KR102238589B1 - A composition for treating or preventing infection with avian influenza virus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조류 인플루엔자 바이러스 감염 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 고병원성 조류인플루엔자 H5N1에 특이적으로 결합하여 헤마글루티닌(Hemagglutinin) 단백질 저해 활성을 가지는 DNA 압타머를 포함하는 약학적 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 단일가닥 DNA 앱타머는 낮은 농도에서까지 조류인플루엔자 바이러스 H5N1에 특이적으로 결합할 뿐만 아니라, 이로 인해 hemagglutinin의 저해를 보이기 때문에 기존의 내성을 나타내고, 약을 복용함에 있어 제한이 있는 기존 항바이러스제를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
The present invention relates to a pharmaceutical composition for preventing or treating avian influenza virus infectious diseases, and more specifically, it comprises a DNA aptamer having a hemagglutinin protein inhibitory activity by specifically binding to highly pathogenic avian influenza H5N1 It relates to a pharmaceutical composition.
The single-stranded DNA aptamer of the present invention not only specifically binds to avian influenza virus H5N1 at low concentrations, but also inhibits hemagglutinin. It is expected to be able to replace.

Description

조류 인플루엔자 바이러스 감염 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물{A composition for treating or preventing infection with avian influenza virus}Pharmaceutical composition for preventing or treating avian influenza virus infection disease {A composition for treating or preventing infection with avian influenza virus}

본 발명은 조류 인플루엔자 바이러스 감염 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 고병원성 조류인플루엔자 H5N1에 특이적으로 결합하여 헤마글루티닌(Hemagglutinin) 단백질 저해 활성을 가지는 DNA 압타머를 포함하는 약학적 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a pharmaceutical composition for preventing or treating avian influenza virus infectious diseases, and more specifically, it comprises a DNA aptamer having a hemagglutinin protein inhibitory activity by specifically binding to highly pathogenic avian influenza H5N1 It relates to a pharmaceutical composition.

조류인플루엔자는 조류 인플루엔자 바이러스(Avian influenza virus)의 감염으로 인해 발생하는 병으로 주로 닭, 오리 등의 조류에 발병하는 전염성 호흡기 질환이다. 인간에게 옮을 가능성은 낮지만 일단 옮으면 치사율이 매우 높다. 조류인플루엔자는 저병원성과 고병원성으로 분류되는데 저병원성은 질병이 없거나 약한 증상이 나타나고 고병원성은 심각한 질병이 나타나고 높은 치사율을 보이며 사람에게 전염될 수 있다. 저병원성이 유전자 변형을 일으켜 고병원성으로 바뀌기도 한다. 조류인플루엔자가 인체에 감염되는 원인으로는 조류 인플루엔자 바이러스에 감염된 조류와의 접촉으로 발생한다. 특히 바이러스에 감염된 조류의 배설물은 감염의 주요 매개체이다.Avian influenza is a disease caused by infection with the Avian influenza virus, and is an infectious respiratory disease that mainly affects birds such as chickens and ducks. It is unlikely to be transmitted to humans, but once transmitted, the mortality rate is very high. Avian influenza is classified into low pathogenicity and high pathogenicity. Low pathogenicity has no disease or weak symptoms, and high pathogenicity causes serious disease and shows high mortality and can be transmitted to humans. Low pathogenicity can also cause genetic modification to become highly pathogenic. The cause of avian influenza infection in the human body occurs through contact with birds infected with the avian influenza virus. In particular, feces from virus-infected birds are the main vectors of infection.

2003년부터 2018년까지 고병원성 조류 인플루엔자 바이러스 H5N1이 인체에 감염된 사례가 860건 이상 보고되어 있다. 이 중 많은 경우는 조류인플루엔자의 원인이 된 조류와 연관이 있는 사람들에서 발생하였으며, 사람 사이의 감염은 낮은 것으로 보인다. 하지만, 인체에 감염된 경우 높은 사망률을 보여, 향후 조류인플루엔자가 사람의 전염병으로 바뀔 가능성에 대해 세계 각국의 의학계가 주시하고 있다. 조류인플루엔자의 주요 전파 요인인 철새 등의 야생 조류는 오리와 같이 감염되어도 임상증상이 미약하고 쉽게 죽지 않기 때문에 전염 속도와 범위가 더욱 빠르고 넓다. 우리나라에서는 주로 습도가 낮은 가을 겨울철에 가장 많이 발생한다. 조류인플루엔자 바이러스는 습도에 약하기 때문에 한국뿐 아니라 일본과 유럽에서도 조류 인플루엔자 사태가 벌어졌지만 해양성 기후 특유의 습도와 강수량 덕인지 한국만큼 심각해지지는 않았다.From 2003 to 2018, more than 860 cases of human infection with highly pathogenic avian influenza virus H5N1 have been reported. Many of these cases occurred in people associated with birds that caused avian influenza, and human-to-human infections appear to be low. However, human infections show a high mortality rate, and medical circles around the world are watching the possibility of avian influenza turning into a human infectious disease in the future. Wild birds such as migratory birds, which are the main propagation factors of avian influenza, have weak clinical symptoms and do not die easily even if they are infected with ducks, so the rate and range of transmission is faster and wider. In Korea, it occurs most often in autumn and winter when humidity is low. Since the avian influenza virus is vulnerable to humidity, avian influenza outbreak occurred not only in Korea, but also in Japan and Europe, but due to the humidity and precipitation peculiar to the maritime climate, it has not become as serious as Korea.

조류인플루엔자의 가장 흔하게 나타나는 증상은 기침과 호흡 곤란 등의 호흡기 증상이며 발열, 오한, 근육통 등의 신체 전반에 걸친 증상이 동반된다. 감염이 의심되는 환자에게서 얻은 검체(주로 인후두의 분비물을 검체로 사용)에서 조류 인플루엔자 바이러스가 배양되거나 바이러스의 DNA나 항원(인체의 면역 체계를 자극하여 항체를 만들어내도록 하는 물질)이 검출되면 조류인플루엔자로 진단할 수 있다. 환자의 가래나 대변에서도 바이러스가 검출될 수 있다. 그 외에 혈액 검사를 통해 조류 인플루엔자 바이러스에 대한 항체의 증가를 확인하여 진단하기도 한다. The most common symptoms of avian influenza are respiratory symptoms such as cough and shortness of breath, and are accompanied by symptoms throughout the body such as fever, chills, and muscle pain. Avian influenza virus is cultured in a sample obtained from a suspected patient (mainly using secretions from the pharynx as a sample), or if the virus's DNA or antigen (a substance that stimulates the body's immune system to produce antibodies) is detected, avian influenza. It can be diagnosed as. The virus can also be detected in the patient's sputum or feces. In addition, it is diagnosed by checking for an increase in antibodies to the avian influenza virus through blood tests.

조류 인플루엔자 바이러스는 HA형과 NA형의 하위 유형이 있다. HA형 18종과 NA형 11종이 곱해져서 이론적으로는 198종의 바이러스가 존재한다. 특히 H5N1형은 고병원성으로서 가장 잘 알려져 있다. 인플루엔자 바이러스의 유전체는 타 RNA 바이러스와 다르게 분절수가 8개인데, 이들은 세포에 감염되어 패키징하는 과정에서 서로 다른 하위 유형의 게놈을 엮어버려 패키징이 가능하기 때문에 2가지 이상의 다른 하위유형의 인플루엔자가 한 개체를 감염시키면 전혀 다른 항원성의 인플루엔자가 나올 수도 있게 된다. 인체에 감염되지 않는 고병원성 인플루엔자와 인체에 감염되는 인플루엔자가 섞여 인체에 감염되는 고병원성 인플루엔자 바이러스가 탄생할 수도 있다.Avian influenza virus has subtypes of HA type and NA type. 18 types of HA and 11 types of NA are multiplied, and theoretically, 198 types of viruses exist. In particular, H5N1 type is best known for its high pathogenicity. Unlike other RNA viruses, the genome of influenza viruses has 8 segments, and these can be packaged by tying up different subtypes of genomes during packaging and infection of cells, so two or more different subtypes of influenza are one individual. Infecting the virus may lead to a completely different antigenic influenza. A highly pathogenic influenza virus that infects the human body may be born by mixing the highly pathogenic influenza that does not infect the human body with the influenza that infects the human body.

현재 조류인플루엔자에 대한 치료방법으로는 아만타딘과 리만타딘 등의 항바이러스제를 사용한다. 그러나 현재 기존 약물에 내성을 갖는 내성주가 증가하는 추세이기 때문에 새로운 종류의 항바이러스제가 필요하다. 또한, 기존에 사용하는 백신은 예측이 틀릴 경우 효과를 볼 수 없고, 발견된 이후에 도입할 경우 도입까지 시간이 걸리는 문제가 있으며 항체가 충분히 생길 때까지 걸리는 시간이 긴 상황이다. 따라서 기존의 백신 외에 바이러스의 감염을 예방할 수단 개발이 필요한 상황이다(KR 10-1010-0038258 A 등).Currently, antiviral drugs such as amantadine and rimantadine are used as a treatment method for avian influenza. However, a new type of antiviral agent is needed because the number of resistant strains that are resistant to existing drugs is on the rise. In addition, existing vaccines cannot be effective if the prediction is wrong, and if they are introduced after discovery, there is a problem that it takes time to introduce, and it takes a long time until sufficient antibodies are produced. Therefore, it is necessary to develop a means to prevent virus infection in addition to the existing vaccine (KR 10-1010-0038258 A, etc.).

본 발명자들은 조류인플루엔자 바이러스에 특이적인 압타머를 발굴하기 위해 SELEX 과정을 통해 연구노력한 결과, 조류인플루엔자 바이러스 H5N1에 특이적으로 결합하여 H5N1의 hemagglutination을 저해하는 DNA 압타머를 선별하고, 이에 기초하여, 본 발명을 완성하였다.As a result of research efforts through the SELEX process to discover an aptamer specific for avian influenza virus, the present inventors selected a DNA aptamer that specifically binds to avian influenza virus H5N1 and inhibits hemagglutination of H5N1, and based on this, The present invention has been completed.

이에, 본 발명은 서열번호 4 또는 서열번호 5로 이루어진 염기서열로 이루어진 DNA 압타머를 포함하는, 조류 인플루엔자 바이러스 H5N1 감염 질환의 예방 또는 치료용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a composition for preventing or treating avian influenza virus H5N1 infection disease, comprising a DNA aptamer consisting of a nucleotide sequence consisting of SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 5.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 4 또는 서열번호 5로 이루어진 염기서열로 이루어진 DNA 압타머를 포함하는, 조류 인플루엔자 바이러스 H5N1 감염 질환의 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention provides a composition for preventing or treating avian influenza virus H5N1 infection disease, comprising a DNA aptamer consisting of a nucleotide sequence consisting of SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 5. .

본 발명의 일 구현예로, 상기 조성물은 약학적 조성물, 동물사료 첨가제, 동물사료용 조성물 또는 건강기능식품 조성물 일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the composition may be a pharmaceutical composition, an animal feed additive, an animal feed composition, or a health functional food composition.

본 발명의 다른 구현예로, 상기 조성물은 헤마글루티닌(Hemagglutinin)의 활성을 저해할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the composition may inhibit the activity of hemagglutinin.

본 발명의 단일가닥 DNA 압타머는 낮은 농도에서까지 조류인플루엔자 바이러스 H5N1에 특이적으로 결합할 뿐만 아니라, 이로 인해 hemagglutinin의 저해를 보이기 때문에 기존의 내성을 나타내고, 약을 복용함에 있어 제한이 있는 기존 항바이러스제를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.The single-stranded DNA aptamer of the present invention not only specifically binds to avian influenza virus H5N1 at low concentrations, but also inhibits hemagglutinin. It is expected to be able to replace.

도 1은 본 발명에 따른 DNA 압타머(HBA1, HBA2)의 2차 구조 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 DNA 압타머(HBA1, HBA2)와 조류인플루엔자 바이러스 H5N1의 결합력 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 H5N1 바이러스 농도에 따른 형광 회복 신호 측정을 통한 본 발명에 따른 DNA 압타머(HBA1, HBA2)의 검출한계를 분석한 결과이다.
도 4는 본 발명에 따른 DNA 압타머(HBA1, HBA2)의 결합 특이도를 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 DNA 압타머(HBA1, HBA2)의 조류인플루엔자 바이러스 H5N1의 적혈구응집(hemagglutination) 저해능을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 DNA 압타머(HBA1)의 다른 유형의 조류인플루엔자 바이러스에 대한 적혈구응집(hemagglutination) 저해 활성을 비교한 결과를 나타낸 것이다.
1 shows the results of secondary structure analysis of DNA aptamers (HBA1, HBA2) according to the present invention.
Figure 2 shows the results of the analysis of the binding strength of the DNA aptamer (HBA1, HBA2) and avian influenza virus H5N1 according to the present invention.
3 is a result of analyzing the detection limit of the DNA aptamer (HBA1, HBA2) according to the present invention through the fluorescence recovery signal measurement according to the H5N1 virus concentration.
4 shows the results of analyzing the binding specificity of DNA aptamers (HBA1, HBA2) according to the present invention.
5 shows the results of confirming the ability of the avian influenza virus H5N1 to inhibit hemagglutination of DNA aptamers (HBA1, HBA2) according to the present invention.
6 shows the results of comparing the hemagglutination inhibitory activity of the DNA aptamer (HBA1) according to the present invention against other types of avian influenza virus.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은, 서열번호 4 또는 서열번호 5로 이루어진 염기서열로 이루어진 DNA 압타머를 포함하는, 조류 인플루엔자 바이러스 H5N1 감염 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.The present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating avian influenza virus H5N1 infection disease, comprising a DNA aptamer consisting of a nucleotide sequence consisting of SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 5.

본 발명에서 사용하는 용어 "조류 인플루엔자 바이러스(avian influenza virus)"란, 닭, 오리, 야생 조류 등에서 조류 인플루엔자를 유발시킬 수 있는 원인 바이러스를 의미하며, 상기 바이러스는 외막에 있는 HA와 NA의 유전자에 따라 HA는 18종류, NA는 11종류로 나누어지는 등 그 혈청형이 다양하다. 본 발명에 있어서, 상기 조류인플루엔자 바이러스는, 바람직하게는 고병원성인 조류 인플루엔자 바이러스 H5N1일 수 있다.The term "avian influenza virus" used in the present invention refers to a virus that can cause avian influenza in chickens, ducks, wild birds, etc., and the virus is in the genes of HA and NA in the outer membrane. Accordingly, HA is divided into 18 types and NA is divided into 11 types, and the serotypes are diverse. In the present invention, the avian influenza virus may preferably be a highly pathogenic avian influenza virus H5N1.

본 발명에서 "바이러스 감염 질환"은 바이러스 감염에 의해 발병할 수 있는 질환을 의미한다. 바람직하게는 조류 인플루엔자 바이러스 H5N1에 의한 독감, 라이증후군, 폐 질환, 및 혈세포 질환으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상일 수 있으며, 상기 독감은 고열, 기침, 복통, 근육통을 동반하고, 상기 라이증후군은 간기능장애를 유발하며, 상기 폐 질환은 천식과 유사한 증상을 나타내며, 혈세포 질환은 호흡곤란을 일으키는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, "viral infectious disease" refers to a disease that can be caused by viral infection. Preferably, it may be one or more selected from the group consisting of flu, Reye syndrome, lung disease, and blood cell disease caused by avian influenza virus H5N1, and the flu is accompanied by high fever, cough, abdominal pain, and muscle pain, and the Reye syndrome is liver It causes dysfunction, and the lung disease exhibits symptoms similar to asthma, and the blood cell disease may be characterized by causing dyspnea.

본 발명에서 사용하는 용어 "DNA 압타머(aptamer)"는 특정 분자에 고친화성 및 특이성으로 결합할 수 있는 DNA 핵산 분자를 의미한다.The term "DNA aptamer" used in the present invention refers to a DNA nucleic acid molecule capable of binding to a specific molecule with high affinity and specificity.

본 발명에서 사용하는 용어 "압타머(aptamer)"는 저분자 탐침으로써 특정 화합물부터 단백질까지 다양한 종류의 표적 리간드에 높은 친화성과 특이성으로 결합할 수 있는 특성을 가지는 짧은 길이(20~60 뉴클레오티드)의 단일가닥 핵산 조각을 뜻한다. 압타머의 개발은 SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential enrichment)라는 방법을 통해 생체 외(In Vitro)에서 이루어질 수 있다.The term "aptamer" as used in the present invention is a small molecule probe that has a short length (20-60 nucleotides) that can bind to various kinds of target ligands from a specific compound to a protein with high affinity and specificity. It means a fragment of a stranded nucleic acid. The development of aptamer can be done in vitro through a method called SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential enrichment).

압타머는 표적물질에 대해 나노몰 내지 피코몰 수준의 높은 결합력과 선택성을 지니고 있다는 점에서 항체와 유사한 특성을 가지는 핵산 분자로 여겨지고 있다. 한편, 항체와 비교할 때 압타머는 다음과 같은 여러 가지 장점을 가지고 있다: (1) 화학적 합성이 용이하며 또한 비교적 작고 단순한 분자이므로 여러 가지 필요한 변형이 가능하고, (2) SELEX 과정을 통해 선택성과 친화도를 극대화할 수 있으며, (3) 화학적 합성으로 만들어지므로 순도가 높고, (4) 동물에 주입하여 항체를 생성하기 어려운 독소 등에 대한 압타머의 개발이 가능하며, (5) 열에 안정하여 실온에서 장기간 보존도 가능하고, (6) 생체 내 면역반응을 거의 일으키지 않는다.Aptamers are considered to be nucleic acid molecules having properties similar to antibodies in that they have high avidity and selectivity at the level of nanomolar to picomolar to target substances. On the other hand, compared to antibodies, aptamers have several advantages: (1) chemical synthesis is easy, and because it is a relatively small and simple molecule, various necessary modifications are possible, and (2) selectivity and affinity through the SELEX process. The degree can be maximized, (3) high purity because it is made by chemical synthesis, (4) it is possible to develop aptamers for toxins that are difficult to produce antibodies by injection into animals, and (5) it is stable against heat and can be used at room temperature. Long-term storage is also possible, and (6) rarely causes an immune response in vivo.

SELEX의 중심 원리는 많은 수의 무작위적으로 존재하는 개체 중에서 특정한 형질을 지니는 개체만이 생존하게 되고, 이렇게 생존한 개체는 그 집단 내에서 차지하는 비중이 점점 높아져 마침내 집단을 지배하게 되는 진화의 개념과 매우 유사하다. 단 SELEX에서의 개체는 단일가닥 핵산이며, 특정 리간드에 대한 압타머의 결합력을 토대로 최종적인 선택이 이루어진다. 따라서 먼저 많은 수의 무작위 (random) 서열을 가지는 핵산 라이브러리를 만들어야 하며, 이 라이브러리 내에 존재할 것으로 기대되는 특정 리간드에 대해 높은 결합력을 가지는 개체를 골라 낼 수 있는 분리 과정이 필요하며, 골라낸 압타머를 증폭하여 핵산 pool 내에서의 비율을 증가시키고, 다음 round의 selection을 진행할 수 있게 증폭시키는 단계가 필요하게 된다. 일반적으로 1014 - 1015 정도의 서로 다른 서열, 즉 다양성을 가지는 라이브러리로부터 단일 가닥 DNA 풀(pool)을 얻는 과정이 필요하다. 이를 위한 방법으로 여러 가지 방법이 이용되고 있으나 일반적으로 비대칭 PCR을 사용하여 한쪽 가닥만을 증폭시키는 방법, 이중 가닥 DNA의 한 가닥 끝 부분에 비오틴(biotin)을 붙인 후 스트렙타비딘(streptavidin)으로 감싼 비드(bead)를 이용하여 한 가닥만을 선택적으로 분리하는 방법, 그리고 λ-exonuclease를 이용하여 5' 말단에 인산기가 달린 가닥을 분해하여 단일가닥만을 남기는 방법이 가장 많이 이용되고 있다. 본 발명에서는 비대칭 PCR을 이용하여 단일가닥 DNA pool을 확보하였다.The central principle of SELEX is the concept of evolution, in which only individuals with specific traits survive among a large number of randomly present individuals, and these surviving individuals increase their share in the group and finally dominate the group. Very similar. However, the individual in SELEX is a single-stranded nucleic acid, and the final selection is made based on the binding power of the aptamer to a specific ligand. Therefore, first, a nucleic acid library having a large number of random sequences must be created, and a separation process that can select individuals with high binding power to specific ligands expected to exist in this library is required. Amplification is required to increase the ratio in the nucleic acid pool and amplify to proceed with selection of the next round. Typically, 10 14 - 10 15 The degree of different sequence, i.e., the process of obtaining a single-stranded DNA pool (pool) from the library has a diversity is necessary. Various methods are used for this, but in general, a method of amplifying only one strand using asymmetric PCR, a bead wrapped with streptavidin after attaching biotin to the end of one strand of double-stranded DNA. The method of selectively separating only one strand using (bead) and the method of leaving only a single strand by decomposing the strand with a phosphate group at the 5'end using λ-exonuclease are most commonly used. In the present invention, a single-stranded DNA pool was secured using asymmetric PCR.

이렇게 만들어진 라이브러리를 표적 리간드에 결합시켜 결합력이 높은 압타머를 골라내는 선택 과정을 진행하게 된다. 표적물질이 저분자인 경우에는 보통 비드나 레진(resin), 또는 플레이트(plate)에 공유결합을 통해 고정화한 후 이들을 이용한 친화도 컬럼(affinity column)을 만들게 된다. 이 컬럼에 핵산 라이브러리를 흘려 결합을 유도한 후 버퍼로 씻어내려 리간드에 결합하지 않는 핵산들을 제거한다. 컬럼에 고정되어 있는 리간드에 결합한 압타머들은 낮은 염도를 가지는 버퍼나 리간드가 포함된 용액으로 씻어내려 획득하게 된다. 표적물질이 단백질인 경우에는 보통 니트로셀룰로오스 필터(nitrocellulose filer)를 이용하여 단백질에 결합한 압타머를 분리한다. 이러한 방법들을 사용하여 리간드에 대해 친화도를 가지는 압타머들을 얻을 수 있다. 보통 5-15 사이클(cycle)의 선별-증폭 과정을 반복하면 높은 친화도를 가지는 압타머를 얻을 수 있다. 선별 과정이 종료되면 증폭한 DNA를 클로닝한 후 개개의 클론으로부터 서열 분석을 통해 그 서열을 확인하고, 압타머를 합성하여 대상물질과의 친화도 및 결합력을 측정하게 된다.The library thus created is bound to the target ligand to proceed with a selection process to select an aptamer with high binding power. When the target material is a small molecule, it is usually immobilized to beads, resins, or plates through covalent bonds, and then an affinity column is made using them. After inducing binding by flowing a nucleic acid library on this column, the nucleic acids that do not bind to the ligand are removed by washing with a buffer. The aptamers bound to the ligand immobilized on the column are obtained by washing with a buffer having a low salinity or a solution containing the ligand. When the target material is a protein, an aptamer bound to the protein is usually separated using a nitrocellulose filer. Using these methods, aptamers having an affinity for the ligand can be obtained. Usually, 5-15 cycles of selection-amplification process can be repeated to obtain an aptamer with high affinity. When the selection process is completed, the amplified DNA is cloned, the sequence is confirmed from individual clones through sequence analysis, and the aptamer is synthesized to measure the affinity and binding strength with the target material.

본 발명에서, 상기 DNA 앱타머는 서열번호 4 또는 5의 염기서열이, 상기 염기서열을 구성하는 개별 뉴클레오티드 중 어느 하나 이상이 화학적 또는 물리적으로 변형(modification)된 형태로 포함될 수도 있다. 예를 들어, 상기 서열번호 4 또는 5의 염기서열을 구성하는 개별 뉴클레오티드 중 어느 하나 이상이 포스포로티오에이트 DNA, 포스포로디티오에이트 DNA, 포스포로아미데이트 DNA, 아마이드-연결된 DNA, MMI-연결된 DNA, 2'-O-메틸 RNA, 알파-DNA 및 메틸포스포네이트 DNA, 당 변형된 뉴클레오타이드 예컨대, 2'-O-메틸 RNA, 2'-플루오로 RNA, 2'-아미노 RNA, 2'-O-알킬 DNA, 2'-O-알릴 DNA, 2'-O-알카이닐 DNA, 헥소스 DNA, 피라노실 RNA 및 안히드로헥시톨 DNA, 및 염기 변형을 갖는 뉴클레오타이드 예컨대, C-5 치환된 피리미딘 (치환기는 플루오로-, 브로모-, 클로로-, 아이오도-, 메틸-, 에틸-, 비닐-, 포르밀-, 에티틸-, 프로피닐-, 알카이닐-, 티아조릴-, 이미다조릴-, 피리딜- 포함), C-7 치환기를 갖는 7-데아자퓨린 (치환기는 플루오로-, 브로모-, 클로로-, 아이오도-, 메틸-, 에틸-, 비닐-, 포르밀-, 알카이닐-, 알켄일-, 티아조릴-, 이미다조릴-, 피리딜-), 이노신 또는 디아미노퓨린 등으로 구성될 수 있다.In the present invention, the DNA aptamer may be included in a form in which the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or 5 is chemically or physically modified in any one or more of individual nucleotides constituting the nucleotide sequence. For example, any one or more of the individual nucleotides constituting the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or 5 is phosphorothioate DNA, phosphorodithioate DNA, phosphoroamidate DNA, amide-linked DNA, MMI-linked DNA, 2'-O-methyl RNA, alpha-DNA and methylphosphonate DNA, sugar modified nucleotides such as 2'-O-methyl RNA, 2'-fluoro RNA, 2'-amino RNA, 2'- O-alkyl DNA, 2'-O-allyl DNA, 2'-O-alkynyl DNA, hexose DNA, pyranosyl RNA and anhydrohexitol DNA, and nucleotides with base modifications such as C-5 substituted Pyrimidine (Substituents are fluoro-, bromo-, chloro-, iodo-, methyl-, ethyl-, vinyl-, formyl-, ethityl-, propynyl-, alkynyl-, thiazoryl-, already Dazoryl-, pyridyl- included), 7-deazapurine having a C-7 substituent (substituents are fluoro-, bromo-, chloro-, iodo-, methyl-, ethyl-, vinyl-, formyl -, alkynyl-, alkenyl-, thiazolyl-, imidazoryl-, pyridyl-), inosine or diaminopurine, and the like.

또한, 상기 DNA 앱타머는 서열번호 4 또는 5의 염기서열들의 변이체를 포함할 수 있다. 상기 변이체는 상기 서열번호 4 또는 5의 염기서열들과 서열은 상이하지만, 상기 염기서열들과 유사한 기능적 특성을 갖는 염기 서열로서, 상기 서열번호 4 또는 5의 염기서열과 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95% 이상, 가장 바람직하게는 96%, 97%, 98%, 99% 이상의 서열 상동성(homology)을 가지는 염기서열일 수 있다.In addition, the DNA aptamer may include a variant of the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 4 or 5. The variant is a nucleotide sequence having a functional property similar to that of the nucleotide sequences, although the sequence is different from the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 4 or 5, and is 70% or more from the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or 5, preferably 80% or more, more preferably 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95% or more, most preferably 96%, 97%, 98%, 99% or more sequence homology The branch may be a nucleotide sequence.

본 발명에 따른 상기 약학적 조성물은 상기 DNA 압타머를 유효성분으로 포함하며, 약학적으로 허용 가능한 담체를 더 포함할 수 있다. 상기 약학적으로 허용 가능한 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 사이클로덱스트린, 덱스트로즈 용액, 말토덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올, 리포좀 등을 포함하지만 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액 등 다른 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 또한, 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제, 윤활제 등을 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 제형에 특별한 제한은 없으나 경구제, 주사제, 흡입제, 피부 외용제 등으로 제제화할 수 있다. The pharmaceutical composition according to the present invention includes the DNA aptamer as an active ingredient, and may further include a pharmaceutically acceptable carrier. The pharmaceutically acceptable carrier is commonly used in formulation, and includes, but is limited to, saline, sterile water, Ringer's solution, buffered saline, cyclodextrin, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol, liposome, and the like. It is not, and other conventional additives such as antioxidants and buffers may be further included as needed. In addition, diluents, dispersants, surfactants, binders, lubricants, and the like may be additionally added to prepare injectable formulations such as aqueous solutions, suspensions, emulsions, and the like, pills, capsules, granules, or tablets. The pharmaceutical composition of the present invention is not particularly limited in its dosage form, but may be formulated as an oral preparation, injection, inhalation, or external preparation for skin.

본 발명의 약학적 조성물은 목적하는 방법에 따라 경구 투여하거나 비경구투여(예를 들어, 정맥 내, 피하, 복강 내 또는 국소에 적용)할 수 있으며, 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여경로 및 시간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention can be administered orally or parenterally (for example, intravenous, subcutaneous, intraperitoneal or topical application) according to a desired method, and the dosage is It depends on the degree, drug form, administration route and time, but may be appropriately selected by those skilled in the art.

본 발명의 실시예에서는, SELEX 방법에 의해 조류인플루엔자 바이러스, 보다 구체적으로 조류인플루엔자 바이러스 H5N1에 특이적으로 결합할 수 있는 단일가닥 DNA 압타머를 선별하고, 조류인플루엔자 바이러스에 대한 결합력과 특이도를 확인한 결과, 본 발명에 따른 DNA 압타머는 나노몰(Nano molarity, nM) 수준의 결합력을 보이며, 다른 하위 유형의 바이러스들(H1N1, H5N6, H9N2)에 비하여 현저히 높은 반응성을 나타냄을 직접적으로 확인하였다.In an embodiment of the present invention, a single-stranded DNA aptamer capable of specifically binding to avian influenza virus, more specifically, avian influenza virus H5N1 was selected by the SELEX method, and the binding strength and specificity to avian influenza virus were confirmed. As a result, it was directly confirmed that the DNA aptamer according to the present invention exhibits a nanomolarity (nM) level of avidity, and significantly higher reactivity compared to other subtypes of viruses (H1N1, H5N6, H9N2).

본 발명의 다른 실시예에서는, Hemagglutination inhibition assay를 통해 본 발명에 따른 DNA 압타머의 항바이러스 효과를 확인한 결과, 본 발명에 따른 DNA 압타머는 다른 하위 유형의 바이러스들(H1N1, H5N6, H9N2)에는 저해효과를 나타내지 않은 반면, H5N1의 hemagglutination만을 유의적으로 억제함을 확인하였다.In another embodiment of the present invention, as a result of confirming the antiviral effect of the DNA aptamer according to the present invention through Hemagglutination inhibition assay, the DNA aptamer according to the present invention inhibits other subtypes of viruses (H1N1, H5N6, H9N2). While there was no effect, it was confirmed that only hemagglutination of H5N1 was significantly inhibited.

상기 실시예의 결과로부터, 본 발명에 따른 DNA 압타머는 H5N1에 특이적으로 결합하여 H5N1의 hemagglutination을 저해 하는 것을 검증하였으며, 따라서 본 발명에 따른 DNA 압타머는 조류 인플루엔자 바이러스 H5N1 감염 질환을 예방, 개선, 방지 또는 치료하는 다양한 조성물, 예컨대, 항바이러스제, 건강기능식품 조성물, 동물 약품, 동물 사료 첨가제, 소독제 등으로 사용될 수 있다. From the results of the above examples, it was verified that the DNA aptamer according to the present invention specifically binds to H5N1 and inhibits hemagglutination of H5N1. Therefore, the DNA aptamer according to the present invention prevents, improves, and prevents avian influenza virus H5N1 infection. Or it may be used as various compositions to be treated, such as antiviral agents, health functional food compositions, animal medicines, animal feed additives, disinfectants, and the like.

이에, 본 발명의 다른 양태로서, 본 발명은 서열번호 4 또는 서열번호 5로 이루어진 염기서열로 이루어진 DNA 압타머를 포함하는, 조류 인플루엔자 바이러스 H5N1 감염 질환의 예방 또는 치료용 동물사료 첨가제 또는 이를 포함하는 동물사료용 조성물을 제공한다.Thus, as another aspect of the present invention, the present invention comprises a DNA aptamer consisting of a nucleotide sequence consisting of SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 5, an animal feed additive for the prevention or treatment of avian influenza virus H5N1 infectious disease, or comprising the same It provides a composition for animal feed.

본 발명의 동물사료 첨가제 및 동물사료용 조성물은 아미노산, 무기염류, 비타민, 항생물질, 항균물질, 항산화, 항곰팡이 효소, 살아있는 미생물 제제 등과 같은 각종보조제를 보조성분으로 더 포함할 수 있으며, 다른 사료첨가제와 조합되어 투여될 수도 있다.Animal feed additives and composition for animal feed of the present invention may further contain various supplements as auxiliary components such as amino acids, inorganic salts, vitamins, antibiotics, antibacterial substances, antioxidants, anti-fungal enzymes, and living microorganism preparations, and other feed additives. It may be administered in combination with.

본 발명에서, 동물에 급여하는 방법은 사료첨가제 형태이거나, 발효식품, 동결건조제제 등의 형태 등 당해 기술분야에 속하는 당업자에 의해 결정될 수 있고, 급여 방식, 급여동물의 종류, 나이, 체중, 병적 상태, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해서도 다양하게 급여될 수 있다. 본 발명에서, 급여되는 동물은 인간을 제외한 포유동물일 수 있으며, 바람직하게는 가축일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 가금류이다.In the present invention, the method of feeding animals may be in the form of feed additives, fermented foods, freeze-dried preparations, etc., and may be determined by those skilled in the art, and feeding methods, types of feeding animals, age, weight, and pathology It can also be varied depending on factors such as condition, rate of excretion, and responsiveness. In the present invention, the fed animals may be mammals other than humans, preferably livestock, and more preferably poultry.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment is presented to aid the understanding of the present invention. However, the following examples are provided for easier understanding of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.

[[ 실시예Example ]]

실시예Example 1: 조류인플루엔자 바이러스에 특이적으로 결합하는 1: specifically binding to avian influenza virus 단일가닥Single strand DNA 압타머 스크리닝 ( DNA aptamer screening ( SELEXSELEX ))

1-1. 1-1. PCR을PCR 통한 through 단일가닥Single strand DNA 라이브러리의 합성 Synthesis of DNA library

대략 7.2 × 1014개의 서로 다른 DNA 서열들로 구성된 무작위 단일가닥 DNA 라이브러리(Bioneer, Deajeon, Korea)로부터 조류인플루엔자 바이러스(H5N1)에 특이적으로 결합할 수 있는 단일가닥 DNA 압타머를 SELEX 방법에 의해 선별하였다. 약독화한 바이러스를 이용하여 특이적 결합 압타머를 발굴하기 위해서는, 가장 먼저 랜덤 DNA 라이브러리가 필요하다. 이를 위해 총 60개 염기에서 30개는 랜덤으로 구성된 염기서열((N)30)을 포함한 단일가닥 DNA 라이브러리(5‘-ATGCGGATCCCGCGC(N)30GCGCGAAGCTTGCGC-3’)(서열번호 1)를 이용하였다. 주형(template) DNA 라이브러리를 증폭시키기 위하여 두 개의 프라이머를 제작하고 합성하였으며, 구체적인 프라이머 서열 정보는 하기와 표 1에 나타내었다.A single-stranded DNA aptamer capable of specifically binding to avian influenza virus (H5N1) from a random single-stranded DNA library (Bioneer, Deajeon, Korea) consisting of approximately 7.2 × 10 14 different DNA sequences was prepared by the SELEX method. Were selected. In order to discover a specific binding aptamer using an attenuated virus, a random DNA library is first required. For this, a single-stranded DNA library (5'-ATGCGGATCCCGCGC(N) 30 GCGCGAAGCTTGCGC-3') (SEQ ID NO: 1) including 30 randomly constructed nucleotide sequences ((N) 30) was used for this purpose. To amplify the template DNA library, two primers were prepared and synthesized, and specific primer sequence information is shown in Table 1 below.

구분division 서열(5'-3')Sequence (5'-3') 정방향 프라이머Forward primer ATGCGGATCCCGCGC (BamH Ⅰ site 포함) (서열번호 2)ATGC CGCGC GGATCC (BamH including Ⅰ site) (SEQ ID NO: 2) 역방향 프라이머Reverse primer GCGCAAGCTTCGCGC (Hind Ⅲ site 포함) (서열번호 3)GCGC AAGCTT CGCGC (including Hind Ⅲ site) (SEQ ID NO: 3)

단일가닥 DNA 만을 얻기 위해 100uM의 정방향 프라이머, 10uM의 역방향 프라이머를 사용하여 비대칭 PCR로 주형 DNA 라이브러리를 증폭시켰다. PCR 산물은 2.5% 아가로즈 겔에 전기영동 하여 산물을 확인하였다.In order to obtain only single-stranded DNA, the template DNA library was amplified by asymmetric PCR using 100uM of forward primer and 10uM of reverse primer. The PCR product was confirmed by electrophoresis on a 2.5% agarose gel.

1-2. 1-2. 단일가닥Single strand DNA 라이브러리의 추출 DNA library extraction

PCR 수행 후 단일가닥 DNA 라이브러리를 분리하기 위하여 'Crush and Soak' 방법을 이용하였다. 상기 실시예 1-1에 의해 수득된 PCR산물을 12% 네이티브겔에 전기영동하여 이중가닥과 단일가닥 DNA를 분리하였다. 전기영동 후 EtBr로 DNA를 염색 후 단일가닥 DNA 밴드를 잘라낸 후, 잘라낸 젤을 Crush and Soak buffer(500 mM NH4OAc, 0.1% SDS, 0.1 mM EDTA)에 분쇄하여 단일가닥 DNA를 추출하였다. 추출물을 원심분리하여 고형겔을 분리 후 에탄올 침전 등을 통하여 정제 후 UV/Vis 분광광도계를 사용하여 정량하여 SELEX에 사용하였다.After PCR was performed, the'Crush and Soak' method was used to separate the single-stranded DNA library. The PCR product obtained in Example 1-1 was electrophoresed on a 12% native gel to separate double-stranded and single-stranded DNA. After electrophoresis, DNA was stained with EtBr, the single-stranded DNA band was cut out, and the cut-out gel was crushed in Crush and Soak buffer (500 mM NH 4 OAc, 0.1% SDS, 0.1 mM EDTA) to extract single-stranded DNA. The extract was centrifuged to separate the solid gel, purified through ethanol precipitation, etc., and quantified using a UV/Vis spectrophotometer and used for SELEX.

1-3. 조류인플루엔자 바이러스에 특이적으로 결합하는 1-3. Specifically binding to avian influenza virus 앱타머Aptamer 선별 Selection

상기 실시예 1-2에 의해 추출된 단일가닥 DNA를 이용하여 조류인플루엔자 바이러스(H5N1)에 특이적으로 결합하는 압타머를 스크리닝하기 위하여 올리고뉴클레오타이드의 인비트로 셀렉션(In Vitro selection of oligonucleotide)인 SELEX를 수행하였다.In order to screen for an aptamer that specifically binds to avian influenza virus (H5N1) using the single-stranded DNA extracted in Example 1-2, SELEX, an In Vitro selection of oligonucleotide, was used. Performed.

보다 구체적으로, 기존의 SELEX 방법에서 변형된 방법으로 농축 필터를 이용하였다. 바이러스와 압타머가 결합하면 멤브레인의 크기보다 커지므로 멤브레인을 통과하지 못하고 멤브레인 상부에 남아 있게 되며 결합하지 않은 단일가닥 DNA는 멤브레인을 통과하여 분리할 수 있게 되는 원리를 이용하였다. 이를 위해 초여과(Ultrafiltration) (30 kDa 커팅 멤브레인 포함, Millipore)를 이용하여 H5N1과 단일가닥 DNA를 각 라운드의 반응시간만큼 상온에서 반응시키고, 원심분리를 통해 H5N1과 결합하지 않은 단일가닥 DNA는 멤브레인 밑으로 통과시켜 분리하고, 멤브레인을 통과하지 못하고 상부에 남아 있는 잔여물을 PCR을 통해 증폭하여 12% 네이티브 DNA 전기영동을 통하여 H5N1에 결합하는 DNA 서열만을 얻고 다음 라운드를 진행하였다. 이 때, H5N1와 단일가닥 DNA를 결합시킬 때 buffer 조건에 따른 단백질과 단일가닥 DNA의 농도, 결합 시간, 결합조건을 통하여 극한 조건에서도 높은 결합력으로 결합할 것으로 예상되는 단일가닥 DNA를 확보하였으며, 구체적인 선별조건은 하기 표 2에 나타내었다. More specifically, a concentrated filter was used as a method modified from the existing SELEX method. When the virus and aptamer bind, the size of the membrane becomes larger than the size of the membrane, so it cannot pass through the membrane and remains on the top of the membrane, and the unbound single-stranded DNA passes through the membrane and can be separated. For this purpose, ultrafiltration (30 kDa cutting membrane included, Millipore) is used to react H5N1 and single-stranded DNA at room temperature for the reaction time of each round, and single-stranded DNA not bound to H5N1 through centrifugation is used as a membrane. It was separated by passing it underneath, and the residue that did not pass through the membrane and remained on the top was amplified through PCR to obtain only a DNA sequence that binds to H5N1 through 12% native DNA electrophoresis, and proceeded to the next round. At this time, when H5N1 and single-stranded DNA were combined, single-stranded DNA, which is expected to bind with high binding force even under extreme conditions, was obtained through the concentration of protein and single-stranded DNA according to buffer conditions, binding time, and binding conditions. Selection conditions are shown in Table 2 below.

Figure 112019026442811-pat00001
Figure 112019026442811-pat00001

최종 7라운드의 SELEX 과정을 통해 얻은 단일가닥 DNA의 서열을 분석하고자 클로닝 과정을 진행하였다. 동일한 농도의 프라이머를 사용하여 단일가닥 DNA를 이중가닥 DNA로 증폭 후 서열 분석을 위해 T7 Promoter를 갖고 있는 박테리아 발현용 벡터인 pET 28a vector에 삽입하고자 하였다. 제한효소는 각각 BamHⅠ과 HindⅢ를 선택하여 처리하였으며, 발현 벡터에 유전자 서열의 삽입을 위해 DNA ligase를 이용하여 유전자를 확보하였다.The cloning process was performed to analyze the sequence of the single-stranded DNA obtained through the final 7 rounds of SELEX process. After amplifying single-stranded DNA into double-stranded DNA using the same concentration of primers, it was intended to be inserted into pET 28a vector, a vector for bacterial expression with T7 promoter for sequence analysis. Restriction enzymes BamHI and HindIII were selected and treated, respectively, and genes were obtained using DNA ligase for insertion of the gene sequence into the expression vector.

그 결과, 최종적으로 16개의 단일가닥 DNA 압타머를 선별하였고, 그 중 빈도수가 높은 2개의 압타머를 선정하여 이를 HBA1 (H5N1 Binding Aptamer), HBA2로 명명하였고, 구체적인 염기서열은 하기 표 3에 나타내었다.As a result, 16 single-stranded DNA aptamers were finally selected, among which two aptamers with a high frequency were selected and named as HBA1 (H5N1 Binding Aptamer) and HBA2, and the specific nucleotide sequence is shown in Table 3 below. I got it.

NameName Sequence (5'-3')Sequence (5'-3') FrequencyFrequency HBA 1HBA 1 ATGCGGATCCCGCGCGCAGTGCCGGGTGCCGAACCTACATTGCATGCGCGAAGCTTGCGC
(서열번호 4)
ATGCGGATCCCGCGCGCAGTGCCGGGTGCCGAACCTACATTGCATGCGCGAAGCTTGCGC
(SEQ ID NO: 4)
12/3012/30
HBA 2HBA 2 ATGCGGATCCCGCGCGGGTCTGAGGAGTGCGCGGTGCCAGTGAGTGCGCGAAGCTTGCGC
(서열번호 5)
ATGCGGATCCCGCGCGGGTCTGAGGAGTGCGCGGTGCCAGTGAGTGCGCGAAGCTTGCGC
(SEQ ID NO: 5)
18/3018/30

실시예Example 2: 2: 압타머의Aptamer 2차 구조 분석 Secondary structure analysis

상기 실시예 1에 의해 선별된 압타머의 2차구조를 분석하였다. 2차구조는 M-fold web server를 통하여 분석되었으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1에 나타낸 바와 같이, HBA1 과 HBA2가 각각 primer 부분을 제외한 stem-loop구조를 가지는 것을 확인할 수 있었다.The secondary structure of the aptamer selected according to Example 1 was analyzed. The secondary structure was analyzed through the M-fold web server, and the results are shown in FIG. 1. As shown in FIG. 1, it was confirmed that HBA1 and HBA2 each had a stem-loop structure excluding the primer portion.

실시예Example 3: 선별된 DNA 3: Selected DNA 압타머와With aptamer 약독화된Attenuated 조류인플루엔자 바이러스( Avian influenza virus ( H5N1H5N1 )의 결합력 분석) Of cohesion analysis

상기 실시예 1에 의해 선별된 압타머(HBA1, HBA2)의 특성 분석을 위하여 FAM(6-Carboxyfluorescein)이 연결된 압타머 서열을 주문, 합성하였다. FRET 현상에 의해 형광을 소광시키는 그래핀 산화물의 특성을 이용하여 결합력을 측정하였다. 보다 구체적으로, 그래핀 산화물 0.25 ug/ul의 농도를 이용하여 선별된 압타머(0 - 500 nM)를 15분 동안 결합시켜 형광을 소강 시켰다. 다음으로, 1 HAU의 바이러스를 처리 후 30분 동안 상온에서 반응시킨 후 원심분리 후 상층액에 남아있는 용액을 이용하여 형광을 분석하여 결합력을 측정하였다.In order to analyze the characteristics of the aptamers (HBA1, HBA2) selected according to Example 1, an aptamer sequence to which FAM (6-Carboxyfluorescein) was linked was ordered and synthesized. The binding force was measured using the properties of graphene oxide quenching fluorescence by the FRET phenomenon. More specifically, the fluorescence was reduced by binding the selected aptamer (0-500 nM) for 15 minutes using a concentration of 0.25 ug/ul of graphene oxide. Next, the virus was treated with 1 HAU, reacted at room temperature for 30 minutes, and then centrifuged and analyzed for fluorescence using the solution remaining in the supernatant to measure the binding force.

그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, 압타머의 농도가 높아짐에 따라 1 HAU의 H5N1 바이러스에 의해 회복되는 형광의 세기가 증가하였으며, 250 nM에서 포화가 되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, Origin을 이용한 non-linear fitting을 통해 해리 상수를 계산한 결과, HBA1 - 70 nM, HBA2 - 122 nM 로 측정되어, 모두 나노몰(Nano molarity, nM) 수준의 결합력을 갖는 것을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 2, as the concentration of the aptamer increased, the intensity of fluorescence recovered by the H5N1 virus of 1 HAU increased, and it was confirmed that saturation was achieved at 250 nM. In addition, as a result of calculating the dissociation constant through non-linear fitting using Origin, it was measured as HBA1-70 nM and HBA2-122 nM, and it was confirmed that all of them had a nanomolarity (nM) level of binding strength.

실시예Example 4: 선별된 DNA 4: Selected DNA 압타머의Aptamer 검출 한계 분석 Limit of detection analysis

0.25 mg/ml 농도의 환원 그래핀 산화물과 500 nM 압타머(HBA1, HBA2)를 반응시킨 후, 각 튜브에 H5N1 바이러스의 농도를 0 - 0.8 HAU로 다르게 처리하여 회복된 압타머의 형광 세기를 측정함으로써 압타머 서열의 H5N1 바이러스에 대한 검출 한계를 분석하였다. After reacting reduced graphene oxide at a concentration of 0.25 mg/ml and 500 nM aptamers (HBA1, HBA2), the fluorescence intensity of the recovered aptamer was measured by treating the concentration of H5N1 virus differently in each tube at 0-0.8 HAU. As a result, the detection limit of the aptamer sequence for H5N1 virus was analyzed.

H5N1 바이러스의 농도가 증가함에 따라 포화되는 형광 신호와 적은 농도 범위에서 세부적으로 회복된 형광 세기를 측정한 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, HBA1은 0 - 0.8 HAU의 농도 범위에서 HBA2는 0 - 0.8 HAU의 농도 범위에서 직선 그래프를 얻을 수 있었다. 이를 통해 HBA1 및 HBA2 압타머가 각각 0.08, 0.1HAU의 검출 한계를 가지는 것을 확인할 수 있었다.As the concentration of the H5N1 virus increases, the fluorescence signal saturated and the fluorescence intensity recovered in detail in a small concentration range were measured. As shown in FIG. 3, HBA1 is 0-0.8 HBA2 is 0-0.8 in the concentration range of HAU. A straight line graph could be obtained in the concentration range of HAU. Through this, it was confirmed that HBA1 and HBA2 aptamers have detection limits of 0.08 and 0.1HAU, respectively.

실시예Example 5: 선별된 DNA 5: Selected DNA 압타머의Aptamer 결합 특이도 확인 Check binding specificity

상기 실시예 1에 의해 선별된 압타머(HBA1, HBA2)의 H5N1 바이러스에 대한 결합 특이도를 확인하기 위해, H5N1 바이러스 검출 한계의 20배인 2 HAU의 바이러스를 기준으로 정하여 다른 바이러스들과 압타머와의 결합력을 비교하였다. In order to confirm the binding specificity of the aptamers (HBA1, HBA2) selected according to Example 1 to the H5N1 virus, based on the virus of 2 HAU, which is 20 times the detection limit of the H5N1 virus, other viruses and aptamers and The binding force of was compared.

실험 방법은 동일하게 환원 그래핀 산화물과 압타머를 상온에서의 교반을 통해 흡착시키고, 다른 종류의 바이러스를 처리함에 따라 회복되는 압타머의 형광 신호를 측정하는 방식으로 진행하였고, 이때 사용된 다른 종류의 바이러스로는 Haemagglutinin만이 다른 바이러스 H1N1, Neuraminidase만 다른 바이러스 H5N6 및 Haemagglutinin과 Neuraminidase 모두 다른 H9N2 바이러스 세 가지를 이용하였다.In the same manner, the reduced graphene oxide and the aptamer were adsorbed through stirring at room temperature, and the fluorescence signal of the aptamer recovered by processing different types of viruses was measured. Three viruses were used: H1N1, a virus that differs only from Haemagglutinin, H5N6, a virus that differs only from Neuraminidase, and H9N2 viruses that differ in both Haemagglutinin and Neuraminidase.

H5N1를 기준으로 다른 바이러스 (H9N2, H5N6, H1N1)에 대한 형광 회복 신호와 비교한 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, 다른 바이러스의 경우, H5N1에 대한 형광 회복되는 정도에 비하여 굉장히 낮은 형광 신호의 회복을 보였다. 또한, H5N1을 100% 기준으로 할때, 다른 바이러스들 모두 0~20 %의 낮은 결합력을 나타내었으며, allantoic fluid인 Blank와 비슷한 형광세기를 보여 본 발명에 따른 DNA 압타머들이 H5N1 바이러스에 특이적으로 결합함을 확인할 수 있었다.As a result of comparing the fluorescence recovery signal for other viruses (H9N2, H5N6, H1N1) based on H5N1, as shown in FIG. 4, in the case of other viruses, recovery of a fluorescence signal that is very low compared to the extent of fluorescence recovery for H5N1 Showed. In addition, when H5N1 is based on 100%, all other viruses exhibited a low binding force of 0-20%, and showed a fluorescence intensity similar to that of Blank, an allantoic fluid, so that the DNA aptamers according to the present invention are specifically for H5N1 virus. It could be confirmed that it was combined.

실시예Example 6: 선별된 6: Selected 압타머Aptamer 서열의 적혈구응집( Hemagglutination of the sequence ( hemagglutinationhemagglutination ) ) 저해능Inhibitory ability 검증 Verification

상기 실시예 1에 의해 선별된 압타머(HBA1, HBA2)의 조류인플루엔자 저해능력을 확인하기 위하여 조류인플루엔자 바이러스 표면 단백질인 헤마글루티닌(Hemagglutinin)이 적혈구를 응집시키는 능력인 hemagglutination을 저해 하는지를 확인하였다. In order to confirm the avian influenza inhibitory ability of the aptamers (HBA1, HBA2) selected according to Example 1, it was confirmed whether the avian influenza virus surface protein, hemagglutinin, inhibits hemagglutination, which is the ability to aggregate red blood cells. .

실험 방법은 적혈구를 round bottom plate에 넣어주게 되면 적혈구들이 가라 앉아 붉은색 점 형태로 보이게 되고, 적혈구에 바이러스를 넣어주게 되면 바이러스가 적혈구와 결합하여 격자를 형성해 붉은색이 퍼져보이게 되는 hemagglutination 현상이 일어난다. 그리고 적혈구에 압타머와 바이러스를 같이 넣어주게 되면 압타머가 바이러스에 결합해 바이러스가 적혈구와 결합하는 것을 저해하여 hemagglutination이 저해되어 붉은색 점 형태로 보이게 된다. 이런 원리를 이용하여 압타머가 조류인플루엔자 바이러스의 hemagglutination을 저해하는지를 확인하였다.In the experimental method, when red blood cells are put into the round bottom plate, the red blood cells sink and appear in the form of red dots, and when the virus is added to the red blood cells, the virus combines with the red blood cells to form a grid, resulting in a hemagglutination phenomenon that spreads the red color. . In addition, when aptamer and virus are added to red blood cells, the aptamer binds to the virus and inhibits the binding of the virus to red blood cells, thereby inhibiting hemagglutination, resulting in red dots. Using this principle, it was confirmed whether aptamer inhibits hemagglutination of avian influenza virus.

그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, H5N1에 특이적이지 않는 60mer library는 저해효과가 없는 반면, HBA1은 6.25uM에서 11.25uM까지 H5N1 바이러스에 hemagglutination을 유의적으로 저해하는 것을 확인할 수 있었다. 한편, HBA2는 HBA1 보다는 hemagglutination 저해 효과가 다소 미미한 것으로 확인하였다.As a result, as shown in Figure 5, it was confirmed that the 60mer library not specific to H5N1 had no inhibitory effect, whereas HBA1 significantly inhibited hemagglutination in H5N1 virus from 6.25uM to 11.25uM. On the other hand, it was confirmed that HBA2 had a somewhat insignificant effect on hemagglutination inhibition than HBA1.

실시예Example 7: 다른 바이러스에 대한 7: against other viruses HBA1의HBA1 적혈구응집( Red blood cell aggregation ( hemagglutinationhemagglutination ) ) 저해능Inhibitory ability 비교검증 Comparative verification

상기 실시예를 통해 H5N1 바이러스의 hemagglutination 억제능이 뛰어난 HBA1이 다른 하위 유형의 바이러스들(H1N1, H5N6, H9N2)에 대해서도 hemagglutination을 저해하는지 상기 실시예 6과 동일한 방법으로 분석을 진행하였다.The analysis was conducted in the same manner as in Example 6 to see if HBA1, which has excellent ability to inhibit hemagglutination of H5N1 virus through the above example, inhibits hemagglutination in other subtypes of viruses (H1N1, H5N6, H9N2).

그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, HBA1은 다른 하위 유형의 바이러스들(H1N1, H5N6, H9N2)에는 저해효과를 나타내지 않음을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 6, it was confirmed that HBA1 did not show an inhibitory effect on other subtypes of viruses (H1N1, H5N6, H9N2).

상기 결과로부터, 본 발명에 따른 DNA 압타머는 H5N1에 특이적으로 결합하여 H5N1의 hemagglutination을 저해하는 것을 알 수 있었다.From the above results, it was found that the DNA aptamer according to the present invention specifically binds to H5N1 and inhibits hemagglutination of H5N1.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and are not limiting.

<110> Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University <120> A composition for treating or preventing infection with avian influenza virus <130> PD19-011 <160> 5 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ssDNA library template sequence <400> 1 atgcggatcc cgcgcnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnngcgcg aagcttgcgc 60 60 <210> 2 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for the library amplification <400> 2 atgcggatcc cgcgc 15 <210> 3 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for the library amplification <400> 3 gcgcaagctt cgcgc 15 <210> 4 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HBA 1 aptamer <400> 4 atgcggatcc cgcgcgcagt gccgggtgcc gaacctacat tgcatgcgcg aagcttgcgc 60 60 <210> 5 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HBA 2 aptamer <400> 5 atgcggatcc cgcgcgggtc tgaggagtgc gcggtgccag tgagtgcgcg aagcttgcgc 60 60 <110> Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University <120> A composition for treating or preventing infection with avian influenza virus <130> PD19-011 <160> 5 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ssDNA library template sequence <400> 1 atgcggatcc cgcgcnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnngcgcg aagcttgcgc 60 60 <210> 2 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for the library amplification <400> 2 atgcggatcc cgcgc 15 <210> 3 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for the library amplification <400> 3 gcgcaagctt cgcgc 15 <210> 4 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HBA 1 aptamer <400> 4 atgcggatcc cgcgcgcagt gccgggtgcc gaacctacat tgcatgcgcg aagcttgcgc 60 60 <210> 5 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HBA 2 aptamer <400> 5 atgcggatcc cgcgcgggtc tgaggagtgc gcggtgccag tgagtgcgcg aagcttgcgc 60 60

Claims (4)

서열번호 4의 염기서열로 이루어진 DNA 압타머를 포함하는, 조류 인플루엔자 바이러스 H5N1 감염 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물로서, 상기 압타머는 6.25μM 내지 11.25μM 농도로 포함되고, H5N1 바이러스에서 적혈구응집(hemagglutination)을 저해하는 것을 특징으로 하는, 약학적 조성물.As a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of avian influenza virus H5N1 infection disease, comprising a DNA aptamer consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4, the aptamer is contained in a concentration of 6.25 μM to 11.25 μM, and hemagglutination in H5N1 virus ( Hemagglutination), characterized in that to inhibit, pharmaceutical composition. 삭제delete 서열번호 4의 염기서열로 이루어진 DNA 압타머를 포함하는, 조류 인플루엔자 바이러스 H5N1 감염 질환의 예방 또는 치료용 동물사료 첨가제로서, 상기 압타머는 6.25μM 내지 11.25μM의 농도로 포함되고, H5N1 바이러스에서 적혈구응집(hemagglutination)을 저해하는 것을 특징으로 하는, 동물사료 첨가제.As an animal feed additive for the prevention or treatment of avian influenza virus H5N1 infection disease, comprising a DNA aptamer consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4, the aptamer is contained in a concentration of 6.25 μM to 11.25 μM, and erythrocyte aggregation in H5N1 virus Characterized in that inhibit (hemagglutination), animal feed additives. 삭제delete
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