KR20010103511A - Method for preparation of recombinant Guamerin and pharmaceutical compositions containing the recombinant Guamerin for wound healing - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상처치유 효과를 가진 재조합 거머린의 제조방법 및 이를 함유하는 약학적 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메탄올에 의하여 발현이 유도되는 AOX1 프로모터를 가지고 있는 재조합 피키아 파스토리스(Pichia pastoris)에 발현 유도를 위하여 자동 피드백 메탄올 공급 조절 시스템을 적용한 DO(dissolved oxygen)-stat 유가배양 방법을 개발하여 엘라스타제 억제활성을 가지는 재조합 거머린을 고효율로 제조하는 방법 및 이를 유효성분으로 포함하는 약학적 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 재조합 거머린은 엘라스타제 억제제로서 포식세포의 화학주성을 억제하는 효과가 있으며, 이를 함유한 약학적 조성물은 상처치유를 위한 치료제로서 유용하게 이용될 수 있다.The present invention relates to a method for preparing a recombinant germline having a wound healing effect and a pharmaceutical composition containing the same, and more particularly, to a recombinant Pichia pastoris having an AOX1 promoter induced by methanol. Development of a dissolved oxygen (STAT) -value fed-batch method using an automatic feedback methanol supply control system to induce the expression of a recombinant germerin with elastase inhibitory activity with high efficiency and a pharmaceutical composition comprising the same as an active ingredient To a red composition. The recombinant germerin of the present invention has an effect of inhibiting chemotaxis of phagocytic cells as an elastase inhibitor, and the pharmaceutical composition containing the same may be usefully used as a therapeutic agent for wound healing.

Description

상처치유 효과를 가진 거머린 재조합 단백질의 제조방법 및 이를 함유하는 약학적 조성물{Method for preparation of recombinant Guamerin and pharmaceutical compositions containing the recombinant Guamerin for wound healing}Method for preparation of recombinant Guamerin and pharmaceutical compositions containing the recombinant Guamerin for wound healing}

본 발명은 상처치유 효과를 가진 거머린 재조합 단백질의 제조방법 및 이를 함유하는 약학적 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메탄올에 의하여 외부 유전자의 발현이 유도되는 AOX1 프로모터를 이용한 재조합 피키아 파스토리스(Pichia pastoris)의 자동 피드백 메탄올 공급 조절 시스템을 적용한 DO(dissolved oxygen)-stat 유가배양 방법을 개발하여 엘라스타제 억제활성을 가지는 재조합 거머린을 고효율로 제조하는 방법 및 이를 유효성분으로 포함하는 약학적 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a recombinant protein having a wound healing effect and a pharmaceutical composition containing the same. More specifically, recombinant Pichia pastoris using an AOX1 promoter, in which the expression of an external gene is induced by methanol, Development of a dissolved oxygen (STAT) -value fed-batch method using the automatic feedback methanol supply control system of Pichia pastoris ) to produce a recombinant germinin with elastase inhibitory activity with high efficiency and a pharmaceutical comprising the same as an active ingredient It relates to a composition.

인간 백혈구의 단구(monocyte) 및 호중구(neutrophil)에 존재하는 것으로 알려진 엘라스타제(elastase)는 탄력섬유(elastic fiber)나 교원섬유(collagen)와 같은 중요한 연결 조직을 감성시키는 세린 프로테아제(serine protease)로, 원형질의 아주르 과립(azurophil granules)에 저장되어 있으며, 세포가 괴사조직과 접하거나 미생물이 식세포의 작용을 받을 때 조직내로 분비된다. 엘라스타제가 염증 부위에서 통제되어지지 않은 채 유리되면, 비특이적인 단백질 분해를 유발할 수 있으며, 이로 인하여 폐기종, 낭종성섬유증, 기관지염, 성인 호흡곤란증후군, 천식, 관절염, 건선 및 췌장염과 같은 질병을 야기하게 된다(Janoff A. et al., Ann. Rev. Med. 36, 207, 1985). 또한 대부분의 경우, 인간 백혈구의 엘라스타제의 기능적 활성은 저해제의 존재 유무에 따라 조절될 수 있는데, 이러한 저해제는 반성 염증 질병에 대한 치료제로 사용될 수 있다.Elastase, known to be present in the monocytes and neutrophils of human leukocytes, is a serine protease that sensitizes important connective tissues, such as elastic fibers or collagen. They are stored in plasma azurophil granules, which are secreted into tissues when they come into contact with necrotic tissues or when microorganisms are affected by phagocytes. If elastase is released uncontrolled at the site of inflammation, it can lead to nonspecific proteolysis, leading to diseases such as emphysema, cystic fibrosis, bronchitis, adult respiratory distress syndrome, asthma, arthritis, psoriasis and pancreatitis (Janoff A. et al., Ann. Rev. Med. 36, 207, 1985). In most cases, the functional activity of elastase in human leukocytes can be modulated depending on the presence or absence of an inhibitor, which may be used as a treatment for semi-inflammatory diseases.

거머린은 사람의 백혈구와 돼지 췌장의 엘라스타제 특이 저해제로, 우리나라에 서식하고 있는 거머리인 히루도 니포니아(Hirudo nipponia)로부터 정제되었으며, 10개의 시스테인을 포함한 57개의 아미노산으로 이루어져 있음이 아미노산 서열분석을 통하여 밝혀졌다.(Jung, H.I. et al., J. Biol. Chem. 270, 13879, 1995; Kim et al., 1996). 또한 랫트 모델에서 거머린에 의한 췌장염의 치료효과도 밝혀져 관심의 대상이 되어온 물질이다(Song M. et al., Pancreas 18, 231, 1999).Germerin is an elastase-specific inhibitor of human white blood cells and pig pancreas. It is purified from Hirudo nipponia , a leech in Korea, and consists of 57 amino acids including 10 cysteines. Analysis was made (Jung, HI et al., J. Biol. Chem. 270, 13879, 1995; Kim et al., 1996). In addition, the treatment of pancreatitis caused by germinin in rat models has also been shown to be of interest (Song M. et al., Pancreas 18, 231, 1999).

이처럼 거머린은 강력한 엘라스타제 저해제로서 포식세포의 화학주성을 억제하는 효과가 있으므로 항염증 효과를 기대할 수 있는데, 이를 이용한 신약 개발을 위하여 거머린으로부터 직접 필요한 양의 거머린을 대량정제하는 것이 용이하지 않아 그 대체 수단으로 미생물을 이용하여 엘라스타제 억제활성을 보유한 재조합 거머린을 다량 생산하는 것이 중요한 문제로 대두되어 왔다.As such, antiviral effects can be expected since germerin is a potent elastase inhibitor that inhibits the chemotaxis of phagocytic cells, and it is easy to mass-purify the amount of germinin directly from germinin for new drug development. Therefore, as an alternative means to produce a large amount of recombinant germinin having an elastase inhibitory activity using a microorganism has emerged as an important problem.

거머린 외에 거머리로부터 분리된 다양한 프로테아제 억제제의 생화학적인 특성 및 생물학적인 특성은 이미 연구된 바 있다. 이들 억제제를 생산하는 몇몇의 발현시스템 또한 이들의 치료적 잠재력때문에 개발되어 왔는데, 히루딘(hirudin), 에그린 C(eglin C) 및 히루스타신(hirustasin)이 그 중 집중적으로 연구되어 왔다. 특히, 거머리의 한종류인 히루도 메디시날리스(Hirudo medicinalis)로부터 분리된 트롬빈 억제제 히루딘은 피키아 파스토리스(Pichia pastoris)를 포함한 많은 발현시스템을 이용하여 연구되었으며, 그 결과 97이상의 순도로 63의 수득율을 보이며, 1.5 g/ℓ의 수준으로 정제하는데 성공하였다(Rosenfeld S. A. et al., Protein Expr. Purif. 8(4), 476, 1996). 또한, 히루도 메디시날리스로부터 분리된 엘라스타제/카텝신 G 억제제인 에그린 C 역시 대장균에서 발현되어, 그의 반응속도 및 결정학적인 분석이 집중적으로 수행되었다(Baici A. et al., Biochem. J. 218(3), 829, 1984; Hipler K. et al., FEBS Lett. 309(2), 139, 1992). 이외에도 안티스타신, 히루스타신, 벨라스타신, 피거머린, 테인 및 거머린등을 포함한 안티스타신-형 프로테아제 억제제로 알려진 히루스타신이 사카로마이시스 세레비지아에서 낮은 수율로 발현되었으며, 그 구조가 X-선 결정학에 의하여 밝혀졌다(Mittl P.R. et al., Structure 5(2), 253, 1998). 이에 의해 밝혀진 히루스타신(hirustasin)의 구조를 고려할 때, 거머린 내에도 많은 황(-SH) 그룹이 이황화 결합을 이루고 있을 것으로 추측된다. 또한, 억제 활성을 가지기 위하여는 올바른 4차 구조를 형성하는 것이 필요하다. 상기한 구조를 형성하기 위해서는 발현후 분비되는 과정(secretion)을 거치는 것이 필요한데, 이러한 이유로 다른 고등생물과 동일한 분비 과정을 거치는 메탄올 이용 효모(methylotrophic yeast)인 피키아 파스토리스(Pichia pastoris)를 이용한 발현 시스템이 재조합 거머린을 생산하는데 유용하게 이용될 수 있다.The biochemical and biological properties of various protease inhibitors isolated from leeches, in addition to the germins, have already been studied. Several expression systems for producing these inhibitors have also been developed because of their therapeutic potential, with hirudin, eglin C and hirustasin intensively studied. In particular, the thrombin inhibitor hirudin isolated from Hirudo medicinalis , a type of leech, has been studied using many expression systems, including Pichia pastoris . Yield was obtained and was successfully purified to a level of 1.5 g / l (Rosenfeld SA et al., Protein Expr. Purif. 8 (4), 476, 1996). In addition, Egrin C, an elastase / cathepsin G inhibitor isolated from Hirudo Medicinalis, was also expressed in E. coli, and its reaction rate and crystallographic analysis were intensively performed (Baici A. et al., Biochem J. 218 (3), 829, 1984; Hipler K. et al., FEBS Lett. 309 (2), 139, 1992). In addition, Hirustacin, known as an antistatin-type protease inhibitor, including antistatin, hirustacin, velastin, piggerin, tain and germinin, was expressed in low yield in Saccharomyces cerevisiae. The structure was revealed by X-ray crystallography (Mittl PR et al., Structure 5 (2), 253, 1998). Considering the structure of the hirustasin revealed by this, it is speculated that many sulfur (-SH) groups form disulfide bonds even in the geranin. In addition, in order to have inhibitory activity, it is necessary to form a correct quaternary structure. In order to form the structure, it is necessary to undergo secretion after expression (secretion), and for this reason, expression using Pichia pastoris , a methylotrophic yeast using methanol, which undergoes the same secretion process as other higher organisms. The system can be usefully used to produce recombinant germinin.

인간 엘라스타제 억제제의 발현을 위한 몇가지 시스템의 이용가능성은 이전에도 보고된 바 있다. 곤충세포 및 아스퍼질러스 니거(Aspergillus niger)를 이용한 발현 시스템에서는 3 내지 8 ㎎/ℓ의 수득율을 보였으며, 키모트립신 및 백혈구 엘라스테아제에 대하여 완전한 억제 활성을 보이는 것을 확인하였다. 인간의 상피에서 유래한 57개 아미노산으로 구성된 엘라핀(elafin) 또한 백혈구 엘라스테아제에 대하여 억제활성을 나타내었으며, 사카로마이시스 세레비지아(Saccharomyces cerevisiae) 역시 갈락토오스 유도 프로모터를 이용하여 약 1 ㎎/ℓ의 수준으로 발현되어 배지로 분비됨이 보고되었다(Cooley J. et al., Protein Expr. Purif. 14(1), 38, 1998; Meckelein B. et al., Biomed. Biochem. Acta. 50, 673, 1991; Heinzel R. et al., Eur. J. Biochem. 160, 61, 1986).The availability of several systems for the expression of human elastase inhibitors has been previously reported. Expression systems using insect cells and Aspergillus niger showed a yield of 3 to 8 mg / l, and showed complete inhibitory activity against chymotrypsin and leukocyte elastase. The elafin consisting of 57 amino acids derived from human epithelium also exhibited inhibitory activity against leukocyte elastease, and Saccharomyces cerevisiae also used a galactose-induced promoter about 1 mg / It has been reported to be expressed at levels of L and secreted into the medium (Cooley J. et al., Protein Expr. Purif. 14 (1), 38, 1998; Meckelein B. et al., Biomed. Biochem. Acta. 50, 673, 1991; Heinzel R. et al., Eur. J. Biochem. 160, 61, 1986).

그러나, 지금까지 어떤 엘라스테아제 특이적인 억제제도 피키아 파스토리스(Pichia pastoris) 발현시스템을 이용하였다는 보고는 없었다. 다만, 와그너 등은 피키아 파스토리스 발현시스템을 이용하여 PN-2/A 베타 PP의 KPI 도메인을 대량생산하는데 성공하였는데, 상기 연구에서 57개의 아미노산으로 이루어진1.0 g/ℓ의 분비된 단백질을 배지로부터 발현 정제하여 생화학적인 특성을 확인할 수 있었다(Wagner S.L. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 186(2), 1138, 1992).However, there have been no reports of any Elastase-specific inhibitors utilizing the Pichia pastoris expression system. However, Wagner et al. Succeeded in mass production of KPI domain of PN-2 / A beta PP using Pichia Pastoris expression system. In this study, 1.0 g / l secreted protein consisting of 57 amino acids was removed from the medium. Expression and purification were able to confirm biochemical properties (Wagner SL et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 186 (2), 1138, 1992).

이외에도 현재까지 많은 이종 단백질이 피키아 파스토리스(Pichia pastoris) 발현 시스템을 이용하여 산업적으로 이용가능한 유효량으로 발현 정제되었다. 일반적으로 피키아 파스토리스 시스템에서는 발현된 단백질의 60 내지 80가 0.4-4.4 g/ℓ의 수율로 분비되며, 0.3-1.2 g/ℓ가 세포내로 발현된다(Cregg J.M. et al., Bio/Technology 11, 905, 1993; Hollenberg C.P. et al., Curr. Opinion Biotechnol. 8, 554, 1997). 이러한 넓은 범위의 수율은 발효 과정, 발현 도구의 특성 및 목적 단백질의 종류에 따라 달리 나타난다.In addition, many heterologous proteins to date have been expressed and purified in an effective amount that is industrially available using the Pichia pastoris expression system. Generally in the Pichia pastoris system, 60 to 80 of the expressed protein is secreted in a yield of 0.4-4.4 g / l, and 0.3-1.2 g / l is expressed intracellularly (Cregg JM et al., Bio / Technology 11 , 905, 1993; Hollenberg CP et al., Curr. Opinion Biotechnol. 8, 554, 1997). This wide range of yields depends on the fermentation process, the nature of the expression tool and the type of protein of interest.

피키아 파스토리스 발현 시스템에서는 배양기 동안 유전적 불안정성을 해소하기 위하여, 발현벡터가 피키아 파스토리스의 염색체 DNA내로 삽입되는 방법이 도입되었다. 최근, 재조합 거머린을 생산하는 피키아 파스토리스가 제조되었는데(한국특허출원번호 : 98-27344), 이는 거머린의 구조 유전자가 분비되도록 하기위하여 α-factor 리더 시퀀스와 융합되어 있고, 숙주 DNA내로 삽입되도록 하였다.In the Pichia Pastoris expression system, in order to eliminate genetic instability during the incubator, a method of introducing an expression vector into the chromosomal DNA of Pichia pastoris was introduced. Recently, Pichia pastoris, which produces recombinant germinin, has been prepared (Korean Patent Application No. 98-27344), which is fused with an α-factor leader sequence to secrete the germline structural gene and into host DNA. To be inserted.

본 발명에서는 삽입된 카세트 수의 측정, 제한 효소 분석 및 DNA 염기서열 분석방법을 이용하여 피키아 파스토리스 염색체내로 삽입된 거머린 구조유전자의 안정성을 확인하였으며, 이를 이용하여 재조합 거머린의 고밀도 세포배양에 성공하였다. 또한, 피키아 파스토리스(Pichia pastoris) 발현 시스템에 있어 메탄올을유도 인자로서 이용할 수 있는 AOX1 프로모터를 발현벡터에 사용하였는데, AOX1 프로모터의 조절하에서 외부 유전자들은 메탄올 비존재시 미발현 상태가 유지되며, 메탄올 포함배지로 교체되면서 효율적으로 발현되는 원리를 이용하여 용존 산소(DO) 농도와 관련된 자동 피드백 메탄올 공급 조절 시스템을 자체적으로 개발하였다.In the present invention, the stability of the germline structural gene inserted into the Pichia pastoris chromosome was determined by measuring the number of inserted cassettes, restriction enzyme analysis and DNA sequencing method. Succeeded. In addition, in the Pichia pastoris expression system, an AOX1 promoter, which can use methanol as an inducer, was used as an expression vector. Under the control of the AOX1 promoter, external genes remained unexpressed in the absence of methanol. Using the principle of efficient expression with the replacement of methanol containing media, we have developed our own automatic feedback methanol supply control system for dissolved oxygen (DO) concentrations.

이에 더하여 본 발명자들은 상기한 방법에 의하여 고효율로 생산된 재조합 거머린을 유효 성분으로 포함하는 약학적 조성물이 상처치유에 효과적임을 확인하고 본 발명을 완성하였다.In addition, the present inventors have confirmed that the pharmaceutical composition comprising a recombinant germline produced with high efficiency by the above method as an active ingredient is effective for wound healing and completed the present invention.

본 발명의 목적은 메탄올에 의하여 외부 유전자의 발현이 유도되는 AOX1 프로모터를 이용한 재조합 피키아 파스토리스(Pichia pastoris)의 자동 피드백 메탄올 공급 조절 시스템을 적용한 DO(dissolved oxygen)-stat 유가배양 방법을 개발하여 재조합 거머린을 고효율로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Disclosure of the Invention An object of the present invention is to develop a dissolved oxygen (STAT) -value fed-batch method using an automatic feedback methanol supply control system of recombinant Pichia pastoris using an AOX1 promoter in which expression of an external gene is induced by methanol. It is to provide a method for producing a recombinant germerin with high efficiency.

본 발명의 다른 목적은 상기의 방법을 이용하여 제조한 재조합 거머린을 유효성분으로 포함하며, 상처치유 효과를 가지는 약학적 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition comprising a recombinant germinin prepared using the above method as an active ingredient, and has a wound healing effect.

도 1은 피키아 파스토리스를 이용한 재조합 거머린의 발현을 위해 사용된 발현벡터(8.2 kb)의 개열지도로서 AOX1 프로모터와 AOX1 터미네이터 사이에 거머린의 cDNA 유전자(171bp)가 삽입된 것을 나타낸 것이고, 1 is a cleavage map of the expression vector (8.2 kb) used for expression of recombinant germinin using Pichia pastoris, showing that the germline cDNA gene (171bp) was inserted between the AOX1 promoter and the AOX1 terminator,

도 2는 선별클론인 #3-32와 #12-44의 엘라스타제 억제활성을 비교한 것이고, 2 is a comparison of the elastase inhibitory activity of the selection clone # 3-32 and # 12-44,

도 3은 무작위로 선택된 콜로니의 영양요구형 선별 표지 실험결과를 나타낸 것이고, Figure 3 shows the results of the nutritional selection screening label of randomly selected colonies,

도 4는 재조합 피키아 파스토리스의 게놈 내에 삽입된 발현카세트의 수를 서던 블로팅에 의하여 확인한 결과를 나타낸 것이고, Figure 4 shows the result confirmed by Southern blotting the number of expression cassette inserted into the genome of recombinant Pichia pastoris,

제 1열 : 사이즈 마커(λ/BstEⅡ) 제 2열 및 제 3열: 숙주 균주 GS115Row 1: Size marker (λ / BstEII) Rows 2 and 3: Host strain GS115

제 4열 : 거머린 유전자를 포함하는 발현카세트 1개가 삽입된 대조군 균주Row 4: control strain into which one expression cassette containing the germline gene is inserted

제 5열: 선별 균주 #3-32 제 6열 : 사이즈 마커(λ/BstEⅡ)Row 5: Selection strain # 3-32 Row 6: Size marker (λ / BstEII)

도 5는 피키아 파스토리스의 게놈내에 2개의 발현카세트가 삽입되었을때, 예측되는 개열지도를 나타낸 것이고, Figure 5 shows a cleavage map predicted when two expression cassettes are inserted into the genome of Pichia pastoris,

rG : 재조합 거머린 S : α-factor 리더 서열rG: recombinant germline S: α-factor leader sequence

TT : 터미네이터 5'AOX1 : AOX1 프로모터TT: Terminator 5'AOX1: AOX1 Promoter

* : 돌연변이*: Mutation

도 6은 피키아 파스토리스의 게놈내에 2개의 발현카세트가 삽입되었을때, BglⅡ/His4(A), BglⅡ/거머린(B), EcoRⅠ/His4(C) 및 EcoRI/거머린(D)의 다양한 조합을 이용한 서던 블로팅결과를 나타낸 것이고, Figure 6 shows a variety of BglII / His4 ( A ), BglII / Gurminer ( B ), EcoRI / His4 ( C ) and EcoRI / Germerin ( D ) when two expression cassettes were inserted into the genome of Pichia pastoris. Southern blotting results using a combination,

A- 제 1열 : 사이즈 마커(λ/BstEⅡ) 제 2열 및 제 3열: 숙주 균주 GS115 A -Column 1: Size markers (λ / BstEII) Columns 2 and 3: Host strain GS115

제 4열 : 거머린 유전자를 포함하는 발현카세트 1개가 삽입된 대조군 균주Row 4: control strain into which one expression cassette containing the germline gene is inserted

제 5열: 선별 균주 #3-32 제 6열 : 사이즈 마커(λ/BstEⅡ)Row 5: Selection strain # 3-32 Row 6: Size marker (λ / BstEII)

B- 제 1열 : 사이즈 마커(λ/BstEⅡ) B -First row: size markers (λ / BstEII)

제 2열 : 거머린 유전자를 포함하는 발현카세트 1개가 삽입된 대조군 균주Row 2: control strain into which one expression cassette containing the germline gene is inserted

제 3열: 선별 균주 #3-32 제 4열 : 사이즈 마커(λ/BstEⅡ)Row 3: Selection strain # 3-32 Row 4: Size marker (λ / BstEII)

C- 제 1열 : 숙주 균주 GS115 C -first row: host strain GS115

제 2열 : 거머린 유전자를 포함하는 발현카세트 1개가 삽입된 대조군 균주Row 2: control strain into which one expression cassette containing the germline gene is inserted

제 3열: 선별 균주 #3-32 제 4열 : 사이즈 마커(λ/BstEⅡRow 3: Selection strain # 3-32 Row 4: Size marker (λ / BstEII)

D- 제 1열 : 거머린 유전자를 포함하는 발현카세트 1개가 삽입된 대조군 균주 D -Row 1: Control strain into which one expression cassette containing the germline gene is inserted

제 2열: 선별 균주 #3-32 제 3열 : 사이즈 마커(λ/BstEⅡ)Row 2: Selection strain # 3-32 Row 3: Size marker (λ / BstEII)

도 7은 70세대까지 반복 배양하여도 거머린의 구조 유전자를 포함하는 DNA 절편이 동일하게 관찰되는 유전적 안정성을 나타내는 서던 블로팅의 결과를 나타내는 것이고, FIG. 7 shows the results of Southern blotting showing genetic stability in which DNA fragments containing the germline structural genes were observed identically even after repeated cultures up to 70 generations.

제 1열 : 세대수 7.5 제 2열 : 세대수 18.3Row 1: Number of Households 7.5 Column 2: Number of Households 18.3

제 3열 : 세대수 28.6 제 4열 : 세대수 40.13rd column: Number of households 28.6 4th column: Number of households 40.1

제 5열 : 세대수 47.4 제 6열 : 세대수 58.8Row 5: Number of Households 47.4 Row 6: Number of Households 58.8

제 7열 : 세대수 70.1 제 8열 : 사이즈 마커(λ/BstEⅡ)Row 7: Number of Households 70.1 Column 8: Size Markers (λ / BstEII)

도 8은 재조합 거머린을 생산하는 피키아 파스토리스의 고밀도 세포배양을 나타낸 그래프이고, 8 is a graph showing high density cell culture of Pichia pastoris producing recombinant germinin,

도 9는 유도후 메탄올 공급율의 시간별 변화를 나타내는 그래프이고, 9 is a graph showing the time-dependent change in methanol feed rate after induction,

─ : 자동 피드백 조절 -- : 수동 조절─: Automatic feedback adjustment-: Manual adjustment

도 10은 본 발명의 개선된 재조합 거머린 제조 방법의 시간별 배양양상을 나타낸 그래프이고, Figure 10 is a graph showing the culture pattern over time of the improved recombinant germerin manufacturing method of the present invention,

● : 건조군체량 ▼ : 재조합 거머린의 활성●: dry colon weight ▼: activity of recombinant germerin

○ : 잔여 글리세롤 농도 ▽ : 잔여 메탄올 농도○: residual glycerol concentration ▽: residual methanol concentration

도 11은 일반적인 재조합 거머린 제조 방법의 시간별 배양양상을 나타낸 그래프이고, 11 is a graph showing the culture pattern over time of the general recombinant germerin production method,

● : 건조군체량 ▼ : 재조합 거머린의 활성●: dry colon weight ▼: activity of recombinant germerin

○ : 잔여 글리세롤 농도 ▽ : 잔여 메탄올 농도○: residual glycerol concentration ▽: residual methanol concentration

도 12는 유도 후 세포내 및 세포외 제조합 거머린의 축적 양상을 비교한 웨스턴 블럿 사진이고, 12 is a Western blot photograph comparing the accumulation pattern of intracellular and extracellular presynthetic polymerase after induction,

제 1열 및 제 10열 : 정제후 재조합 거머린Rows 1 and 10: Recombinant Grain after Purification

제 2, 3, 4, 5열 : 유도후 0, 6, 18, 25 시간 후의 총 세포 분쇄물2nd, 3rd, 4th, 5th row: total cell pulverization after 0, 6, 18, 25 hours after induction

제 6, 7, 8, 9열 : 유도후 0, 6, 18, 25 시간 후의 배양 상등액Row 6, 7, 8, 9: culture supernatant after induction, 0, 6, 18, 25 hours

도 13a는 본 발명의 DO-stat 알고리즘을 나타내는 것으로서, 교반에 의한 용존 산소의 조절기작을 나타내는 것이고, FIG. 13A illustrates the DO-stat algorithm of the present invention, which illustrates a control mechanism of dissolved oxygen by stirring.

도 13b는 본 발명의 DO-stat 알고리즘을 나타내는 것으로서, 메탄올 공급율에 의한 용존산소의 조절기작을 나타내는 것이고, Figure 13b shows the DO-stat algorithm of the present invention, which shows the mechanism of dissolved oxygen by the methanol feed rate,

도 14는 소수성 결합 크로마토그래피(A) 및 역상 크로마토그래피(B)를 이용한 재조합 거머린의 정제결과를 흡광도 및 엘라스타제 억제활성으로 나타낸 그래프이고, 14 is a graph showing the results of purification of recombinant germinin using hydrophobic binding chromatography ( A ) and reverse phase chromatography ( B ) as absorbance and elastase inhibitory activity,

도 15는 각 정제과정 결과 수득한 재조합 거머린의 C18 역상 HPLC 분석결과를 나타내는 그래프이고, 15 is a graph showing the results of C18 reversed phase HPLC analysis of the recombinant germinin obtained as a result of each purification process,

A : 배양 상등액A: culture supernatant

B : 소수성 결합 크로마토그래피 정제후 엘라스타제 억제활성을 보이는 분획B: Fraction showing elastase inhibitory activity after hydrophobic binding chromatography purification

C : 역상 크로마토그래피 정제후 엘라스타제 활성을 보이는 분획C: Fraction showing elastase activity after reverse phase chromatography purification

도 16은 재조합 거머린이 PPE에 동일한 몰수로 결합함을 나타내는 결합화학양론 및 억제속도론 그래프이고, 16 is a graph of binding stoichiometry and inhibition kinetics showing that the recombinant germinin binds to PPE in the same mole number,

도 17은 재조합 거머린의 pH(A) 및 온도(B) 안정성을 나타내는 것이고, 17 shows the pH ( A ) and temperature ( B ) stability of the recombinant germerin,

도 18은 정제된 재조합 거머린의 질량 분석기를 이용한 메스 스펙트럼을 나타내는 그래프이고, 18 is a graph showing a scalpel spectrum using a mass spectrometer of purified recombinant germerin,

도 19는 재조합 거머린을 피브린 접합제에 첨가하여 세균감염이 차단된 상태에서 상처에 적용하였을 경우, 대조군에 비하여 빠른 상처치유 효과를 보이는 것을 육안 관찰로 나타낸 사진이고, 19 is a photograph showing visual observation that when the recombinant germinin was added to the fibrin conjugate and applied to the wound in a state where bacterial infection was blocked, the wound healing effect was faster than that of the control group.

도 20은 재조합 거머린을 피브린 접합제에 첨가하여 세균감염이 차단된 상태에서 상처에 적용하였을 경우, 대조군에 비하여 결체조직의 변성현상이 감소되는 것을 현미경으로 관찰한 사진이다. 20 is a photograph of microscopic observation that the degeneration of the connective tissue is reduced when the recombinant germinin is added to the fibrin conjugate and applied to the wound in a state where bacterial infection is blocked.

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

본 발명에서는 재조합 피키아 파스토리스(Pichia pastoris)의 자동 피드백메탄올 공급 조절 시스템을 적용한 DO(dissolved oxygen)-stat 유가배양 방법을 개발하여 재조합 거머린을 고효율로 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a recombinant germerine with high efficiency by developing a DO (dissolved oxygen) -stat fed-batch culture method using an automatic feedback methanol supply control system of recombinant Pichia pastoris .

상처치유제의 개발을 위하여 대량 발현하여야 하는 본 발명의 거머린 단백질의 경우, 거머리로부터 필요한 양의 거머린 단백질을 대량 정제하는 것이 용이하지 않으므로 그 대체 수단으로 미생물을 이용한 거머린의 과다 발현이 필요하다. 게다가 거머린은 전체 57개의 아미노산 이외에 10개의 시스테인을 포함하고 있어, 거머린과 마찬가지로 거머리로부터 분리된 또 다른 세린 프로테아제(serine protease) 억제제인 히루스타신(hirustasin)의 구조를 고려할 때, 많은 황화(-SH) 그룹이 이황화 결합을 이루고 있을 것으로 추측되므로, 억제 활성을 위하여는 올바른 3차 구조를 형성하는 것이 중요하다. 따라서, 본 발명자들은 발현 단백질의 구조 형성에 있어 가장 중요한 과정인 분비과정(secretion)을 다른 고등생물과 동일하게 거치는 메탄올 이용 효모 (methylotrophic yeast) 피키아 파스토리스(Pichia pastoris)를 이용한 발현 시스템을 재조합 거머린 생산을 위하여 도입하였다.In the case of the protein of the present invention which must be expressed in large quantities for the development of a wound healing agent, it is not easy to mass-purify the required amount of the protein from leeches. Do. In addition, the germinin contains 10 cysteines in addition to the total 57 amino acids, which, like the germinin, considers the structure of another group of serine protease inhibitors, hirustasin, which is isolated from leeches. Since the -SH) group is assumed to form disulfide bonds, it is important to form the correct tertiary structure for inhibitory activity. Accordingly, the present inventors recombined an expression system using methylotrophic yeast Pichia pastoris , which undergoes secretion, which is the most important process in the formation of the structure of the expressed protein, as well as other higher organisms. It was introduced for production.

본 발명에서 제공하는 피키아 파스토리스(Pichia pastoris) 발현시스템은 배양하는 동안 야기되는 삽입 유전자의 유전적 불안정성을 해소하기 위하여, 발현벡터가 피키아 파스토리스의 게놈 DNA내로 삽입되는 방법이 도입되었으며, 고농도 세포 배양 및 대량 배양이 가능하여 다양한 이종 단백질이 이를 이용하여 산업적으로 이용가능한 유효량으로 발현 정제되어왔다. Pichia pastoris expression system provided in the present invention, in order to eliminate the genetic instability of the insertion gene caused during the culture, a method of inserting the expression vector into the genomic DNA of Pichia pastoris , High concentration cell culture and mass culture are possible, and various heterologous proteins have been expressed and purified in an effective amount which is industrially available using the same.

본 발명에서는 아직까지 산업적으로 유효한 양으로 발현되어 정제된 바 없는 거머린을 피키아 파스토리스 발현시스템을 이용하여 대량 발현시키고자 먼저 α-factor 리더 시퀀스와 함께 거머린 유전자가 게놈내로 삽입된 재조합 피키아 파스토리스의 유전학적 특성을 분석하였다. 본 발명의 재조합 피키아 파스토리스 게놈 DNA에는 두 카피의 거머린 구조 유전자가 삽입되어 있었으며, 삽입된 거머린 구조유전자는 70 세대까지 안정함이 확인되었다.In the present invention, in order to express a large amount of germerin that has not been expressed and purified in an industrially effective amount by using the Pichia pastoris expression system, a recombinant blood in which the germline gene is inserted into the genome together with an α-factor leader sequence is first introduced. The genetic characteristics of Kia Pastoris were analyzed. Two copies of the germline structural gene were inserted into the recombinant Pichia pastoris genomic DNA of the present invention, and the inserted germline structural gene was confirmed to be stable up to 70 generations.

실제로 미생물을 이용한 대량 발현에 있어 수회에 걸친 종자 배양을 포함하여 생산 과정 전체에 걸쳐 유전적 안정성이 보장되어야 한다. 실제로 종자배양을 위하여 최초로 제공되는 세포인 MCB(master cell bank)로부터 최종의 발현단계 세포까지의 배양을 위하여 평균 5 내지 7회의 세대를 거쳐야 하며, 대량 규모의 발효에 있어서 배양 규모를 증가시키 위해 더 많은 세대를 거친다고 해도 20 세대 이상을 초과하지는 않는다. 따라서, 70 세대까지의 구조 유전자의 안정성 보장은 연속배양이 충분히 가능함을 의미한다.Indeed, genetic stability should be ensured throughout the production process, including several times of seed cultivation, in microbial mass expression. Indeed, it should take an average of five to seven generations for cultivation from the master cell bank (MCB), the first cell provided for seed cultivation, to the final cell of the expression stage, and in order to increase the culture scale for large scale fermentation. Many generations do not exceed 20 generations. Thus, ensuring the stability of structural genes up to 70 generations means that continuous culture is sufficiently possible.

따라서, 재조합 피키아 파스토리스을 이용한 수 세대에 걸친 고농도 세포 배양이 가능함을 확인하였으며, 이를 이용하여 본 발명자들은 용존 산소의 농도에 의하여 자동으로 배지의 공급이 조절되는 DO-stat 유가배양(fed-batch culture) 방법을 개발하였다.Therefore, it was confirmed that high concentration cell culture for generations using recombinant Pichia pastoris was possible, and by using the present inventors, DO-stat fed-batch culture in which the supply of the medium is automatically controlled by the concentration of dissolved oxygen. culture method.

피키아 파스토리스 발현시스템에서는 AOX1 프로모터가 이용된다(Buckholz et al., 1991, Cregg et al., 1993). AOX1 프로모터 시스템에서는 메탄올이 알코올 산화효소에 의하여 우선적으로 산화되어 탄소원으로 이용된다. 알코올 산화효소는 글루코오스, 글리세롤 또는 에탄올과 같은 탄소원을 이용하여 배양된 세포에서는 검출되지 않으나, 메탄올 포함배지에서 성장한 세포에서는 총 수용성 단백질의30를 차지한다. 따라서, AOX1 프로모터의 조절하에서 삽입된 외부 유전자들은 메탄올 비존재하에서는 미발현 상태가 유지되며, 메탄올 포함배지로 교체되면서 효율적으로 발현되게 된다. 결국, 메탄올은 탄소원으로서 이용됨과 동시에 유도인자의 역할을 하게 된다.The AOX1 promoter is used in the Pichia Pastoris expression system (Buckholz et al., 1991, Cregg et al., 1993). In the AOX1 promoter system, methanol is preferentially oxidized by alcohol oxidase and used as a carbon source. Alcohol oxidase is not detected in cells cultured using a carbon source such as glucose, glycerol or ethanol, but occupies 30 of the total soluble protein in cells grown in methanol containing media. Thus, foreign genes inserted under the control of the AOX1 promoter remain unexpressed in the absence of methanol, and are efficiently expressed by being replaced with methanol containing medium. As a result, methanol is used as a carbon source and at the same time serves as an inducer.

또한, 용존 산소는 알코올 산화효소에 의한 메탄올 산화에 있어, 중요한 역할을 한다(Couderc, R. et al., Agric. Biol. Chem. 44, 2279, 1980). 이러한 이유로 적절한 용존 산소(DO) 농도의 유지와 관련된 메탄올 공급 방법이 본 발명의 피키아 파스토리스 발현시스템을 이용한 재조합 거머린의 제조방법에 있어 매우 중요한 인자이다.In addition, dissolved oxygen plays an important role in methanol oxidation by alcohol oxidase (Couderc, R. et al., Agric. Biol. Chem. 44, 2279, 1980). For this reason, the methanol supply method associated with maintaining an appropriate dissolved oxygen (DO) concentration is a very important factor in the preparation of recombinant germinin using the Pichia pastoris expression system of the present invention.

피키아 파스토리스 배양시, 충분한 산소 분자만 존재하면 메탄올은 산화적 경로를 거치게 되지만, 산소가 결핍되면 메탄올의 더 이상의 산화가 억제되고, 배양액 내에 메탄올이 축적되게 된다. 이때, 축적된 메탄올은 세포 배양액 내에 치명적인 독성을 야기할 수 있으며, 동시에 재조합 거머린의 발현을 저해하게 된다. 따라서, 메탄올 농도 및 용존 산소의 농도는 메탄올에 의한 피키아 파스토리스의 발현 유도 후 유가식 회분 배양기에 있어 매우 중요한 조절요인이 된다. 메탄올 및 용존 산소에 의한 발현 과정의 조절은 복잡한 상호 의존적 관계에 의하며, 이러한 상호 의존성 없이는 효율적으로 수행될 수 없다.In Pichia pastoris culture, methanol is passed through the oxidative route if only enough oxygen molecules are present, but oxygen deficiency inhibits further oxidation of methanol and accumulates methanol in the culture. At this time, the accumulated methanol can cause fatal toxicity in the cell culture, and at the same time inhibit the expression of recombinant germerin. Therefore, methanol concentration and dissolved oxygen concentration are very important regulators in fed batch batch incubator after induction of Pichia pastoris expression by methanol. The regulation of the expression process by methanol and dissolved oxygen is due to complex interdependencies and cannot be performed efficiently without this interdependence.

피키아 파스토리스의 배양을 위한 기존의 일반적인 회분 배지 공급배양 방법에 있어, 메탄올 공급은 지표로서 사용되는 DO 수준에 따라 수동으로 변화되었다. DO의 수준은 교반에 의한 공기 도입시 산소 혼합 및 교반속도의 수동 조작에 의하여 유지되었으며, 양자 모두 변량은 독립적으로 조절되었다. 그러나, 메탄올 공급에 있어 이러한 수동 조절은 과공급 및 저공급이 유발될 수 있어 적합하지 않다.In the existing general batch medium feed culture method for the cultivation of Pichia pastoris, the methanol feed was manually varied depending on the DO level used as an indicator. The level of DO was maintained by manual operation of the oxygen mixing and stirring speed during the introduction of air by stirring, and both variables were independently controlled. However, such manual control of methanol supply is not suitable because overfeeding and underfeeding can be caused.

본 발명에서 제공하는 두개의 상호연관된 순환 체계를 이용한 DO-stat 유가 배양(fed-batch culture) 방법은 이러한 메탄올 과발현 및 저공급을 방지하기 위한 조절 수단을 개선한 것이다. 본 발명자들은 보다 정교한 메탄올 공급 조절을 위하여,자동 피드백 메탄올 공급 조절 시스템을 적용하였다. 이는 산소 결핍 및 초과 메탄올 공급으로부터 세포를 보호하는 수단이 된다. 상기 방법은 효과적으로 공급과정을 조절하기 위하여 컴퓨터 시스템을 이용한다.The DO-stat fed-batch culture method using the two correlated circulation systems provided by the present invention is an improvement of the control means to prevent such methanol overexpression and low supply. We applied an automatic feedback methanol feed control system for more sophisticated methanol feed control. This is a means of protecting the cells from oxygen deficiency and excess methanol supply. The method utilizes a computer system to effectively regulate the supply process.

두개의 상호연관된 순환 체계를 이용한 안정된(balanced) DO-stat의 개념은 재조합 단백질 생산 시스템에 있어 아세트산의 배출조절 개념(Konstantinov K. et al., Biotech. Bioeng. 36, 750, 1990)이 적용되었다. 이들은 미리 결정된 한계수치 내에서 교반 속도의 변화에 의하여 DO 수치를 조절하였으며, 교반속도를 모니터함으로써 영양공급율을 조절하였고 이러한 효율적인 영양공급은 탄소원을 완전하게 이용될 수 있도록 하였다. 그러나, 상기 과정을 피키아 파스토리스 시스템의 메탄올 공급에 직접 적용하기에는 문제가 있었다.The concept of balanced DO-stat using two correlated circulation systems is applied to the concept of acetic acid emission control in recombinant protein production systems (Konstantinov K. et al., Biotech. Bioeng. 36, 750, 1990). . They adjusted the DO value by changing the stirring speed within a predetermined limit value, and controlled the nutritional supply rate by monitoring the stirring speed, and this efficient nutritional supply made full use of the carbon source. However, there was a problem in applying the procedure directly to the methanol feed of the Pichia Pastoris system.

DO-stat의 안정적인 조절을 위해 요구되는 조건은The conditions required for stable control of DO-stat are

OTR<OURmax이다.OTR <OUR max .

OTR은 산소 전이율(oxygen transfer rate)이고, OURmax는 산소 수득율의 최대 가능수치(maximum potential value of the oxygen uptake rate)로, 이들은 세포수및 생물량 농도의 생리적 상태에 따른다. OUR은 또한 영양소모율과 밀접하게 연관되어 있는데, 영양소모율이 높아져 메탄올이 탄소원으로 이용될때, OUR 역시 고수치로 유지된다. 즉, 효율적인 배양공정의 경우 OUR은 산소수득율의 최대가능수치인 OURmax에 접근하게 된다. DO가 좁은 교반 속도의 범위(1300-1350 rpm)내에서의 OTR의 변화에 의하여 조절되고, 교반 속도가 고정 수치를 벗어날 때만 영양공급율이 변화되면, 영양공급율과 OUR은 설정된 교반속도의 한계수치에 의하여 제한된다. 결국, 세포는 OTR 수치에 의존적으로 직선상으로 성장하고, OUR 및 영양수득율은 이 OTR값에 따라 특정 수치로 설정되게 된다. 균체의 최대 영양요구량 및 이에 수반되는 OURmax는 세포 농도와 밀접하게 연관되어 있기 때문에, 세포 농도가 커질수록 OUR과 OURmax의 차이는 더 커지게 되고, 발현과정의 효율성은 낮아지게 된다. 이러한 원리는 아세트산의 축적을 막는데 있어 효율적이나, 미생물의 고농도 세포 배양에는 적합하지 않다.OTR is the oxygen transfer rate and OUR max is the maximum potential value of the oxygen uptake rate, which depends on the physiological state of cell number and biomass concentration. OUR is also closely related to the nutrient consumption rate, which is high when methanol is used as a carbon source due to the high nutrient consumption rate. That is, in an efficient culture process, OUR approaches OUR max , the maximum possible value of oxygen yield. If DO is regulated by a change in OTR within a narrow range of stirring speeds (1300-1350 rpm), and the feeding rate changes only when the stirring rate is outside the fixed value, the feeding rate and OUR are adjusted to the threshold values of the set stirring speed. Limited by Eventually, the cells grow linearly depending on the OTR value, and the OUR and nutrient yield are set to specific values according to this OTR value. Since the maximum nutritional requirement of the cells and the accompanying OUR max are closely related to the cell concentration, the greater the cell concentration, the greater the difference between OUR and OUR max and the efficiency of the expression process. This principle is effective in preventing the accumulation of acetic acid, but is not suitable for the culture of high concentration cells of microorganisms.

미생물의 고농도 세포 배양을 위한 DO-stat 원리의 적용은 DO가 OUR 및 OTR의 조절에 의하여 직접적으로 조절되는 다른 간단한 구조로 현실화 될 수 있다. 따라서, 본 발명자들은 OTR 및 OUR의 동시적인 조절에 의하여 조절되는 DO-stat의 개념을 도입하였다. 본 발명에서 피키아 파스토리스의 세포농도는 메탄올이 공급되는 유도 후 회분 배양 초기시점에 140 g/ℓ까지 도달하는데, 이때 산소요구량이 너무 커서 압축공기만으로 통기를 시키는 경우 최고 교반속도에서도 OTR값이 OUR을 유지할 수 없다. 이러한 이유때문에, 공기 도입부에서의 순수 산소의 혼합비율을변화시킴으로써 DO-stat 회분 배양 과정을 위한 OTR을 조절하게 된다. 본 발명자들은 이와 동시에 또한 메탄올 공급율의 조절에 의하여 OUR을 조절하였다. 제안된 조절기작은 두개의 상호연관된 순환체계로 구성되도록 고안되었으며, DO는 좁은 범위의 설정 수치(40-45)로 조절되었다. 첫번째 순환 체계는 가스 도입부의 순수 산소의 함량 변화에 기인하는 OTR의 조절을 통하여 DO를 조절한다(도 13a 참조). DO 수치가 DO 설정 수치이하(DOlow)로 떨어지면, 공기 도입부에서의 순수 산소비율의 설정수치가 높게 조절되고, DO 수치가 DO 설정 수치이상(DOup)으로 올라가면, 공기 도입부에서의 순수 산소비율의 설정수치가 낮게 조절된다. 이와 동시에, 메탄올 공급율의 변화에 의한 OUR 조절을 통하여 두번째 순환체계가 DO 수치를 조절하게 된다(도 13b 참조). DO 수치가 DO 설정수치 이하로 떨어지면(DOlow), 이는 메탄올이 과잉 공급됨을 의미하고, 메탄올 공급율은 낮은 수치로 조절된다. DO 수치가 DO 설정수치 이상으로 올라가게 되면(DOup), 이는 메탄올의 공급 부족을 의미하게 되고, 메탄올 공급율이 높은 수치로 조절되게 된다. 이러한 순환체계는 30초마다 측정되어 조절된다.The application of the DO-stat principle for the high concentration cell culture of microorganisms can be realized with other simple structures in which DO is directly regulated by the regulation of OUR and OTR. Thus, the present inventors have introduced the concept of DO-stat, which is controlled by simultaneous adjustment of OTR and OUR. In the present invention, the cell concentration of Pichia pastoris reaches 140 g / l at the beginning of the batch culture after the induction of methanol is supplied. In this case, when the oxygen demand is too large, the OTR value is increased even at the maximum stirring speed when aeration is performed by compressed air alone. OUR cannot be maintained. For this reason, the OTR for the DO-stat batch culture process is controlled by changing the mixing ratio of pure oxygen in the air inlet. We at the same time also adjusted OUR by controlling the methanol feed rate. The proposed regulator It is designed to consist of two interrelated circulation systems, and the DO is adjusted to a narrow setpoint (40-45). The first circulation system regulates DO through the regulation of OTR due to the change in the pure oxygen content of the gas inlet (See FIG. 13A). DO value is lower than DO setting value (DOlow), The set value of the pure oxygen ratio at the air inlet is adjusted high, and the DO value is higher than the DO set value (DOupWhen it rises to), the set value of the pure oxygen ratio in the air inlet is adjusted low. At the same time, the second circulation system regulates the DO value by adjusting the OUR by changing the methanol feed rate.See Figure 13b). If the DO value falls below the DO setting value (DOlowThis means that methanol is oversupplied, and the methanol feed rate is adjusted to low values. If the DO value rises above the DO setting value (DOupThis means that there is a shortage of methanol supply, and the methanol supply rate is adjusted to a high value. This circulatory system is measured and regulated every 30 seconds.

구체적으로 재조합 거머린 생산을 위한 DO-stat 유가 배양(fed-batch culture) 방법에 있어, 배양은 4단계, 즉 접종물(inoculum), 회분 배양, 유도 전 유가 배양 및 유도 후 유가 배양으로 수행된다. 먼저, 접종물을 글리세롤을 포함하는 YPD 배지를 이용하여 배양한후, 최소 염배지를 포함하고 있는 발효기로 접종한다. 발효기 내의 pH는 15(v/v) NH4OH 및 30(v/v) H3PO4의 자동조절 첨가에 의하여 pH 5.1로 유지된다. 용존 산소의 수준은 자동 교반조절기와 유입가스의 산소 분압조절에 의하여 30이상의 포화도가 유지되도록 한다. 유입가스의 산소 분압조절은 공기와 순수산소의 유입구에서 2-가스 혼합기를 이용하여 컴퓨터 시스템으로 조절되며, 발효용기의 온도는 30℃로 유지된다. 세포는 글리세롤이 모두 소모될 때까지(세포 건량 > 25 g/ℓ) 회분 배양 방식으로 15시간 배양된다.Specifically, in the DO-stat fed-batch culture method for recombinant germline production, the cultivation is performed in four steps: inoculum, batch culture, pre-induction and post-induction fed-culture. . First, the inoculum is incubated with YPD medium containing glycerol, and then inoculated with a fermentor containing a minimum salt medium. The pH in the fermenter is maintained at pH 5.1 by the autocontrolled addition of 15 (v / v) NH 4 OH and 30 (v / v) H 3 PO 4 . The dissolved oxygen level is maintained at a saturation of 30 or more by an automatic stirring controller and adjusting the oxygen partial pressure of the inlet gas. The oxygen partial pressure control of the inlet gas is controlled by a computer system using a two-gas mixer at the inlet of air and pure oxygen, and the temperature of the fermentation vessel is maintained at 30 ° C. Cells are incubated for 15 hours in batch culture until all of the glycerol is consumed (cell dry weight> 25 g / l).

이후, DO-stat 유가 배양을 글리세롤과 효모 미량금속 용액을 포함하는 글리세롤 배지를 이용하여 수행한다. 이때, DO의 수준이 50포화도 이상으로 올라가면, 배지 공급 펌프가 작동되고, DO 수준이 떨어지게 되면, 배지 공급펌프의 작동이 중단되게 된다. 이러한 과정은 바이오코멘드(New Brunswick Scientific Co.) 소프트웨어를 이용하여 30초마다 DO 수준을 점검하여 반복된다. 마지막으로, 메탄올 및 효모 미량금속 용액을 포함하는 배지를 공급하여 거머린의 생산을 유도하는데, 배지 공급 속도는 단계적으로 증가되며, 초기 유도 과정시 4시간 동안은 프로모터의 발현을 활성화하기 위한 낮은 배지 공급비율을 유지한다.Thereafter, DO-stat fed-batch culture is carried out using a glycerol medium containing glycerol and yeast trace metal solution. At this time, when the DO level rises above 50 saturation, the medium supply pump is operated, and when the DO level falls, the operation of the medium supply pump is stopped. This process is repeated by checking DO levels every 30 seconds using Biocommand (New Brunswick Scientific Co.) software. Finally, the medium containing methanol and yeast trace metal solution is fed to induce the production of germinin, the medium feed rate is increased step by step and low medium to activate the expression of the promoter for 4 hours during the initial induction process. Maintain a feed rate.

본 발명의 개선된 DO-stat 유가배양 방법에 있어서, 처음 3 단계는 일반적인 회분배양 과정과 동일하게 수행된다. 그러나, 메탄올 유도 후, 회분 배양 공급 단계에서 DO는 40-45의 좁은 범위에서 조절된다. DO 수치가 고정수치 이하로 떨어지면 공기 도입부에서의 순수 산소비율이 높게 조절되고, DO 수치가 고정수치 이상으로 올라가게 되면, 공기 도입부에서의 순수 산소비율이 낮게 조절된다. 동시에 DO수치가 고정수치 이하로 떨어지면 메탄올 공급율이 떨어지며, DO 수치가 올라가게 되면, 메탄올 공급율이 올라가게 된다. 이러한 순환 체계는 매 30 초마다 조절되게 된다. 이러한 자동 조절은 인터페이스를 통하여 발효기와 연결된 컴퓨터 시스템을 이용하며, 용존산소량, pH, 온도 및 교반 속도, 영양 펌프 속도등 수집된 데이타는 바이오코멘드 소프트웨어에 의하여 분석 및 조절된다.In the improved DO-stat fed-batch method of the present invention, the first three steps are performed in the same manner as the general batch culture process. However, after methanol induction, DO is controlled in a narrow range of 40-45 in the batch culture feed step. When the DO value falls below the fixed value, the pure oxygen ratio at the air inlet is adjusted high, and when the DO value rises above the fixed value, the pure oxygen ratio at the air inlet is adjusted low. At the same time, when the DO value falls below the fixed level, the methanol supply rate drops, and when the DO value goes up, the methanol supply rate goes up. This circulation system is regulated every 30 seconds. This automatic control utilizes a computer system connected to the fermentor via an interface, and the collected data such as dissolved oxygen, pH, temperature and stirring speed, and nutrient pump speed are analyzed and controlled by the biocommand software.

본 발명의 개선된 DO-stat 회분 배양 방법이 의하여 생산된 재조합 거머린은 수동으로 배지 공급이 조절되는 기존의 회분 배양 결과와 비교하여 40이상의 높은 발현율을 나타내었으며, 재조합 거머린이 발현 이후 즉시 배지내로 분비되어 본 발명의 DO-stat 유가 배양 방법에 의한 재조합 거머린의 제조방법이 효율적임을 확인하였다.Recombinant germinin produced by the improved DO-stat batch culture method of the present invention exhibited a higher expression rate of 40 or more compared to the conventional batch culture results in which medium supply was manually controlled. Secreted by the DO-stat fed-batch culture method of the present invention was confirmed that the method of producing a recombinant germerin is efficient.

또한, 본 발명은 상기의 방법을 이용하여 제조한 재조합 거머린을 유효성분으로 포함하며, 상처치유 효과를 가지는 약학적 조성물을 제공한다. 상기한 방법에 의하여 생산된 재조합 거머린을 상처치유 효과를 가지는 약학적 조성물에 이용할 수 있는지는 확인하기 위하여 본 발명자들은 재조합 거머린을 정제하여 이의 생화학적 특성을 밝혔다.In addition, the present invention comprises a recombinant germerin prepared using the above method as an active ingredient, and provides a pharmaceutical composition having a wound healing effect. In order to confirm whether the recombinant germerin produced by the above method can be used in a pharmaceutical composition having a wound healing effect, the present inventors have purified the recombinant germinin and revealed its biochemical properties.

1) 엘라스타제 억제활성1) elastase inhibitory activity

재조합 거머린을 생산하는 피키아 파스토리스가 화학적으로 성분이 명백한 배지를 이용하여 배양되었기 때문에, 복합 배지로부터의 단백질 오염에 대한 문제점은 해결되었다. 따라서, 페닐 세파오로스(phenyl sepharose 6FF)를 이용한 소수성 결합 크로마토그래피(HIC) 및 C8 역상 크로마토그래피(RPC)를 이용한 간단한 정제 방법을 이용하였다. 정제된 재조합 거머린은 C18 역상 HPLC를 이용하여 분석되었으며, 또한 SDS-PAGE를 통하여 균일하게 정제되었음을 확인할 수 있었다. 마지막 정제 수율은 약 68였으며, 정제후 거머린의 엘라스타제 억제활성은 9.3 배 증가함을 확인하였다.Since Pichia pastoris, which produces recombinant germinin, was cultivated using a chemically distinct medium, the problem of protein contamination from the complex medium was solved. Therefore, a simple purification method using hydrophobic binding chromatography (HIC) and phenyl reverse phase chromatography (RPC) using phenyl sepharose 6FF was used. Purified recombinant germinin was analyzed using C18 reversed phase HPLC, and also confirmed that the purified through SDS-PAGE uniformly. The final purification yield was about 68, and the purification of elastase inhibitory activity was confirmed by 9.3 times after purification.

엘라스타제 억제활성은 돼지의 췌장 엘라스타제와 N-숙시닐-Ala-Ala-Ala-p-니트로아닐리드(N-Succinyl-Ala-Ala-Ala-p-nitroanilide)을 효소 및 기질로서 사용하여 측정하였으며, 1 억제 유니트(iu)는 주어진 조건에서 기질로부터 1μmole p-니트로아닐리드의 유리를 억제하는 억제제의 양으로 정의한다. 억제상수(Ki)는 결합 동력학(tight-binding kinetics)에 근거하여 결정하였으며, 하기의 방정식을 이용하여 계산되었다.Elastase inhibitory activity was determined by using pancreatic elastase and N-succinyl-Ala-Ala-Ala-Ala-p-nitroanilide as enzymes and substrates in pigs. One inhibitory unit (iu) is defined as the amount of inhibitor that inhibits the release of 1 μmole p-nitroanilide from the substrate under given conditions. Inhibition constant (Ki) was determined based on tight-binding kinetics and calculated using the following equation.

α = 1-[(E0+I0+Ki)-{(E0+I0+Ki)2-4E0I0}1/2]/(2E0)α = 1-[(E 0 + I 0 + K i )-{(E 0 + I 0 + K i ) 2 -4E 0 I 0 } 1/2 ] / (2E 0 )

상기에서 α는 억제제에 결합하지 않는 엘라스타제의 분획활성이고, E0및 I0는 효소 및 억제제 각각의 초기농도이다.Α is a fractional activity of elastase that does not bind to the inhibitor, E 0 and I 0 is the initial concentration of the enzyme and the inhibitor, respectively.

2) 재조합 거머린의 pH 및 온도 안정성2) pH and temperature stability of recombinant germerin

정제된 재조합 단백질의 pH 및 온도에 대한 안정성을 조사한 결과 pH 1- 12의 범위에서 24 시간 동안 방치하여도 90이상의 활성을 보이고, 90℃ 이상의 온도에서 6시간 방치하여도 90이상의 활성을 나타내었다.As a result of investigating the stability of the purified recombinant protein to pH and temperature, it showed activity of more than 90 even if left for 24 hours in the range of pH 1-12, and activity of more than 90 even if left for 6 hours at a temperature of more than 90 ℃.

이러한 pH 및 온도의 안정성은 거머린의 많은 이황화 결합에 의해 부여된 경직성 및 조밀함에 의하여 나타나는 것으로 예측되며, 이는 본 발명에서 제공하는 제조방법에 의한 재조합 거머린이 올바른 구조를 형성하며 발현되었음을 의미한다.This stability of pH and temperature is expected to be manifested by the rigidity and dense imparted by the many disulfide bonds of the germerin, which means that the recombinant germinin by the production method provided by the present invention forms and expresses the correct structure.

3) 재조합 거머린의 생체내 면역화 반응3) In Vivo Immunization of Recombinant Germline

인간-비유래 단백질의 신약 제제로서의 이용은 생체내에서 이들 단백질의 면역반응 유발 여부가 중요한 문제가 된다. 본 발명의 재조합 거머린은 그 자체로는 체액성 면역 반응을 유발하지 않으므로, 면역반응 유발로 인한 시약 개발의 한계를 극복하는데 문제가 없음을 확인하였다.The use of human-derived proteins as drug preparations is an important issue whether or not these proteins elicit an immune response in vivo. Since the recombinant germinin of the present invention does not induce a humoral immune response by itself, it was confirmed that there is no problem in overcoming the limitation of reagent development due to the induction of immune response.

4) 재조합 거머린의 아미노산 서열분석4) Amino Acid Sequencing of Recombinant Germline

정제된 재조합 거머린이 천연상태의 거머린과 동일한 아미노산 서열과 분자량을 가지는지 확인하기 위하여, N-말단 서열 분석, 아미노산 구성분석 질량 분광분석을 수행하였다. 그 결과, 본 발명의 재조합 거머린은 천연 거머린과 동일한 아미노산 서열 및 구성을 가지고 있음이 확인되었다. 재조합 거머린의 분자량은 질량 분광 분석 결과, 6,110이었으며, 이 역시 천연 거머린과 동일하였다.N-terminal sequencing, amino acid composition analysis, mass spectrometry was performed to confirm that the purified recombinant germline has the same amino acid sequence and molecular weight as the native germerin. As a result, it was confirmed that the recombinant germinin of the present invention has the same amino acid sequence and configuration as the native germinin. The molecular weight of the recombinant germerin was 6,110 as a result of mass spectrometry, which was the same as that of the native germerin.

따라서 본 발명의 재조합 거머린은 상처치유를 위한 신약개발에 유효성분으로 이용될 수 있는 충분한 잠재력을 가지며, 이를 확인하기 위하여 본 발명자들은실제로 재조합 거머린을 포함하는 약학적 조성물을 이용한 상처치유 효과를 측정하기 위하여 생쥐를 이용한 동물실험을 수행하였다.Therefore, the recombinant germerin of the present invention has sufficient potential to be used as an active ingredient in the development of new drugs for wound healing. To confirm this, the present inventors actually have a wound healing effect using the pharmaceutical composition including the recombinant germinin. Animal experiments were performed using mice for measurement.

거머린은 강력한 엘라스타제 억제제로서 포식세포의 화학주성을 억제하는 효과가 있으므로 항염증 효과를 기대할 수 있는데, 한편으로는 박테리아의 감염이 있는 경우 감염초기에 포식세포가 일차적인 포식작용을 못하게 되므로, 오히려 세균 감염에 의한 염증상태가 악화되어 질 수 있다. 본 발명에서는 재조합 거머린을 피브린 접합제에 첨가하여 세균감염을 차단한 상태로 적용하였을 경우에 대조군에 비하여 빠른 상처치유 효과를 보이는 것을 확인할 수 있었다.Germerin is a potent elastase inhibitor that inhibits phagocytosis of phagocytic cells, so anti-inflammatory effects can be expected. On the other hand, when bacterial infections occur, phagocytic cells do not have a primary phagocytosis. Rather, the inflammatory condition caused by bacterial infection may worsen. In the present invention, when the recombinant germinin was added to the fibrin conjugate and applied in the state of blocking bacterial infection, it was confirmed that the wound healing effect was faster than that of the control group.

또한, 본 발명에서 제조된 재조합 거머린을 이용한 신약 개발을 위하여, 안전성 실험의 일환으로 급성 독성 및 항원성의 존재 여부를 ICR 마우스, 기니픽 및 마우스-랫트 모델에서 확인하였다.In addition, for the development of new drugs using the recombinant germerin prepared in the present invention, the presence of acute toxicity and antigenicity as part of the safety experiment was confirmed in the ICR mouse, guinea pig and mouse-rat model.

급성독성시험 결과, 투여용량군에서 시험기간동안 사망한 동물은 없었으며, 어떠한 임상증상도 나타나지 않았다. 또한, 암수의 투여용량군에서 대조군과 비교하여 유의성있는 체중변화가 관찰되지 않았다. 육안적 부검소견에 있어서도 대조군과 투여용량군에서 사망개체는 없었으며, 생존개체에서도 특이할만한 부검소견이 관찰되지 않았다. 따라서, 거머린의 정맥투여에 의한 최대 무독성량(무해용량)은 1,000 ㎎/㎏ 이상일 것으로 추정할 수 있다.In the acute toxicity study, no animals died during the study in the dose group, and no clinical symptoms occurred. In addition, no significant weight change was observed in the male and female dose groups compared with the control group. In the gross autopsy findings, there were no deaths in the control and dose groups, and no unique autopsy findings were observed in the surviving individuals. Therefore, it can be estimated that the maximum non-toxic amount (harmless dose) by intravenous administration of germerin is 1,000 mg / kg or more.

항원성 여부 조사를 위한 능동 전신성 아나팔락스 반응시험의 결과에서도 특이한 아나팔락시스 증상이 관찰되지 않았으며, 수동 피부 아나팔락시스 시험결과 역시 음성으로 나타났다.No specific anaphylaxis symptoms were observed in the results of the active systemic anaphylaxis test for antigenicity. Passive skin anaphylaxis tests were also negative.

결론적으로 본 발명의 재조합 거머린은 임상시험에서 항원성으로 인한 부작용을 일으킬 가능성이 희박하며, 인체에 투여시 특이한 아나팔락시스 반응을 유발하지 않을 것으로 예측된다.In conclusion, the recombinant germinin of the present invention is unlikely to cause adverse effects due to antigenicity in clinical trials, and is not expected to cause a specific anaphylactic response when administered to humans.

상기의 약학적 조성물은 임상투여시에 비경구로 투여가 가능하며 일반적인 의약품제제의 형태로 사용될 수 있다.The pharmaceutical composition may be administered parenterally during clinical administration and may be used in the form of a general pharmaceutical preparation.

즉, 본 발명의 약학적 조성물은 실제 임상투여시에 비경구의 여러 가지 제형으로 투여될 수 있는데, 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 비경구투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제가 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다.That is, the pharmaceutical composition of the present invention can be administered in various parenteral formulations during actual clinical administration, and when formulated, diluents or excipients such as fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrating agents, surfactants, etc. that are commonly used Is prepared using. Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, and lyophilized preparations. 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.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 세균감염을 차단하기 위하여, 재조합 거머린을 함유하고 있는 피브린 접합제와 함께 처치하였다.In a preferred embodiment of the present invention, in order to block bacterial infection, treatment with fibrin conjugates containing recombinant germinin was performed.

상처치유를 위한 재조합 거머린의 유효용량은 상처 ㎠ 당 1 ng 내지 100 mg이 바람직하다.The effective dose of recombinant germinin for wound healing is preferably 1 ng to 100 mg per cm 2 of wound.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1> 피키아 파스토리스 발현 시스템의 유전적 안정성 확인 및 이를 이용한 고농도 배양<Example 1> Confirmation of genetic stability of Pichia pastoris expression system and high concentration culture using the same

<1-1> 발현 균주의 제조<1-1> Preparation of Expression Strains

피키아 파스토리스 발현 시스템을 이용하여 재조합 거머린을 생산하기 위하여 먼저 거머린의 cDNA 라이브러리로부터 PCR을 통하여 얻은 거머린의 구조 유전자를 KEX2 절단 부위를 포함하는 α-factor 리더 서열와 융합시켜 pGS29A 발현벡터를 제조한 뒤, 피키아 파스토리스 GS115, his4 strain내로 형질전환시켜 피키아 파스토리스를 이용한 발현 균주를 제조하였다(한국 특허출원 98-27344). 유전자는 염색체 내의 his 4 지역과 벡터의 HIS4 마커 사이의 한번의 교차에 의해 삽입되었다.도 1은 pGS29A 발현벡터를 나타낸다.In order to produce recombinant germins using the Pichia pastoris expression system, first, the germline structural genes obtained by PCR from the germline cDNA library were fused with an α-factor leader sequence including a KEX2 cleavage site to generate a pGS29A expression vector. After the preparation, the strain was transformed into Pichia pastoris GS115, his4 strain to prepare an expression strain using Pichia pastoris (Korean Patent Application 98-27344). The gene was inserted by one intersection between his 4 region in the chromosome and the HIS4 marker of the vector. 1 shows a pGS29A expression vector.

<1-2> 클론선별 및 MCB 준비<1-2> Cloning and MCB Preparation

피키아 페스토리스 호스트 스트레인 GS115 는 복합배지인 YPD(1효모 추출물, 2펩톤, 2포도당), 그리고 형질전환체는 MD(1.34YNB, 4X10-5바이오틴, 2포도당)에서 배양 되었다. 발현벡터인 pGS29A로 메탄올 자화 효모인 피키아 페스토리스GS115를 형질전환 시키기 위하여 스페로 프라스트(sphero flast) 방법을 사용하였다. 형질전환체를 히스티딘 결손배지인 MD에 도말하여 30℃에서 콜로니가 나타날 때까지 배양하였다. 1차 선택된 수백개의 클론을 액체배양액 MGY(1.34YNB, 4X10-5바이오틴, 1글라이세롤)에 접종하고, 30℃, 250 rpm으로 진탕배양후 배양세포의 농도가 600nm에서 2~6의 OD에 도달하였을 때, 형질전환체의 단백질 발현을 유도하는 MM 액체배양액(1.34YNB, 4X10-5바이오틴, 0.5 메탄올)으로 바꿔주고, 30℃, 250 rpm으로 72시간 더 진탕배양하였다. 상기 배양액을 원심분리후 상등액을 취하여 에라스테이즈 에제 활성을 1차적으로 조사 비교하였다.Pichia host strain GS115 is pesto less complex media in YPD (yeast extract 1, 2, peptone, glucose 2), and the transformant was cultured in MD (1.34YNB, 4X10 -5 biotin, glucose 2). The sphero flast method was used to transform the PQ29A, a methanol magnetizing yeast, into the expression vector pGS29A. The transformants were plated on MD, a histidine deficient medium, and incubated at 30 ° C. until colonies appeared. Hundreds of selected clones were inoculated in liquid culture solution MGY (1.34YNB, 4X10 -5 biotin, 1 glycerol), shaken at 30 ° C and 250 rpm, and cultured at 600 nm for 2-6 OD. when reached, to give change in liquid MM culture medium (1.34YNB, 4X10 -5 biotin, 0.5 methanol) to induce protein expression of the transformants, 30 ℃, and incubated 72 more hours with shaking at 250 rpm. The supernatant was taken after centrifugation of the culture, and the primary aging activity was compared.

엘라스타제 억제활성 측정을 위한 효소 및 기질로는 돼지의 췌장 엘라스타제(PPE, Sigma)와 N-숙시닐-Ala-Ala-Ala-p-니트로아닐리드(N-Succinyl-Ala-Ala-Ala-p-nitroanilide)를 사용하였다. 반응은 0.05M Tris-HCl(pH 8.0)의 완충용액하에서 수행되었다. 구체적으로, 0.1 유니트의 PPE를 포함하는 완충용액에 동일부피의 샘플용액을 첨가하여 잘 혼합한 후, 0.1 mM 기질용액을 3배 부피로 첨가하고, 25℃에서 10분간 반응시킨 후, 410 nm에서의 흡광도를 측정하였다. 1 억제 유니트(iu)는 주어진 조건에서 기질로부터 1 μmole p-니트로아닐리드의 유리를 억제하는 억제제의 양으로 정의한다. 엘라스타제 억제활성을 나타내는 비율()은 샘플 대신 0.05M Tris-Cl(pH 8.0) 완충용액을 대조군으로 이용하였을 때, 생성된 p-니트로아닐리드에 대하여 감소된 비율로서 정의된다.Enzymes and substrates for measuring elastase inhibitory activity were porcine pancreatic elastase (PPE, Sigma) and N-succinyl-Ala-Ala-Ala-p-nitroanilide (N-Succinyl-Ala-Ala-Ala). -p-nitroanilide) was used. The reaction was performed under buffer of 0.05M Tris-HCl, pH 8.0. Specifically, the same volume of sample solution was added to the buffer solution containing 0.1 unit of PPE, followed by well mixing. The 0.1 mM substrate solution was then added in three volumes, and reacted at 25 ° C. for 10 minutes, and then at 410 nm. The absorbance of was measured. One inhibitory unit (iu) is defined as the amount of inhibitor that inhibits the release of 1 μmole p-nitroanilide from a substrate under given conditions. The ratio () representing elastase inhibitory activity is defined as the reduced ratio of p-nitroanilide produced when 0.05M Tris-Cl (pH 8.0) buffer was used as a control instead of the sample.

그 결과, 가장 높은 엘라스테이즈 억제 활성을 지닌 두 개의 클론 #3-32 및#12-24가 선별되었으며, 좀더 정확한 비교를 위하여 메탄올 발현 유도를 3일간 실시하는 하기와 같은 실험을 수행하였다. #3-32 및 #12-24가 단일 클론을 최소배지에 접종한 후, 15시간동안 배양하였다. 원심분리를 통하여 세포만 회수한후 글리세롤 대신 0.5메탄올을 포함하는 최서배지에 분산시켰다. 매 24시간 마다 배양액의 최종 메탄올 농도가 0.5가 유지되도록 메탄올을 첨가하였고 이것을 3일간 유지하였다. 상기와 같은 방법으로 #3-32와 #12-24 균주의 엘라스테이즈 억제활성을 비교하였다. 최종적으로도 2에서 보듯이 3일간의 메탄올 유도에 의하여 클론 #3-32가 #12-44에 비하여 높은 엘라스타제 억제활성을 나타내었으므로 클론 #3-32를 종자배양을 위한 원균주로서 제공되는 MCB(master cell bank) 준비를 위하여 선별하였다.As a result, two clones # 3-32 and # 12-24 having the highest elastase inhibitory activity were selected, and the following experiment was conducted for three days of induction of methanol expression for a more accurate comparison. # 3-32 and # 12-24 monoclonal inoculated into minimal medium and incubated for 15 hours. Cells were recovered by centrifugation and then dispersed in a western medium containing 0.5 methanol instead of glycerol. Every 24 hours, methanol was added so that the final methanol concentration of the culture was maintained at 0.5 and maintained for 3 days. In the same manner as in the comparison of the elastase inhibitory activity of strains # 3-32 and # 12-24. Finally, as shown in FIG. 2 , clone # 3-32 showed higher elastase inhibitory activity compared to # 12-44 by methanol induction for 3 days, thus providing clone # 3-32 as a progenitor for seed culture. Was selected for preparation of the master cell bank (MCB).

MCB 준비를 위하여, 상기의 재조합 피키아 파스토리스 #3-32를 YPD 배지로 16시간동안 배양한 후, 배양액을 50글리세롤과 1:1로 혼합한 다음 튜브(cryo-tube, Corning)로 옮겨 -70℃로 보관하였다.For MCB preparation, the recombinant Pichia pastoris # 3-32 was incubated for 16 hours in YPD medium, and then the culture solution was mixed 1: 1 with 50 glycerol and transferred to a tube (cryo-tube, Corning). Store at 70 ° C.

배양액 내의 균질성을 확인하기 위하여, MCB의 1개 튜브로부터 생성된 360개 콜로니의 영양요구 선별 표지인 his4에 대한 표현형을 분석하였다. L-히스티딘을 포함하는 비선별 배지로부터 콜로니를 L-히스티딘이 존재하지 않는 선별 배지로 옮겨 37℃에서 18시간 배양한 결과, 모든 콜로니가 새로운 콜로니를 생성하였다(도 3). 이는 MCB 내의 모든 콜로니가 게놈내에 균일하게 발현 카세트를 포함하고 있음을 의미한다.To confirm homogeneity in the culture, the phenotype of his4, a nutritional selection marker, of 360 colonies generated from one tube of MCB was analyzed. Colonies from non-selective medium containing L-histidine were transferred to selection medium without L-histidine and incubated at 37 ° C. for 18 hours, resulting in all colonies producing new colonies ( FIG. 3 ). This means that all colonies in the MCB contain the expression cassette uniformly in the genome.

<1-3> 재조합 피키아 파스토리스의 유전적 형질 분석<1-3> Genetic Characterization of Recombinant Pichia Pastoris

거머린의 구조 유전자를 포함하는 카세트의 삽입여부는 제한효소 처리후 서던 블로팅을 수행하여 게놈 DNA를 분석함으로써 확인하였다. 재조합 피키아 파스토리스로부터의 DNA 추출은 이지-DNA 키트(easy-DNA kit, Invitrogen Co.)를 이용하여 수행하였으며, 서던 블로팅은BglⅡ/거머린,EcoRⅠ/His4 및EcoRI/거머린등 다양한 제한효소와 탐침의 조합을 이용하여 수행되었다. 서던 블로팅의 분석은 염색체 DNA의 his4 지역의 상동재조합 원리에 기초한다.Insertion of the cassette containing the germline structural gene was confirmed by analysis of genomic DNA by Southern blotting after restriction enzyme treatment. DNA extraction from recombinant Pichia pastoris was performed using an easy-DNA kit (Invitrogen Co.), and Southern blotting was performed using Bgl II / Gurminer, EcoR I / His4 and EcoR I / Germerin. And various combinations of restriction enzymes and probes. Southern blotting analysis is based on the homologous recombination principle of the his4 region of chromosomal DNA.

HIS4 및 거머린 유전자를 검출할 탐침은 무작위 프라이머 표지방법(random primer labelling module, Gene ImageTM, Amersham international plc)으로 제조하였다. 구체적으로, pGS29A벡터를 주형으로 하여 HIS4 및 거머린 유전자를 PCR로 증폭하였다. 다시 증폭된 HIS4 및 거머린 유전자를 주형으로 하여 무작위 프라이머를 결합시키고, DNA 중합효소 I(DNA polymerase I)의 Klenow 절편에 의해 무작위 표지반응이 일어나는 동안 형성되는 DNA 탐침에 fluorescein-11-dUTP가 포함되도록 하였다. fluorescein-11-dUTP가 포함된 DNA 탐침은 알카라인 포스파타제(alkaline phosphatase, AP)가 접합된 항-형광물질(fluorescein) 항체와 결합하게 되고, AP는 기질인 디옥세탄(dioxetane)을 분해함으로써 화학적 발광(chemiluminescent) 신호를 보내게 되며, 이를 필름에 표식하게 된다.Probes to detect the HIS4 and germline genes were prepared by random primer labeling module (Genome Image , Amersham international plc). Specifically, HIS4 and germinin genes were amplified by PCR using pGS29A vector as a template. The amplified HIS4 and the germline genes were used as a template to bind random primers, and the fluorescein-11-dUTP was included in the DNA probe formed during the random labeling reaction by the Klenow fragment of DNA polymerase I. It was made. DNA probes containing fluorescein-11-dUTP bind to anti-fluorescein antibodies conjugated with alkaline phosphatase (AP), and AP decomposes chemoluminescence (dioxetane) by decomposing the substrate. chemiluminescent signals, which are marked on the film.

표 1은 his4 위치에서 상동 재조합에 의해 발현카세트가 삽입되었을때, 서던 블로팅에 의하여 검출이 기대되는 절단된 DNA 절편의 크기를 나타낸다. 서던 블로팅 결과,표 1에 나타난 바와 같이, 다중 유전자가 삽입된 것을 확인할 수 있었다. 삽입된 카세트의 수를 확인하기 위하여BglⅡ 제한효소와 His4 탐침을 이용하였다. 그 결과, 3.7, 4.7 및 5.8 Kb크기의 절편에서 HIS4 구조유전자 절편이 1:1:1의 비율로 탐지되었다(도 4). 상기 결과는 발현카세트의 2개 카피가 피키아 파스토리스 게놈내 his4 위치에 삽입되었음을 의미한다.도 5는 2개의 발현카세트가 삽입되었을때, 예측되는 개열지도를 나타낸 것이다. 상기의 조합외에도 BglⅡ/거머린, EcoRⅠ/His4 및 EcoRI/거머린 등 다양한 조합을 이용하여 도 6에 기재된 바와 동일한 개열지도를 가짐을 확인하였다(도 6). Table 1 shows the size of the cleaved DNA fragments expected to be detected by Southern blotting when the expression cassette was inserted by homologous recombination at the his4 position. As a result of Southern blotting, as shown in Table 1 , it was confirmed that multiple genes were inserted. Bgl II restriction enzyme and His4 probe were used to confirm the number of cassettes inserted. As a result, HIS4 structural gene segments were detected at a ratio of 1: 1: 1 in 3.7, 4.7 and 5.8 Kb sized fragments ( FIG. 4 ). The results indicate that two copies of the expression cassette were inserted at his4 position in the Pichia pastoris genome. 5 shows the predicted cleavage map when two expression cassettes are inserted. In addition to the above combination, it was confirmed that various combinations such as BglII / Gurmin, EcoRI / His4, and EcoRI / Gurmin have the same cleavage map as described in FIG . 6 ( FIG. 6 ).

<표 1> 선별 균주 #3-32의 다양한 제한효소 및 탐침을 이용한 서던 블로팅의 기대되는 DNA 크기Table 1 Expected DNA Size of Southern Blotting with Various Restriction Enzymes and Probes of Selected Strain # 3-32

제한효소Restriction enzyme Bgl Bgl II EcoR EcoR I 탐침probe HIS4 거머린HIS4 Grain HIS4HIS4 거머린Grim 1개 카피 삽입(kb)Insert 1 copy (kb) 3.7, 4.73.7, 4.7 4.74.7 3.8, 7.43.8, 7.4 7.47.4 2개 카피 삽입(kb)Insert 2 copies (kb) 3.7, 4.7,5.8 3.7, 4.7, 5.8 4.7,5.8 4.7, 5.8 3.8, 7.4,8.2 3.8, 7.4, 8.2 7.4,8.2 7.4, 8.2

<1-4> 재조합 피키아 파스토리스의 유전적 안정성 분석<1-4> Genetic Stability Analysis of Recombinant Pichia Pastoris

상기에서 제조한 재조합 피키아 파스토리스의 게놈내에 삽입된 거머린 구조 유전자의 유전적 안정성을 분석하기 위하여 연속 플라스크 배양을 실시하였다.Continuous flask culture was performed to analyze the genetic stability of the germline structural gene inserted into the genome of the recombinant Pichia pastoris prepared above.

거머린을 생산하는 피키아 파스토리스의 콜로니를 50㎖의 YPD 배지에 접종시키고, 30℃, 150 rpm으로 교반시키면서 하룻밤 동안 배양하였다. 상기 배양액을 다음의 새로운 플라스크 배양을 위한 접종액으로 사용하여 70 세대까지 반복하여연속 배양을 수행하였다. 각각의 게놈 DNA는 접종하기 직전 각 플라스크로부터 10 ㎖의 배양액을 취하여 분석하였다. 세포의 총 DNA는SalI으로 처리하고, 0.6아가로스 젤에 전기 영동한 후, 블로팅을 위하여 나일론 멤브레인으로 이동시켰다. 거머린의 구조 유전자에 대한 탐침은 무작위 프라이머 표지 모듈(random primer labeling module, Gene ImagesTM, Amersham International plc)을 이용하여 준비하였다.Colonies of Pichia pastoris producing germinin were inoculated in 50 ml of YPD medium and incubated overnight with stirring at 30 ° C. and 150 rpm. The culture was used as the inoculum for the next new flask incubation, and continuous culture was repeated up to 70 generations. Each genomic DNA was analyzed by taking 10 ml of culture from each flask just before inoculation. Total DNA of cells was treated with Sal I, electrophoresed on 0.6 agarose gel and then transferred to nylon membrane for blotting. Probe for the structural gene of the germerin was prepared using a random primer labeling module (Genome Images TM , Amersham International plc).

그 결과,도 7에 나타난 바와 같이, 70세대까지 반복 배양하여도 거머린의 구조 유전자를 포함하는 DNA 절편은 동일하게 관찰되었다. 고효율의 제조합 단백질의 생산을 위하여 삽입된 구조 유전자는 몇번에 걸친 종자 배양을 포함하여 생산 과정 전체에 걸쳐 안정하여야 한다. 일반적으로 제조원균인 MCB로부터 실제 재조합 단백질을 발현시키는 WCB(working cell bank)의 준비를 위하여는 평균 5 내지 7회의 세대를 거치게 되며, 대규모의 발효를 위하여, 배양 규모를 증가시킨다고 할지라도 20 세대 이상을 초과하지는 않는다. 따라서, 상기에서 확인된 바와 같이 70 세대까지의 구조 유전자의 안정성이 보장된다면 이는 산업적으로 충분히 이용가능하다고 할 수 있다. 결국 상기의 연속 배양 결과는 산업적 생산과정을 위하여 요구되는 거머린 구조 유전자의 안정성이 보장됨을 의미한다.As a result, as shown in Fig . 7 , DNA fragments containing the structural genes of the germline were observed in the same manner even after repeated cultures up to 70 generations. Inserted structural genes for the production of highly efficient synthetic proteins should be stable throughout the production process, including several seed cultures. In general, the preparation of working cell banks (WCBs) expressing the actual recombinant protein from the MCB, which is a producer, usually takes five to seven generations, and for large-scale fermentation, even if the culture scale is increased, more than 20 generations. It does not exceed Thus, as confirmed above, if the stability of the structural genes up to 70 generations is ensured, it can be said to be sufficiently industrially available. After all, the continuous culture results indicate that the stability of the germline structural genes required for industrial production is ensured.

<1-5> 재조합 피키아 파스토리스의 고농도 배양<1-5> High concentration culture of recombinant Pichia pastoris

상기에서 유전적 안정성이 확인된 재조합 피키아 파스토리스의 거머린 생산을 위한 고농도 세포배양을 위하여, 본 발명에서는 메탄올 유도에 의한 DO-stat 회분 배지 공급 방법을 이용하였다. Bioflio Ⅲ 발효기(New Brunswick Scientific Co.)를 이용하여, 온도, pH 및 공기 포화도는 각각 30℃, 5.0 및 2.0 vvm 으로 배양하였다. 먼저, 접종액을 준비하기 위하여, 50 ㎖ YPD 배지에서 30℃, 200rpm의 조건으로 18시간 종자 배양하였다. 최소 염 배지는 효모 미량 금속 용액을 포함하는 배양을 위하여 사용되었다. 배지에서 글리세롤이 완전히 고갈된 후, 유가 배양(fed-batch culture)을 연속적으로 수행하였다. 상기에서 배지의 공급은 50의 공기 포화도 조건에서 조절되었다. 공급 배지는 50(w/v)의 글리세롤과 12 ㎖/ℓ의 효모 미량금속 용액을 포함한다. 500 ㎖의 배지가 공급된 후, 배지의 공급을 중단시키고, 0.5시간 동안 더 배양하여 글리세롤을 배양액으로부터 완전히 고갈시켰다. 마지막으로, 50메탄올 및 12 ㎖/ℓ의 효모 미량금속 용액을 포함하는 배지를 공급하여 거머린의 생산을 유도하였는데, 배지 공급 속도는 22부터 46 ㎖/h 까지 40 시간동안 단계적으로 증가시켰다.For high concentration cell culture for the production of germline of recombinant Pichia pastoris whose genetic stability was confirmed, the present invention used a DO-stat batch medium supply method by inducing methanol. Using a Bioflio III fermenter (New Brunswick Scientific Co.), temperature, pH and air saturation were incubated at 30 ° C., 5.0 and 2.0 vvm, respectively. First, in order to prepare the inoculum, seed culture was performed for 18 hours at 30 ° C. and 200 rpm in 50 ml YPD medium. Minimal salt medium was used for the culture containing yeast trace metal solution. After glycerol was completely depleted in the medium, fed-batch culture was performed continuously. The feed of medium above was controlled at 50 air saturation conditions. The feed medium contains 50 (w / v) glycerol and 12 ml / l yeast trace metal solution. After 500 ml of medium was fed, the feed of the medium was stopped and further incubated for 0.5 hours to completely deplete glycerol from the culture. Finally, a medium containing 50 methanol and 12 ml / l yeast trace metal solution was fed to induce the production of germinin, with the medium feed rate being stepwise increased for 40 hours from 22 to 46 ml / h.

그 결과,도 8에서 보듯이, DO-stat 유가 배양 후 세포 농도는 600 nm에서의 흡광도 250으로 나타났다. 메탄올 공급시에도 세포농도의 변화가 미약하게 관찰되었다. 재조합 거머린은 메탄올 유도 후 260 ㎎/ℓ까지 배지내로 분비되었으며, 최종적으로 재조합 거머린을 생산하는 고농도 세포 배양기의 세대수는 10.4 세대였다. 유도기 동안 거머린은 세대수가 0.1 증가하였다. 이러한 결과는 발현 카세트가 생장기 뿐만 아니라 유도기에도 안정적으로 유지됨을 의미한다.As a result, as shown in Figure 8 , the cell concentration after the DO-stat fed-batch culture appeared to have an absorbance of 250 at 600 nm. The change in cell concentration was also observed in methanol supply. Recombinant germinin was secreted into the medium up to 260 mg / l after methanol induction, and finally the number of generations of high concentration cell incubator producing recombinant germinin was 10.4 generations. During the induction period, the number of generations increased by 0.1. This result means that the expression cassette is stably maintained not only in the growth phase but also in the induction phase.

고농도의 세포 배양 이후에도 거머린 구조유전자의 DNA 서열이 올바르게 유지되었는지를 확인하기 위하여, 3번의 DNA 염기서열 분석을 반복 수행하였다.In order to confirm that the DNA sequence of the germline structural gene was correctly maintained even after high concentration of cell culture, three DNA sequencing analysis was repeated.

DNA 서열분석을 위한 시료는 MCB, 최종연속 배양액 및 EOPC(고농도 세포배양Samples for DNA sequencing include MCB, final culture and EOPC (high concentration cell culture).

액)을 이용하였다. 거머린 유전자의 PCR 증폭을 위하여 5'AOX 및 3'AOX의 염기서열에 상응하는 프라이머를 이용하였으며, 증폭된 거머린 유전자는 형질전환 키트(pGEMT easy transformation kit, Promega)를 이용하여 형질전환시켰다. 상기의 형질전환체로부터 추출한 DNA의 염기서열분석 결과, 모든 시료의 DNA 염기서열은 발현벡터의 염기서열과 동일함을 확인하였다. 이러한 결과는 삽입된 거머린 유전자의 안정성을 재확인하는 것이다.Liquid) was used. Primers corresponding to 5'AOX and 3'AOX nucleotide sequences were used for PCR amplification of the germline gene, and the amplified germline gene was transformed using a pGEMT easy transformation kit (Promega). As a result of nucleotide sequence analysis of the DNA extracted from the transformant, it was confirmed that the DNA nucleotide sequences of all the samples were identical to the nucleotide sequences of the expression vectors. These results reaffirm the stability of the inserted germline gene.

<실시예 2> 개선된 피키아 파스토리스 발현 시스템을 이용한 재조합 거머린의 생산방법Example 2 Production of Recombinant Germinin Using an Improved Pichia Pastoris Expression System

재조합 거머린 생산을 위하여 본 발명에서 사용한 개선된 파스토리스 발현시스템의 DO-stat 유가 배양에 있어, 배양은 4단계, 즉 접종물(inoculum), 회분 배양(batch), 유도 전 유가 배양(pre-induction fed batch) 및 유도 후 유가 배양(post-induction fed batch)으로 수행된다. 접종물의 배양은 100 ㎖의 YPD 배지(1(w/v) 글루코오스, 1w/v yeast extract, 2(w/v) 펩톤)를 포함하는 플라스크에 글리세롤을 100 ㎕ 첨가한 후, 30℃, 150 rpm에서 20 시간동안 배양되었다. 상기 배양된 접종물은 2.5 ℓ의 최소 염배지(glycerol, 40 g/ℓ; H3PO4, 27 ㎖/ℓ; CaSO4, 0.9 g/ℓ; K2SO4, 18.0 g/ℓ; MgSO4, 10.24 g/ℓ; KOH, 4.13 g/ℓ; MH4OH, 30㎖/ℓ; 효모 미량금속 용액(Yeast trace metal solution), 4.4 ㎖/ℓ)를 포함하고 있는 Bioflio Ⅲ 발효기(New Brunswick Scientific Co.)로 접종하였다. 효모 미량금속 용액은 CuSo4·5H20 6.0 g/ℓ, KI 0.09 g/ℓ, MnSO4·H2O 3.0 g/ℓ, NaMo·H2O 24.0 g/ℓ. H3BO40.02 g/ℓ, CoCl20.5 g/ℓ, ZnCl220.0 g/ℓ, FeSO4·H20 65.0 g/ℓ, 비오틴 0.2 g/ℓ, H2SO420 ㎖/ℓ를 포함한다. 용기내의 pH는 15(v/v) NH4OH 및 30(v/v) H3PO4의 자동조절 첨가에 의하여 pH 5.1로 유지되었다. 용존 산소량(dissolved oxygen)의 수준은 자동 교반조절기와 유입가스의 산소 분압조절에 의하여 30이상의 포화도 이상으로 유지되도록 하였다. 유입가스의 산소 분압조절은 공기와 순수산소의 유입구에서 2-가스 혼합기(New Brunswick Scienctific, Edison)를 이용하여 컴퓨터 시스템으로 조절되었다. 발효용기의 온도는 30℃로 유지되었다. 세포는 글리세롤이 모두 소모될 때까지(세포 건량 > 25 g/ℓ) 회분 배양 모드로 15시간 배양되었다. 이후, DO-stat 유가 배양을 80(w/v)의 글리세롤과 12 ㎖/ℓ의 효모 미량금속 용액을 포함하는 글리세롤 배지를 이용하여 수행하였다. DO의 수준이 50포화도 이상으로 올라가면, 공급 펌프가 작동되고, DO 수준이 떨어지게 되면, 공급펌프의 작동이 중단되게 된다. 이러한 과정은 바이오코멘드(New Brunswick Scientific Co.) 소프트웨어를 이용하여 30초마다 DO 수준을 점검하여 반복하였다. 상기 글리세롤 DO-stat 유가 배양 동안, 500 ㎖의 배지가 공급되었다.In the DO-stat fed-batch cultivation of the improved Pastoris expression system used in the present invention for the production of recombinant germline, the cultivation is carried out in four stages: inoculum, batch, pre-induction fed-batch (pre- induction fed batch and post-induction fed batch. Incubation of the inoculum was performed by adding 100 μl of glycerol to a flask containing 100 ml of YPD medium (1 (w / v) glucose, 1w / v yeast extract, 2 (w / v) peptone), followed by 30 ° C. and 150 rpm. Incubated for 20 hours at. The cultured inoculum contains 2.5 L of minimal salt medium (glycerol, 40 g / L; H 3 PO 4 , 27 mL / L; CaSO 4 , 0.9 g / L; K 2 SO 4 , 18.0 g / L; MgSO 4 Bioflio III fermenter (New Brunswick Scientific Co.), containing 10.24 g / l; KOH, 4.13 g / l; MH 4 OH, 30 ml / l; yeast trace metal solution, 4.4 ml / l) .) Was inoculated. Yeast trace metal solution is CuSo 4 · 5H 2 0 6.0 g / l, KI 0.09 g / l, MnSO 4 · H 2 O 3.0 g / l, NaMo.H 2 O 24.0 g / l. H 3 BO 4 0.02 g / l, CoCl 2 0.5 g / l, ZnCl 2 20.0 g / l, FeSO 4 H 2 0 65.0 g / l, biotin 0.2 g / l, H 2 SO 4 20 ml / l do. The pH in the vessel was maintained at pH 5.1 by the autocontrolled addition of 15 (v / v) NH 4 OH and 30 (v / v) H 3 PO 4 . Dissolved oxygen levels were maintained above 30 saturation by automatic stirring controller and oxygen partial pressure of inlet gas. The oxygen partial pressure control of the inlet gas was controlled by a computer system using a two-gas mixer (New Brunswick Scienctific, Edison) at the inlet of air and pure oxygen. The temperature of the fermentation vessel was maintained at 30 ℃. Cells were incubated for 15 hours in batch culture mode until all glycerol was consumed (cell dry weight> 25 g / l). Thereafter, DO-stat fed-batch culture was performed using a glycerol medium containing 80 (w / v) glycerol and 12 ml / l yeast trace metal solution. When the DO level rises above 50 saturation, the feed pump is turned on. When the DO level drops, the feed pump stops working. This process was repeated by checking DO levels every 30 seconds using Biocommand (New Brunswick Scientific Co.) software. During the glycerol DO-stat fed-batch cultivation, 500 ml of medium was fed.

마지막으로, 100메탄올 및 12 ㎖/ℓ의 효모 미량금속 용액을 포함하는 배지를 공급하여 거머린의 생산을 유도하였는데, 배지 공급 속도는 22부터 46 ㎖/h 까지 40 시간동안 단계적으로 증가시켰다. 초기 유도 과정시 4시간 동안은 프로모터의 발현을 활성화하기 위한 낮은 배지 공급비율을 유지하였다.Finally, a medium containing 100 methanol and 12 ml / l of yeast trace metal solution was fed to induce the production of germinin, with the medium feeding rate being stepwise increased for 40 hours from 22 to 46 ml / h. During the initial induction process, a low medium feed rate was maintained for 4 hours to activate the expression of the promoter.

본 발명의 개선된 DO-stat 유가배양에 있어서, 처음 3 단계는 일반적인 회분배양 과정과 동일하게 수행되었다. 그러나, 유도 후 유가배양 단계에서 DO는 40-45의 좁은 범위에서 조절된다. DO 수치가 고정수치 이하로 떨어지면 공기 도입부에서의 순수 산소 비율이 높게 조절되고, DO 수치가 고정수치 이상으로 올라가면, 공기 도입부에서의 순수 산소비율이 낮게 조절된다. 동시에 DO 수치가 고정수치 이하로 떨어지면 메탄올 공급율이 떨어지며, DO 수치가 올라가게 되면, 메탄올 공급율이 올라가게 된다. 이러한 순환 체계는 매 30 초마다 조절되게 된다.In the improved DO-stat fed-batch of the present invention, the first three steps were performed in the same manner as the general batch culture process. However, in the post-incubation step DO is controlled in a narrow range of 40-45. When the DO value falls below the fixed value, the pure oxygen ratio at the air inlet is adjusted high, and when the DO value rises above the fixed value, the pure oxygen ratio at the air inlet is adjusted low. At the same time, when the DO level falls below the fixed level, the methanol supply rate drops. When the DO level goes up, the methanol supply rate goes up. This circulation system is regulated every 30 seconds.

본 발명의 데이타의 측정, 계산 및 조절을 위하여 펜티엄 133 MHz의 PC 시스템을 사용하였다. 컴퓨터는 RS422 인터페이스를 통하여 발효기와 연결하였다. 용존산소량, pH, 온도 및 교반 속도, 영양 펌프 속도등 수집된 데이타는 바이오코멘드 소프트웨어에 의하여 분석되었다.The Pentium 133 MHz PC system was used for the measurement, calculation and adjustment of the data of the present invention. The computer was connected to the fermentor via the RS422 interface. Collected data such as dissolved oxygen, pH, temperature and agitation rate, and nutrient pump rate were analyzed by BioComment software.

상기 배양 방법의 결과분석에 있어, 세포농도는 세포건량의 측정으로 결정되었다. 이를 위하여 10 ㎖의 배양액을 9000 rpm에서 원심분리하여 침전물을 인산염 완충용액으로 두번 세척하고, 마지막으로 세포 침전물을 증류수에 용해시킨 후, 전자 수분 분석기(Sartorius MA 40, Sartorious)를 이용하여 건조시켰다.In analyzing the results of the culture method, the cell concentration was determined by measurement of the cell dry weight. To this end, 10 ml of the culture was centrifuged at 9000 rpm, and the precipitate was washed twice with phosphate buffer solution. Finally, the cell precipitate was dissolved in distilled water and dried using an electronic moisture analyzer (Sartorius MA 40, Sartorious).

글리세롤과 메탄올 농도는 가스 크로마토그라피(HP5890 시리즈 Ⅱ, Hewlett Packard)에 의하여 측정하였으며, 6 ft OV-17 WHP 100/120 19001A-B12와 6ft10degs whp 100/120 19001a-L12 컬럼을 이용하였다.Glycerol and methanol concentrations were measured by gas chromatography (HP5890 series II, Hewlett Packard), using 6 ft OV-17 WHP 100/120 19001A-B12 and 6 ft10degs whp 100/120 19001a-L12 columns.

분비 효율의 결정을 위하여는 토끼로부터 채취한 항-재조합 거머린 혈청에 대한 웨스턴 블럿 분석을 수행하였다. 일정 시간 간격으로 채취한 세포 및 배양 상등액으로 분석하였다. 본 발명에서는 전기영동 후 멤브레인으로 이동시켜, 이를 글루타르알데히드로 처리하여 펩타이드를 결합시킴으로써, 검출 민감도를 고양시켰으며(Karey and Sibasku, Anal. Biochem. 178, 255, 1989), 고추냉이 인산화효소가 접합된 2차 항-염소 토끼 IgG을 이용하여 분석하였다.Western blot analysis was performed on anti-recombinant germline serum from rabbits for determination of secretion efficiency. Cells and culture supernatants collected at regular time intervals were analyzed. In the present invention, the electrophoresis was moved to the membrane, treated with glutaraldehyde to bind the peptide, thereby enhancing the detection sensitivity (Karey and Sibasku, Anal. Biochem. 178, 255, 1989), wasabi kinase Analysis was performed using conjugated secondary anti-goat rabbit IgG.

상기와 같이 고안된 본 발명의 제조방법의 결과를 수동으로 배지 공급이 조절되는 유가배양 방법의 결과와 비교 분석하였다.The results of the production method of the present invention devised as described above were compared and analyzed with the results of the oil price cultivation method in which the medium supply was manually controlled.

도 9에 나타난 바와 같이, 제안된 두개의 조절 순환체계는 동시에 조절되고, 컴퓨터 시스템에 잘 적용되었으므로, 초기 설정이후에, 매개 변수를 변화시킬 필요는 없었다. 개선된 DO-stat의 배양 양상은도 10에 나타나 있다. 배양 후 24 시간 이후의 재조합 거머린 발현 정도는도 11에 나타난 일반적인 이전의 유가 배양방법에 의한 결과에 비하여 40높은 수치인 450 U/ℓ였다. 이 때, 웨스턴 블럿팅 결과는 생산기의 세포내에 재조합 거머린이 거의 존재하지 않음을 보여준다(도 12). 이는 재조합 거머린이 발현 이후 즉시 배지내로 분비됨을 의미하며, 본 발명의 발현 시스템에 있어, 재조합 피키아 파스토리스의 분비 기작이 잘 구축되었음을 의미한다.As shown in Figure 9 , the proposed two regulating circuits were adjusted simultaneously and applied well to the computer system, so after initial setup, there was no need to change the parameters. An improved culture of DO-stat is shown in FIG. 10 . Recombinant germline expression level after 24 hours after the culture was 450 U / ℓ, which is 40 high value compared to the result of the conventional conventional fed-batch culture method shown in FIG . At this time, Western blotting results show that there is almost no recombinant germinin in the cells of the production phase ( FIG. 12 ). This means that recombinant germinin is secreted into the medium immediately after expression, and in the expression system of the present invention, the secretion mechanism of recombinant Pichia pastoris is well established.

결론적으로, 본 발명의 재조합 거머린의 제조를 위한 DO-stat 유가 배양(fed-batch culture) 방법을 이용한 결과, 재조합 피키아 파스토리스의 배양시스템이 잘 구축되어 재조합 거머린의 생산수율이 증가되었음을 확인할 수 있었다.In conclusion, as a result of using the DO-stat fed-batch culture method for the production of the recombinant germline of the present invention, the production system of the recombinant Pichia pastoris was well established and the yield of the recombinant germline was increased. I could confirm it.

<실시예 3> 재조합 거머린의 분리정제Example 3 Separation and Purification of Recombinant Germerin

<3-1> 크로마토그래피를 이용한 재조합 거머린의 분리<3-1> Isolation of Recombinant Germinin Using Chromatography

본 발명의 DO-stat 유가 배양 방법을 이용하여 생산한 재조합 거머린이 실제로 신약개발에 이용될 수 있는지를 확인하기 위하여 제조된 재조합 거머린을 분리하였다. 소수성 결합 크로마토그래피(hydrophobic interaction chromatography)를 위하여, 발현된 재조합 거머린을 포함하는 배양 상등액에 먼저 암모늄 설페이트(ammonium sulfate)를 최종농도 1.0 M이 되도록 첨가하였다. 상기 용액을 페닐 세파로오스 6FF(Amersham Pharmacia Biotech.)로 충진되어 1.0 M 암모늄 설페이트를 포함하는 0.05 M 트리스 완충용액으로 평형화된 HIC 컬럼(Econo, 5㎝ × 13㎝, Biorad)에 주입하고, 1.0 내지 0.0 M 의 농도 구배로 암모늄 설페이트를 포함하는 완충용액 1.5 ℓ를 50 ㎖/hr의 속도로 주입하여 단백질을 용출시켰다. 재조합 거머린을 포함하는 용출액은 0.2 ㎛ 필터를 이용하여 필터시키고, 다시 2(v/v) 2-프로판올로 평형화된 C8-100 10 SP(2.5 ㎝×10 ㎝, Amicon)을 이용하여 역상크로마토그래피를 수행하였다. 용출은 30 ㎖/hr의 속도로 2-프로판올/물의 농도구배(2-5-20-95 (v/v)를 이용하여 수행하였다. 상기 정제된 용출액은 UV 검출기(Beckman)를 이용하여 280 nm에서의 흡광도로 분석하고, 엘라스타제 억제활성을 결정하였다.In order to confirm whether the recombinant germinin produced using the DO-stat fed-batch culture method of the present invention can be actually used for drug development, the recombinant germinin was isolated. For hydrophobic interaction chromatography, ammonium sulfate was first added to a final concentration of 1.0 M to the culture supernatant containing the expressed recombinant germinin. The solution was filled with Phenyl Sepharose 6FF (Amersham Pharmacia Biotech.) And injected into an HIC column (Econo, 5 cm x 13 cm, Biorad) equilibrated with 0.05 M Tris buffer containing 1.0 M ammonium sulfate, 1.0 Protein was eluted by injecting 1.5 L of a buffer solution containing ammonium sulfate at a concentration gradient of -0.0 M at a rate of 50 mL / hr. The eluate containing the recombinant germerine was filtered using a 0.2 μm filter and reversed phase chromatography using C8-100 10 SP (2.5 cm × 10 cm, Amicon) equilibrated with 2 (v / v) 2-propanol. Was performed. Elution was performed using a 2-propanol / water concentration gradient (2-5-20-95 (v / v) at a rate of 30 mL / hr. The purified eluate was 280 nm using a UV detector (Beckman). The absorbance at was analyzed and the elastase inhibitory activity was determined.

그 결과, 엘라스타제 억제 활성은 0.2 M 암모늄 설페이트로 용출된 분획에서 측정되었다(도 14의 A). 배양액 내의 불순물은도 15에서 보듯이 HIC를 이용하여 거의 모두 제거되었다. HIC로부터의 용출분획은 다시 RPC를 이용하여 정제하였다. 엘라스타제 억제 활성을 보이는 분획은 2-프로판올/물의 초기 농도구배에서 수득된 분획이었다(도 14의 B). 정제된 재조합 거머린은 C18 역상 HPLC 및 SDS-PAGE를 통하여 균일하게 정제되었음을 확인할 수 있었다. 역상 HPLC는 컬럼 온도 40℃에서 C18 컬럼(Macrosphere 300 C18 5U, 250 mm×4.6 mm, Altech)과 0.1TFA(tetraflouroacetic acid)를 포함한 아세토니트릴/물의 용매를 0.7 ㎕/min의 속도로 수행하였으며, 주입 후 5분 동안은 10아세토니트릴로 농도가 유지되도록 하였고, 이후 5분 동안은 35로, 10분 동안은 55로, 마지막 5분 동안은 95로 농도구배를 변화시켰다. 이후 분석을 위하여 상기 분획은 저온 건조시켰으며, 마지막 정제 수율은 약 68임을 확인하였다.As a result, elastase inhibitory activity was measured in fractions eluted with 0.2 M ammonium sulfate ( FIG. 14A ). The impurities in the culture were almost completely removed using HIC as shown in FIG. 15 . Elution fractions from HIC were again purified using RPC. Fractions showing elastase inhibitory activity were fractions obtained at an initial concentration gradient of 2-propanol / water ( FIG. 14B ). Purified recombinant germerine was confirmed to be uniformly purified through C18 reverse phase HPLC and SDS-PAGE. Reverse phase HPLC was performed at a column temperature of 40 ° C. with a solvent of acetonitrile / water containing C18 column (Macrosphere 300 C18 5U, 250 mm × 4.6 mm, Altech) and 0.1TFA (tetraflouroacetic acid) at a rate of 0.7 μl / min. The concentration was maintained at 10 acetonitrile for 5 minutes, and then the concentration gradient was changed to 35 for 5 minutes, 55 for 10 minutes, and 95 for the last 5 minutes. The fraction was then dried at low temperature for analysis, and the final purification yield was about 68.

재조합 거머린의 특이활성을 측정하기 위하여실시예 1에 기재된 방법을 이용하여 엘라스타제 억제활성을 측정하였다. 상기 재조합 거머린의 특이적 억제활성으로부터 계산된 억제 유니트가표 2에 나타나 있다.Elastase inhibitory activity was measured using the method described in Example 1 to determine the specific activity of the recombinant germerin. Inhibition units calculated from the specific inhibitory activity of the recombinant germerin are shown in Table 2 .

<표 2> 재조합 거머린의 정제후 활성TABLE 2 Post-purification activities of recombinant germerin

본 발명의 재조합 거머린의 엘라스타제 억제 활성은 603 u/g이었으며, 정제 후 활성이 9.3 배 이상 증가하였음을 확인하였다. 이는 배양액 내의 재조합 거머린 양이 총 단백질의 11를 차지함을 나타낸다. 재조합 거머린의 억제 반응속도는 38 nM의 Ki로 PPE의 가역적인 동일-몰수 결합 억제제임을 보여준다. 또한,도 16은 결합화학양론 및 억제속도론을 나타내는 것으로 재조합 거머린은 PPE에 동일한 몰수로 결합함을 나타낸다.The elastase inhibitory activity of the recombinant germerin of the present invention was 603 u / g, and it was confirmed that the activity after purification was increased by 9.3 times or more. This indicates that the amount of recombinant germline in the culture accounts for 11 of the total protein. Inhibition kinetics of recombinant germerine is a reversible co-molecular binding inhibitor of PPE with a Ki of 38 nM. In addition, Fig. 16 shows binding stoichiometry and inhibition kinetics, indicating that recombinant germinin binds to PPE in the same mole number.

따라서, 두 단계의 크로마토그래피 과정(HIC 및 RPC)을 통하여 완전한 억제활성을 지닌 98순도의 재조합 거머린을 68수율로 생산할 수 있었다.Thus, two steps of chromatographic processes (HIC and RPC) resulted in the production of 98 purity recombinant germinin with a total inhibitory activity in 68 yield.

<3-2> 재조합 거머린의 pH 및 온도 안정성<3-2> pH and temperature stability of recombinant germerin

정제된 재조합 단백질의 pH에 대한 안정성을 조사하기 위하여, pH 1 내지 12의 범위에서 0 내지 24 시간동안 25℃에서 방치한 후, 잔여 엘라스타제 억제활성을 결정하였다. 온도 안정성을 조사하기 위하여는 50, 70 및 90℃에서 0.5 내지 6 시간동안 방치한 후, 엘리스타제 잔여 활성을 측정하였다. 그 결과, pH 및 온도 안정성에 있어, pH 1 내지 12의 범위에서 24 시간 동안 방치하여도 90이상의 활성을보이고(도 17의 A), 90℃ 이상의 온도에서 6시간 방치하여도 90이상의 활성을 보임을 확인하였다(도 17의 B). 이러한 결과는 거머린의 많은 이황화 결합에 의해 부여된 경직성 및 조밀함이 pH 및 온도의 안정성 나타냄을 의미한다.In order to investigate the stability of the purified recombinant protein to pH, after remaining at 25 ℃ for 0 to 24 hours in the range of pH 1 to 12, the residual elastase inhibitory activity was determined. In order to investigate the temperature stability, it was left for 0.5 to 6 hours at 50, 70, and 90 ℃, and then the elixase residual activity was measured. As a result, in the pH and temperature stability, even if left for 24 hours in the range of pH 1 to 12 shows an activity of 90 or more ( A of Fig. 17 ), even if left for 6 hours at a temperature of 90 ℃ or more shows more than 90 activities. It was confirmed ( B of Fig. 17 ). These results indicate that the stiffness and dense imparted by the many disulfide bonds of the germinin indicate stability of pH and temperature.

<3-3> 재조합 거머린의 아미노산 서열 분석<3-3> Amino Acid Sequence Analysis of Recombinant Germline

정제된 재조합 거머린이 천연상태의 거머린과 동일한 아미노산 서열과 분자량을 가지는지 확인하기 위하여, N-말단 서열 분석, 아미노산 구성분석 및 질량 분광분석을 수행하였다. N 말단 서열분석은 자동 펩타이드 서열분석기(Model 492, Procise TM, Perkin-Elmer)를 이용하였으며, 아미노산의 구성 분석을 위하여는 재조합 거머린을 6 N HCl에서 155℃, 60분 동안 가수분해시켜, 세척 건조시킨 후, PTC(phenylisothiocyanate)를 이용하여 유도체화하였다. 상기 PTC-아미노산은 C18 역상컬럼을 이용하여 분리시켰으며(Bidlingmeyer B.A. et al., J. Chromatogr. 336(1), 93, 1984), 재조합 거머린의 분자량 측정은 질량 분광기인 플래트폼 Ⅱ(Platform Ⅱ, Micromass)를 이용하였다(Van Dorsselar A. et al., Biomed. Environ. Mass Spectrom. 19(11), 692, 1990).N-terminal sequencing, amino acid composition analysis, and mass spectrometry were performed to confirm that the purified recombinant germline has the same amino acid sequence and molecular weight as the native germerin. N-terminal sequencing was performed using an automated peptide sequencer (Model 492, Procise ™, Perkin-Elmer). For amino acid composition analysis, recombinant Germerin was hydrolyzed at 155 ° C. for 60 minutes in 6 N HCl and washed. After drying, the mixture was derivatized with PTC (phenylisothiocyanate). The PTC-amino acid was isolated using a C18 reversed-phase column (Bidlingmeyer BA et al., J. Chromatogr. 336 (1), 93, 1984), and the molecular weight of the recombinant germerin was determined by using a mass spectrometer, Platform II. II, Micromass) (Van Dorsselar A. et al., Biomed. Environ. Mass Spectrom. 19 (11), 692, 1990).

그 결과, 본 발명의 재조합 거머린은 천연 거머린과 동일한 아미노산 서열 및 구성을 가지고 있음이 확인되었다(표 3). 재조합 거머린의 분자량은 질량 분광 분석 결과, 6,110이었으며, 이 역시 천연 거머린과 동일하였다(도 18).As a result, it was confirmed that the recombinant germinin of the present invention has the same amino acid sequence and configuration as the native germinin ( Table 3 ). The molecular weight of the recombinant germerin was 6,110 as a result of mass spectrometry, which was the same as that of the native germerin ( FIG. 18 ).

<표 3> 정제된 재조합 거머린의 아미노산 구성 분석Table 3 Analysis of Amino Acid Composition of Purified Recombinant Germline

* : 시스테인 잔기는 분석방법 자체의 한계로 정량 분석이 불가능 함*: Cysteine residues cannot be quantitatively analyzed due to the limitation of the analysis method itself.

<3-4> 재조합 거머린의 면역화 반응<3-4> Recombinant Germinin Immunization

상기 재조합 거머린의 면역화 반응을 조사하기 위하여, 복막내 주사에 의하여 4가지 샘플을 투여하여 마우스에서의 항체 생성반응을 조사하였다. 음성대조군으로서 인산염 완충용액 및 면역보강제(Fruend's adjuvant)가 사용되었고, 실험군으로서 재조합 거머린을 포함한 인산염 완충용액 및 면역보강제를 각각 마리당 500 ㎍씩 투여하여 사용하였다. 각각의 샘플 투여는 5 마리의 마우스를 대상으로 하였다.In order to investigate the immunization reaction of the recombinant germerin, four samples were administered by intraperitoneal injection to investigate antibody production in mice. As a negative control group, a phosphate buffer solution and an adjuvant were used, and as an experimental group, 500 μg of each phosphate buffer solution and an adjuvant, including recombinant germerin, were used. Each sample dose was administered to 5 mice.

마우스는 첫번째 면역화 이후 1, 2, 4주째 혈액을 채취하였으며, 두번째 면역화는 첫번째 면역화 이후 2주째 말에 실행하였다. 각 그룹의 항체역가는 효소면역 방법(enzyme-linked immunoassay, ELISA)을 통하여 정량하였는데(Tijssen, P., Elsevier Science Publishers B. V., The Netherlands, 1985), 각각의 역가는 평균 흡광도에 마우스 음성대조군 혈청 흡광도 표준편차의 3배를 더한 한계치(cut-off value)에 의해 결정된 양성반응 샘플의 희석 정도로서 정의되었다.Mice were harvested blood one, two or four weeks after the first immunization and the second immunization was performed at the end of two weeks after the first immunization. Antibody titers of each group were quantified by enzyme-linked immunoassay (ELISA) (Tijssen, P., Elsevier Science Publishers BV, The Netherlands, 1985), and each titer was mouse negative control serum absorbance at mean absorbance. Defined as the degree of dilution of the positive sample determined by the cut-off value plus three times the standard deviation.

그 결과, 재조합 거머린 자체는 면역보조제와 함께 투여되었을때를 제외하고는 체액성 면역반응을 일으키지 않았다(표 4).As a result, the recombinant germinin itself did not elicit a humoral immune response except when administered with an adjuvant ( Table 4) .

<표 4> 생쥐의 재조합 거머린 체내 면역 반응Table 4 In Vivo Immune Responses of Recombinant Germline in Mice

따라서 본 발명의 제조합 거머린은 체액성 면역 반응을 유발하지 않으므로, 면역반응 유발로 인한 시약 개발의 한계를 극복하는데 문제가 없을 것으로 확인되었다.Therefore, the prepared germerin of the present invention does not induce a humoral immune response, it was confirmed that there is no problem in overcoming the limitations of the reagent development due to the immune response.

<실시예 4> 재조합 거머린의 상처치유 효과Example 4 Wound Healing Effect of Recombinant Germerin

본 발명의 재조합 거머린을 포함하는 약학적 조성물을 이용한 상처치유 효과를 측정하기 위하여 생쥐를 이용한 동물실험을 수행하였다. 거머린은 강력한 엘라스타제 억제제로서 포식세포의 화학주성을 억제하는 효과가 있으므로 항염증 효과를 기대할 수 있다. 이러한 사실에 근거하여 본 발명에서는 세균 감염이 없는 상태에서 상처치유 과정을 관찰하였다.Animal experiments were performed using mice to determine the effect of wound healing using the pharmaceutical composition comprising the recombinant germerin of the present invention. Germerin is a potent elastase inhibitor that has the effect of inhibiting the chemotaxis of phagocytes, so anti-inflammatory effects can be expected. Based on this fact, the present invention observed the wound healing process in the absence of bacterial infection.

무세균 상태에서 상처 치유과정을 살펴보기 위하여, 생쥐의 배부에서 움직임이 적은 부위, 대체로 가슴 뒷부분, 피부를 포비돈 및 알코올 소독액으로 처리한 후, 15번 수술용 칼로 약 7 mm 정도 절개한 후 피브린 접합제(녹십자)로 도포하여 절개 후 세균 감염이 되지 않게 처리하였다. 대조군에서는 순수한 피브린 접합제를 사용하였고, 실험군에서는 피브린 접합제에 상기실시예 3에서 정제한 재조합 거머린을 100 ng/㎖의 농도로 희석하여 사용하였다. 모두 20 마리의 생쥐를 사용하였으며, 절개 후, 제 1, 2, 3, 4, 5일 후에 각각 4 마리 생쥐로 육안 및 조직학적인 관찰을 시행하였다.In order to examine the wound healing process in the germ-free state, a small area of movement in the back of the mouse, usually the back of the chest, the skin was treated with povidone and alcohol disinfectant, and then cut in about 7 mm with a surgical knife 15, and then fibrin junction It was applied to the agent (green cross) and treated to prevent bacterial infection after dissection. In the control group, a pure fibrin conjugate was used, and in the experimental group, the recombinant germerin purified in Example 3 was diluted and used at a concentration of 100 ng / ml. Twenty mice were used in all, and four mice were examined visually and histologically after 1, 2, 3, 4, and 5 days after incision.

그 결과,도 19에서 보듯이, 거머린을 피브린 접합제에 첨가하여 사용하였을 경우, 대조군에 비하여 빠른 상처치유 효과를 보였다. 특히 육안 관찰에서 대조군에서는 상처가 크게 벌어져서 치유가 지연되는 양상을 보이는 대 비하여, 거머린을 상처에 적용하였을 경우에는 상처가 벌어지지 않고 점차적인 치유 양상을 관찰할 수 있었다. 현미경 관찰에서는 대조군에서는 중등도 이상의 염증 반응과 결체조직의 변성으로 콜라겜 섬유들의 용해현상이 관찰되었으나, 거머린을 투여한 경우에는 비교적 경도의 염증 반응에 초기에 관찰되었으며 결체조직의 변성 현상도 많이 감수됨을 확인할 수 있었다(도 20).As a result, as shown in Figure 19 , when used in addition to the fibrin conjugates, it showed a faster wound healing effect than the control group. In particular, in the naked eye, the control group showed a large open wound and delayed healing. However, when the Kirinin was applied to the wound, the wound did not open, and the healing pattern was gradually observed. In microscopic observation, dissolution of collagen fibers was observed in the control group due to moderate inflammatory response and degeneration of the connective tissue. It could be confirmed ( Fig. 20 ).

<실시예 5> 재조합 거머린의 안전성 실험Example 5 Safety Experiments of Recombinant Germline

본 발명에서 제조된 재조합 거머린을 이용하여 신약으로 개발하기 위하여 안전성 실험의 일환으로, 급성 독성 및 항원성의 존재 여부를 ICR 마우스, 기니픽 및 마우스-랫트 모델에서 확인하기 위하여, 식품의약청 안전청 고시(1998. 12. 3.)의 의약품 등의 독성시험 기준 제 1998-116호에 준하여 급성독성 및 항원성 시험중 능동 돈신상 아나필락시스 반응시험(active systemic anaphylaxis test, ASA test)과 수동 피부 아나필락시스 반응시험(passive cutaneous anaphylaxis test, PCA test)을 실시하였다.As part of the safety experiment to develop a new drug using the recombinant germerin prepared in the present invention, to confirm the presence of acute toxicity and antigenicity in the ICR mouse, guinea pig and mouse-rat models, the Korea Food and Drug Administration notice (1998) 12. 3. Active systemic anaphylaxis test and passive skin anaphylaxis reaction test during acute toxicity and antigenicity test in accordance with No. 1998-116. cutaneous anaphylaxis test, PCA test).

<5-1> 급성독성시험<5-1> Acute Toxicity Test

재조합 거머린은 2-프로판올/물을 최종 용매로 하여 동결 건조된 백색 분말의 형태를 멸균 생리식염수(중외제약)에 현탁하여 사용하였다. 항원성 시험에서 양성대조물질로는 알부민(ovalvumin, Sigma)을 멸균 생리 식염수에 용해한 후, 면역보조제(Freund's complete adjuvant, Gibco)와 동량씩 혼합하여 사용하였으며, 음성대조군으로는 용매인 멸균 생리식염수를 사용하였다.Recombinant germinin was used by suspending the form of lyophilized white powder in sterile physiological saline (foreign pharmaceuticals) with 2-propanol / water as the final solvent. In the antigenicity test, albumin (ovalvumin, Sigma) was dissolved in sterile physiological saline as a positive control and mixed with an adjuvant (Freund's complete adjuvant, Gibco) in the same amount. Used.

급성독성시험에서는 17-24g의 SPF(특정병원체 부재) ICR계 마우스를, 항원성 시험에서는 200 내지 350 g의 Hartley계 수컷 기니픽, 20-30 g의 Balb/c계 수컷 마우스, 250-270 g의 수컷 Sprgue Dawley계 랫트를 서울대학교 실험동물사육장에서 구입하여 약 1주일간 순화적응 시킨 후 건강한 동물을 선택하여 온도 23±3℃, 상대습도 50±10, 배기 10-12회/시간, 형광등 명암 12시간 사이클, 조도 150-160 Lux로 전 시험기간 동안 플리카보네이트 사육상자에 넣어 실험하였다. 순화 및 시험기간 중에는 실험동물용 고형사료를 신촌사료(주)로부터 구입하여 섭취시켰으며, 음수는 수돗물을 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다.17-24 g SPF (specific pathogen free) ICR mice in the acute toxicity test, 200-350 g Hartley male guinea pig, 20-30 g Balb / c male mouse, 250-270 g Male Sprgue Dawley rats were purchased at Seoul National University's experimental animal breeding center and allowed to acclimate for about one week, and then healthy animals were selected. Temperature 23 ± 3 ℃, relative humidity 50 ± 10, exhaust 10-12 times / hour, fluorescent light intensity 12 hours. Cycle, roughness 150-160 Lux was tested in a polycarbonate rearing box for the entire test period. During the purifying and testing period, solid feed for experimental animals was purchased from Sinchon Feed Co., Ltd., and drinking water was allowed to freely drink tap water.

먼저, 순화기간 중 건강하다고 판정된 동물에 대하여 체중을 측정하고, 평균체중에 가까운 개채를 선택하여 무작위법을 이용, 군분리를 실시하였으며, 각 군의 평균체중에 대한 군간 차이는 ANOVA 검정으로 통계학적 검증을 실시하여 확인하였다. 동물의 개체 식별은 피모색소표시법 및 사육상자멸 태그(tag) 표시법을 이용하였다. 각 군은 암수 각 5 마리씩 10마리로 구성하였으며, 투여 용량의 설정은 예비실험결과 및 시험물질의 용해도 등을 고려하여 1,000 ㎎/의 용량군으로 설정하였으며, 대조군은 무처치 대조군으로 하여 1회 정맥 투여하였다First, weights were measured for animals determined to be healthy during the acclimation period, and groups of individuals close to the average body weight were selected and randomized. It was confirmed by performing a pharmacological verification. Individual identification of animals was performed using the pigmented pigmentation method and the breeding and tagging tag labeling method. Each group consisted of 10 males and 5 males and 10 females.The dose was set to 1,000 mg / dose in consideration of preliminary results and solubility of the test substance. Administered

재조합 거머린은 시험당일 증류수를 이용하여 시험군에 맞는 농도로 희석한 후, 1 ㎖ 주사기를 이용하여 마우스의 미정맥에 주사하였다. 투여용량의 설정은 정맥투여 직전의 체중을 측정하여 산정하였다.Recombinant polymer was diluted with distilled water on the day of the test to a concentration suitable for the test group, and then injected into the vein of the mouse using a 1 ml syringe. The dose setting was calculated by measuring the weight immediately before intravenous administration.

모든 시험동물에 대한 임상증상은 투여당일에는 투여후 1시간에서 6시간까지 매시간, 투여 1일부터 14일까지는 1일 1회 이상씩 일정시간 관찰하여 14일 동안 일반상태의 변화, 중독증상발현, 사망동물의 유무 및 시험물질 투여 후 시험물질에 의해 나타날 가능성이 있는 증상에 대해 주의하여 관찰하였다.Clinical symptoms of all test animals were observed at least once a day for 1 hour to 6 hours after administration on the day of administration and at least once daily for 1 to 14 days of administration. Careful observation was made of the presence of a dead animal and the symptoms likely to be caused by the test substance after administration of the test substance.

시험에 사용된 모든 실험동물에 대하여 시험물질 투여 당일(0일), 4일, 7일 12일, 14일째에 체중을 측정하였다.All experimental animals used in the test were weighed on the day (0 day), 4th, 7th, 12th and 14th day of administration of the test substance.

시험종료후 생존례는 부검전에 체중을 측정하고 에테르 마취하에 방혈치사시킨 다음 외관 및 내부 장기 이상유무를 상세히 관찰하였다.Survival cases after the end of the test were weighed before necropsy and bleeding under ether anesthesia, and the appearance and internal organ abnormalities were observed in detail.

통계학적 처리는 ANOVA(one way analysis of variance)를 이용하였으며, P<0.05, P<0.01의 수준으로 대조군과의 군간 유의성을 검정하였다.Statistical analysis was performed using ANOVA (one way analysis of variance), and the significance level between the control group and the control group was tested at the levels of P <0.05 and P <0.01.

급성독성시험 결과 투여용량군에서 시험기간동안 사망한 동물은 없었으며(표 5), 어떠한 임상증상도 나타나지 않았다(표 6). 또한, 암수의 투여용량군에서 대조군과 비교하여 유의성있는 체중변화가 관찰되지 않았다(표 7). 육안적 부검소견에 있어서더 대조군과 투여용량군에서 사망개체는 없었으며, 생존개체에서도 특이할만한 부검소견이 관찰되지 않았다(표 8).The acute toxicity test showed no animals died during the study in the dose group ( Table 5 ) and no clinical symptoms ( Table 6 ). In addition, no significant weight change was observed in the male and female dose groups compared to the control group ( Table 7 ). In the gross autopsy findings, there were no deaths in the control and dose groups, and no unique autopsy findings were observed in the surviving individuals ( Table 8 ).

<표 5> 거머린의 정맥주사 투여후 치사율<Table 5> Mortality after Intravenous Injection

성별gender 투여량(㎎/㎏)Dose (mg / kg) 생쥐수Mice 투여후 시간Time after dosing 투여후 일Days after dosing 최종치사율Final mortality 1 2 3 4 5 61 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 141 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 수컷cock 대조군Control 55 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/50/5 1,0001,000 55 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/50/5 암컷female 대조군Control 55 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/50/5 1,0001,000 55 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/50/5

<표 6> 거머린의 정맥주사 투여후 임상증상<Table 6> Clinical Symptoms after Intravenous Injection

성별gender 투여량(㎎/㎏)Dose (mg / kg) 임상증상Clinical symptoms 투여후 일Days after dosing 시작 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14Start 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 수컷cock 대조군Control NADNAD 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 55 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 1,0001,000 NADNAD 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 55 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 암컷female 대조군Control NADNAD 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 55 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 1,0001,000 NADNAD 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 55 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

NAD : 비정상적 임상증상이 관찰되지 않음.NAD: No abnormal clinical symptoms observed.

<표 7> 거머린의 정맥주사 투여후 체중Table 7 Body weight after intravenous injection

성별gender 투여량(㎎/㎏)Dose (mg / kg) 생쥐 수Number of mice 투여후 일Days after dosing 00 44 77 1212 1414 수컷cock 대조군Control 55 평균S.D.Average S.D. 23.403.2123.403.21 24.402.5124.402.51 27.201.3027.201.30 28.201.1028.201.10 28.200.8428.200.84 1,0001,000 55 평균S.D.Average S.D. 23.600.8923.600.89 26.002.1226.002.12 27.801.9227.801.92 28.001.5828.001.58 28.002.2428.002.24 암컷female 대조군Control 55 평균S.D.Average S.D. 17.802.5917.802.59 23.401.8223.401.82 25.602.3025.602.30 25.201.4825.201.48 25.400.8925.400.89 1,0001,000 55 평균S.D.Average S.D. 17.800.8417.800.84 25.000.7125.000.71 25.801.4825.801.48 25.600.8925.600.89 25.801.1025.801.10

p<0.05에서 대조군와 유의한 차이를 보임.p <0.05 showed significant difference from control.

p<0.01에서 대조군와 유의한 차이를 보임.p <0.01 showed significant difference from control.

S.D. : 표준 편차S.D. : Standard Deviation

따라서, 거머린의 정맥투여에 의한 최대 무독성량(무해용량)은 1,000 ㎎/㎏ 이상일 것으로 추정할 수 있다.Therefore, it can be estimated that the maximum non-toxic amount (harmless dose) by intravenous administration of germerin is 1,000 mg / kg or more.

<표 8> 거머린의 정맥주사 투여후 부검소견<Table 8> Autopsy Findings after Injecting Germerin

부검소견Autopsy findings 수컷cock 암컷female 투여량(㎎/㎏)Dose (mg / kg) 대조군Control 1,0001,000 대조군Control 1,0001,000 생쥐수Mice 55 55 55 55 부신피질NGF뇌NGF심장NGF간NGF신장NGF이자NGF정소NGF난소NGF흉선NGFAdrenal Cortex NGF Brain NGF Heart NGF Liver NGF Kidney NGF Interest NGF Testicular NGF Ovary NGF Thymus NGF 5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5(100)5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100) 5 (100)

NGF : 특이 부검소견 관찰안됨.NGF: No specific autopsy findings observed.

( ) : 관찰안된 특이부검 소견 비율(): Ratio of unobserved specific autopsy findings

<5-2> 능동 전신성 아나필락시스 반응시험<5-2> Active Systemic Anaphylaxis Response Test

감작에 이용된 거머린의 용량 설정 및 투여일정은표 9와 같다.The dose setting and dosing schedule of the germerin used for sensitization are shown in Table 9 .

<표 9> 능동 전신성 아나필락시스 반응시험을 위한 기니픽의 감작Table 9 Sensitization of Guinea Pigs for Active Systemic Anaphylaxis Response Tests

그룹group 투여물질Substance 투여용량Dosage 시간time 개체수Number of individuals 투여방법Dosing method I 거머린 거머린 거머린+FCAcOVAd+FCA음성대조군 Grim Grim Grain + FCAcOVAd+ FCA voice control 10 ㎍/개체 100 ㎍/개체 100 ㎍/개체 2 ㎎/개체 1 ㎖/개체 10 μg / object 100 μg / object 100 μg / object 2 mg / object 1 ml / object 9a9a3b3b9a 9 a 9 a 3 b 3 b 9 a 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 피하투여 피하투여 피하투여 피하투여 피하투여 Subcutaneous administration Subcutaneous administration Subcutaneous administration Subcutaneous administration Subcutaneous administration

a : 1주당 3번a: 3 times a week

b : 3주간 1주당 1번b: 1 time per week for 3 weeks

c : 면역보조제(Freund's complete adjuvant)c: Freund's complete adjuvant

d : 알부민d: albumin

군당 7마리의 기니픽에 1군은 거머린을 10 ㎍/개체, 2군은 100 ㎍/개체, 3군은 100 ㎍/개체+FCA, 4군은 알부민(ovalvumin) 2 ㎎/개체 +FCA, 5군은 음성대조군(vehicle)으로 투여하였다. 단독투여군에서는 1주일에 3회씩 총 9회, 혼합군의 경우에는 1주일에 1회씩 총 3회 피하투여를 실시하였다. 시험물질은 모두 멸균 생리식염수에 녹여 사용하였고, 최종감작 2주 후에 야기항원(거머린 100 ㎍/개체 또는 알부민 10 ㎎/개체)을 뒷발 정맥(tarsal vein)내에 투여하였다. 야기 후 30분 동안 전신의 증상을 관찰하여 아나팔락시스 쇼크유무를 확인하였으며, 시험 결과는표 10의 판정기준에 따라 평가하였다.In 7 guinea pigs per group, group 1 was 10 µg / object, group 2 was 100 µg / object, group 3 was 100 µg / object + FCA, group 4 was albumin (ovalvumin) 2 mg / object + FCA, 5 The group was administered as a negative control (vehicle). Subcutaneous administration was performed three times a week for the single group and three times for the mixed group once a week. The test materials were all dissolved in sterile saline, and two weeks after the last sensitization, the induced antigen (100 μg / object or albumin 10 mg / object) was administered into the tarsal vein. Systemic symptoms were observed for 30 minutes after the induction to confirm the presence of anaphylactic shock, and the test results were evaluated according to the criteria of Table 10 .

<표 10> 능동 전신성 아나필락시스 반응시험의 판정기준Table 10 Criteria for active systemic anaphylactic reaction test

1. 불안2. 입모(立毛)3. 떨림4. 코를 문지르거나 핥음5. 재채기6. 기침7. 신경과민8. 배뇨9. 배변10. 유누(流淚), 눈물흘림11. 호흡곤란12. (폐의) 수포음13. 청색증(靑色症)14. 보행불안15. 뜀16. 헐떡거림17. 경련18. 횡와 (橫臥)19. Cheyne-Strokes 호흡20. 사망Anxiety 2. Hair growth 3. Tremor 4. Rub or lick nose 5. Sneezing 6. Cough 7. Nervousness 8. Urination 9. Bowel movement 10. Yun, tears 11. Shortness of breath 12. Bully 13. Cyanosis 14. Walking anxiety 15. Skipped 16. Gasping 17. Convulsions 18. Lateral and (19) 19. Cheyne-Strokes Breathing 20. Dead 판정 [-] 무증후성[±] 약한증상 : 1∼4[+] 보통증상 : 1∼10[++] 심한증상 : 1∼19[+++] 치사Judgment [-] Asymptomatic [±] Weak Symptoms: 1 to 4 [+] Moderate Symptoms: 1 to 10 [++] Severe Symptoms: 1 to 19 [+++]

상기의 능동 전신성 아나팔락스 반응시험의 결과는표 11과 같다. 거머린을 10 ㎍/개체와 100 ㎍/개체로 단독 감작한 군 및 100 ㎍/개체를 면역보조제와 혼합하여 감작한 군에서는 혼합감작군의 2마리만이 의양성을 보였고, 나머지 군에서는 특이한 아나팔락시스 증상이 관찰되지 않았다. 양성대조물질인 알부민을 명역보조제와 혼합하여 감작한 경우에는 모든 동물에서 심한 아나팔락시스 반응이 관찰되었다.The results of the active systemic anapalax reaction test are shown in Table 11 . In the group sensitized with 10 μg / individual and 100 μg / individual alone and 100 ㎍ / individual mixed with the adjuvant, only two of the mixed sensitized groups showed false positive, and the rest of the groups showed unusual ana There were no symptoms of palaxis. Severe anaphylactic reactions were observed in all animals when sensitized with albumin as a positive control.

<표 11> 능동 전신성 아나필락시스 반응시험의 결과Table 11 Results of Active Systemic Anaphylaxis Response Test

그룹group 감 작Sensitization 반응야기Reaction 시간time 아나팔락시스 반응- ± + ++ +++Anaphylaxis Reaction-± + ++ +++ 양성반응율Positive reaction rate I 거머린(10 ㎍/개체)(10 μg / object) 거머린(100 ㎍/개체)Germerin (100 μg / object) 77 - - - - ------ 0/70/7 거머린(100 ㎍/개체)Germerin (100 μg / object) 거머린(100 ㎍/개체)Germerin (100 μg / object) 77 - - - - ------ 0/70/7 거머린+FCAa(100 ㎍/개체)Grain + FCA a (100 μg / individual) 거머린(100 ㎍/개체)Germerin (100 μg / object) 77 - 2 - - -- 2 - - - 2/72/7 OVAb+FCA(0.2 ㎎/개체)OVA b + FCA (0.2 mg / individual) OVA(10 ㎎/개체)OVA (10 mg / individual) 77 - - - - 7----7 7/77/7 음성대조군(0.1 ㎖/개체)Negative control group (0.1 ml / object) 거머린(100 ㎍/개체)Germerin (100 μg / object) 77 - - - - ------ 0/70/7

a : 면역보조제a: immunoadjuvant

b : 알부민b: albumin

<5-3> 수동 피부 아나필락시스 반응시험<5-3> Passive skin anaphylaxis reaction test

감작에 사용된 거머린의 용량 및 군 설정은 능동 전신성 아나팔락시스 쇼크 반응시험의 경우와 마찬가지로 군 당 7마리의 수컷 Balb/c계 마우스에 1군은 거머린을 10 ㎍/개체, 2군은 100 ㎍/개체, 3군은 100 ㎍/개체+FCA, 4군은 알부민(ovalvumin) 0.2 ㎎/개체 +FCA, 5군은 음성대조군(vehicle)으로 투여하였다(표 12).The dose and group setting of the germinin used for sensitization was similar to that of the active systemic anaphylaxis shock response test. In the seven male Balb / c mice per group, group 1 was 10 µg / object, group 2 100 μg / object, group 3 was administered 100 μg / object + FCA, group 4 was albumin (ovalvumin) 0.2 mg / object + FCA, and group 5 was administered as a negative control (vehicle) ( Table 12 ).

<표 12> 수동 피부 아나필락시스 반응시험을 위한 생쥐의 감작Table 12 Sensitization of Mice for Passive Skin Anaphylaxis Response Test

그룹group 투여물질Substance 투여용량Dosage 시간time 개체수Number of individuals 투여방법Dosing method I 거머린 거머린 거머린+FCAcOVAd+FCA음성대조군 Grim Grim Grain + FCAcOVAd+ FCA voice control 10 ㎍/개체 100 ㎍/개체 100 ㎍/개체 0.2 ㎎/개체 0.2 ㎖/개체 10 μg / object 100 μg / object 100 μg / object 0.2 mg / object 0.2 ml / object 9a9a3b3b9a 9 a 9 a 3 b 3 b 9 a 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 피하투여 피하투여 피하투여 피하투여 피하투여 Subcutaneous administration Subcutaneous administration Subcutaneous administration Subcutaneous administration Subcutaneous administration

a : 1주당 3번a: 3 times a week

b : 3주간 1주당 1번b: 1 time per week for 3 weeks

c : 면역보조제(Freund's complete adjuvant)c: Freund's complete adjuvant

d : 알부민d: albumin

단독투여군에서는 1주일에 3회씩 총 9회, 혼합군의 경우에는 1 주일에 1회씩 총 3회 피하투여를 실시하였다. 실험군, 감작량 및 감작회수, 감작경로는 표 3에 수록된 바와 같으며 최종투여 2 주일 후에 마우스 안와정맥총에서 혈액을 채취하여 혈청을 분리하였다. 클리퍼를 이용하여 랫트의 등 부위 털을 가능한 넓게 제거한 후 등의 좌우 부위를 미리 적색 매직으로 표시한 다음 멸균 생리식염수로 8배부터 6단계 희석한 마우스 항혈청 100 ㎕를 26 1/2 G의 1 ㎖ 주사기를 이용하여 각 표시 부위에 피내 주사하였다.Subcutaneous administration was performed three times a week for the single group and three times for the mixed group once a week. The experimental group, the amount of sensitization, the number of sensitization, and the sensitization path are shown in Table 3, and two weeks after the final administration, blood was collected from the mouse orbital vein and serum was isolated. Remove the rat's back hair as wide as possible using the clipper, mark the left and right areas of the back with red magic in advance, and then 100 ml of mouse antiserum diluted 8 to 6 steps with sterile saline solution. Injectable intradermally was injected into each marking site using a syringe.

항혈청을 피내 주사한 시점으로부터 24시간 후에 야기항원을 1에반스 블루(Evans blue)와 동량으로 혼합하여 랫트의 미정맥에 1 ㎖씩 주사하였다. 야기 항원을 랫트 미정맥내에 주사한 뒤 30분 후에 경추 탈골하여 랫트를 도살하고, 피부를 박리하여 항혈청 주사부위에 나타나는 청색 반점을 관찰하였다. 청색 반점의 직경이 5 mm 이상을 양성으로 하고 양성이 나타나는 항혈청의 최대희석비율은 그 항혈청의 PCA 항체가로 결정하였다.Twenty four hours after the intradermal injection of antiserum, the causative antigen was mixed in the same amount with 1 Evans blue and injected into the rat vein 1 ml each. After injecting the causative antigen into the rat vein, 30 minutes after the cervical dislocation, the rat was slaughtered, and the skin was peeled off to observe the blue spots on the antiserum injection site. The maximum dilution ratio of antiserum with a blue spot of 5 mm in diameter and positive was determined as the PCA antibody value of the antiserum.

마우스 항혈청에 대한 수동 피부 아나팔락시스 시험결과는표 13과 같다.Passive skin anaphylaxis test results for mouse antiserum are shown in Table 13 .

<표 13> 수동 피부 아나필락시스 반응시험의 결과Table 13 Results of Passive Skin Anaphylaxis Response Test

그룹group 감작Sensitization 반응야기Reaction 시간time 생쥐수Mice 감작혈청의 희석음성 8 16 32 64 128 256Diluted voice of sensitized serum 8 16 32 64 128 256 양성반응율Positive reaction rate I 거머린(10 ㎍/개체)(10 μg / object) 거머린(100 ㎍/개체)Germerin (100 μg / object) 77 1414 - - - - - - -------- 0/140/14 거머린(100 ㎍/개체)Germerin (100 μg / object) 거머린(100 ㎍/개체)Germerin (100 μg / object) 77 1414 - - - - - - -------- 0/140/14 거머린+FCAa(100 ㎍/개체)Grain + FCA a (100 μg / individual) 거머린(100 ㎍/개체)Germerin (100 μg / object) 77 1414 - - - - - - -------- 0/140/14 OVAb+FCA(0.2 ㎎/개체)OVA b + FCA (0.2 mg / individual) OVA(10 ㎎/개체)OVA (10 mg / individual) 77 1414 - 1 4 9 - - --1 4 9--- 14/1414/14 음성대조군(0.2 ㎖/개체)Negative control group (0.2 ml / object) 거머린(100 ㎍/개체)Germerin (100 μg / object) 77 1414 - - - - - - -------- 0/140/14

a : 면역보조제a: immunoadjuvant

b : 알부민b: albumin

거머린을 단독 또는 면역보조제와 혼합하여 감작한 모든 군의 혈청은 항체가가 8 미만으로서 PCA 반응을 전혀 관찰할 수 없었으나, 양성대조물질인 알부민을 감작한 궁의 혈청은 1마리가 8배, 4마리가 16배, 그리고 9마리가 32배의 PCA 항체가를 보였다.Serum from all groups sensitized with either Kermerin alone or mixed with an adjuvant had an antibody titer of less than 8 and no PCA response was observed. Four were 16-fold and nine were 32-fold PCA antibody titers.

결론적으로 본 발명의 재조합 거머린은 임상시험에서 항원성으로 인한 부작용을 일으킬 가능성이 휘박하며 인체에 투여시 특이한 아나팔락시스 반응을 유발하지 않을 것으로 예측된다.In conclusion, the recombinant germinin of the present invention is unlikely to cause an adverse reaction due to antigenicity in clinical trials and will not cause a specific anaphylactic response when administered to humans.

본 발명은 메탄올에 의하여 외부 유전자의 발현이 유도되는 AOX1 프로모터를이용한 재조합 피키아 파스토리스(Pichia pastoris)의 자동 피드백 메탄올 공급 조절 시스템을 적용한 DO(dissolved oxygen)-stat 유가배양 방법을 개발하여 엘라스타제 억제활성을 가지는 수용성 재조합 거머린을 고효율로 제조하는 방법 및 이를 유효성분으로 포함하는 약학적 조성물에 관한 것으로, 상기 방법에 의해 제공되는 거머린 재조합 단백질은 천연 거머린과 동일하게 엘라스타제 억제제로서 포식세포의 화학주성을 억제하는 효과가 있으며, 생체내에서 체액성 면역 반응을 유발하지 않으므로, 면역반응 유발로 인한 시약 개발의 한계를 극복할 수 있다. 또한 상기 재조합 거머린을 포함하는 약학적 조성물은 상처치유 효과가 있으므로, 치료제로서 유용하게 이용될 수 있다.The present invention was developed to develop a method for dissolving oxygen (STAT) -value fed-batch using an automatic feedback methanol supply control system of recombinant Pichia pastoris using an AOX1 promoter in which expression of an external gene is induced by methanol. The present invention relates to a method for producing a water-soluble recombinant germline having an inhibitory activity with high efficiency and a pharmaceutical composition comprising the same as an active ingredient, wherein the recombinant protein provided by the method is an elastase inhibitor in the same manner as natural germline. As it has the effect of inhibiting the chemotaxis of phagocytic cells, and because it does not induce a humoral immune response in vivo, it can overcome the limitation of the development of the reagent due to the immune response. In addition, since the pharmaceutical composition comprising the recombinant germerin has a wound healing effect, it may be usefully used as a therapeutic agent.

Claims (14)

메탄올에 의하여 외부 유전자의 발현이 유도되는 AOX1 프로모터 유전자 및 거머린 구조 유전자를 게놈내에 포함하는 재조합 피키아 파스토리스(Pichia pastoris) 발현 시스템을 이용한 재조합 거머린의 제조방법.A method for producing a recombinant germinin using a recombinant Pichia pastoris expression system comprising an AOX1 promoter gene and a germline structural gene in which the expression of an external gene is induced by methanol in a genome. 제 1항에 있어서, 재조합 피키아 파스토리스(Pichia pastoris)의 배양은 자동 피드백 메탄올 공급 조절 시스템을 적용한 DO(dissolved oxygen)-stat 유가 배양법을 이용한 것을 특징으로 하는 재조합 거머린의 제조방법.The method of claim 1, wherein the culture of recombinant Pichia pastoris is performed using a dissolved oxygen (DO) -stat fed-batch method applied with an automatic feedback methanol supply control system. 제 2항에 있어서, DO-stat 유가배양법은 4단계, 즉 접종물(inoculum), 회분 배양(batch), 유도 전 유가 배양(pre-induction fed batch) 및 유도 후 유가 배양(post-induction fed batch) 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 재조합 거머린의 제조방법.The method of claim 2, wherein the DO-stat fed-batch is carried out in four stages: inoculum, batch, pre-induction fed batch and post-induction fed batch. Method for producing a recombinant germinin, characterized in that consisting of) step. 제 3항에 있어서, 유도 후 유가 배양단계는 DO 수치에 의하여 유입가스의 산소분압 조절 및 메탄올 공급율이 자동으로 조절되는 것을 특징으로 하는 재조합 거머린의 제조방법.4. The method of claim 3, wherein induction-value culturing step of induction, the oxygen partial pressure of the inlet gas and the methanol feed rate are automatically adjusted by DO values. 제 4항에 있어서, 유입가스의 산소 분압조절은 공기와 순수산소의 유입구에서 2-가스 혼합기를 이용하여 컴퓨터 시스템으로 조절되는 것을 특징으로 하는 재조합 거머린의 제조방법.5. The method according to claim 4, wherein the oxygen partial pressure control of the inlet gas is controlled by a computer system using a two-gas mixer at the inlet of air and pure oxygen. 제 4항에 있어서, 자동조절은 제 1 순환체계 및 제 2 순환체계를 이용하여 조절되는 것을 특징으로 하는 재조합 거머린의 제조방법.The method according to claim 4, wherein the automatic regulation is controlled by using the first circulation system and the second circulation system. 제 6항에 있어서, 제 1 순환체계는 도 13a에 기재된 알고리즘과 같이 가스 도입부의 순수 산소의 함량 변화에 기인하는 산소전이율(oxygne transfer rate)의 조절을 통하여 DO를 조절하는 것을 특징으로 하는 재조합 거머린의 제조방법.7. The recombination system according to claim 6, wherein the first circulation system regulates DO by controlling oxygen transfer rate due to a change in the pure oxygen content of the gas inlet as in the algorithm described in FIG. 13A. Method of preparing the germinin. 제 7항에 있어서, DO조절은 DO 수치가 DO 설정 수치이하로 떨어지면 공기 도입부에서의 순수 산소비율의 설정수치가 높게 조절되고, DO 수치가 DO 설정 수치이상으로 올라가면 공기 도입부에서의 순수 산소비율의 설정수치가 낮게 조절되는 것을 특징으로 하는 재조합 거머린의 제조방법.8. The DO control according to claim 7, wherein the DO control value is adjusted to a high value of the pure oxygen ratio at the air inlet when the DO value falls below the DO setting value. Method of producing a recombinant germinin, characterized in that the set value is adjusted to low. 제 6항에 있어서, 제 2 순환체계는 도 13b에 기재된 알고리즘과 같이 메탄올 공급율의 변화에 의한 산소수득율(oxygen uptake rate) 조절을 통하여 DO를 조절하는 것을 특징으로 하는 재조합 거머린의 제조방법.The method of claim 6, wherein the second circulation system regulates DO by adjusting oxygen uptake rate by changing methanol supply rate as in the algorithm described in FIG. 13B. 제 9항에 있어서, DD 조절은 DO 수치가 DO 설정수치 이하로 떨어지면 메탄올 공급율은 낮은 수치로 조절되고, DO 수치가 DO 설정수치 이상으로 올라가면 메탄올 공급율이 높은 수치로 조절되는 것을 특징으로 하는 재조합 거머린의 제조방법.10. The method according to claim 9, wherein the DD control is such that the methanol feed rate is adjusted to a low value when the DO value falls below the DO set value, and the methanol feed rate is adjusted to a high value when the DO value rises above the DO set value. Method of making marine. 제 8항 또는 제 10항에 있어서, DO 설정 수치는 40 내지 45로 설정되는 것을 특징으로 하는 재조합 거머린의 제조방법.The method according to claim 8 or 10, wherein the DO setting value is set to 40 to 45. 제 1항의 제조 방법을 이용하여 생산한 재조합 거머린.Recombinant germinin produced using the manufacturing method of claim 1. 제 12항의 재조합 거머린을 유효성분으로 포함하는 약학적 조성물.A pharmaceutical composition comprising the recombinant germinin of claim 12 as an active ingredient. 제 12항에 있어서, 상기 약학적 조성물은 세균감염 차단시 상처치유에 효과적이며, 체내에서 체액성 면역반응을 유발하지 않는 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.The pharmaceutical composition of claim 12, wherein the pharmaceutical composition is effective for wound healing when blocking bacterial infection and does not induce a humoral immune response in the body.
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