KR20010103577A - Genes of IL-12p40 subunit mutated for improving the activity of IL-12 and use thereof for DNA vaccine adjuvant - Google Patents
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Abstract
본 발명은 높은 활성을 가진 사람과 생쥐 인터루킨-12 (Interleukin 12, IL-12)를 생산할 수 있는 IL-12p40 소단위체 돌연변이 유전자, 상기 돌연변이 유전자를 포함하는 발현 벡터 및 이를 DNA 백신 면역증강제로 이용하는 용도에 관한 것으로, 보다 상세하게는 활성형의 IL-12의 경쟁적 저해제로 작용하는 사람 또는 생쥐 IL-12p40의 Asn-222 (사람) 또는 Asn-220 (생쥐) 아미노산에 돌연변이를 유발시킴으로써 IL-12p40의 분비는 저해하면서 IL-12의 면역 활성을 가지는 IL-12p70은 정상적으로 분비되도록 한 IL-12p40 돌연변이 유전자에 관한 것이다. 본 발명의 IL-12p40 소단위체 돌연변이 유전자와 IL-12의 또 다른 소단위체인 IL-12p35 유전자를 함께 C형 간염 바이러스 (HCV)의 외피 당단백질 2 (E2)에 대한 DNA 백신을 이용한 면역화에 함께 사용할 경우, HCV-E2 DNA 단독으로 면역화된 경우나 IL-12p40 정상 유전자가 사용된 경우보다 오랜 기간 동안 최적의 세포성 면역 반응을 유도 및 유지할 수 있음을 발견하였다. 따라서, 이러한 결과를 통하여 IL-12p40 소단위체를 제외한 IL-12p70이 생체 내에서 장기간의 강력한 세포성 면역 반응을 도출할 수 있음을 확인하였으며, 본 발명의 IL-12p40 돌연변이 유전자는 세포성 면역 반응이 필수 불가결한 것으로 알려져 있는 후천성 면역 결핍증 (AIDS), C형 및 B형 간염, 암, 독감, 결핵, 말라리아 등을 예방 및 치료하기 위한 유전자 치료 등에 유용하게 사용될 것이다.The present invention is an IL-12p40 subunit mutant gene capable of producing highly active human and mouse Interleukin-12 (IL-12), an expression vector comprising the mutant gene, and use thereof as a DNA vaccine adjuvant. More specifically, the mutation of IL-12p40 by mutating the amino acid Asn-222 (human) or Asn-220 (mouse) of human or mouse IL-12p40, which acts as a competitive inhibitor of active IL-12 The IL-12p40 mutant gene allows IL-12p70, which has the immune activity of IL-12 to be secreted, to be secreted normally. The IL-12p40 subunit mutant gene of the present invention and IL-12p35 gene, another subunit of IL-12, can be used together for immunization with DNA vaccine against enveloped glycoprotein 2 (E2) of hepatitis C virus (HCV). In the case of HCV-E2 DNA alone or when IL-12p40 normal gene was used, it was found that it can induce and maintain an optimal cellular immune response for a longer time. Thus, these results confirm that IL-12p70, excluding IL-12p40 subunit, can elicit a long-term strong cellular immune response in vivo, and the IL-12p40 mutant gene of the present invention has a cellular immune response. It will be useful for gene therapy for the prevention and treatment of acquired immunodeficiency syndrome (AIDS), hepatitis C and B, cancer, flu, tuberculosis, malaria, etc., which are known to be indispensable.
Description
본 발명은 높은 활성을 가진 사람과 생쥐 IL-12를 생산할 수 있는 IL-12p40 소단위체 돌연변이 유전자, 상기 돌연변이 유전자를 포함하는 발현 벡터 및 이를 DNA 백신 면역증강제로 이용하는 용도에 관한 것으로, 보다 상세하게는 활성형의 IL-12의 경쟁적 저해제로 작용하는 사람 또는 생쥐 IL-12p40의 Asn-222 (사람) 또는 Asn-220 (생쥐) 아미노산에 돌연변이를 유발시킴으로써 IL-12p40의 분비는 저해하고 IL-12의 면역 활성을 가지는 IL-12p70은 정상적으로 분비되도록 한 IL-12p40 돌연변이 유전자; 상기 돌연변이 유전자를 포함하며 DNA 면역화 증진에 사용되는 발현 벡터; 상기 돌연변이 유전자를 AIDS, C형 및 B형 간염, 암, 독감, 결핵, 말라리아 등 질병의 DNA 백신 면역화를 위한 면역증강제 및 장기적인 면역활성 유지를 위한 면역증강제로 사용하는 용도에 관한 것이다.The present invention relates to an IL-12p40 subunit mutant gene capable of producing human and mouse IL-12 having high activity, an expression vector comprising the mutant gene, and a use of the same as a DNA vaccine immunopotentiator. By mutating Asn-222 (human) or Asn-220 (mouse) amino acids of human or mouse IL-12p40 acting as a competitive inhibitor of active IL-12, the secretion of IL-12p40 is inhibited and IL-12p70 having immune activity is an IL-12p40 mutant gene which allows normal secretion; An expression vector comprising said mutant gene and used for enhancing DNA immunization; The mutant gene relates to the use of an immunoadjuvant for the immunization of DNA vaccines for diseases such as AIDS, hepatitis C and B, cancer, flu, tuberculosis, malaria, and an adjuvant for maintaining long-term immune activity.
IL-12는 적절한 자극이 주어진 후 대식세포 (macrophage), 단핵구 (monocyte)와 같은 항원 제공 세포 (Antigen presenting cell, APC)에 의해 분비되며, 생체 내에서 일어나는 각종 면역 반응을 조절하는 역할을 한다. 구체적으로, IL-12는 T 헬퍼 1 (Th 1) 세포와 NK (natural killer cell) 세포의 분화, 다양한 사이토킨 (cytokine) 생성의 조절, Th 1 세포에 의한 면역 반응의 상승, CD 8+ T 세포의 분화, 그리고 혈액 기원 세포 (hematopoietic cell) 증식 등의 넓은 분야에 걸친 기능을 가질 뿐 아니라 (Hsieh, C. S., et al.,Science,260:547-549, 1993), 특히 CTL 세포 (cytotoxic T lymphocyte)와 NK 세포의 가수 분해 능력 (Robertson, M. J., and J. Ritz.,Oncologist,1:88-97, 1999; Trinchieri, G.,Annu. Rev. Immunol.,13:251-276, 1995)을 증진시킴으로써 면역 반응을 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 지금까지의 보고에 의하면 후천성 면역 결핍증 (AIDS) 환자의 경우 생물학적 활성을 가진 IL-12의 합성이 약 5배가 감소하였으며 (Chehimi, J. et al.,J. Exp. Med.,179:1361-1366, 1994), 또한 IL-12 수용체 유전자가 결손된 사람에게는 미코박테리아 (mycobacteria)에 대한 면역성이 상당히 감소되어 있음 (de Jong, R. et al.,Science,280:1435-1438, 1998)이 관찰되었다. 이러한 IL-12의 작용은 바이러스나 박테리아 그리고 다양한 종양에 대한 강력한 생체 내 면역 반응을 초기에 유도할 수 있기 때문에 이를 이용한 다양한 치료제의 개발도 활발히 진척되고 있는 추세이다.IL-12 is secreted by antigen presenting cells (APCs), such as macrophages and monocytes, after proper stimulation and serves to regulate various immune responses in vivo. Specifically, IL-12 can differentiate T helper 1 (Th 1) cells and natural killer cell (NK) cells, regulate various cytokine production, elevate immune response by Th 1 cells, CD 8+ T cells Of differentiation, and hematopoietic cell proliferation (Hsieh, CS, et al., Science, 260: 547-549, 1993), especially CTL cells (cytotoxic T lymphocytes) ) And the hydrolytic capacity of NK cells (Robertson, MJ, and J. Ritz., Oncologist, 1: 88-97, 1999; Trinchieri, G., Annu. Rev. Immunol., 13: 251-276, 1995) By playing an important role in regulating the immune response. To date, reports of acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) have reduced the synthesis of biologically active IL-12 by about five-fold (Chehimi, J. et al., J. Exp. Med., 179: 1361-). 1366, 1994), as well as a significant decrease in immunity to mycobacteria in people with an IL-12 receptor gene deletion (de Jong, R. et al., Science, 280: 1435-1438, 1998). Was observed. Since the action of IL-12 can induce a strong in vivo immune response against viruses, bacteria and various tumors early, the development of various therapeutic agents using the same is actively progressing.
IL-12가 위에서 제시한 여러가지 세포성 면역반응을 필요로 하는 질병에 효과적인 백신 또는 치료제로 사용될 수 있는 또 다른 이유로 제시될 수 있는 것은 IL-12가 생체 내에서 기억 Th1 세포 (memory Th1) 및 기억 CTL 세포 (memory CTL)의 증식에 관련이 있다는 가설에 기초하고 있다 (Stobie, L. et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97:8427-8432, 2000; Mortarini, R. et al., Cancer Res., 60:3559-3568, 2000; Mbawuike, I.N. et al.,J. Infect. Dis., 180:1477-1486, 1999). 특별히 다양한 종양의 치료시 가장 문제가 되고 있는 전이나 재발의 문제에 초점을 맞추어 본다면 기억 면역 반응 (memory immune response)의 유도는 필수 불가결한 것이라고 볼 수 있다. 그러나 현재까지 IL-12가 이러한 효과를 보이는 것에 대한 정확한 기작은 밝혀져 있지 않다. 하지만 최근의 몇몇 보고에 의하면 IL-12에 의한 T 도움세포 1 (T helper 1) 분화 과정 중 증가되는 IFN-γ가 반증식 효과 (antiproliferative effect)를 나타낼 수 있기 때문에, IL-12가 CD4+ T 세포의 아폽토시스 (apoptosis)를 저해함으로써 기억 면역 반응이 유도될 수 있을 것이라는 기작이 제시되고 있다 (Fuss, I. J. et al.,Gastroenteroloogy, 117:1078-1088, 1999; Marth, T. et al.,J. Immunol.162:7233-7240, 1999). 또한, IL-12에 의해서 증가되는 IFN-γ가 기억 CD8+ T 세포의 강력하고 선택적인 자극에 관여하는 IL-15의 발현을 자극할 수 있으므로 (Zhang, X. et al.,Immunity8:591-599, 1998) 기억 면역 반응이 유도될 수 있을 것이라는 가설도 제기되고 있다. 이러한 보고들을 근거로 할 때 IL-12는 단지 초기 면역 반응 뿐 아니라 기억 면역 반응에도 관여할 수 있으므로 백신 면역화에 있어서 특별히 유용하게 사용될 가능성이 제기되고 있다.Another reason why IL-12 may be used as an effective vaccine or therapeutic agent for a disease that requires the various cellular immune responses presented above is that IL-12 is a memory Th1 cell and a memory in vivo. It is based on the hypothesis that it is involved in the proliferation of CTL cells (memory CTL) (Stobie, L. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA , 97: 8427-8432, 2000; Mortarini, R. et al. , C ancer Res. , 60: 3559-3568, 2000; Mbawuike, IN et al., J. Infect.Dis . , 180: 1477-1486, 1999). In particular, induction of the memory immune response is indispensable if we focus on the problem of pre- and relapse, which is the most problematic problem in the treatment of various tumors. However, the exact mechanism by which IL-12 exerts these effects is not known. However, some recent reports have shown that IL-12 is a CD4 + T cell, because increased IFN-γ may have an antiproliferative effect during the differentiation of T helper 1 by IL-12. Mechanisms have been suggested that memory immune responses can be induced by inhibiting apoptosis (Fuss, IJ et al., Gastroenteroloogy , 117: 1078-1088, 1999; Marth, T. et al., J.) . Immunol. 162: 7233-7240, 1999). In addition, IFN- [gamma] increased by IL-12 can stimulate the expression of IL-15 involved in potent and selective stimulation of memory CD8 + T cells (Zhang, X. et al., Immunity 8: 591-). 599, 1998) It is hypothesized that memory immune responses may be induced. Based on these reports, IL-12 may be involved not only in the initial immune response but also in the memory immune response, suggesting the possibility of being particularly useful for vaccine immunization.
IL-12의 생물학적 활성형태는 이형중합체로서 70 kDa인 IL-12p70이고, 공유 결합된 두 개의 소단위체 즉, p35와 p40 소단위체로 구성된다. p40 소단위체는 IL-6 수용체와 유사한 아미노산 서열을 공유하며, 따라서 사이토킨 수용체의 수퍼패밀리 (superfamily)에 속한다. 반면에 p35 소단위체는 사이토킨 수용체 수퍼패밀리와는 거리가 있으나, IL-6/과립성 백혈구 군집 촉진인자 (granulocyte colony stimulating factor: GM-CSF)를 포함하는 사이토킨 패밀리 (Gearing, D. P., and Cosman, D.,Cell,66:9-10, 1991)와 밀접한 관계를 갖는다.The biologically active form of IL-12 is a heteropolymer, IL-12p70, 70 kDa, consisting of two covalently linked subunits, p35 and p40 subunits. The p40 subunit shares an amino acid sequence similar to the IL-6 receptor and thus belongs to the superfamily of cytokine receptors. The p35 subunit, on the other hand, is far from the cytokine receptor superfamily, but contains a cytokine family (Gearing, DP, and Cosman, D) containing IL-6 / granulocyte colony stimulating factor (GM-CSF). , Cell, 66: 9-10, 1991).
시험관 내 (in vitro)와 생체 내 (in vivo)에서 IL-12p70의 발현시, p40 소단위체 IL-12p40은 단일체 (monomer)와 동형중합체 (homodimer)의 형태로 함께 대량으로 분비되는데 (Mattner, F. et al.,Eur. J. Immunol.,23:2202-2208, 1993; Heinzel, F. P. et al.,Infect. Immun., 62:4244-4249, 1994), 일반적으로 IL-12p40은 IL-12p70 보다 5 ~ 90배 이상 분비되고 IL-12의 수용체에 IL-12p70과 경쟁적으로 결합함으로써 IL-12p70의 활성을 강하게 저해한다고 보고되었다 (Gillessen, S. et al.,Eur. J. Immunol., 25:200-206, 1995; Ling, P. et al.,J. Immunol., 154:116-127, 1995). 이러한 사실은 IL-12p40이 형질전환된 쥐에서 Th 1 반응이 감소되는 현상 (Yoshimoto, T. et al.,J. Immunol., 160:588-594, 1998)과 IL-12p40를 생성하도록 제조된 근육아세포 (myoblast)의 이식시 동종간 거부현상이 일어나지 않는 현상 (Kato, K. et al.,Proc. Natl. Acad. Sci,USA,93:9085-9089, 1996), IL-12p40을 발현하는 아데노바이러스 (adenovirus)에 의해 IL-12p70에 의한 종양의 감소가 저해되는 현상 (Chen L. et al.,J. Immunol.,159:351-359, 1997) 등을 포함하는 여러가지 생체 내 실험 결과에 의해 뒷받침되고 있다. 하지만 최근에는 동종이계 항원에 특이적으로 반응하는 Th 1의 발달을 유발하는 IL-12p70의 활성에 대한 IL-12p40의 긍정적 효과를 밝힌 보고도 있으며 (Piccotti, J. R. et al.,J. Immunol., 157:1951-1957, 1996), 대식세포의 주화성 물질로 작용하는 IL-12p40의 새로운 기능이 본 발명자에 의하여 밝혀진 바 있다 (Ha, S. J. et al.,J. Immunol., 163:2902-2908, 1999).Upon expression of IL-12p70 in vitro and in vivo, the p40 subunit IL-12p40 is secreted together in large quantities in the form of a monomer and a homopolymer (Mattner, F). et al., Eur. J. Immunol., 23: 2202-2208, 1993; Heinzel, FP et al., Infect. Immun ., 62: 4244-4249, 1994), generally IL-12p40 is IL-12p70. It has been reported to secrete more than 5 to 90 times more and to inhibit IL-12p70 activity by competitively binding IL-12p70 to the receptor of IL-12 (Gillessen, S. et al., Eur. J. Immunol ., 25 : 200-206, 1995; Ling, P. et al., J. Immunol ., 154: 116-127, 1995). This fact has been shown to reduce the Th 1 response in mice transfected with IL-12p40 (Yoshimoto, T. et al., J. Immunol ., 160: 588-594, 1998) and to produce IL-12p40. Allogeneic rejection does not occur when transplanting myoblasts (Kato, K. et al., Proc. Natl. Acad. Sci , USA, 93: 9085-9089, 1996), expressing IL-12p40 Results of various in vivo experiments, including the inhibition of tumor reduction by IL-12p70 by adenovirus (Chen L. et al., J. Immunol., 159: 351-359, 1997) Backed by Recently, however, there have been reports of positive effects of IL-12p40 on the activity of IL-12p70, which induces the development of Th 1 that specifically responds to allogeneic antigens (Piccotti, JR et al., J. Immunol ., 157: 1951-1957, 1996), a novel function of IL-12p40 that acts as a chemotactic material of macrophages has been demonstrated by the inventors (Ha, SJ et al., J. Immunol ., 163: 2902-2908 , 1999).
현재는 IL-12p70의 항암성 효과를 증명하기 위하여 다양한 생체 내 (in vivo) 시스템이 확립되었다. 그러나, 사람 재조합 IL-12p70 단백질을 암환자에게 직접 투여할 경우 사망까지 유발할 수 있는 심각한 독성을 나타내기 때문에 (Robertson, M. J. and Ritz. J.,Oncologist,1:88-97, 1996; Cohen, J.,Science,270:908, 1995), 이러한 부작용을 방지하고 경제적으로도 효율적인 방법이 모색되면서 IL-12 유전자를 이용한 유전자 치료 방면으로 많은 연구가 이루어지게 되었는데, 그 결과 매우 효과적이고 독성이 없음이 증명되었다 (Rakhmilevich, A. L. et al.,Proc. Natl. Acad. Sci.USA,93:6291-6296, 1996; Tahara, H. et al.,J. Immunol., 154:6466-6474, 1995; Lotze, M. T. et al.,Ann. N.Y. Acad. Sci.,795:440-454, 1996).Currently, various in vivo systems have been established to demonstrate the anticancer effects of IL-12p70. However, direct administration of human recombinant IL-12p70 protein to cancer patients presents severe toxicity that can lead to death (Robertson, MJ and Ritz. J., Oncologist, 1: 88-97, 1996; Cohen, J , Science, 270: 908, 1995). As a result of the prevention of these side effects and the search for an economically efficient method, many studies have been conducted on gene therapy using IL-12 genes. (Rakhmilevich, AL et al., Proc. Natl. Acad. Sci . USA, 93: 6291-6296, 1996; Tahara, H. et al., J. Immunol ., 154: 6466-6474, 1995; Lotze , MT et al., Ann. NY Acad. Sci., 795: 440-454, 1996).
IL-12를 이용한 유전자 치료를 위해서는, IL-12의 생물학적 활성형인 IL-12p70 (Gubler, U. et al.,Proc.Natl. Acad. Sci.USA,88:4143-4147, 1991)의 생산이 필수적이며, 따라서 한 세포 내에서 p35와 p40 소단위체의 cDNA가 동시에 발현되는 것이 요구된다. 두 p35, p40 소단위체를 한 세포 내에서 동시에 발현시키기 위해서 이들을 동일한 플라스미드 내에 연속적으로 배열시켜 p35와 p40 유전자가 각각 발현되도록 발현 카세트 (expression cassette)를 이용하는 방법 (Rakhmilevich, A. L. et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA,93:6291-6296, 1996)이나, EMCV (encephalomyocarditis virus)의 IRES (Internal ribosomal entry site)를 이용하여 두 유전자를 동시에 발현시키는 방법들이 이용되어 왔는데, 이러한 방법은 세포 내에서 IL-12p70을 성공적으로 발현시킬 수는 있으나, 상술한 바와 같이 과다한 양의 IL-12p40의 지속적인 발현으로 인하여 IL-12p70의 생물학적 작용을 방해할 가능성을 제거할 수는 없었다.For gene therapy with IL-12, production of IL-12p70, a biologically active form of IL-12 (Gubler, U. et al., Proc . Natl. Acad. Sci . USA, 88: 4143-4147, 1991) It is essential and therefore required to simultaneously express the cDNAs of p35 and p40 subunits in a cell. In order to simultaneously express two p35 and p40 subunits in one cell, they are arranged in succession in the same plasmid and using an expression cassette to express p35 and p40 genes respectively (Rakhmilevich, AL et al., Proc. Natl.Acad . Sci. USA, 93: 6291-6296, 1996) or methods of simultaneously expressing two genes using the internal ribosomal entry site (IRES) of encephalomyocarditis virus (EMVC) have been used. Although IL-12p70 can be successfully expressed in the cell, the continuous expression of an excessive amount of IL-12p40 as described above does not eliminate the possibility of interfering with the biological action of IL-12p70.
이를 극복하기 위하여, 최근 항체 제조시 일반적으로 이용되는 단백질 링커 (linker)를 코딩하고 있는 DNA 서열을 이용하여 p35와 p40 소단위체를 연결하는 방법이 제시되었다 (Lieschke, G. J. et al.,Nat.Biotechnol., 15:35-40, 1997; Lode, H. N. et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA,95:2475-2480, 1998; Lee, Y. L. et al.,Human Gene Ther., 9:457-46534, 1998). 상기 방법을 통해 과량의 IL-12p40에 의해 IL-12p70의 생물학적 활성이 저해되는 것은 막을 수 있었으나, p35와 p40의 두 소단위체를 연결시킴으로써 유발되는 구조의 변화로 인해서 생성된 IL-12p70의 활성도는 5-100배 이상 감소하는 문제점 때문에 충분한 효과를 거두지 못하였다. 따라서 IL-12 유전자를 이용한 암 또는 다른 질병에 대한 효율적인 치료를 위해서는 IL-12p40이 분비되지 않으면서 활성도가 유지되는 IL-12p70의 생성을 유도하는 방법이 필수적인 과제로 인식되고 있는 실정이다.In order to overcome this, a method of linking p35 and p40 subunits by using a DNA sequence encoding a protein linker commonly used in antibody production has been proposed (Lieschke, GJ et al., Nat . Biotechnol , 15: 35-40, 1997; Lode, HN et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95: 2475-2480, 1998; Lee, YL et al., Human Gene Ther ., 9: 457 -46534, 1998). Although this method prevented the inhibition of the biological activity of IL-12p70 by excess IL-12p40, the activity of IL-12p70 produced by the structural change caused by linking two subunits of p35 and p40 was Due to the problem of more than 5-100 times reduction, the effect was not sufficient. Therefore, in order to efficiently treat cancer or other diseases using the IL-12 gene, a method of inducing the production of IL-12p70 that maintains activity without secreting IL-12p40 is recognized as an essential task.
당쇄화 (glycosylation)는 단백질의 폴딩 (folding), 분비, 구성, 안정성 그리고 생물학적 역할에 있어 중요한 역할을 한다고 알려져 왔다. 사람 IL-12의 p35와 p40 소단위체는 각각 56개와 22개의 친유성 신호서열을 갖는 아미노산을 포함하여 219개와 328개의 아미노산을 발현하는데, p35와 p40 소단위체 내에 존재하는 3개와 4개의 N-당쇄화 가능 부분이 사람 IL-12 아미노산 서열 분석을 통해 밝혀졌다 (Podlasky, F. J. et al.,Arch. Biochem. Biophys., 294:230-237, 1992). Stern 등은 트리플루오로메탄술폰산 (trifluoromethane-sulfonic acid) 또는 해당효소 F (glycosidase F)로 사람 IL-12를 처리한 후에 IL-12p35와 IL-12p40의 분자량을 조사한 결과 각각 감소한 분자량을 나타냄을 보고하였다 (Stern, A. S. et al.,Arch. Biochem. Biophys., 294:230-237, 1992). 이는 사람 IL-12의 p35와 p40 소단위체가 탄수화물을 성분으로 가짐을 나타내는 것이다. 동일한 보고서에서 뉴라미니다아제 (neuraminidase)와 내부 α-N-아세틸-갈락토사미니다아제 (endo-α-N-acetyl-galactosaminidase)를 연속하여 IL-12p35에 처리하였을 때 IL-12p35의 분자량이 감소되는 반면에 IL-12p40은 동일 처리에 영향을 받지 않는다는 사실이 증명되었는데, 이는 IL-12p35에는 O-결합에 의한 당쇄가 존재하는 반면 IL-12p40은 O-결합된 당쇄를 가지지 않는다는 사실을 나타낸다. 또한, 사람 IL-12p40 소단위체의 4개 N-당쇄화 가능 부분 중 Asn-135와 Asn-222 아미노산에 대한 N-당쇄화가 분석되었는데, 이중 Asn-222 부분에 실제로 N-당쇄화가 일어나고 있음이 밝혀졌다. 그러나, 사람 IL-12p40 소단위체의 나머지 부분과 사람 IL-12p35 소단위체, 그리고 생쥐 IL-12의 두 소단위체에 대한 N-당쇄화 여부는 아직까지 밝혀져 있지 않으며,또한 당쇄화 부분 및 당쇄화 가능 부분들이 IL-12의 합성, 분비, 생물학적 활성 등에 미치는 효과는 아직 규명되지 않았다.Glycosylation has been known to play an important role in the folding, secretion, composition, stability and biological role of proteins. The p35 and p40 subunits of human IL-12 express 219 and 328 amino acids, including amino acids with 56 and 22 lipophilic signal sequences, respectively, with three and four N-sugar chains present in the p35 and p40 subunits. A flammable moiety was identified through human IL-12 amino acid sequence analysis (Podlasky, FJ et al., Arch. Biochem. Biophys ., 294: 230-237, 1992). Stern et al. Reported that after treating human IL-12 with trifluoromethane-sulfonic acid or glycosidase F, the molecular weights of IL-12p35 and IL-12p40 showed reduced molecular weight, respectively. (Stern, AS et al., Arch. Biochem. Biophys ., 294: 230-237, 1992). This indicates that the p35 and p40 subunits of human IL-12 have carbohydrates as components. In the same report, the molecular weight of IL-12p35 was reduced when neuraminidase and internal α-N-acetyl-galactosaminidase were sequentially treated with IL-12p35. While reduced, it has been demonstrated that IL-12p40 is not affected by the same treatment, indicating that IL-12p35 has an O-linked sugar chain while IL-12p40 does not have an O-linked sugar chain. . In addition, N-glycosylation of the Asn-135 and Asn-222 amino acids of the four N-glycosylable moieties of the human IL-12p40 subunit was analyzed, revealing that N-glycosylation is actually occurring in the Asn-222 moiety. lost. However, N-glycosylation of the remainder of the human IL-12p40 subunit, human IL-12p35 subunit, and mouse IL-12 is not yet known, and glycosylation and glycosylation are also possible. The effect of moieties on the synthesis, secretion, biological activity, etc. of IL-12 has not been elucidated.
한편, 다수의 바이러스성 또는 박테리아성 질병의 예방 및 치료, 암 생성 억제에는 체액성 면역 반응 (humoral immune response) 보다는 세포성 면역 반응의 증가가 요구되기 때문에 IL-12 유전자를 이용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. C형 간염은 바이러스가 매개하는 대표적인 질병으로서, HCV의 감염시 50% 이상이 만성 질환으로 진행되어 궁극적으로 간경변이나 간암 등의 질병을 일으키는 주요한 원인이 되고 있다 (Alter H. J. et al.,N. Engl. J. Med.,321:1494-1500, 1989). 현재 알파 인터페론이 이들에 대한 유일한 치료 방법으로 일반화되어 사용되고 있지만 치료 효과는 겨우 10-30% 정도에 이를 뿐이어서 (Weiland E. et al.J. Virol.,66:3677-3682, 1992), HCV에 대한 효과적인 백신이나 치료제 개발이 시급한 실정이다. 침팬지와 사람에 대한 임상 실험 보고에 의하면, HCV는 특이적인 체액성 면역 반응과 세포성 면역 반응이 모두 일어날 수 있으며 (Prince A. M. et al.,J. Infect. Dis.,165:438-443, 1992) HCV의 구조 단백질인 E1과 E2가 보호 면역 (protective immunity)을 유발하는데 가장 중요한 항원으로 밝혀졌다 (Choo Q. L. et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA,91:1294-1298, 1994). 또한 최근에는 상기 바이러스의 제거를 위해서는 체액성 면역 반응 보다는 CTL을 포함한 세포 매개성 면역 반응이 필수적인 것으로 보고된 바 있다 (Cooper S. et al.,Immunity,10:439-449, 1999; Rinaldo C. et al.,J. Virol.,69:5838-5842, 1995).On the other hand, research on the use of the IL-12 gene is actively conducted because prevention and treatment of many viral or bacterial diseases and inhibition of cancer generation require an increase in cellular immune responses rather than humoral immune responses. It is becoming. Hepatitis C is a virus-borne disease, and more than 50% of HCV infections lead to chronic disease, which is the leading cause of diseases such as cirrhosis and liver cancer (Alter HJ et al., N. Engl). J. Med., 321: 1494-1500, 1989). Currently, alpha interferon is commonly used as the only treatment for them, but the therapeutic effect is only 10-30% (Weiland E. et al. J. Virol., 66: 3677-3682, 1992). There is an urgent need to develop an effective vaccine or treatment for the disease. Clinical trial reports in chimpanzees and humans have shown that HCV can produce both specific humoral and cellular immune responses (Prince AM et al., J. Infect. Dis., 165: 438-443, 1992). Structural proteins E1 and E2 of HCV have been identified as the most important antigens for inducing protective immunity (Choo QL et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91: 1294-1298, 1994) . In addition, it has recently been reported that cell mediated immune responses including CTLs are essential for the removal of the virus (Cooper S. et al., Immunity, 10: 439-449, 1999; Rinaldo C.). et al., J. Virol., 69: 5838-5842, 1995).
이러한 세포성 면역 반응을 유도하는 방법으로 최근에 대두되고 있는 방법이 DNA 면역 방법이다. DNA 면역 방법은 병원체의 특정 성분을 코딩하는 DNA를 직접 인체에 주입하여 면역화를 달성한다는 점에서 약독화시키거나 죽인 병원체 또는 병원체의 일부 성분을 이용하는 종래의 면역 방법과 구분되며, 면역화 단백질의 실제적인 생산이 DNA를 주입받은 숙주 내에서 이루어지기 때문에 생균 또는 사균을 이용하는 경우에 발생할 수 있는 감염의 위험을 제거할 수 있는 장점이 있다. 이러한 DNA 면역 방법에 의해 인플루엔자 바이러스, B형 간염 바이러스, 인간 면역 결핍 바이러스 등과 같은 여러 종류의 전염성 바이러스들에 대해 강력한 면역성을 유도할 수 있는 것으로 보고되어지고 있다 (Ulmer J. B. et al.,Science,259:1745-1749, 1993; Michel M. L. et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA,92:5307-5311, 1995; Irwin M. J. et al.,J. Virol.,68:5306-5044, 1994). 또한 HCV의 캡시드 단백질 (core)과 E2 단백질 등에도 이러한 DNA 면역 방법이 적용되어 그 결과 이들에 대한 특이적인 면역성을 유도하였다는 보고가 있었다 (Major M. E. et al.,J. Virol.,69:5798-5805, 1995; Tedeschi V. et al.,Hepatology,25:459-462, 1997).Recently, a method of inducing such a cellular immune response has emerged as a DNA immune method. DNA immunization methods are distinguished from conventional immunization methods using some components of the pathogen or pathogen that have been attenuated or killed in that immunization is achieved by direct injection into the human body of DNA encoding a specific component of the pathogen, and the actual Since the production takes place in the host where the DNA is injected, there is an advantage that can eliminate the risk of infection that can occur when using live or dead bacteria. It has been reported that this DNA immunization method can induce strong immunity against various infectious viruses such as influenza virus, hepatitis B virus, human immunodeficiency virus (Ulmer JB et al., Science, 259). (1745-1749, 1993; Michel ML et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92: 5307-5311, 1995; Irwin MJ et al., J. Virol., 68: 5306-5044, 1994) . In addition, it has been reported that the DNA immunization method was applied to HCV capsid protein (core) and E2 protein and thus induced specific immunity against them (Major ME et al., J. Virol., 69: 5798). -5805, 1995; Tedeschi V. et al., Hepatology, 25: 459-462, 1997).
하지만, 이러한 DNA 면역 방법은 면역화 단백질이 생체 내에서 발현되는 빈도가 낮기 때문에 면역성이 낮은 항원에 대해서는 강한 면역 반응을 일으키지 못하는 한계성을 지닌다. DNA 면역 방법의 효과성을 높이기 위하여 몇몇 싸이토카인 (cytokine) 유전자나 면역 세포 활성화에 필요한 협력 촉진 물질 (costimulatory molecule) 유전자와 같은 보조인자 (adjuvant)를 사용하거나 (Geissler M. et al.,J. Immunol.,159:5107-5113, 1997; Iwasaki A. et al.,J. Immunol.,158:4591-4601, 1997; Lee S. W. et al.,J. Virol., 72:8430-8436, 1997) HCV에 대한 면역 반응을 효율적으로 유도하기 위해서 IL-12를 사용한 예 (Lasartte J. J. et al.,J. Immunol.,162:270-5277, 1999)가 있긴 하지만, IL-12를 이용하여 영장류 및 인간을 대상으로 한 DNA 면역화에 있어서는 긍정적인 결과가 보고되지 않는 상황 (Boyer J. et al.,Keystone Symposium on DNA vaccinesApril, 12-17, 1998)이다.However, this DNA immunization method has a limitation in that the immunized protein is not expressed in vivo and thus does not generate a strong immune response against a low immunity antigen. To enhance the effectiveness of DNA immunization methods, it may be necessary to use adjuvants such as several cytokine genes or costimulatory molecule genes required for immune cell activation (Geissler M. et al., J. Immunol). , 159: 5107-5113, 1997; Iwasaki A. et al., J. Immunol., 158: 4591-4601, 1997; Lee SW et al., J. Virol ., 72: 8430-8436, 1997) HCV Although there are examples of using IL-12 to efficiently induce an immune response against (Lasartte JJ et al., J. Immunol., 162: 270-5277, 1999), IL-12 can be used to target primates and humans. No positive results have been reported for DNA immunization (Boyer J. et al., Keystone Symposium on DNA vaccines April, 12-17, 1998).
이와 같은 점에 착안하여 본 발명자들은 당쇄화의 조절을 통해 활성형의 IL-12p70을 발현하면서도 IL-12에 의한 면역 활성을 저하시키는 IL-12p40의 분비를 최소화할 수 있는 유전자를 제조하고자 연구한 결과, 사람 IL-12p40 소단위체의 당쇄화 부분인 Asn-222 아미노산과 생쥐 IL-12p40 소단위체의 당쇄화 가능 부분인 Asn-220 아미노산의 돌연변이화를 통해 얻은 돌연변이 유전자가 활성형의 IL-12p70의 발현을 증가시키면서 IL-12p40의 분비는 감소시킨다는 것을 밝히고 상기 돌연변이 유전자를 소동물 모델인 생쥐에 HCV E2 유전자와 함께 DNA 면역화하였을 경우 최적의 세포 매개성 면역 반응 특히 오랜 기간이 지난 뒤에도 이러한 면역반응이 지속적으로 유도되는 사실을 통하여 본 발명의 돌연변이 유전자가 DNA 백신의 면역증강제로서 유용하게 사용될 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.With this in mind, the present inventors studied to manufacture genes capable of minimizing the secretion of IL-12p40, which expresses the active form of IL-12p70 and reduces immune activity by IL-12 through the regulation of glycosylation. As a result, the mutant genes obtained through the mutation of Asn-222 amino acid, the glycosylated portion of the human IL-12p40 subunit, and Asn-220 amino acid, the glycosylated portion of the mouse IL-12p40 subunit, were identified. We found that the secretion of IL-12p40 was increased while increasing expression, and that the mutant gene was immunized with the HCV E2 gene in a small animal model with DNA for optimal cell-mediated immune response, especially after a long period of time. Continuously induced facts confirm that the mutant gene of the present invention can be usefully used as an immunopotentiator in DNA vaccines. As the present invention has been completed.
본 발명의 목적은 IL-12p70의 수용체에 대한 경쟁적인 결합을 통하여 IL-12p70의 활성을 저해하는 IL-12p40의 분비를 감소시키기 위하여, 사람 또는 생쥐에서 IL-12p40의 분비에 필수적인 당쇄화 부분을 돌연변이화 시킴으로써 Th1 세포를 통한 면역 반응의 증가 또는 CTL 세포의 활성화 같은 IL-12 고유의 역할을 활성화시키는 IL-12p40 돌연변이 유전자를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to reduce the secretion of IL-12p40, which inhibits the activity of IL-12p70 through competitive binding to the receptor of IL-12p70, to provide a glycosylation moiety essential for the secretion of IL-12p40 in humans or mice. Mutation provides an IL-12p40 mutant gene that activates IL-12 specific roles such as an increase in immune response through Th1 cells or activation of CTL cells.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 IL-12p40 돌연변이 유전자가 포함된 발현 벡터를 DNA 백신과 함께 DNA 면역화함으로써 항원 특이적인 세포성 면역 반응을 증진 및 유지시키는 면역증강제로 사용하는 용도를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a use of the expression vector including the IL-12p40 mutant gene as an immunostimulator for enhancing and maintaining an antigen-specific cellular immune response by DNA immunization with a DNA vaccine.
도 1은 사람과 생쥐의 IL-12p40 아미노산 서열의 상동성을 비교한 것이고, 1 compares the homology of the amino acid sequences of IL-12p40 in humans and mice,
도 2는 본 발명에서 야생형 사람 IL-12의 p40과 p35 소단위체와 두 소단위체의 N-당쇄화 가능 부분을 돌연변이화시킨 유도체들의 단백질 구성을 도시한 것이고, Figure 2 shows the protein composition of the p40 and p35 subunits of the wild type human IL-12 and derivatives mutated N-glycosylated moieties of the two subunits in the present invention,
도 3a은 본 발명에서 야생형 사람 IL-12p35와 당쇄화 부분 돌연변이들에 대하여 세포 파쇄물 (cell lysate)에서 수행한 면역 블러팅 (immunoblot) 결과이고, FIG. 3A shows the results of immunoblotting performed on cell lysate for wild-type human IL-12p35 and glycosylated partial mutations in the present invention, FIG .
도 3b는 본 발명에서 야생형 사람 IL-12p40과 당쇄화 부분 돌연변이들에 대하여 세포 파쇄물에서 수행한 면역 블러팅 결과이고, 3bIs wild type in the present invention Person Results of immunoblotting performed on cell lysates for IL-12p40 and glycosylated partial mutations,
도 3c는 본 발명에서 야생형 사람 IL-12p40과 당쇄화 부분 돌연변이들에 대하여 세포 배양 상등액 (supernatant)에서 수행한 면역 블러팅 결과이고, Figure 3c is the result of immunoblotting performed in the cell culture supernatant for wild-type human IL-12p40 and glycosylated partial mutations in the present invention,
도 4는 C형 간염 바이러스 (Hepatitis C Virus, HCV)의 외피 당단백질 2 (Envelope glycoprotein 2, E2) 유전자와 생쥐 IL-12의 정상 또는 변이 유전자를 삽입시킨 본 발명의 발현 벡터를 도시한 것이고, 4 shows the expression vector of the present invention in which the envelope glycoprotein 2 (E2) gene of Hepatitis C Virus (HCV) and the normal or mutant gene of mouse IL-12 are inserted.
도 5a는 본 발명의 DNA 벡터로 면역화된 생쥐의 혈청에서 시간별로 HCV E2에 대한 전체 IgG 항원 역가를 측정한 결과이고, Figure 5a is a result of measuring the total IgG antigen titer against HCV E2 in the serum of mice immunized with the DNA vector of the present invention,
GⅠ; 200 ㎍의 모조 플라스미드 pTV2로 면역화된 생쥐,GI; Mice immunized with 200 μg mock plasmid pTV2,
GⅡ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2로 면역화된 생쥐,GII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2,
GⅢ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2-mIL-12wt로 면역화된 생쥐,GIII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2-mIL-12wt,
GⅣ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 pTV2-mIL-12mut로 면역화된 생쥐GIV; Mice immunized with 100 μg of pTV2-HCV-gDsE2t and pTV2-mIL-12mut
도 5b는 본 발명의 DNA 벡터로 면역화된 생쥐의 혈청에서 시간별로 HCV E2에 대한 IgG1 항원 역가를 측정한 결과이고, Figure 5b is the result of measuring the IgG1 antigen titer against HCV E2 in the serum of mice immunized with the DNA vector of the present invention,
GⅠ; 200 ㎍의 모조 플라스미드 pTV2로 면역화된 생쥐,GI; Mice immunized with 200 μg mock plasmid pTV2,
GⅡ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2로 면역화된 생쥐,GII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2,
GⅢ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2-mIL-12wt로 면역화된 생쥐,GIII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2-mIL-12wt,
GⅣ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 pTV2-mIL-12mut로 면역화된 생쥐GIV; Mice immunized with 100 μg of pTV2-HCV-gDsE2t and pTV2-mIL-12mut
도 5c는 본 발명의 DNA 벡터로 면역화된 생쥐의 혈청에서 시간별로 HCV E2에 대한 IgG2a 항원 역가를 측정한 결과이고, Figure 5c is a result of measuring the IgG2a antigen titer against HCV E2 in the serum of mice immunized with the DNA vector of the present invention,
GⅠ; 200 ㎍의 모조 플라스미드 pTV2로 면역화된 생쥐,GI; Mice immunized with 200 μg mock plasmid pTV2,
GⅡ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2로 면역화된 생쥐,GII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2,
GⅢ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2-mIL-12wt로 면역화된 생쥐,GIII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2-mIL-12wt,
GⅣ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 pTV2-mIL-12mut로 면역화된 생쥐GIV; Mice immunized with 100 μg of pTV2-HCV-gDsE2t and pTV2-mIL-12mut
도 5d는 본 발명의 DNA 벡터로 면역화된 생쥐의 혈청에서 시간별로 HCV E2에 대한 IgG2a 항원 역가와 IgG1 항원 역가의 비율 (IgG2a/IgG1)을 측정한 결과이고, 5D is a result of measuring the ratio (IgG2a / IgG1) of IgG2a antigen titer and IgG1 antigen titer to HCV E2 over time in the serum of mice immunized with the DNA vector of the present invention,
GⅠ; 200 ㎍의 모조 플라스미드 pTV2로 면역화된 생쥐,GI; Mice immunized with 200 μg mock plasmid pTV2,
GⅡ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2로 면역화된 생쥐,GII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2,
GⅢ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2-mIL-12wt로 면역화된 생쥐,GIII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2-mIL-12wt,
GⅣ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 pTV2-mIL-12mut로 면역화된 생쥐GIV; Mice immunized with 100 μg of pTV2-HCV-gDsE2t and pTV2-mIL-12mut
도 6a는 본 발명의 DNA 벡터로 면역화하고 3주 후에 생쥐의 비장에서 HCV E2 단백질에 의해 자극을 받아 비장의 면역 세포로부터 생성되는 IFN-γ의 생산수준을 측정한 결과이고, Figure 6a is a result of measuring the production level of IFN-γ produced from immune cells of the spleen stimulated by HCV E2 protein in the spleen of the mouse three weeks after immunization with the DNA vector of the present invention,
GⅠ; 200 ㎍의 모조 플라스미드 pTV2로 면역화된 생쥐,GI; Mice immunized with 200 μg mock plasmid pTV2,
GⅡ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2로 면역화된 생쥐,GII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2,
GⅢ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2-mIL-12wt로 면역화된 생쥐,GIII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2-mIL-12wt,
GⅣ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 pTV2-mIL-12mut로 면역화된 생쥐GIV; Mice immunized with 100 μg of pTV2-HCV-gDsE2t and pTV2-mIL-12mut
도 6b는 본 발명의 DNA 벡터로 면역화하고 6주 후에 생쥐의 비장에서 HCV E2 단백질에 의해 자극을 받아 비장의 면역 세포로부터 생성되는 IFN-γ의 생산수준을 측정한 결과이고, Figure 6b is a result of measuring the production level of IFN-γ produced from immune cells of the spleen stimulated by HCV E2 protein in the spleen of the mouse 6 weeks after immunization with the DNA vector of the present invention,
GⅠ; 200 ㎍의 모조 플라스미드 pTV2로 면역화된 생쥐,GI; Mice immunized with 200 μg mock plasmid pTV2,
GⅡ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2로 면역화된 생쥐,GII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2,
GⅢ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2-mIL-12wt로 면역화된 생쥐,GIII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2-mIL-12wt,
GⅣ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 pTV2-mIL-12mut로 면역화된 생쥐GIV; Mice immunized with 100 μg of pTV2-HCV-gDsE2t and pTV2-mIL-12mut
도 6c는 본 발명의 DNA 벡터로 면역화하고 10주 후에 생쥐의 비장에서 HCV E2 단백질에 의해 자극을 받아 비장의 면역 세포로부터 생성되는 IFN-γ의 생산수준을 측정한 결과이고, Figure 6c is a result of measuring the production level of IFN-γ produced from immune cells of the spleen stimulated by HCV E2 protein in the spleen of the mouse 10 weeks after immunization with the DNA vector of the present invention,
GⅠ; 200 ㎍의 모조 플라스미드 pTV2로 면역화된 생쥐,GI; Mice immunized with 200 μg mock plasmid pTV2,
GⅡ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2로 면역화된 생쥐,GII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2,
GⅢ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2-mIL-12wt로 면역화된 생쥐,GIII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2-mIL-12wt,
GⅣ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 pTV2-mIL-12mut로 면역화된 생쥐GIV; Mice immunized with 100 μg of pTV2-HCV-gDsE2t and pTV2-mIL-12mut
도 7은 본 발명의 DNA 벡터로 면역화된 생쥐의 비장에서 면역화 후 다양한 시기에 hghE2t를 발현하는 변형된 CT 26 종양세포를 이용하여 HCV E2에 특이적인 CTL 반응을 측정한 결과이고, 7 is a result of measuring the specific CTL response to HCV E2 using modified CT 26 tumor cells expressing hghE2t at various times after immunization in the spleen of mice immunized with the DNA vector of the present invention,
GⅠ; 200 ㎍의 모조 플라스미드 pTV2로 면역화된 생쥐,GI; Mice immunized with 200 μg mock plasmid pTV2,
GⅡ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2로 면역화된 생쥐,GII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2,
GⅢ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2-mIL-12wt로 면역화된 생쥐,GIII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2-mIL-12wt,
GⅣ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 pTV2-mIL-12mut로 면역화된 생쥐,GIV; Mice immunized with 100 μg of pTV2-HCV-gDsE2t and pTV2-mIL-12mut,
a; 면역화 직후 (0주째), b; 면역화 후 3주 경과,a; Immediately after immunization (week 0), b; 3 weeks after immunization,
c; 면역화 후 6주 경과, d; 면역화 후 10주 경과,c; 6 weeks after immunization, d; 10 weeks after immunization,
e; 면역화 후 14주 경과, f;면역화 후 14주 경과시, 대조군 (CT26-neo 세포)e; 14 weeks after immunization, f; 14 weeks after immunization, control (CT26-neo cells)
도 8a는 본 발명의 DNA 벡터로 면역화된 생쥐에 hghE2t를 발현하는 변형된 CT 26 종양세포를 주입하고 2주 후에 생쥐의 혈청에서 HCV E2에 대한 전체 IgG 항원과 그의 아계열들인 IgG1 및 IgG2a의 수준을 측정한 결과이고, FIG. 8A shows the levels of total IgG antigen against HCV E2 and its subsequences IgG1 and IgG2a in the serum of mice 2 weeks after injection of modified CT 26 tumor cells expressing hghE2t into mice immunized with the DNA vector of the present invention. Is the result of measuring
GⅠ; 200 ㎍의 모조 플라스미드 pTV2로 면역화된 생쥐,GI; Mice immunized with 200 μg mock plasmid pTV2,
GⅡ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2로 면역화된 생쥐,GII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2,
GⅢ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2-mIL-12wt로 면역화된 생쥐,GIII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2-mIL-12wt,
GⅣ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 pTV2-mIL-12mut로 면역화된 생쥐GIV; Mice immunized with 100 μg of pTV2-HCV-gDsE2t and pTV2-mIL-12mut
도 8b는 본 발명의 DNA 벡터로 면역화된 생쥐에 hghE2t를 발현하는 변형된 CT 26 종양세포를 주입하고 2주 후에 생쥐의 혈청에서 HCV E2에 대한 IgG2a 항원 역가와 IgG1 항원 역가의 비율 (IgG2a/IgG1)을 측정한 결과이고, 8B shows the ratio of IgG2a antigen titer and IgG1 antigen titer to HCV E2 in the serum of mice 2 weeks after injection of modified CT 26 tumor cells expressing hghE2t into mice immunized with the DNA vector of the present invention (IgG2a / IgG1 ) Is the result of measuring
GⅠ; 200 ㎍의 모조 플라스미드 pTV2로 면역화된 생쥐,GI; Mice immunized with 200 μg mock plasmid pTV2,
GⅡ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2로 면역화된 생쥐,GII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2,
GⅢ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2-mIL-12wt로 면역화된 생쥐,GIII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2-mIL-12wt,
GⅣ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 pTV2-mIL-12mut로 면역화된 생쥐GIV; Mice immunized with 100 μg of pTV2-HCV-gDsE2t and pTV2-mIL-12mut
도 8c는 본 발명의 DNA 벡터로 면역화된 생쥐에 hghE2t를 발현하는 변형된 CT 26 종양세포를 주입한 후 종양의 부피 변화를 측정한 결과이고, Figure 8c is a result of measuring the volume change of the tumor after injection of modified CT 26 tumor cells expressing hghE2t in mice immunized with the DNA vector of the present invention,
GⅠ; 200 ㎍의 모조 플라스미드 pTV2로 면역화된 생쥐,GI; Mice immunized with 200 μg mock plasmid pTV2,
GⅡ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2로 면역화된 생쥐,GII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2,
GⅢ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2-mIL-12wt로 면역화된 생쥐,GIII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2-mIL-12wt,
GⅣ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 pTV2-mIL-12mut로 면역화된 생쥐GIV; Mice immunized with 100 μg of pTV2-HCV-gDsE2t and pTV2-mIL-12mut
도 8d는 본 발명의 DNA 벡터로 면역화된 생쥐에 hghE2t를 발현하는 변형된 CT 26 종양세포를 주입한 후 생쥐의 생존율을 측정한 결과이고, Figure 8d is a result of measuring the survival rate of the mouse after injection of modified CT 26 tumor cells expressing hghE2t in the mice immunized with the DNA vector of the present invention,
GⅠ; 200 ㎍의 모조 플라스미드 pTV2로 면역화된 생쥐,GI; Mice immunized with 200 μg mock plasmid pTV2,
GⅡ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2로 면역화된 생쥐,GII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2,
GⅢ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 100 ㎍ pTV2-mIL-12wt로 면역화된 생쥐,GIII; Mice immunized with 100 μg pTV2-HCV-gDsE2t and 100 μg pTV2-mIL-12wt,
GⅣ; 100 ㎍의 pTV2-HCV-gDsE2t와 pTV2-mIL-12mut로 면역화된 생쥐GIV; Mice immunized with 100 μg of pTV2-HCV-gDsE2t and pTV2-mIL-12mut
도 9은 IL-12의 생체 내 생물학적 기능을 나타낸 모식도이다. 9 is a schematic diagram showing the biological function of IL-12 in vivo.
▲; p35, ○; p40,▲; p35, ○; p40,
ㆀ; (p40)2, ㆃ; IL-12 (p70)ㆀ; (p40) 2 , iii; IL-12 (p70)
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사람 또는 생쥐 IL-12p40을 암호화하는 유전자들에 있어, 그 분비에 필수적인 역할을 하는 Asn-222 (사람) 또는 Asn-220 (생쥐) 부분을 다른 아미노산으로 치환시킨 사람 또는 생쥐 IL-12p40 소단위체의 돌연변이 유전자들을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention replaces the Asn-222 (human) or Asn-220 (mouse) moiety that plays an essential role in the secretion of genes encoding human or mouse IL-12p40 with other amino acids. Mutant genes of human or mouse IL-12p40 subunits are provided.
또한, 본 발명은 상기 사람 또는 생쥐 IL-12p40 소단위체의 돌연변이 유전자들과 소단위체의 동시 발현을 위한 IRES 서열을 포함하는 유전자 컨스트럭트 및 이를 포함하는 발현 벡터를 제공한다.The present invention also provides a gene construct comprising an IRES sequence for the simultaneous expression of mutant genes and subunits of the human or mouse IL-12p40 subunit and an expression vector comprising the same.
아울러, 본 발명은 HCV의 외피 당단백질 2 (E2) 유전자를 포함하고 이들을 발현시킬 수 있는 DNA 백신 벡터와 Asn-222 (사람)와 Asn-220 (생쥐) 부분이 돌연변이화된 p40 소단위체 유전자를 포함하는 유전자 컨스트럭트 및 이를 포함하는 발현 벡터를 제공한다.In addition, the present invention provides a DNA vaccine vector containing the envelope glycoprotein 2 (E2) gene of HCV and a p40 subunit gene in which Asn-222 (human) and Asn-220 (mouse) portions are mutated. It provides a gene construct comprising and an expression vector comprising the same.
마지막으로, 본 발명은 상기 유전자 컨스트럭트를 면역증강제로서 DNA 백신 면역화 또는 유전자 치료에 이용하는 용도를 제공한다.Finally, the present invention provides the use of the gene construct as an immunopotentiator for DNA vaccine immunization or gene therapy.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은서열번호 1의 염기 서열을 갖는 사람 IL-12p40 또는서열번호 2의 염기 서열을 갖는 생쥐 IL-12p40을 암호화하는 유전자들에 있어, 그 분비에 필수적인 역할을 하는 Asn-222 (사람) 또는 Asn-220 (생쥐) 부분을 다른 아미노산으로 치환시킨 사람 또는 생쥐 IL-12p40 소단위체의 돌연변이 유전자들을 제공한다.The present invention relates to Asn-222 (human), which plays an essential role in the secretion of genes encoding human IL-12p40 having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or mouse IL-12p40 having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 , or Mutant genes of human or mouse IL-12p40 subunits are substituted for the Asn-220 (mouse) portion with another amino acid.
생쥐와 사람 IL-12p40에 대한 아미노산 서열의 상동성을 비교하면, 사람 IL-12p40의 Asn-222에 해당되는 생쥐 IL-12p40의 Asn이 아미노산 서열 220에 위치해 있으며 그 주변 아미노산 서열이 매우 유사하다 (도 1참조).Comparing the homology of the amino acid sequence to the mouse and human IL-12p40, the Asn of mouse IL-12p40 corresponding to Asn-222 of human IL-12p40 is located at amino acid sequence 220 and its surrounding amino acid sequences are very similar ( See FIG. 1 ).
구체적으로, 사람 IL-12p40 소단위체의 222번째 Asn (Asn-222)을 지정하는 코돈 AAC는 CUC, CAG, AUA 등으로 변이될 수 있으며, 이때 각각에 해당하는 아미노산은 Leu, Gln, Ile 이다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 cDNA 상에서 AAC를 CTC 또는 CAG로 바꿈으로써 AAC 코돈이 CUC 또는 CAG 코돈으로 치환되고, 결국 Asn-222 아미노산이 Leu-222 또는 Gln-222 아미노산으로 치환될 수 있는 유전자 (이하 'hp40-N222L' 및 'hp40-N222Q'이라 약칭함)를 제공한다.Specifically, the codon AAC designating the 222nd Asn (Asn-222) of the human IL-12p40 subunit may be mutated to CUC, CAG, AUA, etc., wherein the corresponding amino acids are Leu, Gln, and Ile. In particular, in a preferred embodiment of the present invention, by changing AAC to CTC or CAG on the cDNA, AAC codons are replaced with CUC or CAG codons, resulting in the Asn-222 amino acid being substituted with Leu-222 or Gln-222 amino acids. (Hereinafter abbreviated as 'hp40-N222L' and 'hp40-N222Q').
또한, 사람 IL-12p40 소단위체의 Asn-222 부위와 상동성을 가지는 생쥐 IL-12p40 소단위체에 있어서도 220번째 Asn (Asn-220)을 지정하는 코돈 AAC는 CUC, CAG, AUA 등으로 변이될 수 있으며, 이때 각각에 해당하는 아미노산은 Leu, Gln,Ile 이다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 cDNA 상에서 AAC를 CTC로 바꿈으로써 AAC 코돈이 CUC 코돈으로 치환되고, 결국 Asn-220 아미노산이 Leu-220 아미노산으로 치환될 수 있는 유전자 (이하 'mp40-N220L'이라 약칭함)를 제공한다.In addition, even in the mouse IL-12p40 subunit homologous to the Asn-222 region of the human IL-12p40 subunit, the codon AAC designating the 220th Asn (Asn-220) may be mutated to CUC, CAG, AUA, or the like. In this case, the corresponding amino acids are Leu, Gln, and Ile. In particular, in a preferred embodiment of the present invention, by converting AAC to CTC on the cDNA, AAC codons are replaced with CUC codons, resulting in the Asn-220 amino acid being substituted with Leu-220 amino acid (hereinafter referred to as 'mp40-N220L'). Abbreviated).
본 발명의 돌연변이 유전자 hp40-N222L, hp40-N222Q와 mp40-N220L은서열번호 3, 서열번호 4및서열번호 5로 기재되는 아미노산 서열을 코딩한다.The mutant genes hp40-N222L, hp40-N222Q and mp40-N220L of the present invention encode the amino acid sequences set forth in SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 5 .
또한, 본 발명은 상기 사람 또는 생쥐 IL-12p40 소단위체의 돌연변이 유전자들과 소단위체의 동시 발현을 위한 IRES 서열을 포함하는 유전자 컨스트럭트 및 이를 포함하는 발현 벡터를 제공한다.The present invention also provides a gene construct comprising an IRES sequence for the simultaneous expression of mutant genes and subunits of the human or mouse IL-12p40 subunit and an expression vector comprising the same.
우선, 본 발명은 상기 유전자들을 포함하는 hp40-N222L/IRES/hp35, hp40-hp35/IRES/hp40-N222L 및 mp35/IRES/mp40-N220L 유전자를 제공한다. hp40-N222L/IRES/hp35 유전자 및 hp35/IRES/hp40-N222L 유전자는 Asn-222가 Leu-222으로 돌연변이화된 사람의 p40 소단위체 유전자와 함께 p35 소단위체를 코딩하는 유전자를 포함하고, mp35/IRES/mp40-N220L 유전자는 Asn-220 부분이 Leu-220으로 돌연변이화된 생쥐의 p40 소단위체 유전자와 함께 p35 소단위체를 코딩하는 유전자를 포함하며, 각각의 유전자 모두는 소단위체의 동시 발현을 위한 IRES 서열을 포함한다. hp40-N222L/IRES/hp35, hp35/IRES/hp40-N222L 및 mp35/IRES/mp40-N220L 유전자에서 IRES는 EMCV (encephalomyocarditis) 유래의 것을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. IRES 서열은 상기 두 유전자의 발현시 p40 소단위체와 p35 소단위체를 코딩하는 유전자의 동시 발현을 위해 바람직하다.First, the present invention provides hp40-N222L / IRES / hp35, hp40-hp35 / IRES / hp40-N222L and mp35 / IRES / mp40-N220L genes containing the genes. The hp40-N222L / IRES / hp35 gene and the hp35 / IRES / hp40-N222L gene include genes encoding the p35 subunit together with the p40 subunit gene of humans in which Asn-222 has been mutated to Leu-222, mp35 / The IRES / mp40-N220L gene contains a gene encoding the p35 subunit along with the p40 subunit gene in mice in which Asn-220 has been mutated to Leu-220, each of which is intended for simultaneous expression of subunits. It includes the IRES sequence. In the hp40-N222L / IRES / hp35, hp35 / IRES / hp40-N222L and mp35 / IRES / mp40-N220L genes, it is preferable to use IRES derived from encephalomyocarditis (EMV), but not limited thereto. IRES sequences are preferred for the simultaneous expression of genes encoding p40 subunits and p35 subunits upon expression of the two genes.
본 발명은 또한 상기에서 제공된 hp40-N222L/IRES/hp35, hp35/IRES/hp40-N222L 및 mp35/IRES/mp40-N220L 유전자를 각각 포함하는 발현 벡터인 pGX0-hp40-N222L/IRES/hp35, pGX0-hp35/IRES/hp40-N222L 및 pTV2-mp35/IRES/mp40-N220L을 제공한다.The present invention also provides pGX0-hp40-N222L / IRES / hp35, pGX0-, which are expression vectors comprising the hp40-N222L / IRES / hp35, hp35 / IRES / hp40-N222L and mp35 / IRES / mp40-N220L genes, respectively provided above. Available in hp35 / IRES / hp40-N222L and pTV2-mp35 / IRES / mp40-N220L.
본 발명에서는 바람직한 실시예의 하나로 pTV2 DNA 백신 벡터 (Song, M. K. et al.,J. Virol., 74:2920-2925, 2000)의 엠피실린 저항성 유전자 (ampicillin resistant gene) 대신 카나마이신 저항성 유전자 (kanamycin resistant gene)를 삽입시킴으로써 임상 실험이 가능하도록 고안된 DNA 백신 벡터인 pGX0 플라스미드의 외래 유전자 삽입 부위에 hp40-N222L/IRES/hp35 및 hp35/IRES/hp40-N222L 유전자를 삽입하였다. 또한 pTV2 DNA 백신 벡터 의 외래 유전자 삽입 부위에 mp35/IRES/mp40-N220 유전자를 삽입하였다. 그러나, 상기 발현 벡터의 제조에 이용된 플라스미드 이외에도 다양한 원핵 세포용 또는 진핵 세포용 벡터가 알려져 있으므로 발현의 목적에 따라 상기 플라스미드 이외에 다른 발현 벡터를 용이하게 이용할 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 또한 발현 벡터의 외래 유전자 삽입 부위에 삽입되는 유전자의 크기, 염기서열 등도 공지의 기술에 의해 다양하게 변화시킬 수 있다.Kanamycin resistant gene instead of the ampicillin resistant gene of the pTV2 DNA vaccine vector (Song, MK et al., J. Virol. , 74: 2920-2925, 2000) as one preferred embodiment in the present invention The genes hp40-N222L / IRES / hp35 and hp35 / IRES / hp40-N222L were inserted into the foreign gene insertion sites of the pGX0 plasmid, which is a DNA vaccine vector designed for clinical trials. Also, the mp35 / IRES / mp40-N220 gene was inserted into the foreign gene insertion site of the pTV2 DNA vaccine vector. However, since a variety of prokaryotic or eukaryotic cells vectors are known in addition to the plasmid used in the preparation of the expression vector, it will be apparent to those skilled in the art that other expression vectors other than the plasmid may be readily used depending on the purpose of expression. In addition, the size, nucleotide sequence, etc. of the gene inserted into the foreign gene insertion site of the expression vector can also be variously changed by known techniques.
상기의 발현 벡터 pGX0-hp35/IRES/hp40-N222L과 pGX0-hp40-N222L/IRES/hp35은 2001년 2월 26일자로, 그리고 pTV2-mp35/IRES/mp40-N220L는 2000년 2월 29일자로 한국생명공학연구원 유전자은행에 기탁되었다 (수탁번호: KCTC 0969BP, KCTC 0970BP 및 KCTC 0745BP).The expression vectors pGX0-hp35 / IRES / hp40-N222L and pGX0-hp40-N222L / IRES / hp35 are dated February 26, 2001, and pTV2-mp35 / IRES / mp40-N220L are dated February 29, 2000. It was deposited with the Korea Biotechnology Research Institute Gene Bank (Accession No .: KCTC 0969BP, KCTC 0970BP and KCTC 0745BP).
p35와 p40 소단위체의 동시 발현은 생물학적으로 활성을 갖는 IL-12p70을 얻기 위해 필수적이기 때문에, 본 발명에서는 hp35 및 hp40 소단위체를 각각 발현하도록 하는 pCIN-hp35 및 pCIN-hp40 이외에도 EMCV의 IRES를 이용한 양전사 (bicistronic)적 발현 벡터인 pGX0-hp40/IRES/hp35 및 pGX0-hp35/IRES/hp40을 제작하였다. 사람 IL-12의 합성, 분비, 그리고 특이적 활성에 N-당쇄화가 미치는 영향을 이해하기 위해서 먼저 p35와 p40 소단위체에 존재하는 잠재적인 N-당쇄화 부분의 Asn 잔기를 부분지정 돌연변이화 (site-directed mutagenesis)를 통해 다른 아미노산 잔기로 치환하였으며 (도 2참조), 돌연변이 단백질에 대한 야생형 단백질의 면역 블러팅 (immunoblot) 결과 (도 3a, 도 3b및도 3c참조) hp35 소단위체의 Asn-127, -141, hp40 소단위체의 Asn-222,-303의 4부분이 N-당쇄화 부분으로 이용되고 있음을 확인할 수 있다.Since co-expression of p35 and p40 subunits is essential for obtaining IL-12p70 which is biologically active, in the present invention In addition to pCIN-hp35 and pCIN-hp40 to express the hp35 and hp40 subunits, pGX0-hp40 / IRES / hp35 and pGX0-hp35 / IRES / hp40, which are bibictronic expression vectors using IRES from EMCV, were prepared. . To understand the effect of N-glycosylation on the synthesis, secretion, and specific activity of human IL-12, we first site-directed mutagenesis of the Asn residues of potential N-glycosylation moieties present in the p35 and p40 subunits. -directed mutagenesis) to substitute for other amino acid residues (2), Immunoblot of wild-type protein against mutant protein (3A, 3BAndFig 3c4) Asn-127, -141 of the hp35 subunit and Asn-222, -303 of the hp40 subunit are used as N-glycosylation moieties.
또한, 본 발명자들은 hIL-12p70의 합성, 이종이합체화 (heterodimerization) 및 분비에 미치는 hp35 또는 hp40의 N-당쇄화 효과를 조사하기 위하여, 각각의 야생형 유전자 또는 그의 N-당쇄화 돌연변이 유전자들을 포함하는 hIL-12 발현 벡터들로 세포를 형질전환시킨 후 이로부터 얻은 배양 상등액 및 세포 파쇄물을 이용하여 ELISA 분석을 수행하였다.In addition, the inventors of the present invention, to investigate the N-glycosylation effect of hp35 or hp40 on the synthesis, heterodimerization and secretion of hIL-12p70, including each wild-type gene or its N-glycosylated mutant genes Cells were transformed with hIL-12 expression vectors and ELISA assays were performed using the culture supernatants and cell debris obtained therefrom.
그 결과, hp35의 Asn-127은 IL-12p70의 세포 내 이종이합체화 뿐 아니라 그 분비의 감소에도 영향을 주고 있음을 알 수 있다. 하지만 hp35의 Asn-141은 야생형 hp35와 비교할 때 IL-12p40 및 IL-12p70의 이종이합체화와 분비에 큰 영향을 주는 것처럼 보이지 않았다 (표 1참조).As a result, it can be seen that Asn-127 of hp35 not only affects intracellular heterodimerization of IL-12p70 but also decreases its secretion. However, hp35 Asn-141 did not appear to have a significant effect on the heterodimerization and secretion of IL-12p40 and IL-12p70 compared to wild-type hp35 (see Table 1 ).
hp40의 Asn-135와 Asn-222의 돌연변이는 IL-12p70의 분비에는 영향을 주지 않지만 IL-12p40의 분비를 현저히 감소시킴을 알 수 있었다. 특히 Asn-222의 경우 hp40의 분비가 야생형 hp40에 비해 약 12% 정도까지 감소하였음을 알 수 있었다. hp40의 Asn-135는 면역 블러팅 결과 N-당쇄화가 이루어지지 않은 부분임에도 불구하고 Asn-135의 아미노산에서 상기 효과가 관찰되었는데, 이는 Asn-135의 아스파라긴 (Asn)이 그 자체로서 hp40의 분비에 중요한 부분이 될 수 있음을 의미한다. Asn-222의 아미노산은 글루타민 (Gln) 이외에 루신 (Leu)으로 대체된 경우에도 동일한 분비 양상을 나타내는 것으로 보아, 이러한 현상은 Asn-222의 N-당쇄화의 소실에 의한 것으로 생각되어 진다 (표 1참조). 따라서, Asn-222에서의 N-당쇄화가 이종이량체 hIL-12, hIL-12p70이 아니라 hIL-12p40가 단독으로 분비되는데 요구되어짐을 알 수 있었다.Mutations of Asn-135 and Asn-222 of hp40 did not affect the secretion of IL-12p70 but significantly reduced the secretion of IL-12p40. In particular, Asn-222 secretion of hp40 was reduced by about 12% compared to wild-type hp40. Although Asn-135 of hp40 was a part of N-glycosylation which resulted from immunoblotting, the effect was observed in the amino acid of Asn-135, which is asparagine (Asn) of Asn-135 itself to the secretion of hp40 It can be an important part. The amino acid of Asn-222 shows the same secretion pattern when it is replaced with leucine (Leu) in addition to glutamine (Gln), which is thought to be due to the loss of N-glycosylation of Asn-222 ( Table 1 Reference). Therefore, it can be seen that N-glycosylation in Asn-222 is required to secrete hIL-12p40 alone, not heterodimers hIL-12 and hIL-12p70.
상기 결과들을 통하여 본 발명자들은 Asn-222에서의 N-당쇄화가 hIL-12p70의 이종이합체화와 분비에는 요구되지 않지만 hIL-12p40의 분비에는 필수적인 역할을 하는 반면, Asn-127에서의 hp35 N-당쇄화가 hIL-12p70의 이종이합체화와 분비에 중요한 역할을 수행함을 확인하였다.Based on these results, we found that while N-glycosylation in Asn-222 is not required for heterodimerization and secretion of hIL-12p70, but plays an essential role in the secretion of hIL-12p40, hp35 N-sugar chain in Asn-127 It was confirmed that the painter plays an important role in heterodimerization and secretion of hIL-12p70.
본 발명자들은 hIL-12의 당쇄화가 생물학적 활성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 야생형 hIL-12와 잠재적 N-당쇄화 부위의 돌연변이를 포함하는 그의 유도체들의 IFN-γ유도능 (induction ability)을 ELISA로 분석하였다.In order to investigate the effect of glycosylation of hIL-12 on biological activity, the present inventors conducted the ELISA for the IFN-γ induction ability of wild type hIL-12 and its derivatives including mutations of potential N-glycosylation sites. Analyzed.
그 결과, IFN-γ유도능이라는 면에서 야생형과 그의 모든 유도체들 사이에 Asn-135 및/또는 Asn-222에서 돌연변이된 hp40 유도체들의 유전자와 야생형 hp35 유전자를 동시에 형질전환시켜 얻어진 배양 상등액은 야생형 또는 다른 hp40 돌연변이체들에 비하여 증가된 IFN-γ유도능을 나타내었다 (표 1참조). 또한 상기 두 상등액에 야생형 hp40에 비해 부족한 hp40의 양을 보충하여 동일한 실험을 수행한 경우, 증가되었던 IFN-γ유도능이 야생형과 비슷한 수준으로 감소됨을 확인하였다 (표 1참조). 이러한 결과는 hIL-12p70의 길항물질 (antagonists)로 알려져 있는 hIL-12p40의 수준이 hp40-N135Q 및/또는 hp40-N222Q를 포함하는 돌연변이체들의 배양 상등액 내에 다른 돌연변이체들에 비하여 상대적으로 매우 낮기 때문임을 제시하며, Asn-135 및/또는 Asn-222의 돌연변이에 의해서 생성된 hp70이 돌연변이에 의해서 그 활성이 증가된 것은 아님을 나타내 주고 있다.As a result, the culture supernatant obtained by simultaneously transforming the gene of the Asn-135 and / or Asn-222 mutated hp40 derivatives and the wild type hp35 gene between the wild type and all derivatives thereof in terms of IFN-γ inducing ability was wild type or It showed increased IFN- [gamma] induction compared to other hp40 mutants (see Table 1 ). In addition, when the same experiment was performed by supplementing the two supernatants with insufficient amount of hp40 compared to wild type hp40, it was confirmed that the increased IFN-γ inducing ability was reduced to a level similar to that of wild type (see Table 1 ). This result is because the level of hIL-12p40, known as antagonists of hIL-12p70, is relatively low compared to other mutants in the culture supernatant of mutants comprising hp40-N135Q and / or hp40-N222Q. It is shown that the hp70 produced by the mutation of Asn-135 and / or Asn-222 does not increase the activity by the mutation.
또한, 본 발명자들은 hp40의 Asn-222에서의 당쇄화가 어떻게 hIL-12p40의 분비를 감소시키는지 조사하기 위하여 일정한 양의 돌연변이 유전자를 포함하는 발현 벡터를 다양한 양의 야생형 hp35 DNA와 함께 세포에 동시 형질감염시켜 배양한 후 증폭된 사람 IFN-γ의 양을 ELISA로 측정하였다.In addition, the present inventors have co-transformed cells with various amounts of wild-type hp35 DNA with expression vectors containing a constant amount of mutant genes to investigate how glycosylation of hp40 in Asn-222 reduces the secretion of hIL-12p40. After infection and culture, the amount of amplified human IFN-γ was measured by ELISA.
일반적으로 p35 소단위체는 단독으로 분비되지 않으며 p40과 결합되어 IL-12p70의 형태로 분비되는 반면 p40 소단위체는 단량체 (monomer) 또는 동종이량체 (homodimer)의 형태로 분비되는데, 이는 p35 소단위체가 아닌 p40 소단위체가 IL-12p70의 분비에 있어서 주요 요소로 작용함을 암시하는 것이다. 이러한 사실과 일치하게 상기 실험 결과, hIL-12p70의 분비량은 야생형 hp40과 hp40-N222Q 돌연변이 모두에서 형질감염된 hp35 DNA의 양에 비례하여 증가하였다 (표 1참조). 이러한 결과는 분비 결함 (secretion defect)을 갖는 hp40 소단위체가 hp35 소단위체와 결합되면 IL-12p70의 형태로 분비됨을 나타내는 것으로, hp35 소단위체가 hIL-12p70의 분비에 있어 또 다른 작용을 함을 암시하는 것이다. 최근에 hp40 내 형태적인 변화 (conformational change)가 hp35와의 결합에 의한 것임을 나타내는 연구가 보고되어 IL-12p70 분비에 있어 hp35 소단위체의 기여 가능성을 제시해준 바 있다 (Yoon, C et al.,EMBO J.,19:3530-3534, 2000). 상기 연구와 본 발명의 결과를 종합해 보면, Asn-222에의 당쇄화를 포함하는 hp40이 그 자체로는 분비에 결함을 갖지만 hp35와의 결합을 통한 hp40 부위의 형태적인 변화에 기인하여 hp70 형태로 분비될 수 있음을 알 수 있다.Generally, p35 subunits are not secreted alone and are bound to p40 and secreted in the form of IL-12p70, whereas p40 subunits are secreted in the form of monomers or homodimers, which are not p35 subunits. This suggests that the p40 subunit acts as a major factor in the secretion of IL-12p70. Consistent with this fact, the results of the experiment showed that the secretion of hIL-12p70 increased in proportion to the amount of transfected hp35 DNA in both wild type hp40 and hp40-N222Q mutations (see Table 1 ). These results indicate that the hp40 subunit with secretion defect is secreted in the form of IL-12p70 when combined with the hp35 subunit, suggesting that the hp35 subunit has another effect on the secretion of hIL-12p70. . Recently, studies indicating that conformational changes in hp40 are due to binding to hp35 have been reported, suggesting the potential contribution of hp35 subunits to IL-12p70 secretion (Yoon, C et al., EMBO J). , 19: 3530-3534, 2000). Taken together, the above study and the results of the present invention show that hp40, including glycosylation to Asn-222, is defective in itself but secreted in the form of hp70 due to morphological changes in the hp40 site through binding to hp35. It can be seen that.
또한 본 발명자들은 p35와 p40 소단위체의 한 세포 내에서의 동시 발현을 유도함으로써 p40의 분비는 더욱 감소시키고자 하는 목적과 사용된 벡터 내의 싸이토 메갈로 바이러스 프로모터 (cytomegalovirus promoter, CMV)보다 IRES를 이용한 유전자의 발현 수준이 낮다는 사실을 통해 p40 유전자를 IRES 뒤에 위치시키는 것이 보다 낮은 p40의 생성을 유도함으로써 그 분비량도 낮추고자 하는 목적으로 hp40/IRES/hp35와 hp35/IRES/hp40 컨스트럭트를 제조하였다. 또한 각각의 플라스미드에서 hp40 유전자 대신 hp40-N222L 유전자가 치환되어 있는 hp40-N222L/IRES/hp35와 hp35/IRES/hp40-N222L 컨스트럭트를 제조하였다 (표 1참조).hp40/IRES/hp35와 hp40-N222L/IRES/hp35 컨스트럭트를 비교해 보면 후자에서 hp40의 분비가 약 7% 정도로 감소됨을 알 수 있는데 이는 hp35 컨스트럭트와 hp40-N222L 컨스트럭트를 각각 전기 천공하였을때 hp40의 분비가 12% 정도임을 감안할때 보다 그 분비가 감소하였음을 나타낸다. 즉, hp35 컨스트럭트와 hp40-N222L 컨스트럭트를 전기 천공시에는 두 플라스미드가 모두 한 세포에 형질전환되지 않을 경우가 발생할 수 있고 따라서 hp40-N222L 유전자 단독으로 세포에서 발현되면 hp70 분비없이 hp40이 소량 분비되므로, hp35와 hp40-N222L 유전자가 동시에 발현되는 hp40-N222L/IRES/hp35 유전자 보다 hp40의 분비가 다소 높을 것이라고 추측할 수 있다. 또한 hp40/IRES/hpp35 컨스트럭트와 hp35/IRES/hp40 컨스트럭트를 비교하여 보면, IRES 뒤쪽에 hp40 유전자를 배열시킴으로써 그 발현을 낮추었을때 hp70의 발현 및 분비는 그 차이가 크지 않음에 비해 hp40의 발현 및 분비는 매우 감소하였음을 관찰할 수 있다. 또한 hp40 유전자 대신 hp40-N222L 유전자를 hp35/IRES/hp40 컨스트럭트에 도입하여 hp35/IRES/hp40-N222L 컨스트럭트를 제작하였을 경우에는 hp40의 분비 수준이 0.3% 정도로 더욱 감소함을 알 수 있다. 본 실험에서는 결과적으로 hp35/IRES/hp40-N222L 컨스트럭트가 hp70의 분비 수준을 유지하면서 hp40의 분비를 최소화 할 수 있는 컨스트럭트임을 확인할 수 잇었다.In addition, the present inventors have found that the use of IRES rather than the cytomegalovirus promoter (CMV) in the vector used for the purpose of further reducing p40 secretion by inducing co-expression of p35 and p40 subunits in a cell. Due to the low expression level of the gene, placing the p40 gene behind the IRES induces lower p40 production, resulting in the lower hp40 / IRES / hp35 and hp35 / IRES / hp40 constructs. It was. In addition, hp40-N222L / IRES / hp35 and hp35 / IRES / hp40-N222L constructs were prepared in which each of the plasmids replaced the hp40-N222L gene instead of the hp40 gene (see Table 1 ). Comparing the N222L / IRES / hp35 constructs, the latter shows that the hp40 secretion is reduced by about 7%, which means that the hp40 secretion is 12 when the hp35 construct and the hp40-N222L construct are electroporated, respectively. Considering the percentages, the secretion is reduced. In other words, when electroporation of the hp35 construct and the hp40-N222L construct, both plasmids may not be transformed into a single cell. Therefore, if the hp40-N222L gene is expressed in a cell with the hp40-N222L gene alone, the hp40 is not secreted. Since a small amount of secretion, it can be assumed that the hp40 secretion is somewhat higher than the hp40-N222L / IRES / hp35 gene, which is the expression of both hp35 and hp40-N222L gene. In addition, when comparing the hp40 / IRES / hpp35 construct and the hp35 / IRES / hp40 construct, the expression and secretion of hp70 is not significant when the expression is lowered by arranging the hp40 gene at the back of IRES. It can be observed that the expression and secretion of hp40 was greatly reduced. In addition, when the hp35 / IRES / hp40-N222L construct was manufactured by introducing the hp40-N222L gene into the hp35 / IRES / hp40 construct instead of the hp40 gene, the secretion level of hp40 was further reduced to about 0.3%. . In this experiment, we found that the hp35 / IRES / hp40-N222L construct is a construct that minimizes the release of hp40 while maintaining the hp70 secretion level.
아울러, 본 발명은 HCV-1b의 E2 유전자를 포함하고 이들을 발현시킬 수 있는 DNA 백신 벡터와 Asn-222 (사람)와 Asn-220 (생쥐) 부분이 돌연변이화된 p40 소단위체 유전자를 포함하는 유전자 컨스트럭트를 제공한다.In addition, the present invention provides a gene vaccine comprising a DNA vaccine vector containing the E2 gene of HCV-1b and a p40 subunit gene in which Asn-222 (human) and Asn-220 (mouse) portions are mutated. Provide trucks.
먼저, 본 발명자들은 본 발명의 hIL-12 돌연변이 유전자를 DNA 백신과 같은 유전자 요법 (gene theraphy)에 사용할 수 있는지 그 가능성을 조사하기 위하여, hp40 유전자의 Asn-222와 유사한 생쥐 IL-12p40 (mp40) 유전자의 염기서열을 조사하였다. 그 결과, 본 발명자들은 생쥐 p40의 Asn-220 아미노산이 사람 p40의 Asn-222와 매우 유사한 부위에 존재하며 현재까지 그의 아미노산 서열이 N-당쇄화되어 있다고 알려져 있지 않음을 확인하였다 (도 1참조). 이에, 본 발명자들은 mp40 유전자의 돌연변이, 즉 아미노산 서열 중 220번째 Asn을 부분 지정 돌연변이화 (Site-directed mutagenesis)에 의해 Leu 코돈으로 치환하여 동물 세포에서 발현 가능한 생쥐 IL-12p40 돌연변이 유전자가 포함된 pCIN-mp40-N220L 벡터를 완성하였다.First, we investigated the possibility of using the hIL-12 mutant gene of the present invention in gene theraphy, such as DNA vaccines, in a mouse IL-12p40 (mp40) similar to the Asn-222 of the hp40 gene. The base sequence of the gene was examined. As a result, the inventors confirmed that the Asn-220 amino acid of mouse p40 exists at a site very similar to Asn-222 of human p40 and its amino acid sequence is not known to be N-glycosylated until now (see FIG. 1 ). . Therefore, the present inventors have identified a pCIN containing a mouse IL-12p40 mutant gene which can be expressed in animal cells by mutating the mp40 gene, that is, the 220 th Asn of the amino acid sequence by Leu codon by site-directed mutagenesis. The mp40-N220L vector was completed.
또한, 본 발명자들은 p40과 p35 소단위체를 코딩하는 동시에 발현하면서 DNA 면역화에 사용할 수 있는 벡터를 제작하기 위하여 이미 소동물에서 DNA 백신 벡터로 사용된 바 있는 진핵세포 발현 벡터인 pTV2 벡터 (Lee et al.,J. Virol.,72:8430-8436, 1998; Cho et al.,Vaccine,17:1136-1144, 1999)에 mp35/IRES/mp40 단편을 삽입함으로써 pTV2-mp35/IRES/mp40 벡터를 완성하였다. 아울러, 본 발명자들은 상기 실험에서 hp35/IRES/hp40-N222L 유전자가 hp70의 분비를 유지하면서 hp40의 분비를 최소화할 수 있다는 사실을 관찰하였기에 이를 근거로 하여, 본 발명의 생쥐 IL-12p40의 Asn-220 돌연변이 유전자를 포함하면서 p35를 동시에 발현시키는 벡터로서 pTV2-mp35/IRES/mp40-N220L 벡터를 완성하였다.In addition, the present inventors have expressed pTV2 vector (Lee et al.), Which is an eukaryotic expression vector that has already been used as a DNA vaccine vector in small animals to produce a vector that can be used for DNA immunization while simultaneously expressing p40 and p35 subunits. , J. Virol., 72: 8430-8436, 1998; Cho et al., Vaccine, 17: 1136-1144, 1999) to complete the pTV2-mp35 / IRES / mp40 vector by inserting the mp35 / IRES / mp40 fragment. It was. In addition, the present inventors observed that the hp35 / IRES / hp40-N222L gene can minimize the secretion of hp40 while maintaining the secretion of hp70, and based on this, Asn- of mouse IL-12p40 of the present invention The pTV2-mp35 / IRES / mp40-N220L vector was completed as a vector that simultaneously expresses p35 while including a 220 mutant gene.
상기의 pTV2-mp35/IRES/mp40-N220L 벡터는 한국생명공학연구원 유전자은행에2000년 2월 29일자로 기탁하였다 (수탁번호 : KCTC 0745BP).The pTV2-mp35 / IRES / mp40-N220L vector was deposited with the Korea Biotechnology Research Institute Gene Bank on February 29, 2000 (Accession Number: KCTC 0745BP).
마지막으로, 본 발명자들은 진핵세포에서 HCV-E2 단백질을 발현할 수 있도록 시미안 바이러스 40의 복제 시작점 (simian virus 40 replication origin, SV40 ori), 싸이토메갈로바이러스 프로모터 (cytomegalovirus promoter, CMV), 아데노바이러스 (adenovirus)의 삼중 선도 서열 (tripartite leader sequence, TPL), 다중 클로닝 서열 (multiple cloning sequence, MCS), SV40 폴리아데닐화 서열 (polyadenylation sequence, polyA) 및 엠피실린 저항성 유전자 (ampicilin resistance gene: AmpR) 등으로 구성되고, HCV-E2 유전자가 다중 클로닝 서열 내에 클로닝 되어 있는 pTV2-HCV-E2 DNA 백신 벡터를 제조하였다 (Song M. K., et al.,J. Virol.,74:2920-2925, 2000) (도 4참조). 상기에 사용된 E2 유전자는 소수성 아미노 잔기 (hydrophobic amino acid residue)를 포함하는 카르복실 말단 (carboxyl-terminal: C-terminal) 부위를 제거하여 단백질의 분비를 용이하게 하였으며, 아미노실 말단 (aminocyl-terminal: N-terminal) 부위에 허피스 바이러스 (Herpesvirus: HSV) 외피 당단백질 D (glycoprotein D: gD)의 신호 서열 (signal sequence: s)을 연결시켜 단백질의 발현 및 세포의 분비를 효율화하고자 하였다.Finally, the inventors of the present invention describe simian virus 40 replication origin (SV40 ori), cytomegalovirus promoter (CMV), adenovirus to express HCV-E2 protein in eukaryotic cells. tripartite leader sequence (adenovirus), multiple cloning sequence (MCS), SV40 polyadenylation sequence (polyA) and ampicilin resistance gene (AmpR) A pTV2-HCV-E2 DNA vaccine vector was constructed, wherein the HCV-E2 gene was cloned into multiple cloning sequences (Song MK, et al., J. Virol., 74: 2920-2925, 2000) ( FIG. 4 ). The E2 gene used above facilitates the secretion of proteins by removing the carboxyl-terminal (C-terminal) region containing a hydrophobic amino acid residue, and the aminocyl-terminal. : The signal sequence (s) of the herpesvirus (HSV) envelope glycoprotein D (gD) was linked to the N-terminal to improve protein expression and cell secretion.
상기와 같이 제작된 발현 벡터에서 생쥐 IL-12p40의 Asn-220 돌연변이화에 따른 IL-12p40 및 IL-12p70의 분비 양상을 확인하기 위하여 상기 벡터들을 세포에 형질전환시킨 후 세포 파쇄물과 세포 배양액을 얻어 생쥐 IL-12의 분비량을 ELISA (Pharmigen사)로 측정하였다. 그 결과, 본 발명의 mp40-N220L 돌연변이체들은 IL-12p40 및 IL-12p70의 분비 및 그의 생물학적 활성이라는 측면에서 볼 때 hp40의Asn-222 돌연변이체들과 거의 유사한 특성을 나타내었다 (표 1참조).In order to confirm the secretion of IL-12p40 and IL-12p70 according to Asn-220 mutation of mouse IL-12p40 in the expression vector prepared as described above, cells were transformed into cells and cell lysates and cell culture medium were obtained. The amount of mouse IL-12 was measured by ELISA (Pharmigen). As a result, mp40-N220L mutants of the present invention showed almost similar characteristics to Asn-222 mutants of hp40 in terms of secretion of IL-12p40 and IL-12p70 and their biological activity (see Table 1 ). .
마지막으로, 본 발명은 Asn-222 (사람)와 Asn-220 (생쥐) 부분이 돌연변이화된 p40 소단위체 유전자를 포함하는 유전자 컨스트럭트를 면역증강제로서 DNA 백신 면역화 또는 유전자 치료에 이용하는 용도을 제공한다.Finally, the present invention A gene construct comprising a p40 subunit gene in which Asn-222 (human) and Asn-220 (mouse) portions are mutated is provided for use as an immunopotentiator for DNA vaccine immunization or gene therapy.
상기 방법은 AIDS, C형 및 B형 간염, 암, 독감, 결핵, 말라리아 등 인체 내 면역력 증가에 의해 치유될 수 있는 질병의 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있다.The method can be usefully used for the prevention and treatment of diseases that can be cured by increased immunity in the human body, such as AIDS, hepatitis C and B, cancer, flu, tuberculosis, malaria.
이전의 보고에 따르면, HCV-E2 항원 (pTV2-gDsE2t)을 암호화하는 플라스미드의 DNA 예방접종이 접종 후 3주 후에 항원-특이적인 체액성 (antigen-specific humoral) 및 세포-매개성 면역 반응 (cell-mediated immune response)을 유도하는데 충분함이 확인되었다. 이에 본 발명자들은 본 발명의 돌연변이 mIL-12 유전자가 야생형 mIL-12 유전자와 비교하여 생체 내 항원-특이적인 면역 반응에 효과적으로 영향을 미칠 수 있는지, 그리고 그러한 효과가 언제까지 지속적으로 유지될 수 있는지를 조사하기 위하여, 상기에서 제조된 본 발명의 DNA 백신 벡터를 생쥐에 추가로 접종한 후 HCV-E2 특이적인 항체 생성 여부를 정제된 hGH-E2 단백질을 이용하여 ELISA 방법을 통해 조사하였다.According to previous reports, DNA immunization of plasmids encoding HCV-E2 antigen (pTV2-gDsE2t) resulted in antigen-specific humoral and cell-mediated immune responses (cell) three weeks after inoculation. Enough to induce a mediated immune response. The present inventors have therefore determined whether the mutant mIL-12 genes of the present invention can effectively affect antigen-specific immune responses in vivo compared to wild-type mIL-12 genes and how long such effects can be sustained. In order to investigate, after further inoculating the DNA vaccine vector of the present invention into mice, whether HCV-E2 specific antibody was produced or not was examined by ELISA using purified hGH-E2 protein.
그 결과, HCV E2 DNA 백신은 음성 대조군 수준 보다 상당히 높은 전신성 (systemic) HCV E2-특이적인 전체 IgG, IgG1 및 IgG2a 수준을 유도하였으며, 돌연변이 mIL-12 유전자 또는 야생형 mIL-12 유전자와의 동시 주입은 HCV E2 DNA 백신이 단독으로 투여된 경우와 비교하여 다소 높은 수준의 전체 IgG 수준을 나타내었다. IgG1의 수준도 HCV E2 DNA가 투여된 군과 비교하여 다소 높은 수준을 나타내었다. 반대로, HCV E2에 대한 IgG2a의 수준은 야생형 mIL-12 투여군에서 약간 증가되었고 HCV E2 DNA 단독 투여군과 비교해서는 돌연변이 mIL-12 투여군에서 상당히 증가되었다. 게다가, Th1 면역반응의 간접적인 표시자 (indicator)로 일반적으로 받여들여지고 있는 IgG2a/IgG1의 비는 IgG2 수준의 양상이 유사한 돌연변이 mIL-12 투여군에서 가장 높게 나타났다 (도 5a, 5b, 5c및5d참조). 이러한 결과는 돌연변이 mIL-12 유전자가 야생형 mIL-12 투여군 또는 HCV E2 단독 투여군에 비하여 체액성 면역 반응에 있어서 IgG1에서 IgG2a로의 IgG 소그룹의 전이에 상당한 영향을 미침을 나타내며 돌연변이 IL-12 유전자가 Th1 형태의 면역 반응을 유도함을 암시한다. 또한 이러한 효과는 DNA 추가 접종 후 0, 3, 6, 10 주에도 그대로 유지되는 양상을 나타내었다.As a result, the HCV E2 DNA vaccine induced systemic HCV E2-specific total IgG, IgG1 and IgG2a levels significantly higher than the negative control levels, and co-injection with the mutant mIL-12 gene or wild type mIL-12 gene It showed somewhat higher levels of total IgG levels compared to when the HCV E2 DNA vaccine was administered alone. The level of IgG1 was also somewhat higher compared to the group administered with HCV E2 DNA. In contrast, the level of IgG2a for HCV E2 was slightly increased in the wild type mIL-12 group and significantly increased in the mutant mIL-12 group compared to the HCV E2 DNA alone group. In addition, the ratio of IgG2a / IgG1 generally accepted as an indirect indicator of the Th1 immune response was highest in the mutant mIL-12 administration group with similar levels of IgG2 levels (see FIGS. 5A, 5B, 5C and 5D ). ). These results indicate that the mutant mIL-12 gene has a significant effect on the transfer of IgG subgroups from IgG1 to IgG2a in humoral immune responses compared to wild type mIL-12 or HCV E2 alone. Suggests an immune response. In addition, the effect was maintained even at 0, 3, 6, 10 weeks after DNA boosting.
또한, 본 발명자들은 세포-매개성 면역 반응의 역가를 평가하는데 사용되어 온 파라미터의 하나인 Th1 면역 반응에 있어서 본 발명의 돌연변이 mIL-12 유전자의 효과를 조사하기 위하여 비장 세포로부터 IFN-γ발현을 측정하였다.In addition, the present inventors have carried out IFN-γ expression from spleen cells to investigate the effect of the mutant mIL-12 gene of the present invention on the Th1 immune response, one of the parameters that have been used to assess the titer of cell-mediated immune responses. Measured.
그 결과, 싸이토카인 유전자 없이 HCV E2 DNA만 투여된 군은 hghE2t 단백질 농도에 비례하여 IFN-γ의 수준이 증가된 반면, 모조 플라스미드 (mock plasmid) 접종군은 증가되지 않았다. 예상대로, 야생형 mIL-12 투여군에서 IFN-γ유도 수준은 HCV E2 단독 투여군에 비하여 보다 증강되었으며 돌연변이 mIL-12 투여군은 야생형 mIL-12 투여군에 비하여 2-3배 높은 IFN-γ생산 수준을 나타내었다 (도 6a, 6b및6c참조). 이러한 결과는 mIL-12p70이 항원-특이적인 Th1 면역 반응을 증가시키는 역할을 하고 mIL-12p40은 생체 내 IL-12p70에 의한 Th1 면역 반응의 유도를 억제하는 역할을 함을 암시하는 것이다. 이러한 효과는 DNA의 추가 접종 3주에서부터 나타나기 시작하여 10주가 되어서도 비슷한 양상을 나타내는데, 이는 mIL-12p70이 Th1 면역 반응을 초기에 유도할 뿐 아니라 이러한 면역 반응의 지속에도 관여함을 암시하는 것이다.As a result, the group administered only HCV E2 DNA without the cytokine gene increased the level of IFN-γ in proportion to the hghE2t protein concentration, while the mock plasmid inoculation group was not increased. As expected, IFN-γ-induced levels in wild-type mIL-12-treated group were more enhanced than HCV E2 alone group, and mutant mIL-12-treated group showed 2-3 times higher IFN-γ production level than wild-type mIL-12-treated group. (See Figures 6A, 6B and 6C ). These results suggest that mIL-12p70 plays a role in increasing antigen-specific Th1 immune response and mIL-12p40 plays a role in inhibiting the induction of Th1 immune response by IL-12p70 in vivo. This effect begins at three weeks of boosting DNA and shows a similar pattern at 10 weeks, suggesting that mIL-12p70 not only induces an early Th1 immune response but also is involved in the continuation of this immune response.
상기에 서술한 바와 같이, 본 발명의 돌연변이 mIL-12 유전자가 HCV E2 DNA 면역화에 있어 장기간 Th1 면역 반응에 기여함을 확인한 본 발명자들은 돌연변이 mIL-12 유전자의 발현에 의해 유도된 Th1 면역 반응이 CTL 면역 반응 및 주요 세포-매개성 면역 반응과 연계되어 있어 돌연변이 mIL-12 유전자가 DNA 면역화 모델에서 CTL 활성의 유지에 관여하는지 조사하기 위하여 추가 접종 후 다양한 주령에서 DNA 면역화 생쥐로부터 얻은 비장 세포를 이용하여 CTL 분석을 수행하였다.As described above, the inventors of the present invention confirmed that the mutant mIL-12 gene of the present invention contributes to a long-term Th1 immune response in HCV E2 DNA immunization. Using spleen cells obtained from DNA immunized mice at various ages after booster vaccination to investigate whether the mutant mIL-12 gene is involved in maintenance of CTL activity in the DNA immunization model, linked to the immune response and major cell-mediated immune responses. CTL analysis was performed.
그 결과, 추가 접종 2주후 모조 플라스미드 투여군을 제외한 모든 그룹에서 메우 강한 항원-특이적인 CTL 활성을 나타내었으나, HCV E2 단독 투여군, 야생형 mIL-12 투여군 및 돌연변이 mIL-12 투여군 사이에서는 거의 차이를 보이지 않았다. 야생형 mIL-12 투여군에서 CTL 반응은 실험 기간 전체에 걸쳐서 HCV E2 단독 투여군에 비하여 높게 나타났는데, 이는 mIL-12 유전자가 증가된 CTL 형성에 중요한 역할을 수행함을 나타낸다. 흥미롭게도, 돌연변이 mIL-12 투여군과 다른 두 군 (HCVE2 투여군 및 야생형 mIL-12 투여군)간의 CTL 활성에 있어서의 차이는 추가 접종 기간이 길어질수록 시간에 따라 점점 더 현저하게 나타났다. 특히 10주 후의 CTL 반응은 HCV E2 투여군 및 야생형 mIL-12 투여군에서 매우 낮았는데, 이는 항원-특이적인 CTL의 분비량 (frequency)이 장기간 후에는 상당히 감소되기 때문이다. 반면 돌연변이 mIL-12 투여군은 항원-특이적인 CTL 반응을 유지하면서 다른 두 그룹 보다 5 내지 10배 높은 CTL 활성을 나타내었다 (도 7참조). 대조군으로서, CT26-neo 세포를 타겟 세포로 사용한 경우에는 모든 그룹에서 어떠한 용혈 현상 (cell lysis)도 관찰되지 않았는데, 이는 상기에서 관찰된 CTL 활성이 HCV E2-특이적임을 암시하는 것이다.As a result, all the groups except the plasmid administration group showed very strong antigen-specific CTL activity after 2 weeks of inoculation, but showed little difference between the HCV E2 alone group, wild type mIL-12 group and mutant mIL-12 group. . The CTL response in the wild type mIL-12 group was higher than in the HCV E2 alone group throughout the experimental period, indicating that the mIL-12 gene plays an important role in increased CTL formation. Interestingly, the difference in CTL activity between the mutant mIL-12 group and the other two groups (HCVE2 group and wild type mIL-12 group) became more pronounced with time as the duration of the booster period increased. In particular, the CTL response after 10 weeks was very low in HCV E2 and wild-type mIL-12 groups because the frequency of antigen-specific CTLs was significantly reduced after a long period of time. On the other hand, the mutant mIL-12 group showed 5-10 times higher CTL activity than the other two groups while maintaining antigen-specific CTL response (see FIG. 7 ). As a control, no cell lysis was observed in all groups when CT26-neo cells were used as target cells, suggesting that the CTL activity observed above is HCV E2-specific.
또한, 본 발명자들은 HCV E2에 특이적인 CD8+ T 세포의 생체 내 빈도를 측정함으로써 보다 정확하게 mIL-12 투여에 의한 항원 특이적인 CD8+ T 세포의 증식 및 유지의 효과를 알아보고자 하였다. 이를 위해 두 가지 면역학적 분석 방법이 사용되었는데 한가지는 CD8+ T 세포내 항원 특이적으로 반응하여 IFN-γ를 분비하는 세포의 개수를 측정하는 방법이다. CTL 활성의 증강이 특정 항원에 대한 CD8+ T 세포의 분비에 의해 특이적으로 나타나는지를 알아보기 위해 CD+8 T 세포들을 분리한 후 PE (R-phycoerythrin) 접합된 항-생쥐 IFN-γ항체 또는 대조군 PE-접합된 동 기준 표본-짝 (isotype-matched) 항체를 첨가하여 세포를 이중염색하고 염색된 세포를 유세포 분석기 (FACSCalibur flow cytometry)로 분석하여 IFN-γ의 증가 양상을 관찰하였다.In addition, the present inventors attempted to determine the effect of proliferation and maintenance of antigen-specific CD8 + T cells by mIL-12 administration by measuring the in vivo frequency of CD8 + T cells specific for HCV E2. To this end, two immunological assays were used. One method was to measure the number of cells that secrete IFN-γ in response to antigen-specific responses in CD8 + T cells. R-phycoerythrin (PE) conjugated anti-mouse IFN-γ antibody or control group after isolation of CD + 8 T cells to determine whether enhancement of CTL activity is manifested by the secretion of CD8 + T cells to a specific antigen. PE-conjugated isotype-matched antibody was added to double-stain the cells and stained cells were analyzed by flow cytometry (FACSCalibur flow cytometry) to observe the increase in IFN-γ.
그 결과, 돌연변이 mIL-12 유전자로 동시면역화된 생쥐는 추가 접종하고 0, 3, 6, 10, 14주 경과 후에 HCV E2 단독 및 야생형 mIL-12 투여군에 비하여 CD8+ IFN-γ생산 세포의 분비량이 점차 증가함을 볼 수 있는데, 이는 CTL 반응 결과와 비슷한 양상을 보인다. 하지만 CTL 반응 결과에서 보다 초기에도 HCV E2 단독군 보다 야생형 mIL-12 투여군에서 CD8+ T 세포 빈도가 높았으며 돌연변이 mIL-12 군의 항원 특이적인 CD8+ T 세포의 빈도가 가장 높았다. 이러한 빈도의 차이는 추가 접종 후 14 주째에는 현저하게 차이가 나서, HCV E2 단독 및 야생형 mIL-12 투여군에서는 항원 특이적 CD8+ T 세포가 거의 관찰되지 않는데 비하여, 돌연변이 mIL-12 투여군에서는 이러한 세포의 빈도수가 다소 감소하긴 하지만 유지됨을 관찰할 수 있었다 (표 2참조). 이러한 결과들은 돌연변이 mIL-12 유전자의 발현이 장기간 동안 DNA 면역화 후 CD8+ IFN-γ생산 T 세포의 분비량을 유지함을 입증하는 것이다.As a result, the mice co-immunized with the mutant mIL-12 gene gradually secrete CD8 + IFN-γ-producing cells after 0, 3, 6, 10, 14 weeks, compared with HCV E2 alone and wild type mIL-12. It can be seen that the increase is similar to the result of CTL reaction. In the CTL response, however, CD8 + T cells were more frequent in wild-type mIL-12 group than HCV E2 alone group, and antigen-specific CD8 + T cells in mutant mIL-12 group were highest. This difference in frequency was markedly different at 14 weeks post booster, with almost no antigen-specific CD8 + T cells observed in HCV E2 alone and wild-type mIL-12 treated groups, whereas the frequency of these cells in mutant mIL-12 treated groups Was slightly reduced but retained (see Table 2 ). These results demonstrate that expression of the mutant mIL-12 gene maintains secretion of CD8 + IFN-γ producing T cells after DNA immunization for a long time.
항원 특이적인 CD8+ T 세포 빈도를 알아보기 위한 또 다른 분석방법인 제한 희석법 (limiting dilution assay: LDA) 을 통해 HCV E2 특이적인 CD8+ T 세포의 빈도를 측정하였다. 즉, 제한 희석법은 DNA로 추가 접종된 생쥐의 비장 세포를 다양한 농도로 제한 희석한 후 CTL 면역 반응 관찰에서 처럼 E2를 발현하는 CT26 세포를 이용하여 상기와 같이 희석된 비장 세포와 함께 배양한 후 항원 특이적으로 자극받은 CD8+ T 세포들의 CTL 활성을 측정하는 방법이다. 그 결과, 제한 희석법에서도 세포내 IFN-γ염색법에서 얻어진 결과와 유사한 결과가 얻어졌다. 즉, 면역화 초기에서 돌연변이 mIL-12 투여군에서 가장 높은 항원 특이적 CD8+ T 세포 빈도가 관찰되었으며 추가접종 14 주 후에도 HCV E2 단독 및 야생형 mIL-12 투여군에서는 그 빈도가 매우 낮아짐에 비해 돌연변이 mIL-12 투여군에서는 그 빈도가 지속적으로 유지됨을 알 수 있었다 (표 2참조).The frequency of HCV E2-specific CD8 + T cells was measured by limiting dilution assay (LDA), another assay for determining antigen-specific CD8 + T cell frequency. In other words, the limiting dilution method is to limit the dilution of spleen cells of mice further inoculated with DNA to various concentrations, and then incubate with the splenocytes diluted as described above using CT26 cells expressing E2 as in CTL immune response observation. This method is for measuring CTL activity of specifically stimulated CD8 + T cells. As a result, the results similar to those obtained by intracellular IFN-γ staining were obtained in the limiting dilution method. In other words, the highest antigen-specific CD8 + T cell frequency was observed in the mutant mIL-12 group at the early immunization period, and the frequency was very low in the HCV E2 alone and wild type mIL-12 group even after 14 weeks of boosting, compared with the mutant mIL-12 group. It can be seen that the frequency is maintained continuously (see Table 2 ).
또한 본 발명자들은 DNA를 추가 접종하지 않고 한번 접종한 후 시기별로 HCV E2 특이적인 CD8+ T 세포의 빈도 변화도 관찰하였다. 그 결과, 추가 접종시 보다 전반적으로 항원 특이적 CD8+ T 세포의 빈도는 다소 감소하였으나 한번 접종시에도 돌연변이 mIL-12 투여군에서 가장 높은 CD8+ T 세포의 빈도가 관찰되었다 (표 2참조).In addition, the present inventors also observed the frequency change of HCV E2 specific CD8 + T cells at each time after inoculation without additional inoculation of DNA. As a result, the frequency of antigen-specific CD8 + T cells was slightly reduced overall at the time of boosting, but even at one time, the highest frequency of CD8 + T cells was observed in the mutant mIL-12 administration group (see Table 2 ).
이로부터 본 발명자들은 세포-매개성 면역 반응에 있어서 IL-12p70 자체의 생체 내 역할은 Th1 및 CTL의 활성을 초기부터 유도할 뿐 아니라 오랜 기간 동안 유지하는 것인 반면, IL-12p40의 역할은 생체 내 길항물질로서 IL-12p70을 억제하는 것임을 확인하였다.From this we have found that the role of IL-12p70 itself in the cell-mediated immune response is not only to induce the activity of Th1 and CTL from the beginning, but also to maintain it for a long time, whereas the role of IL-12p40 is in vivo As an antagonist, it was confirmed that it inhibits IL-12p70.
본 발명의 돌연변이 IL-12 유전자에 의해 생체 내에서 유도된 Th1 및 CTL 면역 반응을 확인하고 Th1 및 CTL 면역 반응과 방어적 면역 반응의 상관관계를 조사하기 위하여 DNA 추가 접종 12주째에 hghE2t를 발현하는 종양 세포인 CT26-hghE2t를 생쥐에게 투여하였다. 그리고 종양 주입 2주후에 생쥐의 혈청으로부터 HCV E2 특이적인 전체 IgG 및 그의 아계열 IgG1, IgG2a 항원의 수준 및 IgG2a/IgG1 비율을 조사하였다 (도 8a및8b참조). 그 결과, 종양 주입 전과 유사하게 돌연변이 mIL-12 투여군에서 가장 높은 IgG2a/IgG1 비율이 관찰되었는데, 이는 종양 주입 시에도 돌연변이 mIL-12 투여군에서 Th1 면역 반응이 발생하고 있음을 의미한다.In order to confirm the Th1 and CTL immune responses induced in vivo by the mutant IL-12 gene of the present invention and to investigate the correlation between the Th1 and CTL immune responses and the protective immune response, the expression of hghE2t at 12 weeks of DNA boosting Tumor cells CT26-hghE2t were administered to mice. And two weeks after tumor injection, the levels of HCV E2 specific IgG and its subsidiary IgG1, IgG2a antigen and IgG2a / IgG1 ratio were examined from the serum of mice (see FIGS. 8A and 8B ). As a result, the highest IgG2a / IgG1 ratio was observed in the mutant mIL-12 administration group similarly before the tumor injection, indicating that the Th1 immune response was generated in the mutant mIL-12 administration group even during tumor injection.
또한 종양 주입 후 약 30일 동안 종양의 크기를 측정한 결과, 야생형 mIL-12로 면역화된 생쥐의 그룹은 pTV2-gDsE2t 단독으로 면역화된 그룹에 비하여 지연된 종양 성장을 나타내었다 (도 8c참조). 또한 이렇게 종양이 주입된 생쥐의 생존율을 그룹 간에 비교한 경우에도 돌연변이 mIL-12로 면역화된 그룹은 약 70일 동안 약 90%의 생쥐가 생존해 있음을 관찰하였다. 이에 비해 E2 단독으로 주입된 그룹이나 야생형 mIL-12가 동시 주입된 그룹에서는 생존율이 20-30%에 그쳤다 (도 8d참조). 따라서, 이러한 결과는 본 발명의 돌연변이 mIL-12 유전자에 의해 유도된 HCV E2-특이적인 Th1 및 CTL 반응이 변형된 종양 세포의 발현에 특이적인 항원의 챌린지에 대한 생체 내 방어를 부여함을 암시한다.In addition, as a result of measuring the tumor size for about 30 days after tumor injection, the group of mice immunized with wild type mIL-12 showed delayed tumor growth compared to the group immunized with pTV2-gDsE2t alone (see FIG. 8C ). In addition, when comparing the survival rate of the mice injected with the tumor between groups, it was observed that 90% of the mice survived for about 70 days in the group immunized with the mutant mIL-12. In comparison, the survival rate was only 20-30% in the group injected with E2 alone or the group injected with wild-type mIL-12 (see FIG. 8D ). Thus, these results suggest that the HCV E2-specific Th1 and CTL responses induced by the mutant mIL-12 genes of the present invention confer in vivo defense against challenge of antigen specific to the expression of modified tumor cells. .
상기 실험을 통하여 본 발명자들은 본 발명의 IL-12p40의 분비에 필수적인 Asn-222 (사람) 또는 Asn-220 (생쥐)를 암호화하는 코돈이 돌연변이화된 사람 또는 생쥐의 IL-12의 p40 소단위체 유전자가 면역증강제로서 DNA 백신 면역화 또는 유전자 치료에 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다. 이에 본 발명은 상기 사람 또는 생쥐의 IL-12의 p40 소단위체 돌연변이 유전자를 유효성분으로 하는, 항원-특이적인 세포성 면역 반응을 증진시켜 질병을 예방하고 치료하기 위한 DNA 면역화 및 유전자 치료용 면역증강제를 제공한다.Through the above experiments, the present inventors have found that the p40 subunit gene of IL-12 in human or mouse mutated codons encoding Asn-222 (human) or Asn-220 (mouse), which is essential for secretion of IL-12p40 of the present invention. Has been found to be useful for DNA vaccine immunization or gene therapy as an adjuvant. Accordingly, the present invention is an immunopotentiator for DNA immunization and gene therapy for preventing and treating diseases by enhancing antigen-specific cellular immune responses using the p40 subunit mutant gene of IL-12 of the human or mouse as an active ingredient. To provide.
상기 면역증강제는 IL-12의 p40 소단위체 유전자를 DNA 백신과 함께 투여할 경우 CTL (cytotoxic T lymphocytes) 세포의 가수분해능력을 향상시키거나, T 헬퍼(T helper) 세포의 인터페론 감마 (IFN-γ)의 분비를 증가시키고, CD8+ 세포의 인터페론 감마 (IFN-γ)의 분비를 증가시킴으로써 면역반응을 증진시킬 수 있는 특징을 갖는다.The adjuvant enhances the hydrolytic capacity of cytotoxic T lymphocytes (CTL) cells when the p40 subunit gene of IL-12 is combined with a DNA vaccine, or interferon gamma (IFN-γ) of T helper cells. ) And enhance the immune response by increasing the secretion of interferon gamma (IFN-γ) of CD8 + cells.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail based on an Example.
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> 사람 IL-12 발현 벡터의 제작Example 1 Construction of Human IL-12 Expression Vector
<1-1> 사람 IL-12 발현 벡터의 제작<1-1> Construction of human IL-12 expression vector
PMA에 의해 활성화된 사람 B 세포인 NC37 세포로부터 상보적 프라이머를 이용한 RT-PCR (Reverse transcriptase-polymerase chain reaction) (PCR System 2400, Perkin Elmer사) 방법을 이용하여 820 bp인 사람 p35 소단위체와 1050 bp인 p40 소단위체의 cDNA를 클로닝하였고 PCR로 증폭하였다. 증폭된 cDNA는 각각 출발벡터인 pSK 플라스미드 (Stratagene사)에 삽입 (subcloning)하였는데, p35 및 p40 소단위체 유전자 모두 pSK의 SmaI 부분에 각각 삽입함으로써 pSK-hp35와 pSK-hp40을 제조하였다.1050 bp human p35 subunit and 1050 using reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) (PCR System 2400, Perkin Elmer) method using complementary primers from NC37 cells, human B cells activated by PMA The cDNA of p40 subunit, bp, was cloned and amplified by PCR. The amplified cDNA was subcloned into the starting vector pSK plasmid (Stratagene). PSK-hp35 and pSK-hp40 were prepared by inserting the p35 and p40 subunit genes into the SmaI portion of pSK, respectively.
p40과 p35 소단위체를 코딩하는 유전자를 함께 발현하는 벡터 (bicistronic vector)를 제작하기 위하여, 먼저 EMCV의 IRES 유전자를 RT-PCR을 통해 얻은 후 이를 pSK 플라스미드의 SmaI과 PstI 제한효소 부위에 삽입하여 pSK-IRES 벡터를 제조하였다. 이 벡터를 EcoRV로 절단하고 여기에 pSK-hp40을 XbaI과 BamHI으로 처리하여 얻은 p40 DNA 절편의 말단을 T4 DNA 중합효소로 채워 pSK-hp40/IRES를 제작하였다. 마지막으로 pSK-hp35에 제한효소 NcoI, SacI을 처리하여 생긴 p35 유전자 DNA 절편을 NcoI, SacI 처리된 pSK-hp40/IRES에 삽입함으로써, 결과적으로 p40, IRES, p35 유전자가 순서대로 배열된 pSK-hp40/IRES/hp35 플라스미드를 제작하였다.In order to construct a vector (bicistronic vector) that expresses genes encoding p40 and p35 subunits, the IRES gene of EMCV is first obtained by RT-PCR, and then inserted into the SmaI and PstI restriction enzyme sites of the pSK plasmid. -IRES vector was prepared. The vector was digested with EcoRV and pSK-hp40 / IRES was prepared by filling the ends of p40 DNA fragments obtained by treating pSK-hp40 with XbaI and BamHI with T4 DNA polymerase. Finally, p35 gene DNA fragments generated by treatment of restriction enzymes NcoI and SacI on pSK-hp35 were inserted into pSK-hp40 / IRES treated with NcoI and SacI, resulting in pSK-hp40 in which p40, IRES and p35 genes were arranged in sequence. / IRES / hp35 plasmid was prepared.
또한 pSK-IRES 벡터를 EcoRV로 절단하고 여기에 pSK-hp40/IRES/hp35 플라스미드를 NcoI과 NotI으로 절단한 후 얻어진 hp35 DNA 절편을 T4 DNA 중합효소로 채워 EcoRV로 절단된 pSK-IRES에 삽입함으로써 pSK-hp35/IRES 플라스미드를 제작하였다. 이를 다시 BamHI과 NcoI으로 절단한 부위에 pSK-hp40을 NcoI과 BamHI으로 절단하여 얻어지는 hp40 절편을 삽입함으로써 pSK-hp35/IRES/hp40 플라스미드를 완성하였다. 상기의 방법으로 제조한 hp40/IRES/hp35 유전자와 hp35/IRES/hp40 유전자를 각각 pGX0 벡터의 제한효소 SpeI/NotI 과 XhoI/NotI 부분에 삽입함으로써 포유동물 세포에서 활성형의 IL-12p70을 발현할 수 있는 pGX0-hp40/IRES/hp35 및 pGX0-hp35/IRES/hp40 발현 벡터를 얻었다. pGX0 벡터는 기존의 DNA 백신 벡터인 pTV2 벡터 (Song, M. K. et al.,J. Virol., 74:2920-2925, 2000)의 엠피실린 저항성 유전자 내의 XmnI 부위를 절단하여 양쪽 블런트 말단을 만들고 여기에 PCR을 통해 pZErO-2 벡터 (Invitrogen 사) 내의 카나마이신 저항성 유전자를 삽입함으로써 완성되었다.The pSK-IRES vector was digested with EcoRV, and the pSK-hp40 / IRES / hp35 plasmid was digested with NcoI and NotI, and the resulting hp35 DNA fragment was filled with T4 DNA polymerase and inserted into EcoSK. -hp35 / IRES plasmid was prepared. The pSK-hp35 / IRES / hp40 plasmid was completed by inserting an hp40 fragment obtained by cleaving pSK-hp40 with NcoI and BamHI to a site cut with BamHI and NcoI. By inserting the hp40 / IRES / hp35 gene and the hp35 / IRES / hp40 gene prepared by the above method into the restriction enzymes SpeI / NotI and XhoI / NotI portions of the pGX0 vector, respectively, the active type IL-12p70 can be expressed in mammalian cells. PGX0-hp40 / IRES / hp35 and pGX0-hp35 / IRES / hp40 expression vectors were obtained. The pGX0 vector cleaves the XmnI site in the empicillin resistance gene of the pTV2 vector (Song, MK et al., J. Virol. , 74: 2920-2925, 2000), a conventional DNA vaccine vector, to create both blunt ends. This was accomplished by inserting the kanamycin resistance gene in the pZErO-2 vector (Invitrogen) by PCR.
<1-2> p40 소단위체 발현 벡터의 제작<1-2> Construction of p40 Subunit Expression Vector
p40 소단위체를 발현하는 플라스미드의 제작을 위해서 pCIN-hp40/IRES/hp35 벡터를 제한효소 SacⅡ와 NotI으로 절단하여 p35 소단위체를 코딩하는 유전자를 제거한 후 T4 DNA 중합효소를 이용하여 끝 부분을 채움으로써 자가봉합 (self-ligation)하였으며, 이를 pCIN-hp40으로 명명하였다.To prepare the plasmid expressing the p40 subunit, the pCIN-hp40 / IRES / hp35 vector was digested with restriction enzymes SacII and NotI to remove the gene encoding the p35 subunit, followed by filling the ends with T4 DNA polymerase. It was self-ligation, which was named pCIN-hp40.
<1-3> p35 소단위체 발현 벡터의 제작<1-3> Construction of p35 subunit expression vector
p35 소단위체를 발현하는 플라스미드의 제작을 위해서 pCIN-hp40/IRES/hp35 벡터를 NcoI으로 절단하고 T4 DNA 중합효소로 채운 다음 다시 제한효소 NotI으로 절단함으로써 p35 DNA 절편을 얻었고 이를 pCI-neo 벡터의 XhoI과 NotI 제한효소 부분에 삽입하였으며, 이를 pCIN-hp35로 명명하였다.pC DNA fragments were obtained by digesting pCIN-hp40 / IRES / hp35 vector with NcoI, filling with T4 DNA polymerase, and then restriction enzyme NotI for the preparation of plasmid expressing p35 subunit, which was obtained by XhoI of pCI-neo vector. And NotI restriction enzymes were inserted, which was named pCIN-hp35.
<실시예 2><Example 2> 생쥐 IL-12 발현 벡터의 제작Construction of the Mouse IL-12 Expression Vector
<2-1> 생쥐 IL-12 발현 벡터의 제작<2-1> Construction of Mouse IL-12 Expression Vector
생쥐 p40과 p35 소단위체를 코딩하는 유전자를 함께 발현하는 벡터를 제작하기 위하여, 먼저 EMCV의 IRES가 포함되어 있는 pSK-IRES 벡터를 제한효소 NcoI과 BamHI으로 절단하고 여기에 생쥐 IL-12p40 PCR 생성물 (Schoenhaut D. S. et al.,J. Immunol.,148:3433-3440, 1999)을 동일한 제한효소로 절단하여 생긴 p40 DNA 절편을 삽입함으로써 pSK-IRES/mp40을 제작하였다. 이어, 생쥐 IL-12p35 생성물 (Schoenhaut D. S. et al.,J. Immunol.,148:3433-3440, 1992)을 BamHI으로 처리하고 T4 DNA 중합효소를 이용하여 말단을 채운 단편을 ClaI 및 T4 DNA 중합효소로처리된 pSK-IRES/mp40에 삽입함으로써, 결과적으로 p35, IRES, p40 유전자가 순서대로 배열된 pSK-mp35/IRES/mp40 플라스미드를 제조하였다. 상기의 방법으로 제조한 mp35/IRES/mp40 유전자를 pCI-neo 벡터 (Promega사)의 제한효소 XhoI과 NotI 부분에 삽입함으로써, 포유동물 세포에서 활성형의 IL-12p70을 발현할 수 있는 pCIN-mp35/IRES/mp40 발현 벡터를 얻었다.To construct a vector that expresses the genes encoding the mouse p40 and p35 subunits together, first, the pSK-IRES vector containing the IRES of EMCV was digested with restriction enzymes NcoI and BamHI, and the mouse IL-12p40 PCR product ( PSK-IRES / mp40 was prepared by inserting a p40 DNA fragment resulting from cleavage of Schoenhaut DS et al., J. Immunol., 148: 3433-3440, 1999) with the same restriction enzyme. Subsequently, the mouse IL-12p35 product (Schoenhaut DS et al., J. Immunol., 148: 3433-3440, 1992) was treated with BamHI and terminated fragments using T4 DNA polymerase were subjected to ClaI and T4 DNA polymerase. By inserting into the pSK-IRES / mp40 treated with, as a result, a pSK-mp35 / IRES / mp40 plasmid with p35, IRES, p40 gene sequence was prepared. By inserting the mp35 / IRES / mp40 gene prepared by the above method into the restriction enzymes XhoI and NotI portions of the pCI-neo vector (Promega), pCIN-mp35 capable of expressing the active IL-12p70 in mammalian cells / IRES / mp40 expression vector was obtained.
<2-2> p40 소단위체 발현 벡터의 제작<2-2> Construction of p40 Subunit Expression Vector
야생형 생쥐 p40 소단위체를 발현하는 플라스미드의 제작을 위해서 pSK-mp35/IRES/mp40 벡터를 제한효소 NcoI과 SacI으로 절단하여 생성된 p40 단편을 동일한 제한효소로 처리된 pGEX-KG 벡터 (미국, Clontech사)에 삽입하였다. 이렇게 생성된 pGEX-KG-mp40을 EcoRI과 NotI을 처리하여 pCI-neo 벡터의 EcoRI과 NotI 부분에 삽입함으로써 pCIN-mp40 발현 벡터를 얻었다.To prepare a plasmid expressing the wild-type mouse p40 subunit, pG fragments obtained by cleaving the pSK-mp35 / IRES / mp40 vector with restriction enzymes NcoI and SacI were treated with the same restriction enzyme pGEX-KG vector (Clontech, USA). ) Is inserted. The pGEX-KG-mp40 thus obtained was treated with EcoRI and NotI and inserted into the EcoRI and NotI portions of the pCI-neo vector to obtain a pCIN-mp40 expression vector.
<2-3> p35 소단위체 발현 벡터의 제작<2-3> Construction of p35 subunit expression vector
야생형 p35 소단위체를 발현하는 플라스미드의 제작을 위해서 pSK-mp35/IRES/mp40 벡터를 제한효소 XhoI, EcoRI으로 절단하여 생성된 p35 단편을 동일한 제한효소로 처리된 pCI-neo 벡터의 XhoI과 EcoRI 제한효소 부분에 삽입함으로써 pCIN-mp35 발현 벡터를 얻었다.To construct a plasmid expressing the wild type p35 subunit, the p35 fragment generated by cleaving the pSK-mp35 / IRES / mp40 vector with restriction enzymes XhoI and EcoRI was digested with XhoI and EcoRI restriction enzymes of the pCI-neo vector treated with the same restriction enzyme. The pCIN-mp35 expression vector was obtained by inserting in the part.
<실시예 3> 당쇄화가 부분 돌연변이된 IL-12p40과 IL-12p70의 제조Example 3 Preparation of IL-12p40 and IL-12p70 with Partially Mutated Glycosylation
사람 p35와 p40 소단위체의 N-당쇄화 부분으로 이용될 것이라 예상되는 7개의 Asn 코돈은 부분 지정 돌연변이화 (Site-directed mutagenesis)에 의해 상관성이 없는 코돈으로 대체되었다. hp35와 hp40 소단위체의 N-당쇄화 부분으로 예상되는 부위에 대한 글루타민 돌연변이 유전자의 컨스트럭트를 제조하기 위하여, 하라구치 등 (Haraguchi, et al.,J. Immunol., 163:2092-2098, 1999)에 의해 기술된 방법에 따라 PCR을 사용하여 아미노산 치환을 수행하였다. 이때, 돌연변이화를 위한 시발체로는서열번호 6으로 기재되는 T7,서열번호 7로 기재되는 T3,서열번호 8로 기재되는 hp40-N125Q(S),서열번호 9로 기재되는 hp40-N125Q(AS),서열번호 10으로 기재되는 hp40-N135Q(S),서열번호 11로 기재되는 hp40-N135Q(AS),서열번호 12로 기재되는 hp40-N222Q(S),서열번호 13으로 기재되는 hp40-N222Q(AS),서열번호 14로 기재되는 hp40-N303Q(S),서열번호 15로 기재되는 hp40-N303Q(AS),서열번호 16으로 기재되는 hp40-N127Q(S),서열번호 17로 기재되는 hp40-N127Q(AS),서열번호 18로 기재되는 hp40-N141Q(S),서열번호 19로 기재되는 hp40-N141Q(AS),서열번호 20으로 기재되는 hp40-N251Q(S),서열번호 21로 기재되는 hp40-N251Q(AS)의 뉴클레오타이드들을 합성하여 이용하였다 (이때, S와 AS는 센스 및 안티센스 시발체를 의미한다.).Seven Asn codons, which are expected to be used as N-glycosylation moieties of human p35 and p40 subunits, were replaced by unrelated codons by site-directed mutagenesis. To prepare a construct of the glutamine mutant gene for the site expected to be the N-glycosylation portion of the hp35 and hp40 subunits, Haraguchi et al. (Haraguchi, et al., J. Immunol ., 163: 2092-2098, Amino acid substitutions were performed using PCR according to the method described by 1999). At this time, the primers for mutagenesis T7 described in SEQ ID NO: 6 , T3 described in SEQ ID NO: 7 , hp40-N125Q (S) described in SEQ ID NO: 8 , hp40-N125Q (AS) described in SEQ ID NO: 9 , Hp40-N135Q (S) described in SEQ ID NO: 10 , hp40-N135Q (AS) described in SEQ ID NO: 11 , hp40-N222Q (S) described in SEQ ID NO: 12 , hp40-N222Q described in SEQ ID NO: 13 AS), hp40-N303Q (S) described in SEQ ID NO: 14 , hp40-N303Q (AS) described in SEQ ID NO: 15 , hp40-N127Q (S) described in SEQ ID NO: 16 , hp40- described in SEQ ID NO: 17 N127Q (AS), hp40-N141Q (S) set forth in SEQ ID NO: 18 , hp40-N141Q (AS) described in SEQ ID NO: 19 , hp40-N251Q (S) described in SEQ ID NO: 20 , set forth in SEQ ID NO: 21 Nucleotides of hp40-N251Q (AS) were synthesized and used (where S and AS refer to sense and antisense primers).
hp40 및 hp35의 단일 글루타민 돌연변이 유전자 컨스트럭트를 제조하기 위하여, 상기 실시예 <2-2> 내지 <2-3>에서 제조된 pCIN-mp40 또는 pCIN-mp35를 주형으로 하고 T7 시발체와 각각의 센스 시발체를 사용하여 PCR을 수행하였다. 이와 유사하게, T3 시발체와 각각의 안티센스 시발체를 사용하여 PCR을 수행하였다. 이로부터 돌연변이 지점 (mutational point)을 포함하는 공통 부위 (common site)를 공유하는 두 개의 PCR 단편들이 형성되었다. 2nd PCR은 상기 단편들의 혼합물을 주형으로 하고 플랭킹 시발체 (flanking primer)들을 사용하여 수행하였으며, 그 결과로 이들의 융합 단편 (fusion product)이 형성되었고 상기 단편을 pCI-neo 벡터에 삽입하였다. 이와 유사하게, 이중 및 삼중 돌연변이 유전자들은 단일 또는 이중 돌연변이 유전자들을 PCR 주형으로 사용하여 제작되었다. 돌연변이 유전자들은 DNA 염기서열 분석을 통해 확인하였다.In order to prepare single glutamine mutant gene constructs of hp40 and hp35, pCIN-mp40 or pCIN-mp35 prepared in Examples <2-2> to <2-3> were used as the template, and the T7 primer and the respective sense PCR was performed using the primers. Similarly, PCR was performed using the T3 primer and each antisense primer. This resulted in the formation of two PCR fragments that shared a common site containing a mutational point. 2nd PCR was performed using the mixture of the fragments as a template and using flanking primers, as a result of which fusion products thereof were formed and the fragments were inserted into the pCI-neo vector. Similarly, double and triple mutant genes were constructed using single or double mutant genes as PCR templates. Mutant genes were identified through DNA sequencing.
mp40의 Asn-220에서 N-당쇄화 결함 (N-glycosylation defect)을 포함하는 생쥐 IL-12p70 유전자 컨스트럭트를 제조하기 위하여, 상기 실시예 <2-1>에서 제조된 pCIN-mp35/IRES/mp40 내 mp40 유전자 부위를 mp40-N222L로 치환하였다. pCIN-mp40-N222L을 제조하기 위한 mp40의 돌연변이화에서는 SacI 제한효소 부위를 포함하는서열번호 22로 기재되는 mp40-N220L(S) 및서열번호 23으로 기재되는 mp40-N220L(AS)의 뉴클레오티드를 시발체로 사용하여 상기와 같이 PCR을 수행하였다. 이로부터 증폭된 돌연변이 유전자들은 돌연변이화 후 생성되는 특정 제한효소 인식 부위에 대한 제한 효소 처리 및 DNA 염기서열 분석에 의해 확인하였다.To prepare a mouse IL-12p70 gene construct containing an N-glycosylation defect in Asn-220 of mp40, the pCIN-mp35 / IRES / prepared in Example 2-1 above was prepared. The mp40 gene region in mp40 was replaced with mp40-N222L. Mutation of mp40 to prepare pCIN-mp40-N222L, the nucleotides of mp40-N220L (S) as depicted in SEQ ID NO: 22 comprising SacI restriction enzyme sites and mp40-N220L (AS) as depicted in SEQ ID NO: 23 PCR was performed as described above. Mutant genes amplified therefrom were identified by restriction enzyme treatment and DNA sequencing of specific restriction enzyme recognition sites generated after mutation.
도 2는 본 발명에 사용된 사람 IL-12p40과 IL-12p35 소단위체의 정상 유전자와 변이 유전자의 아미노산 구성을 개략적으로 나타낸 것이다. N-당쇄화 가능 부분은 그 위치의 아스파라긴 (Asn) 아미노산 번호와 함께 Y 형태로 표시하였고, 각 변이 유전자에서 치환된 아미노산은 사각형 내에 표시하였다. Figure 2 schematically shows the amino acid composition of the normal and mutant genes of the human IL-12p40 and IL-12p35 subunits used in the present invention. N-glycosylated moieties are indicated in Y form with the asparagine (Asn) amino acid number at that position, and the amino acids substituted in each variant gene are indicated in a rectangle.
<실시예 4> IL-12p40의 단독 분비에 대한 사람 IL-12p40의 Asn-222의 N-당쇄화 영향Example 4 Effect of N-glycosylation of Asn-222 on Human IL-12p40 on Secretion of IL-12p40 Alone
열로 비활성화된 FBS (fetal bovine serum, GIBCO-BRL사) 10%를 함유하고 있는 DMEM 배지 (Dulbecco's modified Eagle's medium, GIBCO-BRL사)로 배양된 COS-7 세포 (ATTC)로의 형질전환은 전기천공법 (electroporation, Biorad사)에 의해 이루어졌다. 배양 배지 약 300 ㎕에 5 ×106개의 COS-7 세포와 상기 실시예 <1-1>의 pCIN-hp40/IRES/hp35 또는 상기 실시예 3의 돌연변이 IL-12 유전자를 포함하는 플라스미드 20 ㎍, 그리고 알카라인 탈인산화 효소 (alkaline phosphatase)를 코딩함으로써 대조구의 역할을 할 수 있는 pNEB-SEAP (pNEB-Secreted Alkaline phosphatase, New England Biolabs) 2 ㎍을 큐벳에 넣고, 250 V, 960 ㎌의 조건으로 전기천공법을 수행하였다.Transformation into COS-7 cells (ATTC) incubated in DMEM medium (Dulbecco's modified Eagle's medium, GIBCO-BRL) containing 10% of heat-inactivated FBS (fetal bovine serum, GIBCO-BRL) was performed by electroporation. (electroporation, Biorad). 20 μg of a plasmid comprising 5 × 10 6 COS-7 cells and pCIN-hp40 / IRES / hp35 of Example <1-1> or the mutant IL-12 gene of Example 3 in about 300 μl of the culture medium, In addition, 2 μg of pNEB-SEAP (pNEB-Secreted Alkaline phosphatase, New England Biolabs), which can act as a control by coding for alkaline phosphatase, was placed in a cuvette and electroporated at 250 V and 960 ㎌. Performed the law.
전기천공법을 통한 형질전환 후 24시간이 지난 다음 배지는 혈청이 첨가되지 않은 CHO-SFMII 배지 (GIBCO-BRL사) 1.5 ㎖로 갈아주었고, 실험 종류에 따라서 투니카마이신 (tunicamycin: Sigma사) 1 ㎍/㎖을 첨가하였다. 배지 교환 24시간 후에는 세포를 수확하여 원심분리한 후 상층액은 SEAP 활성 측정에 사용되었고 펠렛 (pellet)은 200 ㎕의 세포 용혈 용액 (cell lysis solution, Promega사)에 현탁시켰다. 상층액과 펠렛에 존재하는 IL-12p70과 IL-12p40의 수준은 ELISA로 측정되었다 (R&D system사). 면역 블러팅을 위해 배양 상등액과 세포 파쇄물을 각각 10% 및 12% SDS-PAGE (sodium dodecyl-sulfate-polyacryl amide gel electrophoresis)로 전기영동하였고, 이를 통하여 분리된 단백질들은 나일론막 (Amersham사)에 전기이동 (electrotransfer)되었다. 막에 흡착된 단백질들은 바이오틴 (biotin)이 부착된 사람 IL-12 항체 (R&D system사)와 HRP (Horseradish peroxidase)가 부착된 스트렙타비딘 (streptavidin, Pharmingen사), 그리고 ECL 키트 (Amersham사)를 이용하여 결과를 얻었고 하기표 1에 나타내었다. 하기표 1의 수치는 ELISA를 통해 측정된 야생형에서의 IL-12p70과 IL-12p40의 발현 정도를 100%로 보았을 때 상대적인 발현양을 나타낸 것이다.24 hours after the transformation by electroporation, the medium was changed to 1.5 ml of CHO-SFMII medium without GI serum (GIBCO-BRL), and tunicamycin (tunicamycin: Sigma) 1 Μg / ml was added. After 24 hours of medium exchange, cells were harvested, centrifuged, and the supernatants were used for measuring SEAP activity. The pellets were suspended in 200 μl of cell lysis solution (Promega). The levels of IL-12p70 and IL-12p40 in supernatants and pellets were measured by ELISA (R & D system). The culture supernatant and cell debris were electrophoresed with 10% and 12% sodium dodecyl-sulfate-polyacryl amide gel electrophoresis (SDS-PAGE) for immunoblotting, and the separated proteins were electrophoresed to nylon membrane (Amersham). Electrotransfer. Proteins adsorbed on the membranes include human IL-12 antibody (R & D system) with biotin, streptavidin (Pharmingen) with HRP (Horseradish peroxidase), and ECL kit (Amersham). The results were obtained and shown in Table 1 below. Table 1 shows the relative amounts of expression when the expression level of IL-12p70 and IL-12p40 in the wild type measured by ELISA as 100%.
a; DNA 컨스트럭트는 총 20 ㎍이 COS-7 세포로 전기 천공법에 의한 형질 전환을 위해 사용되었고, 두 개의 DNA 컨스트럭트의 동시 형질전환을 위해서는 각각 10 ㎍의 DNA가 사용되었다.a; A total of 20 µg of DNA constructs were used for electroporation transformation with COS-7 cells, and 10 µg of DNA each was used for simultaneous transformation of two DNA constructs.
b; IL-12p70 또는 p40의 발현은 ELISA로 측정하였고 야생형 IL-12가 포함된 컨스트럭트에서 p40 및 p70의 발현 및 분비 수준을 100%로 하여 이에 대한 상대적인 비율로 나타내었다.b; The expression of IL-12p70 or p40 was measured by ELISA and expressed in relative proportion to the expression and secretion levels of p40 and p70 at 100% in the construct containing wild type IL-12.
c; 각각의 돌연변이 상등액 내 존재하는 동량의 p70을 IFN-γ 유도능 분석에 사용하였다. 유도된 IFN-γ의 수준은 ELISA로 측정하였고 야생형 IL-12가 포함된 컨스트럭트를 이용한 실험에서 유도된 IFN-γ의 수준을 100%로 하고 이에 대한 상대적인 비율로 나타내었다.c; The same amount of p70 present in each mutant supernatant was used for IFN-γ inducibility analysis. The level of induced IFN- [gamma] was measured by ELISA, and the level of IFN- [gamma] induced in experiments using the construct containing wild type IL-12 was expressed as 100% and expressed as a relative ratio.
d; IL-12p40은 IL-12p70의 p40 부분이 아닌 IL-12p40의 단량체 또는 이량체 p40 형태를 나타낸다.d; IL-12p40 represents a monomeric or dimeric p40 form of IL-12p40 that is not the p40 portion of IL-12p70.
e; IL-12p70은 IL-12p35와 IL-12p40으로 구성된 이종 이량체를 나타낸다.e; IL-12p70 represents a heterodimer consisting of IL-12p35 and IL-12p40.
f; 두 개의 DNA 컨스트럭트의 동시 형질 전환에는 플라스미드 원형으로 pCI-neo가 사용되었다.f; PCI-neo was used as the plasmid prototype for the simultaneous transformation of two DNA constructs.
g; <1은 ELISA의 감지 수준보다 낮은 양의 단백질이 검출됨을 의미한다.g; <1 means that a lower amount of protein is detected than the level of detection of ELISA.
h; 야생형 hp40 또는 hp40-N135Q, hp40-N222Q DNA를 각각 hp35 DNA와 동시에 형질 전환 한 후 상등액에서 검출되는 p70의 양을 동일하게 하였을때, 야생형 DNA 형질 전환시 보다 hp40-N135Q와 hp40-N222Q DNA 형질 전환시 상등액에서 검출되는 p40의 양이 상대적으로 낮은데 이 상등액에 부족분의 hp40 (hp40 컨스트럭트를 형질전환하여 얻은 상등액에 존재하는 hp40)을 첨가하여 IFN-γ유도능 분석실험을 하였을 경우를 의미한다.h; When wild-type hp40 or hp40-N135Q and hp40-N222Q DNA were simultaneously transformed with hp35 DNA, and the amount of p70 detected in the supernatant was the same, transfection of hp40-N135Q and hp40-N222Q DNA was greater than that of wild-type DNA. The amount of p40 detected in the test supernatant is relatively low, which means that IFN-γ induction assay was performed by adding a shortage of hp40 (hp40 present in the supernatant obtained by transforming the hp40 construct) to the supernatant. .
i; 괄호 안에 표시된 숫자는 동시에 형질 전환시킨 플라스미드 hp40-N222Q과 hp35 DNA 양 (㎍)을 의미한다. 형질 전환시 총 20 ㎍의 DNA가 이용되었는데, 부족분은 pCI-neo DNA로 보충되었다.i; Numbers in parentheses indicate the amount of plasmid hp40-N222Q and hp35 DNA transformed at the same time (μg). A total of 20 μg of DNA was used for transformation, the deficiency was supplemented with pCI-neo DNA.
j; hIL-12p40 및 그 돌연변이형과 hIL-12p35 의 동시 발현을 위해 사용된 플라스미드의 원형은 pGX0 벡터이다.j; The prototype of the plasmid used for the simultaneous expression of hIL-12p40 and its mutants and hIL-12p35 is the pGX0 vector.
k; mIL-12p40 및 그 돌연변이형과 mIL-12p35 의 동시 발현을 위해 사용된 플라스미드의 원형은 pTV2 벡터이다.k; The prototype of the plasmid used for the co-expression of mIL-12p40 and its mutants and mIL-12p35 is the pTV2 vector.
표 1에 나타난 바와 같이, p35의 Asn-141과 p40의 Asn-303 당쇄화 가능 부분의 돌연변이는 IL-12p70 또는 IL-12p40의 분비에 아무런 영향도 미치지 않는 반면, p40 Asn-135의 돌연변이와 p40 Asn-222 당쇄화 부분의 돌연변이는 IL-12p40의 분비만을 감소시킴을 확인하였다. 특히, Asn-222의 아미노산은 루신 (Leu) 이외에 글루타민 (Gln)으로 대체되었을 때에도 동일한 분비 양상을 나타내는 것으로 보아, 이러한 현상은 Asn-222의 N-당쇄화의 소실에 의한 것이라고 생각된다.As shown in Table 1 , mutations in the Asn-141 and p40 Asn-303 glycosylable moieties of p35 had no effect on the secretion of IL-12p70 or IL-12p40, while mutations of p40 Asn-135 and p40 Mutations in the Asn-222 glycosylation moiety reduced only the secretion of IL-12p40. In particular, the amino acid of Asn-222 appears to exhibit the same secretion pattern when it is replaced by glutamine (Gln) in addition to leucine (Leu), which is thought to be due to the loss of N-glycosylation of Asn-222.
도 3a은 정상형 사람 IL-12p35 유전자와 당쇄화 가능 부분 돌연변이 유전자들의 COS7 세포 내 형질전환 후, 세포 파쇄물에서 수행한 면역 블러팅 결과를 나타낸 것이다. 제 1열과 제 2열은 각각 pCI-neo와 pCIN-hp35로 형질전환된 세포 파쇄물에 대한 결과이며, 제 3, 4, 5 및 6열은 hp35의 N-당쇄화 가능 부분에 대한 돌연변이 유전자를 포함하는 발현 벡터인 pCIN-hp35-N127Q, pCIN-hp35-N141Q, pCIN-hp35-N251Q, pCIN-hp35-N127,251Q로 형질전환된 세포 파쇄물에 대한 결과이다. 제 2 및 5열에서 분자량이 약 33.2 kDa 정도인 밴드가 나타났는데 이는 N-당쇄화된 p35 소단위체에 대한 단백질을 나타내는 것이며, 투니카마이신에 의해 p35 소단위체의 N-당쇄화를 저해시킬 때 나타나는 분자량 28 kDa 밴드 (제 7열)가 제 3 및 4열에서 나타나는 것으로 보아 Asn-127 및 Asn-141 아미노산이 N-당쇄화되는 부분이라고 볼 수 있다. Figure 3a shows the results of immunoblotting performed on cell lysates after transformation in COS7 cells of normal human IL-12p35 gene and glycosylated partial mutant genes. Columns 1 and 2 are the results for cell lysates transformed with pCI-neo and pCIN-hp35, respectively, and columns 3, 4, 5 and 6 contain the mutant genes for the N-glycosylated portion of hp35. These results are for cell lysates transformed with the expression vectors pCIN-hp35-N127Q, pCIN-hp35-N141Q, pCIN-hp35-N251Q, and pCIN-hp35-N127,251Q. Bands 2 and 5 showed molecular weights on the order of 33.2 kDa, indicating a protein for the N-glycosylated p35 subunit, which was inhibited by tunicamycin to inhibit N-glycosylation of the p35 subunit. The resulting molecular weight 28 kDa band (column 7) appears in columns 3 and 4, indicating that the Asn-127 and Asn-141 amino acids are N-glycosylated.
도 3b는 정상형 사람 IL-12p40 유전자와 당쇄화 가능 부분 돌연변이 유전자들의 COS7 세포 내 형질전환 후 세포 파쇄물에서 수행한 면역 블러팅 결과를 나타낸 것이다. 제 1 및 2열은 각각 pCI-neo, pCIN-hp40으로 형질전환된 세포 파쇄물에 대한 결과이고, 제 3, 4, 5 및 6열은 hp40의 N-당쇄화 가능 부분에 대한 돌연변이 유전자를 포함하는 발현 벡터인 pCIN-hp40-N125Q, pCIN-hp40-N135Q, pCIN-hp40-N222Q, pCIN-hp40-N303Q로 형질전환된 세포 파쇄물에 대한 결과이며, 제 7, 8, 9 및 10열은 각 N-당쇄화 가능 부분에 대한 이중 내지 삼중 돌연변이화 후에 이를 이용하여 형질전환된 세포 파쇄물에 대한 결과이다. 제 11열은 pCIN-hp40으로 형질전환된 세포에 N-당쇄화를 저해시키는 시약인 투니카마이신을 처리한 세포 파쇄물에 대한 결과이다. Figure 3b shows the results of immunoblotting performed on cell lysates after COS7 intracellular transformation of normal human IL-12p40 gene and glycosylated partial mutant genes. Columns 1 and 2 are the results for cell lysates transformed with pCI-neo, pCIN-hp40, respectively, and columns 3, 4, 5 and 6 contain the mutant genes for the N-glycosylated portion of hp40. Results are for cell lysates transformed with the expression vectors pCIN-hp40-N125Q, pCIN-hp40-N135Q, pCIN-hp40-N222Q, pCIN-hp40-N303Q, and columns 7, 7, 8, 9 and 10 are each N- Results are for cell lysates transformed using double to triple mutations for glycosylable moieties following use. Column 11 is the result for cell lysates treated with tunicamycin, a reagent that inhibits N-glycosylation in cells transformed with pCIN-hp40.
여러 보고에 근거해 볼 때 IL-12p40의 면역 블러팅 결과 3-4개의 밴드가 분자량 36-45 kDa에서 나타난다고 알려져 있으며, 본 실시예의 제 2열 및 3열 야생형 IL-12p40이나 이와 함께 IL-12p35를 발현하도록 한 세포 파쇄물에서도 36, 37.5, 40, 43.1 kDa 정도의 분자량에서 밴드가 나타나고 있다. 제 11열의 투니카마이신을 처리한 세포 파쇄물에서는 위의 세 밴드가 사라지고 36 kDa의 밴드만이 남게 되는 것으로 보아 이 밴드는 N-당쇄화되지 않은 p40 소단위체를 나타내는 것이다. 제 3 및 4열의 Asn-125 및 Asn-135 돌연변이는 밴드 양상이 야생형과 크게 다르지 않았으며, 나머지 제 5 및 6열의 Asn-222, Asn-303 돌연변이의 경우 밴드 양상이 바뀌고 있음을 볼 수 있는데, 이는 135, 222, 303 위치의 Asn 아미노산들이 N-당쇄화 부분으로 사용되고 있음을 의미한다.Based on several reports, immunoblotting of IL-12p40 is known to result in 3-4 bands at molecular weights of 36-45 kDa. In cell lysates that express 12p35, bands are also found at molecular weights of about 36, 37.5, 40, and 43.1 kDa. In the cell lysate treated with the tunicamycin in column 11, the above three bands disappeared, leaving only a band of 36 kDa, indicating the p40 subunit without N-glycosylation. The Asn-125 and Asn-135 mutations in rows 3 and 4 did not differ significantly from the wild-type, and the band patterns were changing in the remaining Asn-222 and Asn-303 mutations in columns 5 and 6. This means that Asn amino acids at positions 135, 222, and 303 are used as N-glycosylation moieties.
도 3c는 야생형 사람 IL-12p40 유전자와 당쇄화 가능 부분 돌연변이 유전자들의 COS7 세포 내 형질전환 후 세포 배양 상등액에서 수행한 면역 블러팅 결과를 나타낸 것이다. 각 열에 대한 설명은도 3b와 동일하다. 세포 파쇄물의 결과와 유사하게 3-4개의 밴드가 분자량 36-45 kDa에서 보여지고 있으며 제 3 및 4열의 Asn-125 및 Asn-135 돌연변이는 밴드 양상이 야생형과 크게 다르지 않은 반면, 나머지 제 5 및 6열의 Asn-222 및 Asn-303 돌연변이의 경우 밴드 양상이 바뀌고 있음을 볼 수 있다. 특히, Asn-135와 Asn-222 아미노산 돌연변이의 경우 세포 파쇄물에서와는 달리 세포 배양액으로 거의 분비되지 않고 있음을 알 수 있는데, 이는 ELISA를 통한 정량화 결과와 일치한다. Figure 3c shows the results of immunoblotting performed in cell culture supernatants after COS7 cell transformation of wild type human IL-12p40 gene and glycosylated partial mutant genes. Description of each column is the same as that of FIG. 3B . Similar to the results of cell lysates, 3-4 bands are shown at molecular weights 36-45 kDa and the Asn-125 and Asn-135 mutations in columns 3 and 4 show that the band pattern is not significantly different from the wild type, while the remaining 5 and Asn-222 and Asn-303 mutations in column 6 show a shift in band behavior. In particular, it can be seen that Asn-135 and Asn-222 amino acid mutations are rarely secreted into the cell culture unlike cell lysates, which is consistent with the result of quantification by ELISA.
상기의 돌연변이 유전자를 포함하는 발현 벡터 중 IL-12p40 유전자의 당쇄화 가능 부분인 Asn-222가 Leu-222로 돌연변이된 유전자를 포함하고 있는 발현 벡터 pGX0-hp35/IRES/hp40-N222L 및 pGX0-hp40-N222L/IRES/hp35는 한국생명공학연구원 유전자은행에 2001년 2월 29일자로 기탁되었다 (수탁번호 : KCTC 0969BP 및 KCTC 0970BP).The expression vectors pGX0-hp35 / IRES / hp40-N222L and pGX0-hp40, wherein the expression vector including the gene mutated to Leu-222, the glycosylated portion of the IL-12p40 gene, among the expression vectors including the mutant genes described above. -N222L / IRES / hp35 was deposited on February 29, 2001 with the Korea Biotechnology Research Institute Gene Bank (Accession No .: KCTC 0969BP and KCTC 0970BP).
<4-1> hIL-12p70의 합성, 이종이합체화 및 분비에 비치는 hp35의 N-당쇄화 효과<4-1> N-glycosylation effect of hp35 on synthesis, heterodimerization and secretion of hIL-12p70
본 발명자들은 hIL-12p70의 합성, 이종이합체화 (heterodimerization) 및 분비에 비치는 hp35의 N-당쇄화 효과를 조사하기 위하여, 전술한 바와 같이 야생형 hp35 유전자 또는 그의 N-당쇄화 돌연변이 유전자들을 포함하는 hIL-12 발현 벡터들로 세포를 형질전환시킨 후 이로부터 얻은 배양 상등액 및 세포 파쇄물을 이용하여 ELISA 분석을 수행하였다.In order to investigate the N-glycosylation effect of hp35 on the synthesis, heterodimerization and secretion of hIL-12p70, the inventors hIL comprising a wild type hp35 gene or its N-glycosylated mutant genes as described above. Cells were transformed with −12 expression vectors and then ELISA assays were performed using the culture supernatants and cell debris obtained therefrom.
그 결과, 상기표 1에 나타낸 바와 같이 Asn-127을 제외하고 hp35의 가능한 N-당쇄화 잔기들의 제거는 hIL-12p70의 합성, 이종이합체화 및 분비에 아무런 효과를 미치지 않았다. 그러나, Asn-127의 당쇄화는 hIL-12p70의 이종이합체화와 분비를 상당한 정도로 감소시켰는데, 이는 정상적인 형질감염 효율을 나타낸 hp35-N127Q 및 hp35-N127,141Q의 발현 수준이 웨스턴 블럿상에서 다른 돌연변이체들의 발현수준과 유사하기 때문이다. 따라서, 이러한 결과는 Asn-141의 N-당쇄화가 아닌 hp35의 Asn-127의 N-당쇄화가 hIL-12p70의 이종이합체화와 분비에 매우 중요한 역할을 수행함을 나타내는 것이다.As a result, removal of possible N-glycosylated residues of hp35 except Asn-127 had no effect on the synthesis, heterodimerization and secretion of hIL-12p70, as shown in Table 1 above. However, glycosylation of Asn-127 significantly reduced the heterodimerization and secretion of hIL-12p70, indicating that the expression levels of hp35-N127Q and hp35-N127,141Q, which showed normal transfection efficiency, differed on Western blots. This is because the expression level of the sieves is similar. Therefore, these results indicate that N-glycosylation of Asn-127 of hp35 rather than N-glycosylation of Asn-141 plays a very important role in heterodimerization and secretion of hIL-12p70.
<4-2> hIL-12p70의 합성, 이종이합체화 및 분비에 비치는 hp40의 N-당쇄화 효과<4-2> N-glycosylation effect of hp40 on synthesis, heterodimerization and secretion of hIL-12p70
본 발명자들은 또한 hIL-12p70의 합성, 이종이합체화 및 분비에 대한 N-당쇄화의 효과를 측정하기 위하여, 상기 실시예 <3-1>과 동일한 방법으로 야생형 hp35 유전자 또는 그의 N-당쇄화 돌연변이 유전자들을 포함하는 hIL-12 발현 벡터들로 형질전환된 세포의 배양 상등액 및 세포 파쇄물 내 hIL-12p70 및 hIL-12p40의 수준을 ELISA로 분석하였다.The present inventors also determined the effect of N-glycosylation on the synthesis, heterodimerization and secretion of hIL-12p70, in the same manner as in Example <3-1>, in the same manner as in the wild type hp35 gene or its N-glycosylation mutation. The levels of hIL-12p70 and hIL-12p40 in culture supernatants and cell debris of cells transformed with hIL-12 expression vectors containing genes were analyzed by ELISA.
그 결과, 상기표 1에 나타낸 바와 같이 Asn-135 또는 Asn-222의 돌연변이는 hIL-12p70의 분비에 거의 영향을 미치지 않았는데, 이는 상기 돌연변이체들에서 hIL-12p70의 세포외 수준 (extracellular level)이 야생형 hp40과 거의 유사하기때문이다. 더욱 흥미로운 것은 Asn-135 및 Asn-222 돌연변이체들에서 hIL-12p40의 분비가 상당히 감소되었으며, 특히 Asn-222 돌연변이체는 야생형 hp40과 비교하여 약 15% 정도 감소된 분비 수준을 나타내었다. 이러한 결과는 Asn-222에서의 N-당쇄화가 이종이량체 형태인 hIL-12, hIL-12p70이 아니라 hIL-12p40이 단독으로 분비되는데 요구되어짐을 나타내는 것이다. 또한, Asn-135 및/또는 Asn-222에서의 돌연변이체들을 포함하는 이중 및 삼중 돌연변이체들 역시 hIL-12p70이 아닌 hIL-12p40 보다 낮은 수준의 분비 수준을 나타내었다.As a result, as shown in Table 1 , mutations of Asn-135 or Asn-222 had little effect on the secretion of hIL-12p70, which resulted in the extracellular level of hIL-12p70 in the mutants. It's almost like a wild type hp40. More interestingly, the secretion of hIL-12p40 was significantly reduced in Asn-135 and Asn-222 mutants, in particular the Asn-222 mutant showed about 15% reduced secretion levels compared to wild type hp40. These results indicate that N-glycosylation in Asn-222 is required for the secretion of hIL-12p40 alone, rather than the heterodimeric forms hIL-12 and hIL-12p70. In addition, double and triple mutants, including mutants in Asn-135 and / or Asn-222, also showed lower secretion levels than hIL-12p40 but not hIL-12p70.
이와는 반대로, 다른 돌연변이체들은 야생형 hp40과 비교하여 세포 파쇄물 내 hIL-12p40 및 hIL-12p70을 동등한 양만큼 생산하였는데, Asn-125 및 Asn-303의 돌연변이체는 hIL-12p40 및 hIL-12p70의 발현, 이종이합체화, 분비에 있어서 상당한 차이를 나타내었다.In contrast, other mutants produced equivalent amounts of hIL-12p40 and hIL-12p70 in cell lysates compared to wild type hp40, with mutants of Asn-125 and Asn-303 expressing hIL-12p40 and hIL-12p70, There was a significant difference in heterodimerization and secretion.
상기 결과들을 통하여 본 발명자들은 Asn-222에서의 N-당쇄화가 hIL-12p70의 이종이합체화와 분비에는 요구되지 않지만 hIL-12p40의 분비에는 필수적인 역할을 하는 반면, Asn-127에서의 hp35 N-당쇄화가 hIL-12p70의 이종이합체화와 분비에 중요한 역할을 수행함을 확인하였다. 이는 또한 hp35의 N-당쇄화가 hIL-12p70의 분비에 필수조건이라는 이전의 보고와 일치하는 결과이다 (Carra, G. et al.,J. Immunol.,164:4752-4761, 2000).Based on these results, we found that while N-glycosylation in Asn-222 is not required for heterodimerization and secretion of hIL-12p70, but plays an essential role in the secretion of hIL-12p40, hp35 N-sugar chain in Asn-127 It was confirmed that the painter plays an important role in heterodimerization and secretion of hIL-12p70. This is also in line with previous reports that N-glycosylation of hp35 is essential for the secretion of hIL-12p70 (Carra, G. et al., J. Immunol., 164: 4752-4761, 2000).
<4-3> hIL-12의 당쇄화가 생물학적 활성에 미치는 영향<4-3> Effect of glycosylation of hIL-12 on biological activity
본 발명자들은 hIL-12의 당쇄화가 생물학적 활성에 미치는 영향을 조사하기위하여, 야생형 hIL-12와 잠재적 N-당쇄화 부위의 돌연변이를 포함하는 그의 유도체들의 IFN-γ유도능 (induction ability)을 분석하였다. 이를 위하여, 야생형 hIL-12와 그의 돌연변이체들을 100 ng/㎖씩 동량 포함하는 배양 상등액을 사람 PBLs와 함께 배양한 후 각각의 배양 상등액 내 유도된 IFN-γ의 수준을 ELISA로 분석하였다.To investigate the effect of glycosylation of hIL-12 on biological activity, we analyzed the IFN-γ induction ability of wild type hIL-12 and its derivatives including mutations of potential N-glycosylation sites. . To this end, culture supernatants containing the same amount of wild type hIL-12 and its mutants at 100 ng / ml were incubated with human PBLs, and then the level of IFN-γ induced in each culture supernatant was analyzed by ELISA.
그 결과, 상기표 1에 나타낸 바와 같이 IFN-γ유도능이라는 면에서 야생형과 그의 모든 유도체들 사이에 현저한 차이점은 나타나지 않았다. 그러나, Asn-135 및/또는 Asn-222에서 돌연변이된 hp40 유도체들은 야생형 또는 다른 hp40 돌연변이체들에 비하여 약간 증가된 IFN-γ유도능을 나타내었다. 이러한 결과는 hIL-12p70의 길항물질 (antagonists)로 알려져 있는 hIL-12p40의 수준이 hp40-N135Q 및/또는 hp40-N222Q를 포함하는 돌연변이체들의 배양 상등액 내에서 다른 돌연변이체들에 비하여 상대적으로 매우 낮기 때문이다.As a result, as shown in Table 1 , there was no significant difference between the wild type and all derivatives thereof in terms of IFN-γ inducing ability. However, hp40 derivatives mutated in Asn-135 and / or Asn-222 showed slightly increased IFN-γ induction compared to wild type or other hp40 mutants. These results indicate that the level of hIL-12p40, known as antagonists of hIL-12p70, is relatively low compared to other mutants in the culture supernatant of mutants comprising hp40-N135Q and / or hp40-N222Q. Because.
<실시예 5> 당쇄화 부분이 돌연변이화된 IL-12p70의 분비에 있어 IL-12p35의 역할Example 5 Role of IL-12p35 in the Secretion of IL-12p70 Mutated with Glycosylated Portions
hp40의 Asn-222에서의 당쇄화가 어떻게 hIL-12p40의 분비를 감소시키는지 조사하기 위하여, 본 발명자들은 일정한 양의 hp40-N222Q-발현 플라스미드를 다양한 양의 야생형 hp35 DNA와 함께 세포에 동시 형질감염시켰다.To investigate how glycosylation of hp40 in Asn-222 reduces the secretion of hIL-12p40, we co-transfected cells with a constant amount of hp40-N222Q-expressing plasmid with various amounts of wild type hp35 DNA. .
이를 위하여, 사람 표피 혈액 단핵 세포 (human peripheral blood mononuclear cells, PBMC)는 피콜-하이파크 (Ficoll-Hypaque, Sigma사) 농도 차이를 이용한 원심분리로 혈액으로부터 분리하였으며 10% FBS와 페니실린(penicillin)/스트렙토마이신 (streptomycin) (GIBCO-BRL사)을 포함한 RPMI-1640 배지 (GIBCO-BRL사)에 다시 현탁화하였다. 사람 IFN-γ증폭량 측정을 위해서 4 ×105개의 사람 표피 혈액림프구를 100 ng/㎖의 IL-12p70 또는 돌연변이 단백질을 함유하는 배양 상등액과 함께 16시간 동안 배양하였다.To this end, human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were isolated from blood by centrifugation using different concentrations of Ficoll-Hypaque (Sigma) and 10% FBS and penicillin / It was resuspended in RPMI-1640 medium (GIBCO-BRL) including streptomycin (GIBCO-BRL). For measurement of human IFN-γ amplification, 4 × 10 5 human epidermal blood lymphocytes were incubated with culture supernatant containing 100 ng / ml IL-12p70 or mutant protein for 16 hours.
한편, 생쥐 IFN-γ증폭량을 측정하기 위해서는 6 내지 8주령의 암컷 BALB/c 생쥐의 비장을 확보한 후 이로부터 얻은 1 ×105개의 비장 세포 (splenocytes)를 24시간 동안 100 ng/㎖의 생쥐 IL-12p70 또는 이의 돌연변이 유도체들을 포함하는 배양 상등액과 함께 배양하였다. 증폭된 사람 및 생쥐 IFN-γ의 양은 사람 및 생쥐 IFN-γELISA 키트 (R&D systems사)를 이용하여 측정되었고, 그 결과는표 1에 제시되어져 있다.표 1의 수치는 ELISA를 통해 측정된 야생형에서의 IFN-γ의 증폭량을 100%로 보았을 때 상대적으로 나타낸 수치이다.Meanwhile, in order to measure the mouse IFN-γ amplification, the spleen cells of 6 to 8 week old female BALB / c mice were obtained, and then 1 × 10 5 splenocytes were obtained from 100 ng / ml mice for 24 hours. Culture supernatants containing IL-12p70 or mutant derivatives thereof were incubated. The amount of amplified human and mouse IFN-γ was measured using the human and mouse IFN-γELISA kit (R & D systems) and the results are shown in Table 1 . Figure 1 shows the relative value of 100% of the amount of IFN-γ amplification in the wild type measured by ELISA.
일반적으로 p35 소단위체는 단독으로 분비되지 않으며 p40과 결합되어 IL-12p70의 형태로 분비되는 반면, p40 소단위체는 단량체 (monomer) 또는 동종이량체 (homodimer)의 형태로 분비되는데 이는 p35 소단위체가 아닌 p40 소단위체가 IL-12p70의 분비에 있어서 주요 요소로 작용함을 암시하는 것이다.표 1에 나타난 바와 같이, hIL-12p70의 분비량은 야생형 hp40과 hp40-N222Q 돌연변이 모두에서 형질감염된 hp35 DNA의 양에 비례하여 증가하였다. 이러한 결과는 분비 결함 (secretion defect)을 갖는 hp40 소단위체가 hp35 소단위체와 결합되면서 IL-12p70의 형태로 분비됨을 나타내는 것으로, hp35 소단위체 역시 hIL-12p70의 분비에 있어 또 다른 작용을 함을 암시하는 것이다. 최근에 hp40 소단위체 내 형태적인 변화 (conformational change)가 hp35와의 결합에 의한 것임을 나타내는 연구가 보고되어 IL-12p70 분비에 있어 hp35 소단위체의 기여 가능성을 제시해준 바 있다 (Yoon, C et al.,EMBO J., 19:3530-3534, 2000). 상기 연구와 본 발명의 결과를 통하여, 본 발명자들은 Asn-222에의 당쇄화를 포함하는 hp40이 그 자체로는 분비에 결함을 갖지만 hp35와의 결합을 통한 hp40 부위의 형태적인 변화에 기인하여 hp70 형태로 분비될 수 있음을 확인하였다.In general, p35 subunits are not secreted alone and are bound to p40 and secreted in the form of IL-12p70, whereas p40 subunits are secreted in the form of monomers or homodimers, which are not p35 subunits. This suggests that the p40 subunit acts as a major factor in the secretion of IL-12p70. As shown in Table 1 , the secretion of hIL-12p70 increased in proportion to the amount of hp35 DNA transfected in both wild type hp40 and hp40-N222Q mutations. These results indicate that hp40 subunits with secretion defects are secreted in the form of IL-12p70 in combination with hp35 subunits, suggesting that hp35 subunits also have another effect on the secretion of hIL-12p70. will be. Recently, studies indicating that conformational changes in hp40 subunits are due to binding to hp35 have been reported, suggesting the potential contribution of hp35 subunits to IL-12p70 secretion (Yoon, C et al., EMBO J. , 19: 3530-3534, 2000). Through the above studies and the results of the present invention, the inventors found that hp40, including glycosylation to Asn-222, is defective in its own secretion, but in the form of hp70 due to morphological changes of the hp40 site through binding to hp35. It was confirmed that it can be secreted.
<실시예 6> 생쥐 IL-12p40 Asn-220 당쇄화 부분의 돌연변이 유전자 포함 발현 벡터 및 HCV-E2 DNA 백신의 제조Example 6 Preparation of Mutant Gene Expression Vector and HCV-E2 DNA Vaccine of Mouse IL-12p40 Asn-220 Glycosylation
<6-1> pCIN-mp40-N220L의 제조<6-1> Preparation of pCIN-mp40-N220L
본 발명의 hIL-12 돌연변이 유전자를 DNA 백신과 같은 유전자 요법 (gene theraphy)에 사용할 수 있는지 그 가능성을 조사하기 위하여, 본 발명자들은 hp40 유전자의 Asn-222와 유사한 생쥐 IL-12p40 (mp40) 유전자의 염기서열을 조사하였다. 그 결과 본 발명자들은 생쥐 p40의 Asn-220 아미노산이 사람 p40의 Asn-222와 매우 유사한 부위에 존재하며 현재까지 그의 아미노산 서열이 N-당쇄화되어 있다고 알려져 있지 않음을 확인하였다. 이에, 본 발명자들은 mp40 유전자의 돌연변이, 즉 아미노산 서열 중 220번째 Asn을 부분 지정 돌연변이화 (Site-directed mutagenesis)에 의해 Leu 코돈으로 치환하여 mp40-N220L을 제조하였다. 이때 돌연변이화를 위한 시발체로는 p40에서서열번호 22및서열번호 23으로 기재되는 뉴클레오타이드를 합성하여 이용하였으며, 상기 돌연변이는 유전자의 식별을 용이하게 하기 위한 SacⅠ 제한효소 인식부위를 포함하고 있다. 이와 같이 제조된 돌연변이는, 돌연변이화 후 생성되는 특정 제한효소 인식부위에 대한 제한효소 처리와 DNA 서열 확인을 통하여 검증되었다. 이로써 동물 세포에서 발현 가능한 생쥐 IL-12p40 돌연변이 유전자가 포함된 pCIN-mp40-N220L 벡터를 완성하였다.In order to investigate the possibility that the hIL-12 mutant gene of the present invention can be used for gene theraphy such as DNA vaccines, the inventors of the mouse IL-12p40 (mp40) gene similar to Asn-222 of the hp40 gene The sequence was examined. As a result, the present inventors confirmed that Asn-220 amino acid of mouse p40 exists at a site very similar to Asn-222 of human p40, and its amino acid sequence is not known to be N-glycosylated until now. Accordingly, the present inventors prepared mp40-N220L by substituting the Leu codon by mutation of the mp40 gene, that is, the 220 th Asn of the amino acid sequence by site-directed mutagenesis. At this time, the primer for mutagenesis was used to synthesize the nucleotides described in SEQ ID NO: 22 and SEQ ID NO: 23 in p40, the mutation includes a Sac I restriction enzyme recognition site for facilitating the identification of the gene. The mutations thus prepared were verified through restriction enzyme treatment and DNA sequence identification of specific restriction enzyme recognition sites generated after mutation. This completed the pCIN-mp40-N220L vector containing the mouse IL-12p40 mutant gene that can be expressed in animal cells.
<6-2> pTV2-mp35/IRES/mp40-N220L 벡터의 제조<6-2> Preparation of pTV2-mp35 / IRES / mp40-N220L Vector
p40과 p35 소단위체를 코딩하는 동시에 발현하면서 DNA 면역화에 사용할 수 있는 벡터를 제작하기 위하여, 이미 소동물에서 DNA 백신 벡터로 사용된 바 있는 진핵세포 발현 벡터인 pTV2 벡터 (Lee et al.,J. Virol.,72:8430-8436, 1998; Cho et al.,Vaccine,17:1136-1144, 1999)를 제한효소 Asp718과 NotI으로 절단하고, 여기에 pSK-mp35/IRES/mp40을 동일한 효소로 절단하여 생긴 mp35/IRES/mp40 단편을 삽입함으로써 pTV2-mp35/IRES/mp40 벡터를 완성하였다. 또한, 생쥐 IL-12p40의 Asn-220 돌연변이 유전자를 포함하면서 p35를 동시에 발현시키는 벡터의 제조를 위해서 먼저 pSK-mp35/IRES/mp40 벡터를 NcoI과 NotI으로 절단하고 여기에 pCIN-mp40-N220L을 동일한 효소로 절단하여 생긴 mp40-N220L 단편을 삽입함으로써 pSK-mp35/IRES/mp40-N220L 벡터를 제작하였다. pTV2-mp35/IRES/mp40 벡터를 EcoRV와 NotI으로 절단하여 mp40 단편을 제거한 후 여기에 pSK-mp35/IRES/mp40-N220L을 동일한 효소로 절단하여 생긴 mp40-N220L 단편을 삽입함으로써 pTV2-mp35/IRES/mp40-N220L 벡터를 완성하였다.To produce a vector that can be used for DNA immunization while simultaneously coding and expressing p40 and p35 subunits, the pTV2 vector, a eukaryotic expression vector that has already been used as a DNA vaccine vector in small animals (Lee et al., J. Virol., 72: 8430-8436, 1998; Cho et al., Vaccine, 17: 1136-1144, 1999) are digested with restriction enzymes Asp718 and NotI, where pSK-mp35 / IRES / mp40 is digested with the same enzyme. PTV2-mp35 / IRES / mp40 vector was completed by inserting the resulting mp35 / IRES / mp40 fragment. In addition, for the preparation of a vector that simultaneously expresses p35 while including the Asn-220 mutant gene of mouse IL-12p40, the pSK-mp35 / IRES / mp40 vector is first cleaved with NcoI and NotI, and pCIN-mp40-N220L is identical thereto. The pSK-mp35 / IRES / mp40-N220L vector was produced by inserting the mp40-N220L fragment generated by the enzyme cleavage. The pTV2-mp35 / IRES / mp40 vector was cleaved with EcoRV and NotI to remove the mp40 fragment, and then the p402-mp35 / IRES was inserted by inserting the mp40-N220L fragment obtained by cleaving pSK-mp35 / IRES / mp40-N220L with the same enzyme. / mp40-N220L vector was completed.
상기의 pTV2-mp35/IRES/mp40-N220L 벡터는 생명공학연구소 유전자은행에 2000년 2월 29일자로 기탁하였다 (수탁번호 : KCTC 0745BP).The pTV2-mp35 / IRES / mp40-N220L vector was deposited on February 29, 2000 to the Genetic Research Institute of Biotechnology (Accession Number: KCTC 0745BP).
<6-3> pTV2-HCV-E2 벡터의 제조<6-3> Preparation of pTV2-HCV-E2 Vector
본 발명자들은 진핵세포에서 HCV-E2 단백질을 발현할 수 있는 pTV2-HCV-E2 DNA 백신 벡터를 제조하였다 (Song M. K., et al.,J. Virol.,74:2920-2925, 2000).도 5에서 보듯이 pTV2-HCV-E2 DNA 백신 벡터는 시미안 바이러스 40의 복제 시작점 (simian virus 40 replication origin, SV40 ori), 싸이토메갈로바이러스 프로모터 (cytomegalovirus promoter, CMV), 아데노바이러스 (adenovirus)의 삼중 선도 서열 (tripartite leader sequence, TPL), 다중 클로닝 서열 (multiple cloning sequence, MCS), SV40 폴리아데닐화 서열 (polyadenylation sequence, polyA) 및 엠피실린 저항성 유전자 (ampicilin resistance gene: AmpR) 등으로 구성되고, HCV-E2 유전자가 다중 클로닝 서열 내에 클로닝 되어 있다. 본 발명에 사용된 E2 유전자는 소수성 아미노 잔기 (hydrophobic amino acid residue)를 포함하는 카르복실 말단 (carboxyl-terminal: C-terminal) 부위를 제거하여 단백질의 분비를 용이하게 하였으며, 아미노실 말단 (aminocyl-terminal: N-terminal) 부위에 허피스 바이러스 (Herpesvirus: HSV) 외피 당단백질 D (glycoprotein D: gD)의 신호 서열 (signal sequence: s)을 연결시켜 단백질의 발현 및 세포의 분비를 효율화하고자 하였다.We have prepared a pTV2-HCV-E2 DNA vaccine vector capable of expressing HCV-E2 protein in eukaryotic cells (Song M. K., et al.,J. Virol.,74: 2920-2925, 2000).5As you can see The pTV2-HCV-E2 DNA vaccine vector contains the triplet sequence of the simian virus 40 replication origin (SV40 ori), the cytomegalovirus promoter (CMV), and the adenovirus (tripartite). leader sequence (TPL), multiple cloning sequence (MCS), SV40 polyadenylation sequence (polyA), and ampicillin resistance gene (ampicilin resistance gene (AmpR)) and the HCV-E2 gene It is cloned into multiple cloning sequences. E2 gene used in the present invention facilitates the secretion of proteins by removing the carboxyl-terminal (C-terminal) region containing a hydrophobic amino acid residue, aminocyl- The signal sequence (s) of the herpesvirus (HSV) envelope glycoprotein D (gD) was linked to the terminal: N-terminal to streamline protein expression and cell secretion.
<6-4> 생쥐 IL-12p40 Asn-220 돌연변이화에 따른 IL-12p40 및 IL-12p70의 분비양상 확인<6-4> Identification of Secretion Patterns of IL-12p40 and IL-12p70 Following Mutation of Mouse IL-12p40 Asn-220
실시예 4에서 사용되었던 동일한 방법을 통하여 하기표 1에 제시된 벡터들을 COS-7 세포에 형질전환시킨 후 세포 파쇄물과 세포 배양액을 얻어 생쥐 IL-12 ELISA (Pharmingen사)를 수행하였고,표 1에서 ELISA를 통해 측정된 야생형에서의 IL-12p70과 40의 발현 정도를 농도로 나타내었다. pCI-neo에서 <1의 수치는 ELISA로 검출되지 않는 범위를 의미한다.Embodiment was carried out for example to through the same method that was used at 4 after transfection vectors shown in Table 1 in COS-7 cells, cell debris and cell culture the obtained mouse IL-12 ELISA (Pharmingen Co.), ELISA in Table 1 The expression level of IL-12p70 and 40 in the wild type measured through the concentration is represented. A value of <1 in pCI-neo means a range that is not detected by ELISA.
표 1에 나타난 바와 같이, mp40-N220L 돌연변이체들은 IL-12p40 및 IL-12p70의 분비 및 그의 생물학적 활성이라는 측면에서 볼 때 hp40의 Asn-222 돌연변이체와 거의 유사한 특성을 나타내었다.As shown in Table 1 , the mp40-N220L mutants showed almost similar characteristics as the Asn-222 mutant of hp40 in terms of secretion of IL-12p40 and IL-12p70 and its biological activity.
또한, 본 발명자들은 상기 mp40-N220L 돌연변이 유전자가 DNA 백신으로 적용될 수 있는지 또는 Th1 및 CTL 면역 반응의 유도에 있어서 mp40-N220L 돌연변이 유전자와 야생형 mp40 유전자의 활성을 비교하기 위하여, 본 발명의 mp40-N220L 돌연변이 유전자 mp35/IRES/mp40 (mIL-12wt) 또는 mp35/IRES/mp40-N220L (mIL-12mut)를 pTV2 DNA 백신 벡터에 삽입하여 그들의 시험관 내 (in vitro) 특성을 관찰하였다. 그 결과,표 1에 나타난 바와 같이 pTV2 벡터 내 mIL-12mut 유전자 mp40-N220L 돌연변이체는 IL-12p40 및 IL-12p70의 분비 및 그의 생물학적 활성이라는 측면에서 볼 때 hp40의 Asn-222 돌연변이체와 거의 유사한 특성을 나타내었다.In addition, the inventors of the present invention, in order to compare whether the mp40-N220L mutant gene can be applied as a DNA vaccine or the activity of the mp40-N220L mutant gene and wild-type mp40 gene in the induction of Th1 and CTL immune response, Mutant genes mp35 / IRES / mp40 (mIL-12wt) or mp35 / IRES / mp40-N220L (mIL-12mut) were inserted into the pTV2 DNA vaccine vector to observe their in vitro properties. As a result, as shown in Table 1 , the mIL-12mut gene mp40-N220L mutant in the pTV2 vector is almost similar to the Asn-222 mutant of hp40 in terms of secretion of IL-12p40 and IL-12p70 and its biological activity. Characteristics.
<실시예 7> 항원-특이적인 체액성 면역 반응에 대한 돌연변이 IL-12의 효과 조사Example 7 Investigation of Effect of Mutant IL-12 on Antigen-Specific Humoral Immune Response
이전의 보고에 따르면, HCV-E2 항원 (pTV2-gDsE2t)을 암호화하는 플라스미드의 DNA 예방접종이 접종 후 3주 후에 항원-특이적인 체액성 (antigen-specific humoral) 및 세포-매개성 면역 반응 (cell-mediated immune response)을 유도하는데 충분함이 확인되었다. 이에 본 발명자들은 본 발명의 돌연변이 mIL-12 유전자가 야생형 mIL-12 유전자와 비교하여 생체 내 항원-특이적인 면역 반응에 효과적으로 영향을 미칠 수 있는지 조사하기 위하여, 생쥐를 초기 면역화시킨 후 pTV2-gDsE2t 플라스미드와 함께 pTV2-mIL-12mut 또는 pTV2-mIL-12wt로 4주 후에 추가로 접종하였다.According to previous reports, DNA immunization of plasmids encoding HCV-E2 antigen (pTV2-gDsE2t) resulted in antigen-specific humoral and cell-mediated immune responses (cell) three weeks after inoculation. Enough to induce a mediated immune response. In order to investigate whether the mutant mIL-12 gene of the present invention can effectively affect the antigen-specific immune response in vivo compared to the wild type mIL-12 gene, the present inventors have performed pTV2-gDsE2t plasmid after initial immunization of mice. And further inoculated after 4 weeks with pTV2-mIL-12mut or pTV2-mIL-12wt.
구체적으로, 상기 실시예 6에서 제조된 본 발명의 돌연변이 유전자를 포함한 발현 벡터에 의하여 DNA 백신에 의한 면역 반응 증진을 조사하기 위하여, pTV2, 돌연변이 mIL-12 또는 야생형 mIL-12를 갖는 pTV2-gDsE2t DNA 200 ㎍을 100 ㎕ 인산염 완충용액 (phosphate-buffered saline solution)에 용해시킨 후 생후 약 6-8주 연령의 암컷 BALB/c 생쥐의 전경골근 (anterior tibialis muscles)에 주사하였다. 처음 DNA 주입하고 4주 경과 후 동일한 방법으로 동일량의 DNA를 추가 접종하였다. 두번의 DNA 추가 접종 후 약 0, 3, 6, 10 주가 지나서 생쥐의 안구 근처 핏줄로부터 피를 뽑아 혈청을 분리하고 HCV-E2 특이적인 항체 생성 여부를 정제된 hGH-E2 단백질을 이용하여 ELISA 방법을 통해 조사하였다. 사용된 E2 단백질은 CHO 세포주로부터 발현된 hgh-E2 단백질을 이용하였다. 96-웰 플레이트에 hgh-E2 단백질을 100 ng씩 코팅한 뒤 면역된 생쥐로부터 얻어진 혈청을 적당히 희석하여 단백질과 반응시켰다. 그 후 항원 특이적인 IgG에 고추냉이 과산화효소 (horseradishperoxidase, HRP; Chemicon사)가 접합된 항 생쥐 IgG 항체를 반응시킨 뒤 ABTS (Sigma사)를 첨가함으로써 발색 반응을 시켰고 ELISA 측정기 (BioTek사)로 450 nm에서 분석하였다. 또한 E2 단백질에 대해 형성된 총 IgG 항체에 대한 아계열인 IgG1 및 IgG2a의 상대적 비율을 관찰하고자 항 생쥐 IgG 항체 대신 각각 IgG1 및 IgG2a에 특이적으로 결합하는 항 생쥐 IgG 항체를 이용하여 ELISA를 수행하였다.Specifically, pTV2-gDsE2t DNA having pTV2, mutant mIL-12 or wild type mIL-12, in order to investigate the immune response enhanced by the DNA vaccine by the expression vector containing the mutant gene of the present invention prepared in Example 6 200 μg was dissolved in 100 μl phosphate-buffered saline solution and injected into the anterior tibialis muscles of female BALB / c mice about 6-8 weeks old. Four weeks after the first DNA injection, the same amount of DNA was further inoculated in the same manner. Approximately 0, 3, 6, and 10 weeks after the two additional DNA inoculations, blood was drawn from blood vessels near the eyeballs of the mice to separate serum, and ELISA was performed using purified hGH-E2 protein to generate HCV-E2-specific antibodies. Investigation was conducted. As the E2 protein used, hgh-E2 protein expressed from CHO cell line was used. 100 ng of hgh-E2 protein was coated in a 96-well plate, and serum obtained from the immunized mice was appropriately diluted to react with the protein. Thereafter, anti-mouse IgG antibody conjugated with horseradishperoxidase (HRP; Chemicon) conjugated to the antigen-specific IgG was reacted with colorant reaction by adding ABTS (Sigma) and 450 with an ELISA measuring instrument (BioTek). Analysis at nm. In addition, ELISA was performed using anti-mouse IgG antibodies that specifically bind to IgG1 and IgG2a instead of anti-mouse IgG antibodies in order to observe the relative ratios of IgG1 and IgG2a to the total IgG antibodies formed against E2 protein.
그 결과,도 5a, 5b, 5c및5d에 나타낸 바와 같이 HCV E2 DNA 백신은 음성 대조군 수준 보다 상당히 높은 전신성 (systemic) HCV E2-특이적인 전체 IgG, IgG1 및 IgG2a 수준을 유도하였으며, 돌연변이 mIL-12 유전자 또는 야생형 mIL-12 유전자와의 동시 주입은 HCV E2 DNA 백신이 단독으로 투여된 경우와 비교하여 높은 수준의 전체 IgG 수준을 나타내었다. IgG1의 수준은 HCV E2 DNA가 투여된 군과 비교하여 다소 높은 수준을 나타내었다. 반대로, HCV E2에 대한 IgG2a의 수준은 야생형 mIL-12 투여군에서 약간 증가되었고 HCV E2 DNA 단독 투여군과 비교해서는 돌연변이 mIL-12 투여군에서 상당히 증가되었다. 게다가, Th1 면역반응의 간접적인 표시자 (indicator)로서 일반적으로 받여들여지고 있는 IgG2a/IgG1의 비는 IgG2 수준의 양상이 유사한 돌연변이 mIL-12 투여군에서 가장 높게 나타났다. 이러한 결과는 돌연변이 mIL-12 유전자가 야생형 mIL-12 투여군 또는 HCV E2 단독 투여군에 비하여 체액성 면역 반응에 있어서 IgG1에서 IgG2a로의 IgG 아계열의 전이에 상당히 관여함을 나타내며 돌연변이 IL-12 유전자가 Th1 형태의 면역 반응을 유도함을 암시한다.As a result, HCV E2 DNA vaccines induced systemic HCV E2-specific total IgG, IgG1 and IgG2a levels significantly higher than negative control levels, as shown in FIGS . 5A, 5B, 5C and 5D , and mutant mIL-12 Co-injection with the gene or wild type mIL-12 gene showed high levels of total IgG levels compared to when the HCV E2 DNA vaccine was administered alone. The level of IgG1 was somewhat higher compared to the group administered with HCV E2 DNA. In contrast, the level of IgG2a for HCV E2 was slightly increased in the wild type mIL-12 group and significantly increased in the mutant mIL-12 group compared to the HCV E2 DNA alone group. In addition, the ratio of IgG2a / IgG1 generally accepted as an indirect indicator of the Th1 immune response was highest in the mutant mIL-12 group with similar levels of IgG2 levels. These results indicate that the mutant mIL-12 gene is significantly involved in the transfer of IgG subtypes from IgG1 to IgG2a in the humoral immune response compared to wild type mIL-12 or HCV E2 alone. Suggests an immune response.
<실시예 8> 면역화된 생쥐로부터 세포성 면역 반응 조사Example 8 Investigation of Cellular Immune Responses from Immunized Mice
<8-1> 돌연변이 IL-12에 의한 항원-특이적인 Th1 면역 반응의 유도Induction of Antigen-specific Th1 Immune Responses by Mutant IL-12
본 발명자들은 세포-매개성 면역반응의 역가를 평가하는데 사용되어 온 파라미터의 하나인 Th1 면역 반응에 있어서 본 발명의 돌연변이 mIL-12 유전자의 효과를 조사하기 위하여, 비장 세포로부터 IFN-γ발현을 측정하였다. 이를 위하여, 두번의 DNA 주입 후 약 8주가 지난 생쥐의 비장으로부터 얻은 비장 세포 (1 ×105)를 U-바닥모양의 96-웰 플레이트에 첨가하였다. 그 후, 1 내지 5 ㎍의 CHO 세포로부터 정제된 hgh-E2t 단백질을 각 웰에 첨가하고 세포들을 37℃, CO2배양기에서 3일간 배양하여 활성화시켰다. 이로부터 세포 배양액을 확보한 후 이를 상층액 내 존재하는 IFN-γ의 양을 ELISA를 통해서 측정하기 위하여 사용하였다. 특정 항원으로 활성화된 후에 유도된 IFN-γ는 항원-특이적인 CD4+ T 세포로부터 생산되며 이는 Th1 면역 반응의 표시자로 사용될 수 있다.In order to investigate the effect of the mutant mIL-12 gene of the present invention on the Th1 immune response, one of the parameters that have been used to assess the titer of cell-mediated immune responses, we measured IFN-γ expression from spleen cells. It was. To this end, splenocytes (1 × 10 5 ) obtained from the spleens of mice about 8 weeks after two DNA injections were added to U-bottomed 96-well plates. Thereafter, hgh-E2t protein purified from 1 to 5 μg of CHO cells was added to each well and the cells were activated by incubating for 3 days at 37 ° C., CO 2 incubator. After obtaining the cell culture from it was used to measure the amount of IFN-γ present in the supernatant by ELISA. IFN-γ induced after activation with a specific antigen is produced from antigen-specific CD4 + T cells and can be used as an indicator of Th1 immune response.
도 6에 나타낸 바와 같이, 싸이토카인 유전자 없이 HCV E2 DNA만 투여된 군은 hghE2t 단백질 농도에 비례하여 IFN-γ의 수준이 증가된 반면, 모조 플라스미드 (mock plasmid) 접종군은 증가되지 않았다. 예상대로, 야생형 mIL-12 투여군에서 IFN-γ유도 수준은 HCV E2 단독 투여군에 비하여 보다 증강되었으며 돌연변이 mIL-12 투여군은 야생형 mIL-12 투여군에 비하여 2-3배 높은 IFN-γ생산 수준을 나타내었다. 이러한 결과는 mIL-12p70이 항원-특이적인 Th1 면역 반응을 증가시키는 역할을 하고 mIL-12p40은 생체 내 IL-12p70에 의한 Th1 면역 반응의 유도를 억제하는역할을 함을 암시하는 것이다. 접종된 그룹 간의 IFN-γ유도 수준은 추가 접종하고 3주 후에서 부터 차이를 나타내며 10주 후에도 유사한 차이를 나타내었는데, 이는 mIL-12p70이 Th1 면역 반응의 유도 및 유지에 관여함을 암시하는 것이다.As shown in FIG . 6 , the HCV E2 DNA-only group without the cytokine gene increased IFN-γ in proportion to the hghE2t protein concentration, whereas the mock plasmid inoculation group was not increased. As expected, IFN-γ-induced levels in wild-type mIL-12-treated group were more enhanced than HCV E2 alone group, and mutant mIL-12-treated group showed 2-3 times higher IFN-γ production level than wild-type mIL-12-treated group. . These results suggest that mIL-12p70 plays a role in increasing antigen-specific Th1 immune response and mIL-12p40 plays a role in inhibiting the induction of Th1 immune response by IL-12p70 in vivo. IFN-γ-induced levels between inoculated groups showed a difference from 3 weeks after booster dose and a similar difference after 10 weeks, suggesting that mIL-12p70 is involved in the induction and maintenance of Th1 immune response.
<8-2> 돌연변이 IL-12에 의한 항원-특이적인 CD8+ T 세포 기능의 장기간 증강효과 조사<8-2> Long-term Enhancing Effect of Antigen-specific CD8 + T Cell Function by Mutant IL-12
상기에 서술한 바와 같이, 본 발명의 돌연변이 mIL-12 유전자가 HCV E2 DNA 면역화에 있어 장기간 Th1 면역 반응에 기여함을 확인한 본 발명자들은 돌연변이 mIL-12 유전자의 발현에 의해 유도된 Th1 면역 반응이 CTL 면역 반응 및 주요 세포-매개성 면역 반응과 연계되어 있어 돌연변이 mIL-12 유전자가 DNA 면역화 모델에서 CTL 활성의 유지에 영향을 미치는지 조사하기 위하여, 추가 접종 후 다양한 주령에서 DNA 면역화 생쥐로부터 얻은 비장 세포를 이용하여 CTL 분석을 수행하였다.As described above, the inventors of the present invention confirmed that the mutant mIL-12 gene of the present invention contributes to a long-term Th1 immune response in HCV E2 DNA immunization. In order to investigate whether the mutant mIL-12 gene affects the maintenance of CTL activity in the DNA immunization model in association with the immune response and the major cell-mediated immune response, splenocytes obtained from DNA immunized mice at various weeks after boosting CTL analysis was performed.
이를 위하여, Song을 포함한 본 발명자들에 의해 제작되어 이미 보고된 HCV-E2 발현 세포주인 CT26-hghE2t 세포 (Song M. K. et al.,J. Virol.,74:2920-2925, 2000)에 마이토마이신 C (mitomycin C, 500 ㎍/㎖) 처리를 통해 세포 분열을 억제시키고, 이를 두 번의 DNA 주입 후 약 2주가 지난 생쥐의 비장으로부터 얻은 비장 세포와 함께 시험관 내 (in virtro)에서 약 5일간 활성화시켰다. 이로부터 얻은 효과기 세포들 (effector cell)의 세포독성 분석 (cytotoxicity)을51Cr으로표지된 CT26-hghE2t 또는 CT26-neo와 같은 서로 다른 타겟 세포 (target cell)를 대상으로 수행하였다. 다양한 수의 효과기 세포들을 목적하는 E:T 비율로 삼중으로 U-바닥모양의 웰 플레이트에 코팅하였다.51Cr으로 표지된 타겟 세포 (5 ×103)를 상기 웰 플레이트의 각 웰에 첨가한 후 6시간 동안 37℃에서 배양하였다. 이로부터 상층액을 회수하여 사용하고 반응 후 얻어지는51Cr의 방출을 γ-측정기 (γ-counter, Wallac, Turku, Finland)로 측정함으로써 CTL 면역 반응을 조사하였다. 특정 용혈 비율 (percentage of specific lysis)은 하기수학식 1에 의하여 계산하였다. 이때, 최소 용혈 (minimum lysis)은 타겟 세포를 배양 배지만으로 배양함으로써 얻었고, 최대 용혈 (maximun lysis)은 타겟 세포를 1% 노니뎃-P40 (Nonidet-P40)에 노출시킴으로써 확보하였다.To this end, mitomycin was expressed in CT26-hghE2t cells (Song MK et al., J. Virol., 74: 2920-2925, 2000), a HCV-E2 expressing cell line previously produced and reported by the present inventors, including Song. Cell division was inhibited through C (mitomycin C, 500 μg / ml) treatment and activated for about 5 days in virtro with splenocytes obtained from the spleen of mice about two weeks after two DNA injections. . Cytotoxicity of effector cells obtained therefrom was performed on different target cells such as CT26-hghE2t or CT26-neo labeled with 51 Cr. A variety of effector cells were coated in U-bottom well plates in triplicates at the desired E: T ratio. 51 Cr labeled target cells (5 × 10 3 ) were added to each well of the well plate and incubated at 37 ° C. for 6 hours. From this, the supernatant was recovered and used, and the CTL immune response was investigated by measuring the release of 51 Cr obtained after the reaction with a γ-counter (γ-counter, Wallac, Turku, Finland). The percentage of specific lysis was calculated by Equation 1 below. At this time, minimal lysis was obtained by culturing the target cells only with the culture medium, and maximun lysis was obtained by exposing the target cells to 1% Nonidet-P40.
그 결과,도 7에 나타낸 바와 같이 추가 접종 2주 후 모조 플라스미드 투여군을 제외한 모든 그룹에서 매우 강한 항원-특이적인 CTL 활성이 관찰되었으나, HCV E2 단독 투여군, 야생형 mIL-12 투여군 및 돌연변이 mIL-12 투여군 사이에서는 거의 차이를 보이지 않았다. 야생형 mIL-12 투여군에서 CTL 반응은 실험 기간 전체에 걸쳐서 HCV E2 단독 투여군에 비하여 높게 나타났는데, 이는 mIL-12 유전자가증가된 CTL 형성에 중요한 역할을 수행함을 나타낸다. 흥미롭게도, 돌연변이 mIL-12 투여군과 다른 두 군 (HCV E2 투여군 및 야생형 mIL-12 투여군)간의 CTL 활성에 있어서의 차이는 추가 접종 기간이 길어질수록 시간에 따라 점점 더 현저하게 나타났다. 특히 10주 후의 CTL 반응은 HCV E2 투여군 및 야생형 mIL-12 투여군에서 매우 낮았는데, 이는 항원-특이적인 CTL의 분비량 (frequency)이 장기간 후에는 상당히 감소되기 때문이다. 반면 돌연변이 mIL-12 투여군은 항원-특이적인 CTL 반응을 유지하면서 다른 두 그룹 보다 5 내지 10배 높은 CTL 활성을 나타내었다. 대조군으로서, CT26-neo 세포를 타겟 세포로 사용한 경우에는 모든 그룹에서 어떠한 용혈 현상 (cell lysis)도 관찰되지 않았는데, 이는 상기에서 관찰된 CTL 활성이 HCV E2-특이적임을 암시하는 것이다.As a result, as shown in FIG . 7 , very strong antigen-specific CTL activity was observed in all groups except the plasmid administration group after 2 weeks of inoculation, but the HCV E2 administration group, the wild type mIL-12 administration group, and the mutant mIL-12 administration group were observed. There was little difference between them. The CTL response in the wild type mIL-12 group was higher than the HCV E2 alone group throughout the experimental period, indicating that the mIL-12 gene plays an important role in the increased CTL formation. Interestingly, the difference in CTL activity between the mutant mIL-12 group and the other two groups (HCV E2 group and wild type mIL-12 group) became more pronounced with time as the duration of the booster period increased. In particular, the CTL response after 10 weeks was very low in HCV E2 and wild-type mIL-12 groups because the frequency of antigen-specific CTLs was significantly reduced after a long period of time. On the other hand, the mutant mIL-12 group showed 5-10 times higher CTL activity than the other two groups while maintaining the antigen-specific CTL response. As a control, no cell lysis was observed in all groups when CT26-neo cells were used as target cells, suggesting that the CTL activity observed above is HCV E2-specific.
<8-3> 면역화된 생쥐의 CD8+ 세포에서 항원 특이적 IFN-γ생성에 대한 유세포 분석<8-3> Flow Cytometry for Antigen-Specific IFN-γ Production in CD8 + Cells of Immunized Mice
CTL 활성의 장기간 증강이 특정 항원에 대한 CD8+ T 세포의 분비에 의해 특이적으로 나타나는지 그리고 생체 내 CD8+ T 세포의 빈도를 알아보기 위해, 두번의 DNA 주입 후 약 2주가 지난 생쥐의 비장으로부터 얻은 비장 세포와 마이토마이신 C (500 ㎍/㎖)가 처리된 CT26-hghE2t 세포를 40시간 배양하였다. 자석을 이용하는 세포 분석 방법 (magnetic cell sorting: MACS)을 통해 CD8+ T 세포를 분리한 후 이를 상기에서 배양된 CT26-hghE2t 세포 (1 ×106)와 10 U/㎖ 재조합 (recombinant) IL-12를 첨가하여 40시간 동안 배양하였다. 이때 4 ㎕ GolgiStop (Pharmingen사)을 처리하여 CD8+ T 세포로부터 생성되는 싸이토카인의 분비를 저해시킨 후 세포를 37℃에서 8시간 더 배양하였다.Splenocytes obtained from the spleen of mice about two weeks after two DNA injections to determine if long-term enhancement of CTL activity is manifested by the secretion of CD8 + T cells to specific antigens and the frequency of CD8 + T cells in vivo And CT26-hghE2t cells treated with mitomycin C (500 µg / ml) were incubated for 40 hours. CD8 + T cells were isolated by magnetic cell sorting (MACS) using magnets, and then cultured with CT26-hghE2t cells (1 × 10 6 ) and 10 U / ml recombinant IL-12. Addition was incubated for 40 hours. At this time, 4 μl GolgiStop (Pharmingen) was treated to inhibit the secretion of cytokines generated from CD8 + T cells, and the cells were further incubated at 37 ° C. for 8 hours.
CD8+ T 세포들을 직접적으로 분리하기 위하여, 활성화된 비장 세포들을 항-CD8 마이크로비드 (microbeads, Miltenyi Biotec, Inc.사)와 배양한 후 miniMACS 시스템의 칼럼 (microbeads, Miltenyi Biotec, Inc.사)을 통과시켜 잔존하는 CD8+ T 세포들을 분리하였다. 비특이적 염색을 방지하기 위하여, 세포들을 Fc BlockTM(PharMingen사)과 함께 전배양한 후 FITC (fluorescein isothiocyanate) 접합된 항 CD8 항체로 염색하였다. 배양 후 세포를 먼저 Cytofix/CytopermTM(PharMingen사)으로 고정시키고 투과시킨 후 PE (R-phycoerythrin) 접합된 항-생쥐 IFN-γ항체 또는 대조군 PE-접합된 동 기준 표본-짝 (isotype-matched) 항체를 첨가하여 세포를 이중염색하였다. 염색된 세포는 CellQuest 소프트웨어를 사용하는 유세포 분석기 (FACSCalibur flow cytomwtry, Becton Dickinson사)를 이용하여 분석하였고 이를 통해 IFN-γ의 증가 양상을 관찰하였다.To directly separate CD8 + T cells, the activated spleen cells were incubated with anti-CD8 microbeads (microbeads, Miltenyi Biotec, Inc.) and then passed through a column of the miniMACS system (microbeads, Miltenyi Biotec, Inc.). Remaining CD8 + T cells were isolated. To prevent nonspecific staining, cells were precultured with Fc Block ™ (PharMingen) and stained with fluorescein isothiocyanate (FITC) conjugated anti CD8 antibody. After incubation, cells were first fixed with Cytofix / Cytoperm ™ (PharMingen) and permeabilized, followed by PE (R-phycoerythrin) conjugated anti-mouse IFN-γ antibody or control PE-conjugated isotype-matched Antibodies were added to bistain the cells. Stained cells were analyzed using a flow cytometer (FACSCalibur flow cytomwtry, Becton Dickinson, Inc.) using CellQuest software, and the increase of IFN-γ was observed.
a; 6주 내지 8주령의 암컷 BALB/c 생쥐에게 본 발명의 다양한 플라스미드를 4주 간격으로 한번 또는 두 번 접종하였다.a; Female BALB / c mice 6 to 8 weeks of age were inoculated once or twice with various plasmids of the invention at 4 week intervals.
b; 각군의 발현은 다음과 같다: 그룹 Ⅰ; pTV2, 그룹 Ⅱ; pTV2-HCV-E2t+pTV2, 그룹 Ⅲ; pTV2-HCV-E2t+pTV2-mIL-12wt, 그룹 Ⅳ; pTV2-HCV-E2t+pTV2-mIL-12mutb; The expression of each group is as follows: group I; pTV2, group II; pTV2-HCV-E2t + pTV2, group III; pTV2-HCV-E2t + pTV2-mIL-12wt, group IV; pTV2-HCV-E2t + pTV2-mIL-12mut
c; 살아있는 CD8+ T 세포를 FSC와 CD8 도면을 이용하여 게이팅 (gating)함으로써 선택하였고, 살아있는 CD8+ T 세포를 CD8과 IFN-γ도면을 이용하여 다시 게이팅함으로써 선택한 후 이 도면에서 살아있는 CD8+ T 세포 중 IFN-γ를 생성하는 CD8+ T 세포의 비율을 퍼센트로 계산하였다. 이 실험은 그룹 당 2-3 마리의 생쥐를 이용하여 수행되었다.c; Live CD8 + T cells were selected by gating using the FSC and CD8 plots, and live CD8 + T cells were selected by gating again using the CD8 and IFN-γ plots and then IFN-γ among the live CD8 + T cells in this plot. The percentage of CD8 + T cells producing was calculated in percent. This experiment was performed using 2-3 mice per group.
d; GI 생쥐로부터 얻어진 (평균 용혈값 + 3 ×표준편차) 값을 넘는 플레이트의 웰을 양성 (postive)으로 간주함으로써 제한희석법을 이용한 CTL 빈도계산을 하였고, 반응 세포 (responder cell)의 각 희석시 음성 (negative) 웰의 개수를 회귀 곡선을 이용하여 분석함으로써 107개의 비장 세포당 CTL의 빈도수를 나타내었다. 이 실험은 그룹 당 2-3 마리의 생쥐를 이용하여 수행되었다.d; CTL frequency was calculated using the limiting dilution method by treating the wells of the plates exceeding the mean hemolysis value + 3 x standard deviation obtained from the GI mice as positive, and negative for each dilution of the response cell. negative) The number of wells was analyzed using a regression curve to show the frequency of CTL per 10 7 spleen cells. This experiment was performed using 2-3 mice per group.
표 2에 나타낸 바와 같이, 돌연변이 mIL-12 유전자로 동시면역화된 생쥐는 추가 접종하고 0, 3, 6, 10 및 14주 경과 후에 HCV E2 단독 및 야생형 mIL-12 투여군에 비하여 CD8+ IFN-γ생산 세포의 분비량이 전반적으로 증가되어 있었는데, 이는 CTL 반응 결과와 일치하는 것이다. 이러한 차이는 초기에는 미미하다가 점차 커지면서 10주 및 14주째에는 HCV E2 단독 및 야생형 mIL-12 투여군에서는 그 빈도가 거의 관찰되지 않는데 비해 돌연변이 mIL-12 투여군에서는 그 빈도가 그대로 유지됨을 관찰할 수 있다. 또한 DNA의 추가 접종 없이 한번 접종하였을 때에도 그룹간의 양상은 유사하게 나타났다. 이러한 결과들은 돌연변이 mIL-12 유전자의 발현이 초기 및 오랜 기간 동안 DNA 면역화 후 CD8+ IFNF-γ생산 T 세포의 빈도를 유지함을 입증하는 것이다. 이로부터 본 발명자들은 세포-매개성 면역 반응에 있어서 IL-12p70 자체의 생체 내 역할은 Th1 및 CTL의 활성을 장기간 동안 유지하는 것인 반면, IL-12p40의 역할은 생체 내 길항물질로서 IL-12p70을 억제하는 것임을 확인하였다.As shown in Table 2 , mice co-immunized with the mutant mIL-12 gene had CD8 + IFN-γ producing cells compared to HCV E2 alone and wild type mIL-12 administration groups at 0, 3, 6, 10 and 14 weeks after boosting. The secretion of was increased overall, which is consistent with the results of the CTL reaction. This difference is small in the early stages and gradually increases, and at 10 and 14 weeks, the frequency is hardly observed in the HCV E2 alone and wild-type mIL-12 administration groups, whereas the frequency is maintained in the mutant mIL-12 administration groups. In addition, the pattern between groups was similar when inoculated once without boosting DNA. These results demonstrate that expression of the mutant mIL-12 gene maintains the frequency of CD8 + IFNF-γ producing T cells after DNA immunization for an early and long period of time. From this, the inventors found that the in vivo role of IL-12p70 itself in cell-mediated immune response is to maintain the activity of Th1 and CTL for a long time, while the role of IL-12p40 is IL-12p70 as an antagonist in vivo It was confirmed that to suppress.
<8-4> 면역화된 생쥐의 비장 세포에서 항원 특이적 CD8+ T 세포의 빈도 분석<8-4> Frequency analysis of antigen specific CD8 + T cells in spleen cells of immunized mice
다른 항원 특이적인 CD8+ T 세포 빈도를 알아보기 위한 제한 희석법 (limiting dilution assay: LDA) 을 통해 HCV E2 특이적인 CD8+ T 세포의 용혈 능력을 이용한 항원 특이적인 CD8+ T 세포의 빈도를 측정하였다 (Kuzushima, K. et al.,Blood, 94:3094-3100, 1999). 즉, DNA로 추가 접종된 생쥐의 비장 세포를 다양한 농도로 제한 희석한 후 U-바닥모양의 96-웰 플레이트에 희석당 20개씩의 웰이되도록 하였다. CTL 면역 반응 관찰에서 처럼 E2를 발현하는 CT26 세포를 마이토마이신 C (mitomycin C, 500 ㎍/㎖) 처리를 통해 세포 분열을 억제시키고, 희석된 비장 세포와 함께 약 5일간 활성화시켰다. CTL 빈도를 측정하기 위해서 5일간 활성화 시킨 각 웰의 비장 세포의 1/3을51Cr으로 표지된 타겟 세포 (5 ×103)를 상기 웰 플레이트의 각 웰에 첨가한 후 6시간 동안 37℃에서 배양하였다. 이로부터 상층액을 회수하여 사용하고 반응 후 얻어지는51Cr의 방출을 γ-측정기 (γ-counter, Wallac, Turku, Finland)로 측정함으로써 CTL 면역 반응을 조사하였다. 특정 용혈의 수준이 최소 용혈의 평균값과 그 표준 편차의 3배를 가산한 값을 초과할 경우 양성으로 간주하여 CTL의 빈도를 계산하였다 (Kuzushima, K. et al.,Blood, 94:3094-3100, 1999).Limiting dilution assay (LDA) to determine the frequency of different antigen-specific CD8 + T cells was performed to determine the frequency of antigen-specific CD8 + T cells using the hemolytic capacity of HCV E2-specific CD8 + T cells (Kuzushima, K). et al., Blood , 94: 3094-3100, 1999). In other words, spleen cells of mice further inoculated with DNA were diluted in various concentrations and allowed to have 20 wells per dilution in U-bottomed 96-well plates. CT26 cells expressing E2 were inhibited through mitomycin C (500 μg / ml) treatment as in CTL immune response observation and activated for about 5 days with diluted spleen cells. To measure the CTL frequency, one-third of the splenocytes of each well activated for 5 days were added to each well of the well plate with 51 Cr labeled target cells (5 × 10 3 ) at 37 ° C. for 6 hours. Incubated. From this, the supernatant was recovered and used, and the CTL immune response was investigated by measuring the release of 51 Cr obtained after the reaction with a γ-counter (γ-counter, Wallac, Turku, Finland). If the level of specific hemolysis exceeds the mean of minimum hemolysis plus three times its standard deviation, the frequency of CTL was calculated as positive (Kuzushima, K. et al., Blood , 94: 3094-3100). , 1999).
제한 희석법에서도 세포내 IFN-γ염색법에서 얻어진 결과와 유사한 결과가 얻어졌다. 즉, 면역화 초기에서도 돌연변이 mIL-12 투여군에서 가장 높은 항원 특이적 CD8+ T 세포 빈도가 관찰되었으며 이러한 빈도는 추가접종 14주 후에도 지속적으로 유지됨을 알 수 있었다 (표 2참조).Limited dilution yielded similar results to intracellular IFN-γ staining. In other words, the highest antigen-specific CD8 + T cell frequency was observed in the mutant mIL-12 administration group even at the initial immunization, and it was found that the frequency was maintained even after 14 weeks of boosting (see Table 2 ).
<8-4> 돌연변이 IL-12에 의한 방어적 면역 반응의 증강 분석<8-4> Enhanced Analysis of Protective Immune Responses by Mutant IL-12
본 발명의 돌연변이 IL-12 유전자에 의해 생체 내에서 유도된 Th1 및 CTL 면역 반응을 확인하고 Th1 및 CTL 면역 반응과 방어적 면역 반응의 상관관계를 조사하기 위하여 hghE2t를 발현하는 종양 세포인 CT26-hghE2t를 DNA 추가 접종 후 12주된 생쥐에게 투여하였고 이로부터 2주후에 혈청으로부터 항원 특이적인 전체 IgG, IgG1, IgG2a 및 IgG2a/IgG1 비율을 결정하였을 뿐 아니라 약 30여일 동안 종양의 크기를 측정하였다. 구체적으로, 면역화 후 12주가 경과된 0.1 ㎕의 무혈청 배지 내 1 ×106CT26-hghE2t 세포를 BALB/c 생쥐의 털이 깎인 등쪽에 피하 주사한 후 지역적 종양 성장 (local tumor growth)을 3일마다 칼리퍼 (calipers)를 이용하여 종양의 직경과 부피를 측정함으로써 결정하였다. 또한 이 생쥐들을 약 70여일 동안 관찰하여 생존율을 결정하였다.CT26-hghE2t, a tumor cell expressing hghE2t to identify Th1 and CTL immune responses induced in vivo by the mutant IL-12 gene of the present invention and to investigate the correlation between Th1 and CTL immune responses and protective immune responses Was administered to mice 12 weeks after DNA inoculation, and after 2 weeks thereafter, antigen-specific total IgG, IgG1, IgG2a and IgG2a / IgG1 ratios were determined from the serum as well as tumor size was measured for about 30 days. Specifically, local tumor growth every 3 days after subcutaneous injection of 1 × 10 6 CT26-hghE2t cells in 0.1 μl serum-free medium 12 weeks after immunization into the hairy dorsal side of BALB / c mice. The determination was made by measuring the diameter and volume of the tumor using calipers. The mice were also observed for about 70 days to determine survival.
도 8a, 8b및8c에 나타낸 바와 같이, 돌연변이 mIL-12로 면역화된 그룹에서 강력한 Th1 면역 반응이 유도되었으며 또한 야생형 mIL-12로 면역화된 생쥐의 그룹은 pTV2-gDsE2t 단독으로 면역화된 그룹에 비하여 지연된 종양 성장을 나타내었다. 돌연변이 mIL-12로 면역화된 그룹은 상당히 지연된 종양의 성장을 나타내었으며, 대조군 그룹의 대부분의 생쥐가 종양을 가지고 있었으며 50여일 내에 모두 사망하였으나 돌연변이 mIL-12 그룹에서는 70여일까지 약 90% 의 생쥐가 살아 있었다. 이러한 결과는 본 발명의 돌연변이 mIL-12 유전자에 의해 유도된 HCV E2-특이적인 Th1 및 CTL 반응이 변형된 종양 세포 발현 특이 항원의 챌린지에 대한 생체 내 방어를 부여함을 암시한다. 생체 내 종양 방어에 대한 Th1 및 CTL 반응의 상대적인 효과를 평가하는 것이 쉽지 않다 하더라도, 이는 E2-특이적 CD8+ CTL 및 Th1 세포들이 CT26-hghE2t 세포를 직접적으로 사멸시킬 수 있고 시험관 내 Th1 및 CTL 분석에서 각각 관찰된 바와 같이 CTLs의 작용을 보조하는 것으로 판단된다. 또한, 대식세포 (macrophages) 및 자연 살상 세포 (natural killer cell) 상의 FcγR에 강하게 결합하는 IgG2a 항체들이 항체-의존성 세포-매개성 세포독성 (antibody-dependent cell mediated cytitoxicity)을 매개한다.As shown in Figures 8A, 8B and 8C , a strong Th1 immune response was induced in the group immunized with mutant mIL-12 and the group of mice immunized with wild type mIL-12 was delayed compared to the group immunized with pTV2-gDsE2t alone. Tumor growth was shown. Groups immunized with mutant mIL-12 showed significantly delayed tumor growth. Most mice in the control group had tumors and died within 50 days, but in the mutant mIL-12 group about 90% of the mice were up to 70 days. Was alive. These results suggest that HCV E2-specific Th1 and CTL responses induced by the mutant mIL-12 genes of the present invention confer in vivo defense against challenge of modified tumor cell expression specific antigens. Although it is not easy to assess the relative effects of Th1 and CTL responses on tumor defense in vivo, this suggests that E2-specific CD8 + CTL and Th1 cells can kill CT26-hghE2t cells directly and in vitro in Th1 and CTL assays. As each observed, it is believed to assist the action of CTLs. In addition, IgG2a antibodies that bind strongly to FcγR on macrophages and natural killer cells mediate antibody-dependent cell mediated cytitoxicity.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 활성형의 인터루킨-12 (IL-12)의 경쟁적 저해제로 작용하는 사람 또는 생쥐 IL-12p40의 Asn-222 (사람) 또는 Asn-220 (생쥐) 아미노산에 돌연변이를 유발시킴으로써 IL-12p40의 분비는 저해하고 IL-12의 면역 활성을 가지는 IL-12p70은 정상적으로 분비되도록 한 IL-12p40 돌연변이 유전자를 제공한다. 본 발명의 IL-12p40 돌연변이 유전자는 DNA 백신을 이용한 면역화에 함께 사용할 경우, 초기 및 오랜 기간동안 최적의 세포성 면역 반응을 유도할 수 있으므로 세포성 면역 반응이 필수 불가결한 것으로 알려져 있는 후천성 면역 결핍증 (AIDS), C형 및 B형 간염, 암, 독감, 결핵, 말라리아 등을 예방 및 치료하기 위한 유전자 치료 등에 면역 증강제로서 사용될 수 있다는 장점이 있다.As described above, the present invention is directed to a mutation in the amino acid Asn-222 (human) or Asn-220 (mouse) of human or mouse IL-12p40 that acts as a competitive inhibitor of active interleukin-12 (IL-12). Induces IL-12p40 mutant genes by inhibiting the secretion of IL-12p40 and allowing IL-12p70 with IL-12 immune activity to be secreted normally. When the IL-12p40 mutant gene of the present invention is used together for immunization with a DNA vaccine, it is possible to induce an optimal cellular immune response in the early and long periods. AIDS), hepatitis C and B, cancer, influenza, tuberculosis, malaria, etc. can be used as an immune enhancer for gene therapy for preventing and treating.
Claims (16)
Priority Applications (12)
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