KR102008407B1 - Codon optimized il-21 and uses thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코돈 최적화된 IL-21 및 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 포유동물세포인 CHO 세포에서 IL-21이 고발현 및 고분비되도록, 코돈-최적화된 IL-21에 분비 효능을 향상시키기 위한 분비 리더서열로서 선별된 시그널 펩티드를 연결한 경우, 생산 숙주로서 CHO 세포주에서 IL-21 생산 수율이 향상되고, 원핵생물을 숙주로 이용했을 때 발생하는 생물학적 기능 문제를 극복하였음을 확인하였는 바, 이를 양질의 IL-21 대량 생산에 유용하게 이용할 수 있다.The present invention relates to codon optimized IL-21 and its use. According to the present invention, when a signal peptide selected as a secretion leader sequence for enhancing secretion efficiency is enhanced to codon-optimized IL-21 such that IL-21 is highly expressed and highly secreted in CHO cells which are mammalian cells, The production of IL-21 was improved in CHO cell line as a production host, and it was confirmed that it overcomes the biological function problem that occurs when prokaryotes are used as host, which can be useful for mass production of high-quality IL-21. .

Description

코돈 최적화된 IL-21 및 이의 용도{CODON OPTIMIZED IL-21 AND USES THEREOF}Codon Optimized IL-21 and Its Uses {CODON OPTIMIZED IL-21 AND USES THEREOF}

본 발명은 코돈 최적화된 IL-21 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to codon optimized IL-21 and its use.

사이토카인은 생체 조절에 필수적인 단백질로서 세포의 증식과 분화를 유도하고, 기능과 활성의 변화를 촉진하여 면역계 질환, 알러지, 아토피, 염증 및 다양한 형태의 종양에 관련되어 있다. 최근 세포치료제 응용연구 및 조혈세포계를 포함하는 다양한 줄기세로 연구의 발달과 더불어, 줄기세포 배양의 기초실험과 세포치료제 개발에 사용되는 연구용, 의학품용 사이토카인류 단백질의 수요가 기하급수적으로 증가하고 있다.Cytokines are essential proteins for bioregulation, which induce cell proliferation and differentiation, promote changes in function and activity, and are involved in immune system diseases, allergies, atopy, inflammation and various forms of tumors. With the recent development of various stem cell research including applied cell therapy and hematopoietic cell system, the demand for cytokine-like proteins for research and medical products used in the basic experiment of stem cell culture and development of cell therapy is increasing exponentially. .

IL-21(Zalpha11 리간드)는 또한 IL-4, IL-7, IL-9, IL-13, 및 IL-15를 포함하는 사이토카인의 IL-2 과(family)의 구성원이다. 이 과의 단백질은 항암 및 항바이러스 효과 모두를 가지는 것으로 나타났다. IL-21은 헬퍼 T-세포에 의해 생산되는데, 이것은 면역의 중요한 조절자이다. 그것의 동족 수용체의 발현 패턴 및 단백질의 투여를 기재로하여, IL-21은 종양 및 바이러스로 감염된 세포를 박멸하는 두개의 림프구 클래스인, CD8+킬러 T-세포 및 자연 세포 독성(NK) 세포를 활성화하는 것으로 나타났다. 또한 IL-21은 B-세포의 선택 클래스를 자극한다.(Parrish et al. , Nature 408: 57-63, 2000).IL-21 (Zalpha11 ligand) is also a member of the IL-2 family of cytokines, including IL-4, IL-7, IL-9, IL-13, and IL-15. Proteins in this family have been shown to have both anticancer and antiviral effects. IL-21 is produced by helper T-cells, which are important regulators of immunity. Based on expression patterns of its cognate receptors and administration of proteins, IL-21 activates CD8 + killer T-cells and natural cytotoxic (NK) cells, two lymphocyte classes that eradicate tumor and virus infected cells. Appeared to be. IL-21 also stimulates a selection class of B-cells (Parrish et al., Nature 408: 57-63, 2000).

따라서, IL-21은 면역세포, 특히, NK 세포의 증식 및 활성화를 유도하는 사이토카인으로서 면역세포치료에 필수적이다. Thus, IL-21 is essential for immune cell therapy as a cytokine that induces proliferation and activation of immune cells, especially NK cells.

한편, 특정 단백질 생산을 위한 발현시스템은 박테리아, 효모, 식물, 곤충세포, 동물세포를 이용하고 있으며, 그중 유전자 변형에 의한 제품의 생산은 빠른 생산속도와 정확한 재현성의 장점으로 인하여 미생물이 이용되어 왔다. On the other hand, the expression system for producing a specific protein is using bacteria, yeast, plants, insect cells, animal cells, among which the production of products by genetic modification has been used microorganisms due to the advantages of fast production speed and accurate reproducibility .

그러나, 미생물을 이용한 생산에서는 단백질이 세포 밖으로 분비되지 못하고 세포 내에 단백질 덩어리로 생성되는 문제점을 안고 있다. 특히, 분비단백질의 활성에 필요한 당쇄부가를 위한 번역후 수식과 같은 추가적인 과정이 없으며, 종종 단백질의 N-말단에 메티오닌이 붙어 나오므로 이를 별도로 제거해야 하는 등의 불편함을 안고 있다. 완전한 치료용 단백질을 생산하기 위해서는 접힘, 조합, 번역 후 수식 등이 적절하게 일어나 천연형 단백질과 거의 동등 수준의 분자 형태를 갖는 것이 중요하므로, 현재 전체 고부가가치 단백질 의약품 중 약 60~70%가 동물세포에서 생산되고 있다. However, the production using microorganisms has a problem that the protein is not secreted out of the cell and is produced as a protein mass in the cell. In particular, there is no additional process such as post-translational modification for the sugar chain portion required for the secretion protein activity, and often has the inconvenience of methionine attached to the N-terminus of the protein to be removed separately. In order to produce a complete therapeutic protein, it is important that the folds, combinations, and post-translational formulas are properly formed and have a molecular form that is almost equivalent to that of the native protein. Currently, about 60 to 70% of all high value protein drugs Produced in cells.

그러나, 이러한 동물세포에서의 단백질 발현은 미생물에 비해 낮은 생산성과 높은 유지관리 비용의 문제점을 갖고 있다. 이에, 실제로 현재 생산되고 있는 IL-21은 모두 미생물을 이용하여 생산되고 있다. However, protein expression in such animal cells has a problem of low productivity and high maintenance costs compared to microorganisms. As a result, all currently produced IL-21 is produced using microorganisms.

따라서, 높은 수율로 획득될 수 있으며, 생물학적으로 활성이고 정제된 재조합 IL-21 단백질을 동물세포에서 생산하기 위한 발현시스템을 구축하고, 다양한 융합단백질 합성을 이용하여 사이토카인의 효능을 향상시킬수 있는 생산시스템의 개발이 요구되고 있다.Therefore, it is possible to obtain a high yield, to produce an expression system for producing biologically active and purified recombinant IL-21 protein in animal cells, and to produce a variety of fusion protein synthesis to improve the efficacy of cytokines Development of the system is required.

이러한 상황하에서, 본 발명자들은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해서, 동물세포에서 IL-21을 고발현 및 고분비할 수 있는 방법을 예의 연구하였다. 그 결과, 본 발명자들은 (i) 동물세포에 적합한 IL-21 코돈 최적화; 및 (ii) 분비 효능을 향상시키기 위한 분비 리더서열(시그널 펩티드) 선별 및 최적화를 통하여, 동물세포에서 IL-21이 고발현 및 고분비되는 벡터 시스템, 상술한 재조합 발현 벡터가 도입된 동물세포 배양 시스템 및 IL-21 고발현 세포주를 구축하였으며, 상기 재조합 IL-21에 의한 자연살해세포의 증식능 및 분화능을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다. Under these circumstances, the present inventors earnestly studied how to express and secrete IL-21 in animal cells in order to overcome the problems of the prior art. As a result, the inventors have (i) optimized IL-21 codons suitable for animal cells; And (ii) a vector system in which IL-21 is highly expressed and secreted in animal cells through selection and optimization of secretion leader sequences (signal peptides) to enhance secretion efficacy, and cultured animal cells into which the above-described recombinant expression vectors are introduced. The system and IL-21 high expression cell line were constructed, and the present invention was completed by confirming the proliferative and differentiating ability of natural killer cells by the recombinant IL-21.

따라서, 본 발명의 일 목적은 코돈 최적화된 IL-21(Interleukin-21)의 폴리뉴클레오티드를 제공하는 데 있다.Accordingly, one object of the present invention is to provide a polynucleotide of codon optimized IL-21 (Interleukin-21).

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a vector comprising the polynucleotide.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 벡터로 형질전환된 숙주세포를 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention to provide a host cell transformed with the vector.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 IL-21(Interleukin-21) 단백질의 생산 방법을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention to provide a method for producing IL-21 (Interleukin-21) protein.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 IL-21(Interleukin-21) 단백질을 유효 성분으로 포함하는 면역질환치료제를 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention to provide an immunological disease treatment agent comprising IL-21 (Interleukin-21) protein as an active ingredient.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

이때, 여기서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.At this time, if there is no other definitions in the technical terms and scientific terms used herein, those having ordinary skill in the art to which this invention belongs have the meaning that is commonly understood.

또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.In addition, repeated description of the same technical configuration and operation as in the prior art will be omitted.

본 발명에서 사용되는 용어 "코돈-최적화"는 각종 숙주의 형질전환을 위한 핵산 분자의 암호화 영역 또는 유전자를 지칭함에 따라, DNA에 의해 암호화된 폴리펩티드를 변화시키지 않고서 숙주 유기체의 전형적인 코돈 활용을 반영하도록 상기 핵산 분자의 암호화 영역 또는 유전자 내의 코돈을 변화시키는 것을 지칭한다. 본 발명의 맥락에서, 유전자 및 DNA 암호화 영역을, 포유동물 세포에서의 최적의 발현을 위해 코돈-최적화시킨다.As used herein, the term “codon-optimization” refers to the coding region or gene of a nucleic acid molecule for the transformation of various hosts, so as to reflect the typical codon utilization of the host organism without changing the polypeptide encoded by the DNA. Refers to changing the codon in the coding region or gene of the nucleic acid molecule. In the context of the present invention, gene and DNA coding regions are codon-optimized for optimal expression in mammalian cells.

코돈-최적화는 DNA 전부 (또는 일정 부분)을 합성하여, 전사된 mRNA에 존재할 수도 있는 이차 구조의 모든 탈안정화 서열 또는 영역을 제거할 수도 있고, DNA 전부 (또는 일정 부분)을 합성하여, 염기 조성을 목적하는 숙주 세포에서 보다 선호될 수 있는 것으로 변화시킬 수도 있다.Codon-optimization may synthesize all (or a portion) of DNA to remove all destabilizing sequences or regions of the secondary structure that may be present in the transcribed mRNA, or synthesize all of the DNA (or a portion) to modify the base composition. It may also be varied to be more preferred in the host cell of interest.

본 명세서에서 사용되는 용어, "핵산", "핵산 분자", "올리고뉴클레오티드", "뉴클레오티드" 및 "폴리뉴클레오티드"는 서로 바꾸어서 사용될 수 있으며, 단일 가닥 형태 또는 이중 가닥 나선 중 어느 하나의 형태의, 리보뉴클레오시드(아데노신, 구아노신, 우리딘 또는 시티딘; "RNA 분자") 또는 데옥시리보뉴클레오시드(데옥시아데노신, 데옥시구아노신, 데옥시티미딘 또는 데옥시시티딘; "DNA 분자")의 포스페이트 에스테르 중합체 형태, 또는 그의 임의의 포스포에스테르 유사체, 예를 들어 포스포로티오에이트 및 티오에스테르를 나타낸다. 이중 가닥 DNA-DNA, DNA-RNA 및 RNA-RNA 나선이 가능하다. 핵산 분자, 특히 DNA 또는 RNA 분자라는 용어는 이 분자의 1차 및 2차 구조만을 나타내며, 이것을 임의의 특정 3차 형태에 한정하는 것은 아니다. 따라서, 이 용어는 특히 선형 또는 원형 DNA 분자(예를 들어, 제한효소 단편), 플라스미드, 수퍼코일형(supercoiled) DNA 및 염색체에서 발견되는 이중 가닥 DNA를 포함한다. 특정 이중 가닥 DNA 분자의 구조의 논의에 있어서, 서열은 DNA의 비-전사 가닥(즉, mRNA에 상동성인 서열을 갖는 가닥)을 따라서 5'으로부터 3' 방향으로의 서열만을 제공하는 통상적인 협정에 따라 본 명세서에서 기술될 수 있다. "재조합 DNA 분자"는 분자 생물학적 조작을 겪은 DNA 분자이다. DNA는 cDNA, 게놈 DNA, 플라스미드 DNA, 합성 DNA, 및 반합성 DNA를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.As used herein, the terms “nucleic acid”, “nucleic acid molecule”, “oligonucleotide”, “nucleotide” and “polynucleotide” may be used interchangeably and may be in the form of either a single stranded form or a double stranded helix, Ribonucleosides (adenosine, guanosine, uridine or cytidine; "RNA molecule") or deoxyribonucleosides (deoxyadenosine, deoxyguanosine, deoxythymidine or deoxycytidine; "DNA Molecule ”), or any phosphoester analogue thereof, such as phosphorothioate and thioester. Double stranded DNA-DNA, DNA-RNA and RNA-RNA helices are possible. The term nucleic acid molecule, especially DNA or RNA molecule, refers only to the primary and secondary structures of this molecule and is not limited to any particular tertiary form. Thus, the term particularly includes linear or circular DNA molecules (eg, restriction enzyme fragments), plasmids, supercoiled DNA and double stranded DNA found in chromosomes. In discussing the structure of certain double-stranded DNA molecules, the sequence is defined in the conventional convention of providing only sequences in the 5 'to 3' direction along non-transcriptional strands of DNA (ie, strands having sequences homologous to mRNA). As described herein. A "recombinant DNA molecule" is a DNA molecule that has undergone molecular biological manipulation. DNA includes, but is not limited to, cDNA, genomic DNA, plasmid DNA, synthetic DNA, and semisynthetic DNA.

폴리뉴클레오티드 서열에 적용될 때 "단편"이라는 용어는 기준 핵산(reference nucleic acid)에 비하여 길이가 감소된 뉴클레오티드 서열을 말하며, 이는 공통 부분에 걸쳐 기준 핵산과 동일한 뉴클레오티드 서열을 포함한다. 본 발명에 따른 그러한 핵산 단편은 적절할 경우 이것이 구성 요소인 더욱 큰 폴리뉴클레오티드 내에 포함될 수도 있다. 그러한 단편은 길이가 본 발명에 따른 핵산의 적어도 6개, 8개, 9개, 10개, 12개, 15개, 18개, 20개, 21개, 22개, 23개, 24개, 25개, 30개, 39개, 40개, 42개, 45개, 48개, 50개, 51개, 54개, 57개, 60개, 63개, 66개, 70개, 75개, 78개, 80개, 90개, 100개, 105개, 120개, 135개, 150개, 200개, 300개, 500개, 720개, 900개, 1000개, 1500개, 2000개, 3000개, 4000개, 5000개 또는 그 이상의 범위인 연속 뉴클레오티로부터의 올리고뉴클레오티드를 포함하거나, 대안적으로는 그로 구성되어 있다.The term “fragment” when applied to a polynucleotide sequence refers to a nucleotide sequence of reduced length compared to a reference nucleic acid, which includes the same nucleotide sequence as the reference nucleic acid over a common portion. Such nucleic acid fragments according to the invention may be included in larger polynucleotides, where appropriate, as components. Such fragments are at least six, eight, nine, ten, twelve, fifteen, eighteen, twenty, twenty-one, twenty-four, twenty-five, twenty-five of the nucleic acids according to the invention. , 30, 39, 40, 42, 45, 48, 50, 51, 54, 57, 60, 63, 66, 70, 75, 78, 80 , 90, 100, 105, 120, 135, 150, 200, 300, 500, 720, 900, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, Oligonucleotides from, or alternatively consist of, oligonucleotides ranging from 5000 or more.

본 명세서에서 사용되는 용어 "발현 벡터"는 숙주 세포 내에서 발현된 핵산 분자 코딩 유전자이다. 전형적으로, 발현 벡터는 전사 프로모터, 유전자, 복제 기원, 선택가능한 마커, 및 전사 종결자를 포함한다. 유전자 발현은 보통 프로모터의 제어 하에서 발생하고, 이러한 유전자는 프로모터 "작동적으로 연결"되었다고 말하여진다. 이와 유사하게, 조절 요소 및 핵심 프로모터는 조절 요소가 핵심 프로모터의 활성을 조절하는 경우 작동적으로 연결된다. 발현 벡터는 또한 발현 구성으로 알려질 수 있다.As used herein, the term “expression vector” is a nucleic acid molecule coding gene expressed in a host cell. Typically, expression vectors include transcriptional promoters, genes, origins of replication, selectable markers, and transcription terminators. Gene expression usually occurs under the control of a promoter and such genes are said to be "operably linked" to the promoter. Similarly, regulatory elements and key promoters are operably linked when the regulatory element modulates the activity of the core promoter. Expression vectors can also be known as expression constructs.

본 명세서에서 사용되는 용어 "숙주세포"는 예를 들어 클로닝 벡터나 발현 벡터와 같은 이종 핵산 분자를 함유하는 세포이다.As used herein, the term "host cell" is a cell containing a heterologous nucleic acid molecule such as, for example, a cloning vector or an expression vector.

본 명세서에서 사용되는 용어 "발현"은 유전자 생산의 생합성을 나타낸다. 예를 들어, 유전자의 경우에, 발현은 유전자의 mRNA로의 전사 및 mRNA의 하나 또는 폴리펩티드로의 번역을 포함한다.The term "expression" as used herein refers to the biosynthesis of gene production. For example, in the case of a gene, expression includes transcription of the gene into mRNA and translation of the mRNA into one or a polypeptide.

본 명세서에서 사용되는 용어 "폴리펩티드"는 천연 또는 합성적으로 생산된 펩티드 결합에 의해 연결된 아미노산 잔기의 중합체이다. 약 10 아미노산 잔기 이하의 폴리펩티드는 보통 "펩티드"로 나타낸다.As used herein, the term "polypeptide" is a polymer of amino acid residues linked by peptide bonds produced naturally or synthetically. Polypeptides up to about 10 amino acid residues are usually referred to as "peptides".

본 명세서에서 사용되는 용어 "단백질"은 하나 이상의 폴리펩티드 사슬을 포함하는 고분자이다. 단백질은 또한 탄수화물 기와 같은 비-펩티드 성분을 포함할 수 있다. 탄수화물 및 기타 비-펩티드 치환기가 단백질에 첨가될 수 있다. 단백질은 본 명세서에서 그들의 아미노산 주 구조에 관하여 정의되며; 탄화수소 기 및 비-펩티드 기와 같은 치환기가 일반적으로 명기되지만, 그럼에도 존재할 수 있다.The term "protein" as used herein is a polymer comprising one or more polypeptide chains. The protein may also include non-peptide components such as carbohydrate groups. Carbohydrates and other non-peptide substituents may be added to the protein. Proteins are defined herein in terms of their amino acid main structure; Substituents such as hydrocarbon groups and non-peptide groups are generally specified, but may nevertheless be present.

본 명세서에서 사용되는 용어 "5'-말단" 또는 "3'-말단"은 본 명세서에서 폴리뉴클레오티드 내 위치를 표시하는데 사용된다. 본 명세서에서는 이들 용어가 근접 또는 상대적 위치에 대한 폴리뉴클레오티드의 특정 서열이나 일부에 관하여 사용되는 것을 허용한다.As used herein, the terms "5'-terminus" or "3'-terminus" are used herein to indicate a position in a polynucleotide. This specification allows these terms to be used with respect to a particular sequence or portion of a polynucleotide to a proximal or relative position.

본 명세서에서 사용되는 용어 "N-말단" 또는 "C-말단"은 본 명세서에서 폴리펩티드 내 위치를 표시하는데 사용된다. 본 명세서에서는 이들 용어가 근접 또는 상대적 위치에 대한 폴리펩티드의 특정 서열이나 일부에 관하여 사용되는 것을 허용한다. As used herein, the term "N-terminus" or "C-terminus" is used herein to indicate a position in a polypeptide. This term allows these terms to be used with respect to a particular sequence or portion of a polypeptide relative to a proximal or relative position.

예를 들어, 폴리펩티드 내 기준 서열에 대하여 C-말단에 위치된 특정 서열은 상기 기준 서열의 C-말단 근처에 위치하지만, 완전한 폴리펩티드의 카르복 말단에서 필수적인 것은 아닐 수도 있다.For example, a particular sequence located C-terminally relative to a reference sequence in the polypeptide is located near the C-terminus of the reference sequence, but may not be essential at the carboxy terminus of the complete polypeptide.

본 발명의 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 5의 핵산서열; 또는 이의 단편을 포함하는, 코돈 최적화된 IL-21(Interleukin-21)의 폴리뉴클레오티드(Optimized IL-21), 상기 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터 및 상기 벡터로 형질전환된 숙주세포를 제공한다.According to an aspect of the present invention, the present invention provides a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 5; Or codon optimized IL-21 (Interleukin-21) polynucleotide (Optimized IL-21) comprising a fragment thereof, a vector comprising the polynucleotide and a host cell transformed with the vector.

본 발명에 따른 코돈-최적화된 IL-21(Interleukin-21)은 서열번호 5의 핵산서열을 갖는 것을 특징으로 한다.Codon-optimized IL-21 (Interleukin-21) according to the present invention is characterized by having a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 5.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 숙주세포는 포유동물 세포이며, 상기 포유동물 세포는 CHO 세포이다.According to a preferred embodiment of the invention, the host cell of the invention is a mammalian cell, said mammalian cell is a CHO cell.

또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 숙주세포로서 포유동물 세포로부터 재조합 IL-21 단백질을 생산하기 위하여 상기 숙주세포를 배양하는 단계를 포함하는 IL-21(Interleukin-21) 단백질의 생산 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, the present invention provides a production of IL-21 (Interleukin-21) protein comprising culturing the host cell to produce a recombinant IL-21 protein from mammalian cells as a host cell Provide a method.

즉, IL-21를 코딩하는 천연 서열은 숙주세포에서의 발현 효율을 개선시키기 위하여 변형될 수 있다.That is, native sequences encoding IL-21 can be modified to improve expression efficiency in host cells.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 변형은 본 발명의 코돈 최적화된 IL-21(Interleukin-21) 폴리뉴클레오티드, 즉, 상기 서열번호 5의 핵산서열; 또는 이의 단편을 이용하는 것이며, 상기 서열번호 5의 핵산서열; 또는 이의 단편의 5'-말단 또는 3'-말단, 가장 바람직하게는 5'-말단에, 시그널 펩티드를 코딩하는 뉴클레오타이드를 추가하는 것을 포함한다.According to a preferred embodiment of the invention, the modification is codon optimized IL-21 (Interleukin-21) polynucleotide of the present invention, that is, the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 5; Or a fragment thereof, wherein the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 5; Or at the 5'-end or 3'-end, most preferably the 5'-end of the fragment thereof, adding a nucleotide encoding a signal peptide.

본 발명에서는 시그널 펩티드를 코딩하는 뉴클레오티드가 연결된 코돈-최적화된 IL-21 폴리뉴클레오티드를 제공하는데, 여기에서 언급하는 시그널 펩티드란 리보솜에서 만들어진 IL-21 단백질을 세포 밖으로 이동시켜 주는 역할을 하는 펩티드를 의미한다.The present invention provides a codon-optimized IL-21 polynucleotide to which a nucleotide encoding a signal peptide is linked. The signal peptide referred to herein refers to a peptide that serves to move IL-21 protein made from ribosomes out of cells. do.

예컨대, 본 발명의 일 실시예에서, IL-21의 대규모 및 고효율 생산을 위한 IL-21 핵산 분자에는 IL-21 시그널 펩티드에 대한 코딩 서열 대신에 바람직하게 또 다른 시그널 펩티드에 대한 코딩 서열이 그 자리에 제공된다. 또한, 포유동물세포에서의 생산을 최적화하기 위해 뉴클레오티드의 특이적 변화를 갖는 코돈-최적화된 IL-21 코딩 서열을 이용한다.For example, in one embodiment of the present invention, in the IL-21 nucleic acid molecule for large-scale and high efficiency production of IL-21, instead of the coding sequence for IL-21 signal peptide, the coding sequence for another signal peptide is preferably in place. Is provided. In addition, codon-optimized IL-21 coding sequences with specific changes in nucleotides are used to optimize production in mammalian cells.

또한, 본 발명에서 상기 시그널 펩티드는 목적에 따라 코돈-최적화될 수 있다.In addition, in the present invention, the signal peptide may be codon-optimized according to the purpose.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 시그널 펩티드는 인간 혈청 알부민 (human serum albumin, Accession number P02768, 서열번호 8), 랫트 혈청 알부민 (rat serum albumin, Accession number P02770, 서열번호 10), 아주로시딘 (Azurocidin preproprotein, Accession number, 서열번호 12), tPA (Tissue-type plasminogen activator, Accession number NP_001691, 서열번호 14) 및 H7 (Ig heavy chain signal peptide 7, 서열번호 16)로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 바람직하게는 아주로시딘 (Azurocidin preproprotein, Accession number, 서열번호 12) 또는 tPA (Tissue-type plasminogen activator, Accession number NP_001691, 서열번호 14)이고, 가장 바람직하게는 아주로시딘(Azurocidin preproprotein, Accession number, 서열번호 12)이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the signal peptide is human serum albumin (human serum albumin, Accession number P02768, SEQ ID NO: 8), rat serum albumin (rat serum albumin, Accession number P02770, SEQ ID NO: 10), azolosi Dean (Azurocidin preproprotein, Accession number, SEQ ID NO: 12), tPA (Tissue-type plasminogen activator, Accession number NP_001691, SEQ ID NO: 14) and H7 (Ig heavy chain signal peptide 7, SEQ ID NO: 16), More preferably, it is Azurocidin preproprotein, Accession number (SEQ ID NO: 12) or tPA (Tissue-type plasminogen activator, Accession number NP_001691, SEQ ID NO: 14), and most preferably Azurocidin preproprotein, Accession number, SEQ ID NO: 12).

보다 구체적으로, 상기 인간 혈청 알부민 시그널 펩티드(서열번호 8)를 코딩하는 뉴클레오티드 서열은 서열번호 7로 표시되는 코돈-최적화시킨 폴리뉴클레오티드인 것이 바람직하다. 상기 랫트 혈청 알부민(서열번호 10)를 코딩하는 뉴클레오티드 서열은 서열번호 9로 표시되는 코돈-최적화시킨 폴리뉴클레오티드인 것이 바람직하다. 상기 아주로시딘 시그널 펩티드(서열번호 12)를 코딩하는 뉴클레오티드 서열은 서열번호 11로 표시되는 코돈-최적화시킨 폴리뉴클레오티드인 것이 바람직하다. 상기 tPA 시그널 펩티드(서열번호 14)를 코딩하는 뉴클레오티드 서열은 서열번호 13으로 표시되는 코돈-최적화시킨 폴리뉴클레오티드인 것이 바람직하다. 상기 H7 시그널 펩티드(서열번호 16)를 코딩하는 뉴클레오티드 서열은 서열번호 15로 표시되는 코돈-최적화시킨 폴리뉴클레오티드인 것이 바람직하다.More specifically, the nucleotide sequence encoding the human serum albumin signal peptide (SEQ ID NO: 8) is preferably a codon-optimized polynucleotide represented by SEQ ID NO: 7. The nucleotide sequence encoding the rat serum albumin (SEQ ID NO: 10) is preferably a codon-optimized polynucleotide represented by SEQ ID NO: 9. Preferably, the nucleotide sequence encoding the azurosisid signal peptide (SEQ ID NO: 12) is a codon-optimized polynucleotide represented by SEQ ID NO: 11. The nucleotide sequence encoding the tPA signal peptide (SEQ ID NO: 14) is preferably a codon-optimized polynucleotide represented by SEQ ID NO: 13. The nucleotide sequence encoding the H7 signal peptide (SEQ ID NO: 16) is preferably a codon-optimized polynucleotide represented by SEQ ID NO: 15.

즉, 상기 시그널 펩티드는 동물세포인 CHO 세포주에서의 발현에 적합하게 코돈-최적화될 수 있다. 예를 들어, 아주로시딘을 코딩하는 뉴클레오티드는 코돈-최적화되어 서열번호 11의 염기서열로 표시될 수 있다.In other words, the signal peptide may be codon-optimized for expression in an animal cell CHO cell line. For example, nucleotides encoding azurosidine can be codon-optimized and represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO.

본 발명에서는 아주로시딘 시그널 펩티드를 코딩하는 뉴클레오티드(서열번호 11)를 본 발명의 서열번호 5의 코돈 최적화된 IL-21 폴리뉴클레오티드의 5'-말단 부분에 연결시켜, 아주로시딘 시그널 펩티드와 연결된 IL-21 단백질이 정상적으로 발현되어 세포 밖으로 이동하도록 유도시켰다. 그 결과, 시그널 펩티드가 연결된 IL-21 단백질은 세포에서 발현되어 성공적으로 세포 밖으로 분비된 것을 세포 배양액에서 확인하였다.In the present invention, the nucleotide encoding the azolosidine signal peptide (SEQ ID NO: 11) is linked to the 5'-terminal portion of the codon-optimized IL-21 polynucleotide of SEQ ID NO: 5 of the present invention, thereby adjudicating the signal peptide. IL-21 protein linked to the expression was normally expressed and induced to move out of the cell. As a result, it was confirmed in the cell culture that the signal peptide-linked IL-21 protein was expressed in the cells and successfully secreted out of the cells.

본 발명에 따른 서열번호 5의 코돈-최적화된 IL-21 폴리뉴클레오티드는 동물세포에서 고발현되도록 코돈 최적화된 것으로, 세포 밖으로도 분비될 수 있다.Codon-optimized IL-21 polynucleotide of SEQ ID NO: 5 according to the present invention is codon-optimized to be highly expressed in animal cells, and may be secreted out of the cell.

본 발명의 다른 구체예에서는, IL-21 단백질 발현용 벡터를 제공한다.In another embodiment of the present invention, a vector for expressing IL-21 protein is provided.

본 발명에 따른 IL-21 단백질 발현용 벡터는, 시그널 펩티드를 코딩하는 뉴클레오티드와 서열번호 5의 코돈 최적화된 IL-21 폴리뉴클레오티드가 순차적으로 연결되어 이루어진 것을 포함한다. 즉, 바람직하게, 본 발명의 벡터는 코돈이 비-최적화된 야생형 IL-21 시그널 펩티드 위치에 코돈-최적화된 아주로시딘 시그널 펩티드를 코딩하는 뉴클레오티드로 대체되고 코돈-최적화된 성숙 IL-21 단백질의 아미노산 서열을 코딩하는 IL-21 서열을 포함할 수 있다.The IL-21 protein expression vector according to the present invention includes a nucleotide encoding a signal peptide and a codon-optimized IL-21 polynucleotide of SEQ ID NO. That is, preferably, the vector of the present invention is a codon-optimized mature IL-21 protein in which a codon is replaced with a nucleotide encoding a codon-optimized azurosidine signal peptide at a non-optimized wild type IL-21 signal peptide position. It may comprise an IL-21 sequence encoding the amino acid sequence of.

본 발명의 발현 벡터 및 방법을 이용함에 있어서, 코돈 최적화 및 시그널 펩티드 최적화된 IL-21가 야생형 또는 종래 공지된 IL-21보다 현저한 수준으로 동물세포 내에서 생산되었다.In using the expression vectors and methods of the present invention, codon optimized and signal peptide optimized IL-21 was produced in animal cells at significant levels than wild type or conventionally known IL-21.

또한, 본 발명의 다른 구체예에서, 발현 벡터는 선택가능한 마커를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 이용된 선택가능한 마커는 제오신(zeocin) 내성이며, 이에 제한되지 않는다.In another embodiment of the invention, the expression vector may further comprise a selectable marker. Selectable markers used in the present invention are zeocin resistant, but are not limited thereto.

또한, 발현 벡터는 펩티드 태그를 코딩하여 소망하는 단백질의 정제에 도움이 되는 뉴클레오티드 서열을 포함할 수 있다. In addition, the expression vector may comprise a nucleotide sequence that encodes a peptide tag to aid in the purification of the desired protein.

본 명세서에서 사용되는 용어 "태그"는 2차 폴리펩티드에 부착하여 2차 폴리펩티드의 정제 또는 검출을 제공하거나 기질에 2차 폴리펩티드의 부착을 위한 자리를 제공할 수 있는 폴리펩티드 분획을 나타내는데 사용된다. 주로, 항체 또는 기타 특이적 결합 제제가 이용가능한 임의의 펩티드 또는 단백질은 태그로서 사용될 수 있다.As used herein, the term “tag” is used to denote a polypeptide fraction that can attach to a secondary polypeptide to provide purification or detection of the secondary polypeptide or to provide a site for attachment of the secondary polypeptide to a substrate. In principle, any peptide or protein for which antibodies or other specific binding agents are available may be used as a tag.

본 발명에서 이용되는 태그는, 본 발명의 IL-21 단백질을 정제하기 위한 목적을 달성하기 위해서라면 태그의 종류는 제한되지 않으며, 당업계에 공지된 임의의 태그를, 서열번호 5의 핵산서열; 또는 이의 단편의 5'-말단 또는 3'-말단에 부착시켜 이용할 수 있다.The tag used in the present invention is not limited to the type of tag so as to achieve the purpose of purifying the IL-21 protein of the present invention, any tag known in the art, the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 5; Or by attaching to the 5'-end or 3'-end of the fragment thereof.

본 발명의 또 다른 구체예에서는, 본 발명의 IL-21 단백질 발현용 벡터로 형질전환된 세포가 제공된다.In another embodiment of the present invention, a cell transformed with the IL-21 protein expression vector of the present invention is provided.

본 발명에 따른 형질전환 세포는, 상기와 같은 본 발명의 발현 벡터를 동물세포에 삽입하여 동물세포를 형질전환시킴으로써 얻을 수 있는데, 이때 동물세포로는 CHO 세포가 바람직하다.The transformed cell according to the present invention can be obtained by inserting the expression vector of the present invention as described above into an animal cell and transforming the animal cell, wherein the animal cell is preferably a CHO cell.

본 발명의 또 다른 구체예에서는, IL-21 단백질의 제조방법이 제공되는데, 이는 상기의 본 발명의 형질전환된 세포를 배양하는 단계를 포함한다.In another embodiment of the present invention, a method for preparing IL-21 protein is provided, which comprises culturing the transformed cells of the present invention.

일 구현예에서 본 발명의 IL-21(Interleukin-21) 폴리뉴클레오티드(Optimized AzSP/ Optimized IL-21)는 다음을 포함한다:In one embodiment the IL-21 (Interleukin-21) polynucleotide (Optimized AzSP / Optimized IL-21) of the present invention comprises:

서열번호 11의 핵산서열; 또는 이의 단편을 포함하는 코돈 최적화된 아주로시딘(Azurocidin preproprotein)의 폴리뉴클레오티드(Optimized AzSP); 및The nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 11; Or polynucleotides of codon optimized Azurocidin preproprotein, including fragments thereof (Optimized AzSP); And

서열번호 5의 핵산서열; 또는 이의 단편을 포함하는 코돈 최적화된 IL-21(Interleukin-21)의 폴리뉴클레오티드(Optimized IL-21).The nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 5; Or polynucleotides of codon optimized IL-21 (Interleukin-21) comprising fragments thereof.

즉, 서열번호 5의 핵산서열(폴리뉴클레오티드 서열)의 5'-말단에 시그널 펩티드로서 아주로시딘을 코딩하는 서열(서열번호 11)을 포함하는 IL-21 코딩 서열(서열번호 17)이다. 이의 아미노산 서열은 서열번호 18에 나타내었다. 상기 서열은 추가적으로 정제용 태그, 예컨대, Twin-strep-tag를 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. That is, it is an IL-21 coding sequence (SEQ ID NO: 17) comprising a sequence encoding SEQ ID NO: 11 (SEQ ID NO: 11) as a signal peptide at the 5'-end of the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 5 (polynucleotide sequence). Its amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 18. The sequence may additionally include a tag for purification, such as Twin-strep-tag, but is not limited thereto.

이에 따라, 본 명세서에서 기술되는 발현 벡터를 사용할 경우, CHO 세포로부터 회수된 재조합 IL-21 단백질의 수율을 현저하게 향상시켰다.Thus, when using the expression vectors described herein, the yield of recombinant IL-21 protein recovered from CHO cells was significantly improved.

또한, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명의 방법에 따라 생산된 IL-21(Interleukin-21) 단백질을 유효 성분으로 포함하는 면역질환치료제를 제공한다.Further, according to another aspect of the present invention, the present invention provides an immunological disease treatment agent comprising IL-21 (Interleukin-21) protein produced according to the method of the present invention as an active ingredient.

본 명세서에서 사용되는 용어, "면역치료제"는 인간의 면역 반응을 조절하여 원하는 치료 효과를 부여하는 것을 지칭한다. 면역치료제는 개체의 면역계를 충분히 조절하여 궁극적으로 원치않는 면역 반응과 관련된 증상을 감소시키거나 원하는 면역 반응을 증가시켜 궁극적으로 증상을 완화시키는 면역치료학적 조성물을 지칭한다.As used herein, the term "immunotherapy" refers to modulating a human immune response to impart a desired therapeutic effect. An immunotherapeutic agent refers to an immunotherapeutic composition that sufficiently modulates an individual's immune system to ultimately reduce symptoms associated with an unwanted immune response or to increase the desired immune response and ultimately alleviate the symptoms.

본 발명에 따르면, 포유동물세포인 CHO 세포에서 IL-21이 고발현 및 고분비되도록, 코돈-최적화된 IL-21에 분비 효능을 향상시키기 위한 분비 리더서열로서 선별된 시그널 펩티드를 연결시킨 경우, 생산 숙주로서 CHO 세포주에서 IL-21 의 생산 수율이 향상되고, 원핵생물을 숙주로 이용했을 때 발생하는 생물학적 기능 문제를 극복하였음을 확인하였는 바, 이를 양질의 IL-21 대량 생산에 유용하게 이용할 수 있다. According to the present invention, when the selected signal peptide is linked to the codon-optimized IL-21 as a secretion leader to enhance secretion efficiency, the IL-21 is highly expressed and secreted in CHO cells which are mammalian cells. The production of IL-21 in the CHO cell line as a production host was improved, and it was confirmed that the biological function problem caused by using prokaryotes as a host was overcome, which can be useful for mass production of high quality IL-21. have.

도 1a는 코돈-비최적화된 야생형 IL-21(WT IL-21; BC066259) 폴리뉴클레오티드(서열번호 1; 코돈-비최적화된 IL-21 시그널 펩티드 포함) 및 코돈-최적화된 IL-21(opti IL-21) 폴리뉴클레오티드(서열번호 2; 코돈-최적화된 IL-21 시그널 펩티드 포함) 간의 최적화된 서열 정렬(Sequence alignment) 결과를 보여준다. 도 1b는 IL-21 시그널 펩티드(IL21SP)가 보존된 본 발명의 코돈-비최적화 IL-21(IL-21) 및 코돈-최적화 IL-21(opti IL-21)의 개략적인 도식을 보여준다. 도 1c는 본 발명의 벡터맵을 보여준다.
도 2는 본 발명의 코돈-최적화된 IL-21로 형질전환된 세포주(opti IL-21), 음성 대조군(Mock) 및 비-최적화된 IL-21로 형질전환된 세포주(IL-21)에서의 IL-21 발현 수준을 비교한 결과를 보여준다.
도 3a는 5 종의 각 시그널 펩티드(분비 리더 서열)를 코딩하는 야생형 서열(비-최적화) 및 최적화된 서열 부위를 보여준다. 도 3b는 본 발명의 아주로시딘 분비 리더 서열에 의하여 최적화된 IL-21로 형질전환된 세포주(AzSP/mIL21), 음성 대조군(Mock), 야생형 IL-21 시그널 펩티드(IL21SP/mIL21)나 다른 4 가지의 분비 리더 서열에 의하여 최적화된 IL-21로 형질전환된 세포주들(HSASP/mIL21, RSASP/mIL21, tPASP/mIL21 및 H7SP/mIL21)에서의 IL-21 발현 수준을 비교한 결과를 보여준다.
도 4는 선별된 2 종의 세포주(AzSP/IL21-5, AzSP/IL21-12), 벡터 대조군인 세포주(Mock) 및 opti IL-21 세포주(아주로시딘을 최적화하지 않은 세포주)에 에서의 IL-21 발현 수준을 비교한 결과를 보여준다.
도 5는 CD3-cord blood 세포에 본 발명의 IL-21 및 시판되고 있는 rhIL-21를 처리했을 때 생물학적 활성을 비교한 결과를 보여준다.
1A shows codon-non-optimized wild type IL-21 (WT IL-21; BC066259) polynucleotide (SEQ ID NO: 1; including codon-non-optimized IL-21 signal peptide) and codon-optimized IL-21 (opti IL). -21) shows the results of optimized sequence alignment between polynucleotides (SEQ ID NO: 2; including codon-optimized IL-21 signal peptide). FIG. 1B shows a schematic of codon-optimized IL-21 (IL-21) and codon-optimized IL-21 (opti IL-21) of the present invention in which IL-21 signal peptide (IL21SP) is conserved. 1C shows a vector map of the present invention.
2 shows cell lines transformed with codon-optimized IL-21 (opti IL-21), negative control (Mock) and non-optimized IL-21 transformed cell lines (IL-21) of the present invention. Comparison of IL-21 expression levels is shown.
3A shows the wild-type sequence (non-optimized) and optimized sequence sites encoding each of the five signal peptides (secretory leader sequence). Figure 3b shows a cell line (AzSP / mIL21), negative control (Mock), wild type IL-21 signal peptide (IL21SP / mIL21) or other transformed with IL-21 optimized by the azurosisid secretion leader sequence of the present invention. Comparison of IL-21 expression levels in cell lines (HSASP / mIL21, RSASP / mIL21, tPASP / mIL21 and H7SP / mIL21) transformed with IL-21 optimized by four secretory leader sequences is shown.
FIG. 4 shows selected two cell lines (AzSP / IL21-5, AzSP / IL21-12), vector control cell line (Mock) and opti IL-21 cell line (cell line not optimized for azolosidine). Comparison of IL-21 expression levels is shown.
Figure 5 shows the results of comparing the biological activity when treated with CD3-cord blood cells of the present invention IL-21 and commercially available rhIL-21.

이하, 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the examples are only for illustrating the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention, those skilled in the art. Will be self-evident.

실시예 1. IL-21의 코돈 최적화Example 1. Codon Optimization of IL-21

본 발명자들은 동물세포에 적합한 코돈 최적화를 이용하여 IL-21의 발현을 증가시켜 IL-21 단백질의 분비를 향상시키고자 하였다.The present inventors attempted to enhance the secretion of IL-21 protein by increasing the expression of IL-21 using codon optimization suitable for animal cells.

먼저, 하기 프라이머 서열을 이용하여 PCR을 실시하여, 비-최적화된(Non-optimized) 야생형 IL-21(WT IL-21)(Gene bank accession no. BC066259) DNA 서열을 획득하였다:First, PCR was performed using the following primer sequences to obtain a non-optimized wild type IL-21 (WT IL-21) DNA sequence:

정방향 프라이머 서열; GATCCTTAAGGCCACCATGAGATCCAGTCCTGGCA(서열번호 19) 및 역방향 프라이머 서열; GATCGGATCCTCAGGAATCTTCACTTCCGTGTG(서열번호 20).Forward primer sequences; GATCCTTAAGGCCACCATGAGATCCAGTCCTGGCA (SEQ ID NO: 19) and reverse primer sequences; GATCGGATCCTCAGGAATCTTCACTTCCGTGTG (SEQ ID NO: 20).

상기 비-최적화된(Non-optimized) 야생형 IL-21 전체 서열은 상기 비-최적화된(Non-optimized) 야생형 IL-21 서열(서열번호 1)의 양쪽 말단에 AflII(CTTAAG)와 BamH1(GGATCC) 제한 효소 부위가 있고, 일반적으로 단백질의 전사를 향상시키는 것으로 알려진 kozak 서열(GCCACC)을 삽입한 것이며, 이는 서열번호 21에 나타내었다.The non-optimized wild type IL-21 total sequence is AflII (CTTAAG) and BamH1 (GGATCC) at both ends of the non-optimized wild type IL-21 sequence (SEQ ID NO: 1). There is a restriction enzyme site, in which the kozak sequence (GCCACC), generally known to enhance the transcription of a protein, is inserted, which is shown in SEQ ID NO: 21.

코돈 최적화 프로그램을 이용하여 상기 IL-21 유전자의 염기 서열 부위에 대한 코돈 최적화를 수행하였다.Codon optimization was performed for the base sequence region of the IL-21 gene using a codon optimization program.

그 결과, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 상기 코돈 최적화된 IL-21 폴리뉴클레오티드(서열번호 2)는 야생형 IL-21 폴리뉴클레오티드(서열번호 1)와 82%의 상동성을 나타냄을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 1A, the codon-optimized IL-21 polynucleotide (SEQ ID NO: 2) showed 82% homology with the wild type IL-21 polynucleotide (SEQ ID NO: 1).

또한, 동물 세포에 적합한 발현 시스템을 구현하기 위하여, 본 발명에서는 숙주 세포로서 CHO 세포주를 사용하였다.In addition, to implement an expression system suitable for animal cells, the CHO cell line was used as the host cell in the present invention.

상기 CHO(Chinese hamster ovary) 세포주에는 여러 계통이 존재하는데 대표적으로 DHFR(dihydrofolate reductase)/MTX(methotrexate) 유전자 증폭체계를 이용하는 CHO-DG44와 GS(glutamine tynthetase)/MSX(methionine sulphoximine) 유전자 증폭 체계를 이용하는 CHO-K1이 있다.The CHO (Chinese hamster ovary) cell line has several strains. The CHO-DG44 and GS (glutamine tynthetase) / MSX (methionine sulphoximine) gene amplification systems using a dihydrofolate reductase (DHFR) / methotrexate (MTX) gene amplification system are typical. There is CHO-K1 to use.

본 실시예에서는 재조합 IL-21 단백질을 생산하기 위한 숙주 세포로서 CHO-K1 세포를 사용하였다.In this example, CHO-K1 cells were used as host cells for producing recombinant IL-21 protein.

CHO-K1 세포에 적합한 발현시스템을 구축하기 위해, 도 1b 및 1c에 나타낸 바와 같이, 비-최적화된 IL-21과 최적화된 IL-21 DNA는 pcDNA3.1/Zeo(+)-GS 플라스미드의 AflII와 BamH1 제한 효소 부위에 삽입하여 CHO-K1 세포를 위한 발현 벡터(pcDNA3.1/Zeo(+)-GS)에 클로닝하였다(pcDNA3.1/Zeo(+)-GS 플라스미드는 CHO-K1 세포의 GS 발현 시스템에 적합하게 개량된 벡터로서 대전 과학기술원 이균민 교수로부터 제공받았다).To construct a suitable expression system for CHO-K1 cells, as shown in FIGS. 1B and 1C, the non-optimized IL-21 and optimized IL-21 DNA were AflII of the pcDNA3.1 / Zeo (+)-GS plasmid. Was inserted into the BamH1 restriction enzyme site and cloned into the expression vector (pcDNA3.1 / Zeo (+)-GS) for CHO-K1 cells (pcDNA3.1 / Zeo (+)-GS plasmid was the GS of CHO-K1 cells. As a vector modified for the expression system, it was provided by Professor Lee Kyun-min of Daejeon Institute of Science and Technology).

6-웰 플레이트에 CHO-K1 세포가 60~70% 자랐을 때, 1ug의 DNA와 3ul의 X-tremegene 9 transfection reagent(Roche)를 200ul의 opti-MEM(Gibco)에 희석하고, 15 분간 정치한 후, CHO-K1 세포에 처리하여 형질전환시켰다.When 60-70% of CHO-K1 cells were grown in 6-well plates, 1 ug of DNA and 3 ul of X-tremegene 9 transfection reagent (Roche) were diluted in 200 ul of opti-MEM (Gibco) and allowed to stand for 15 minutes. And transformed into CHO-K1 cells.

CHO-K1 세포는 DMEM Gln(-) (Gibco), 10% dialized FBS (Gibco), GSEM supplement (sigma)에서 배양하였다.CHO-K1 cells were cultured in DMEM Gln (-) (Gibco), 10% dialized FBS (Gibco), and GSEM supplement (sigma).

형질전환 24 시간 후, 선별 배지(selection media: DMEM Gln(-), 10% dFBS, GSEM, 300ug/ml zeocin (Invitrogen), 25uM MSX (Sigma))로 바꾸고, 3 일에 한번씩 배지를 교환하면서 2 주 동안 선별하였다.After 24 hours of transformation, change to selection media (selection media: DMEM Gln (-), 10% dFBS, GSEM, 300ug / ml zeocin (Invitrogen), 25uM MSX (Sigma)) and change medium once every 3 days. Screened for weeks.

이어서, 100,000 세포/6웰로 씨딩(seeding)하였다. 3 일간 배양한 후 배양액을 수확하여 인간 IL-21 ELISA kit(Komabiotech)를 이용하여 배양액에서 IL-21의 양을 측정하였다.It was then seeded at 100,000 cells / 6 wells. After culturing for 3 days, the culture was harvested and the amount of IL-21 was measured in the culture using a human IL-21 ELISA kit (Komabiotech).

이때, 음성 대조군(벡터 대조군)으로서 pcDNA3.1-GS 벡터로 형질전환된 Mock 세포주를 이용하였다.At this time, Mock cell line transformed with pcDNA3.1-GS vector was used as a negative control (vector control).

그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 코돈 최적화(codon optimization)에 의하여 최적화된 IL-21로 형질전환된 세포주(opti IL-21)에서, 음성 대조군(Mock) 및 비-최적화된 IL-21로 형질전환된 세포주(IL-21)에 비해, IL-21의 생산량이 7 배 이상 증가한 것을 확인하였다.As a result, as shown in Figure 2, in the cell line (opti IL-21) transformed with IL-21 optimized by the codon optimization of the present invention, negative control (Mock) and non-optimized IL Compared to the cell line transformed with -21 (IL-21), it was confirmed that the production of IL-21 more than seven times increased.

실시예 2. 분비서열 최적화Example 2 Secretion Sequence Optimization

2-1. 시그널 펩티드의 선별 2-1. Screening of Signal Peptides

본 발명자들은 IL-21 단백질의 분비를 향상시키고자, CHO 세포에서 재조합 단백질의 분비를 향상시키는 것으로 추정되는 5 종류의 시그널 펩티드를 선별하였고, 상기 실시예 1에서 확인된 코돈-최적화 IL-21의 서열에 상기 선별된 고효율 시그널 펩티드를 조합하여 이들 시그널 펩티드와 IL-21의 분비의 상관 관계를 최초로 확인하였다.In order to improve the secretion of IL-21 protein, the present inventors selected five types of signal peptides estimated to enhance the secretion of recombinant protein in CHO cells, and the codon-optimized IL-21 identified in Example 1 above. By combining the selected high efficiency signal peptides with the sequence, the correlation between the secretion of these signal peptides and IL-21 was first confirmed.

보다 상세하게는, 상기 실시예 1에서 코돈 최적화된 IL-21에서 본래 IL-21 시그널 펩티드를 제거하고, 하기 표 1에 기재한 아주로시딘 외 다른 시그널 펩티드가 삽입된 유전자를 합성하였다. 그 외에 제한 효소, kozak 서열, mature IL-21 서열은 최적화된 IL-21(opti IL-21; opti IL21SP/IL-21)과 동일하다.More specifically, the original IL-21 signal peptide was removed from the codon-optimized IL-21 in Example 1, and a gene into which azolosidine and other signal peptides were inserted as shown in Table 1 was synthesized. In addition, restriction enzymes, kozak sequence and mature IL-21 sequence are identical to optimized IL-21 (opti IL-21; opti IL21SP / IL-21).

상기 본래 IL-21 시그널 펩티드가 제거된 코돈-최적화된 성숙(mature) IL-21 뉴클레오티드 서열은 서열번호 5에 나타내었고, 이에 의해 코딩되는 아미노산 서열은 서열번호 6에 나타내었다. 또한, 코돈-비최적화된 성숙(mature) IL-21 뉴클레오티드 서열은 서열번호 3에 나타내었고, 이에 의해 코딩되는 아미노산 서열은 서열번호 4에 나타내었다.The codon-optimized mature IL-21 nucleotide sequence from which the original IL-21 signal peptide was removed is shown in SEQ ID NO: 5, and the amino acid sequence encoded thereby is shown in SEQ ID NO: 6. In addition, codon-non-optimized mature IL-21 nucleotide sequences are shown in SEQ ID NO: 3, and the amino acid sequences encoded thereby are shown in SEQ ID NO: 4.

이때, 상기 공지된 시그널 펩티드를 CHO 세포에서 발현시키기 위하여, 본 발명자들은 이들의 서열 역시 추가적으로 코돈 최적화하였다.At this time, in order to express the known signal peptides in CHO cells, the inventors further codon optimized their sequences.

따라서, 각각의 시그널 펩티드의 서열은 공지된 서열과 동일하나, DNA 서열은 상이하다.Thus, the sequence of each signal peptide is identical to the known sequence, but the DNA sequences are different.

상기 5 종의 각 시그널 펩티드를 코딩하는 야생형 서열(비-최적화) 및 최적화된 서열 부위는 도 3a에 나타내었고, 상기 시그널 펩티드를 코딩하는 최적화된 염기서열 및 이에 따라 코딩된 시그널 펩티드는 하기 표 1에 나타내었다.The wild type sequence (non-optimized) and the optimized sequence region encoding each of the five signal peptides are shown in FIG. 3A, and the optimized nucleotide sequences encoding the signal peptides and thus the encoded signal peptides are shown in Table 1 below. Shown in

단백질protein 시그널 펩티드 서열Signal peptide sequence 인간 혈청 알부민(human serum albumin)Human serum albumin ATGAAGTGGGTGACCTTTATTTCCCTTCTGTTCCTCTTTTCTAGTGCCTATTCC(서열번호 7)

MKWVTFISLLFLFSSAYS (서열번호 8)
ATGAAGTGGGTGACCTTTATTTCCCTTCTGTTCCTCTTTTCTAGTGCCTATTCC (SEQ ID NO: 7)

MKWVTFISLLFLFSSAYS (SEQ ID NO: 8)
랫트 혈청 알부민(rat serum albumin)Rat serum albumin ATGAAGTGGGTCACCTTTCTGTTGCTCCTCTTCATTTCAGGTTCAGCCTTTTCT(서열번호 9)

MKWVTFLLLLFISGSAFS (서열번호 10)
ATGAAGTGGGTCACCTTTCTGTTGCTCCTCTTCATTTCAGGTTCAGCCTTTTCT (SEQ ID NO: 9)

MKWVTFLLLLFISGSAFS (SEQ ID NO: 10)
아주로시딘(Azurocidin preproprotein)Azurocidin preproprotein ATGACTCGGCTGACAGTCCTGGCACTGCTGGCTGGTCTGCTGGCTTCCAGCAGAGCC(서열번호 11)

MTRLTVLALLAGLLASSRA (서열번호 12)
ATGACTCGGCTGACAGTCCTGGCACTGCTGGCTGGTCTGCTGGCTTCCAGCAGAGCC (SEQ ID NO: 11)

MTRLTVLALLAGLLASSRA (SEQ ID NO: 12)
tPA(Tissue-type plasminogen activator)Tissue-type plasminogen activator (tPA) ATGGACGCCATGAAGCGGGGGCTCTGCTGTGTCCTGCTGCTTTGTGGAGCAGTGTTCGTGAGCCCC(서열번호 13)

MDAMKRGLCCVLLLCGAVFVSP (서열번호 14)
ATGGACGCCATGAAGCGGGGGCTCTGCTGTGTCCTGCTGCTTTGTGGAGCAGTGTTCGTGAGCCCC (SEQ ID NO: 13)

MDAMKRGLCCVLLLCGAVFVSP (SEQ ID NO: 14)
H7 (Ig heavy chain signal peptide 7)H7 (Ig heavy chain signal peptide 7) ATGGAGTTTGGCCTGAGCTGGGTTTTCCTCGTGGCCCTGTTCCGCGGTGTCCAGTGT(서열번호 15)

MEFGLSWVFLVALFRGVQC (서열번호 16)
ATGGAGTTTGGCCTGAGCTGGGTTTTCCTCGTGGCCCTGTTCCGCGGTGTCCAGTGT (SEQ ID NO: 15)

MEFGLSWVFLVALFRGVQC (SEQ ID NO: 16)

이어서, 5 종의 상이한 분비리더서열(시그널 펩티드)에 연결된 IL-21 재조합 유전자, 대조군(IL21SP/IL-21), mock 벡터를 CHO-K1 세포에 도입하여 2 주간의 선별을 통하여 형질전환된(pool transfectant) 세포주를 제작하였다.Subsequently, an IL-21 recombinant gene, a control group (IL21SP / IL-21), a mock vector linked to five different secretory sequences (signal peptides) were introduced into CHO-K1 cells, and transformed through two weeks of selection ( pool transfectant) cell lines were constructed.

이어서, 100,000 세포/6웰로 씨딩(seeding)하였다. 3 일간 배양한 후 배양액을 수확하여 인간 IL-21 ELISA kit(Komabiotech)를 이용하여 배양액에서 IL-21의 양을 측정하였다.It was then seeded at 100,000 cells / 6 wells. After culturing for 3 days, the culture was harvested and the amount of IL-21 was measured in the culture using a human IL-21 ELISA kit (Komabiotech).

이때, 음성 대조군(벡터 대조군)으로서 pcDNA3.1-GS 벡터로 형질전환된 Mock 세포주를 이용하였다.At this time, Mock cell line transformed with pcDNA3.1-GS vector was used as a negative control (vector control).

그 결과, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 아주로시딘 분비 리더 서열 및 최적화된 IL-21로 형질전환된 세포주(AzSP/mIL21)에서, 음성 대조군(Mock), 야생형 IL-21 시그널 펩티드(IL21SP/mIL21)나 다른 4 가지의 분비 리더 서열에 의하여 최적화된 IL-21로 형질전환된 세포주들(HSASP/mIL21, RSASP/mIL21, tPASP/mIL21 및 H7SP/mIL21)에 비해, IL-21의 생산량이 현저하게 증가한 것을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 3B, in the cell line (AzSP / mIL21) transformed with the azurosisid secretion leader sequence and optimized IL-21 of the present invention, a negative control (Mock), wild-type IL-21 signal peptide Of IL-21 compared to cell lines transformed with IL-21 optimized by (IL21SP / mIL21) or other four secretory leader sequences (HSASP / mIL21, RSASP / mIL21, tPASP / mIL21 and H7SP / mIL21). It was confirmed that the yield increased significantly.

상기 코돈-최적화된 아주로시딘 분비 리더 서열은 서열번호 11, 이의 아미노산 서열은 서열번호 12에 나타내었다.The codon-optimized azurosidine secretion leader sequence is shown in SEQ ID NO: 11 and its amino acid sequence in SEQ ID NO: 12.

또한, 선별된 시그널 펩티드로서 최적화한 아주로시딘을 포함하는 Azsp/mIL21을 CHO-K1 세포에 도입하여, 안정화된 클론들을 제작하였고, 이들 중 IL-21을 가장 많이 생산하는 2 개의 세포주(AzSP/IL21-5, AzSP/IL21-12)를 선별하여 IL-21 발현 수준을 비교하였다.In addition, Azsp / mIL21 containing azolosidine optimized as a selected signal peptide was introduced into CHO-K1 cells to produce stabilized clones, among which the two cell lines producing the most IL-21 (AzSP). / IL21-5, AzSP / IL21-12) were selected to compare IL-21 expression levels.

그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, IL-21의 생산량에 있어, 상기 선별된 2 종의 세포주(AzSP/IL21-5, AzSP/IL21-12)는, 벡터 대조군인 세포주(Mock) 및 opti IL-21 세포주(아주로시딘 분비 서열을 최적화하지 않은 세포주)에 비교해 2-3 배 생산량이 증가된 것을 확인하였다.As a result, as shown in Fig. 4, in the production amount of IL-21, the two selected cell lines (AzSP / IL21-5, AzSP / IL21-12) were cell lines (Mock) and opti IL as vector control groups. It was confirmed that the production increased 2-3 times as compared to the -21 cell line (cell line that did not optimize the azolosidine secretion sequence).

실시예 3. 본 발명의 IL-21 단백질에 의한 세포 활성 효과Example 3. Effect of Cellular Activity by IL-21 Protein of the Present Invention

본 발명자들은 상기 실시예 2에서 제작한 본 발명의 코돈-최적화된 IL-21 (opti IL-21) 및 본 발명의 아주로시딘 최적화-코돈 최적화된 IL-21(opti AzSP/IL-21)의 세포 활성 효과를 확인하기 위하여, NK 세포를 활성화하는 IL-15 및 IL-21을 하기와 같이 CD3-cord blood 세포에 병용처리하였다:The inventors of the present invention prepared the codon-optimized IL-21 (opti IL-21) of the present invention prepared in Example 2 and the azurosisid optimized-codon optimized IL-21 (opti AzSP / IL-21) of the present invention. In order to confirm the cellular activity effect of IL-15 and IL-21 activating NK cells were co-treated with CD3-cord blood cells as follows:

가. rhIL-15(com; 10ng/ml) + rhIL-21(com;10ng/ml); 대조군으로서 현재 NK세포의 활성화를 위하여 사용하고 있는 recombinant human IL-15 (rhIL-15) 및 상업적으로 판매중인 IL-21 (rhIL-21)(Peprotech) 처리한 그룹,end. rhIL-15 (com; 10 ng / ml) + rhIL-21 (com; 10 ng / ml); Groups treated with recombinant human IL-15 (rhIL-15) and commercially available IL-21 (rhIL-21) (Peprotech), which are currently used for activation of NK cells,

나. rhIL-15(com; 10ng/ml) + mock; rhIL-15 및 mock 세포의 배양 배지를 처리한 그룹,I. rhIL-15 (com; 10 ng / ml) + mock; group treated with culture medium of rhIL-15 and mock cells,

다. rhIL-15(com;10ng/ml) + opti IL-21(WT;10ng/ml); rhIL-15 및 본 발명의 opti IL-21 세포주의 배양 배지를 처리한 그룹,All. rhIL-15 (com; 10 ng / ml) + opti IL-21 (WT; 10 ng / ml); group treated with rhIL-15 and the culture medium of the opti IL-21 cell line of the present invention,

라. rhIL-15(com;10ng/ml) + opti AzSP/IL-21 (10ng/ml); rhIL-15 및 본발명의 AzSP/IL-21 세포주의 배양 배지를 처리한 그룹.la. rhIL-15 (com; 10 ng / ml) + opti AzSP / IL-21 (10 ng / ml); Groups treated with rhIL-15 and the culture medium of the AzSP / IL-21 cell line of the present invention.

당업계에 IL-15는 NK 세포의 분화를 유도하고, IL-21은 NK 세포의 증식을 유도하는 것으로 알려져 있다.It is known in the art that IL-15 induces differentiation of NK cells and IL-21 induces proliferation of NK cells.

즉, 본 실시예에서는 rhIL-15를 동일하게 처리하고 본 발명의 IL-21(다 및 라)와, 시판되어 당업계에서 통상적으로 사용하고 있는 박테리아에서 생산된 IL-21(가)의 활성을 세포 증식 및 순도 면에서 비교하였다.In other words, in the present embodiment, the same treatment of rhIL-15 and the activity of IL-21 (C and D) of the present invention and IL-21 (A) produced in the commercially available bacteria commonly used in the art are shown. Comparison was made in terms of cell proliferation and purity.

그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 IL-21는 CD3-cord blood 세포에 처리하였을 때, 시판되고 있는 rhIL-21에 비해서 높은 NK 세포 증식능을 나타낼 뿐만 아니라, 유사한 정도의 순도를 나타냈다.As a result, as shown in Fig. 5, IL-21 of the present invention, when treated with CD3-cord blood cells, showed not only high NK cell proliferation ability but also a similar degree of purity compared to commercially available rhIL-21. .

즉, 박테리아에서 생산된 기존 제품에 비해서 동물세포에서 자체 생산된 본 발명의 코돈 최적화된 IL-21이 높은 생물학적 활성을 나타낸다는 것을 의미한다.That is, the codon-optimized IL-21 of the present invention, which is produced by itself in animal cells, exhibits high biological activity compared to conventional products produced by bacteria.

따라서, 본 발명의 동물세포에 적합한 IL-21 코돈 최적화; 및 분비 효능을 향상시키기 위한 분비 리더서열(시그널 펩티드) 선별 및 최적화를 통하여, 포유동물세포인 CHO 세포에서 IL-21이 고발현 및 고분비될 뿐만 아니라, 원핵생물을 숙주로 이용했을 때 발생하는 생물학적 기능 문제를 극복하였다.Thus, IL-21 codon optimization suitable for animal cells of the present invention; And secretion leader sequence (signal peptide) selection and optimization to enhance secretion efficacy, as well as high expression and high secretion of IL-21 in mammalian CHO cells, Overcome the problem of biological function.

<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> CODON OPTIMIZED IL-21 AND USES THEREOF <130> KRIBB1-31 <160> 21 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 489 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 1 atgagatcca gtcctggcaa catggagagg attgtcatct gtctgatggt catcttcttg 60 gggacactgg tccacaaatc aagctcccaa ggtcaagatc gccacatgat tagaatgcgt 120 caacttatag atattgttga tcagctgaaa aattatgtga atgacttggt ccctgaattt 180 ctgccagctc cagaagatgt agagacaaac tgtgagtggt cagctttttc ctgctttcag 240 aaggcccaac taaagtcagc aaatacagga aacaatgaaa ggataatcaa tgtatcaatt 300 aaaaagctga agaggaaacc accttccaca aatgcaggga gaagacagaa acacagacta 360 acatgccctt catgtgattc ttatgagaaa aaaccaccca aagaattcct agaaagattc 420 aaatcacttc tccaaaagat gattcatcag catctgtcct ctagaacaca cggaagtgaa 480 gattcctga 489 <210> 2 <211> 489 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> opti IL-21 <400> 2 atgagatcca gtcccgggaa tatggagcgg attgtgatct gtctgatggt tatcttcttg 60 ggaactctgg tccacaagtc atcgtcccag ggtcaggacc gccacatgat tcggatgcgt 120 cagctgatag acattgtgga ccagctgaag aattatgtga acgatcttgt gcctgaattt 180 ctgcccgcac ccgaagatgt cgagaccaac tgcgagtgga gcgctttttc ctgcttccag 240 aaggcccagc tcaagtctgc taacaccggc aacaatgaga ggatcatcaa cgtaagcatc 300 aagaagctga agaggaagcc tccaagcaca aacgccggcc ggcggcaaaa gcacagactc 360 acatgccctt catgtgactc ttacgagaaa aagccaccca aagagttcct agaacgcttt 420 aagagccttc tccaaaagat gatccatcag cacctgtctt cccgaaccca tggaagtgaa 480 gattcctga 489 <210> 3 <211> 402 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 3 caaggtcaag atcgccacat gattagaatg cgtcaactta tagatattgt tgatcagctg 60 aaaaattatg tgaatgactt ggtccctgaa tttctgccag ctccagaaga tgtagagaca 120 aactgtgagt ggtcagcttt ttcctgcttt cagaaggccc aactaaagtc agcaaataca 180 ggaaacaatg aaaggataat caatgtatca attaaaaagc tgaagaggaa accaccttcc 240 acaaatgcag ggagaagaca gaaacacaga ctaacatgcc cttcatgtga ttcttatgag 300 aaaaaaccac ccaaagaatt cctagaaaga ttcaaatcac ttctccaaaa gatgattcat 360 cagcatctgt cctctagaac acacggaagt gaagattcct ga 402 <210> 4 <211> 162 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 4 Met Arg Ser Ser Pro Gly Asn Met Glu Arg Ile Val Ile Cys Leu Met 1 5 10 15 Val Ile Phe Leu Gly Thr Leu Val His Lys Ser Ser Ser Gln Gly Gln 20 25 30 Asp Arg His Met Ile Arg Met Arg Gln Leu Ile Asp Ile Val Asp Gln 35 40 45 Leu Lys Asn Tyr Val Asn Asp Leu Val Pro Glu Phe Leu Pro Ala Pro 50 55 60 Glu Asp Val Glu Thr Asn Cys Glu Trp Ser Ala Phe Ser Cys Phe Gln 65 70 75 80 Lys Ala Gln Leu Lys Ser Ala Asn Thr Gly Asn Asn Glu Arg Ile Ile 85 90 95 Asn Val Ser Ile Lys Lys Leu Lys Arg Lys Pro Pro Ser Thr Asn Ala 100 105 110 Gly Arg Arg Gln Lys His Arg Leu Thr Cys Pro Ser Cys Asp Ser Tyr 115 120 125 Glu Lys Lys Pro Pro Lys Glu Phe Leu Glu Arg Phe Lys Ser Leu Leu 130 135 140 Gln Lys Met Ile His Gln His Leu Ser Ser Arg Thr His Gly Ser Glu 145 150 155 160 Asp Ser <210> 5 <211> 402 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> codon-optimized mature IL-21 <400> 5 cagggtcagg accgccacat gattcggatg cgtcagctga tagacattgt ggaccagctg 60 aagaattatg tgaacgatct tgtgcctgaa 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Gln Lys His Arg Leu Thr Cys Pro Ser Cys Asp Ser Tyr 115 120 125 Glu Lys Lys Pro Pro Lys Glu Phe Leu Glu Arg Phe Lys Ser Leu Leu 130 135 140 Gln Lys Met Ile His Gln His Leu Ser Ser Arg Thr His Gly Ser Glu 145 150 155 160 Asp Ser <210> 7 <211> 54 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> human serum albumin signal peptide <400> 7 atgaagtggg tgacctttat ttcccttctg ttcctctttt ctagtgccta ttcc 54 <210> 8 <211> 18 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> human serum albumin signal peptide <400> 8 Met Lys Trp Val Thr Phe Ile Ser Leu Leu Phe Leu Phe Ser Ser Ala 1 5 10 15 Tyr Ser <210> 9 <211> 54 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> rat serum albumin signal peptide <400> 9 atgaagtggg tcacctttct gttgctcctc ttcatttcag gttcagcctt ttct 54 <210> 10 <211> 18 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> rat serum albumin signal peptide <400> 10 Met Lys Trp Val Thr Phe Leu Leu Leu Leu Phe Ile Ser Gly Ser Ala 1 5 10 15 Phe Ser <210> 11 <211> 56 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Azurocidin preproprotein signal peptide <400> 11 atgactcggc tgacagtcct ggcactgctg gctggtctgc tggcttccag cagagc 56 <210> 12 <211> 19 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Azurocidin preproprotein signal peptide <400> 12 Met Thr Arg Leu Thr Val Leu Ala Leu Leu Ala Gly Leu Leu Ala Ser 1 5 10 15 Ser Arg Ala <210> 13 <211> 66 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> tPA signal peptide <400> 13 atggacgcca tgaagcgggg gctctgctgt gtcctgctgc tttgtggagc agtgttcgtg 60 agcccc 66 <210> 14 <211> 22 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> tPA signal peptide <400> 14 Met Asp Ala Met Lys Arg Gly Leu Cys Cys Val Leu Leu Leu Cys Gly 1 5 10 15 Ala Val Phe Val Ser Pro 20 <210> 15 <211> 57 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H7 signal peptide <400> 15 atggagtttg gcctgagctg ggttttcctc gtggccctgt tccgcggtgt ccagtgt 57 <210> 16 <211> 19 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> H7 signal peptide <400> 16 Met Glu Phe Gly Leu Ser Trp Val Phe Leu Val Ala Leu Phe Arg Gly 1 5 10 15 Val Gln Cys <210> 17 <211> 458 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Opti AzSP/IL-21 <400> 17 atgactcggc tgacagtcct ggcactgctg gctggtctgc tggcttccag cagagccagg 60 gtcaggaccg ccacatgatt cggatgcgtc agctgataga cattgtggac cagctgaaga 120 attatgtgaa cgatcttgtg cctgaatttc tgcccgcacc cgaagatgtc gagaccaact 180 gcgagtggag cgctttttcc tgcttccaga aggcccagct caagtctgct aacaccggca 240 acaatgagag gatcatcaac gtaagcatca agaagctgaa gaggaagcct ccaagcacaa 300 acgccggccg gcggcaaaag cacagactca catgcccttc atgtgactct tacgagaaaa 360 agccacccaa agagttccta gaacgcttta agagccttct ccaaaagatg atccatcagc 420 acctgtcttc ccgaacccat ggaagtgaag attcctga 458 <210> 18 <211> 152 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Opti AzSP/IL-21 <400> 18 Met Thr Arg Leu Thr Val Leu Ala Leu Leu Ala Gly Leu Leu Ala Ser 1 5 10 15 Ser Arg Ala Gln Gly Gln Asp Arg His Met Ile Arg Met Arg Gln Leu 20 25 30 Ile Asp Ile Val Asp Gln Leu Lys Asn Tyr Val Asn Asp Leu Val Pro 35 40 45 Glu Phe Leu Pro Ala Pro Glu Asp Val Glu Thr Asn Cys Glu Trp Ser 50 55 60 Ala Phe Ser Cys Phe Gln Lys Ala Gln Leu Lys Ser Ala Asn Thr Gly 65 70 75 80 Asn Asn Glu Arg Ile Ile Asn Val Ser Ile Lys Lys Leu Lys Arg Lys 85 90 95 Pro Pro Ser Thr Asn Ala Gly Arg Arg Gln Lys His Arg Leu Thr Cys 100 105 110 Pro Ser Cys Asp Ser Tyr Glu Lys Lys Pro Pro Lys Glu Phe Leu Glu 115 120 125 Arg Phe Lys Ser Leu Leu Gln Lys Met Ile His Gln His Leu Ser Ser 130 135 140 Arg Thr His Gly Ser Glu Asp Ser 145 150 <210> 19 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F <400> 19 gatccttaag gccaccatga gatccagtcc tggca 35 <210> 20 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R <400> 20 gatcggatcc tcaggaatct tcacttccgt gtg 33 <210> 21 <211> 507 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Non-opti IL-21 sequence (AflII BamH1) <400> 21 cttaaggcca ccatgagatc cagtcctggc aacatggaga ggattgtcat ctgtctgatg 60 gtcatcttct tggggacact ggtccacaaa tcaagctccc aaggtcaaga tcgccacatg 120 attagaatgc gtcaacttat agatattgtt gatcagctga aaaattatgt gaatgacttg 180 gtccctgaat ttctgccagc tccagaagat gtagagacaa actgtgagtg gtcagctttt 240 tcctgctttc agaaggccca actaaagtca gcaaatacag gaaacaatga aaggataatc 300 aatgtatcaa ttaaaaagct gaagaggaaa ccaccttcca caaatgcagg gagaagacag 360 aaacacagac taacatgccc ttcatgtgat tcttatgaga aaaaaccacc caaagaattc 420 ctagaaagat tcaaatcact tctccaaaag atgattcatc agcatctgtc ctctagaaca 480 cacggaagtg aagattcctg aggatcc 507 <110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> CODON OPTIMIZED IL-21 AND USES THEREOF <130> KRIBB1-31 <160> 21 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 489 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 1 atgagatcca gtcctggcaa catggagagg attgtcatct gtctgatggt catcttcttg 60 gggacactgg tccacaaatc aagctcccaa ggtcaagatc gccacatgat tagaatgcgt 120 caacttatag atattgttga tcagctgaaa aattatgtga atgacttggt ccctgaattt 180 ctgccagctc cagaagatgt agagacaaac tgtgagtggt cagctttttc ctgctttcag 240 aaggcccaac taaagtcagc aaatacagga aacaatgaaa ggataatcaa tgtatcaatt 300 aaaaagctga agaggaaacc accttccaca aatgcaggga gaagacagaa acacagacta 360 acatgccctt catgtgattc ttatgagaaa aaaccaccca aagaattcct agaaagattc 420 aaatcacttc tccaaaagat gattcatcag catctgtcct ctagaacaca cggaagtgaa 480 gattcctga 489 <210> 2 <211> 489 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> opti IL-21 <400> 2 atgagatcca gtcccgggaa tatggagcgg attgtgatct gtctgatggt tatcttcttg 60 ggaactctgg tccacaagtc atcgtcccag ggtcaggacc gccacatgat tcggatgcgt 120 cagctgatag acattgtgga ccagctgaag aattatgtga acgatcttgt gcctgaattt 180 ctgcccgcac ccgaagatgt cgagaccaac tgcgagtgga gcgctttttc ctgcttccag 240 aaggcccagc tcaagtctgc taacaccggc aacaatgaga ggatcatcaa cgtaagcatc 300 aagaagctga agaggaagcc tccaagcaca aacgccggcc ggcggcaaaa gcacagactc 360 acatgccctt catgtgactc ttacgagaaa aagccaccca aagagttcct agaacgcttt 420 aagagccttc tccaaaagat gatccatcag cacctgtctt cccgaaccca tggaagtgaa 480 gattcctga 489 <210> 3 <211> 402 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 3 caaggtcaag atcgccacat gattagaatg cgtcaactta tagatattgt tgatcagctg 60 aaaaattatg tgaatgactt ggtccctgaa tttctgccag ctccagaaga tgtagagaca 120 aactgtgagt ggtcagcttt ttcctgcttt cagaaggccc aactaaagtc agcaaataca 180 ggaaacaatg aaaggataat caatgtatca attaaaaagc tgaagaggaa accaccttcc 240 acaaatgcag ggagaagaca gaaacacaga ctaacatgcc cttcatgtga ttcttatgag 300 aaaaaaccac ccaaagaatt cctagaaaga ttcaaatcac ttctccaaaa gatgattcat 360 cagcatctgt cctctagaac acacggaagt gaagattcct ga 402 <210> 4 <211> 162 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 4 Met Arg Ser Ser Pro Gly Asn Met Glu Arg Ile Val Ile Cys Leu Met   1 5 10 15 Val Ile Phe Leu Gly Thr Leu Val His Lys Ser Ser Ser Gln Gly Gln              20 25 30 Asp Arg His Met Ile Arg Met Arg Gln Leu Ile Asp Ile Val Asp Gln          35 40 45 Leu Lys Asn Tyr Val Asn Asp Leu Val Pro Glu Phe Leu Pro Ala Pro      50 55 60 Glu Asp Val Glu Thr Asn Cys Glu Trp Ser Ala Phe Ser Cys Phe Gln  65 70 75 80 Lys Ala Gln Leu Lys Ser Ala Asn Thr Gly Asn Asn Glu Arg Ile Ile                  85 90 95 Asn Val Ser Ile Lys Lys Leu Lys Arg Lys Pro Pro Ser Thr Asn Ala             100 105 110 Gly Arg Arg Gln Lys His Arg Leu Thr Cys Pro Ser Cys Asp Ser Tyr         115 120 125 Glu Lys Lys Pro Pro Lys Glu Phe Leu Glu Arg Phe Lys Ser Leu Leu     130 135 140 Gln Lys Met Ile His Gln His Leu Ser Ser Arg Thr His Gly Ser Glu 145 150 155 160 Asp ser         <210> 5 <211> 402 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> codon-optimized mature IL-21 <400> 5 cagggtcagg accgccacat gattcggatg cgtcagctga tagacattgt ggaccagctg 60 aagaattatg tgaacgatct tgtgcctgaa tttctgcccg cacccgaaga tgtcgagacc 120 aactgcgagt ggagcgcttt ttcctgcttc cagaaggccc agctcaagtc tgctaacacc 180 ggcaacaatg agaggatcat caacgtaagc atcaagaagc tgaagaggaa gcctccaagc 240 acaaacgccg gccggcggca aaagcacaga ctcacatgcc cttcatgtga ctcttacgag 300 aaaaagccac ccaaagagtt cctagaacgc tttaagagcc ttctccaaaa gatgatccat 360 cagcacctgt cttcccgaac ccatggaagt gaagattcct ga 402 <210> 6 <211> 162 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> codon-optimized mature IL-21 <400> 6 Met Arg Ser Ser Pro Gly Asn Met Glu Arg Ile Val Ile Cys Leu Met   1 5 10 15 Val Ile Phe Leu Gly Thr Leu Val His Lys Ser Ser Ser Gln Gly Gln              20 25 30 Asp Arg His Met Ile Arg Met Arg Gln Leu Ile Asp Ile Val Asp Gln          35 40 45 Leu Lys Asn Tyr Val Asn Asp Leu Val Pro Glu Phe Leu Pro Ala Pro      50 55 60 Glu Asp Val Glu Thr Asn Cys Glu Trp Ser Ala Phe Ser Cys Phe Gln  65 70 75 80 Lys Ala Gln Leu Lys Ser Ala Asn Thr Gly Asn Asn Glu Arg Ile Ile                  85 90 95 Asn Val Ser Ile Lys Lys Leu Lys Arg Lys Pro Pro Ser Thr Asn Ala             100 105 110 Gly Arg Arg Gln Lys His Arg Leu Thr Cys Pro Ser Cys Asp Ser Tyr         115 120 125 Glu Lys Lys Pro Pro Lys Glu Phe Leu Glu Arg Phe Lys Ser Leu Leu     130 135 140 Gln Lys Met Ile His Gln His Leu Ser Ser Arg Thr His Gly Ser Glu 145 150 155 160 Asp ser         <210> 7 <211> 54 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> human serum albumin signal peptide <400> 7 atgaagtggg tgacctttat ttcccttctg ttcctctttt ctagtgccta ttcc 54 <210> 8 <211> 18 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> human serum albumin signal peptide <400> 8 Met Lys Trp Val Thr Phe Ile Ser Leu Leu Phe Leu Phe Ser Ser Ala   1 5 10 15 Tyr ser         <210> 9 <211> 54 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> Rat serum albumin signal peptide <400> 9 atgaagtggg tcacctttct gttgctcctc ttcatttcag gttcagcctt ttct 54 <210> 10 <211> 18 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Rat serum albumin signal peptide <400> 10 Met Lys Trp Val Thr Phe Leu Leu Leu Leu Phe Ile Ser Gly Ser Ala   1 5 10 15 Phe ser         <210> 11 <211> 56 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Azurocidin preproprotein signal peptide <400> 11 atgactcggc tgacagtcct ggcactgctg gctggtctgc tggcttccag cagagc 56 <210> 12 <211> 19 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Azurocidin preproprotein signal peptide <400> 12 Met Thr Arg Leu Thr Val Leu Ala Leu Leu Ala Gly Leu Leu Ala Ser   1 5 10 15 Ser Arg Ala             <210> 13 <211> 66 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> tPA signal peptide <400> 13 atggacgcca tgaagcgggg gctctgctgt gtcctgctgc tttgtggagc agtgttcgtg 60 agcccc 66 <210> 14 <211> 22 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> tPA signal peptide <400> 14 Met Asp Ala Met Lys Arg Gly Leu Cys Cys Val Leu Leu Leu Cys Gly   1 5 10 15 Ala Val Phe Val Ser Pro              20 <210> 15 <211> 57 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> H223 signal peptide <400> 15 atggagtttg gcctgagctg ggttttcctc gtggccctgt tccgcggtgt ccagtgt 57 <210> 16 <211> 19 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> H223 signal peptide <400> 16 Met Glu Phe Gly Leu Ser Trp Val Phe Leu Val Ala Leu Phe Arg Gly   1 5 10 15 Val Gln Cys             <210> 17 <211> 458 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Opti AzSP / IL-21 <400> 17 atgactcggc tgacagtcct ggcactgctg gctggtctgc tggcttccag cagagccagg 60 gtcaggaccg ccacatgatt cggatgcgtc agctgataga cattgtggac cagctgaaga 120 attatgtgaa cgatcttgtg cctgaatttc tgcccgcacc cgaagatgtc gagaccaact 180 gcgagtggag cgctttttcc tgcttccaga aggcccagct caagtctgct aacaccggca 240 acaatgagag gatcatcaac gtaagcatca agaagctgaa gaggaagcct ccaagcacaa 300 acgccggccg gcggcaaaag cacagactca catgcccttc atgtgactct tacgagaaaa 360 agccacccaa agagttccta gaacgcttta agagccttct ccaaaagatg atccatcagc 420 acctgtcttc ccgaacccat ggaagtgaag attcctga 458 <210> 18 <211> 152 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Opti AzSP / IL-21 <400> 18 Met Thr Arg Leu Thr Val Leu Ala Leu Leu Ala Gly Leu Leu Ala Ser   1 5 10 15 Ser Arg Ala Gln Gly Gln Asp Arg His Met Ile Arg Met Arg Gln Leu              20 25 30 Ile Asp Ile Val Asp Gln Leu Lys Asn Tyr Val Asn Asp Leu Val Pro          35 40 45 Glu Phe Leu Pro Ala Pro Glu Asp Val Glu Thr Asn Cys Glu Trp Ser      50 55 60 Ala Phe Ser Cys Phe Gln Lys Ala Gln Leu Lys Ser Ala Asn Thr Gly  65 70 75 80 Asn Asn Glu Arg Ile Ile Asn Val Ser Ile Lys Lys Leu Lys Arg Lys                  85 90 95 Pro Pro Ser Thr Asn Ala Gly Arg Arg Gln Lys His Arg Leu Thr Cys             100 105 110 Pro Ser Cys Asp Ser Tyr Glu Lys Lys Pro Pro Lys Glu Phe Leu Glu         115 120 125 Arg Phe Lys Ser Leu Leu Gln Lys Met Ile His Gln His Leu Ser Ser     130 135 140 Arg Thr His Gly Ser Glu Asp Ser 145 150 <210> 19 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F <400> 19 gatccttaag gccaccatga gatccagtcc tggca 35 <210> 20 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R <400> 20 gatcggatcc tcaggaatct tcacttccgt gtg 33 <210> 21 <211> 507 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> Non-opti IL-21 sequence (AflII BamH1) <400> 21 cttaaggcca ccatgagatc cagtcctggc aacatggaga ggattgtcat ctgtctgatg 60 gtcatcttct tggggacact ggtccacaaa tcaagctccc aaggtcaaga tcgccacatg 120 attagaatgc gtcaacttat agatattgtt gatcagctga aaaattatgt gaatgacttg 180 gtccctgaat ttctgccagc tccagaagat gtagagacaa actgtgagtg gtcagctttt 240 tcctgctttc agaaggccca actaaagtca gcaaatacag gaaacaatga aaggataatc 300 aatgtatcaa ttaaaaagct gaagaggaaa ccaccttcca caaatgcagg gagaagacag 360 aaacacagac taacatgccc ttcatgtgat tcttatgaga aaaaaccacc caaagaattc 420 ctagaaagat tcaaatcact tctccaaaag atgattcatc agcatctgtc ctctagaaca 480 cacggaagtg aagattcctg aggatcc 507

Claims (10)

서열번호 5의 핵산서열; 또는 이의 단편을 포함하는, 코돈 최적화된 IL-21(Interleukin-21)의 폴리뉴클레오티드(Optimized IL-21).
The nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 5; Or polynucleotides of codon optimized IL-21 (Interleukin-21), including fragments thereof.
제1항에 있어서,
상기 서열번호 5의 핵산서열; 또는 이의 단편의 5'-말단 또는 3'-말단에 시그널 펩티드를 코딩하는 뉴클레오타이드를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레오티드.
The method of claim 1,
The nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 5; Or a nucleotide encoding a signal peptide at the 5'-end or 3'-end of the fragment thereof.
제2항에 있어서,
상기 시그널 펩티드는 인간 혈청 알부민 (human serum albumin, Accession number P02768, 서열번호 8), 랫트 혈청 알부민 (rat serum albumin, Accession number P02770, 서열번호 10), 아주로시딘 (Azurocidin preproprotein, Accession number, 서열번호 12), tPA (Tissue-type plasminogen activator, Accession number NP_001691, 서열번호 14) 및 H7 (Ig heavy chain signal peptide 7, 서열번호 16)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레오티드.
The method of claim 2,
The signal peptide is human serum albumin (Accession number P02768, SEQ ID NO: 8), rat serum albumin (rat serum albumin, Accession number P02770, SEQ ID NO: 10), azurocidin preproprotein, Accession number, sequence No. 12), tPA (Tissue-type plasminogen activator, Accession number NP_001691, SEQ ID NO: 14) and H7 (Ig heavy chain signal peptide 7, SEQ ID NO: 16).
제3항에 있어서,
상기 폴리뉴클레오티드는
서열번호 11의 핵산서열; 또는 이의 단편을 포함하는 코돈 최적화된 아주로시딘(Azurocidin preproprotein)의 폴리뉴클레오티드(Optimized AzSP); 및
서열번호 5의 핵산서열; 또는 이의 단편을 포함하는 코돈 최적화된 IL-21(Interleukin-21)의 폴리뉴클레오티드(Optimized IL-21)가 연결된 형태인 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레오티드.
The method of claim 3,
The polynucleotide is
The nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 11; Or polynucleotides of codon optimized Azurocidin preproprotein, including fragments thereof (Optimized AzSP); And
The nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 5; Or a polynucleotide of codon-optimized IL-21 (Interleukin-21) including a fragment thereof in a linked form.
제4항에 있어서,
상기 폴리뉴클레오티드는 상기 서열번호 5의 핵산서열; 또는 이의 단편의 5'-말단 또는 3'-말단에 태그 서열을 코딩하는 뉴클레오타이드를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레오티드.
The method of claim 4, wherein
The polynucleotide is a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 5; Or a nucleotide encoding a tag sequence at the 5'-end or 3'-end of the fragment thereof.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터.
A vector comprising the polynucleotide of any one of claims 1 to 5.
제6항의 벡터로 형질전환된 CHO(Chinese hamster ovary) 세포.
Chinese hamster ovary (CHO) cells transformed with the vector of claim 6.
삭제delete 제7항의 CHO 세포를 배양하는 단계를 포함하는 IL-21(Interleukin-21) 단백질의 생산 방법.
A method for producing IL-21 (Interleukin-21) protein comprising culturing the CHO cells of claim 7.
재조합 IL-21(Interleukin-21) 단백질을 유효 성분으로 포함하는 면역질환치료제로서,
상기 재조합 IL-21(Interleukin-21) 단백질은
서열번호 11의 핵산서열; 또는 이의 단편을 포함하는 코돈 최적화된 아주로시딘(Azurocidin preproprotein)의 폴리뉴클레오티드(Optimized AzSP); 및 서열번호 5의 핵산서열; 또는 이의 단편을 포함하는 코돈 최적화된 IL-21(Interleukin-21)의 폴리뉴클레오티드(Optimized IL-21)를 포함하는 벡터로 형질전환된 CHO(Chinese hamster ovary) 세포로부터 생산된 것을 특징으로 하는 면역질환치료제.
An immunological disease therapeutic agent comprising a recombinant IL-21 (Interleukin-21) protein as an active ingredient,
The recombinant IL-21 (Interleukin-21) protein is
The nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 11; Or polynucleotides of codon optimized Azurocidin preproprotein, including fragments thereof (Optimized AzSP); And a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 5; Or an immunological disease, characterized in that it is produced from a CHO (Chinese hamster ovary) cell transformed with a vector comprising a codon-optimized IL-21 (Interleukin-21) polynucleotide (Optimized IL-21) comprising a fragment thereof. remedy.
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