, each with several disulfide bonds [14, 15]. The HA protein is known to be the major antigen in influenza vaccines leading to antibodies that protect against infection.
재조합 기술을 사용한 HA 생산은 전통적인 인플루엔자 바이러스 항원 생산에 있어 계란에서의 HA생산이 긴 시간이 걸리는 점, 계란공급에 따라 영향을 받는 점, 세포 기반 배양법의 높은 비용 등 여러 문제점을 해결할 수 있다[6]. 재조합 기술은 여러 세포 배양 시스템에서의 바이러스유사입자(VLP) 백신 생산을 가능하게 한다[45]. 세균에서 재조합 항원은 한 달 이내에 생산 가능하며 비용이 적고 전통적 생산 방법에 비해 스케일 업이 쉽다[25]. 그러나 이러한 시스템은 전통적인 생산 시스템에 비해 박테리아 내에서 효과적인 재조합 바이러스 HA 생산은 빠르고 안전하지만 몇 가지 실제적인 문제점이 있다[9].HA production using recombinant technology can solve many problems such as high production of HA in eggs, influenced by egg supply, and high cost of cell-based culture in traditional influenza virus antigen production [6 ]. Recombinant techniques enable the production of virus-like particle (VLP) vaccines in various cell culture systems [45]. In bacteria, recombinant antigens can be produced within a month, are less costly and are easier to scale up than traditional production methods [25]. However, these systems are faster and safer to produce recombinant HA in bacteria than traditional production systems, but there are some practical problems [9].
HA 단백질의 조립 문제와 적절한 접힘에 있어서의 어려움은 대장균에서 백신 항원을 만드는데 있어 가장 큰 장애물이다[10]. 박테리아에서 생산 시 재조합 HA의 발현 수준은 높지만 종종 적절하게 접혀 삼량체를 이루는데 실패한다[27, 30, 36]. 기존의 특허기술(특허등록번호 10-0890579)에서 명시된 LysRS를 신규 융합 파트너로 사용한 과거의 연구는 LysRS의 이량체가 HA가 삼량체로 이루는 것을 방해 한다. 이뿐 아니라 LysRS의 항원성이 너무 높아서 원하는 목적단백질보다 LysRS에 대한 항체생성이 더 많은 문제를 보여주었다[11].The challenge of assembling the HA protein and the difficulty in proper folding are the biggest obstacles to making vaccine antigens in E. coli [10]. In bacterial production, the expression level of recombinant HA is high but often fails to adequately fold trimers [27, 30, 36]. Previous studies using LysRS as a new fusion partner, as described in the existing patented technology (Patent Registration No. 10-0890579), inhibit the dimerization of LysRS from trimerization of HA. In addition, the antigenicity of LysRS was so high that antibody production to LysRS was more problematic than the desired target protein [11].
최근 연구에 따르면 폴돈 이라는 자연적으로 삼량체를 이루는 박테리오파지 T4 피브리틴을 HA의 C 말단에 붙이는 것이 재조합 HA의 수용성 발현을 가능하게 해준다고 한다. 또한 포유류 세포에서 발현되는 철을 함유한 세포내 단백질인 페리틴과 결합된 재조합 HA 가 자발적으로 조립되어 페리틴 표면에 9개의 삼량체 바이러스 스파이크를 생성한다는 것이 증명되었다[8]. 이러한 연구들은 재조합 HA 항원이 적절하게 접혀 삼량체를 이루는 것을 돕고 융합된 단백질에 대항해 생산되는 원치 않는 항체에의 생산을 피할 수 있는 다른 효과적인 융합태그가 필요하다는 것을 보여준다[24, 27].Recent studies suggest that the addition of the naturally trimerized bacteriophage T4 fibrin, known as the PODON, to the C-terminus of HA allows water-soluble expression of recombinant HA. It has also been demonstrated that recombinant HA bound to ferritin, an intracellular protein containing iron, expressed in mammalian cells, spontaneously assembles to produce nine trimeric viral spikes on the ferritin surface [8]. These studies show that other effective fusion tags are needed to help recombinant HA antigens fold properly to form trimers and to avoid production on unwanted antibodies produced against the fused protein [24, 27].
바이러스 유래 단백질을 이용한 재조합단백질백신이나 저온에 적응시켜 그 병원성이 약화된 바이러스를 이용한 생백신은 인플루엔자 바이러스 예방에 실제로 좋은 효과를 나타내고 있다. 하지만 상기한 바와 같이 재조합 단백질백신의 경우 제대로 기능을 하는 바이러스 항원을 생산하는데 있어서 많은 어려움이 있다. 포유류 세포 등 진핵생물을 이용하는 경우 많은 시간과 비용이 드는 문제점이 있고 대장균과 같은 원핵생물을 이용할 때는 제대로 protein folding이 되지 않거나 중화항체를 생산하지 못하는 문제점들이 존재하였다. 이처럼 대장균에서 발현된 재조합 바이러스 항원을 백신으로 사용하는데 있어 인플루엔자 헤마글루티닌 당단백질 막의 수용성 발현과 HA 단량체가 세포와의 결합과 면역원성에 중요한 삼량체를 이뤄야 하는 등의 과제가 요구된다. A recombinant protein vaccine using a virus-derived protein or a live vaccine using a virus having its pathogenicity weakened by adaptation to a low temperature has actually shown a good effect for the prevention of influenza virus. However, as described above, the recombinant protein vaccine has many difficulties in producing a functioning virus antigen. There is a problem that it takes much time and expense to use eukaryotic cells such as mammalian cells and there are problems that protein folding or neutralizing antibody can not be produced properly when prokaryotes such as Escherichia coli are used. Thus, in using recombinant viral antigens expressed in Escherichia coli as a vaccine, water-soluble expression of an influenza hemagglutinin glycoprotein membrane and formation of trimers important for the binding of HA monomer to cells and immunogenicity are required.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고, 상기의 필요성에 의하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 재조합 단백질을 생산함에 있어 이를 수용성으로 만들기 위해서는 융합파트너를 이용한 단백질의 발현 시스템을 제공하는 것이다. DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a protein expression system using a fusion partner in order to render the recombinant protein soluble in water.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 ARSNTD(Aminoacyl tRNA synthetase N-terminal domain)을 융합파트너로 이용한 단백질의 생산방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for producing a protein using ARSNTD (Aminoacyl tRNA synthetase N-terminal domain) as a fusion partner.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 ARSNTD(Aminoacyl tRNA synthetase N-terminal domain)은 서열번호 1 또는 2에 기재된 아미노산 서열로 이루어진 것이 바람직하나 상기 서열에 하나 이상의 치환, 결손 등의 돌연변이를 유도하여 본 발명이 목적하고자 하는 효과를 달성하는 모든 변이체도 본 발명의 범위에 포함된다.In one embodiment of the present invention, the ARSNTD (Aminoacyl tRNA synthetase N-terminal domain) is preferably composed of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 2, but the mutation All variants which achieve the effect intended by the invention are also included in the scope of the present invention.
또 본 발명은 ARSNTD을 융합파트너로 사용하여 인플루엔자 헤마글루티닌 (HA)항원을 수용성 삼중체의 형태로 생산하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing an influenza hemagglutinin (HA) antigen in the form of a water-soluble trimer using ARSNTD as a fusion partner.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 헤마글루티닌 (HA)항원은 헤마글루티닌 단백질의 HA1 부위인 것이 바람직하고, 상기 헤마글루티닌 (HA)항원은 H1형, H3형, H5형, 또는 B형 인플루엔자 바이러스 유래 HA인 것이 바람직하고 상기 항원서열은 각각 서열번호 3 내지 6에 기재된 아미노산 서열로 이루어진 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the present invention, the hemagglutinin (HA) antigen is preferably a HA1 site of hemagglutinin protein, and the hemagglutinin (HA) antigen is preferably H1 type, H3 type, H5 type , Or HA derived from influenza B virus, and the antigenic sequences are preferably composed of the amino acid sequences set forth in SEQ ID NOS: 3 to 6, respectively, but are not limited thereto.
또 본 발명은 ARSNTD-HA 삼중체 융합단백질을 백신항원으로 사용하는 인플루엔자 예방백신을 제공한다.In addition, the present invention provides an influenza preventive vaccine using an ARSNTD-HA trine fusion protein as a vaccine antigen.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 백신은 ARSNTD의 N 말단 부위를 ARSNTD 융합짝으로 사용하고 헤마글루티닌 HA1 부위를 항원으로 사용하는 것이 바람직하고, 상기 백신은 H1형, H3형, H5형, 또는 B형 인플루엔자 바이러스 유래 HA를 백신항원으로 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the present invention, it is preferred that the vaccine uses the N-terminal region of the ARSNTD as an ARSNTD fusion pair and the hemagglutinin HA1 region as an antigen, and the vaccine is H1 type, H3 type, H5 type , Or HA derived from influenza B virus is used as a vaccine antigen, but is not limited thereto.
또한 본 발명은 ARSNTD을 융합파트너로 사용하여 파필로마 바이러스(HPV) 단백질을 수용성 캡시드의 형태로 생산하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a papilloma virus (HPV) protein in the form of a water soluble capsid using ARSNTD as a fusion partner.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 방법은 HPV 단백질의 L1 부위를 항원으로 사용하는 것이 바람직하고, 상기 HPV 단백질의 L1 부위는 HPV 16 L1 또는 HPV 18 L1 부위인 것이 바람직하고 상기 L1 부위 서열은 서열번호 7 내지 8에 기재된 아미노산 서열로 이루어진 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the present invention, the L1 region of the HPV protein is preferably used as an antigen, and the L1 region of the HPV protein is preferably
또 본 발명은 ARSNTD-L1 캡시드 융합단백질을 백신항원으로 사용하는 파필로마 바이러스(HPV) 예방백신을 제공한다.The present invention also provides a vaccine against papilloma virus (HPV) using ARSNTD-L1 capsid fusion protein as a vaccine antigen.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 백신은 Aminoacyl tRNA synthetase N-terminal domain의 N 말단 부위를 융합짝으로 사용하고 HPV L1 부위를 항원으로 사용하는 것이 바람직하고, 상기 백신은 HPV 유래 L1를 백신항원으로 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the present invention, it is preferable that the vaccine uses the N-terminal region of the N-terminal domain of Aminoacyl tRNA synthetase as a fusion partner and the HPV L1 region as an antigen, and the vaccine uses HPV- But it is not limited thereto.
또 본 발명은 다음 단계를 포함하는 ARSNTD 백신의 생산방법을 제공한다: a) 바이러스 유사입자(VLP, Virus-like Particle)의 유전자를 ARSNTD와 융합된유전자를 제조하는 방법; 및 b) ARSNTD와 바이러스유사입자가 퓨전된 상태로 발현하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing an ARSNTD vaccine comprising the steps of: a) producing a gene fused with ARSNTD, a gene of virus-like particle (VLP); And b) expressing the ARSNTD and the virus-like particle in a fusion state.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 방법은 b) 단계에서 발현된 단백질을 정제하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 방법은 정제된 단백질을 모노머 이상으로 중합시키는 것을 추가적으로 포함하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the invention, the method further comprises the step of purifying the protein expressed in step b), wherein the method further comprises the step of polymerizing the purified protein over a monomer, Or more.
이하 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.
본 발명에서는 재조합 HA의 용해도를 향상시키기 위해 우리는 RNA 상호작용 기능이 있는 단백질의 N-말단 도메인을 바이러스 항원 단백질의 융합파트너로 사용하였다. 이러한 융합을 통해 수용성으로 인플루엔자 항원단백질인 헤마글루티닌(hemagglutinin; HA) 삼중체(trimer)를 매우 효율적으로 생산함에 성공하였고 이는 실험동물을 대상으로 면역시 매우 우수한 방어면역을 제공하는 백신으로의 효능을 검증하였다.In the present invention, in order to improve the solubility of recombinant HA, we used the N-terminal domain of the RNA-interacting protein as a fusion partner of the viral antigen protein. This fusion resulted in a highly efficient production of influenza antigen protein hemagglutinin (trimer), which is water-soluble. This is a vaccine that provides excellent defense immunity to experimental animals. The efficacy was verified.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에서는 포유류의 ARS의 4개의 도메인 중 첫 번째 도매인인 약 70 아미노산 크기의 ARSNTD(aminoacyl tRNA synthetase N-terminal domain)를 박테리아에서의 바이러스 단백질의 수용성 발현을 위한 결합 파트너로 사용하였다. ARSNTD는 대장균이나 효모의 tRNA ligase에는 존재하지 않으며 사이즈는 작지만 LysRS처럼 RNA와 상호작용하는 기능을 일부 가지고 있다. 상호작용 하는 RNA가 샤페론처럼 작용하기 때문에 ARSNTD가 응집되기 쉬운 단백질의 용해도를 향상시킬 수 있다[12, 13]. ARSNTD의 큰 용해도는 그것의 작은 크기에도 불구하고 결합되어 있는 바이러스 단백질의 용해도를 향상 시킬 수 있다[28]. 게다가 ARSNTD의 작은 크기는 멀티머를 형성해야만 하는 단백질들의 생산을 가능하게 하고, 불필요한 면역반응을 일으키는 항체생성요소를 감소시킬 수 있다. 따라서 ARSNTD는 기존의 한계를 뛰어넘은 융합파트너라고 할 수 있다. In the present invention, the ARSNTD (aminoacyl tRNA synthetase N-terminal domain) of about 70 amino acids in size, the first of four domains of mammalian ARS, was used as a binding partner for the aqueous expression of viral proteins in bacteria. ARSNTD is absent in E. coli or yeast tRNA ligase and small in size, but has some of its functions to interact with RNA like LysRS. Because the interacting RNA acts like a chaperone, ARSNTD can improve the solubility of proteins that are prone to aggregation [12, 13]. The high solubility of ARSNTD can improve the solubility of the viral proteins bound in spite of its small size [28]. In addition, the small size of ARSNTD allows the production of proteins that must form multimers, and can reduce antibody-producing elements that cause unwanted immune responses. Therefore, ARSNTD is a convergence partner that surpasses existing limitations.
더 철저하게 융합 파트너에 대한 원치 않는 항체의 생성을 피하기 위해 재조합 항원을 접종하고자 하는 동물(쥐 혹은 토끼)로부터 ARSNTD를 클로닝 하였다. 궁극적으로 인체를 대상으로 백신을 개발하기 위하여 인체유래 ARSNTD를 융합파트너로 사용할 수 있다.ARSNTD was cloned from an animal (rats or rabbits) inoculated with the recombinant antigen to avoid the generation of unwanted antibodies to the fusion partner more thoroughly. Ultimately, human-derived ARSNTD can be used as a fusion partner to develop a vaccine against the human body.
이러한 유전자 재조합 단백질을 발현, 생산, 정제하였다. 정제항원을 쥐를 대상으로 하는 면역 후 공격접종으로부터 탁월하게 보호하는 예방기능을 입증하였다. 즉 본 연구에서 사용된 수용성 재조합단백질이 쥐에서의 면역원성 실험을 통하여 효과적인 항원으로 사용될 수 있는지에 대하여 백신을 접종한 쥐에게 바이러스로 공격접종하여 사망률과 몸무게의 변화를 측정하여 이를 근간으로 본 백신이 효과적으로 작용하고 있다는 것을 증명하였다. 이를 중화항체실험을 통하여 바이러스를 불활성화 시키는 중화항체가 생산되었다는 것을 실험으로 입증하였다. 이러한 결과들은 유행성독감, 팬더믹, 및 고병원성조류인플루엔자 예방백신을 더욱 저렴하고 신속하게 개발하는 방법으로 사용될 것으로 예상된다.These gene recombinant proteins were expressed, produced and purified. And proved a preventive function that excellently protects the purified antigen from attack immunization after immunization against rats. In other words, whether the water-soluble recombinant protein used in this study can be used as an effective antigen through the immunogenicity test in rats was determined by measuring the changes in mortality and weight by vaccinating the mice with the virus, And that it is effective. This experiment proved that a neutralizing antibody which inactivates the virus was produced through the neutralizing antibody test. These results are expected to be used as a way to develop pandemic, pandemic, and highly pathogenic avian influenza vaccines in a more inexpensive and rapid manner.
PR8 H1N1 바이러스에 대한 예방효능은 대장균에서 발현된 백신항원이 자연형의 형태로 적절하게 접힘에 기인함을 보여준다. 따라서 병원성 인플루엔자 바이러스에 대한 예방백신항원에 적합하고 향후 항원변이에, 계절성 인플루엔자 그리고 H3, H5, H7, B 바이러스 등의 다른 종에 대한 향후 백신 연구에 기대될 수 있는 기능적 삼량체를 포함한다는 강력한 증거를 보여주었다[26, 39, 40, 41].The preventive efficacy against the PR8 H1N1 virus shows that the vaccine antigen expressed in Escherichia coli is due to proper folding in its natural form. Therefore, there is strong evidence that suitable vaccine antigens for pathogenic influenza viruses and functional antimicrobials that may be expected in future vaccine studies on future antigen variants, seasonal influenza, and other species such as H3, H5, H7, and B virus , [26, 39, 40, 41].
또한 본 발명은 대장균에서 인유두종바이러스(Human Papiloma Virus, 이하 HPV) 백신의 생산에도 적용가능하다. The present invention is also applicable to the production of Human Papiloma Virus (HPV) vaccine in Escherichia coli.
자궁경부암은 매년 약 493,000건의 새로운 진단과 274,000명의 사망자를 발생시키는 세계 여성들의 두 번째로 높은 사망 원인이다. 대부분, 약 85%의 경우가 개발도상국에서 발생하고, 상대적으로 젊은 여성들에게서 암이 발생하기 때문에 짧은 생의 이유가 된다[46]. 8가지의 대표적인 형(HPV 16, 18, 45, 31, 33, 52, 58 과 35)은 전세계적으로 모든 자궁경부암의 85%를 차지하고 그 중에서도 인유두종바이러스 16과 18형은 약 70 %를 차지한다[47]. Cervical cancer is the second leading cause of death in the world, with about 493,000 new diagnoses and 274,000 deaths each year. For the most part, about 85% of cases occur in developing countries, and cancer occurs in relatively young women, which is a reason for short life [46]. The eight major types (
유두종바이러스(PVs)는 상당히 다양한 그룹으로 구성되어 있고, 대부분의 포유동물들과 새들을 감염시킬 수 있다. 사람에서는 다양한 인유두종바이러스(HPV)형들이 계통발생학적으로 구별된 그룹으로 나뉘어져 있고, 대부분의 높은 감염위험이 있는 인유두종바이러스형은 알파-유두종바이러스(alpha-papillomaviruses)에 속해있다[48]. 이 속(genus)은 점막에 악성신생물(malignant neoplasms)과 암을 일으킬 수 있는 인유두종바이러스 16형과 18형이 포함되어 있다[49].The papillomaviruses (PVs) are composed of quite diverse groups and can infect most mammals and birds. In humans, HPV types are divided into phylogenetically distinct groups, and the most common HPV types are alpha-papillomaviruses [48]. The genus includes
인유두종바이러스는 두 가닥의 DNA를 가진 껍질이 없는 작은 바이러스이다. 이것은 E1, E2, E4, E5, E6와 E7인 6개의 조절 단백질들과 L1과 L2인 캡시드(capsid) 단백질들을 인코딩하는 약 8kb의 원형 유전체를 가지고 있다[50]. 8개의 개방형 해독틀 open reading frames, ORFs)은 또한 초기(nonstructural)와 진행단계(structural) 바이러스 유전자들로 나뉜다. 초기단계의(early, E) E1 과 E2 단백질은 바이러스 DNA를 기저층에서 에피좀(episome)으로 유지시켜주고, E6와 E7은 세포순환 증식을 자극시켜 주기 위해 초기 단계에서 발현이 된다. 세포순환 기능조절 때문에, E6와 E7은 발현된 고위험군 인유두종바이러스형에 의해 E6와 E7은 발암 단백질이다. E4와 E5는 증식의 향상에 관련되어 있지만, E5는 인유두종바이러스에 의한 발암의 진행단계에 꼭 참여되는 것은 아니다. 왜냐하면, E5 코딩서열은 숙주세포의 DNA에 통합(integration)되는 동안 없어지기 때문이다. 진행단계(late, L)의 L1과 L2 단백질들은 감염된 조직의 상층에서 발현이 된다. L1은 주요 캡시드 단백질이고, 마이너(minor)인 L2 단백질은 아마도 패키징(packaging)과 감염성을 향상시켜줄 것이다[51-54].Human papillomavirus is a small, virus-free virus with two strands of DNA. It has an approximately 8 kb circular genome encoding six control proteins, E1, E2, E4, E5, E6 and E7, and capsid proteins, L1 and L2 [50]. The eight open reading frames (ORFs) are also divided into nonstructural and structural viral genes. The early (E) E1 and E2 proteins maintain viral DNA as an episome in the basal layer, and E6 and E7 are expressed at an early stage to stimulate cell cycle proliferation. Due to the regulation of cell cycle function, E6 and E7 are carcinogenic proteins due to the expressed high-risk HPV types. Although E4 and E5 are associated with improved proliferation, E5 is not necessarily involved in the progression of carcinogenesis by HPV. This is because the E5 coding sequence is lost during integration into the host cell DNA. L1 and L2 proteins in the late stage (L) are expressed in the upper layers of infected tissues. L1 is the major capsid protein, and the minor L2 protein will probably improve packaging and infectivity [51-54].
인유두종바이러스는 72개 오량체의 캡소미어(pentameric capsomeres)로 구성되어 있으며, 이것은 주요 캡시드 단백질인 L1으로 되어있고 정이십면체 격자로 배열되어 있다. 마이너 캡시드 단백질인 L2 역시 바이러스 표면에 존재하지만 L1 단백질의 30분의 1정도만을 차지하고 있다[55,56]. 바이러스 입자는 분자간 이황화결합으로 안정화 되어있다. 인유두종바이러스의 L1 단백질에는 몇 개의 시스테인이 있지만, 오직 두 개의 시스테인(16형 에서는 175번과 428번 아미노산)만이 결합에 관여하고, 이 시스테인은 다른 형들 사이에서 보존된다. 이 시스테인이 인유두종바이러스 입자를 만드는데 중요한 이유는 175번과 428번의 시스테인만이 밖으로 노출되기 때문일 것이다[57,58].Human papillomaviruses consist of 72 pentameric capsomeres, which are the major capsid proteins L1 and are arranged in a regular dodecahedral lattice. The minor capsid protein, L2, is also present on the virus surface, but accounts for only about one-half of the L1 protein [55,56]. Virus particles are stabilized by intermolecular disulfide bonds. There are several cysteines in the L1 protein of HPV, but only two cysteines (175 and 428 amino acids in type 16) are involved in binding, and this cysteine is conserved among the other types. The reason why this cysteine is important for making human papillomavirus particles is that only cysteine 175 and 428 are exposed [57,58].
다른 것들을 제외한 L1 단백질만이나 L1/L2단백질이 다양한 세포타입에서 발현될 때, 바이러스유사입자(VLPs)는 본질적으로 자가조합(self-assembly)이 된다. VLPs는 구조적, 면역학적으로 자연적으로 발생한 전염성 인유두종바이러스와 매우 유사하고, 접종 후에 중화항체를 생산할 수 있다[59,60]. 그래서 연구자들은 인유두종바이러스 백신을 개발하기 위해 L1 단백질에 초점을 맞춰왔다. 일반적으로, 재조한 VLPs는 BSC-1, 곤충세포, 효모, 박테리아와 같은 다양한 종류의 세포에서 발현되었다[61-64]. 현재 예방을 위한 라이선스를 가진 백신에는 이가 백신과 사가 백신이 있다. CervarixTM(GlaxoSmith-Kline)은 인유두종바이러스 16형과 18형의 L1 항원을 함유한 이가 백신이다. 두 타입의 인유두종바이러스의 L1 단백질은 곤충 세포에서 생산되어 항원으로 사용되었다. Gadasil(Merck and Co.)은 인유두종바이러스 16형과 18형 뿐만 아니라 6형과 11형에 대한 사가 백신이다. 이 백신 또한 L1 단백질을 항원으로 사용하였으며, 단백질은 효모(Saccharomyces cerevisiae)에서 생산하였다. 이 백신들은 각각 2009년과 2006년에 FDA 승인을 받았다[65-67]. 하지만 이 백신들은 적은 발현 레벨과 높은 생산 비용 때문에 상대적으로 비싸다는 단점이 있다. 이러한 문제점은 가장 많은 양의 인유두종바이러스 백신을 필요로 하는 개발도상국에 제공할 때 큰 문제가 된다[68].Virus-like particles (VLPs) are inherently self-assembled when only the L1 protein, except the others, or the L1 / L2 protein is expressed in various cell types. VLPs are very similar to infectious HPV viruses that occur naturally and structurally and immunologically, and can produce neutralizing antibodies after inoculation [59,60]. So researchers have focused on the L1 protein to develop the HPV vaccine. In general, reconstituted VLPs have been expressed in various cell types such as BSC-1, insect cells, yeast, and bacteria [61-64]. Currently, vaccines licensed for prevention include IgA and Saga vaccines. Cervarix TM (GlaxoSmith-Kline) is a divalent cervical cancer vaccine containing the L1 antigen of
본 발명에서는, 대장균에서 인유두종바이러스 16형과 18형의 VLPs를 생산하는 효율적인 방법을 기술하였다. 재조합 HPV 16L1과 18L1의 용해도를 향상시키기 위하여 앞서 기술한 ARSNTD 융합파트너로 사용하였다. 이것을 통해 수용성으로 인유두종바이러스의 VLPs를 대장균에서 효율적으로 생산하였고, 이는 동물실험을 통하여 기존에 상용화 되어있는 곤충세포 유래 VLP 백신과 비슷한 면역원성을 갖는 것을 검증하였다.The present invention describes an efficient method for producing
구체적으로는 ARSNTD의 작은 크기 때문에 원치 않는 항체의 생성을 막을 수 있고, 궁극적으로 인체를 대상으로 백신을 개발하기 위하여 인체유래 ARSNTD(hARSNTD)를 융합 파트너로 사용하였다.Specifically, ARSNTD (hARSNTD) was used as a fusion partner to prevent the generation of unwanted antibodies due to the small size of ARSNTD and ultimately to develop a vaccine against human body.
이러한 유전자 재조합 단백질을 박테리아 시스템을 이용하여 인유두종바이러스의 고위험군인 16형과 18형의 캡소미어(capsomeres)와 VLPs를 생산하였다. 사용된 HPV 16L1과 18L1의 서열은 대장균에서 발현 레벨을 높이기 위하여 코돈 최적화(codon optimization)을 하였고, hARSNTD는 L1 단백질의 수용성을 높이기 위하여 L1의 N 말단에 융합시켰다. 이러한 시도들로, 우리는 대장균에서 효과적으로 수용성의 HPV 16L1과 18L1의 융합 단백질을 각각 얻었다. Using the bacterial system, these recombinant proteins produced high-
대장균 유래 정제항원을 전자현미경을 통해 구조분석을 하였다. 융합 단백질은 30-40 nm의 동종의 캡소미어를 이루는 것을 확인하였고, TEV protease이용하여 절단된 단백질의 경우 일반적인 인유두종바이러스 VLPs의 크기인 55 nm보다 훨씬 큰 100 nm의 동종의 VLPs가 확인되었다. 대장균 유래 VLPs의 크기는 B 세포 수용기에 낮은 레벨로 교차 결합 (cross-linking)되어 작은 크기의 캡소미어에 대한 항체가 VLPs에 대한 항체보다 더 약하게 유도되기 때문에 우리의 VLPs가 다른 VLPs보다 더 높은 면역원성을 유도할 수 있다[75]. 다양한 면역 보조제와 함께 우리의 대장균 유래 VLPs를 쥐에 주사했을 때, CervarixTM의 면역원성과 비슷한 수치를 확인하였다.Escherichia coli-derived purified antigens were analyzed by electron microscopy. The fusion protein was found to be homologous to 30-40 nm of caposomes, and 100 nm homologous VLPs were detected in the case of the TEV protease-cleaved protein, which is much larger than the size of the common HPVP VLPs of 55 nm. Since the size of E. coli-derived VLPs is cross-linked to a low level in the B cell receptors and antibodies against small size caposomes are induced weaker than antibodies to VLPs, our VLPs are higher than other VLPs Immunogenicity can be induced [75]. Similar results with Cervarix TM immunogenicity were obtained when mice were injected with VLPs from E. coli with various immunoadjuvants.
결론적으로 본 발명은 높은 비용으로 상용화 되고 있는 백신의 생산법을 대체하는 방법을 제공한다. 현재, 두 가지의 상용화된 백신인 Gadasil과 CervarixTM는 높은 비용 때문에 이러한 백신을 가장 필요로 하는 개발도상국에 사용되기는 적합하지 않다. 이 두 가지의 백신은 실제 지금까지 생산되는 백신들 중 가장 비싸다[22]. 그러므로 예방 백신의 생산비용 절감은 개발도상국을 위한 중요한 절차이다. 우리는 대장균에서 HPV 16형과 18형의 VLPs와 캡소미어를 생산하였다. 우리가 생산한 대장균 유래 VLPs는 상용화되어 있는 백신을 대신하여 더욱 저렴하고 효과적인 방법으로 개발되어 자궁경부암을 위한 백신으로서 사용될 수 있는 잠재성을 보여주었다.In conclusion, the present invention provides a method for replacing the vaccine production method which is being commercialized at a high cost. Currently, two commercialized vaccines, Gadasil and Cervarix TM, are not suitable for use in developing countries where these vaccines are most needed due to their high cost. These two vaccines are the most expensive vaccines ever produced [22]. Therefore, reducing production costs of preventive vaccines is an important step for developing countries. We produced
본 발명은 이전의 생산에 3-6개월이 소요되는 유정란 기반 백신 생산법과 세포기반 백신 생산법을 대체하는 방법을 제공하며, 기존 장기간의 기간이 소요되는 생산방법은 급속도로 감염이 확산되는 판데믹을 예방하는 기술로 사용함에 한계가 있었다. 본 별명에 의하면 짧은 시간 내에 인플루엔자예방 백신 생산에 대한 안정적인 파이프라인을 제공하여 팬더믹의 예방 뿐 아니라 매년 유행하는 계절형 인플루엔자 백신에게까지 응용될 수 있으며, HPV 16형과 18형의 VLPs와 캡소미어를 생산하였다. 본 발명에서 생산한 대장균 유래 VLPs는 상용화되어 있는 백신을 대신하여 더욱 저렴하고 효과적인 방법으로 개발되어 자궁경부암을 위한 백신으로서 사용될 수 있는 잠재성을 보여주었다.The present invention provides a method of producing milk-based vaccine and a method of replacing the cell-based vaccine production method, which takes 3-6 months in the previous production, and the existing long-term production method is a rapid pandemic There was a limit to using it as a preventive technique. This alias provides a stable pipeline for the production of influenza-preventive vaccines within a short period of time and can be applied not only to prevention of pandemics but also to annual seasonal influenza vaccines.
도 1은 ARSNTD와 HAgd 서열분석 (A) 대장균에서 융합단백질의 발현을 위해 사용된 pGE-ARSNTD 벡터의 개략적 도해. (B) 인간, 쥐, 토끼에서 유래된 각 ARSNTD 서열 간의 비교, E.coli는 ARSNTD 서열이 없음. (C) 구형 머리 도메인은 HA1 소단위에서 HA 63-286 아미노산으로 구성되어있음. (D) TEV 프로테아제를 사용해 6개의 히스티딘 태그가 없는 순수한 ARSNTD를 얻을 수 있으며 재조합 단백질 ARSNTD-HAgd가 융합 태그 MLNS와 타겟 단백질 HAgd로 나눠질 수 있음. (E) 삼량체 헤마글루티닌의 구형 머리 도메인의 개략적 도해.
도 2는 ARSNTD 혹은 LysN와 융합된 단백질의 대장균에서의 수용성 발현 (A) 쥐, 토끼의 LysRS의 대장균에서의 용해도 비교 (B) 인간, 쥐, 토끼의 ARSNTD의 대장균에서의 발현 수준 비교(C-E) 각 ARSNTD-HAgd의 수용성 발현 (F) 각 ARSNTD-eGFP의 수용성 발현.
도 3은 니켈 크로마토그래피를 이용한 ARSNTD-융합 단백질의 정제 (A-B) 정제된 ARSNTD-HAgd 단백질 분획. (C-D) 정제된 ARSNTD 융합 eGFP 단백질분획.
도 4는 젤 여과 크로마토그래피를 이용한 융합 항원의 소단위체 상태 결정. (A) mARSNTD-HAgd와 rARSNTD-HAgd의 분배계수(Kav)를 이용해 결정된 분자량 설명. (B-C) SDS PAGE를 통한 ARSNTD-융합 HAgd 분획의 분석 (D) 대조군 mARSNTD-eGFP의 분배계수(Kav)를 이용해 결정된 분자량 설명. (E) SDS-PAGE에 의해 분석된 각각의 ARSNTD-융합 eGPF의 분획. (F) ARSNTD-HAgd와 ARSNTD-eGFP의 소중합체적 상태의 개략적 도해.
도 5는 PR8 바이러스 챌린지에 대해 ARSNTD-융합 HAgd 접종이 쥐를 보호한다. (A) ARSNTD 융합 HAgd 항원과 대조군 ARSNTD 융합 eGFP가 접종된 바이러스 챌린지 쥐들의 체중 변화. (B) 접종된 바이러스 챌린지 된 쥐들의 생존율. (C) 예방접종을 하지 않고 바이러스에 감염된 쥐의 체중 변화. (D) 예방점종 되지 않고 바이러스에 감염된 쥐들의 생존율.
도 6은 바이러스 중화실험 A, C. mARSNTD-HAgd 와 rARSNTD-HAgd에 대한 쥐의 항혈청이 검측 가능할 정도의 HI와 중화항체를 포함함. B,D. rARSNTD-HAgd에 대한 토끼의 항혈청은 쥐의 항혈청에 비해 더 많은 HI와 중화항체를 포함하고 있음.
도 7은 대장균 LysRS에 융합된 A/PR/8 HAgd 단백질의 수용성 발현 및 정제. (A) 대장균 벡터 pGE-LysRS(4) 벡터에 HAgd 유전자를 삽입. (B) 대장균에서 LysRS-HAgd 융합단백질의 수용성 발현. 수용성 단백질 형태로 발현된 융합단백질을 분리 및 정제.
도 8은 마우스 모델 LysRS-HAgd 융합단백질 백신 접종.(A) LysRS-HAgd 단백질을 세 그룹(목적단백질, 목적단백질에 Alum 혼합, PBS만 투여)의 마우스의 복강을 통해 2주 간격으로 2차례 투여. (B) boosting 접종 전과 공격접종 전 두 차례 마우스 혈청을 분리 및 2주간 독감 바이러스 PR8 이용한 생존능력 확인.
도 9는 LysRS-HAgd 융합단백질 특이항체역가 및 바이러스 중화항체가 측정.(A) ELISA 실험을 통하여 마우스 혈청 내에 존재하는 항체가 PBS를 접종하여 생긴 항체인지, LysRS와 HAgd에 대한 항체인지를 구별하는 실험결과. LysRS단백질만 플레이트에 코팅하여 얻은 항체가와 LysRS-HAgd 단백질을 코팅시킨 플레이트에서 얻은 OD 값을 비교한 데이터. (B) 백신접종 혈청의 바이러스 중화능력을 시험하기 위한 hemagglutinin inhibition(HI) assay의 실시.
도 10는 LysRS-HAgd 백신의 공격접종에 대한 방어능력 시험.세 그룹의 마우스에 치사량의 야생형 A/PR/8 바이러스를 공격접종 시, LysRS-HAgd 접종군을 포함한 모든 마우스들은 급격한 몸무게 감소를 보이며 감염 후 7일 내에 모두 사망함.
도 11은 HPV 16L1과 18L1 융합 단백질의 발현과 정제. (A) HPV 16L1/18L1 융합 단백질의 도해(hARSNTD 16L1/18L1). (B) 대장균에서의 hARSNTD-16L1과 hARSNTD-18L1 발현을 SDS-PAGE 분석. 배양은 37℃와 30℃, 그리고 20℃에서 IPTG의 첨가와 비첨가로 수행. SM; size marker, T; total, S; soluble, P; pellet (C) 니켈 친화성 크로마토그래피를 이용한 hARSNTD-16L1의 정제. CE; crude extract, FT; flow through (unbound), W; washing. 번호는 용출된 분획의 숫자. (D) 정제된 hARSNTD-16L1의 SDS-PAGE분석.
도 12는 TEV protease를 이용한 hARSNTD-16L1의 절단. (A) 정제된 hARSNTD-16L1 단백질의 절단. hARSNTD-16L1과 TEV protease는 대조군. 단백질은 2 ug씩 로딩되었고 TEV protease는 2 U으로 로딩. (B) 웨스턴 블롯 (western blot)을 이용한 융합 단백질과 융합 파트너의 확인. 첫 번째 항체 (1stantibody)는 anti-his (1:1000)이고, 두 번째 항체 (2nd antibody)는 anti-mouse (1:10000). (C) 절단 후 수용성 테스트. 시간별로 얻어진 각 샘플은 원심분리 후 상층액을 분석. 샘플은 각 1 ug으로 로딩됨.
도 13은 정제된 융합 단백질과 TEV protease에 의해 절단된 단백질의 구조적 특징 분석. (A) PBS로 희석된 융합 단백질의 구조는 TEM확인. 사진은 100,000배 확대. (B) TEV protease에 의해 절단된 단백질의 용해물 구조의 TEM확인. 사진은 50,000배로 확대.
도 14는 다양한 면역 보조제를 사용한 대장균 유래 VLP의 면역반응. (A) 면역원성 테스트를 위한 그룹의 요약. (B) 다양한 면역 보조제와 함께 대장균 유래 VLP를 매 2주 간격으로 쥐에 접종. 쥐의 혈청은 ELISA를 이용하여 대장균 유래 VLP의 항체 생성을 분석하기 위하여 사용. (C) 혈청에 있는 대장균 유래 HPV 16L1에 특이적인 항체는 효모 유래 HPV 16L1이 코팅된 ELISA를 통해 확인. (D) 혈청에 있는 ARSNTD에 특이적인 항체는 정제된 ARSNTD 단백질이 코팅된 ELISA에 의해 분석. (E) B와 C의 항체가. (F) 1번 그룹의 혈청에 있는 항체를 웨스턴 블롯에 사용. * 는 CervarixTM, +는 TEV protease. 와 는 ARSNTD 이나 TEV protease가 아님.
도 15는 대장균 유래 HPV 16L1 VLP에 특이적인 IFN- 생성확인. (A) 그룹별로 접종된 쥐의 지라세포를 분리하여 효모유래 VLP로 자극. ELISPOT을 통하여 지라세포 배양액에서 사이토카인이 분비됨을 확인.Figure 1 is a schematic illustration of the pGE-ARSNTD vector used for the expression of fusion proteins in E. coli (A) ARSNTD and HAgd sequencing. (B) Comparison between each ARSNTD sequence derived from human, mouse and rabbit, E. coli has no ARSNTD sequence. (C) The spherical head domain consists of HA 63-286 amino acids at subunit HA1. (D) TEV protease can be used to obtain pure ARSNTD without six histidine tags, and the recombinant protein ARSNTD-HAgd can be divided into fusion tag MLNS and target protein HAgd. (E) Schematic illustration of the spherical head domain of trimer hemagglutinin.
FIG. 2 shows a comparison of soluble levels of ARSNTD in Escherichia coli (CE) of human, mouse and rabbit in E. coli (A) comparison of solubility of Escherichia coli in LysRS of mice and rabbits (B) Soluble expression of each ARSNTD-HAgd (F) soluble expression of each ARSNTD-eGFP.
Figure 3 is a purified (AB) purified ARSNTD-HAgd protein fraction of ARSNTD-fusion protein using nickel chromatography. (CD) purified ARSNTD fusion eGFP protein fraction.
FIG. 4 shows the determination of the subunit status of fusion antigens using gel filtration chromatography. (A) Molecular weight description determined using the partition coefficient (Kav) of mARSNTD-HAgd and rARSNTD-HAgd. (BC) Analysis of the ARSNTD-fused HAgd fraction by SDS PAGE (D) Molecular weight analysis determined using the partition coefficient (Kav) of the control mARSNTD-eGFP. (E) Fraction of each ARSNTD-fusion eGPF analyzed by SDS-PAGE. (F) A schematic illustration of the oligomeric state of ARSNTD-HAgd and ARSNTD-eGFP.
Figure 5 shows that ARSNTD-fused HAgd inoculation protects rats against the PR8 virus challenge. (A) Weight change of virus challenge mice inoculated with ARSNTD fusion HAgd antigen and control ARSNTD fusion eGFP. (B) Survival rate of inoculated virus-challenged rats. (C) Weight change in rats infected with virus without vaccination. (D) Prevention The survival rate of mice not infected with virus and infected.
Figure 6 shows that the anti-sera of rats against virus neutralization experiment A, C. mARSNTD-HAgd and rARSNTD-HAgd contain detectable HI and neutralizing antibodies. B, D. The rabbit antiserum to rARSNTD-HAgd contains more HI and neutralizing antibodies than the rat antiserum.
Figure 7 shows the aqueous expression and purification of the A / PR / 8 HAgd protein fused to E. coli LysRS. (A) Insert the HAgd gene into the E. coli vector pGE-LysRS (4) vector. (B) Soluble expression of LysRS-HAgd fusion protein in E. coli. Separation and purification of fusion proteins expressed in water soluble protein form.
(A) LysRS-HAgd protein vaccination was carried out twice weekly through the abdominal cavity of mice of three groups (Alum mixture of the target protein and the target protein, PBS alone) in the mouse model LysRS-HAgd fusion protein vaccination. . (B) boosting Two sera from mouse serum before inoculation and aggression inoculation and confirmation of viability using two weeks of influenza virus PR8.
Figure 9 shows LysRS-HAgd fusion protein specific antibody titer and virus neutralizing antibody (A) ELISA test to determine whether antibodies present in the mouse serum were inoculated with PBS, antibodies to LysRS and HAgd Experiment result. Data comparing the OD values obtained from plates coated with LysRS protein alone and plates coated with LysRS-HAgd protein. (B) Conducting hemagglutinin inhibition (HI) assay to test the virus neutralizing ability of vaccinated sera.
Figure 10 shows the protective ability of the LysRS-HAgd vaccine against the inoculation of the vaccine. When mice inoculated with three doses of the wild-type A / PR / 8 virus were vaccinated with three groups of mice, all mice including the LysRS-HAgd vaccinated group showed a rapid weight loss All died within 7 days of infection.
Figure 11: Expression and purification of HPV 16L1 and 18L1 fusion proteins. (A) Illustration of HPV 16L1 / 18L1 fusion protein (hARSNTD 16L1 / 18L1). (B) SDS-PAGE analysis of hARSNTD-16L1 and hARSNTD-18L1 expression in E. coli. Cultivation was carried out at 37 ° C and 30 ° C, and at 20 ° C with and without addition of IPTG. SM; size marker, T; total, S; soluble, P; pellet (C) Purification of hARSNTD-16L1 using nickel affinity chromatography. CE; crude extract, FT; flow through (unbound), W; washing. Number is the number of fractions eluted. (D) SDS-PAGE analysis of purified hARSNTD-16L1.
12 shows the cleavage of hARSNTD-16L1 using TEV protease. (A) Cleavage of the purified hARSNTD-16L1 protein. hARSNTD-16L1 and TEV protease were the control group. Protein was loaded at 2 ug and TEV protease was loaded at 2 U. (B) Identification of fusion proteins and fusion partners using western blot. The first antibody (1 st antibody) was anti-his (1: 1000) and the second antibody (2 nd antibody) was anti-mouse (1: 10000). (C) Water-solubility test after cutting. Each sample obtained by time was analyzed for supernatant after centrifugation. Samples are loaded at 1 ug each.
FIG. 13 is a structural characteristic analysis of a purified fusion protein and a protein cleaved by TEV protease. (A) The structure of the fusion protein diluted with PBS is confirmed by TEM. Photo enlarged 100,000 times. (B) TEM confirmation of lysate structure of proteins cleaved by TEV protease. The photo is enlarged to 50,000 times.
14 shows the immunoreactivity of Escherichia coli-derived VLPs with various immunoadjuvants. (A) Summary of groups for immunogenicity testing. (B) Vaccination of E. coli-derived VLP with various immunoadjuvants every 2 weeks. The serum of rats was used for the analysis of antibody production of VLP from Escherichia coli using ELISA. (C) Antibodies specific for E. coli -derived HPV 16L1 in serum were confirmed by ELISA coated with yeast-derived HPV 16L1. (D) Antibodies specific for ARSNTD in serum were analyzed by ELISA coated with purified ARSNTD protein. (E) Antibodies of B and C. (F) Use the antibody in the serum of
Fig. 15 confirms IFN-production specific to E. coli-derived HPV 16L1 VLP. (A) Stimulation of yeast-derived VLPs by isolating rat spleen cells inoculated with each group. Through ELISPOT, it was confirmed that cytokine was secreted from the cell culture medium.
이하 비한정적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 의도로 기재한 것으로서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되지 아니한다.The present invention will now be described in more detail by way of non-limiting examples. The following examples are intended to illustrate the present invention and the scope of the present invention is not to be construed as being limited by the following examples.
실시예Example 1: 유전자 1: gene 클로닝Cloning
pGE-ARSNTD 벡터가 발현 벡터로 사용 되었으며 위 벡터는 pGE-LysRS(4)를 원본으로 디자인 되었다(12). 첫 번째로 pGE-LysRS(4) 내의 LysRS 유전자를 제한효소 NdeI과 KpnI을 이용해 제거하였다. 쥐와 토끼의 ARSNTD를 중합효소 연쇄반응(PCR)을 통해 증폭시킨 후 mARSNTD와 rARSNTD를 pGE-LysRS(4)에 삽입하였다. 위 ARSNTD를 포함한 pGE-ARSNTD 벡터는 T7promoter 아래 수용성 발현을 돕기 위해 D6, 즉 6개의 아스파르트산이 연결되어 있으며(21) SG 스페이스 링커, TEV 단백질가수분해효소(protease) 인식 절단 장소(ENLYFQ/)와 제한효소 자리 (GTGSDIVDKL: KpnI/BamHI/EcoRV/SalI/HindIII) 그리고 6개의 히스티딘 태그를 가지고 있다(도 1D). TEV 프로테아제를 사용해 6 히스티딘 태그가 없는 순수한 ARSNTD를 얻을 수 있으며 재조합 단백질 ARSNTD-HAgd가 융합 태그 ARSNTD와 타겟 단백질 HAgd로 분리되도록 디자인 된 것이다. A/Puerto Rico/8/34(H1N1) 종의 HAgd cDNA는 역전사중합효소 연쇄반응(RT-PCR)을 통해 증폭되었으며 pGE-ARSNTD 벡터의 KpnI과 SalI의 절단 자리 사이에 삽입되었다(도. 1A). 동일한 방법으로 A/Fujian/411/2002(H3N2), A/Indonesia/5/2005(H5N1), strain B/Victoria/2/1987(B)종의 cDNA를 확보한 후 pGE-ARSNTD 벡터의 KpnI과 SalI의 절단 자리 사이에 삽입되었다. 인간, 쥐, 토끼에서 유래된 각 ARSNTD 서열간을 비교하였으며 참고로 대장균은 ARSNTD 서열이 없다(도 1B). 본 실험에 사용한 globular 도메인은 HA1 소단위에서 HA 63-286 아미노산(H1N1의 경우)으로 구성되었고 이는 바이러스에 존재하는 자연형의 삼량체 헤마글루티닌(도 1E)의 구형 머리 도메인의 부분에 해당된다. H3N2, H5N1, strainB 또한 각각 HA의 81-288, 59-288, 77-287 아미노산에 해당되는 구형 머리 도메인을 대상으로 디자인되었다. The pGE-ARSNTD vector was used as an expression vector and the above vector was designed as the original pGE-LysRS (4) (12). First, the LysRS gene in pGE-LysRS (4) was removed using restriction enzymes NdeI and KpnI. Rats and rabbit ARSNTD were amplified by polymerase chain reaction (PCR) and then mARSNTD and rARSNTD were inserted into pGE-LysRS (4). The pGE-ARSNTD vector containing ARSNTD contains D6, ie, six aspartic acids linked to T7promoter (21), SG space linker, TEV proteinase protease recognition site (ENLYFQ /) and restriction (GTGSDIVDKL: KpnI / BamHI / EcoRV / SalI / HindIII) and six histidine tags (Fig. 1D). TEV protease can be used to obtain pure ARSNTD without 6 histidine tags, and the recombinant protein ARSNTD-HAgd is designed to separate into fusion tag ARSNTD and target protein HAgd. HAgd cDNA of A / Puerto Rico / 8/34 (H1N1) was amplified by RT-PCR and inserted between cleavage sites of KpnI and SalI of pGE-ARSNTD vector (Fig. 1A) . CDNAs of A / Fujian / 411/2002 (H3N2), A / Indonesia / 5/2005 (H5N1) and strain B / Victoria / 2/1987 (B) were obtained in the same manner and then KpnI of pGE-ARSNTD vector Lt; RTI ID = 0.0 > SalI. ≪ / RTI > Comparisons between ARSNTD sequences derived from humans, rats and rabbits were made, and E. coli has no ARSNTD sequence (Fig. 1B). The globular domain used in this experiment consisted of the HA 63-286 amino acid (in the case of H1N1) in the HA1 subunit, which corresponds to the part of the globular head domain of the naturally occurring trimeric hemagglutinin (Fig. 1E) present in the virus . H3N2, H5N1, and strainB were also designed for spherical hair domains corresponding to amino acids 81-288, 59-288, and 77-287 of HA, respectively.
실시예Example 2: 단백질 발현 및 정제 2: Protein expression and purification
모든 재조합 단백질은 대장균 숙주 BL21(DE3)pLysS에서 과발현 되었으며 수용성 세포 용해물 분획으로부터 정제되었다. 최초 배양은 암피실린 50 μg/ml과 클로로암페니콜 30 μg/ml 이 포함된 3 ml LB에서 37℃로 하루 동안 배양하였다. 대형 배양은 최초배양에서 2.5 ml을 접종하여 500 ml LB에서 OD600nm 가 0.5~0.7에 도달할 때까지 37 ℃에서 이루어졌다. All recombinant proteins were overexpressed in E. coli host BL21 (DE3) pLysS and purified from soluble cell lysate fractions. The initial culture was incubated at 37 ° C in 3 ml LB containing 50 μg / ml of ampicillin and 30 μg / ml of chloramphenicol for one day. Large-scale cultures were performed at 37 ° C. until 500 μl of OD 600 nm reached 0.5-0.7 in 500 ml LB inoculated with 2.5 ml in the initial culture.
세포들은 3000 g에서 채취되었다. 초음파 분해를 통해 얻은 세포 용해물들은 12,000 g에서 10분 동안 원심분리 되었으며 수용성과 펠렛 분획으로 나눠졌다. Cells were harvested at 3000 g. Cell lysates obtained by sonication were centrifuged at 12,000 g for 10 min and divided into aqueous and pellet fractions.
단백질 발현은 다양한 온도에서 1 mM IPTG첨가에 의해 유도되었다(도 2). ARSNTD-융합 단백질과 LysN-융합단백질의 수용성 발현 정도를 테스트 하였다. 모든 융합 단백질의 용해도는 약간 증가하였다. 수용성으로 발현된 ARSNTD-융합 단백질과 LysN-융합단백질의 양은 차이가 없었다. LysN보다 작은 사이즈의 ARSNTD가 융합 파트너로서 선택되었다. 왜냐하면 작은 크기의 융합 파트너에 대한 항체의 생성이 적기 때문이다. ARSNTD 융합 단백질 중에 ARSNTD 융합 HAgd는 20℃에서 40 % 더 많이 수용성으로 발현되었다(도 2, D-E). mARSNTD-HAgd와 rARSNTD-HAgd를 쥐와 토끼에 접종될 면역원으로 선택하였다. ARSNTD-융합 eGFP를 대조군 단백질로서 사용되었으며 그것의 수용성은 25 ℃에서 50 % 더 증가하였다(도 2F). 결과적으로 쥐 유래 융합 파트너(mARSNTD, mLysN, mLysRS)의 발현 정도가 토끼 유래 융합 파트너들보다 높았다. 이와 같은 결과를 바탕으로 mARSNTD 융합단백질을 여러 종의 HA에 대하여 적용한 결과 아래 표와 같이 나타났다. Protein expression was induced by addition of 1 mM IPTG at various temperatures (Figure 2). The soluble expression level of the ARSNTD-fusion protein and the LysN-fusion protein was tested. The solubility of all fusion proteins was slightly increased. There was no difference in the amount of soluble ARSNTD-fusion protein and LysN-fusion protein. An ARSNTD smaller than LysN was selected as the fusion partner. This is because the production of antibody to small size fusion partner is small. The ARSNTD fusion HAgd in the ARSNTD fusion protein was expressed 40% more water-soluble at 20 ° C (Fig. 2, D-E). mARSNTD-HAgd and rARSNTD-HAgd were selected as immunogens to be inoculated into rats and rabbits. ARSNTD-fusion eGFP was used as a control protein and its solubility was increased by 50% at 25 DEG C (Fig. 2F). As a result, the expression level of mouse-derived fusion partners (mARSNTD, mLysN, mLysRS) was higher than that of rabbit-derived fusion partners. Based on these results, the results of the application of mARSNTD fusion protein to several kinds of HA were as shown in the table below.
표 1은 여러종의 HA에 대한 mARSNTD 융합실험 결과비교Table 1 shows the results of mARSNTD fusion experiments for various HA species.
단백질들은 니켈 친화성 크로마토그래피에 의해 정제 되었다. 각각의 수용성 분획은 A 버퍼 [50 mM TrisHCl(pH 7.5), 300 mM 염화나트륨, 10 % 글리세롤, 2 mM 2-머캡토에탄올, 트리톤X-100 0.05 %, and 10 mM 이미다졸]으로 이퀼리브리엄 하였으며 A 버퍼로 미리 이퀼리브리엄 한 Ni-NTA 컬럼 레진(GE Healthcare Life Sciences, Little Chalfont, Buckinghamshire, UK)에 넣었다. A 버퍼로 세척한 이후에 B 버퍼를 이용해 10-300 mM 범위의 직선형 그라디언트 이미다졸로 단백질을 용출시킨다. SDS-PAGE 이후에 관심 있는 단백질을 포함한 분획을 모아 농축한 이후 C 버퍼 [50 mM TrisHCl(pH 8.0), 100 mM NaCl, 0.1 mM EDTA, and 0.1 % Tween 20]에 대해 투석한다. 정제된 단백질의 농도는 대조군으로서 농도를 알고 있는 BSA(Amresco, Solon, OH, USA)를 이용해 결정한다. Proteins were purified by nickel affinity chromatography. Each water soluble fraction was equilibrated with A buffer [50 mM TrisHCl (pH 7.5), 300 mM sodium chloride, 10% glycerol, 2 mM 2-mercaptoethanol, Triton X-100 0.05%, and 10 mM imidazole] (GE Healthcare Life Sciences, Little Chalfont, Buckinghamshire, UK). After washing with buffer A, linear gradient imidazole protein is eluted in the range of 10-300 mM using B buffer. After SDS-PAGE, the fractions containing the protein of interest are pooled and dialyzed against C buffer [50 mM TrisHCl (pH 8.0), 100 mM NaCl, 0.1 mM EDTA, and 0.1% Tween 20]. The concentration of purified protein is determined using BSA (Amresco, Solon, OH, USA) with known concentration as a control.
500 ml에서 배양된 각각의 ARSNTD 융합 단백질들은 단일 단계 니켈 크로마토그래피를 사용해 분리하였다. 세포 용해와 분획화 이후 대부분의 ARSNTD 융합 단백질이 있는 수용성 분획을 니켈 컬럼에 로딩한 후 10-300 mM 범위의 이미다졸 직선형 변화도로 나왔다. ARSNTD 6-히스티딘 태그를 가진 융합 단백질이 수용성 분획에서 효과적으로 정제되었다. 정제된 단백질의 SDS-PAGE 분석에서 대부분의 단백질들이 예상된 분자량의 위치로 이동하였으며 적절한 접힘에 성공적이었다. ARSNTD 융합 단백질의 분자량은 36 kDa에서 40 kDa 범위였다(도 3). 정제된 단백질은 수거되어 버퍼 교환을 위해 투석하였다. 각각의 정제된 융합 단백질은 농축되어 농도를 알고 있는 BSA와의 비교를 통해 정량하였다. 융합된 단백질의 최종 농도는 약 1 mg/ml 였다. Each ARSNTD fusion protein cultured at 500 ml was separated using single step nickel chromatography. Following cell lysis and fractionation, a water soluble fraction with most of the ARSNTD fusion protein was loaded onto the nickel column and then imidazoline linear changes in the range of 10-300 mM. The fusion proteins with the ARSNTD 6-histidine tag were effectively purified from the water-soluble fraction. In SDS-PAGE analysis of the purified protein, most of the proteins migrated to the expected molecular weight location and were successful in proper folding. The molecular weight of the ARSNTD fusion protein ranged from 36 kDa to 40 kDa (FIG. 3). The purified protein was collected and dialyzed for buffer exchange. Each purified fusion protein was quantitated by comparison with concentrations of known BSA. The final concentration of the fused protein was about 1 mg / ml.
실시예Example 3: 젤 여과 크로마토그래피에 의한 3: by gel filtration chromatography 삼량체Trimer 분석 analysis
정제된 재조합 단백질의 소중합체적 상태의 분석은 4 ℃에서 Superdex-200 analytical gel-filtration column을 이용한 젤 여과 크로마토그래피를 통해 분석한다. T컬럼은 buffer [50 mM TrisHCl(pH 7.5), 300 mM NaCl, 2 mM 2-머캡토에탄올 트리톤X-100 0.05 %]로 이퀼리브리엄을 이루며 넓은 범위의 분자량 마커 페리틴(440 kDa), 알돌레이즈(158 kDa), 콘알부민(75 kDa), 오발부민(44 kDa), 불루 덱스트란 2000(GE HealthCare)을 통해 조정한다. The oligomeric state of the purified recombinant protein is analyzed by gel filtration chromatography using a Superdex-200 analytical gel-filtration column at 4 ° C. T column is composed of a wide range of molecular weight markers, ferritin (440 kDa), aldolase (158), isoquinolones with buffer [50 mM Tris HCl (pH 7.5), 300 mM NaCl, 2 mM 2-mercaptoethanol Triton X- kDa), conalbumin (75 kDa), ovalbumin (44 kDa) and bulldextran 2000 (GE HealthCare).
mARSNTD-HAgd는 17.67 ml 용출되었으며 분배계수를 이용해 분자량은 140.54 kDa로 결정되었다. rARSNTD-HAgd는 17.60 ml 용출되었으며 그것의 분자량은 143.87 kDa였다. ARSNTD 융합 HAgd의 각각의 분자량은 그것들의 생화학적 상태가 대부분 삼량체임을 보여주었다(도 4A). 위 결과를 통해 새로 형성된 HAgd의 구조가 본래 바이러스 단백질의 구조를 가짐을 알 수 있었다. ARSNTD-HAgd의 분자량은 120 kDa(예상된 삼량체의 분자량) 보다 컸는데 그 이유는 ARSNTD-HAgd가 삼각형 모양을 이루기 때문이다. 이에 더해 ARSNTD의 유연한 구조가 융합 단백질의 크기를 조금 이동시킬 수 있다. SDS-PAGE에 의해 분석된 ARSNTD와 ARSNTD 융합 단백질의 데이터에서 매우 비슷한 결과를 볼 수 있었다. 대조군 단백질인 mARSNTD-eGFP를 젤 여과 크로마토그래피를 수행하여 12.80 ml 와 22.50 ml가 용출되었다(도 4B). 후자의 분자량은 34.2 kDa이었다. mARSNTD-eGFP의 생화학적 상태는 소중합체(30 %)와 단량체(70 %)의 혼합물 상태였다(도 4D-E). 이러한 결과는 융합 파트너 ARSNTD가 HAgd가 본래의 삼량체를 이룸과 eGFP가 단량체를 이룸을 돕는 것을 보여준다. 이렇게 분리된 단백질은 SDS-PAGE분석결과 대부분의 단백질이 예상되는 분자량에 해당되어 정제되었음을 확인하였다(도 4B, 4C, 4F). mARSNTD-HAgd was eluted at 17.67 ml and the molecular weight was determined to be 140.54 kDa using the partition coefficient. 17.60 ml of rARSNTD-HAgd was eluted and its molecular weight was 143.87 kDa. Each molecular weight of the ARSNTD-fused HAgd showed that their biochemical state was mostly trimer (Fig. 4A). From the above results, it can be seen that the structure of newly formed HAgd originally has the structure of viral protein. The molecular weight of ARSNTD-HAgd was greater than 120 kDa (molecular weight of the expected trimer) because ARSNTD-HAgd forms a triangular shape. In addition, the flexible structure of ARSNTD can slightly shift the size of the fusion protein. Data from ARSNTD and ARSNTD fusion proteins analyzed by SDS-PAGE showed very similar results. The control protein mARSNTD-eGFP was subjected to gel filtration chromatography to elute 12.80 ml and 22.50 ml (Fig. 4B). The latter molecular weight was 34.2 kDa. The biochemical state of mARSNTD-eGFP was a mixture of oligomer (30%) and monomer (70%) (Fig. 4D-E). These results show that the fusion partner ARSNTD helps HAgd build the native trimer and help eGFP form monomers. The SDS-PAGE analysis of the separated proteins revealed that most of the proteins were purified corresponding to the expected molecular weights (FIGS. 4B, 4C and 4F).
실시예Example 4: 면역 및 공격접종 4: Immunization and attack inoculation
토끼실험은 영인프론티어(가산동, 대한민국)에 위치한 동물시설에서 진행되었다. 완전프로인트항원 보강제로 유화시킨 rARSNTD 융합 단백질을 각 토끼 등의 여러 부위에 피내 주사하였다. 첫 번째 접종으로부터 4주 후 단백질과 보조제 혼합물을 2주마다 2번 추가적으로 부스팅 하였다. 토끼의 혈청은 각각의 부스팅으로 부터 일 주 이후에 모아 원심분리하고 70 ℃에서 보관하였다. 위 실험 계획은 영인 프론티어의 동물실험관련 위원회(IACUC)에서 평가 및 승인되었다. The rabbit experiment was conducted at an animal facility located at Youngin Frontier (Gasan-dong, Korea). The rARSNTD fusion protein, which was emulsified with a complete Freund's adjuvant, was injected intradermally into various sites such as rabbits. Four weeks after the first inoculation, the protein and adjuvant mixture was boosted two additional times every two weeks. The rabbit serum was collected after one week from each booster and centrifuged and stored at 70 ° C. The above experimental plan was evaluated and approved by the Young Expert Frontier's Committee on Animal Experimentation (IACUC).
쥐 실험은 6주령 암컷 BALB/c(12마리, Orient-Bio) 에 이루어 졌다. 각 집단의 쥐(집단 당 3마리)에 4 μg의 정제된 ARSNTD 융합 재조합 단백질과 50 μg의 백반 보충제(Thermo SCIENTIFIC)를 0일차(초기), 14일차(첫번째 부스팅), 28일차(2번째 부스팅)에 복강 내로 접종하였다. PBS 접종한 쥐를 대조군으로 사용하였다. 혈청 표본은 각 부스팅 뒤 일주일 후에 아이블리딩을 통해 얻어졌으며 일부는 70 ℃에서 보관하였다. 위 실험계획은 연세 실험동물연구센터(YLARC) (Permit number: IACUC-A-201503-202-02)에서 평가 및 승인되었다. 21일후(2차 접종 이후) 모든 쥐들은 Avertin으로 마취된 상태에서 A/Puerto Rico/8/34(H1N1)의 103 PFU 양의 바이러스를 비강내로 접종하여 챌린지 하였다. 챌린지 한 쥐들의 생존률과 체중 변화는 2주간 매일 측정되었다. 쥐 실험은 한국 식품의약품 안전처(KFDA) 지침의 권고사항에 엄격히 따라 수행하였다. 위 실험계획은 연세 실험동물연구센터(YLARC)에서 평가 및 승인되었다.Rat experiments were performed on 6-week-old female BALB / c (12 mice, Orient-Bio). 4 μg of purified ARSNTD fused recombinant protein and 50 μg of a vaccine supplement (Thermo SCIENTIFIC) were added to each group of rats (3 per group) on day 0 (initial), 14 (first boost), 28 ) Were inoculated into the abdominal cavity. PBS-inoculated mice were used as controls. Serum samples were obtained via bleeding one week after each booster and some were stored at 70 ° C. The above experimental plan was evaluated and approved by YLARC (Permit number: IACUC-A-201503-202-02). After 21 days (after the second dose), all rats were challenged by inoculating intranasally with 10 3 PFU of A / Puerto Rico / 8/34 (H1N1) in anesthetized with Avertin. Survival and weight changes of challenged rats were measured daily for two weeks. Rat experiments were conducted strictly according to the recommendations of the Korea Food and Drug Administration (KFDA) guidelines. The above experimental plan was evaluated and approved by YLARC (YLARC).
백신접종의 대조군으로서 103 PFU 의 PR834 바이러스에 의해 감염된 3마리의 쥐는 모두 죽었으며 102 PFU의 PR8 바이러스에 의해 감염된 2마리의 쥐는 최대 23 % 체중감소를 보였으며 천천히 회복되었다(도 5C-D).As a control for vaccination, all three rats infected with 10 3 PFU of PR834 virus died and two rats infected with 10 2 PFU of PR8 virus showed up to 23% weight loss and recovered slowly (Figure 5C-D ).
실제 백신접종 실험에서는 2차 접종일로부터 21일 후 모든 쥐는 에버틴으로 마취된 상태에서 치사량(1LD50) 10^3 PFU의 A/Puerto Rico/8/34(H1N1) 바이러스를 비강내로 접종하여 챌린지 하였다. 챌린지 된 쥐들의 생존률과 체중변화는 14일간 매일 측정하였다. ARSNTD 융합 HAgd(mARSNTD+HAgd: 마리수=3, rARSNTD+HAgd: 마리수=3) 항원은 12마리중 6마리에 접종되었다. 비록 며칠 후 10%정도 체중감소를 보였으나 6마리의 면역된 쥐들은 모두 체중이 회복되었으며 생존했다. ARSNTD 융합 eGFP(mARSNTD+eGFP: 3 mice, rARSNTD+eGFP: 3 mice)는 12마리 중 6마리에 접종되어 대조군으로 사용하였다. 6마리의 대조군 쥐는 체중감소가 증가하였으며 일주 후 모두 사망하였다(도 5A-B). 위 결과를 통하여 본 발명에서 개발한 유전자재조합 항원단백질이 매우 우수한 백신효능을 나타냄을 검증하였다. In the actual vaccination experiment, 21 days after the second inoculation day, all rats were challenged by intranasal inoculation of A / Puerto Rico / 8/34 (H1N1) virus of lethal dose (1LD50) 10 ^ 3 PFU in anesthetized with evertin . Survival and weight changes of challenged rats were measured daily for 14 days. The ARSNTD fusion HAgd (mARSNTD + HAgd: Marisu = 3, rARSNTD + HAgd: Marisu = 3) antigen was inoculated into 6 out of 12 animals. Although a few days later showed a 10% weight loss, all six immunized mice recovered and survived. ARSNTD fusion eGFP (mARSNTD + eGFP: 3 mice, rARSNTD + eGFP: 3 mice) were inoculated into 6 out of 12 mice and used as a control group. Six control rats increased weight loss and died one week later (Fig. 5A-B). From the above results, it was verified that the recombinant antigen protein developed in the present invention exhibits excellent vaccine efficacy.
실시예Example 5: 바이러스 중화 실험 5: Virus neutralization experiment
ARSNTD-HAgd 융합 단백질이 백신 항원으로의 사용여부와 보호적 항체를 유발할수 있는지를 시험하기 위해 쥐와 토끼로부터 얻은 항혈청으로 마이크로중화시험을 수행하였다. To test whether the ARSNTD-HAgd fusion protein can be used as a vaccine antigen and induce protective antibodies, microin- neutralization tests were performed with antiserum from rats and rabbits.
쥐의 혈액 샘플은 아이블리딩을 통해 채취되었으며 상온에서 응결되도록 하였다. 응혈들을 제거하고 샘플들은 마이크로원심분리기에서 4 ℃, 10분 동안 5500 rpm으로 원심분리 하였다. 정제된 혈청은 살균된 마이크로원심분리 용기로 옮겨져 56 ℃에서 30분 동안 열로 불활성화시켰다. 열로 불활성화된 혈청은 MEM과 함께 희석되어 1/2 연속 희석법으로 96 칸 플레이트에 희석되었다. 인플루엔자 바이러스에 대한 중화 항체의 역가를 분석하기 위해 동일한 양(50 μl)의 인플루엔자 바이러스(100 PFU) 희석된 혈청에 첨가하여 혼합하였다. 바이러스와 혈청을 포함한 96칸 플레이트는 37 ℃에서 2시간 동안 배양되었다. 위 혼합물은 융합 MDCK세포를 담은 24칸 플레이트에 흡수시켰다. 한천을 덮어씌운 플레이트는 32 ℃, 5 % CO2 배양기에서 배양되었다. 감염 이후 4일간 세포의 단일 층을 크리스털 바이올렛으로 염색하였다. 각 분석에서 혈청들은 2개씩 희석, 분석되었으며 각 분석들은 최소 2번씩 시행되었다. 중화 역가는 대조군에 비해 50 % 플라크가 감소된 양에 해당하는 희석 본으로 계산되었다.Blood samples from rats were collected via iblinding and allowed to condense at room temperature. The coagulants were removed and the samples were centrifuged at 5500 rpm for 10 min at 4 ° C in a microcentrifuge. The purified serum was transferred to a sterile microcentrifuge container and heat inactivated at 56 ° C for 30 minutes. Heat-inactivated serum was diluted with MEM and diluted in 96-well plates in 1/2 serial dilution. To analyze the activity of neutralizing antibodies against influenza virus, the same amount (50 μl) of influenza virus (100 PFU) was added to diluted serum and mixed. 96-well plates containing virus and serum were incubated at 37 ° C for 2 hours. The above mixture was absorbed into a 24-well plate containing fused MDCK cells. Plates covered with agar were incubated at 32 ° C in a 5% CO 2 incubator. A single layer of cells was stained with crystal violet for 4 days after infection. In each analysis, sera were diluted and analyzed in duplicate, and each analysis was performed at least twice. The neutralization area was calculated as a diluted volume corresponding to the reduced amount of 50% plaque compared to the control.
상동의 PR8 바이러스에 대한 HI이나 중화항체를 가지지 않은 ARSNTD-eGFP 단백질에 대한 항혈청을 음성대조군으로 하였다(도 6A-D). 반면에 쥐의 mARSNTD-HAgd와 rARSNTD-HAgd에 대한 항혈청에서 감지될만한 수준의 HI와 중화항체가 발견 되었다(도 6A 및 C). 더불어 rARSNTD-HAgd에 대한 토끼의 항혈청에서 쥐의 항혈청보다 더 많은 HI와 중화항체가 생산되었다(도 6B and D). 위 결과는 도 5에서 동물실험으로 검증된 백신효능과 실제로 바이러스를 불활화하는 중화기능과 일치함을 보여준다. HI for homologous PR8 virus or antiserum against ARSNTD-eGFP protein without neutralizing antibody was used as negative control (Fig. 6A-D). On the other hand, detectable levels of HI and neutralizing antibodies were found in antisera against mARSNTD-HAgd and rARSNTD-HAgd in rats (Figs. 6A and C). In addition, more HI and neutralizing antibodies were produced in rabbit antiserum against rARSNTD-HAgd than in rat antisera (Fig. 6B and D). The above results show that the vaccine efficacy verified by the animal experiment in FIG. 5 is in agreement with the neutralization function which actually inactivates the virus.
실시예Example 6: 대장균 6: Escherichia coli LysRSLysRS 융합을 통한 Through fusion 독감바이러스Flu virus A/PR/8 A / PR / 8 HAgdHAgd 단백질 발현 및 정제 Protein expression and purification
대장균 벡터 pGE-LysRS(4) 벡터에 HA-GD 유전자를 삽입하였다(도 7A). 대장균에서 LysRS-HAgd 융합단백질을 발현한 결과 도 7B와 같이 대부분이 수용성 단백질 형태로 발현되었다. 발현된 융합단백질을 분리 및 정제하여 고순도의 단백질을 확보하였다. 생산된 융합단백질의 농도는 약 2.31 mg/ml 이었다.The HA-GD gene was inserted into the E. coli vector pGE-LysRS (4) vector (Fig. 7A). As a result of expressing LysRS-HAgd fusion protein in E. coli, most of them were expressed as a water-soluble protein form as shown in Fig. 7B. The expressed fusion protein was isolated and purified to obtain high purity protein. The concentration of the produced fusion protein was about 2.31 mg / ml.
실시예Example 7: 마우스 모델 7: Mouse model LysRSLysRS -- HAgdHAgd 융합단백질Fusion protein 백신 접종 vaccination
Balb/c 마우스를 도 8A와 같이 세 그룹으로 나누어 LysRS-GD 단백질을 복강을 통해 2주 간격으로 2차례 투여하였다. Alum을 면역증강제로 사용하였으며 PBS 접종 그룹을 음성대조군으로 사용하였다. 혈청내 HA GD 특이 항체역가를 측정하기 위해 boosting 접종 전과 공격접종 전 두 차례 마우스 혈액을 확보하여 혈청을 분리하였다(도 8B). Balb / c mice were divided into three groups as shown in Fig. 8A, and LysRS-GD protein was administered twice per week through the abdominal cavity. Alum was used as an immunity enhancer and the PBS inoculation group was used as a negative control. To determine the HA GD-specific antibody titers in the serum, two blood samples of the mouse were obtained before boosting and before inoculation, and serum was isolated (Fig. 8B).
실시예Example 8: 8: LysRSLysRS -- HAgdHAgd 융합단백질의Of the fusion protein 특이항체역가Specific antibody titer 및 바이러스 And virus 중화항체가Neutralizing antibody 측정 Measure
Boosting 접종 후 분리한 마우스 혈청에 존재하는 HA GD에 대한 특이 항체역가를 측정하였다. ELISA를 실시하기 위해 LysRS 단백질과 LysRS-HA GD 단백질을 각각 다른 plate에 코팅시킨 후 마우스 혈청 희석액을 incubation 시킨 후 OD 값을 측정하였다(도 9A) PBS 접종 혈청은 LysRS, LysRS-HA GD 두 단백질에 대해 모두 음성반응을 보인 반면, LysRS-HA GD 융합단백질로 접종 혈청에서는 1 이상의 OD 값을 나타냈다. 그러나, LysRS 단백질만 코팅시킨 plate에서도 비슷한 수준의 OD 값을 보인 것으로 볼 때, 혈청 내에 존재하는 항체는 대부분 LysRS 단백질에 대한 특이 항체인 것으로 예상된다. 백신접종 혈청의 바이러스 중화능력을 시험하기 위해 hemagglutinin inhibition(HI) assay를 실시한 결과, 백신접종에도 불구하고 바이러스 중화능력을 전혀 보이지 못했다(도 9B). 이러한 결과들은 대장균유래의 융합단백질을 사용하였을 경우 고수용성의 단백질이라 하더라도 마우스에서는 대부분의 항체가 융합단백질에 대해서 발생한다는 것을 보여준다. 이는 타겟 단백질에 대한 특이항체 생산 및 백신으로서의 효능에 심각한 문제점이 될 수 있다. Specific antibody titers to HA GD in mouse serum isolated after Boosting inoculation were measured. In order to perform the ELISA, the LysRS protein and the LysRS-HA GD protein were coated on different plates, and then the mouse serum dilution was incubated and the OD value was measured (Fig. 9A) , Whereas the LysRS-HA GD fusion protein showed an OD value of more than 1 in inoculated sera. However, it is expected that most of the antibodies present in the serum are specific antibodies to the LysRS protein, considering that the plate coated with the LysRS protein shows a similar OD value. The hemagglutinin inhibition (HI) assay was performed to test the virus neutralizing ability of the vaccinated sera, showing no virus neutralizing ability despite the vaccination (FIG. 9B). These results show that most of the antibodies are produced to the fusion protein in the mouse even when the fusion protein derived from Escherichia coli is a highly soluble protein. This can be a serious problem in the production of a specific antibody to a target protein and its efficacy as a vaccine.
실시예Example 9: 9: LysRSLysRS -HA -H GDGD 융합단백질Fusion protein 특이항체역가Specific antibody titer 및 바이러스 And virus 중화항체가Neutralizing antibody 측정 Measure
각 백신 접종 그룹 마우스에 치사량의 야생형 A/PR/8 바이러스를 공격접종 하였을 때, LysRS-HA GD 접종군을 포함한 모든 마우스들은 급격한 몸무게 감소를 보이며 감염 후 7일 내에 모두 사망하였다(도 10). 이는 실시예 8의 중화항체가 실험 결과와 마찬가지로 LysRS-HA GD 접종이 야생형 바이러스에 대한 방어능력을 전혀 제공하지 못했음을 의미한다.When each vaccinated group mouse was inoculated with a lethal dose of wild-type A / PR / 8 virus, all mice, including the LysRS-HA GD inoculated group, showed rapid weight loss and died within 7 days of infection (FIG. 10). This means that the neutralizing antibody of Example 8, as well as the experimental results, did not provide any LysRS-HA GD inoculation against the wild-type virus at all.
실시예Example 10: 10: 대장균에서의In E. coli 융합단백질Fusion protein 발현과 정제 Expression and purification
대장균 세포질에서의 HPV 16L1과 18L1 단백질의 수용성 발현을 위하여 hARSNTD의 C-말단에 HPV 116L1과 18L1을 융합시켜 hARSNTD-L1 형태로 만들었다. 추가적으로 단백질 절단효소 TEV protease가 인식하는 사이트와 6개 히스티딘 꼬리표(histidine tag)를 hARSNTD와 HPV 사이에 연결 펩타이드 형태로 도입하여 제작 하였다. TEV protease가 인식하는 사이트는 ENLYFQG로 7개의 아미노산을 가지고 있는데, TEV protease에 의해 잘려진 후 타켓단백질에 글라이신이 남기 때문에 우리는 글라이신을 제외한 6개의 아미노산으로 TEV protease의 인식 사이트를 디자인 하였다(도 11A). 이런 연결 펩타이드는 니켈 친화성(affinity) 크로마토그래피를 이용한 한 번의 정제와 그 이후의 단백질 절단효소 TEV protease의 절단을 통한 hARSNTD로부터의 HPV L1 분리를 위해 도입되었다.For the water-soluble expression of HPV 16L1 and 18L1 proteins in E. coli cytoplasm, HPV 116L1 and 18L1 were fused at the C-terminus of hARSNTD to form hARSNTD-L1. In addition, a site recognized by the protein cleavage enzyme TEV protease and six histidine tags were introduced into the hARSNTD and HPV in the form of a linking peptide. The site recognized by TEV protease is ENLYFQG, which has seven amino acids. Since the glycine is left in the target protein after being cleaved by TEV protease, we designed the recognition site of TEV protease with six amino acids except glycine (Fig. 11A) . These linked peptides were introduced for purification of HPV L1 from hARSNTD by single purification using nickel affinity chromatography and subsequent cleavage of the proteolytic enzyme TEV protease.
hARSNTD-16L1과 hARSNTD-18L1은 대장균 숙주 BL21(DE3)pLysS에서 1mM IPTG에 의해 과발현되었다. 단백질의 수용성 정도를 확인하기 위한 작은 양의 배양은 암피실린 50 ug/ml과 클로로암페니콜 30 ug/ml이 포함된 3 ml LB에서 37 ℃로 하루 동안 배양한 후 다음날 같은 농도의 항생제가 들어있는 20 ml LB로 0.5 ml의 배양된 세포를 옮겨 OD값이 600 nm에서 0.5에 도달할 때까지 37 ℃에서 배양하였다. 단백질 발현은 다양한 온도에서 1 mM IPTG 첨가에 의해 유도되었다. IPTG를 넣은 후 37 ℃에서 3시간, 30 ℃에서 4시간 그리고 20 ℃에서 5시간을 배양하여 단백질을 발현시켰고, 배양된 세포들은 3000 rpm에서 채취되었다. 초음파 분해를 통해 얻은 세포 용해물들은 12,000 rpm에서 10분 동안 원심분리 되었으며 수용성과 불용성 분획으로 나눠졌다. 이 융합단백질은 37에서 불용성으로 발현된 반면, 20 ℃에서는 90 % 이상의 수용성을 가졌다. 발현된 hARSNTD-16L1과 hARSNTD-18L1단백질의 수용성 정도는 SDS-PAGE를 통해 분석되었다(도 11B). 대형 배양은 첫 날에 암피실린 50 ug/ml과 클로로암페니콜 30 ug/ml이 포함된 3 ml LB에서 37 ℃로 8시간 배양하다가 같은 농도의 암피실린과 클로로암페니콜이 들어있는 50 ml LB로 옮겨 밤새 배양하였다. 다음날 같은 농도의 항생제가 들어있는 500 ml LB로 전날 배양한 세포 50 ml 중 20 ml을 옮겨 OD값이 600 nm 에서 0.5~0.7에 도달할 때까지 37 ℃에서 배양하였다. 그 후 단백질 발현은 1 mM IPTG를 넣은 후 20 ℃에서 5시간 배양하며 유도되었다.hARSNTD-16L1 and hARSNTD-18L1 were overexpressed by 1 mM IPTG in E. coli host BL21 (DE3) pLysS. A small amount of culture to confirm the degree of water solubility of the protein was incubated in 3 ml LB containing 50 ug / ml of ampicillin and 30 ug / ml of chloramphenicol for one day at 37 ° C, 0.5 ml of cultured cells were transferred to 20 ml LB and cultured at 37 ° C until OD reached 0.5 at 600 nm. Protein expression was induced by addition of 1 mM IPTG at various temperatures. After adding IPTG, proteins were expressed at 37 ° C for 3 hours, at 30 ° C for 4 hours and at 20 ° C for 5 hours, and the cultured cells were harvested at 3000 rpm. Cell lysates obtained by sonication were centrifuged at 12,000 rpm for 10 minutes and divided into water soluble and insoluble fractions. This fusion protein was expressed insoluble at 37, while having a water solubility of greater than 90% at 20 < 0 > C. The degree of water solubility of the expressed hARSNTD-16L1 and hARSNTD-18L1 proteins was analyzed by SDS-PAGE (FIG. 11B). On the first day, large-scale cultures were incubated in 3 ml LB containing 50 μg / ml of ampicillin and 30 μg / ml of chloramphenicol for 8 hours at 37 ° C. and then cultured in 50 ml LB containing the same concentrations of ampicillin and chloramphenicol And then cultured overnight. The next day, 20 ml of 50 ml of cells cultured the previous day in 500 ml LB containing the same concentration of antibiotics were transferred and cultured at 37 ° C until the OD reached 0.5-0.7 at 600 nm. Protein expression was induced by adding 1 mM IPTG and incubating at 20 ° C for 5 hours.
단백질들은 니켈 친화성 크로마토그래피에 의해 정제 되었다. 이를 위하여 크로마토그래피에 사용한 A 버퍼를 넣어 초음파 분해 후 원심분리를 통하여 얻은 세포 용해물을 A 버퍼로 미리 평형화한 Ni-NTA 컬럼(GE Healthcare Life Sciences, Little Chalfont, Buckinghamshire, UK)에 결합시켰다. 정제에 사용한 A 버퍼의 조성은 50 mM TrisHCl(pH 8.2), 300 mM 염화나트륨, 10 % 글리세롤, 2 mM 베타-머캡토에탄올, 0.1 % Tween-20 and 10 mM 이미다졸이다. A 버퍼로 세척한 이후에 300 mM 이미다졸이 들어있는 B 버퍼를 이용하여 점진적인 이미다졸 농도(10-300 mM) 상황에서 단백질을 용출시켰다. 분리정제 형태는 SDS-PAGE를 통해 분석되었고(도 11C), 관심 있는 단백질을 포함한 분획을 모아 저장 버퍼 [50 mM TrisHCl (pH 8.2), 500 mM NaCl, 5 mM EDTA, and 0.01 % Tween-80]를 이용하여 투석하고 농축하였다(도 11D). 융합 단백질의 분자량은 66.2 kDa이다. 정제된 단백질의 농도는 대조군으로서 농도를 알고 있는 BSA(Amresco, Solon, OH, USA)를 이용해 결정하였다. 융합된 단백질의 최종 농도는 약 0.8 mg/ml이었고, 전체적인 분리정제 효율은 대략 1.5 mg/0.5 L였다.Proteins were purified by nickel affinity chromatography. To this end, the A buffer used for chromatography was sonicated, and the cell lysate obtained by centrifugation was bound to Ni-NTA column (GE Healthcare Life Sciences, Little Chalfont, Buckinghamshire, UK) pre-equilibrated with buffer A. The composition of the buffer A used for the purification was 50 mM TrisHCl (pH 8.2), 300 mM sodium chloride, 10% glycerol, 2 mM beta-mercaptoethanol, 0.1% Tween-20 and 10 mM imidazole. A buffer, the protein was eluted at a gradually imidazole concentration (10-300 mM) using B buffer containing 300 mM imidazole. Fractions containing the protein of interest were pooled in a buffer (50 mM Tris HCl, pH 8.2, 500 mM NaCl, 5 mM EDTA, and 0.01% Tween-80), analyzed by SDS-PAGE , And concentrated (Fig. 11D). The molecular weight of the fusion protein is 66.2 kDa. The concentration of purified protein was determined using BSA (Amresco, Solon, OH, USA) with known concentration as a control. The final concentration of fusion protein was about 0.8 mg / ml, and the overall separation purification efficiency was about 1.5 mg / 0.5 L.
실시예Example 11: 11: TEVTEV protease를 이용한 protease 융합단백질의Of the fusion protein 절단 cut
융합 단백질 hARSNTD-16L1은 TEV 버퍼[50 mM Tris-Cl (pH 8.0), 0.5 mM EDTA, 1 mM DTT]에서 AcTEV protease(Invitrogen)에 의해 절단된다. 절단조건을 최적화하기 위하여, 여러 반응 온도와 조건을 테스트 하였다. 그 결과 융합 단백질이 25 ℃에서 5시간동안 반응시켰을 때 TEV protease에 의하여 점차적으로 hARSNTD-6xhis-tev site(Gx)와 HPV 16L1으로 절단되는 것을 확인하였다(도 12A). 또한 우리는 융합 단백질과 잘려진 융합 파트너를 히스티딘 꼬리표 항체를 이용한 웨스턴 블롯(western blot)을 통하여 확인하였다(도 12B). 잘려진 융합 파트너 hARSNTD는 hARSNTD의 C 말단에 있는 히스티딘 꼬리표 때문에 검출할 수 있다. 이 연구에서 사용된 AcTEV protease 역시 히스티딘 꼬리표를 가지고 있기 때문에 같이 검출이 되었다. The fusion protein hARSNTD-16L1 is cleaved with AcTEV protease (Invitrogen) in TEV buffer [50 mM Tris-Cl (pH 8.0), 0.5 mM EDTA, 1 mM DTT]. In order to optimize the cutting conditions, several reaction temperatures and conditions were tested. As a result, it was confirmed that when the fusion protein was reacted at 25 ° C for 5 hours, it was gradually cleaved into hARSNTD-6xhis-tev site (Gx) and HPV 16L1 by TEV protease (FIG. 12A). We also confirmed the fusion protein and the cleaved fusion partner by western blot using a histidine tag antibody (Fig. 12B). The truncated fusion partner hARSNTD can be detected because of the histidine tag at the C-terminus of hARSNTD. The AcTEV protease used in this study was also detected because it has a histidine tag.
TEV protease로 절단 후 잘려진 HPV 16L1의 수용성을 알아보기 위하여, protease를 처리한 전체 용해물을 원심분리를 통하여 수용성과 불용성 분획으로 나누어 SDS-PAGE로 확인하였다(도 12C). 대부분의 융합 단백질과, 절단된 융합 파트너, 그리고 절단된 HPV 16L1은 수용성을 유지하였으며 이것은 융합단백질이 특정 protease가 그것을 인식할 수 있는 인식 사이트에 작용하여 두 개로 적절하게 잘려질 수 있고, 그에 따라 정확한 타켓 단백질을 도출시킬 수 있다는 것을 보여주었다.To investigate the water solubility of HPV 16L1 cut after TEV protease cleavage, protease-treated whole lysates were separated by centrifugation into soluble and insoluble fractions and confirmed by SDS-PAGE (FIG. 12C). Most fusion proteins, cleaved fusion partners, and cleaved HPV 16L1 retained their water-solubility, which allows the fusion protein to function properly at a recognition site where a particular protease can recognize it, Indicating that the target protein can be derived.
실시예Example 12: 정제된 단백질의 구조적 특징 분석 12: Structural characterization of purified proteins
정제된 융합 단백질과 절단된 단백질의 구조를 분석하기 위하여 투과전자현미경 (transmission electron microscopy)을 사용하였다. 이를 위하여 융합 단백질과 TEV protease를 처리한 용해물을 PBS[2.67 mM KCl, 1.47 mM KH2PO4, 137.93 mM NaCl, 8.1 mM Na2HPO4]를 이용하여 50 ng/ul로 희석하고, 희석된 샘플의 3 ul를 카본 코팅 그리드(carbon-coated grid)에 올리고 네가티브염색법(negative staining)으로 염색하였다. 그 결과 융합 단백질은 30-40 nm 사이즈의 캡소미어(capsomeres)를 형성하였고, 심지어 절단된 HPV 16L1은 본래의 인유두종바이러스의 크기인 50 nm보다 큰 100 nm 이상의 바이러스유사입자(VLPs)를 형성하였다(도 13A and 13B). 이것은 대장균 유래 단백질이 자가조합으로 바이러스유사입자 (self-assembled VLPs)를 만들 수 있고, 게다가 융합 단백질 또한 동종의 캡소미어 (homogenous capsomeres)를 형성할 수 있다는 것을 나타낸다.Transmission electron microscopy was used to analyze the structure of the purified fusion protein and the cleaved protein. To this end, the lysates treated with fusion protein and TEV protease were diluted to 50 ng / ul with PBS [2.67 mM KCl, 1.47 mM KH 2 PO 4 , 137.93 mM NaCl, 8.1 mM Na 2 HPO 4 ] 3 ul of the sample was placed on a carbon-coated grid and stained with negative staining. As a result, the fusion proteins formed capsaicin of 30-40 nm size, and even cleaved HPV 16L1 formed virus-like particles (VLPs) of 100 nm or more larger than 50 nm, the size of the original HPV virus (Figures 13A and 13B). This indicates that E. coli-derived proteins can self-assemble into self-assembled VLPs and that fusion proteins can also form homogenous capsomeres.
실시예Example 13: 다양한 면역 보조제( 13: Various immune supplements ( adjuvantsadjuvants )를 이용한 절단된 단백질의 면역원성) ≪ / RTI >
절단된 단백질의 면역원성을 확인하기 위하여, 우리는 Balb/c 쥐(그룹당 세 마리)에 다양한 면역 보조제 조합으로 2주 간격으로 세 번 주사하였다. 면역 보조제는 L-pampo(CHA vaccine institute), CIA06(EYEGENE Inc.) 그리고 alum을 사용하였고, 대조군은 EYEGENE에서 효모유래 HPV 16L1 항원, 상용되고 있는 효모유래 HPV VLP인 CervarixTM그리고 융합 파트너인 hARSNTD를 사용하였다. 융합 파트너를 대조군으로 사용한 이유는 면역원성 테스트에 사용된 단백질에 절단된 융합 파트너가 함유되어있기 때문이다. 음성대조군으로 사용된 쥐는 PBS만을 주사하였다. 면역원성 테스트를 위한 8개의 그룹은 도 14A에 정리되어 있다. 모든 항원들은 같은 4 ug의 농도로 쥐의 근육 내로 주사하였다.To confirm the immunogenicity of the cleaved proteins, we injected three Balb / c mice (three per group) at various intervals of two weeks with various adjuvants. The immunoadhesin used was L-pampo (CHA vaccine institute), CIA06 (EYEGENE Inc.) and alum. The control group consisted of yeast-derived HPV 16L1 antigen in EYEGENE, Cervarix TM , a commonly used yeast-derived HPV VLP, and hARSNTD, Respectively. The reason for using the fusion partner as a control is that the protein used in the immunogenicity test contains a cleaved fusion partner. Rats used as negative controls were injected with PBS only. Eight groups for immunogenicity testing are summarized in Figure 14A. All the antigens were injected into the muscle of the rats at the same concentration of 4 ug.
세 번째 접종한 뒤 일주일 후, 아이블리딩(eye-bleeding)을 통해 얻어진 혈청은 ELISA를 이용하여 HPV 16L1에 대한 특정 IgG 항체를 확인하기 위하여 사용되었다. 접종에 사용된 대장균 유래 VLP와 효모 유래 VLP를 코팅하였을 때, CervarixTM를 접종한 쥐에서 가장 높은 면역반응이 나타났고, alum과 함께 대장균 유래 VLP를 접종한 쥐에서 얻은 항체 값은 CervarixTM와 비슷한 값을 보였다. 심지어 면역 보조제 없이 접종한 대장균 유래 VLP를 접종한 쥐에서도 HPV 16L1 특정 면역반응이 나타났다(도 14B, C and E). 하지만, 융합 파트너인 hARSNTD에서는 예상했던 것과 같이 어떠한 면역반응도 나타나지 않았다(도 14D).One week after the third inoculation, serum obtained from eye-bleeding was used to identify specific IgG antibodies to HPV 16L1 using ELISA. The highest immunoreactivity was observed in the Cervarix TM -infected rats when coated with E. coli-derived VLPs and yeast-derived VLPs used in the inoculation, and antibody values obtained from the mice inoculated with the alum-derived VLPs were similar to those of Cervarix TM Respectively. Even HPV 16L1 specific immune responses were evident in mice inoculated with E. coli-derived VLPs inoculated without the adjuvant (FIGS. 14B, C and E). However, as expected, the fusion partner hARSNTD did not show any immune response (Fig. 14D).
우리는 위의 결과를 확인하기 위하여, 1번 그룹의 혈청을 첫 번째 항체(1stantibody)로 사용하여 웨스턴 블롯(western blot)을 시행하였다. 융합 파트너인 hARSNTD에 대한 항체는 대장균 유래 VLP를 접종한 쥐에서 유도되지 않았고, CervarixTM에는 대장균 유래 VLP를 접종한 쥐에서 얻은 항체가 결합하였다(도 14F and G). 위 결과를 통해, 인유두종바이러스에 대한 특정 항체가 대장균에서 정제된 VLP를 접종하였을 때 생산되었다는 것을 검증하였다.To confirm the above results, we performed western blotting using serum from
실시예Example 14: 절단된 단백질의 면역반응을 통한 사이토카인( 14: cytokine through immune response of cleaved protein ( cytokinecytokine ) 생성) produce
다양한 면역 보조제와 함께 항원을 접종한 쥐의 지라세포(splenocytes)에서 나온 Th1-type의 레벨을 평가하기 위하여, ELISPOT(Enzyme-Linked ImmunoSpot)을 이용하여 IFN-의 생성을 측정하였다. 지라세포는 세 번째 접종까지 끝난 쥐에서 분리되었고, 이것은 효모 유래 VLP에 의해 자극되었다. CervarixTM가 접종된 쥐의 IFN- 레벨이 가장 높았지만, alum과 함께 우리의 절단된 단백질을 접종한 5번째 그룹의 IFN- 레벨 또한 다른 그룹보다 월등히 높았다(도 15A). 위 결과를 통해, 우리가 대장균에서 생산한 VLP가 CervarixTM와 유사하게 인유두종바이러스에 특이적인 사이토카인을 생성하는 것을 확인하였다.In order to evaluate the level of Th1-type from splenocytes of mice inoculated with various immunoadjuvants, the production of IFN- was measured by ELISPOT (Enzyme-Linked ImmunoSpot). Spindle cells were isolated from the mice that had been inoculated until the third inoculation, which was stimulated by yeast-derived VLPs. The IFN-level in the Cervarix TM -injected rats was highest, but the IFN-level in the 5th group inoculated with our cut proteins with alum was also significantly higher than the other groups (Fig. 15A). From the above results, we confirmed that VLP produced in Escherichia coli produces a cytokine specific for HPV similar to Cervarix ™ .
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약어:Abbreviation:
LysRS: Lysyl tRNA Synthetase. LysRS: Lysyl tRNA Synthetase.
HAgd: Hemagglutinin globular domain HAgd: Hemagglutinin globular domain
eGFP: Enhanced Green Fluorescent Protein eGFP: Enhanced Green Fluorescent Protein
TEV protease: Tobacco Etch Virus nuclear inclusion a endopeptidase TEV protease: Tobacco Etch Virus nuclear inclusion a endopeptidase
PR8 (H1N1): A/Puerto Rico/8/34 (H1N1) PR8 (H1N1): A / Puerto Rico / 8/34 (H1N1)
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