KR20010082143A - Production method of recombinant rotavirus structural proteins and vaccine composition - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for producing capside proteins of recombinant rotavirus is provided. And vaccine compositions produced thereby is also provided. Therefore, the rotavirus can be cheaply and effectively produced in higher yield and low contamination possibility. CONSTITUTION: The method for producing capside proteins of recombinant rotavirus comprises the steps of: preparing an expression plasmid containing cDNA fragment encoding the capside protein of rotavirus to be controlled by a promotor that regulates plant specific expression and a selection mark gene; inserting the expression plasmid into a plant cell; inducing the formation of calluses from the plasmid containing plant cell; incubating the calluses; recovering proteins expressed from the calluses. Wherein, cDNA encoding VP2 of human rotavirus is represented by SEQ ID NO: 1 and rotavirus is derived from humans, bovines, monkeys, pigs, dogs, cats, birds or mice. The vaccine composition useful for the treatment of rotavirus related diseases contains the capside proteins of recombinant rotavirus as an active ingredient.

Description

재조합 로타바이러스의 구성체 단백질의 생산방법 및 이 방법으로 생산된 백신 조성물 {Production method of recombinant rotavirus structural proteins and vaccine composition}Production method of recombinant rotavirus structural proteins and vaccine composition

본 발명은 형질전환된 식물 세포를 배양하여 각각의 재조합 로타바이러스 구성체 단백질 및 상기 단백질들을 유효성분으로 하는 백신 조성물을 생산하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로타바이러스의 구성체 단백질을 암호화하는 유전자를 포함하는 식물 발현벡터를 작제하고, 이를 이용하여 식물 세포를 형질전환하고 그 배양액으로부터 로타바이러스 항원을 포함하는 백신 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a recombinant rotavirus construct protein and a vaccine composition comprising the proteins as an active ingredient by culturing transformed plant cells, and more specifically, to a gene encoding a construct protein of rotavirus. The present invention relates to a method for constructing a plant expression vector comprising the same, transforming plant cells using the same, and preparing a vaccine composition comprising a rotavirus antigen from the culture.

1973년 호주의 Bishop에 의하여 처음 발견된 로타바이러스(Rotavirus)는 레오비리데(Reoviridae) 과에 속하는 이중가닥 RNA 바이러스의 일종으로 유아에게서 흔히 발생하는 급성 위장염을 일으키며, 통상적으로는 배설-경구 경로에 의해 약 1 내지 3일의 잠복기를 거쳐 사람에서 사람으로 전염된다. 6 내지 24개월령의 소아에서는 심한 질환으로 나타나지만, 신생아 또는 대부분의 성인에서는 가볍거나 무증상을 나타낸다. 이처럼 로타바이러스에 의한 급성 감염성 설사 질환은 세계 많은 지역에서 주된 사망 원인이 되고 있으며, 특히 개발도상국에서는 매년 약 100만 명의 환자가 로타바이러스에 의한 설사로 인해 사망하는 것으로 추정되고 있다 [참고문헌: Blacklow, N.R. & Greenburg, H.B., (1991) Viral gastroentertitisN. Engl. J. Med., 325:152-164, 1991]. 따라서 세계보건기구 (WHO)는 로타바이러스 감염의 보다 효율적인 억제 및 예방을 최우선 연구과제로 삼고 있다 [참고문헌: Glass, R. Iet al., (1994) Rotavirus vaccines: success by reassortmentScience265:1389-1391].Rotavirus, first discovered in 1973 by Bishop in Australia, is a type of double-stranded RNA virus belonging to the Reoviridae family that causes acute gastroenteritis that commonly occurs in infants. It spreads from person to person after an incubation period of about 1 to 3 days. It appears to be a serious disease in children 6 to 24 months of age, but mild or asymptomatic in newborns or most adults. Rotavirus-induced acute infectious diarrheal disease is the leading cause of death in many parts of the world, and in developing countries, it is estimated that about 1 million patients die each year from rotavirus-induced diarrhea. , NR & Greenburg, HB, (1991) Viral gastroentertitis N. Engl. J. Med ., 325: 152-164, 1991]. Therefore, the World Health Organization (WHO) has prioritized research to more effectively suppress and prevent rotavirus infection [Ref. Glass, R. I et al. , (1994) Rotavirus vaccines: success by reassortment Science 265: 1389-1391.

로타바이러스는 일반적으로 구형이며, 그 명칭은 독특한 외부 및 내부 또는 이중-쉘의 캡시드 구조로부터 유래한 것이다. 외부 캡시드는 그 직경이 약 70 nm이고, 내부 캡시드의 직경은 약 55 nm이다. 통상적으로 로타바이러스의 이중-쉘 캡시드 구조는 내부 단백질 쉘 또는 게놈을 포함하는 코어를 둘러싸고 있다. 로타바이러스의 게놈은 적어도 11 가지의 독특한 바이러스 단백질을 암호화하는 이중 가닥 RNA의 분절로 이루어져 있다. 로타바이러스의 내부 캡시드는 VP6와 VP2로 명명된 단백질로 이루어져 있고, VP4와 VP7은 이중-쉘 캡시드 구조의 외부에 존재하며 외부 캡시드를 이룬다. VP6는 그룹 특이 항원으로 로타바이러스는 VP6의 항원성에 따라 A-G의 7개의 그룹으로 나뉘어지며, VP2 단백질은 RNA 결합에 관여한다. A 그룹 로타바이러스는 다시 당단백질인 VP7에 의한 G형(glycoprotein)과 VP4에 의한 P형(protease-cleaved protein)으로 나뉘며 이 단백질들은 중화항체를 형성하여 바이러스의 중요한 면역원성에 관여한다 [참고문헌: Estes M. K.,et al., (1987) Synthesis and immunogenicity of the rotavirus major capsid antigen using a baculovirus expression system,J. Virol. 61:1488-1494; Estes M. K & Cohen J., (1989) Rotavirus gene structure and function.Microbiol. Rev.53:410-419; Desselberger U & McCrae M. A., (1994) The rotavirus genome.Curr. Microbiol. Immuno.185:31-66].Rotaviruses are generally spherical and their names are derived from the unique outer and inner or double-shell capsid structures. The outer capsid is about 70 nm in diameter and the inner capsid is about 55 nm in diameter. Typically, the double-shell capsid structure of rotaviruses surrounds the core containing the inner protein shell or genome. The genome of rotavirus consists of segments of double stranded RNA encoding at least 11 unique viral proteins. The inner capsid of rotavirus consists of proteins named VP6 and VP2, which are outside the double-shell capsid structure and form the outer capsid. VP6 is a group-specific antigen. Rotavirus is divided into seven groups of A-G according to the antigenicity of VP6. VP2 protein is involved in RNA binding. Group A rotaviruses are further divided into glycoproteins (G7) and glycoproteins (Glycoprotein) and VP4 (Ptease-cleaved proteins). Estes MK,et al., (1987) Synthesis and immunogenicity of the rotavirus major capsid antigen using a baculovirus expression system,J. Virol. 61: 1488-1494; Estes M. K & Cohen J., (1989) Rotavirus gene structure and function.Microbiol. Rev.53: 410-419; Desselberger U & McCrae M. A., (1994) The rotavirus genome.Curr. Microbiol. Immuno.185: 31-66.

로타바이러스에 의한 급성 설사 질환에 대한 치료법은 수분 및 전해질의 보충과 같은 비특이적인 체력 보조물의 투여로 제한되어 왔으며, 인체 로타바이러스의 모든 혈청형으로부터 완전하게 보호할 수 있는 효과적인 로타바이러스 백신의 개발이 요구되어 왔다. 이러한 시도로서 약화된 인체 로타바이러스의 생백신을 사용하거나, 소와 같은 동물의 로타바이러스 균주, 또는 인체 로타바이러스의 서로 다른 혈청형과 동물 로타바이러스의 RNA 분절들을 조합(reassortant)하여 사용하는 방법이 이용되어 왔다. 이러한 연구의 결과로 1998년 미국 백신회사인 Wyeth Laboratories 에서는 미국 식품의약안전청(FDA)의 승인을 받은 최초의 로타바이러스 백신인 RotaShield 를 발표한 바 있으며, 이는 레수스(rhesus)원숭이로부터 유래한 균주와 인체 로타바이러스 혈청형 3 종류를 재조합 (reassortant)하여 제조된 백신이다. 그러나 이 백신은 장중첩등의 부작용 등으로 인하여 1999년 미국 식품의약안전청(FDA)으로부터 잠정적으로 허가가 취소되었다[참고문헌:MMWR Morb. Mortal Wkly. Rep.,(1999) 5;48(43):1007].Therapies for acute diarrheal diseases caused by rotavirus have been limited to the administration of nonspecific fitness aids, such as replenishment of water and electrolytes, and the development of effective rotavirus vaccines that provide complete protection against all serotypes of human rotavirus. Has been required. This approach uses a live vaccine of attenuated human rotavirus, or a combination of rotavirus strains of animals such as cattle, or different serotypes of human rotavirus and RNA segments of animal rotavirus. Has been. As a result of these studies, in 1998, US vaccine company Wyeth Laboratories released RotaShield, the first rotavirus vaccine approved by the US Food and Drug Administration (FDA), which is based on strains derived from rhesus monkeys. A vaccine produced by reassortant three human rotavirus serotypes. However, the vaccine was temporarily revoked by the US Food and Drug Administration (FDA) in 1999 due to side effects such as intestinal overlap [Ref .: MMWR Morb. Mortal Wkly. Rep., (1999) 5; 48 (43): 1007.

한편 이와는 별도로 로타바이러스 구성체의 일부를 유전자 재조합 기술을 이용하여 대량생산하고 이를 소단위 백신(subunit vaccine)으로 사용하려는 연구가 진행되고 있다. 이러한 관점에서 많은 연구자들에 의해 대장균, 베큘로바이러스, 포유동물 발현시스템을 이용한 로타바이러스 캡시드 단백질의 발현 시스템이 연구되어 왔다 [참고문헌: Smith R. E.et al., (1989) Cloning and expression of the major inner capsid protein of SA-11 simian rotavirus inE. coli.Gene79:239-248; Tosser G.et al., (1992) Expression of the major capsid protein VP6 of group C rotavirus and synthesis of chimeric single-shelled particles by using recombinant baculoviruses.J. Virol. 66:5825-5831; Ito H.et al., (1997)Expression of the major inner capsid protein, VP6, of avian rotavirus in mammalian cells.Vet. Microbiol. 49:257-265].Separately, studies are being conducted to mass-produce a part of rotavirus constructs using genetic recombination technology and use it as a subunit vaccine. In view of this, many researchers have studied the expression system of rotavirus capsid proteins using E. coli, baculovirus, and mammalian expression systems [Ref . Smith RE et al. , (1989) Cloning and expression of the major inner capsid protein of SA-11 simian rotavirus in E. coli . Gene 79: 239-248; Tosser G. et al. , (1992) Expression of the major capsid protein VP6 of group C rotavirus and synthesis of chimeric single-shelled particles by using recombinant baculoviruses. J. Virol . 66: 5825-5831; Ito H. et al. , (1997) Expression of the major inner capsid protein, VP6, of avian rotavirus in mammalian cells. Vet. Microbiol . 49: 257-265.

그러나 점막세포를 통해 감염되는 로타바이러스는 세포 배양을 통해 대량생산하는 것이 어렵다. 즉, 대장균 등의 원핵세포 발현계에서는 자연형과 유사한 바이러스 단백질 입자를 생산하기 어려워 항원성을 제대로 나타내지 못하며, 동물세포를 이용한 경우에는 배양과정 중 오염 위험과 정제의 어려움 및 높은 생산비용과 낮은 수율로 인해 만족할 만한 생산 효과를 얻지 못하였다.However, rotaviruses infected through mucosal cells are difficult to mass-produce through cell culture. That is, prokaryotic expression systems such as Escherichia coli are difficult to produce viral protein particles similar to those of natural forms, and thus do not exhibit antigenicity properly.In case of using animal cells, the risk of contamination and difficulty in purification, high production cost, and low yield are obtained. As a result, satisfactory production effects were not obtained.

또한 대부분 로타바이러스로 인한 질환은 위생시설이 부족하고 백신의 보급이 어려운 개발도상국에서 많이 발병하고 있기 때문에 다른 세포들을 이용한 바이러스 구성체 단백질 및 이를 이용한 백신 생산 방법의 기술적 성공이 가능할지라도 생산에 드는 고비용과 고판매가를 고려하면 실제 상용화에는 상당한 시간과 연구가 필요하다. 반면, 식물 특히 먹을 수 있는 식물을 통해 로타바이러스 구성체 단백질을 생산하고 이를 백신으로 이용할 수 있다면 생산 비용의 절감은 물론 정제과정의 불필요, 운반 및 보관의 효율성 면에서 뛰어난 경제성을 가질 수 있다.In addition, most of the diseases caused by rotavirus are developed in developing countries where sanitary facilities and vaccines are difficult to spread. However, even if the technical success of the virus-constituted proteins and vaccine production methods using other cells is possible, Considering the high selling price, the actual commercialization requires considerable time and research. On the other hand, if the rotavirus component protein can be produced and used as a vaccine through plants, particularly edible plants, it can be economically effective in terms of reducing production costs, eliminating the need for purification, transportation and storage.

이에 본 발명자들은 로타바이러스의 캡시드 유전자를 포함하는 식물 발현벡터로 식물 세포를 형질전환시키고, 이를 적당한 조건에서 배양하면 상기 식물 세포로부터 바람직한 점막성 및 전신성 면역반응을 유도할 수 있는 로타바이러스 구성체 단백질 및 이를 이용한 백신 조성물을 생산할 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors transformed plant cells with plant expression vectors comprising a capsid gene of rotavirus, and when cultured under appropriate conditions, rotavirus construct proteins capable of inducing a desirable mucosal and systemic immune response from the plant cells, and The present invention has been completed by discovering that a vaccine composition using the same can be produced.

따라서, 본 발명의 목적은 형질전환 식물 세포를 배양함으로써 바람직한 면역반응을 유도할 수 있는 로타바이러스의 구성체 단백질을 대량으로 생산하는 방법을 제공하는 것이다. 또한 상기 형질전환 식물을 제조하기 위한 식물 발현 벡터를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for the treatment of rotavirus that can induce a desirable immune response by culturing transgenic plant cells. Construct proteins It is to provide a method for mass production. It is another object of the present invention to provide a plant expression vector for producing the transgenic plant.

또한 본 발명의 목적은 상기 형질전환 식물 세포의 배양액으로부터 회수된 로타바이러스 구성체 단백질을 유효성분으로 하는 장염 치료용 또는 예방용 백신 조성물을 제공하는 것이다. 특히 본 발명은 상기 바이러스 유사입자를 먹을 수 있는 식물 세포로부터 생산함으로써 식용 백신 또는 경구용 백신으로 사용하는 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a vaccine composition for the treatment or prophylaxis of enteritis comprising the Rotavirus construct protein recovered from the culture medium of the transformed plant cells as an active ingredient. In particular, an object of the present invention is to provide a use for use as an edible vaccine or an oral vaccine by producing the virus like particles from edible plant cells.

나아가 본 발명의 목적은 로타바이러스 관련 질환의 치료 또는 예방용 백신으로서, 생산 비용이 저렴하고, 대량 생산이 가능하며, 정제의 필요성이 적고, 바람직한 점막성 면역 및 전신성 면역반응을 유도할 수 있는 경구용 백신을 제공하는 것을 목적으로 한다.Furthermore, an object of the present invention is a vaccine for the treatment or prevention of rotavirus-related diseases, which is low in production cost, mass-produced, requires little purification, and can induce desirable mucosal and systemic immune responses. It is an object to provide a vaccine for use.

도 1a 내지 도 1d는 각각 식물 형질전환용 이원 벡터(binary vector)인 pILTAB357-VP6, pILTAB357-VP2, pILTAB357-VP4 및 pILTAB357-VP7의 구조를 나타내는 개열지도이고, 1A to 1D are cleavage maps showing the structures of binary vector for plant transformation, pILTAB357-VP6, pILTAB357-VP2, pILTAB357-VP4, and pILTAB357-VP7, respectively.

CsVMV promoter: 카사바 엽맥 모자이크 바이러스 프로모터CsVMV promoter: cassava lobe mosaic virus promoter

NOS promoter : 노파린 합성 효소 (nopalin synthase)의 프로모터NOS promoter: promoter of nopalin synthase

NOS 3' : 노파린 합성 효소의 전사종결부위NOS 3 ': transcription termination site of noparin synthase

NPTⅡ : 네오마이신 포스포트랜스퍼라제 Ⅱ의 유전자NPTII: gene of neomycin phosphotransferase II

도 2a 내지 도 2d는 재조합 로타바이러스 단백질 VP6, VP2, VP4 및 VP7 각각에 대한 정상 및 형질전환된 토마토 세포의 웨스턴 블롯 분석 결과를 나타낸 도면이며, 2A to 2D show the results of Western blot analysis of normal and transformed tomato cells for recombinant rotavirus proteins VP6, VP2, VP4 and VP7, respectively.

M: 분자량 마커,M: molecular weight marker,

1: 정상세포의 세포내 분획,1: intracellular fraction of normal cells,

2: 정상세포의 배지 분획,2: medium fraction of normal cells,

3: 형질전환된 토마토 세포의 세포내 분획3: intracellular fraction of transformed tomato cells

4: 형질전환된 토마토 세포의 배지 분획, 여기에서 화살표는 재조합 로타바이러스 단백질 VP6, VP2, VP4 및 VP7 각각을 나타낸다.4: Media fraction of transformed tomato cells, wherein arrows indicate recombinant rotavirus proteins VP6, VP2, VP4 and VP7, respectively.

도 3a는 형질전환 세포의 진탕 플라스크 배양에서 세포의 농도와 재조합 로타바이러스 단백질 VP6 발현의 경시적 변화를 나타낸 그래프이고, 3A is a graph showing changes over time in cell concentration and recombinant Rotavirus protein VP6 expression in shake flask cultures of transformed cells,

: 1차 조업: 2차 조업 1st operation 2nd operation

도 3b는 1차 및 2차 조업에서 각각 배양후 12, 15, 18, 21일 째에 웨스턴 블롯 분석을 실시하여 재조합 로타바이러스 단백질 VP6의 발현을 조사한 결과를 나타낸 것이다. 여기에서 5번째 레인의 "C"는 0.2 ㎍의 대장균에서 얻은 정제 융합 VP6 단백질을 나타낸다. Figure 3b shows the results of Western blot analysis on the expression of recombinant rotavirus protein VP6 at 12, 15, 18, 21 days after incubation in the first and second operations, respectively. Herein, "C" in lane 5 represents purified fusion VP6 protein obtained from 0.2 µg E. coli.

도 4a는 형질전환 세포의 진탕 플라스크 배양에서 세포 밀도와 G1 혈청형을 갖는 재조합 로타바이러스 단백질 VP7 발현의 경시적 변화를 나타낸 그래프이고, 4A is a graph showing the change over time of recombinant Rotavirus protein VP7 expression with cell density and G1 serotype in shake flask culture of transformed cells,

: 1차 조업: 2차 조업 1st operation 2nd operation

도 4b는 1차 및 2차 조업에서 각각 배양후 2, 3, 4, 5, 6, 7일 째에 웨스턴 블롯 분석을 실시하여 G1 혈청형을 갖는 재조합 로타바이러스 단백질 VP7의 발현을 조사한 결과를 나타낸 것이다. Figure 4b shows the results of Western blot analysis on the 2nd, 3rd, 4th, 5th, 6th, and 7th day after incubation in primary and secondary operations to examine the expression of recombinant rotavirus protein VP7 with G1 serotype. will be.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 로타바이러스의 구성체 단백질을 생산하는 유전자를 식물 세포에 삽입하여 형질전환시키고, 이를 배양하여 배양액으로부터 로타바이러스 구성체 단백질과 상기 단백질을 유효성분으로 하는 백신조성물을 생산하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, in the present invention, the gene for producing a constitutive protein of rotavirus is inserted into a plant cell and transformed, and the cultivated by culturing the rotavirus constitutive protein and a vaccine composition containing the protein as an active ingredient. Provide a way to.

본 발명의 식물세포를 이용한 로타바이러스 구성체 단백질의 생산방법은,Method for producing rotavirus construct protein using the plant cell of the present invention,

1) 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 cDNA 절편이 식물 특이적 발현을 조절하는 프로모터에 의해 조절되도록 연결되고, 추가적으로 선별 표지 유전자를 포함하는 발현 플라스미드를 제조하는 단계;1) preparing an expression plasmid comprising cDNA fragments encoding rotavirus construct proteins regulated by a promoter regulating plant specific expression and additionally comprising a selection marker gene;

2) 상기 발현 플라스미드를 식물 세포로 도입하는 단계;2) introducing said expression plasmid into plant cells;

3) 상기 형질전환된 식물 세포로부터 캘러스 형성을 유도하는 단계;3) inducing callus formation from the transformed plant cells;

4) 상기 캘러스를 배양하는 단계; 및4) culturing the callus; And

5) 상기 배양액에서 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 cDNA로부터 발현된 재조합 로타바이러스 구성체 단백질을 회수하는 단계로 구성된다.5) recovering the recombinant rotavirus construct protein expressed from the cDNA encoding the rotavirus construct protein in the culture.

단계 1의 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 유전자로는 로타바이러스의 캡시드 단백질을 암호화하는 유전자라면 인체 로타바이러스 유래의 유전자는 물론 소와 같은 동물 로타바이러스 유래의 유전자 등 어느 것이나 사용할 수 있으며, VP6 내부 캡시드 단백질을 암호화하는 유전자, VP2 내부 캡시드 단백질을 암호화하는 유전자, VP4 외부 캡시드 단백질을 암호화하는 유전자, VP7 외부 캡시드 단백질을 암호화하는 유전자 등을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 목적하는 로타바이러스 유전자는 로타바이러스 관련 질환에 걸린 피검체의 배설물로부터 공지의 중합효소 연쇄반응(PCR)을 통해 증폭하여 얻을 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 VP6 단백질을 암호화하는 유전자 단편을 함유하는 플라스미드 pGEM-VP6(KCTC 8984P)를 제한효소로 절단하여 사용하였고, 본 발명의 바람직한 또다른 실시예에서는 로타바이러스 관련 질환에 걸린 사람의 배설물로부터 VP2, VP4 및 G1, G2, G3, G4의 혈청형을 갖는 VP7 단백질을 암호화하는 cDNA 절편을 분리, 증폭하여 사용하였다.As the gene encoding the rotavirus constituent protein of step 1, any gene encoding the rotavirus capsid protein can be used, as well as genes derived from human rotaviruses, as well as genes derived from animal rotaviruses such as cows. It is preferable to use a gene encoding a protein, a gene encoding a VP2 inner capsid protein, a gene encoding a VP4 outer capsid protein, a gene encoding a VP7 outer capsid protein, and the like. The desired rotavirus gene can be obtained by amplification from known excretion of a subject suffering from rotavirus-related disease through a known polymerase chain reaction (PCR). In a preferred embodiment of the present invention, the plasmid pGEM-VP6 (KCTC 8984P) containing the gene fragment encoding the VP6 protein was digested with a restriction enzyme, and in another preferred embodiment of the present invention, a rotavirus-related disease The cDNA fragments encoding VP2, VP4 and VP7 proteins having the serotypes of G1, G2, G3, and G4 were isolated and amplified from human feces.

또한 단계 1의 목적하는 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 cDNA 절편을 발현시키는 재조합 플라스미드는 공지의 식물 발현용 벡터를 기본 벡터로 하여 제조될 수 있으며, 일반적인 이원 벡터(binary vector), 코인테그레이션 벡터(cointegration vector) 또는 T-DNA 부위를 포함하지 않지만 식물에서 발현될 수 있도록 디자인된 일반 벡터가 사용될 수 있다.In addition, recombinant plasmids expressing cDNA fragments encoding the desired rotavirus construct protein of step 1 can be prepared using known plant expression vectors as a base vector, and include a general binary vector and a cointegration vector. vector) or a general vector which does not contain the T-DNA site but is designed to be expressed in plants can be used.

바람직한 이원 벡터의 예로 본 발명에서는, 식물 세포의 형질전환을 위해 T-DNA 중 외래 유전자의 감염에 관여하는 왼쪽 경계(left border)와 오른쪽 경계(right border)를 포함하며, 그 사이에 카사바 엽맥 모자이크 바이러스 프로모터, 노파린 합성 효소의 프로모터, 노파린 합성 효소의 전사종결부위를 포함하고 이외에 형질전환체 선별을 위한 표지 유전자를 도입한 이원 벡터에 로타바이러스 구성체 단백질 VP6, VP2, VP4 또는 VP7을 암호화하는 유전자를 각각 삽입하여 작제된 최종적인 이원 벡터, 예컨대, pILTAB357-VP6, pILTAB357-VP2, pILTAB357-VP4, pILTAB357-VP7 등을 사용하였다.As an example of a preferred binary vector, the present invention includes a left border and a right border involved in the infection of a foreign gene in T-DNA for transformation of plant cells, with a cassava leaf vein mosaic in between. Encoding a rotavirus construct protein VP6, VP2, VP4 or VP7 in a binary vector containing a viral promoter, a promoter of noparin synthase, a transcription termination site of noparin synthase, and a label gene for transformant selection The final binary vectors constructed by inserting the genes respectively, such as pILTAB357-VP6, pILTAB357-VP2, pILTAB357-VP4, pILTAB357-VP7 and the like, were used.

식물 특이적 발현을 조절하는 프로모터로는 상기의 카사바 엽맥 모자이크 바이러스 프로모터 외에도 유비퀴틴(Ubiquitin) 프로모터, 양배추 모자이크 바이러스 35S 프로모터(CaMV 35S promoter), 액틴(actin) 프로모터, PG 프로모터 또는 엔도스펌 특이 프로모터(endosperm-specific promoter) 등 식물 세포 내에서 재조합 단백질의 발현을 최대화하는 공지의 프로모터가 모두 사용될 수 있다.In addition to the cassava leaf vein mosaic virus promoter described above, promoters for controlling plant-specific expression include the ubiquitin promoter, the cabbage mosaic virus 35S promoter, the actin promoter, the PG promoter, or the endosperm specific promoter. All known promoters for maximizing expression of recombinant proteins in plant cells, such as -specific promoters, can be used.

단계 2의 식물 세포 형질전환에 있어, 이원 벡터 또는 코인테그레이션 벡터를 사용하는 경우에는 아그로박테리움(Agrobacterium)에 의해 매개되는 식물 세포 형질전환법을 사용할 수 있으며, 아그로박테리움 튜마파시엔스(Agrobacterium tumefaciens) 또는 아그로박테리움 라이조게네스(Agrobacterium rhizogenes)를 사용할 수 있다.In the transformed plant of step 2 cells, when using a binary vector or co-integration vectors are available for transposition transformed plant cells mediated by Agrobacterium (Agrobacterium), Agrobacterium tube Mapo when Enschede (Agrobacterium tumefaciens ) or Agrobacterium rhizogenes .

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 작제된 이원 벡터를 공지의 삼친교잡법 (triparental mating)을 통하여 아그로박테리움 튜마파시엔스 (Agrobacterium tumefaciens)에 도입시켰다. 삼친 교잡법은 접합(conjugation)에 필요한 기능을 가진 헬퍼 플라스미드를 함유한 대장균 균주, 목적 유전자를 포함하는 재조합 플라스미드를 함유하는 대장균 균주 및 목적 유전자를 도입하고자 하는 식물 세포 형질전환용 아그로박테리움 균주를 공동 배양함으로써 아그로박테리움에 목적 유전자를 갖는 플라스미드를 도입하는 방법이다. 구체적으로, 이 삼친 교잡법에 사용된 모체 균주로는 pILTAB357-VP6를 가지고 있는 대장균 균주를 이용하였으며, 상기 삼친 교잡법에 의해 형질전환된 아그로박테리움 균주로 토마토의 묘본으로부터 잘라낸 자엽을 형질전환시켰다.In a preferred embodiment of the present invention, the constructed binary vector was introduced into Agrobacterium tumefaciens through known triparental mating. Swallowed hybridization method includes E. coli strain containing a helper plasmid having the function necessary for conjugation, E. coli strain containing a recombinant plasmid containing the target gene, and Agrobacterium strain for plant cell transformation to which the target gene is to be introduced. It is a method of introducing a plasmid having a target gene into Agrobacterium by co-culture. Specifically, E. coli strains having pILTAB357-VP6 were used as parent strains used in the parenting hybridization method, and cotyledon cut from tomato seedlings was transformed with the Agrobacterium strain transformed by the parental hybridization method. .

그밖에도 T-DNA 부위를 포함하지 않는 벡터를 이용하여 단자엽 식물을 형질전환하는 경우에는, 폴리에틸렌 글리콜을 이용한 침전법(polyethylene glycol-mediated uptake), 전기천공법(electroporation) 또는 마이크로 입자 총법 (microparticle bombardment) 등이 사용될 수 있으며, 단일 DNA를 사용하는 형질전환 및 다중 DNA를 사용하는 동시 형질전환법을 사용하여도 좋다.In addition, when transforming monocotyledonous plants using vectors containing no T-DNA site, polyethylene glycol-mediated uptake, electroporation or microparticle bombardment using polyethylene glycol is used. ) May be used, and a transformation using a single DNA and a simultaneous transformation using multiple DNAs may be used.

형질전환된 세포들은 당업계에 공지된 표준 기술을 사용하여 식물체로 재분화시킨다. 상기와 같은 방법으로 형질전환될 수 있는 식물로는 상치, 배추, 무, 감자, 토마토 등의 쌍자엽 식물과 벼, 보리, 바나나 등의 단자엽 식물을 모두 사용할 수 있다. 특히 먹을 수 있는 식물체를 형질전환시켜 로타바이러스구조 단백질및 유사입자를 생산하는 경우 식물체 자체를 직접 섭취함으로써 면역반응을 유도할 수도 있으므로, 식용 백신으로 효과적으로 이용될 수 있다.Transformed cells are re-differentiated into plants using standard techniques known in the art. As plants that can be transformed by the above method, both dicotyledonous plants such as lettuce, cabbage, radish, potatoes, tomatoes, and monocotyledonous plants such as rice, barley, and banana can be used. In particular, in the case of transforming edible plants to produce rotavirus structural proteins and analogous particles, the immune response can be induced by directly ingesting the plants themselves, and thus can be effectively used as an edible vaccine.

형질전환 식물체를 선별하기 위한 표지 유전자로는 항생제 내성 유전자가 주로 이용되지만 이에 한정되는 것은 아니며, 제초제 내성 유전자, 대사관련 유전자, 발광 유전자, GFP(green fluorescence protein), GUS(β-glucuronidase) 유전자, GAL(β-galactosidase) 유전자 등이 사용될 수 있다. 구체적으로 네오마이신 포스포트랜스퍼라제 Ⅱ (NPT Ⅱ) 유전자, 하이그로마이신 포스포트랜스퍼라제 유전자, 포스피노트리신 아세틸트랜스퍼라제 유전자 또는 다이하이드로폴레이트 환원효소 유전자 등이 사용될 수 있다.Antibiotic resistance genes are mainly used as marker genes for selecting transgenic plants, but are not limited thereto. Herbicide resistance genes, metabolic genes, luminescent genes, GFP (green fluorescence protein), GUS (β-glucuronidase) gene, GAL (β-galactosidase) gene and the like can be used. Specifically, neomycin phosphotransferase II (NPT II) gene, hygromycin phosphotransferase gene, phosphinothricin acetyltransferase gene or dihydrofolate reductase gene and the like can be used.

한편, 본 발명의 형질전환된 식물 세포의 배양은 일반적인 현탁배양 외에도 고위상 회전벽 반응기를 이용한 미세중력 배양법을 이용할 수 있다. 고위상 회전벽 반응기를 이용하는 경우 일반적인 현탁배양에 비해 세포의 성장속도가 매우 느린 것으로 나타났는데, 이는 미세중력 모의 환경에 적응하기 위하여 세포 성장의 지연기(lag phase)가 길어지기 때문이다. 그러나 세포 중량 당 각 로타바이러스 단백질의 생산량은 진탕배양의 경우와 유사한 것으로 확인되었다.On the other hand, the culture of the transformed plant cells of the present invention can be used in addition to the general suspension culture microgravity culture method using a high-phase rotary wall reactor. When using the high-phase rotary wall reactor, the growth rate of the cells was found to be very slow compared to the general suspension culture because the lag phase of the cell growth is long to adapt to the microgravity simulation environment. However, the production of each rotavirus protein per cell weight was found to be similar to that of shaking culture.

또한 본 발명은 상기와 같이 제조된 로타바이러스 구성체 단백질 VP2, VP6, VP4 및 VP7이 서로 폴딩(folding)되어 결합함으로써 제조될 수 있는 로타바이러스 유사입자를 제공한다. 본 명세서에서 '로타바이러스 유사입자'란 하나 이상의 캡시드 단백질의 조합 또는 이들이 세포 내에서 자가조합(self-assembly)된 것으로 항원성을 나타내는 입자를 의미한다.In addition, the present invention is a rotavirus prepared as described above Construct proteins VP2, VP6, VP4 and VP7 are folded to each other to provide rotavirus analogs that can be prepared by binding. As used herein, 'rotavirus like particle' refers to a combination of one or more capsid proteins or particles that are antigenic as being self-assembly in a cell.

나아가, 본 발명은 상기와 같이 제조된 로타바이러스 구성체 단백질을 유효성분으로 하는 로타바이러스 관련 질환의 치료 또는 예방용 백신 조성물을 제공한다. 구체적으로, 상기 백신 조성물은 VP4와 G1 혈청형을 갖는 VP7, G2 혈청형을 갖는 VP7, G3 혈청형을 갖는 VP7 및 G4 혈청형을 갖는 VP7로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나이거나 그 이상을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는, VP2와 VP6을 포함하는 것이 바람직하다.Furthermore, the present invention is a rotavirus prepared as described above Construct proteins It provides a vaccine composition for the treatment or prevention of rotavirus-related diseases as an active ingredient. Specifically, the vaccine composition may comprise any one or more selected from the group consisting of VP4 with VP4 and G1 serotypes, VP7 with G2 serotypes, VP7 with G3 serotypes and VP7 with G4 serotypes. More preferably, it is preferable to include VP2 and VP6.

상기 백신 조성물의 제조를 위해 식물 세포에 의해 생산된 로타바이러스 구성체 단백질은 세포 배양액으로부터 공지의 방법에 의해 순수 분리하여 사용할 수도 있으나, 식용식물을 이용하여 형질전환한 경우에는 분리, 정제 과정을 거치지 않고, 식물 세포 자체, 그로부터 재분화시킨 형질전환 식물체의 일부 또는 그 추출물을 이용하여 제조하는 것이 비용 및 공정 면에서 바람직하다.Rotavirus construct protein produced by plant cells for the production of the vaccine composition may be used by pure separation from the cell culture by a known method, but when transformed using an edible plant without separation and purification It is preferable in terms of cost and process to prepare the plant cell itself, a part of the transformed plant re-differentiated therefrom, or an extract thereof.

본 발명의 로타바이러스 관련 질환의 치료 또는 예방용 백신은 임상투여시에 경구 또는 비경구로 투여가 가능하며 일반적인 의약품 제제의 형태로 사용될 수 있다.The vaccine for the treatment or prophylaxis of rotavirus-related diseases of the present invention can be administered orally or parenterally during clinical administration and can be used in the form of general pharmaceutical preparations.

즉, 본 발명의 식물 세포에서 생산한 로타바이러스 백신 조성물을 제제화하는 경우에는, 약제학적으로 일반적으로 사용되는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 제제화 할 수 있다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 로타바이러스 백신 조성물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트 (Calcium carbonate), 수크로스 (Sucrose) 또는 락토오스 (Lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜 (Propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔 (witepsol), 마크로골, 트윈 (tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용 될 수 있다.That is, the rotavirus vaccine composition produced by the plant cell of the present invention When formulated, it can be formulated using diluents or excipients such as fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrating agents, surfactants, etc., which are commonly used pharmaceutically. Solid form preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, and the like. At least one excipient such as starch, calcium carbonate, sucrose or lactose, gelatin and the like is mixed and prepared. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium styrate talc are also used. Oral liquid preparations include suspensions, solvents, emulsions, and syrups, and may include various excipients, such as wetting agents, sweeteners, fragrances, and preservatives, in addition to commonly used simple diluents such as water and liquid paraffin. . Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, lyophilized preparations, suppositories. As the non-aqueous solvent and the suspension solvent, propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oil such as olive oil, injectable ester such as ethyl oleate, and the like can be used. As a suppository base, witepsol, macrogol, tween 61, cacao butter, laurin butter, glycerogelatin and the like can be used.

그러나 대부분의 로타바이러스 백신의 접종이 유아를 대상으로 하고, 가급적 최초로 로타바이러스에 노출되기 전에 접종하는 것이 바람직하며, 특히 생후 2-24개월의 유아에게 집중적으로 이루어지기 때문에, 상기 백신의 제형은 유아에게 접종이 용이한 액상 경구제제, 주사제 또는 좌제의 형태가 보다 바람직하다.However, since most of the vaccines for rotavirus are intended for infants and are preferably given before the first exposure to rotavirus, especially in infants aged 2-24 months, the formulation of the vaccine is intended for infants. More preferred are liquid oral, injectable or suppository forms that are easy to inoculate.

이하, 본 발명을 형질전환된 토마토 세포의 현탁 배양물로부터 재조합 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 상보성 DNA(cDNA)를 발현시키는 발현계를 예로 들어 보다 구체적으로 설명하고, 재조합 로타바이러스 구성체 단백질을 발현하는 형질전환된 토마토 세포를 최적으로 배양하기 위한 시스템으로서 NASA에서 설계된 고위상 회전벽 반응기(High Aspect Rotating-Wall Vessel)를 이용한 발현계에 대하여 설명한다. 그러나, 이들 방법들은 본 명세서에서 인용한 문헌에 교시된 방법 또는 이들 문헌에 기재된 방법을 변형하여 수행하는 것도 가능하므로, 본 발명은 이들 특정의 실시형태에 국한된 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with an example of an expression system for expressing complementary DNA (cDNA) encoding a recombinant rotavirus construct protein from a suspension culture of transformed tomato cells, and expressing the recombinant rotavirus construct protein. An expression system using a High Aspect Rotating-Wall Vessel designed by NASA as a system for optimally culturing transformed tomato cells is described. However, since these methods can also be carried out by modifying the methods taught in the documents cited herein or the methods described in these documents, the present invention is not limited to these specific embodiments.

로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 cDNA 절편을 포함하는 벡터의 작제Construction of a vector comprising a cDNA fragment encoding a rotavirus construct protein

본 발명에서 사용된 유전자 클로닝 방법은 기술 분야에서 공지된 방법론을 채용하여 용이하게 수행할 수 있다. 이러한 방법론은, 예를 들면 문헌들 [Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, N.Y.; 및 Ausubel et al., 1989, Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associate and Wiley Interscience, N.Y.]에 잘 기술되어 있다.Gene cloning methods used in the present invention can be easily carried out by employing a methodology known in the art. Such methodologies are described, for example, in Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, N.Y .; And Ausubel et al., 1989, Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associate and Wiley Interscience, N.Y.

쌍자엽 식물, 특히 토마토의 형질전환시 널리 사용되는 바이너리 벡터의 종류는 매우 다양하며, 대다수의 바이너리 벡터가 국제 기관, 예컨대 CAMBIA(Center for the Application of Molecular Biology to International Agriculture, GPO Box 3200, Canberra ACT2601, Australia) 등에서 입수 가능하며, 기본적인 바이너리 벡터의 골격은 유전자가 전달되는 좌측 및 우측경계 부위에 형질전환체 선별마커 유전자, 프로모터, 전사종결부위 유전자 등을 다양하게 변형시켜 사용하고 있다.There are a wide variety of binary vectors that are widely used in the transformation of dicotyledonous plants, especially tomatoes, and the majority of binary vectors are international organizations such as CAMBIA (Center for the Application of Molecular Biology to International Agriculture, GPO Box 3200, Canberra ACT2601, Australia, etc., and the skeleton of the basic binary vector is used by variously transforming transformant selection marker genes, promoters, transcriptional termination genes, etc. in the left and right boundary regions where the genes are delivered.

본 발명의 실시예에서는 바이너리 벡터의 구성을 위해 인체 로타바이러스 VP6 단백질을 암호화하는 cDNA 절편을 함유하는 pGEM-VP6(KCTC 0944BP)를 사용하였고, 또한 서열번호 1로 표시되는 인체 로타바이러스 VP2를 암호화하는 cDNA 절편, 서열번호 2로 표시되는 인체 로타바이러스 VP4를 암호화하는 cDNA 절편, 서열번호 3으로 표시되는 인체 로타바이러스 VP6를 암호화하는 cDNA 절편 및 서열번호 4 내지 7으로 표시되는 서로 다른 혈청형을 갖는 인체 로타바이러스 VP7을 암호화하는 cDNA 절편을 포함하는 플라스미드를 사용하였으나, 본 발명의 실시에 적합한 벡터들은 이에 한정되지 않고, 상기 단백질들을 발현시킬 수 있는 임의의 클로닝 벡터를 사용하여 상기 유전자를 효율적으로 발현시킬 수 있는 것이면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 본 발명에서는 상기 cDNA 절편을 공지의 플라스미드 pILTAB357(Scripps Research Institute, 미국; Verdaguer 등, Isolation and expression in transgenic tobacco and rice plants, of the cassava vein mosaic virus promoter,Plant Molecular Biology31: 1129-1139, 1996)의 클로닝 부위에 삽입함으로써 벡터를 작제하고, 프로모터로서는 식물 형질전환용 이원 백터pILTAB357의 T-DNA 부위에 카사바 엽맥 모자이크 바이러스 (CsVMV) 프로모터를 사용하였으며, 선별 마커로서는 네오마이신 포스포트랜스퍼라아제 II(NPTII) 유전자를 삽입하여 식물 세포 발현용 플라스미드를 작제하였다 (도 1a 내지 도 1d 참조).In the embodiment of the present invention the human body for the configuration of the binary vector PGEM-VP6 (KCTC 0944BP) containing the cDNA fragment encoding the rotavirus VP6 protein was used, and also the cDNA fragment encoding human rotavirus VP2 represented by SEQ ID NO: 1, human rotavirus VP4 represented by SEQ ID NO: 2 A plasmid comprising a cDNA fragment encoding human body, a cDNA fragment encoding human rotavirus VP6 represented by SEQ ID NO: 3, and a cDNA fragment encoding human rotavirus VP7 having a different serotype represented by SEQ ID NOs: 4 to 7. Although used, the vectors suitable for the practice of the present invention are not limited thereto, and any vector can be used without particular limitation as long as it can efficiently express the gene using any cloning vector capable of expressing the proteins. In the present invention, the cDNA fragment is used in the known plasmid pILTAB357 (Scripps Research Institute, USA; Verdaguer et al., Isolation and expression in transgenic tobacco and rice plants, of the cassava vein mosaic virus promoter,Plant Molecular Biology31: 1129-1139, 1996) A vector was constructed by inserting it into the cloning site, and a cassava leaf vein mosaic virus (CsVMV) promoter was used as the promoter for the T-DNA site of the binary vector pILTAB357 for plant transformation, and neomycin phosphotransferase II (NPTII) as a selection marker. ) Genes were inserted to construct plasmids for plant cell expression (see FIGS. 1A-1D).

형질전환 절차Transformation Procedure

형질전환은 당업계에 공지된 통상의 방법을 이용하여 수행할 수 있다. 식물에 대한 형질전환은 아그로박테리움-매개 형질전환을 이용할 수 있으며, 문헌 [Paszkowsky et al., EMBO J 3:2717-2722 (1984)]에 예시된 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면 토마토에 대한 아그로박테리움-매개 형질전환법은 당업계의 문헌[An et al., EMBO J 4:227-288 (1985)] 등에 공지되어 있다. 단자엽 식물의 형질전환은 PEG 또는 전기충격법 등을 사용하여 원형질체 내로 직접 유전자를 이식시키는 방법 또는 캘러스 조직 내로의 입자 총법(particle bombardment)을 사용하는 것이 가능하다. 형질전환된 세포들은 당업계에 공지된 표준 기술을 사용하여 전 식물(whole plant)로 재분화시킨다. 형질전환용 숙주로서는 아그로박테리움 튜마파시엔스 (Agrobacterium tumefaciens)가 주로 사용되며, 본 발명에서는 바람직한 예로 널리 알려져 있는 아그로박테리움 튜마파시엔스 균주 LBA4404를 사용하였다.Transformation can be carried out using conventional methods known in the art. Transformation to plants may utilize Agrobacterium-mediated transformation and the methods illustrated in Paszkowsky et al., EMBO J 3: 2717-2722 (1984). For example, Agrobacterium-mediated transformation methods for tomatoes are known in the art (An et al., EMBO J 4: 227-288 (1985)) and the like. For the transformation of monocotyledonous plants, it is possible to use a method of grafting genes directly into protoplasts using PEG or electroshock method or particle bombardment into callus tissue. Transformed cells are re-differentiated into whole plants using standard techniques known in the art. Agrobacterium tumefaciens is mainly used as a host for transformation, and Agrobacterium tumafaciens strain LBA4404, which is widely known as a preferred example, was used in the present invention.

본 발명에서는 작제된 바이너리 벡터를 공지의 삼친교잡법(triparental mating)을 통하여 아그로박테리움 튜마파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)에 도입시켰다. 예를 들어, 이 경우 모체 균주로는 인체의 로타바이러스 VP6 단백질cDNA 절편이 삽입된 pILTAB357-VP6를 가지고 있는 대장균 MM294 균주를 이용하였다. 이후 재조합 아그로박테리움 튜마파시엔스 LBA 4404를 이용하여 토마토(Lycopersicon esclentumMill)의 묘본으로부터 잘라낸 자엽을 형질전환시켰다.In the present invention, the constructed binary vector is known as Agrobacterium tumafaciens through known triparental mating.Agrobacterium tumefaciens) Was introduced. For example, in this case, the parent strain contains a human rotavirus VP6 protein cDNA fragment. E. coli MM294 strain with pILTAB357-VP6 was used. Then, using recombinant Agrobacterium tumafaciens LBA 4404 tomato (Lycopersicon esclentumCotyledon cut from the seedling of Mill) was transformed.

형질전환체의 배양 공정Transformation Process of Transformant

형질전환된(transgenic) 토마토 세포를 배양함에 있어서, 현탁 배양 및 고위상 회전벽 반응기를 사용하여 배양시켰다. 이를 위해서 토마토(Lycopersicon esclentumMill) 종자를 살균한 후, MS(Murashige and Skoog) 배지 위에 접종한 다음, 이를 발아시켜 재조합 플라스미드를 지닌 아그로박테리움 튜마파시엔스 LBA 4404의 현탁 배양액과 공동배양하고 이를 계대배양한다. 또한, 재조합 로타바이러스 구성체 단백질 VP6, VP2, VP4 및 VP7 단백질을 최적으로 생산하기 위한 배양 시스템으로서 형질전환된 토마토 세포를 NASA에서 고안된 고위상 회전벽 반응기(High Aspect Rotating-Wall Vessel)를 사용하여 배양을 실시하여 미세중력을 모의 실험하였다.In culturing the transgenic tomato cells, they were cultured using suspension culture and high-phase rotary wall reactor. To this end, the seeds of Lycopersicon esclentum Mill are sterilized, inoculated onto MS (Murashige and Skoog) medium, and then germinated to co-culture with suspension culture of Agrobacterium tumafaciens LBA 4404 with recombinant plasmids. Passage. In addition, as a culture system for optimally producing recombinant rotavirus construct proteins VP6, VP2, VP4 and VP7 proteins, transformed tomato cells were cultured using a High Aspect Rotating-Wall Vessel designed by NASA. Was carried out to simulate the microgravity.

재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 발현Expression of Recombinant Rotavirus Construct Protein

개별적인 카나마이신 저항성 캘러스 중 선별된 캘러스로부터 형질전환된 토마토 세포의 현탁배양을 확립하였고, 카나마이신 200 mg/L이 첨가된 액체 배지에서 3 개월 동안 유지시켰다. 배양후 2 주된 형질전환된 세포와 정상 토마토 세포를이용하여 유전자의 발현정도를 분석하였다. 도 2a 내지 도 2d 에 나타낸 바와 같이, 웨스턴 분석을 통하여 형질전환된 토마토 세포에서 재조합 로타바이러스 구성체 단백질 VP6, VP2, VP4 및 VP7을 검출할 수 있었다.Suspension culture of transformed tomato cells from selected callus in individual kanamycin resistant callus was established and maintained for 3 months in liquid medium added with kanamycin 200 mg / L. After culture, the expression levels of genes were analyzed using transformed cells and normal tomato cells. As shown in Figures 2a to 2d, recombinant rotavirus construct proteins VP6, VP2, VP4 and VP7 could be detected in the transformed tomato cells by Western analysis.

예컨대, 재조합 로타바이러스 단백질 VP6은 주로 세포내 분획에 존재하며 약 44 kDa의 분자량을 가지고 있고, VP2는 94kDa의 분자량을 가지며, VP4는 87kDa의 분자량을 가지고, VP7은 34kDa의 분자량을 가지는데, 이 분자량은 cDNA 염기 서열을 통해 추론한 것과 거의 일치하였다. 재조합 로타바이러스 단백질 VP6, VP2, VP4 및 VP7은 비형질전환된 세포 또는 배지 분획에서는 검출되지 않았다(도 2a 내지 도 2d, 각각에서 레인 1-2). 이것은 VP6, VP2, VP4 및 VP7 단백질의 발현이 각각 형질전환된 토마토 세포 속으로 통합된 pILTAB357-VP6, pILTAB357-VP2, pILTAB357-VP4 및 pILTAB357-VP7에 의한 것임을 나타낸다.For example, the recombinant rotavirus protein VP6 is mainly in the intracellular fraction and has a molecular weight of about 44 kDa, VP2 has a molecular weight of 94 kDa, VP4 has a molecular weight of 87 kDa, and VP7 has a molecular weight of 34 kDa. The molecular weight was almost identical to the one inferred from the cDNA base sequence. Recombinant rotavirus proteins VP6, VP2, VP4 and VP7 were not detected in untransformed cell or media fractions (lanes 1-2 in FIGS. 2A-2D, respectively). This indicates that the expression of VP6, VP2, VP4 and VP7 proteins is due to pILTAB357-VP6, pILTAB357-VP2, pILTAB357-VP4 and pILTAB357-VP7 integrated into transformed tomato cells, respectively.

시간별 발현 정도Hourly Expression

형질전환된 토마토 세포의 진탕 플라스크 배양 동안 세포의 농도와 재조합 로타바이러스 단백질 VP6의 발현의 경시적 변화를 도 3a 에 나타냈다. 세포 농도의 최고치는 40 g/L 생중량을 접종하였을 때 배양후 15일째에 192 g/L의 생중량을 나타내었다. 대장균으로부터 생산된 분자량 45.5 kDa의 융합 VP6 단백질을 대조구로 하여 실시한 웨스턴 분석 결과, 재조합 로타바이러스 단백질 VP6의 생산은 14 g/L 의 생중량을 접종하였을 때, 배양후 15, 18, 21일 째에 각각 0.14, 0.21, 0.19 mg/L로 나타났다. 마찬가지로, 40 g/L 의 생중량을 접종하였을 때, 재조합 로타바이러스 단백질 VP6의 생산량은 배양후 각각 15, 18, 21일 째에 각각 0.29, 0.33, 0.28 mg/L였다. 재조합 로타바이러스 단백질 VP6의 최대 생산량은 배양 18일 째에 0.33 mg/L 생중량이었다. 본 발명에 따른 형질전환된 토마토 세포로부터 얻은 0.33 mg/L의 재조합 단백질 생산량 수치는 LaCount 등이 보고한 [LaCount W.et al., (1997) The effect of polyvinylpyrrolidone on the heavy chain monoclonal antibody production from plant suspension culture.Biotechnol. Lett. 19:93-96] 폴리비닐피롤리돈을 첨가하지 않고 배양한 형질전환된 담배 세포로부터 재조합 단일클론항체의 H쇄(heavy chain)의 생산량인 0.19mg/L 보다 더 높은 값이다.Cell concentration and recombinant rotavirus protein during shake flask culture of transformed tomato cells The change in the expression of VP6 over time is shown in Figure 3a. The highest cell concentration showed a fresh weight of 192 g / L at 15 days post culture when inoculated with 40 g / L fresh weight. Western analysis using a fused VP6 protein having a molecular weight of 45.5 kDa produced from Escherichia coli as a control, The production of rotavirus protein VP6 was 0.14, 0.21 and 0.19 mg / L at 15, 18 and 21 days after incubation, respectively, when the fresh weight of 14 g / L was inoculated. Similarly, when inoculated with a fresh weight of 40 g / L, the recombinant rotavirus protein The production of VP6 was 0.29, 0.33 and 0.28 mg / L at 15, 18 and 21 days after incubation, respectively. The maximum yield of recombinant rotavirus protein VP6 was 0.33 mg / L fresh weight on day 18 of culture. The recombinant protein yield of 0.33 mg / L obtained from the transformed tomato cells according to the present invention is reported by LaCount et al. [LaCount W.et al., (1997) The effect of polyvinylpyrrolidone on the heavy chain monoclonal antibody production from plant suspension culture.Biotechnol. Lett. 19: 93-96] higher than 0.19 mg / L, the production of the heavy chain of recombinant monoclonal antibodies from transformed tobacco cells cultured without the addition of polyvinylpyrrolidone.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1> 형질전환을 위한 바이너리 벡터의 제조Example 1 Preparation of Binary Vector for Transformation

인체 로타바이러스 VP6 단백질을 암호화하는, pGEM-VP6(KCTC 0944BP)을 제한효소 EcoR I으로 절단한 단편을 pILTAB357 플라스미드(Scripps Research Institute, 미국)의 EcoR I 절단 위치에 삽입하여 13.94 kb의 재조합 플라스미드 pILTAB357-VP6를 제조하였다. 도 1a에는 pILTAB357-VP6의 구조를 나타내는 개열지도가 도시되어 있다. 이 구조물에서 VP6 유전자의 전사조절을 위한 프로모터로는 식물 형질전환용 이원 벡터 pILTAB357의 T-DNA 왼쪽 경계(left border)와 오른쪽경계(right border) 사이에 삽입된 카사바 엽맥 모자이크 바이러스(CsVMV) 프로모터[참조 문헌: Verdaguer B., et al., (1996) Isolation and expression in transgenic tobacco and rice plants, of the cassava vein mosaic virus(CsVMV) promoter.Plant Mol. Biol.31:1129-1139]를 사용하였으며, 카나마이신이 함유된 성장 배지에서 형질전환체를 선별할 수 있도록 네오마이신 포스포트랜스퍼라아제 II(NPTII) 유전자를 삽입하였다 (도 1a 참조). 재조합 플라스미드 pILTAB357-VP6에 VP6 유전자의 정위와 해독 프레임이 올바르게 삽입되었는지를 제한효소를 이용한 지도 작성과 DNA 염기 서열 결정법으로 확인하였다. 이렇게 구성된 바이너리 벡터는 공지의 삼친교잡법(triparental mating)을 통하여 아그로박테리움 튜마파시엔스 (Agrobacterium tumefaciens) LBA 4404(Cat. No. 18313-015, GibcoBRL, 미국)에 도입시켰다[Ainsworth C. et al., (1996)Techniques in Plant Molecular Biology,Wye, UK: Wye College]. 이 삼친 교잡법에서 모체 균주로는 pILTAB357-VP6를 가지고 있는 대장균 MM294(KCCM 70079)를 사용하였다. 재조합 아그로박테리움 튜마파시엔스 LBA 4404를 이용하여 토마토(Lycopersicon esclentumMill)의 묘본으로부터 잘라낸 자엽을 공지의 아그로박테리움 형질전환법 (Agrobacterium-mediated leaf disc transformation, Horsch R.B. et al., Science 227: 1229-1231, 1985)에 따라 형질전환시켰다.anatomy A fragment of pGEM-VP6 (KCTC 0944BP), which encodes a rotavirus VP6 protein, digested with restriction enzyme EcoR I was inserted into the EcoR I cleavage site of the pILTAB357 plasmid (Scripps Research Institute, USA) to produce a 13.94 kb recombinant plasmid pILTAB357-VP6. Was prepared. 1A shows a cleavage map showing the structure of pILTAB357-VP6. In this construct, a promoter for transcription regulation of the VP6 gene is a cassava leaf vein mosaic virus (CsVMV) promoter inserted between the left and right borders of the T-DNA of the plant vector, pILTAB357, for plant transformation. References: Verdaguer B., et al., (1996) Isolation and expression in transgenic tobacco and rice plants, of the cassava vein mosaic virus (CsVMV) promoter.Plant Mol. Biol.31: 1129-1139], a neomycin phosphotransferase II (NPTII) gene was inserted to select a transformant in a growth medium containing kanamycin (see FIG. 1A). The alignment and translation frame of the VP6 gene was correctly inserted into the recombinant plasmid pILTAB357-VP6 by mapping and DNA sequencing using restriction enzymes. The binary vector constructed in this way is known as Agrobacterium tumafaciens through known triparental mating.Agrobacterium tumefaciens) LBA 4404 (Cat. No. 18313-015, Gibco BRL, USA) [Ainsworth C. et al., (1996)Techniques in Plant Molecular Biology,Wye, UK: Wye College]. As the parent strain in this swallowed hybridization method, Escherichia coli MM294 (KCCM 70079) containing pILTAB357-VP6 was used. Tomato using recombinant Agrobacterium tumafaciens LBA 4404Lycopersicon esclentumThe cotyledons cut from the seedlings of Mill were transformed according to the known Agrobacterium-mediated leaf disc transformation, Horsch R.B. et al., Science 227: 1229-1231, 1985.

<실시예 2> 형질전환 절차 및 형질전환 세포의 현탁 배양의 확립Example 2 Transformation Procedure and Establishment of Suspension Culture of Transformed Cells

토마토(Lycopersicon esculentumMill) 종자를 70% 에탄올 용액으로 1 분에이어, 1.2% 차아염소산나트륨(NaOCl) 수용액으로 30 분 동안 표면 살균한 후, 멸균된 증류수로 여러 번 씻어준 다음 한천 8g/L을 첨가한 MS(Murashige and Skoog) 배지 (수크로오스 30g/l, 2,4-D(2,4-디클로로페녹시아세트산) 2mg/l, 키네틴 0.2 mg/l, 티멘틴 150mg/l, pH 5.7) 위에 뿌렸다. 마젠타 박스에 뿌려진 종자들을 12 시간 광 주기로 27℃ 배양실에서 발아시켰다. 약 2 주 후 발아된 무균의 어린 묘본을 형질전환 실험에 사용하였다. 묘본의 자엽을 잘라낸 후 이를 pILTAB357-VP6 플라스미드를 가지고 있는 재조합 아그로박테리움 튜마파시엔스 LBA 4404의 현탁 배양액에 약 3분 동안 침지시킨후 여과지로 여분의 미생물을 제거하였다. 그 후 준비된 외식편(explant)들을 한천 8g을 첨가한 고체 MS 배지에서 3일간 아그로박테리움 튜마파시엔스 LBA4404와 공동배양을 실시하였다. 공동배양후 외식편들은 카나마이신 B 200 mg/L 및 티멘틴(timentin) 150 mg/L을 첨가한 상기 배지로 옮켰다. 그 후 외식편들은 12 시간의 광주기로 27 ℃의 배양실에서 4 주간 배양하여 캘러스를 유도하였다. 유도된 캘러스를 잘라내어 다시 4 주 간격으로 계대배양하면서 유지 증식시켰다. 그 후 카나마이신 저항성을 가진 캘러스를 선별하여 한천을 첨가하지 않고 카나마이신 200mg/L을 첨가한 액체 배지로 옮겨 현탁 배양하였다. Lycopersicon esculentum Mill seeds are sterilized with 70% ethanol solution for 1 minute, surface sterilized with 1.2% sodium hypochlorite (NaOCl) solution for 30 minutes, washed several times with sterile distilled water, and then agar 8g / L On the added MS (Murashige and Skoog) medium (sucrose 30g / l, 2,4-D (2,4-dichlorophenoxyacetic acid) 2mg / l, kinetin 0.2mg / l, thimentin 150mg / l, pH 5.7) Sprinkled Seeds sown in magenta boxes were germinated in a 27 ° C. incubator for a 12 hour light cycle. Aseptic young seedlings germinated about 2 weeks later were used in the transformation experiments. After cutting the cotyledons of the seedlings, they were immersed in the suspension culture of recombinant Agrobacterium tumafaciens LBA 4404 containing pILTAB357-VP6 plasmid for about 3 minutes, and the excess microorganisms were removed by filter paper. The prepared explants were then co-cultured with Agrobacterium tumafaciens LBA4404 in solid MS medium to which 8 g of agar was added. After co-culture explants were transferred to the medium added 200 mg / L of kanamycin B and 150 mg / L of thimentin. After that, the explants were incubated for 4 weeks in a culture chamber at 27 ° C. with a photoperiod of 12 hours to induce callus. The induced callus was cut out and propagated while maintaining subculture at 4 week intervals again. Then, the callus having kanamycin resistance was selected and transferred to a liquid medium to which kanamycin 200 mg / L was added without suspension, followed by suspension culture.

형질전환 식물 세포의 현탁 배양은 카나마이신 B 200 mg/L를 첨가한 액체 배지를 이용하여 27 ℃에서 회전식 진탕배양기를 이용하여 100 rpm 으로 3 주 간격으로 계대배양을 하면서 유지, 증식시켰다. 대조군으로서 상기의 실험과정 중 아그로박테리움 형질전환 과정을 제외한 모든 과정을 동일하게 실험을 진행하여 형질전환되지 않은 정상 토마토 세포의 캘러스를 유도하고, 상기와 동일한 조건에서 현탁배양을 확립, 유지하였다.Suspension culture of the transformed plant cells was maintained and propagated while subcultured at 100 rpm for 3 weeks using a rotary shaker at 27 ° C. using a liquid medium to which kanamycin B 200 mg / L was added. As a control, all the procedures except for the Agrobacterium transformation process were conducted in the same manner to induce callus of normal tomato cells which were not transformed, and the suspension culture was established and maintained under the same conditions.

<실시예 3> 현탁 배양 및 유전자 발현 분석Example 3 Suspension Culture and Gene Expression Analysis

1) 형질전환 식물 세포의 현탁배양 및 VP6의 분리1) Suspension Culture of Transgenic Plant Cells and Isolation of VP6

형질전환된 토마토 세포를 카나마이신 200 mg/L이 첨가된 MS 액체 배지 50mg/L을 포함하는 진탕 플라스크에서 27℃, 100 rpm의 조건으로 현탁 배양하였다. 배양 기간 중 일정한 간격으로 세포를 채취하여 세포 성장과 재조합 단백질의 발현을 분석하였다.Transformed tomato cells were suspended and cultured in a shake flask containing 50 mg / L of MS liquid medium added with 200 mg / L of kanamycin at 27 ° C. and 100 rpm. Cells were collected at regular intervals during the incubation period to analyze cell growth and expression of recombinant proteins.

배양액을 3,000 rpm으로 5분간 원심분리하여 세포를 분리한 후 상등액은 세포외 재조합 단백질을 분석하는데 사용하였다. 세포 분획을 액체 질소로 얼린후 단백질 추출 용액(Tris-HCl(pH 7.5) 50 mM, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 2mM, 에틸렌비스(옥시에틸렌니트릴로)테트라아세트산(EGTA) 0.5 mM, 페닐메틸설포닐 플루오라이드(PMSF) 1 mM, 1% Triton X-100)을 첨가하여 유봉과 유발로 충분히 간 후, 원심분리 튜브로 옮겨 4℃에서 5분간 3회 초음파 분쇄하였다. 그런 다음, 세포 추출물을 4℃에서 15 분 동안 14,000 rpm 으로 원심분리하여 세포 찌꺼기를 제거하고 상등액을 세포내 재조합 단백질을 분석하는데 이용하였다. 특별히 명시하지 않는 한, 총 단백질 생산의 분석은 세포내 분획과 세포외 분획의 혼합물을 이용하였다.After separating the cells by centrifuging the culture solution at 3,000 rpm for 5 minutes, the supernatant was used to analyze the extracellular recombinant protein. After freezing the cell fractions with liquid nitrogen, the protein extraction solution (Tris-HCl, pH 7.5) 50 mM, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) 2 mM, ethylenebis (oxyethylenenitrilo) tetraacetic acid (EGTA) 0.5 mM, phenylmethylsul Phenyl fluoride (PMSF) 1 mM, 1% Triton X-100) was added to the pestle and induction, and then transferred to a centrifuge tube and sonicated three times for 5 minutes at 4 ° C. Cell extracts were then centrifuged at 14,000 rpm for 15 minutes at 4 ° C. to remove cell debris and supernatants were used to analyze intracellular recombinant proteins. Unless otherwise specified, the analysis of total protein production used a mixture of intracellular and extracellular fractions.

2) 웨스턴 블롯 분석2) Western blot analysis

재조합 로타바이러스 VP6 단백질의 생산량은 대장균에서 발현된 44.5 kDa의 융합 VP6 단백질을 대조구로 하여 웨스턴 분석을 이용하여 측정하였다. 이 융합 VP6 단백질은 분자량이 44.5 kDa으로 대장균에서 VP6 단백질을 발현하도록 작제된 미국 Novagen 사의 pET-15b 플라스미드를 이용하여 대장균에서 발현된 것으로 N-말단에 트롬빈 절단 부위가 연결된 다중 히스톤 표지(polyhistidine tag) 염기 서열이 융합되어 있으며, His-Bind 키트(Novagen사 제품)로 정제하여 사용하였다.The yield of recombinant rotavirus VP6 protein was measured using Western analysis using 44.5 kDa fused VP6 protein expressed in Escherichia coli as a control. The fusion VP6 protein was expressed in Escherichia coli using a pET-15b plasmid from Novagen, USA, which was designed to express VP6 protein in E. coli with a molecular weight of 44.5 kDa. The base sequence was fused and purified using His-Bind kit (Novagen).

단백질 시료를 Laemmli 법에 따라 SDS-PAGE 전기영동 하였다[Laemmli UK(1970) Cleavge of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4.Nature227:680-685]. 전기영동후의 단백질들을 니트로셀룰로오스 막으로 옮긴 다음, 기니아 피그의 항 로타바이러스 다클론 항체(서울 중앙대학교)와 결합시키고, 알칼린 포스파타아제가 결합된 토끼 항-기니아 피그 면역글로블린 G(Kirkegaard & Perry Laboratories사 제품)를 이용하여 탐지하였다. 완충용액으로 상기 막을 세척한 후, BM 퍼플 AP 기질 용액(Boehringer Mannheim사 제품)을 이용하여 발색시키고, 증류수를 첨가하여 발색 반응을 중단시켰다.Protein samples were subjected to SDS-PAGE electrophoresis according to Laemmli method [Laemmli UK (1970) Cleavge of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature 227: 680-685. After electrophoresis, the proteins were transferred to nitrocellulose membranes, which were then combined with guinea pig anti-rotavirus polyclonal antibodies (Seoul National University of Korea) and rabbit anti-guinea pig immunoglobulin G (Kirkegaard & Perry) bound to alkaline phosphatase. Laboratories Co.). After washing the membrane with the buffer solution, color development was performed using BM Purple AP substrate solution (Boehringer Mannheim), and the color reaction was stopped by adding distilled water.

그 결과, 도 2a에 나타난 바와 같이, 재조합 로타바이러스 VP6 단백질은 주로 형질전환된 식물 세포내 분획에 존재하였으며, 약 44.5 kDa의 분자량을 갖고 있다. 이는 대장균에서 발현시킨 VP6 단백질의 분자량과 일치하는 것으로, 본 발명의 형질전환된 식물 세포가 성공적으로 로타바이러스 VP6 단백질을 발현함을 보여준다.As a result, as shown in Figure 2a, recombinant rotavirus VP6 protein was mainly present in the transformed plant cell fraction and has a molecular weight of about 44.5 kDa. This is consistent with the molecular weight of the VP6 protein expressed in Escherichia coli, indicating that the transformed plant cells of the present invention successfully express the Rotavirus VP6 protein.

3) 진탕배양에서 VP6단백질의 발현량 분석 3) Analysis of Expression of VP6 Protein in Shake Cultures

상기와 같이 형질전환된 식물 세포의 진탕배양에서 세포의 농도와 재조합 로타바이러스 VP6 단백질의 발현 시간에 따른 변화를 도 3a 및 3b에 나타내었다.3A and 3B show changes in cell concentration and expression time of recombinant Rotavirus VP6 protein in shaking cultures of transformed plant cells.

도 3a 및 도 3b에 나타나 있듯이, 세포 농도의 최고치는 40 g/L 생중량을 접종하였을 경우(1차 조업,), 배양 후 15일째에 192 g/L의 생중량을 나타내었다. 대장균으로부터 생산된 분자량 45.5 kDa의 융합 VP6 단백질을 대조구로 하여 실시한 웨스턴 분석 결과, 재조합 로타바이러스 VP6 단백질의 생산은 14 g/L의 생중량으로 접종하였을 경우(2차 조업,)에는 배양 후 15, 18, 21일째에 각각 0.14, 0.21, 0.19 mg/L의 VP6 생산량을 보였다. 재조합 VP6의 최대 생산량은 배양 18일째로서 0.33 mg/L로 나타났다. 이 수치를 세포 중량을 기준으로 한 비생산성으로 환산하면 0.0018 mg/g에 해당하는 것이며, 이는 기존에 식물세포에서 재조합 단백질을 생산하는 경우에 알려진 생산량, 예를 들어 LaCount 등이 1997년 보고한 형질전환 담배세포로부터 재조합 단일클론항체의 중쇄(heavy chain) 생산량(0.19 mg/L)보다 현저히 높은 량이다.As shown in Figures 3a and 3b, the highest cell concentrations were inoculated with 40 g / L fresh weight (primary operation, ), The fresh weight of 192 g / L was shown at 15 days after the culture. Western analysis using the fusion VP6 protein of 45.5 kDa molecular weight produced from Escherichia coli as a control showed that the production of recombinant Rotavirus VP6 protein was inoculated at a fresh weight of 14 g / L (secondary operation, ) Showed VP6 production of 0.14, 0.21 and 0.19 mg / L at 15, 18 and 21 days after incubation, respectively. The maximum yield of recombinant VP6 was 0.33 mg / L at 18 days of culture. Converting this figure into non-productivity on the basis of cell weight corresponds to 0.0018 mg / g, which is known in 1997 when the recombinant protein is produced in plant cells, for example, the trait reported by LaCount et al. In 1997. Significantly higher than heavy chain production (0.19 mg / L) of recombinant monoclonal antibodies from the converting tobacco cells.

<실시예 4> 미세중력 배양 Example 4 Microgravity Culture

한편 미세 중력을 모의 실험하기 위하여 10 ml 용량의 고위상 회전벽 반응기(HARV, Systhecon, Houston, TX)에 재조합 로타바이러스 VP6 단백질을 생산하기 위하여 형질전환된 토마토 세포 배양액을 완전히 채운 후 18일간 배양하였다. 이반응기는 27℃에서 10 rpm으로 회전시켰다. 그 결과를 다음의 표 1에 나타내었다.Meanwhile, in order to simulate the microgravity, the transformed tomato cell culture medium was completely filled in a 10 ml high-level rotary wall reactor (HARV, Systhecon, Houston, TX) to produce recombinant Rotavirus VP6 protein, and then cultured for 18 days. . The reactor was rotated at 27 rpm at 10 rpm. The results are shown in Table 1 below.

고위상 회전벽 반응기(HARV)에서 형질전환된 세포의 세포 성장은 73g/L와 76 g/L 생중량까지 증가하였다. 도 3a 및 도 3b 에서 나타낸 진탕 플라스크에서의 배양 결과와 비교하면 고위상 회전벽 반응기가 세포의 성장속도가 느리다는 것을 알 수 있는데, 이것은 미세 중력 모의 환경에 적응하기 위한 지연기(lag phase) 때문인 것으로 사료된다. 고위상 회전벽 반응기에서의 재조합 로타바이러스 VP6 단백질의 생산량은 각각 0.13 mg/L와 0.15 mg/L였다. 그러나 세포 기준으로 환산한 VP6 단백질의 비생산성은 진탕 플라스크의 경우와 유사하였다.Cell growth of transformed cells in the high phase rotary wall reactor (HARV) increased to 73 g / L and 76 g / L fresh weight. Compared to the culture results in the shake flasks shown in FIGS. 3A and 3B, it can be seen that the high-phase rotary wall reactor has a slow growth rate due to the lag phase for adapting to the microgravity simulation environment. It is considered to be. The yield of recombinant rotavirus VP6 protein in the high phase rotary wall reactor was 0.13 mg / L and 0.15 mg / L, respectively. However, the specific productivity of VP6 protein on a cell basis was similar to that of shake flask.

고위상 회전벽 반응기에서 식물 세포를 배양하는데 관여하는 세포내 기작 및 분자적 기작의 이해를 보다 더 높이기 위하여 추가의 과학적 연구가 필요하겠지만, 본 발명자들이 얻은 결과는 고위상 회전벽 반응기의 환경이 형질전환된 식물 세포의 성장과 재조합 단백질의 생산을 유지할 수 있음을 보여준다.Further scientific studies will be needed to further understand the intracellular and molecular mechanisms involved in culturing plant cells in a high-phase rotary wall reactor, but the results obtained by the present inventors have shown that It is shown that the growth of converted plant cells and the production of recombinant protein can be maintained.

<실시예 5>Example 5

인체 로타바이러스 VP6 단백질을 암호화하는 cDNA 절편을 포함하는pGEM-VP6(KCTC 0944BP) 대신, 인체 로타바이러스에서 유래한 VP2 단백질을 암호화하는 서열번호 1로 표시되는 cDNA 염기서열을 갖는 cDNA 절편을 포함하는 pGEM-VP2(KCTC 0947BP)를 사용하여 15.0kb의 pILTAB357-VP2 재조합 플라스미드를 제조하여 이용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1 내지 3과 동일한 방법에 따라 실시하여 아그로박테리움 튜마파시엔스에 상기 pILTAB357-VP2 바이너리 벡터를 도입하고, 토마토의 묘본으로부터 잘라낸 자엽을 형질전환시켰다. 이후, 형질전환된 토마토 세포를 현탁 배양하고, 재조합 로타바이러스 단백질 VP2를 분리한 후, 웨스턴 블롯 분석을 이용하여 형질전환된 토마토 세포가 성공적으로 로타바이러스 VP2 단백질을 발현함을 확인하였다(도 2b). 재조합 VP2 단백질의 최대 생산량은 배양 18일째에 0.2 mg으로 나타났다.PGEM comprising a cDNA fragment having the cDNA sequence represented by SEQ ID NO: 1 encoding a VP2 protein derived from human rotavirus, instead of pGEM-VP6 (KCTC 0944BP) containing a cDNA fragment encoding human rotavirus VP6 protein PILTAB357- was prepared in the same manner as in Examples 1 to 3, except that 15.0 kb of pILTAB357-VP2 recombinant plasmid was prepared using -VP2 (KCTC 0947BP). The VP2 binary vector was introduced and the cotyledons cut from tomato seedlings were transformed. Thereafter, the transformed tomato cells were suspended in culture, the recombinant rotavirus protein VP2 was isolated, and Western blot analysis confirmed that the transformed tomato cells successfully expressed the rotavirus VP2 protein (FIG. 2B). . The maximum yield of recombinant VP2 protein was 0.2 mg at 18 days of culture.

인체 로타바이러스에서 유래한 VP2를 암호화하는 cDNA 절편을 포함하는 pGEM-VP2는 2001년 2월 8일자로 미생물 기탁의 국제적 승인에 관한 부다페스트 조약하의 국제기탁기관인 한국생명공학연구원 유전자은행(KCTC)에 기탁번호 KCTC 0947BP로 기탁되었다. 상기 pILTAB357-VP2 재조합 플라스미드는 도 1b에 그 개열지도가 도시되어 있다.PGEM-VP2, which contains cDNA fragments encoding VP2 from human rotavirus, was deposited on February 8, 2001 with the Korea Biotechnology Research Institute Gene Bank (KCTC), an international depository under the Budapest Treaty on International Approval of Microbial Deposits. No. was deposited with KCTC 0947BP. The cleavage map of the pILTAB357-VP2 recombinant plasmid is shown in FIG.

<실시예 6><Example 6>

인체 로타바이러스 VP6 단백질을 암호화하는 cDNA 절편을 포함하는 pGEM-VP6(KCTC 0944BP) 대신, 인체 로타바이러스에서 유래한 VP4 단백질을 암호화하는 서열번호 2로 표시되는 cDNA 염기서열을 갖는 DNA 절편을 포함하는pGEM-VP4(KCTC 0945BP)를 사용하여 14.8kb의 pILTAB357-VP4 재조합 플라스미드를 제조하여 이용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1 내지 3과 동일한 방법에 따라 실시하여 아그로박테리움 튜마파시엔스에 상기 pILTAB357-VP4 바이너리 벡터를 도입하고, 토마토의 묘본으로부터 잘라낸 자엽을 형질전환시켰다. 이후, 형질전환된 토마토 세포를 현탁 배양하고, 재조합 로타바이러스 VP4 단백질을 분리한 후, 웨스턴 블롯 분석을 이용하여 형질전환된 토마토 세포가 성공적으로 로타바이러스 VP4 단백질을 발현함을 확인하였다(도 2c). 재조합 VP4 단백질의 최대 생산량은 상기 실시예 5에서와 같이, 배양 18일째에 0.2 mg으로 나타났다.PGEM comprising a DNA fragment having the cDNA sequence represented by SEQ ID NO: 2 encoding a VP4 protein derived from human rotavirus, instead of pGEM-VP6 (KCTC 0944BP) containing a cDNA fragment encoding human rotavirus VP6 protein PILTAB357- was carried out in the same manner as in Examples 1 to 3 except that 14.8 kb of pILTAB357-VP4 recombinant plasmid was prepared using -VP4 (KCTC 0945BP). The VP4 binary vector was introduced and the cotyledons cut from the tomato seedlings were transformed. Thereafter, the transformed tomato cells were suspended and cultured, and the recombinant rotavirus VP4 protein was isolated, and then Western blot analysis was used to confirm that the transformed tomato cells successfully expressed the rotavirus VP4 protein (FIG. 2C). . The maximum yield of recombinant VP4 protein was 0.2 mg on day 18 of culture, as in Example 5 above.

인체 로타바이러스에서 유래한 VP4를 암호화하는 cDNA 절편을 포함하는 pGEM-VP4는 2001년 2월 8일자로 미생물 기탁의 국제적 승인에 관한 부다페스트 조약하의 국제기탁기관인 한국생명공학연구원 유전자은행(KCTC)에 기탁번호 KCTC 0945BP로 기탁되었다. 상기 pILTAB357-VP4 재조합 플라스미드는 도 1c에 그 개열지도가 도시되어 있다.PGEM-VP4, which contains cDNA fragments encoding VP4 derived from human rotavirus, was deposited on February 8, 2001 with the Korea Biotechnology Research Institute Gene Bank (KCTC), an international depository organization under the Budapest Treaty on International Approval of Microbial Deposits. Deposited with the number KCTC 0945BP. The cleavage map of the pILTAB357-VP4 recombinant plasmid is shown in FIG. 1C.

<실시예 7><Example 7>

인체 로타바이러스 VP6 단백질을 암호화하는 cDNA 절편을 포함하는 pGEM-VP6(KCTC 0944BP) 대신, 인체 로타바이러스에서 유래한 G1 혈청형을 갖는 VP7 단백질을 암호화하는 서열번호 4로 표시되는 cDNA 염기서열을 갖는 cDNA 절편을 포함하는 pGEM-VP7(KCTC 0946BP)을 사용하여 13.7kb의 pILTAB357-VP7 재조합 플라스미드를 제조하여 이용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1 내지 3과 동일한 방법에따라 실시하여 아그로박테리움 튜마파시엔스에 상기 pILTAB357-VP7 바이너리 벡터를 도입하고, 토마토의 묘본으로부터 잘라낸 자엽을 형질전환시켰다. 이후, 형질전환된 토마토 세포를 현탁 배양하고, G1 혈청형을 갖는 재조합 로타바이러스 VP7 단백질을 분리한 후, 웨스턴 블롯 분석을 이용하여 형질전환된 토마토 세포가 성공적으로 G1 혈청형을 갖는 로타바이러스VP7 단백질을 발현함을 확인하였다(도 2d). G1 혈청형을 갖는 재조합 VP7 단백질의 최대 생산량은 상기 실시예 5에서와 같이, 배양 18일째에 0.2 mg으로 나타났다.CDNA having a cDNA sequence represented by SEQ ID NO: 4 encoding a VP7 protein with a G1 serotype derived from human rotavirus, instead of pGEM-VP6 (KCTC 0944BP) containing a cDNA fragment encoding human rotavirus VP6 protein Agrobacterium tumafaci was prepared according to the same method as Examples 1 to 3, except that 13.7 kb of pILTAB357-VP7 recombinant plasmid was prepared using pGEM-VP7 (KCTC 0946BP) containing the fragment. The pILTAB357-VP7 binary vector was introduced into the end, and cotyledons cut from tomato seedlings were transformed. Thereafter, the transformed tomato cells were suspended in culture, the recombinant rotavirus VP7 protein having G1 serotype was isolated, and then, using Western blot analysis, the transformed tomato cells were successfully rotavirus VP7 protein having G1 serotype. It was confirmed that the expression (Fig. 2d). The maximum yield of recombinant VP7 protein with G1 serotype was 0.2 mg on day 18 of culture, as in Example 5 above.

인체 로타바이러스에서 유래한 G1 혈청형을 갖는 VP7 단백질을 암호화하는 cDNA 절편을 포함하는 pGEM-VP7은 2001년 2월 8일자로 미생물 기탁의 국제적 승인에 관한 부다페스트 조약하의 국제기탁기관인 한국생명공학연구원 유전자은행(KCTC)에 기탁번호 KCTC 0946BP로 기탁되었다. 상기 pILTAB357-VP7 재조합 플라스미드는 도 1d에 그 개열지도가 도시되어 있다.PGEM-VP7, which contains a cDNA fragment encoding a VP7 protein with a G1 serotype derived from human rotavirus, was assigned to the Korea Biotechnology Research Institute, an international depository institution under the Budapest Convention on International Approval of Microbial Deposits, dated February 8, 2001. Deposited with Bank No. KCTC 0946BP. The cleavage map of the pILTAB357-VP7 recombinant plasmid is shown in FIG. 1D.

<실시예 8><Example 8>

상기 실시예 7에서 인체 로타바이러스에서 유래한 G1 혈청형을 갖는 VP7 단백질을 암호화하는 cDNA 절편을 포함하는 pGEM-VP7(KCTC 0946BP) 대신, 인체 로타바이러스에서 유래한 G2 혈청형을 갖는 VP7 단백질을 암호화하는 서열번호 5로 표시되는 cDNA 염기서열을 갖는 cDNA 절편을 포함하는 pCR2.1-VP7(KCTC 0948BP)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일한 방법에 따라 실시하여 G2 혈청형을 갖는 로타바이러스 VP7 단백질이 발현됨을 확인할 수 있다.Instead of pGEM-VP7 (KCTC 0946BP) comprising a cDNA fragment encoding a VP7 protein with a G1 serotype derived from human rotavirus in Example 7, the VP7 protein with a G2 serotype derived from human rotavirus was encoded. Except for using pCR2.1-VP7 (KCTC 0948BP) comprising a cDNA fragment having a cDNA sequence represented by SEQ ID NO: 5, Rota having a G2 serotype according to the same method as in Example 7 above It can be seen that the viral VP7 protein is expressed.

인체 로타바이러스에서 유래한 G2 혈청형을 갖는 VP7 단백질을 암호화하는 cDNA 절편을 포함하는 pCR2.1-VP7은 2001년 2월 8일자로 미생물 기탁의 국제적 승인에 관한 부다페스트 조약하의 국제기탁기관인 한국생명공학연구원 유전자은행(KCTC)에 기탁번호 KCTC 0948BP로 기탁되었다.PCR2.1-VP7, which contains a cDNA fragment encoding a VP7 protein with a G2 serotype derived from human rotavirus, is an international depository institution under the Budapest Convention on International Approval of Microbial Deposits, dated February 8, 2001. It was deposited with Researcher Gene Bank (KCTC) under accession number KCTC 0948BP.

<실시예 9>Example 9

상기 실시예 7에서 인체 로타바이러스에서 유래한 G1 혈청형을 갖는 VP7 단백질을 암호화하는 cDNA 절편을 포함하는 pGEM-VP7(KCTC 0946BP) 대신, 인체 로타바이러스에서 유래한 G3 혈청형을 갖는 VP7 단백질을 암호화하는 서열번호 6으로 표시되는 cDNA 염기서열을 갖는 cDNA 절편을 포함하는 pCR2.1-VP7(KCTC 0949BP)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일한 방법에 따라 실시하여 G3 혈청형을 갖는 로타바이러스 VP7 단백질이 발현됨을 확인할 수 있다.Instead of pGEM-VP7 (KCTC 0946BP) comprising a cDNA fragment encoding a VP7 protein with a G1 serotype derived from human rotavirus in Example 7, the VP7 protein with a G3 serotype derived from human rotavirus was encoded. Except for using pCR2.1-VP7 (KCTC 0949BP) containing a cDNA fragment having a cDNA sequence represented by SEQ ID NO: 6, Rota having a G3 serotype was carried out in the same manner as in Example 7. It can be seen that the viral VP7 protein is expressed.

인체 로타바이러스에서 유래한 G3 혈청형을 갖는 VP7 단백질을 암호화하는 cDNA 절편을 포함하는 pCR2.1-VP7은 2001년 2월 8일자로 미생물 기탁의 국제적 승인에 관한 부다페스트 조약하의 국제기탁기관인 한국생명공학연구원 유전자은행(KCTC)에 기탁번호 KCTC 0949BP로 기탁되었다.PCR2.1-VP7, which contains a cDNA fragment encoding a VP7 protein with a G3 serotype derived from the human rotavirus, is an international depository organization under the Budapest Convention on International Approval of Microbial Deposits, dated February 8, 2001. It was deposited with Researcher Gene Bank (KCTC) under accession number KCTC 0949BP.

<실시예 10><Example 10>

상기 실시예 7에서 인체 로타바이러스에서 유래한 G1 혈청형을 갖는 VP7 단백질을 암호화하는 cDNA 절편을 포함하는 pGEM-VP7(KCTC 0946BP) 대신, 인체 로타바이러스에서 유래한 G4 혈청형을 갖는 VP7 단백질을 암호화하는 서열번호 7로 표시되는 cDNA 염기서열을 갖는 cDNA 절편을 포함하는 pCR2.1-VP7(KCTC 0950BP)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일한 방법에 따라 실시하여 G4 혈청형을 갖는 로타바이러스 VP7 단백질이 발현됨을 확인할 수 있다.Instead of pGEM-VP7 (KCTC 0946BP) comprising a cDNA fragment encoding a VP7 protein with a G1 serotype derived from human rotavirus in Example 7, the VP7 protein with a G4 serotype derived from human rotavirus was encoded. Except for using pCR2.1-VP7 (KCTC 0950BP) containing a cDNA fragment having a cDNA nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 7, Rota having a G4 serotype in the same manner as in Example 7 It can be seen that the viral VP7 protein is expressed.

인체 로타바이러스에서 유래한 G4 혈청형을 갖는 VP7 단백질을 암호화하는 cDNA 절편을 포함하는 pCR2.1-VP7은 2001년 2월 8일자로 미생물 기탁의 국제적 승인에 관한 부다페스트 조약하의 국제기탁기관인 한국생명공학연구원 유전자은행(KCTC)에 기탁번호 KCTC 0950BP로 기탁되었다.PCR2.1-VP7, which contains a cDNA fragment encoding a VP7 protein with a G4 serotype derived from human rotavirus, is an international depository institution under the Budapest Convention on International Approval of Microbial Deposits, dated February 8, 2001. It was deposited with Researcher Gene Bank (KCTC) under accession number KCTC 0950BP.

본 발명의 유전자 재조합 기술을 이용하여 로타바이러스 구성체 단백질 및 상기 단백질을 유효성분으로 하는 백신 조성물을 식물 세포에서 대량 생산하는 방법은 생산 비용이 저렴하고, 정제의 필요성이 적으며, 먹을 수 있는 식물로부터 생산되므로 바이러스 구성체 단백질을 분리하여 공지의 첨가물과 함께 백신으로 제조하거나 식물 그 자체를 섭취함으로써 식용 백신 또는 경구용 백신으로 사용될 수 있다. 특히 로타바이러스와 같이 점막성 면역반응의 유도가 중요한 경우에는 경구용 백신을 통해 바람직한 점막성 면역반응 및 전신성 면역반응을 유도할 수 있어 로타바이러스 관련 질환의 치료 또는 예방을 위한 백신의 제조에 유용하게 이용될 수 있다. 또한 상기 백신은 다른 배양 시스템을 이용하여 제조하는 경우에 비해 생산이 용이할 뿐 아니라 운반 및 보관의 효율성 면에서도 효과적이다.The method for mass production of rotavirus construct protein and vaccine composition containing the protein as an active ingredient in plant cells using the genetic recombination technique of the present invention is low in production cost, less necessity of purification, and from edible plants As it is produced, the viral component proteins can be isolated and made into vaccines with known additives or used as food vaccines or oral vaccines by ingesting the plant itself. In particular, when induction of mucosal immune response is important, such as rotavirus, oral vaccines can induce desirable mucosal and systemic immune responses, which is useful for the manufacture of vaccines for the treatment or prevention of rotavirus-related diseases. Can be used. In addition, the vaccine is easier to produce than the production using other culture systems and is effective in terms of efficiency of transportation and storage.

Claims (25)

1) 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 cDNA 절편이 식물 특이적 발현을 조절하는 프로모터에 의해 조절되도록 연결되고, 추가적으로 선별 표지 유전자를 포함하는 발현 플라스미드를 제조하는 단계;1) preparing an expression plasmid comprising cDNA fragments encoding rotavirus construct proteins regulated by a promoter regulating plant specific expression and additionally comprising a selection marker gene; 2) 단계 1의 발현 플라스미드를 식물 세포로 도입하는 단계;2) introducing the expression plasmid of step 1 into plant cells; 3) 단계 2의 식물 세포로부터 캘러스 형성을 유도하는 단계;3) inducing callus formation from the plant cell of step 2; 4) 단계 3의 캘러스를 배양하는 단계; 및4) culturing the callus of step 3; And 5) 단계 4의 배양액에서 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 cDNA로부터 발현된 단백질을 회수하는 단계로 구성되는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.5) A method for producing a recombinant rotavirus construct protein having antigenicity from plant cells, comprising recovering the expressed protein from the cDNA encoding the rotavirus construct protein in the culture of step 4. 제 1항에 있어서, 단계 1의 로타바이러스는 인체에서 유래한 로타바이러스 또는 소, 레수스 원숭이, 돼지, 개, 고양이, 조류, 쥐 등을 포함하는 동물에서 유래한 로타바이러스인 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.The rotavirus of claim 1, wherein the rotavirus of step 1 is a rotavirus derived from a human body or a rotavirus derived from an animal including a cow, a rhesus monkey, a pig, a dog, a cat, a bird, a mouse, and the like. A method of producing recombinant rotavirus construct protein having antigenicity from plant cells. 제 1항에 있어서, 단계 1의 로타바이러스 구성체 단백질은 VP2, VP4, VP6 또는 VP7인 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.The method of claim 1, wherein the rotavirus construct protein of step 1 is VP2, VP4, VP6 or VP7. 제 1항에 있어서, 상기 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 cDNA 절편이 인체 로타바이러스에서 유래한 VP2를 암호화하는 서열번호 1로 표시되는 cDNA 염기서열을 갖는 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.According to claim 1, wherein the cDNA fragment encoding the rotavirus constituent protein has a cDNA base sequence represented by SEQ ID NO: 1 encoding VP2 derived from human rotavirus, having antigenicity from plant cells Method of producing recombinant rotavirus construct protein. 제 1항에 있어서, 상기 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 cDNA 절편이 인체 로타바이러스에서 유래한 VP4를 암호화하는 서열번호 2로 표시되는 cDNA 염기서열을 갖는 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.According to claim 1, wherein the cDNA fragment encoding the rotavirus constituent protein has a cDNA sequence represented by SEQ ID NO: 2 encoding VP4 derived from human rotavirus, having antigenicity from plant cells Method of producing recombinant rotavirus construct protein. 제 1항에 있어서, 상기 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 cDNA 절편이 인체 로타바이러스에서 유래한 VP6을 암호화하는 서열번호 3으로 표시되는 cDNA 염기서열을 갖는 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.The cDNA fragment encoding the rotavirus constituent protein has a cDNA sequence represented by SEQ ID NO: 3 encoding VP6 derived from human rotavirus, and has antigenicity from plant cells. Method of producing recombinant rotavirus construct protein. 제 1항에 있어서, 상기 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 cDNA 절편이 인체 로타바이러스에서 유래한 G1 혈청형을 갖는 VP7을 암호화하는 서열번호 4로 표시되는 cDNA 염기서열을 갖는 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.The plant cell according to claim 1, wherein the cDNA fragment encoding the rotavirus construct protein has a cDNA sequence represented by SEQ ID NO: 4 encoding VP7 having a G1 serotype derived from human rotavirus. A method for producing a recombinant rotavirus construct protein having antigenicity. 제 1항에 있어서, 상기 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 cDNA 절편이 인체 로타바이러스에서 유래한 G2 혈청형을 갖는 VP7을 암호화하는 서열번호 5로 표시되는 cDNA 염기서열을 갖는 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.The plant cell according to claim 1, wherein the cDNA fragment encoding the rotavirus construct protein has a cDNA sequence represented by SEQ ID NO: 5 encoding VP7 having a G2 serotype derived from human rotavirus. A method for producing a recombinant rotavirus construct protein having antigenicity. 제 1항에 있어서, 상기 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 cDNA 절편이 인체 로타바이러스에서 유래한 G3 혈청형을 갖는 VP7을 암호화하는 서열번호 6으로 표시되는 cDNA 염기서열을 갖는 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.The plant cell according to claim 1, wherein the cDNA fragment encoding the rotavirus construct protein has a cDNA sequence represented by SEQ ID NO: 6 encoding VP7 having a G3 serotype derived from human rotavirus. A method for producing a recombinant rotavirus construct protein having antigenicity. 제 1항에 있어서, 상기 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 cDNA 절편이 인체 로타바이러스에서 유래한 G4 혈청형을 갖는 VP7을 암호화하는 서열번호 7로 표시되는 cDNA 염기서열을 갖는 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.The plant cell according to claim 1, wherein the cDNA fragment encoding the rotavirus construct protein has a cDNA sequence represented by SEQ ID NO: 7 encoding VP7 having a G4 serotype derived from human rotavirus. A method for producing a recombinant rotavirus construct protein having antigenicity. 제 1항에 있어서, 단계 1의 식물 특이적 발현을 조절하는 프로모터는 카사바 엽맥 모자이크 바이러스 프로모터, 유비퀴틴 프로모터, CaMV 35S 프로모터, 액틴 프로모터, PG 프로모터 또는 엔도스펌 특이 프로모터(endosperm-specific promoter)인 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.The method of claim 1, wherein the promoter regulating the plant specific expression of step 1 is a cassava leaf vein mosaic virus promoter, ubiquitin promoter, CaMV 35S promoter, actin promoter, PG promoter or endosperm-specific promoter A method for producing a recombinant rotavirus construct protein having antigenicity from plant cells. 제 1항에 있어서, 단계 1의 선별 표지 유전자는 네오마이신 포스포트랜스퍼라제 Ⅱ (NPT Ⅱ) 유전자, 하이그로마이신 포스포트랜스퍼라제 유전자, 포스피노트리신 아세틸트랜스퍼라제 유전자 또는 다이하이드로폴레이트 환원효소 유전자인 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.The method of claim 1, wherein the selection marker gene of step 1 is a neomycin phosphotransferase II (NPT II) gene, hygromycin phosphotransferase gene, phosphinothricin acetyltransferase gene or dihydrofolate reductase A method for producing a recombinant rotavirus construct protein having antigenicity from plant cells, characterized in that it is a gene. 제 1항에 있어서, 단계 1의 발현 플라스미드는 T-DNA의 오른쪽 경계, 노파린 합성 효소 프로모터, 네오마이신 포스포트랜스퍼라제 Ⅱ (NPT Ⅱ) 유전자, 노파린 전사 종결 부위, 카사바 엽맥 모자이크 바이러스 프로모터, 로타바이러스 구성체 단백질을 암호화하는 cDNA 절편, 노파린 전사 종결 부위 및 T-DNA의 왼쪽 경계를 순서대로 포함하는 플라스미드인 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.The expression plasmid of claim 1, wherein the expression plasmid of step 1 comprises the right border of T-DNA, noparin synthase promoter, neomycin phosphotransferase II (NPT II) gene, noparin transcription termination site, cassava lobe mosaic virus promoter, A method of producing a recombinant rotavirus construct protein having antigenicity from plant cells, characterized in that it is a plasmid comprising a cDNA fragment encoding a rotavirus construct protein, a noparin transcription termination site, and a left boundary of T-DNA in that order. 제 13항에 있어서, 단계 1의 발현 플라스미드가 도 1a의 개열지도로 표시되는 플라스미드 pILTAB357-VP6, 도 1b의 개열지도로 표시되는 플라스미드 pILTAB357-VP2, 도 1c의 개열지도로 표시되는 플라스미드 pILTAB357-VP4 또는 도 1d의 개열지도로 표시되는 플라스미드 pILTAB357-VP7인 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.The plasmid pILTAB357-VP6 represented by the cleavage map of FIG. 1A, the plasmid pILTAB357-VP2 represented by the cleavage map of FIG. 1B, and the plasmid pILTAB357-VP4 represented by the cleavage map of FIG. 1C. Or plasmid pILTAB357-VP7 represented by the cleavage map of FIG. 1D, wherein the recombinant rotavirus construct protein having antigenicity is derived from plant cells. 제 1항에 있어서, 단계 2의 발현 플라스미드의 식물 세포 도입은 재조합 이원 벡터 또는 코인테그레이션 벡터로 아그로박테리움을 형질전환하고, 형질전환된 아그로박테리움을 식물 세포와 공동 배양함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.The method of claim 1, wherein the plant cell introduction of the expression plasmid of step 2 is characterized by transforming Agrobacterium with a recombinant binary vector or coin integration vector, and co-culturing the transformed Agrobacterium with plant cells. , A method for producing a recombinant rotavirus construct protein having antigenicity from plant cells. 제 15항에 있어서, 아그로박테리움은 아그로박테리움 튜마파시엔스 또는 아그로박테리움 라이조게네스인 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.16. The method of claim 15, wherein Agrobacterium is Agrobacterium tumafaciens or Agrobacterium lyzogenes. 제 1항에 있어서, 단계 2의 발현 플라스미드의 식물 세포 도입은 폴리에틸렌 글리콜 침전법(PEG-mediated uptake), 마이크로 입자 총 형질전환법(microparticle bombardment) 또는 전기 충격법(electroporation)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.The method of claim 1, wherein the plant cell introduction of the expression plasmid of step 2 is characterized by polyethylene glycol precipitation (PEG-mediated uptake), microparticle bombardment or electroporation (electroporation). A method for producing a recombinant rotavirus construct protein having antigenicity from plant cells. 제 1항에 있어서, 단계 2의 식물 세포는 토마토, 상치, 배추, 바나나, 감자, 무, 벼 등을 포함하는 먹을 수 있는 식물 세포인 것을 특징으로 하는, 식물 세포로부터 항원성을 갖는 재조합 로타바이러스 구성체 단백질의 생산 방법.2. The recombinant rotavirus having antigenicity from plant cells according to claim 1, wherein the plant cells of step 2 are edible plant cells comprising tomatoes, lettuce, cabbage, bananas, potatoes, radish, rice, and the like. Method of producing construct protein. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항의 방법으로 생산된 재조합 로타바이러스 구성체 단백질.19. A recombinant rotavirus construct protein produced by the method of any one of claims 1-18. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항의 방법으로 생산된 재조합 로타바이러스 구성체 단백질 VP2, VP6, VP4 및 VP7이 서로 폴딩(folding)되어 결합함으로써 제조되는 로타바이러스 유사입자.A rotavirus like particle prepared by folding and binding the recombinant rotavirus construct proteins VP2, VP6, VP4 and VP7 produced by the method of any one of claims 1 to 18. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항의 방법으로 생산된 재조합 로타바이러스 구성체 단백질 VP2, VP4 및 VP7이 서로 폴딩되어 결합함으로써 제조되는 로타바이러스 유사입자.A rotavirus like particle prepared by folding and binding the recombinant rotavirus construct proteins VP2, VP4 and VP7 produced by the method of any one of claims 1-18. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항의 방법으로 생산된 재조합 로타바이러스 구성체 단백질을 유효성분으로 하는 로타바이러스 관련 질환의 치료 또는 예방용 백신 조성물.A vaccine composition for the treatment or prophylaxis of rotavirus-related diseases comprising a recombinant rotavirus construct protein produced by the method of any one of claims 1 to 18 as an active ingredient. 제 22항에 있어서, 상기 재조합 로타바이러스 구성체 단백질은 VP2, VP4, VP6, G1 혈청형을 갖는 VP7, G2 혈청형을 갖는 VP7, G3 혈청형을 갖는 VP7 및 G4 혈청형을 갖는 VP7로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나이거나 그 이상인 것을특징으로 하는, 로타바이러스 관련 질환의 치료 또는 예방용 백신 조성물.The method of claim 22, wherein the recombinant rotavirus construct protein is in a group consisting of VP2, VP4, VP6, VP7 with G1 serotype, VP7 with G2 serotype, VP7 with G3 serotype and VP7 with G4 serotype A vaccine composition for treating or preventing rotavirus-related diseases, characterized in that any one or more selected. 제 22항에 있어서, 상기 재조합 로타바이러스 구성체 단백질은 식물 세포 자체 또는 식물 세포로부터 재분화시킨 형질전환 식물체 또는 그 추출물의 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는, 로타바이러스 관련 질환의 치료 또는 예방용 백신 조성물.The vaccine composition of claim 22, wherein the recombinant rotavirus construct protein is present in the form of a transgenic plant or extract thereof re-differentiated from the plant cell itself or from the plant cell. 제 22항에 있어서, 면역을 위해 경구용 또는 식용으로 섭취되는 것을 특징으로 하는, 로타바이러스 관련 질환의 치료 또는 예방용 백신 조성물.23. The vaccine composition according to claim 22, which is ingested orally or for food for immunity.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030026654A (en) * 2001-09-26 2003-04-03 주식회사 씨트리 An antigen for production of an antibody against human rotavirus, and a preparing method and a use thereof
WO2011136506A2 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 중앙대학교 산학협력단 Method for producing recombinant complex antigens using nanoparticles of human rotavirus
KR101428843B1 (en) * 2011-12-12 2014-08-13 대한민국(농촌진흥청장) The transformant for using vaccination against rotavirus and vaccine composition comprising the same
KR20150013713A (en) * 2012-05-11 2015-02-05 메디카고 인코포레이티드 Rotavirus-like particle production in plants

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030026654A (en) * 2001-09-26 2003-04-03 주식회사 씨트리 An antigen for production of an antibody against human rotavirus, and a preparing method and a use thereof
WO2011136506A2 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 중앙대학교 산학협력단 Method for producing recombinant complex antigens using nanoparticles of human rotavirus
WO2011136506A3 (en) * 2010-04-30 2012-04-19 중앙대학교 산학협력단 Method for producing recombinant complex antigens using nanoparticles of human rotavirus
KR101316102B1 (en) * 2010-04-30 2013-10-11 중앙대학교 산학협력단 Method for Preparing Recombinant Antigen Complex Using Rotavirus Nanoparticle
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KR20150013713A (en) * 2012-05-11 2015-02-05 메디카고 인코포레이티드 Rotavirus-like particle production in plants

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