KR102040926B1 - Cell culture method at low temperature applicable to mass production of protein - Google Patents

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Abstract

본 출원은 20℃ 이상 30℃ 미만의 저온에서 질소원의 농도를 증가시킴으로써, 미생물을 이용한 단백질 대량 생산에 유용하게 사용될 수 있는 방법에 관한 것이다. 본 출원에 따른 공정 방법은 미생물로부터 불필요한 불용성 단백질의 생성을 억제하면서 대량생산에 적용하기 적합한, 고수율의 활성형 단백질 발현에 유용하게 사용될 수 있다.The present application relates to a method that can be usefully used for mass production of proteins using microorganisms by increasing the concentration of the nitrogen source at a low temperature of 20 ° C or more and less than 30 ° C. The process method according to the present application can be usefully used for high yield of active protein expression, which is suitable for mass production while suppressing the production of unnecessary insoluble proteins from microorganisms.

Description

단백질 대량생산에 적용 가능한 저온에서의 세포 배양 방법 {Cell culture method at low temperature applicable to mass production of protein}Cell culture method at low temperature applicable to mass production of protein}

본 출원은 20℃ 이상 30℃ 미만의 저온에서 질소원의 농도를 증가시킴으로써, 미생물을 이용한 단백질 대량 생산에 유용하게 사용될 수 있는 방법에 관한 것이다. The present application relates to a method that can be usefully used for mass production of proteins using microorganisms by increasing the concentration of the nitrogen source at a low temperature of 20 ° C or more and less than 30 ° C.

현재 미생물로부터 재조합 단백질을 생산하는 방법은, 특히 재조합 단백질이 동물세포 유래의 단백질인 경우, 대부분 부적절한 폴딩이 생기거나 또는 응집되어 불활성인 봉입체가 자주 생산되는 문제가 발생한다. 나아가 이 단백질을 사용하기 위해 매우 효율이 낮은 재 폴딩 등의 2차 작업이 필요하다는 문제를 안고 있다. Currently, methods for producing recombinant proteins from microorganisms, especially when recombinant proteins are proteins derived from animal cells, often cause problems that inadequate folding occurs or aggregates to frequently produce inactive inclusion bodies. Furthermore, there is a problem that the use of this protein requires a second operation such as a very inefficient refolding.

이 문제를 극복하고 적절하게 폴딩된 활성형 단백질의 생산을 증가시키기 위해 많은 연구가 진행되었다. 기본적으로 활성형 단백질을 미생물에서 생산하기 위해서는 신호유전자를 삽입하여 폴딩이 가능한 위치로의 이동을 유도하는 것이 필수적이다. 종래에는 봉입체의 형성을 막고 폴딩을 도울 수 있는 샤페론 단백질을 표적 단백질과 함께 발현시키거나 (대한민국 공개특허 제10-2009-0114422호), 인덕션 조건을 변경하여 프로모터를 변화시키거나 (Champion et al. (2001) Proteomics, 1:1133-1148), 발효 조건을 변화시키는 등의 시도가 있었다 (Schein (1989) Bio/Technology, 7:1141-1149).Many studies have been conducted to overcome this problem and to increase the production of properly folded, active protein. Basically, in order to produce an active protein in a microorganism, it is essential to insert a signal gene to induce a foldable position. Conventionally, the chaperone protein, which can prevent the formation of inclusion bodies and help folding, is expressed with the target protein (Korean Patent Publication No. 10-2009-0114422), or the induction conditions are changed to change the promoter (Champion et al. (2001) Proteomics, 1: 1133-1148 ), attempts have been made, such as changing the fermentation conditions (Schein (1989) Bio / Technology , 7: 1141-1149).

또한, 30℃ 이하의 발현 온도 조건을 적용함으로써 단백질의 생산 속도를 감소시켜 불용성 단백질의 생성을 억제하려는 시도가 있었다. 그러나, 일반적인 미생물의 최적 생장 온도는 33℃ 내지 37℃이기 때문에 30℃ 이하의 저온 조건은 필연적으로 미생물의 성장성이 감소되어 결과적으로 미생물에서 발현되는 표적 단백질의 양도 크게 감소한다는 문제가 있다. 이와 같이 생산 물질의 낮은 수율은 미생물을 이용한 대량의 생물학적 제제 생산에 있어서 매우 치명적일 수 있다. In addition, attempts have been made to inhibit the production of insoluble proteins by reducing the production rate of proteins by applying expression temperature conditions below 30 ° C. However, since the optimum growth temperature of general microorganisms is 33 ° C to 37 ° C, low temperature conditions below 30 ° C inevitably reduce the growth of microorganisms, resulting in a large decrease in the amount of target protein expressed in the microorganisms. As such, low yields of the production material can be very lethal in the production of large quantities of biological agents using microorganisms.

이를 해결하기 위해 프로모터를 저온 내성 유전자로 바꾸는 등(Vasina and Baneyx(1996) Appl . nviron . Microbiol , 1444-1447)의 연구가 진행되고 있다. 그러나, 이 방법은 저온 내성 프로모터를 반드시 사용해야 한다는 점과 목적 단백질과 프로모터의 조합에 따라 목적 단백질의 양이 변화할 수 있기 때문에 산업적으로 범용한 단백질의 종류에 모두 적용할 수 없는 심각한 단점이 있다. In order to solve this problem, researches such as changing a promoter into a low temperature resistant gene (Vasina and Baneyx (1996) Appl . Nviron . Microbiol , 1444-1447) have been conducted. However, this method has a serious disadvantage that the low temperature resistance promoter must be used and the amount of the target protein can be changed depending on the combination of the target protein and the promoter.

한편, 배지의 구성물질을 조절함으로써 미생물로부터 목적 단백질의 수득량을 증가시키려는 시도도 있었으나, 질소원을 과량으로 투입할 경우 오히려 성장성 및 단백질 발현이 감소하는 위험성이 보고되었다(Popplewell et al.(2005) Methods in Molecular Biology, 308:17-30).On the other hand, attempts have been made to increase the yield of the target protein from microorganisms by controlling the constituents of the medium, but the risk of decreased growth and protein expression when excessive nitrogen sources are reported (Popplewell et al. (2005)). Methods in Molecular Biology, 308: 17-30.

이러한 배경하에서, 본 발명자들은 단백질의 생산량을 증가시키기 위해 예의 노력한 결과, 저온에서 질소원의 농도를 증가시키므로써, 미생물로부터 불필요한 불용성 단백질의 생성을 억제하면서 대량생산에 적용하기 적합한, 고수율의 활성형 단백질 제조방법을 발굴함으로써 본 발명을 완성하였다. Under this background, the present inventors have made intensive efforts to increase the production of protein, thereby increasing the concentration of the nitrogen source at low temperatures, thereby suppressing the production of unnecessary insoluble proteins from microorganisms, high yield active forms suitable for application in mass production. The present invention was completed by discovering a protein production method.

본 출원의 하나의 목적은 (a) 재조합 벡터를 포함하는 미생물을 20℃ 이상 30℃ 이하의 온도로 48시간 이상 발효하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계 미생물의 발효 개시 전 또는 발효시 질소원 (N-source)이 포함된 배지를 첨가하는 단계를 포함하는, 미생물 발효에 의한 단백질 제조방법을 제공하는 것이다.One object of the present application is to (a) fermenting a microorganism comprising a recombinant vector for at least 48 hours at a temperature of 20 ℃ to 30 ℃; And (b) adding a medium containing a nitrogen source (N-source) before or during fermentation of (a) the microorganism in step (a).

이하에서는, 본 출원을 더욱 상세히 설명한다. In the following, the present application will be described in more detail.

한편, 본 출원에서 개시되는 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본 출원에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 출원의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술되는 구체적인 서술에 의하여 본 출원의 범주가 제한된다고 할 수 없다.In addition, each description and embodiment disclosed in this application can be applied also to each other description and embodiment. That is, all combinations of the various elements disclosed in this application are within the scope of the present application. In addition, the scope of this application is not limited by the specific description described below.

또한, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 통상의 실험만을 사용하여 본 출원에 기재된 본 출원의 특정 양태에 대한 다수의 등가물을 인지하거나 확인할 수 있다. 또한, 이러한 등가물은 본 출원에 포함되는 것으로 의도된다.In addition, one of ordinary skill in the art can recognize or ascertain a number of equivalents to certain aspects of the present application described in this application using conventional experiments only. Also, such equivalents are intended to be included in this application.

상기 목적을 달성하기 위한 본 출원의 하나의 양태는, (a) 재조합 벡터를 포함하는 미생물을 20℃ 이상 30℃ 이하의 온도로 48시간 이상 발효하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계 미생물의 발효 개시 전 또는 발효시 질소원 (N-source)이 포함된 배지를 첨가하는 단계를 포함하는, 미생물 발효에 의한 단백질 제조방법을 제공하는 것이다. One aspect of the present application for achieving the above object is, (a) fermenting a microorganism comprising a recombinant vector for at least 48 hours at a temperature of 20 30 ℃ or less; And (b) adding a medium containing a nitrogen source (N-source) before or during fermentation of (a) the microorganism in step (a).

일반적으로, 단백질 생산시 불순물을 감소시키면서 생육을 가속화시키기 위해서는 높은 온도 조건 또는 온도 shifting방법에 시도되며, 저온 조건은 생육에 가혹하므로 일반적으로 시도되지 않는다. 그러나, 본 출원은 저온 조건을 전제로 질소원을 과량첨가함으로써 랩 스케일뿐만 아니라 대량생산 스케일에서도 단백질 생산량을 증가시켰음을 최초로 규명하였다는 점에서 의의가 크다고 할 수 있다.In general, in order to accelerate growth while reducing impurities in protein production, high temperature conditions or temperature shifting methods are attempted, and low temperature conditions are not generally tried because they are harsh to growth. However, this application is significant in that it was first identified that the protein production was increased not only on the lab scale but also on the mass production scale by over-adding a nitrogen source under low temperature conditions.

상기 미생물 발효에 의한 단백질 제조방법의 각 단계에 대해 구체적으로 설명하면, 먼저 (a) 단계는 재조합 벡터를 포함하는 미생물을 20℃ 이상 30℃ 이하의 온도로 48시간 이상 발효하는 단계이다. Specifically, step (a) is a step of fermenting a microorganism including a recombinant vector at a temperature of 20 ° C. or higher and 30 ° C. or lower for 48 hours or more.

본 출원의 목적상 상기 미생물은 목적하는 단백질을 발현할 수 있는 재조합 벡터를 포함하는 것이면 제한없이 발효에 이용될 수 있으며, 당업자는 그 목적에 따라 적절한 재조합 벡터가 포함된 미생물을 선택하여 적용할 수 있다. For the purpose of the present application, the microorganism may be used for fermentation without limitation as long as it includes a recombinant vector capable of expressing a protein of interest, and those skilled in the art can select and apply a microorganism including an appropriate recombinant vector according to the purpose. have.

본 출원에서 사용된 용어 "재조합 벡터를 포함하는 미생물"은 하나 이상의 목적 단백질을 암호화하는 유전자를 갖는 벡터로 형질전환된 미생물을 말한다. As used herein, the term "microorganism comprising a recombinant vector" refers to a microorganism transformed with a vector having a gene encoding one or more target proteins.

또한, 본 출원에서 사용된 용어 "벡터"는 적합한 숙주 내에서 목적 단백질을 발현시킬 수 있도록 적합한 조절 서열에 작동 가능하게 연결된 상기 목적 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 염기서열을 함유하는 DNA 제조물을 의미한다. 상기 조절 서열은 전사를 개시할 수 있는 프로모터, 그러한 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합부위를 코딩하는 서열, 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함할 수 있다. 벡터는 적당한 숙주세포 내로 형질전환된 후, 숙주 게놈과 무관하게 복제되거나 기능할 수 있으며, 게놈 그 자체에 통합될 수 있다.In addition, the term "vector" as used herein refers to a DNA preparation containing a nucleotide sequence of a polynucleotide encoding said target protein operably linked to a suitable regulatory sequence such that the target protein can be expressed in a suitable host. . The regulatory sequence may comprise a promoter capable of initiating transcription, any operator sequence for regulating such transcription, a sequence encoding a suitable mRNA ribosomal binding site, and a sequence regulating termination of transcription and translation. After being transformed into a suitable host cell, the vector can be replicated or function independent of the host genome and integrated into the genome itself.

본 출원에서 사용되는 벡터는 숙주세포 내에서 복제 가능한 것이면 특별히 한정되지 않으며, 당업계에 알려진 임의의 벡터를 이용할 수 있다. 통상 사용되는 벡터의 예로는 천연 상태이거나 재조합된 상태의 플라스미드, 코스미드, 바이러스 및 박테리오파지를 들 수 있다. 예를 들어, 파지 벡터 또는 코스미드 벡터로서 pWE15, M13, MBL3, MBL4, IXII, ASHII, APII, t10, t11, Charon4A, 및 Charon21A 등을 사용할 수 있으며, 플라스미드 벡터로서 pBR계, pUC계, pBluescriptII계, pGEM계, pTZ계, pCL계 및 pET계 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는 pDZ, pACYC177, pACYC184, pCL, pECCG117, pUC19, pBR322, pMW118, pCC1BAC 벡터 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The vector used in the present application is not particularly limited as long as it can replicate in a host cell, and any vector known in the art may be used. Examples of commonly used vectors include natural or recombinant plasmids, cosmids, viruses and bacteriophages. For example, pWE15, M13, MBL3, MBL4, IXII, ASHII, APII, t10, t11, Charon4A, Charon21A, etc. can be used as a phage vector or cosmid vector. , pGEM-based, pTZ-based, pCL-based and pET-based and the like can be used. Specifically, pDZ, pACYC177, pACYC184, pCL, pECCG117, pUC19, pBR322, pMW118, pCC1BAC vector and the like may be used, but are not limited thereto.

본 출원에서 사용 가능한 벡터는 특별히 제한되는 것이 아니며 공지된 발현 벡터를 사용할 수 있다. 또한, 세포 내 염색체 삽입용 벡터를 통해 염색체 내에 목적 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 삽입시킬 수 있다. 상기 폴리뉴클레오티드의 염색체 내로의 삽입은 당업계에 알려진 임의의 방법, 예를 들면, 상동재조합에 의하여 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 염색체 삽입 여부를 확인하기 위한 선별 마커(selection marker)를 추가로 포함할 수 있다. 선별 마커는 벡터로 형질전환된 세포를 선별, 즉 목적 핵산 분자의 삽입 여부를 확인하기 위한 것으로, 약물 내성, 영양 요구성, 세포 독성제에 대한 내성 또는 표면 단백질의 발현과 같은 선택가능 표현형을 부여하는 마커들이 사용될 수 있다. 선택제(selective agent)가 처리된 환경에서는 선별 마커를 발현하는 세포만 생존하거나 다른 표현 형질을 나타내므로, 형질전환된 세포를 선별할 수 있다.The vector usable in the present application is not particularly limited and known expression vectors may be used. In addition, a polynucleotide encoding a target protein may be inserted into a chromosome through a vector for intracellular chromosome insertion. Insertion of the polynucleotide into the chromosome can be made by any method known in the art, such as, but not limited to, homologous recombination. The method may further include a selection marker for checking whether the chromosome is inserted. Selection markers are used to select cells transformed with a vector, i.e., to confirm the insertion of a nucleic acid molecule of interest, and confer a selectable phenotype such as drug resistance, nutritional requirements, resistance to cytotoxic agents, or expression of surface proteins. Markers can be used. In an environment in which a selective agent is treated, only cells expressing a selection marker survive or exhibit different expression traits, so that transformed cells can be selected.

본 출원에서 사용된 용어, "선별 마커"는 항생제에 대하여 저항성을 가지는 유전자로서, 이것을 가지는 세포는 해당 항생제를 처리한 환경에서도 생존하므로, 대장균에서 대량으로 플라스미드를 얻는 과정에 선별 마커로서 유용하게 사용된다. 본 출원에서 항생제 저항성 유전자는 본 출원의 핵심적 기술인 벡터의 최적의 조합에 따른 발현 효율에 크게 영향을 미치는 요소가 아니므로, 선별 마커로서 일반적으로 사용되는 항생제 저항성 유전자를 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적인 예로는, 암피실린(ampicilin), 테트라사이클린(tetracyclin), 카나마이신(kanamycin), 클로람페니콜(chloroamphenicol), 스트렙토마이신 (streptomycin), 또는 네오마이신(neomycin)에 대한 저항 유전자 등을 사용할 수 있고, 더욱 구체적으로는 테트라사이클린 저항 유전자일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.As used herein, the term "selection marker" is a gene that is resistant to antibiotics, and since the cells having the cells survive in the environment treated with the antibiotic, they are useful as a selection marker in the process of obtaining a large amount of plasmid from E. coli. do. Since the antibiotic resistance gene in the present application is not a factor that greatly affects the expression efficiency according to the optimal combination of vectors, which is the core technology of the present application, antibiotic resistance genes generally used as selection markers can be used without limitation. As specific examples, resistance genes for ampicillin, tetratracyclin, kanamycin, kanamycin, chloroamphenicol, streptomycin, or neomycin may be used, and more specifically, May be a tetracycline resistance gene, but is not limited thereto.

본 출원에서 용어 "형질전환"은 목적 단백질을 암호화하는 유전자를 포함하는 벡터를 숙주세포 내에 도입하여 숙주세포 내에서 상기 폴리뉴클레오티드가 코딩하는 단백질이 발현할 수 있도록 하는 것을 의미한다. 형질전환된 폴리뉴클레오티드는 숙주세포 내에서 발현될 수 있기만 한다면, 숙주세포의 염색체 내에 삽입되어 위치하거나 염색체 외에 위치하거나 상관없이 이들 모두를 포함할 수 있다. 또한, 상기 폴리뉴클레오티드는 표적 단백질을 코딩하는 DNA 및 RNA를 포함한다. 상기 폴리뉴클레오티드는 숙주세포 내로 도입되어 발현될 수 있는 것이면, 어떠한 형태로 도입되는 것이든 상관없다. 예를 들면, 상기 폴리뉴클레오티드는 자체적으로 발현되는데 필요한 모든 요소를 포함하는 유전자 구조체인 발현 카세트 (expression cassette)의 형태로 숙주세포에 도입될 수 있다. 상기 발현 카세트는 통상 상기 폴리뉴클레오티드에 작동 가능하게 연결되어 있는 프로모터 (promoter), 전사 종결신호, 리보좀 결합부위 및 번역 종결신호를 포함할 수 있다. 상기 발현 카세트는 자체 복제가 가능한 발현 벡터 형태일 수 있다. 또한, 상기 폴리뉴클레오티드는 그 자체의 형태로 숙주세포에 도입되어 숙주세포에서 발현에 필요한 서열과 작동 가능하게 연결되어 있는 것일 수도 있으며, 이에 한정되지 않는다. 상기 형질전환 하는 방법은 핵산을 세포 내로 도입하는 어떤 방법도 포함되며, 숙주세포에 따라 당 분야에서 공지된 바와 같이 적합한 표준 기술을 선택하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 전기천공법 (electroporation), 인산칼슘 (Ca(H2PO4)2, CaHPO4, 또는 Ca3(PO4)2) 침전, 염화칼슘 (CaCl2) 침전, 미세주입법 (microinjection), 폴리에틸렌글리콜 (PEG)법, DEAE-덱스트란법, 양이온 리포좀법, 및 초산 리튬-DMSO법 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다.The term "transformation" in the present application means introducing a vector containing a gene encoding a protein of interest into the host cell to allow the protein encoded by the polynucleotide in the host cell. Transformed polynucleotides can include all of them, as long as they can be expressed in the host cell, either inserted into or located outside the chromosome of the host cell. The polynucleotide also includes DNA and RNA encoding the target protein. The polynucleotide may be introduced in any form as long as it can be expressed by being introduced into a host cell. For example, the polynucleotide may be introduced into a host cell in the form of an expression cassette, which is a gene construct containing all elements necessary for self-expression. The expression cassette may include a promoter, a transcription termination signal, a ribosomal binding site, and a translation termination signal, which are typically operably linked to the polynucleotide. The expression cassette may be in the form of an expression vector capable of self replication. In addition, the polynucleotide may be introduced into the host cell in its own form and operably linked to a sequence required for expression in the host cell, but is not limited thereto. The transformation method may include any method of introducing a nucleic acid into a cell, and may be performed by selecting a suitable standard technique as known in the art depending on the host cell. For example, electroporation, calcium phosphate (Ca (H 2 PO 4 ) 2 , CaHPO 4 , or Ca 3 (PO 4 ) 2 ) precipitation, calcium chloride (CaCl 2 ) precipitation, microinjection, Polyethylene glycol (PEG) method, DEAE-dextran method, cationic liposome method, lithium acetate-DMSO method and the like, but are not limited thereto.

또한, 상기에서 용어 "작동 가능하게 연결"된 것이란 본 출원의 목적 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 전사를 개시 및 매개하도록 하는 프로모터 서열과 상기 폴리뉴클레오티드 서열이 기능적으로 연결되어 있는 것을 의미한다. 작동 가능한 연결은 당업계의 공지된 유전자 재조합 기술을 이용하여 제조할 수 있으며, 부위-특이적 DNA 절단 및 연결은 당업계의 절단 및 연결 효소 등을 사용하여 제작할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In addition, the term "operably linked" means that the polynucleotide sequence is functionally linked with a promoter sequence for initiating and mediating the transcription of a polynucleotide encoding a target protein of the present application. Operable linkages can be prepared using known genetic recombination techniques, and site-specific DNA cleavage and ligation can be made using, but are not limited to, cleavage and ligation enzymes in the art.

또한, 본 출원에서 사용된 "대량 생산"이란, 생산되는 단백질이 양이 산업적으로 사용 가능할 정도로 생산할 수 있는 수준을 의미하는 것으로, 예를 들어 5L scale 이상, 30L scale이상, 50L scale 이상에도 사용 가능함을 의미한다.In addition, "mass production" as used in the present application means a level that can be produced so that the amount of protein produced industrially available, for example, can be used in more than 5L scale, 30L scale, 50L scale or more. Means.

구체적으로, 상기 재조합 벡터를 포함하는 미생물은 20℃ 이상 30℃ 이하의 온도로 48시간 이상 발효시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 20℃ 이상 30℃ 이하의 온도는 일반적인 발효 단계에서는 저온에 속하며, 이와 같은 저온에서의 발효는 본 발명자들에의해 새롭게 규명된 발효 온도이다. Specifically, the microorganism including the recombinant vector may be fermented for 48 hours or more at a temperature of 20 ° C or more and 30 ° C or less, but is not limited thereto. The temperature of 20 ° C or more and 30 ° C or less belongs to a low temperature in a general fermentation step, and the fermentation at such a low temperature is a fermentation temperature newly identified by the present inventors.

이와 같은 저온발효 온도는 약 20℃ 이상 30℃ 이하를 포함한다. 본 출원에서 용어, "약"은 ±0.5, ±0.4, ±0.3, ±0.2, ±0.1 등을 모두 포함하는 범위로, 약 이란 용어 뒤에 나오는 수치와 동등하거나 유사한 범위의 수치를 모두 포함하나, 이에 제한되지 않는다. Such low temperature fermentation temperature includes about 20 ° C or more and 30 ° C or less. As used herein, the term "about" includes all of the values of ± 0.5, ± 0.4, ± 0.3, ± 0.2, ± 0.1, etc., and includes all values in the range equivalent to or similar to those following the term about, It is not limited.

상기 저온 온도는 20℃ 이상 30℃ 이하, 20℃ 초과 30℃ 미만 일 수 있으며, 그 예로, 21℃ 이상 29℃ 이하, 21℃ 초과 29℃ 미만, 22℃ 이상 28℃ 이하, 22℃ 초과 28℃ 미만, 23℃ 이상 27℃ 이하, 23℃ 초과 27℃ 미만, 24℃ 이상 26℃ 이하, 24℃ 초과 26℃ 미만, 또는 약 25℃일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The low temperature may be 20 ° C or more and 30 ° C or less, more than 20 ° C and less than 30 ° C, for example, 21 ° C or more and 29 ° C or less, 21 ° C or more and less than 29 ° C, 22 ° C or more and 28 ° C or less, or 22 ° C or more and 28 ° C. Less than 23 ° C. and less than 27 ° C., more than 23 ° C. and less than 27 ° C., more than 24 ° C. and less than 26 ° C., more than 24 ° C. and less than 26 ° C., or about 25 ° C., but is not limited thereto.

또한, 상기 발효 시간은 48시간 이상 내지 72시간 이하 일 수 있다. In addition, the fermentation time may be more than 48 hours to less than 72 hours.

본 출원의 미생물 발효에 의한 단백질 제조방법에서, (b) 단계는 상기 (a) 단계 미생물의 발효 개시 전 또는 발효시 질소원 (N-source)이 포함된 배지를 첨가하는 단계이다. In the protein production method according to the microorganism fermentation of the present application, step (b) is a step of adding a medium containing a nitrogen source (N-source) before or during the fermentation of the step (a) microorganisms.

특히, (b) 단계에서 질소원이 포함된 배지를 첨가하는 것은, 당업계에서 알려진 배양방법에 따라 달라질 수 있다. 구체적으로 미생물의 발효 개시 전 또는 발효시에 질소원이 포함된 배지를 첨가할 수 있다.In particular, adding the medium containing the nitrogen source in step (b) may vary depending on the culture method known in the art. Specifically, a medium containing a nitrogen source may be added before or during fermentation of microorganisms.

또한, 상기 배양은 회분식 배양 이외에 유가식 배양일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In addition, the culture may be a fed-batch culture in addition to the batch culture, but is not limited thereto.

구체적으로 미생물의 발효 개시 전에 질소원이 포함된 배지를 첨가하는 것은 회분식 배양(batch culture)으로 균체증식 또는 물질생산에 필요한 모든 영양소를 함유한 배지를 접종하여 미생물 배양을 하는 것으로, 배양 중에는 새로운 배지의 첨가가 어렵다. 본 출원의 목적상 질소원이 포함된 배지에 재조합 벡터가 포함된 미생물을 접종하여 회분식 배양방법으로 발효하는 것을 포함할 수 있다. Specifically, before the start of fermentation of microorganisms, the addition of a medium containing a nitrogen source is a batch culture in which a medium containing all the nutrients necessary for cell growth or material production is inoculated to culture the microorganisms. Hard to add For the purpose of the present application may include inoculating a microorganism containing a recombinant vector in a medium containing a nitrogen source and fermentation in a batch culture method.

또한, 미생물의 발효시에 질소원이 포함된 배지를 첨가하는 것은 유가식 배양(fed-batch culture)으로 하나 이상의 영양소가 포함된 배지를 발효 개시 직후 또는 배양물이 어떤 단계에 도달한 후에, 또는 공급된 영양소가 배양물로부터 고갈되는 경우, 배양물에 연속적으로 공급하는 방식의 배양을 의미한다. 유가식 배양에서는 일반적으로 단일 영양소, 탄소원이 성장의 제한인자가 된다. 다른 종류의 영양소 제한을 이용할 수도 있는데, 예를 들면 질소원에 의한 제한, 산소에 의한 제한, 황에 의한 제한 및 인에 의한 제한 등이 있다. 본 출원의 목적상 재조합 벡터가 포함된 미생물의 발효시 질소원이 포함된 배지를 연속적으로 공급하는 것을 포함할 수 있다. In addition, the addition of a medium containing a nitrogen source during fermentation of the microorganism may be fed-batch culture to supply a medium containing one or more nutrients immediately after the start of fermentation or after the culture reaches a certain stage, or When depleted nutrients are depleted from the culture, it means culture in a manner that is continuously fed to the culture. In fed-batch cultures, a single nutrient, carbon source, is usually the limiting factor for growth. Other kinds of nutrient limitations may also be used, for example, by nitrogen sources, by oxygen, by sulfur and by phosphorus. For the purpose of the present application may include continuously supplying a medium containing a nitrogen source during fermentation of the microorganism containing the recombinant vector.

본 출원의 목적상 배지는 세포를 배양하는데 사용되는 배지, 목적하는 단백질의 생산을 극대화하는데 사용되는 배지 등을 모두 포함한다. For the purposes of the present application, the medium includes both the medium used to culture the cells, the medium used to maximize the production of the protein of interest, and the like.

구체적으로 "세포 배양 배지" 또는 "배양 배지" 는 다세포 유기체 또는 조직의 외측인 인공적인 시험관 내 환경에서 세포의 유지, 성장, 증식 또는 팽창을 위한 영양소 용액을 의미한다. 세포 배양 배지는 특정 세포 배양용으로 최적화될 수 있으며, 그 예로는 세포 성장의 지지를 위해 조제된 기본 배양 배지, 또는 목적 단백질의 생산을 촉진하도록 조제된 세포 배양 생산 배지, 영양소들을 고농도로 농축시켜 만든 농축 배지일 수 있다. 영양소, 배지 성분이란 용어들은 배지를 구성하는 구성성분을 의미하는 것으로, 본 명세서에서 호환 사용되고 있다.Specifically, "cell culture medium" or "culture medium" means a nutrient solution for the maintenance, growth, proliferation or expansion of cells in an artificial in vitro environment outside of a multicellular organism or tissue. Cell culture media can be optimized for specific cell cultures, such as basal culture media formulated to support cell growth, or cell culture production media, nutrients formulated to promote production of the desired protein, to high concentrations. May be made of concentrated medium. The terms nutrients and media components refer to components that constitute the media, and are used interchangeably herein.

구체적으로, "기본 배양 배지" 또는 "기본 배지"란 용어는 최소한의 세포의 성장을 지지할 수 있는 배지를 의미한다. 기본 배지는 탄소원, 질소원 이외에 비타민, 무기염류를 공급하는 배지를 의미한다. Specifically, the term "basal culture medium" or "basal medium" refers to a medium capable of supporting minimal growth of cells. The basal medium means a medium for supplying vitamins and inorganic salts in addition to carbon and nitrogen sources.

또한 구체적으로, "세포 배양 생산 배지" 또는 "생산 배지"란 용어는 생물반응기에서 목적 단백질의 발현을 극대화할 목적으로 사용되는 배지를 말한다. 생산배지는 기본배지와 동일하거나 달라질 수 있고, 만약 달라질 경우 기본배지 자체를 농축하거나 기본배지에 특정 성분들을 추가하는 방법으로 제작할 수 있다.Also specifically, the term "cell culture production medium" or "production medium" refers to a medium used for the purpose of maximizing expression of a target protein in a bioreactor. The production medium may be the same as or different from the base medium, and if it is different, it may be produced by concentrating the base medium itself or adding specific ingredients to the base medium.

또한, "피딩(feeding) 배지" 및 "추가 배양배지"는 특정 영양소 또는 복수의 영양소로 구성된 배지로서 전부 기본배지의 농축 산물일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 당업자가 배양하는 세포에 따라 피딩 배지의 구성성분과 농도를 다양하게 제작할 수 있다.In addition, the "feeding medium" and "addition culture medium" is a medium consisting of a specific nutrient or a plurality of nutrients may be all concentrated products of the base medium, but is not limited thereto, the feeding medium according to the cells cultured by those skilled in the art Various components and concentrations can be produced.

또한, 본 출원의 목적상 발효시 세포의 성장에 따라 배지 내 당이 모두 사용되었을 경우 당을 더 첨가하여 발효 시간을 더 증가시킬 수 있으며, 이 때, 첨가되는 질소원의 양은 10 g/L 내지 80 g/L의 범위 일 수 있으며, 구체적으로는 15 g/L 내지 70 g/L 범위 일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 20 g/L 내지 64.5 g/L 범위 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In addition, when all the sugar in the medium is used as the cell growth during fermentation for the purpose of the present application can further increase the fermentation time by adding more sugar, wherein the amount of nitrogen source added is 10 g / L to 80 It may be in the range of g / L, specifically may be in the range of 15 g / L to 70 g / L, more specifically in the range of 20 g / L to 64.5 g / L, but is not limited thereto.

또한, 상기 질소원을 포함하는 배지는 동물 유래 물질을 포함하지 않은 배지인 것 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 더욱 구체적으로는, 상기 질소원을 포함하는 배지는 황산 암모늄(Ammonium sulfate), 효모 추출물(Yeast extract), 또는 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 성분을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In addition, the medium containing the nitrogen source may be a medium containing no animal-derived material, but is not limited thereto. More specifically, the medium containing the nitrogen source may include any one or more components selected from the group consisting of ammonium sulfate, yeast extract, or a combination thereof, but is not limited thereto. no.

통상적인 배지 내의 질소원의 농도는 2~14g/L이나, 통상적인 배지 내 질소원 농도보다 과량을 투입하며, 구체적으로, 상기 질소원의 농도는 30 g/L 내지 150 g/L의 범위 일 수 있으며, 보다 구체적으로는 40 g/L 내지 120 g/L 범위 일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 49.6 g/L 내지 106.7 g/L 범위 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The concentration of the nitrogen source in the conventional medium is 2 ~ 14g / L, but the excess amount is added to the concentration of the nitrogen source in the conventional medium, specifically, the concentration of the nitrogen source may be in the range of 30 g / L to 150 g / L, More specifically, it may range from 40 g / L to 120 g / L, and more specifically, from 49.6 g / L to 106.7 g / L, but is not limited thereto.

또한, 상기 질소원은 탄소원 대비 질량비가 1: 0.15 내지 1.24일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In addition, the nitrogen source may have a mass ratio of 1: 0.15 to 1.24 relative to the carbon source, but is not limited thereto.

본 출원의 목적상 저온에서 미생물을 발효하면서 불용성 단백질 및 봉입체의 생산을 극도로 억제하는 동시에, 질소원의 양을 기존에 공지된 방법 이상의 범위로 투입함으로써 저온에서의 미생물 성장성을 회복시키고 생산되는 단백질의 양을 산업적으로 사용가능할 정도로 대량생산 할 수 있다. For the purposes of the present application, while fermenting microorganisms at low temperature, the production of insoluble proteins and inclusion bodies is extremely suppressed, and the amount of nitrogen source is put in a range beyond conventionally known methods to recover microbial growth at low temperatures and The quantities can be mass produced to industrial use.

본 출원의 질소원을 포함하는 배지로 미생물의 생장 또는 증식을 향상 시킬 수 있는 미생물은 대장균(Escherichia coli)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The microorganism that can improve the growth or proliferation of the microorganism with a medium containing a nitrogen source of the present application may be Escherichia coli , but is not limited thereto.

본 출원의 용어 "단백질"이란 해당 단백질을 발현하도록 유전자 조작된 미생물에서 발현된 단백질을 의미한다. 상기 단백질은 미생물에서 정상 발현되는 단백질과 동일하거나 유사한 것일 수 있으며, 재조합 단백질을 포함한다. 또한, 상기 단백질은 미생물에서 정상 발현되는 단백질과 이종성인 것일 수 있다. 또는 상기 단백질은 일부는 미생물에서 정상 발현되는 단백질과 동일하거나 유사한 반면, 다른 일부는 미생물에 대해 외인성인 아미노산 서열을 함유한다는 점에서 키메라성일 수 있다. 본 출원의 목적상 상기 단백질은 특별히 이에 제한되지 않으나, 항체 또는 그의 단편일 수 있다. 본 출원의 목적상 재조합 벡터를 포함하는 미생물을 이용하여 본 출원의 방법으로 생산하는 단백질은 모두 포함될 수 있다. The term "protein" in the present application means a protein expressed in a microorganism genetically engineered to express the protein of interest. The protein may be the same as or similar to a protein normally expressed in a microorganism, and includes a recombinant protein. In addition, the protein may be heterologous to a protein normally expressed in a microorganism. Or the protein may be chimeric in that some contain the same or similar to a protein normally expressed in the microorganism, while others contain an amino acid sequence that is exogenous to the microorganism. For the purposes of the present application, the protein is not particularly limited thereto, but may be an antibody or a fragment thereof. For the purposes of the present application, any protein produced by the method of the present application using a microorganism including a recombinant vector may be included.

일반적으로 재조합 벡터를 포함하는 미생물을 이용하여 생산된 단백질은 활성형 단백질, 절단형 단백질, 비활성형 단백질 및 단백질 응집체 등 다양한 형태의 단백질이 혼합되어 있을 수 있다. 그러나, 본 출원의 목적상 상기 단백질은 활성형 단백질을 의미할 수 있으며, 상기 활성형 단백질은 active form을 갖는 것을 의미하며, 구체적으로 L-H 형태의 단백질을 의미할 수 있다. In general, a protein produced using a microorganism including a recombinant vector may be mixed with various types of proteins such as active proteins, truncated proteins, inactive proteins, and protein aggregates. However, for the purposes of the present application, the protein may mean an active protein, and the active protein may mean an active form, and specifically, may mean a L-H form protein.

구체적으로, 본 출원에서 상기 단백질은 항체일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 단클론항체일 수 있다. Specifically, in the present application, the protein may be an antibody, and more specifically, may be a monoclonal antibody.

본 출원에 사용된 용어 "단클론항체(monoclonal antibody)"란 용어는 단일 항체 형성세포가 생성할 수 있는 항체를 말하며, 1개의 항원 결정기를 인식한다. 본 출원의 항체는 이에 제한되지는 않으며, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 치료용 항체를 모두 포함할 수 있다. As used herein, the term "monoclonal antibody" refers to an antibody that can be produced by a single antibody-forming cell and recognizes one antigenic determinant. The antibody of the present application is not limited thereto, and may include all therapeutic antibodies commonly used in the art.

또한, 상기 항체는 전장항체 및 항체 단편의 형태를 모두 포함하는 개념으로, 상기 항체 단편의 종류로는 Fv, Fab, Fab', F(ab')2, Fd 등을 모두 포함한다. 상기 Fv는 이중디설파이드 Fv(dsFv) 및 단쇄 Fv(scFv) 형태를 모두 포함한다. Fd는 Fab 단편에 포함되어 있는 중쇄 부분을 의미한다.In addition, the antibody is a concept including both the full-length antibody and antibody fragments, the type of the antibody fragment includes all Fv, Fab, Fab ', F (ab') 2 , Fd and the like. The Fv includes both double disulfide Fv (dsFv) and short chain Fv (scFv) forms. Fd means the heavy chain portion included in the Fab fragment.

본 출원의 제조방법으로 제조된 단백질은 치료용 단백질로 사용될 수 있다. 본 출원에서 사용된 용어 "치료용 단백질"은 통상적으로 바이오 의학에 사용되는 단백질을 총칭하는 개념으로서, 다양한 생리활성을 가지는 것을 의미한다. 상기 생리활성은 유전표현과 생리기능을 조정하여 생체 내에서 기능조절에 관여하는 물질의 결핍이나 과도한 분비에 의해 비정상적인 병태를 보일 때 이를 바로잡아 주는 역할을 하는 것으로서, 일반적인 단백질 치료제를 포함할 수 있다.The protein prepared by the method of the present application can be used as a therapeutic protein. The term "therapeutic protein" as used in the present application is a general term for a protein commonly used in biomedical medicine, and means various biological activities. The physiological activity is to adjust the genetic expression and physiological function to correct the abnormal condition due to the deficiency or excessive secretion of substances involved in the function control in vivo, it may include a general protein therapeutics .

본 출원에서 상기 치료용 단백질은 생체 내에서 생리활성을 가지는 것이면 제한없이 포함하나, 그 예로서 인슐린, 인슐린분비 펩타이드, 성장인자 호르몬(GH)황체자극 호르몬(LTH), 여포자극 호르몬(FSH), 혈액응고 8인자(Factor Ⅷ), 혈액응고 7인자(Factor Ⅶ), 에리스로포이에틴(Erythropoietin), 아디포넥틴(Adiponectin), 항체(Antibody), 항체 단편 scFv, Fab, Fab' 또는 F(ab')2 일 수 있다. The therapeutic protein in the present application includes without limitation, as long as it has a physiological activity in vivo, such as insulin, insulin secretion peptide, growth factor hormone (GH) luteinizing hormone (LTH), follicle stimulating hormone (FSH), Blood coagulation factor 8 (Factor,), blood coagulation factor (Factor,), erythropoietin, adiponectin, antibody (Antibody), antibody fragment scFv, Fab, Fab 'or F (ab') 2 have.

본 출원에 따른 단백질 제조방법은 미생물로부터 불필요한 불용성 단백질의 생성을 억제하면서 대량생산에 적용하기 적합한, 고수율의 활성형 단백질 발현에 유용하게 사용될 수 있다. Protein production method according to the present application can be usefully used for the expression of high yield of active protein, suitable for mass production while suppressing the production of unnecessary insoluble protein from microorganisms.

도 1은 각 온도에서의 균체 성장률을 측정한 결과이다.
도 2는 각 온도에서의 SDS-PAGE, 웨스턴 블롯 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 각 온도에서의 세포 당 활성형 단백질 발현 비율을 확인한 결과이다.
도 4는 저온(25℃)에서 질소원 농도에 따른 균체 성장률을 측정한 결과이다.
도 5는 저온에서 질소원 농도에 따른 SDS-PAGE, 웨스턴 블롯 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 저온에서 질소원의 농도 증가에 따른 활성형 단백질 발현량 및 전체 단백량 대비 활성형 단백질 %를 확인한 그래프이다.
도 7은 균체 성장률을 측정한 결과이다.
1 is a result of measuring the cell growth rate at each temperature.
Figure 2 shows the SDS-PAGE, Western blot results at each temperature.
3 shows the results of confirming the expression rate of the active protein per cell at each temperature.
4 is a result of measuring the cell growth rate according to the nitrogen source concentration at low temperature (25 ℃).
Figure 5 shows the SDS-PAGE, Western blot results according to the nitrogen source concentration at low temperatures.
Figure 6 is a graph confirming the active protein expression amount and the active protein% compared to the total protein amount with increasing concentration of nitrogen source at low temperature.
Figure 7 is the result of measuring the cell growth rate.

이하, 본 출원의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 출원을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 출원의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to aid in understanding the present application. However, the following examples are merely provided to more easily understand the present application, and the contents of the present application are not limited by the examples.

실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 비교예3Comparative Example 3 조건Condition 온도Temperature 25℃25 ℃ 25℃25 ℃ 25℃25 ℃ 37℃37 ℃ 37℃37 ℃ 37℃37 ℃ N의 농도(g/L)Concentration of N (g / L) 18.918.9 49.649.6 74.874.8 18.918.9 49.649.6 106.7106.7 62.262.2 74.874.8 106.7106.7 C의 농도(g/L)Concentration of C (g / L) 7070 4040 4040 7070 4040 4040 Initial working volume(L)Initial working volume (L) 0.050.05 22 3030 0.050.05 22 22 결과result 싱글체인 밴드 없음
(도2)
No single chain band
(Figure 2)
성장성(도4)
ELISA 결과(표3)
Growth (Figure 4)
ELISA results (Table 3)
성장성(도6)
ELISA 결과(표4)
Growth (Figure 6)
ELISA results (Table 4)
insoluble form 다량large amount of insoluble form insoluble form 다량large amount of insoluble form insoluble form 다량large amount of insoluble form

본 출원의 공정 진행을 위한 배지 제조시, 각 필요 물질에 대한 다양한 공급처가 존재하며 필요에 따라 공급처로부터 구매하여 사용할 수 있다. 시약 공급처로는 Merck, Sigma-Aldrich, Wako, BD, Dae-Jung 등의 회사가 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이에 대한 조성물의 비율은 실시 양태에 따라 적절히 변경 가능하다.In preparing the medium for the process of the present application, there are various sources for each of the necessary materials and can be purchased and used from the source as needed. Reagent supply sources include, but are not limited to, Merck, Sigma-Aldrich, Wako, BD, Dae-Jung, and others. In addition, the ratio of the composition to this can be suitably changed according to embodiment.

실험예Experimental Example 1. flask scale에서의 단백질 생산 1. Protein production on flask scale

Flask scale에서 온도에 따라 단백질의 발현 양태를 확인하기 위하여, 다음과 같은 순서로 실험을 수행하였다. 대조군은 미생물 생장에 적합하다고 알려진 온도인 37℃에서 실험을 수행하였으며, 각각의 실험군은 18℃, 25℃, 33℃로 진행하였고 나머지 조건은 표 2와 동일하게 진행하였다. 발효는 회분식(batch culture) 공정으로 진행되었으며, 562 nm에서 흡광도를 측정하여 성장성을 확인하였다. 최고 흡광도 대비 70%의 흡광도를 보일 때 발효액을 수확하여 각각의 단백질의 양을 ELISA로 측정하였다.In order to confirm the expression of the protein according to the temperature on the Flask scale, the experiment was performed in the following order. The control group was experimented at 37 ℃, a temperature known to be suitable for microbial growth, each experimental group proceeded to 18 ℃, 25 ℃, 33 ℃ and the rest of the conditions were performed in the same manner as Table 2. Fermentation was carried out in a batch culture process, and growth was confirmed by measuring absorbance at 562 nm. The fermentation broth was harvested when 70% of the absorbance was shown and the amount of each protein was measured by ELISA.

배지 구성요소Badge component 양(g/L)Volume (g / L) GlucoseGlucose 7070 KH2PO4 KH 2 PO 4 0.750.75 MgSO4ㆍ7H2OMgSO 4 ㆍ 7H2O 1One MnSO4ㆍ4H2OMnSO 4 ㆍ 4H2O 0.040.04 FeSO4ㆍ7H2OFeSO 4 ㆍ 7H2O 0.750.75 ZnSO4ㆍ7H2OZnSO 4 ㆍ 7H2O 0.050.05 Nitrogen sourceNitrogen source 18.918.9 L-metL-met 0.30.3

그 결과, 배양온도가 18℃ 및 25℃인 회분식(batch culture) 공정에서는 배양개시 이후 24시간이 경과한 후에도 미생물 성장이 매우 낮은 수준에 머무름을 확인하였다(도 1). 이를 통해, 배양온도가 25℃ 이하에서는 성장속도가 현저히 감소하고, 온도에 따른 성장속도의 차이가 있음을 알 수 있었다. As a result, in the batch culture process of the culture temperature of 18 ℃ and 25 ℃ it was confirmed that even after 24 hours after the start of the culture microbial growth stays at a very low level (Fig. 1). Through this, the growth rate is significantly reduced at the culture temperature of less than 25 ℃, it can be seen that there is a difference in growth rate according to the temperature.

또한, 도 2 및 도 3의 결과를 통해 20℃ 이상 30℃ 미만의 온도에서 불용성 단백질의 비율이 매우 감소하고 활성형 단백질의 비율이 증가함을 확인하였다.In addition, the results of FIGS. 2 and 3 confirmed that the ratio of insoluble protein was significantly reduced and the ratio of active protein was increased at a temperature of 20 ° C. or more and less than 30 ° C.

실험예Experimental Example 2. 5L 급 발효기에서의 단백질 생산 2. Protein Production in 5L Fermenter

저온 배양시 질소원의 양에 따른 단백질의 발현 양태를 확인하기 위하여, 5L scale에서 다음과 같은 순서로 실험을 수행하였다. 구체적으로, 질소원은 49.6 g/L 내지 106.7 g/L의 양으로 투입하고, 온도를 20℃ 이상 30℃ 미만 조건으로 하여 40시간 이상 발효 후 단백질 발현 정도를 확인하였다. 발효는 유가식 배양(Fed-batch culture)으로 진행되었으며, 562 nm에서 흡광도를 측정하여 성장성을 확인하였다. 최고 흡광도 대비 70% 정도의 흡광도를 보일 때 발효액을 수확하여 각각의 단백질의 양을 ELISA로 측정하였다.In order to confirm the expression of the protein according to the amount of nitrogen source during low temperature culture, the experiment was performed in the following order on a 5L scale. Specifically, the nitrogen source was added in an amount of 49.6 g / L to 106.7 g / L, and the protein expression level was confirmed after fermentation for 40 hours or more under a temperature of 20 ° C. or higher and less than 30 ° C. Fermentation was carried out by fed-batch culture, and the growth was confirmed by measuring absorbance at 562 nm. The fermentation broth was harvested when the absorbance was about 70% of the maximum absorbance, and the amount of each protein was measured by ELISA.

배지 구성요소Badge component 양 (g/L)Volume (g / L) GlucoseGlucose 40.040.0 MgSO4-7H2OMgSO 4 -7H 2 O 1.81.8 KH2PO4 KH 2 PO 4 3.003.00 Citrate monohydrateCitrate monohydrate 1.101.10 Potassium chloridePotassium chloride 1.001.00 Amm. Fe(III)citrateAmm. Fe (III) citrate 0.130.13 MnSO4-H2OMnSO 4 -H 2 O 0.0230.023 CuSO4-5H2OCuSO 4 -5H 2 O 0.0240.024 H3BO3 H 3 BO 3 0.0090.009 ZnSO4-7H2OZnSO 4 -7H 2 O 0.0130.013 CoCl2-6H2OCoCl 2 -6H 2 O 0.0190.019 Na2MoO42H2ONa 2 MoO 4 2H 2 O 0.0310.031 antifoamantifoam 55 N-sourceN-source 49,6, 62.2, 74.8, 106.7 49,6, 62.2, 74.8, 106.7

그 결과, 저온에서 질소원의 농도 증가에 따라 성장속도가 증가하여, 최대 세포수 도달 시간이 단축되고 최대 세포수 역시 증가함을 확인할 수 있었다(도 4). 또한, 질소원을 과량으로 넣어 저온에서의 생산성 하락을 극복할 수 있음을 확인하였다(도 6).As a result, the growth rate increases with increasing concentration of the nitrogen source at low temperature, it was confirmed that the maximum cell number reaching time is shortened and the maximum cell number is also increased (Fig. 4). In addition, it was confirmed that the excess of the nitrogen source to overcome the decrease in productivity at low temperatures (Fig. 6).

이는 저온발효 및 과량의 질소원 추가를 통한 발효조건이 기존의 미생물을 통한 치료학적 단백질 또는 항체 생산시에 낮은 생산률을 극복하는 것을 시사하는 것이다.This suggests that fermentation conditions through low temperature fermentation and addition of excess nitrogen sources overcome low production rates in the production of therapeutic proteins or antibodies through existing microorganisms.

실험예Experimental Example 3. 50L 급 발효기에서의 단백질 생산 3. Protein production in 50L fermenter

질소원의 양을 74.8 g/L으로 고정하고, 발효는 유가식 배양(Fed-batch culture)으로 진행되었으며, 562 nm에서 흡광도를 측정하여 성장성을 확인하였다. 최고 흡광도 대비 70% 이상의 흡광도를 보일 때 발효액을 수확하여 각각의 단백질의 양을 ELISA로 측정하였다.The amount of nitrogen source was fixed at 74.8 g / L, the fermentation was fed to a fed-batch culture, and the growth was confirmed by measuring the absorbance at 562 nm. The fermentation broth was harvested when the absorbance was 70% or higher compared to the highest absorbance, and the amount of each protein was measured by ELISA.

Batch 수Batch Number 목적단백질 생산량(mg/L)Protein Production (mg / L) Batch 1Batch 1 330.600 330.600 Batch 2Batch 2 407.934 407.934

두 배치의 성장성이 매우 유사하여 발효의 재현성이 확인되고(도 7), ELISA 측정 결과 목적단백질이 1 배치 당 200 mg/L 이상 확보됨을 확인하였다(표 4). 이를 통해 특허 조건이 산업적으로 이용가능한 수준의 공정 확보가 가능함을 확인하였다. The growth of the two batches was very similar and the reproducibility of the fermentation was confirmed (FIG. 7). As a result of ELISA measurement, the target protein was confirmed to be more than 200 mg / L per batch (Table 4). Through this, it was confirmed that the patent condition can secure the industrially available level of process.

이상의 설명으로부터, 본 출원이 속하는 기술분야의 당업자는 본 출원이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 출원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. From the above description, those skilled in the art will appreciate that the present application can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. In this regard, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not limiting. The scope of the present application should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the following claims and equivalent concepts rather than the detailed description are included in the scope of the present application.

Claims (8)

(a) 재조합 벡터를 포함하는 대장균(Escherichia coli)을 20℃ 이상 30℃ 이하의 온도로 48시간 이상 발효하는 단계; 및
(b) 상기 (a) 단계 대장균의 발효 개시 전 또는 발효시 질소원 (N-source)이 포함된 배지를 첨가하는 단계를 포함하는, 대장균 발효에 의한 단백질 제조방법으로서, 상기 질소원의 농도는 49.6 g/L 내지 106.7 g/L인, 미생물 발효에 의한 단백질 제조방법.
(a) fermenting Escherichia coli comprising the recombinant vector to a temperature of 20 ° C. or higher and 30 ° C. or lower for at least 48 hours; And
(b) adding a medium containing a nitrogen source (N-source) before or during fermentation of E. coli of step (a), the method for producing protein by E. coli fermentation, the concentration of the nitrogen source is 49.6 g / L to 106.7 g / L, protein production method by microbial fermentation.
제1항에 있어서,
상기 질소원을 포함하는 배지는 황산 암모늄(Ammonium sulfate), 효모 추출물(Yeast extract) 또는 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 성분을 포함하는 것인, 대장균 발효에 의한 단백질 제조방법.
The method of claim 1,
The medium containing the nitrogen source is ammonium sulfate (Ymmonium sulfate), yeast extract (Yeast extract) or a combination of any one or more components selected from the group consisting of a combination of them, E. coli fermentation protein production method.
제1항에 있어서,
상기 질소원을 포함하는 배지는 동물 유래 물질을 포함하지 않은 배지인 것인, 대장균 발효에 의한 단백질 제조방법.
The method of claim 1,
The medium containing the nitrogen source is a medium containing no animal-derived material, a method for producing protein by E. coli fermentation.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 질소원은 탄소원 대비 질량비가 1: 0.15 내지 1.24 인 것인, 대장균 발효에 의한 단백질 제조방법.
The method of claim 1,
The nitrogen source is a mass ratio of carbon source 1: 1: 0.15 to 1.24, E. coli fermentation protein production method.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 단백질은 항체 또는 그의 단편인, 대장균 발효에 의한 단백질 제조방법.
The method of claim 1,
The protein is an antibody or fragment thereof E. coli fermentation protein production method.
제1항에 있어서,
상기 단백질은 치료용 단백질인, 대장균 발효에 의한 단백질 제조방법.
The method of claim 1,
The protein is a therapeutic protein, E. coli fermentation protein production method.
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Non-Patent Citations (4)

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