KR20010018852A - Plasmid(pGbc5.5hGH, KCTC 8949P) tranforming animals to produce human growth hormone from their milk - Google Patents

Plasmid(pGbc5.5hGH, KCTC 8949P) tranforming animals to produce human growth hormone from their milk Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A plasmid pGbc5.5hGH(KCTC 8949P) used for transforming mammals is provided to stably produce milk containing human growth hormone from the mammary gland of the transformed mammals, in a high yield. CONSTITUTION: The plasmid pGbc5.5hGH(KCTC 8949P) is produced by inserting human growth hormone gene into plasmid pBluescript KSII to prepare plasmid pKShGH; inserting the black goat beta-casein gene into plasmid pKShGH to prepare plasmid pGbc0.8hGH; and inserting the 4.7 kb region located in front of -802 bp of black goat beta-casein genome clone, into pGbc0.8hGH to prepare plasmid pGbc5.5hGH. Mammals are transformed by inserting plasmid pGbc5.5hGH(KCTC 8949P) into fertilized eggs of mammals and produce human growth hormone from mammary gland of mammals, especially 70% or more of transformed mammals produce human growth hormone in the concentration of 3.1 to 16.1 mg/ml.

Description

인체 성장 호르몬 생산을 위한 형질 전환용 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P){Plasmid(pGbc5.5hGH, KCTC 8949P) tranforming animals to produce human growth hormone from their milk}Plasmid (pGbc5.5hGH, KCTC 8949P) tranforming animals to produce human growth hormone from their milk}

본 발명은 인체 성장 호르몬 생산을 위한 형질 전환용 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흑염소 유래의 5.5 kb 크기의 베타-카세인 유전자 및 인체 성장 호르몬 유전자을 가지는 형질 전환용 신규 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)와, 이를 사용하여 포유동물을 형질 전환시켜 유선에서만 조직 특이적으로 고농도의 인체 성장 호르몬이 함유된 유즙을 안정적으로 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transforming plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P) for the production of human growth hormone, and more specifically, a novel plasmid for transformation having a beta-casein gene of 5.5 kb and a human growth hormone gene derived from black goat. pGbc5.5hGH (KCTC 8949P) and a method for transforming mammals using the same to stably produce milk containing tissue-specific high concentrations of human growth hormone in the mammary gland.

인체 성장 호르몬은 191개의 아미노산으로 구성된 단일 펩타이드이다. 상기 인체 성장 호르몬이 유전적 또는 생리적 결함으로 인하여 결핍되면, 청소년은 왜소증이 나타나는데, 이를 치료하기 위해서는 외부에서 인체 성장 호르몬을 공급해 주어야 한다. 또한, 이러한 인체 성장 호르몬은 일반적으로 터너 증후군, 만성신부전증, 소화화상 및 골절 치료용으로 사용되고 있으며 그 적용범위가 점차 확대되고 있다. 그러나, 종래에는 인체 성장 호르몬을 사체로부터 추출하여 사용하기 때문에 절대량을 확보하기가 어려운 문제가 있다.Human growth hormone is a single peptide consisting of 191 amino acids. When the human growth hormone is deficient due to genetic or physiological defects, adolescents appear dwarf, in order to treat it, the human growth hormone should be supplied from the outside. In addition, such human growth hormone is generally used for treatment of Turner syndrome, chronic kidney failure, digestive burns and fractures, and its application range is gradually expanding. However, in the related art, it is difficult to secure an absolute amount because the human growth hormone is extracted from the dead body and used.

이러한 상기 문제점을 개선하기 위하여, 인체 성장 호르몬 유전자를 대장균에 형질 전환시키고, 형질 전환된 대장균을 배양함으로써, 인체 성장 호르몬을 대량으로 얻을 수 있는 유전자 재조합 기술이 개발되어 있다[제넨텍, 미국특허 4,634,677호].In order to improve this problem, a gene recombination technology has been developed that can transform human growth hormone genes into Escherichia coli and culture the transformed Escherichia coli, thereby obtaining a large amount of human growth hormone [Genentech, US Patent 4,634,677]. ].

또 다른 개선책으로, 다량의 단백질을 지속적으로 생산할 수 있는 유용한 생체기관인 포유동물의 유선을 이용하는 방법이 있는데, 유선에서 특이적으로 외래 유전자를 발현할 수 있도록 포유동물을 형질 전환시킴으로써, 비유기의 유즙을 통해 목적하는 인체 성장 호르몬과 같은 유용 단백질을 대량 생산할 수 있다[Gordon et al., Bio/Technol., 5, 1183 (1987)].Another improvement is the use of mammalian mammary glands, which are useful biological organs that can continuously produce large amounts of protein, which can be transformed into mammalian milk by transforming mammals to specifically express foreign genes in the mammary glands. It is possible to mass produce useful proteins such as human growth hormone of interest (Gordon et al., Bio / Technol., 5, 1183 (1987)).

그러나, 지금까지는 상기 형질 전환된 동물의 생산 빈도가 돼지 10%, 면양 1.3 ∼ 10%, 소 5%로 매우 낮았기 때문에[Hammer et al., Nature, 315, 680 (1985)], 주로 생쥐를 대상으로 한 형질 전환으로 재조합 유전자의 유용성을 평가하였다.However, until now, the production frequency of the transgenic animals was very low, such as 10% pig, 1.3-10% sheep, and 5% cow [Hammer et al., Nature, 315, 680 (1985)]. The transformation of the subject evaluated the usefulness of the recombinant gene.

한편, 상기 인체 성장 호르몬을 유즙에서 생산하기 위해, 첫 번째 행해진 연구로는 토끼의 유청 단백질(whey acidic protein) 유전자의 프로모터(이하 프로모터로 약함)와 인체 성장 호르몬 유전자를 융합시킨 것을 이용하여 생쥐를 형질 전환시키는 방법이 있다[Devinoy et al., Transgenic Res., 3, 79 (1994)]. 상기의 연구결과를 살펴볼 때, 생산된 생쥐의 유즙내 인체 성장 호르몬의 농도는 계통에 따라 0.01 ∼ 22 ㎎/㎖ 수준으로써, 개체 당 평균 10.3±9.1 ㎎/㎖ 이었다. 그러나, 상기 방법에서는 비록 발현수준은 상당히 높았지만, 개통간에 편차가 심하였을 뿐만 아니라, 유선 이외의 다른 조직들(간, 신장, 흉선, 뇌, 침샘, 폐, 자궁, 난소 등)에서도 상당량의 인체 성장 호르몬 유전자가 발현되었으며, 이에 따라 대부분의 형질 전환된 생쥐는 번식능력을 상실하는 부작용이 발생하는 문제가 있다.On the other hand, in order to produce the human growth hormone in milk, the first study was conducted using a mouse fusion of a promoter of the whey acidic protein gene (weakly referred to as a promoter) and the human growth hormone gene of rabbits There is a method of transformation (Devinoy et al., Transgenic Res., 3, 79 (1994)). Looking at the results of the above study, the concentration of human growth hormone in the milk of the produced mice was 0.01 ~ 22 mg / ㎖ depending on the strain, an average of 10.3 ± 9.1 ㎎ / ㎖ per individual. However, although the expression level was considerably high in this method, there were not only significant variations between openings, but also significant amounts of human body in other tissues (liver, kidney, thymus, brain, salivary glands, lungs, uterus, ovaries, etc.). The growth hormone gene has been expressed, and thus, most of the transformed mice have a problem in that a side effect of losing reproduction ability occurs.

이에, 본 발명자들은 유선에서만 조직 특이적으로 인체 성장 호르몬이 발현 및 분비되도록 하기 위하여, 흰쥐의 베타-카제인 프로모터를 사용한 플라스미드 pBCN1GH를 고안하여 형질 전환시킨 생쥐에서의 결과를 바탕으로 한 특허를 등록한 바 있다[이경광 등, 대한민국특허등록 제184754호]. 상기 특허에서는 플라스미드 pBCN1GH는 기대했던 대로 매우 엄격한 조직 특이성을 보이며, 유선에서만 주로 발현되는 장점이 확인되었으나, 분석한 형질 전환된 생쥐 3계통의 분석결과에서 평균 발현량이 1.9±3.2 ㎎/㎖의 수준으로 과량 발현되는 것은 한 계통뿐이고, 다른 두 계통은 매우 낮은 발현 수준을 보이고 있다. 결국, 조직 특이성은 향상되었으나, 계통별로 발현양상은 여전히 심한 변이를 보이고 있다. 이러한 현상은 재조합 유전자가 삽입되는 염색체상의 위치에 따라 외래 유전자의 발현수준이 변화하는 포지션 효과(position effect) 때문에 나타난 것으로 알려져 있다[Jaenisch et al., Cell, 32, 209 (1983); Al-Shawi et al., Mol. Cell. Biol., 10, 1192 (1990)].Therefore, the present inventors have registered a patent based on the results in mice transformed by designing and transforming the plasmid pBCN1GH using the beta-casein promoter of rats in order to express and secrete tissue growth-specific human growth hormone only in the mammary gland. [Lee Kyung-Kwang et al., Republic of Korea Patent Registration No. 184754]. In this patent, the plasmid pBCN1GH showed very strict tissue specificity as expected, and was found to be mainly expressed only in the mammary gland, but the average expression level was 1.9 ± 3.2 mg / ml in the analyzed result of three lines of the transformed mouse. Only one line is overexpressed and the other two lines have very low levels of expression. Eventually, tissue specificity was improved, but the expression pattern of each strain still shows severe variation. This phenomenon is known to be due to a position effect in which the expression level of the foreign gene is changed depending on the position on the chromosome into which the recombinant gene is inserted [Jaenisch et al., Cell, 32, 209 (1983); Al-Shawi et al., Mol. Cell. Biol., 10, 1192 (1990)].

이와 같이, 종래에는 개통별로 유전자의 발현 수준이 심하게 변하여 유용 단백질을 동물의 유즙에서 대량 생산하는데 있어서 매우 비효율적인 결과를 초래하므로, 보다 효율적인 개선책이 요구되고 있다.As such, in the related art, since the expression level of genes is severely changed from opening to opening, it is very inefficient for mass production of useful proteins in animal milk, and thus more efficient improvement measures are required.

이에, 본 발명자들은 상기 문제점들을 해결하고자 더욱 연구한 결과, 인체 성장 호르몬 유전자와 흑염소 유래의 베타-카제인 유전자를 가지는 신규 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)를 이용하여 쥐를 형질 전환시키고, 형질 전환된 어미 쥐의 유즙에서 다량의 인체 성장 호르몬을 안정적으로 생산함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.Therefore, the present inventors further studied to solve the above problems, using a novel plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P) having a human growth hormone gene and a black goat-derived beta-casein gene transformed the mouse, and transformed By stably producing a large amount of human growth hormone in the milk of mother rats, the present invention has been completed.

따라서, 본 발명은 포유동물의 유선에서 조직 특이적으로 고농도의 인체 성장 호르몬을 함유한 유즙을 안정적으로 생산하기 위한 형질 전환용 신규 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)와 이를 사용하여 인체 성장 호르몬을 생산하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention uses a novel plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P) for transformation to stably produce milk containing a high concentration of human growth hormone in tissues in a mammalian mammary gland, and produces human growth hormone using the same. The purpose is to provide a way to.

도 1은 본 발명에 따른 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)의 구조를 나타낸 것이다.1 shows the structure of plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P) according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 형질 전환된 생쥐의 유즙내 인체 성장 호르몬의 존재 및 함량을 12 % SDS-PAGE에서 전기 영동으로 확인한 결과를 나타낸 것이다.Figure 2 shows the results confirmed by the electrophoresis of 12% SDS-PAGE the presence and content of human growth hormone in the milk of the transformed mice according to the present invention.

도 3은 형질 전환된 생쥐의 여러 조직들을 대상으로 인체 성장 호르몬의 유전자가 조직 특이적으로 발현되는지를 알아보기 위해 노던 블럿(northern blot)으로 확인한 결과를 나타낸 것이다.Figure 3 shows the results confirmed by the northern blot (northern blot) to determine whether the tissue of the human growth hormone gene is specifically expressed in the tissues of the transformed mice.

본 발명은 5.5 kb 크기의 흑염소 유래의 베타-카제인 유전자 및 인체 성장 호르몬 유전자를 갖는 형질 전환용 신규 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)를 그 특징으로 한다.The present invention is characterized by a novel plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P) for transformation with a beta-casein gene derived from a black goat of 5.5 kb size and a human growth hormone gene.

또한, 본 발명은 상기의 신규 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)를 이용하여 포유동물에 형질 전환시키고, 유선에서 조직 특이적으로 인체 성장 호르몬을 생산하는 방법을 또 다른 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized by a method of transforming mammals using the novel plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P), and producing human growth hormone in the mammary gland.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention in more detail as follows.

본 발명은 유용한 의약품으로 쓰이는 인체 성장 호르몬을 안정적으로 대량 생산할 수 있고, 엄격한 조직 특이성도 유지되는 형질 전환용 신규 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)와 이를 사용하여 포유동물을 형질 전환시킴으로써, 형질 전환된 포유동물의 계통별로 유전자의 발현양상이 안정적이고, 비유기때에 유선에서만 지속적으로 인체 성장 호르몬을 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention is a novel plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P) for transformation, which can stably mass-produce human growth hormone, which is used as a useful medicine, and also maintains strict tissue specificity, and transforms a mammal by using the same. Gene expression is stable according to mammalian strains, and when it is inorganic, it relates to a method for continuously producing human growth hormone only in the mammary gland.

따라서, 본 발명자들은 대량의 단백질을 지속적으로 생산할 수 있는 생체기관인 유선에 관련된 여러 가지 유전자를 검토한 결과, 포유동물의 유선에서만 조직 특이적으로 유전자를 발현시킬 수 있는 프로모터에 대하여 흑염소 유래의 베타-카제인 유전자를 갖는 신규 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)를 제조한 바, 상기의 플라스미드를 제조하는 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Therefore, the present inventors examined various genes related to the mammary gland, which is a living organ that can continuously produce a large amount of protein, and thus, beta-derived from black goats with respect to a promoter capable of expressing genes specifically in the mammary gland of mammals A novel plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P) having a casein gene was prepared. A process for preparing the plasmid will be described in detail as follows.

즉, 플라스미드 phGH로부터 인체 성장 호르몬 유전자의 전사 종결 신호와 3'-인접(flanking) 서열을 포함하는 2.1 kb 크기의 인체 성장 호르몬 유전자를 분리하여 플라스미드 pBluscript KSII의 Hind II 위치에 삽입함으로써, 플라스미드 pKShGH를 제조한다. 그런 다음에, 5.5 kb 크기의 흑염소 유래의 베타-카제인 유전자를 프로모터로 하여 상기의 플라스미드 pKShGH에 삽입함으로써, 신규 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)를 제조하여 생명공학연구소 유전자은행에 1999년 6월 11일자로 기탁번호 KCTC 8949P로 기탁한다.That is, the plasmid pKShGH is inserted into the Hind II position of the plasmid pBluscript KSII by separating the 2.1 kb human growth hormone gene including the transcription termination signal and the 3'-flanking sequence of the human growth hormone gene from the plasmid phGH. Manufacture. Then, a plasmid pKShGH was inserted into the plasmid pKShGH using a 5.5-kb black goat-derived beta-casein gene as a promoter to prepare a new plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P) and to the Biotechnology Research Institute Gene Bank 11 June 1999. Deposit dated accession number KCTC 8949P.

한편, 본 발명은 상기 신규 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)를 사용하여 포유동물을 형질 전환하는 방법에 또 다른 특징이 있는 바, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the present invention is another feature of the method for transforming a mammal using the novel plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P), which will be described in detail as follows.

즉, 본 발명은 상기의 흑염소 유래의 베타-카제인 유전자 및 인체 성장 호르몬 유전자를 가지는 신규 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)를 생쥐 수정란에 미세 주입하고, 미세 주입한 수정란을 대리모에 이식함으로써, 형질 전환된 생쥐를 생산한다.That is, the present invention is transformed by micro-injecting the new plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P) having the beta-casein gene and the human growth hormone gene derived from the black goat into the fertilized mouse and transplanting the fine-injected fertilized egg into the surrogate mother, Produce mice.

그런 다음, 형질 전환된 생쥐를 번식시켜 얻은 형질 전환 생쥐 암컷을 대상으로 비유기의 유즙을 채취하여 인체 성장 호르몬 유전자의 발현 능력 및 함량을 알아본다.Then, the organic milk is collected from the transgenic mouse females obtained by breeding the transgenic mice and the expression capacity and content of the human growth hormone gene are examined.

결과적으로, 본 발명의 형질 전환된 생쥐 중 70% 이상이 유즙에서 인체 성장 호르몬을 3.1 ∼ 16.1 mg/㎖의 고농도로 발현하여 평균 6.2 ± 5.6 mg/㎖의 높은 발현 수준을 나타낸다. 또한, 본 발명에서는 다른 조직에서는 거의 발현되지 않는 매우 엄격한 유선 조직 특이성을 유지하면서 인체 성장 호르몬 유전자를 발현함으로써, 혈중 농도가 정상으로 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명은 유선 외의 다른 조직에서도 인체 성장 호르몬이 발현됨으로써, 부작용으로 나타나는 불임을 방지할 수 있는 보다 진보된 결과를 얻을 수 있다.As a result, more than 70% of the transformed mice of the present invention express human growth hormone in milk at high concentrations of 3.1-16.1 mg / ml, resulting in a high expression level of 6.2 ± 5.6 mg / ml on average. In addition, in the present invention, by expressing the human growth hormone gene while maintaining a very strict mammary tissue specificity that is rarely expressed in other tissues, blood concentration can be maintained normal. Therefore, the present invention can achieve more advanced results that can prevent infertility caused by side effects by the expression of human growth hormone in tissues other than the mammary gland.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

실시예 1 : 흑염소의 게놈 DNA 라이브러리 제작Example 1 Genomic DNA Library Construction of Black Goats

흑염소의 간에서 분리한 게놈 DNA를 제한효소 Sau3AI로 부분 절단한 후, 약 40 kb 크기의 DNA 절편만을 분리하여, Lambda FIX II(stratagene)와 연결하였다. 그런 다음, Lambda FIX II에 연결된 DNA를 시험관내에서 패키징(in vitro packaging)함으로써, 흑염소의 게놈 DNA 라이브러리를 제작하였다.Genomic DNA isolated from the liver of the black goat was partially digested with restriction enzyme Sau3AI, and only about 40 kb of DNA fragment was isolated and linked to Lambda FIX II (stratagene). Then, genomic DNA libraries of black goats were prepared by in vitro packaging of the DNA linked to Lambda FIX II.

실시예 2 : 흑염소 베타-카제인 유전자의 클로닝Example 2 Cloning of the Black Goat Beta-casein Gene

상기 실시예 1에서 제조한 흑염소의 게놈 DNA 라이브러리를 대상으로 기존에 보고된 약 0.9 kb의 프로모터 부위(-1760 ∼ -802 bp)를 탐침자로 하여 서든 블럿(southern blot)을 한 결과, 약 9.3 kb의 흑염소 베타-카제인 유전자의 프로모터를 포함하는 클론을 얻었다.As a result of Southern blot using a probe region (-1760 to -802 bp) of about 0.9 kb previously reported in the genomic DNA library of the black goat prepared in Example 1, it was about 9.3 kb. A clone containing the promoter of the black goat beta-casein gene of was obtained.

실시예 3 : 플라스미드 pGbc5.5hGH의 제조Example 3: Preparation of Plasmid pGbc5.5hGH

① 플라스미드 pKShGH의 제조① Preparation of plasmid pKShGH

인체 성장 호르몬 유전자를 포함하는 phGH[남궁 욱 등, 한국생화학회지, 21, 226 (1988)]를 제한효소 BamHI 및 EcoRI으로 절단하여 인체 성장 호르몬 유전자를 분리하였다. 상기의 분리된 유전자의 말단을 클레나우(Klenow) 효소로 채우고 플라스미드 pBluescript KSII의 HindII 위치에 삽입함으로써, 플라스미드 pKShGH를 제조하였다.PhGH containing human growth hormone gene (Namung Wook et al., Korean Journal of Biochemistry, 21, 226 (1988)) was digested with restriction enzymes BamHI and EcoRI to isolate human growth hormone genes. Plasmid pKShGH was prepared by filling the ends of the isolated genes with the Klenow enzyme and inserting them into the HindII position of the plasmid pBluescript KSII.

② 플라스미드 pGbc0.8hGH의 제조② Preparation of plasmid pGbc0.8hGH

상기에서 제조된 플라스미드 pKShGH에 흑염소 베타-카제인 유전자의 프로모터 부위를 도입하기 위하여, 흑염소의 게놈 DNA를 주형으로 하고 서열 1에 기재되어 있는 프라이머 1과 서열 2에 기재되어 있는 프라이머 2를 이용하는 PCR(polymerase chain reaction)로 베타-카제인 유전자 -802 bp에서 +27 bp까지의 약 800 bp 크기의 프로모터 부위를 합성한 후 분리하였다. 분리한 흑염소 베타-카제인 유전자를 플라스미드 pKShGH의 XbaI과 ClaI 사이에 삽입함으로써, 플라스미드 pGbc0.8hGH를 제조하였다.In order to introduce the promoter region of the black goat beta-casein gene into the plasmid pKShGH prepared above, PCR (polymerase) using the genomic DNA of the black goat as a template and primer 1 described in SEQ ID NO: 1 and primer 2 described in SEQ ID NO: 2 A chain reaction) synthesized a promoter region of about 800 bp from -802 bp to +27 bp in beta-casein gene and isolated. Plasmid pGbc0.8hGH was prepared by inserting the isolated black goat beta-casein gene between XbaI and ClaI of plasmid pKShGH.

③ 플라스미드 pGbc5.5hGH의 제조③ Preparation of the plasmid pGbc5.5hGH

상기 실시예 2에서 얻은 흑염소 베타-카제인 게놈 클론에서 -802 bp 앞쪽의 약 4.7 kb에 해당되는 부위를 제한효소 XbaI로 분리하여 pGbc0.8hGH의 XbaI 위치에 전사 방향을 맞추어 삽입함으로써, 최종적인 신규 플라스미드 pGbc5.5hGH를 제조하여 생명공학연구소 유전자은행에 1999년 6월 11일자로 기탁번호 KCTC 8949P로 기탁하였다. 도 1은 신규 플라스미드 pGbc5.5hGH의 구조를 나타낸 것이다.In the black goat beta-casein genomic clone obtained in Example 2, a region corresponding to about 4.7 kb in front of -802 bp was separated by restriction enzyme XbaI and inserted into the XbaI position of pGbc0.8hGH in accordance with the transcription direction, thereby resulting in a novel novel plasmid. pGbc5.5hGH was prepared and deposited with the Korean Institute of Biotechnology Gene Bank under accession number KCTC 8949P as of June 11, 1999. Figure 1 shows the structure of the novel plasmid pGbc5.5hGH.

실시예 4 : 쥐의 형질 전환Example 4 Transformation of Mice

플라스미드 pGbc5.5hGH를 제한효소 NotI과 XhoI으로 절단하고, 0.7% 아가로스겔로 전기영동한 뒤, 일루팁 컬럼(Elutip-D column ; Schleicher & Schuell, Germany)을 통과시켜 정제하였다. 정제하여 얻은 인체 성장 호르몬 유전자를 0.1 mM EDTA를 첨가한 10 mM 트리스 용액으로 농도가 4 μg/㎖이 되도록 조절하였다. 정제한 4 μg/㎖ 농도의 인체 성장 유전자를 C57BL/6 × CBA계 교잡종 생쥐로부터 얻은 1세포기의 수정란에 미세 주입하고, 미세 주입한 수정란을 가임(pseudo-pregnant) ICR종 대리모에 이식하여, 새끼 쥐를 생산하였다. 생산된 새끼 쥐의 귀조직 일부를 절취 및 분해하고, 분해된 조직액을 실시예 3의 프라이머를 사용하여 PCR 분석을 실시하였다. 선택된 형질 전환된 생쥐를 #3, #6, #7, #8, #11, #13 및 #15로 명명하였다.Plasmid pGbc5.5hGH was digested with restriction enzymes NotI and XhoI, electrophoresed with 0.7% agarose gel and purified by passing through an Ellutip-D column (Schleicher & Schuell, Germany). The purified human growth hormone gene was adjusted to a concentration of 4 μg / ml with 10 mM Tris solution to which 0.1 mM EDTA was added. Purified 4 μg / mL human growth genes were finely injected into 1-cell embryos obtained from C57BL / 6 × CBA hybrid mice, and the micro-implanted embryos were implanted into pseudo-pregnant ICR surrogate mothers. The baby rats were produced. A part of the ear tissue of the produced little mouse was cut and digested, and the digested tissue solution was subjected to PCR analysis using the primer of Example 3. Selected transformed mice were named # 3, # 6, # 7, # 8, # 11, # 13 and # 15.

실시예 5 : 형질 전환된 쥐의 유즙에서 인체 성장 호르몬의 존재 확인Example 5 Confirmation of Human Growth Hormone in Milk of Transgenic Mice

상기 실시예 4에서 얻은 #3, #6, #7, #8, #11, #13 및 #15인 형질 전환된 생쥐계통의 암컷 쥐들을 번식시켜 수유 10일째 되었을 때, 유즙을 채취하여 유즙내 인체 성장 호르몬 존재를 다음과 같은 방법으로 확인하였다.When the female rats of the transgenic mouse strains # 3, # 6, # 7, # 8, # 11, # 13 and # 15 obtained in Example 4 were bred and fed on the 10th day of lactation, the milk was collected and milked. The presence of human growth hormone was confirmed by the following method.

먼저, 유즙을 채취하기 위해 새끼 쥐들과 격리시킨 3시간 후, 옥시토신 10 IU를 복강주사하고, 동시에 유선을 마사지하면서 유즙을 채취하였다. 채취한 유즙을 14,000 g에서 30분간 원심분리하였다. 원심분리하여 얻은 유청 1 ㎕를 12% SDS-PAGE에서 전기영동하고 쿠마시 블루로 염색하였을 때, 크기가 22 kDa인 인체 성장호르몬 단백질이 다량 검출되었다(도 2).First, after 3 hours of isolation from the rats to collect milk, oxytocin 10 IU was intraperitoneally injected, and milk was collected while massaging the mammary gland. The collected milk was centrifuged at 14,000 g for 30 minutes. When 1 μl of whey obtained by centrifugation was electrophoresed in 12% SDS-PAGE and stained with Coomassie Blue, a large amount of human growth hormone protein of 22 kDa was detected (FIG. 2).

실시예 6 : 형질 전환된 쥐의 유즙에서 인체 성장 호르몬의 함량 확인Example 6 Confirmation of the Content of Human Growth Hormone in the Milk of Transgenic Mice

유즙내 인체 성장 호르몬의 함량을 정량분석하기 위하여, 상기 실시예 5에서 얻은 유청을 이용하여 RIA 분석법(radioimmunoassay ; DPC사 제품)으로 정량하여, 결과를 첨부 도면의 도 2의 하단에 숫자로 나타내었다. #3, #8, #11, #13 및 #15인 형질 전환된 생쥐계통의 암컷 쥐들은 인체 성장 호르몬을 3.1 mg/㎖ ∼ 16.1 mg/㎖의 고농도로 생산하고 있음을 확인하였다. 그 외의 두 계통 #6 및 #7은 각각 0.6 mg/㎖ 및 0.3 mg/㎖ 농도로 1 mg/㎖ 이하의 농도이지만, 역시 상당량의 인체 성장 호르몬을 발현하였다. 이상의 분석결과, 모든 계통에서 인체 성장 호르몬이 상당히 높은 수준으로 발현되었으며, 7마리 중 5마리는(70% 이상)은 고농도로 발현하였다.In order to quantitatively analyze the content of human growth hormone in milk, the whey obtained in Example 5 was used to quantify by RIA assay (radioimmunoassay; manufactured by DPC), and the results are shown numerically at the bottom of FIG. 2 in the accompanying drawings. . Female mice of the transgenic mouse strains # 3, # 8, # 11, # 13 and # 15 were found to produce human growth hormone at high concentrations of 3.1 mg / ml to 16.1 mg / ml. The other two lines # 6 and # 7 had concentrations of up to 1 mg / ml at concentrations of 0.6 mg / ml and 0.3 mg / ml, respectively, but also expressed significant amounts of human growth hormone. As a result, the human growth hormone was expressed at a considerably high level in all lines, and 5 out of 7 (more than 70%) were expressed at high concentration.

실시예 8 : 인체 성장 호르몬 유전자의 조직 특이적 발현Example 8 Tissue Specific Expression of Human Growth Hormone Gene

인체 성장 호르몬 유전자가 조직 특이적으로 발현되는지를 확인하기 위하여, #3, #8, #11, #13 및 #15인 형질 전환된 생쥐계통의 암컷 쥐들을 대상으로 비유기 10일째, 유선, 간, 비장, 췌장, 신장, 폐, 심장, 침샘 및 뇌 조직을 적출하고, 샘부룩의 방법에 따라 상기 조직의 전체 RNA를 추출하고, 각각의 추출한 15 μg RNA를 1% 포름알데히드-아가로스 겔상에서 전기영동한 후, 나일론막으로 옮겼다[Sambrook et al., Mol. cloning: a laboratory manual, pp. 7.3 ∼ 7.23, CSH Press (1989)]. 인체 성장 호르몬 유전자를 [α-32P]dCTP(아머샴)로 라벨하고, 제한효소 PvuII로 절단분획 한 다음 이것을 탐침자로 하여 노던 블럿(northern blot)을 하였다.To determine whether tissue growth hormone genes are expressed in a tissue-specific manner, female rats of the transgenic mouse strains # 3, # 8, # 11, # 13, and # 15 were treated with mammary gland and liver on day 10 , Spleen, pancreas, kidney, lung, heart, salivary gland and brain tissues were extracted, total RNA of the tissues was extracted according to Samburk's method, and each extracted 15 μg RNA was extracted on 1% formaldehyde-agarose gel. After electrophoresis, transfer to nylon membrane [Sambrook et al., Mol. cloning: a laboratory manual, pp. 7.3 to 7.23, CSH Press (1989)]. Human growth hormone genes were labeled with [α- 32 P] dCTP (Amersham), cleaved with restriction enzyme PvuII, and subjected to Northern blot using this as a probe.

도 3은 상기 노던 블럿의 결과를 나타낸 것으로, 인체 성장 호르몬이 주로 유선에서만 과량 발현되는 매우 엄격한 조직 특이성을 보였다. #15 계통의 심장에서도 인체 성장 호르몬이 발현되었으나 극히 낮은 수준이었으며, 타 조직 및 대조군의 조직에서는 전혀 검출되지 않았고, 비정상적인 발현으로 말미암아 발생할 수 있는 번식 장애 현상은 어느 계통에서도 확인되지 않았다.Figure 3 shows the results of the northern blot, showing very stringent tissue specificity in which human growth hormone is overexpressed mainly in the mammary gland. Human growth hormone was expressed in the heart of the # 15 strain, but was extremely low. It was not detected in other tissues or in the control tissues. No abnormality was found in any of the strains.

이상에서 상세히 설명하였듯이, 본 발명은 약 5.5 kb 크기의 흑염소 유래의 베타-카세인 프로모터에 인체 성장 호르몬 유전자를 융합하여 신규 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)를 제조하고, 상기의 제조한 플라스미드로 형질 전환된 모든 생쥐계통은 인체 성장 호르몬을 유선에서 조직 특이적으로 다량 분비하며, 특히 상기의 형질 전환된 생쥐의 70% 이상은 유선에서 3.1 ∼ 16.1 mg/㎖의 고농도의 인체 성장 호르몬을 생산한다.As described in detail above, the present invention is a novel plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P) was prepared by fusing human growth hormone gene to a beta-casein promoter derived from a black goat of about 5.5 kb in size, and transformed into the plasmid prepared above. All mouse strains produce tissue-specific high levels of human growth hormone in the mammary glands, and in particular, more than 70% of the transformed mice produce high concentrations of human growth hormone of 3.1-16.1 mg / ml in the mammary gland.

<110> KRIBB<110> KRIBB

<120> Plasmid transforming animals to produce human growth hormone from their milk<120> Plasmid transforming animals to produce human growth hormone from their milk

<130> 1<130> 1

<160> 2<160> 2

<170> KOPATIN 1.0<170> KOPATIN 1.0

<210> 1<210> 1

<211> 25<211> 25

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence<213> Artificial Sequence

<220><220>

<223> primer 1<223> primer 1

<400> 1<400> 1

caacaaatcc ccactatcta gagga 25caacaaatcc ccactatcta gagga 25

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<211> 29<211> 29

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<213> Artificial Sequence<213> Artificial Sequence

<220><220>

<223> primer 2<223> primer 2

<400> 2<400> 2

gtaatcgata agaagtgaag gagaagctg 29gtaatcgata agaagtgaag gagaagctg 29

Claims (4)

5.5 kb 크기의 흑염소 유래의 베타-카제인 유전자 및 인체 성장 호르몬 유전자가 포함된 것임을 특징으로 하는 형질 전환용 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P).Transgenic plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P), characterized in that it contains a beta-casein gene and a human growth hormone gene derived from a black chlorine of 5.5 kb. 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)로 형질 전환되어 유선으로부터 인체 성장 호르몬을 생산하는 것임을 특징으로 하는 형질 전환된 포유동물.Transformed mammal, characterized in that it is transformed with plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P) to produce human growth hormone from the mammary gland. 제 2 항에 있어서, 상기 형질 전환된 포유동물의 70% 이상이 유선으로부터 3.1 ∼ 16.1 mg/㎖의 농도로 인체 성장 호르몬을 생산하는 것임을 특징으로 하는 형질 전환된 포유동물.The transformed mammal according to claim 2, wherein at least 70% of the transformed mammal produces human growth hormone at a concentration of 3.1-16.1 mg / ml from the mammary gland. 플라스미드 pGbc5.5hGH(KCTC 8949P)를 포유동물의 수정란에 미세주입하여 형질 전환된 동물을 탄생시킨 후, 동물을 사육하여 유즙으로부터 인체 성장 호르몬을 분리하는 과정을 특징으로 하는 인체 성장 호르몬의 생산 방법.A method of producing human growth hormone, characterized by microinjecting plasmid pGbc5.5hGH (KCTC 8949P) into a fertilized egg of a mammal to produce a transformed animal, and then breeding the animal to separate human growth hormone from milk.
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