KR20030012280A - Transformed potato for using vaccination on Porcine epidemic diarrhea virus and method for preparation thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A process of preparing a transformed potato capable of expressing a spike S1 subunit coding gene SS1 and a membrane protein coding gene ME is provided, mass-producing the plant-induced vaccine against porcine epidemic diarrhea virus. CONSTITUTION: The method for producing a transformed potato comprises the steps of: separating a spike S1 subunit coding gene SS1 or a membrane protein coding gene ME using PCR; constructing a potato expression vector which is capable of being cloned into a plasmid of Agrobacterium to express the gene; transforming Agrobacterium by introducing the expression vector thereinto; producing a transformed potato by culturing the transformed Agrobacterium and potato plant tissues and inserting the coat protein gene into the chromosome of the potato plant; analyzing the expression characteristic of the transformed potato; and redifferentiating the transformed potato.

Description

돼지 유행성 설사병 바이러스에 대한 백신효과를 유도하는 형질전환 감자 및 이의 제조방법{Transformed potato for using vaccination on Porcine epidemic diarrhea virus and method for preparation thereof}Transformed potato for using vaccination on Porcine epidemic diarrhea virus and method for preparation according to swine epidemic diarrheal virus

본 발명은 돼지 유행성 설사병 바이러스(Porcine epidemic diarrhea virus; PEDV)의 스파이크 단백질 S1 서브유닛(spike S1 submit)을 코딩하는 유전자SS1또는 막 단백질(membrane protein)을 코딩하는 유전자ME를 발현할 수 있는 형질전환 감자를 제조하는 방법 및 이 형질전환된 감자의 혼합물을 돼지에서 돼지 유행성 설사병 바이러스에 대한 면역효과를 유발하기 위해, 식물 유래 백신으로 사용하는 것에 관한 것이다.The present invention is a transformation capable of expressing a gene SS1 encoding a spike protein S1 subunit of Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) or a gene ME encoding a membrane protein. A method of making potatoes and a mixture of these transformed potatoes is used as a plant-derived vaccine to induce an immune effect against swine epidemic diarrheal virus in pigs.

1971년 올드함(Oldham)이 영국에서 육성돈에서 급성 설사증을 특징으로 하는 전염병(Oldham, J:Pig farming[Oct suppl], 72-73, 1972)을 보고한 이후 전염성 위장염과는 다른 질병의 존재가 점차 분명해졌다.In 1971, when Oldham reported an infectious disease (Oldham, J: Pig farming [Oct suppl], 72-73, 1972) characterized by acute diarrhea in growing pigs in the United Kingdom, the presence of a disease other than infectious gastroenteritis Gradually it became clear.

돼지의 주요 바이러스성 설사병의 원인체로는 현재 돼지 유행성 설사병 바이러스(Porcine epidemic diarrhea virus; PEDV), 전염성 위장염 바이러스 (Transmissible gastroenteritis virus; TGEV), 호흡기 코로나 바이러스(Porcinerespiratory coronavirus; PRCV) 등이 있으며, 이중 PEDV와 TGEV는 국내에서도 매년 발생하면서 양돈산업에 막대한 피해를 입히고 있다. 특히, PEDV는 포유자돈 및 육성돈을 비롯한 모든 연령의 돼지에 설사를 일으키며, 포유자돈의 경우 50∼100%에 달하는 심각한 폐사율을 나타내고 있어 이에 대한 시급한 대책이 필요한 실정이다.As the pig major viral diarrhea in woninche currently porcine epidemic diarrhea virus (Porcine epidemic diarrhea virus; PEDV) , infectious gastroenteritis virus (Transmissible gastroenteritis virus; TGEV), respiratory coronavirus; and the like (Porcinerespiratory coronavirus PRCV), double PEDV And TGEV occur every year in Korea, causing enormous damage to the pig industry. In particular, PEDV causes diarrhea in pigs of all ages, including mammalian pigs and raised pigs, and shows a serious mortality rate of 50-100% in the case of mammalian pigs, and urgent measures are required.

현재 돼지 유행성 설사병의 예방을 위한 방법으로는 돼지 유행성 설사병 바이러스를 동물세포인 베로(Vero) 세포주에서 90대 이상 연속 계대배양하여 약독화시킨 돼지 유행성 설사병 바이러스 약독화주를 자돈에 접종하여 자돈의 위점막, 소장에의 PEDV의 부착 및 감염을 억제함으로써 돼지 유행성 설사병 바이러스에 대한 방어력을 갖게 하는 방법이 있다.To prevent swine epidemic diarrhea, swine epidemic diarrheal virus attenuated strain of pig epidemic diarrheal virus attenuated pigs, which has been attenuated by serial passage over 90 generations in animal cell Vero cell line, is inoculated in piglets. In addition, there is a method for protecting the swine epidemic diarrheal virus by inhibiting the adhesion and infection of PEDV to the small intestine.

그러나, PEDV에 대한 예방약은 국내의 열악한 사양환경이나 양돈 농가의 인식부족으로 인하여 현장에서 손쉽게 사용할 수 없으므로, 아직까지 PEDV에 의해 많은 피해를 입고 있다. 더구나, 바이러스를 접종하여 형성된 항체를 모돈의 초유를 통하여 신생자돈에 이행시키는 종래의 방법은 임신시 모돈의 항체수준, 예방약의 접종시기, 사양 및 영양관리수준, 기타 대장균이나 유방염 등 무유상태를 일으킬 수 있는 제반 질환의 존재와 분만후 모돈의 초유 분비상태와 자돈의 포유능 등의 여러 가지 여건에 따라서 예방에 많은 제약이 있어, 현재 PEDV에 의한 설사병의 발생시 뚜렷한 대책을 제시하기가 곤란한 실정이다.However, the preventive medicine against PEDV is not easily used in the field due to poor domestic environment or lack of recognition of pig farmers, so it is still suffering from PEDV. In addition, the conventional method of transferring the antibody formed by inoculation of the virus to the new piglets through the colostrum of sows may cause a non-free state such as the antibody level of the sow during pregnancy, the inoculation time of the preventive drug, the specification and nutritional management level, and other E. coli or mastitis There are many restrictions on the prevention of various diseases such as the presence of various diseases and the colostrum secretion of sows and the ability of the piglets to postpartum so that it is difficult to present a clear countermeasure in the occurrence of diarrheal disease caused by PEDV.

이에, 본 발명자들은 상술한 문제점들을 배제할 수 있는 좀더 효과적인 백신을 개발하고자 연구하게 되었고, 그 결과, 돼지 유행성 설사병 바이러스의 스파이크 단백질 S1 서브유닛(spike S1 submit)을 코딩하는 유전자SS1과 막 단백질 (membrane protein)을 코딩하는 유전자ME를 발현할 수 있는 형질전환 감자를 각각 제조한 후, 이들의 혼합물을 백신으로 사용하는 경우 상기한 목적을 달성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.Therefore, the present inventors have been studied to develop a more effective vaccine that can eliminate the above-mentioned problems, and as a result, the gene SS1 and membrane protein (Spik S1 submit) encoding the spike protein S1 subunit of the swine epidemic diarrheal virus After preparing each of the transgenic potatoes capable of expressing the gene ME encoding the membrane protein), when using a mixture thereof as a vaccine it was found that the above object can be achieved and completed the present invention.

따라서, 본 발명의 목적은 돼지 유행성 설사병 바이러스의 스파이크 단백질의 S1 서브유닛을 코딩하는 유전자SS1과 막 단백질을 코딩하는 유전자ME가 도입된 식물 유래 백신용 형질전환 감자를 각각 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a transgenic potato for plant-derived vaccine into which the gene SS1 encoding the S1 subunit of the spike protein of the swine epidemic diarrheal virus and the gene ME encoding the membrane protein are introduced, respectively.

본 발명의 다른 목적은 상기 형질전환 감자의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the transformed potato.

본 발명의 또 다른 목적은 상기SS1유전자가 도입된 형질전환 감자와ME유전자가 도입된 형질전환 감자를 혼합하여 돼지 유행성 설사병에 대한 식물 유래의 백신으로 이용하여, 돼지에서 돼지 유행성 설사병 바이러스에 대한 면역을 유발시키는 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to use a plant-derived vaccine against swine epidemic diarrheal disease by mixing the transformed potato into which the SS1 gene is introduced and the transformed potato into which the ME gene is introduced. It is to provide a way to trigger.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 식물 유래의 백신으로서의 형질전환 감자를 제조하는 방법은, 1) 돼지 유행성 설사병 바이러스로부터 PCR을 이용하여 스파이크 단백질의 S1 서브유닛을 코딩하는 유전자(spike s1 subunit coding gene)SS1또는 막 단백질을 코딩하는 유전자(membrane protein coding gene)ME를 각각 분리하는 단계; 2) 상기 유전자를 감자에 발현시키기 위해서,아그로박테리움의 플라스미드에 클로닝할 수 있는 감자 발현벡터를 구축하는 단계; 3) 상기 발현벡터를아그로박테리움에 도입하여아그로박테리움을 형질전환시키는 단계; 4) 상기 형질전환된아그로박테리움과 감자 식물조직을 함께 배양하여,아그로박테리움내의 식물 발현벡터에서의 상기 유전자를 감자 식물의 크로모좀내로 삽입시켜서 형질전환 감자를 제조하는 단계; 5) 형질전환된 감자의 발현특성을 분석하는 단계; 및 6) 상기 발현특성이 검정된 감자의 발아된 조직 절편을 배양하여 형질전환 감자를 재분화시키는 단계를 포함함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the method for producing a transgenic potato as a plant-derived vaccine of the present invention, 1) gene encoding the S1 subunit of the spike protein using PCR from the swine epidemic diarrheal virus (spike s1 subunit) separating the coding gene) SS1 or the membrane protein coding gene ME , respectively; 2) constructing a potato expression vector capable of cloning into a plasmid of Agrobacterium to express the gene in potato; 3) transforming Agrobacterium by introducing the expression vector into Agrobacterium ; 4) culturing the transformed Agrobacterium and potato plant tissue together, inserting the gene in the plant expression vector in Agrobacterium into the chromosomes of the potato plant to produce a transformed potato; 5) analyzing the expression characteristics of the transformed potato; And 6) regenerating the transformed potato by culturing the germinated tissue sections of the potato whose expression characteristics have been assayed.

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

돼지 유행성 설사병 바이러스(Porcine Epidemic diarrhea Virus : PEDV )는 단일 가닥의 RNA 바이러스로 코로나비데(Coronavirdae)과의 코로나바이러스 (Coronaivirus)속에 속한다. 이 바이러스는 주로 감염돈의 분변에 의해 감염되는데, 이 바이러스의 염기는 단일가닥의 (+) sense RNA이며, 그 크기는 28,033bp이다 (Bridgen, A.et. al.(1933)J. Gen. Virol. 74 :Pt9, 1795-1804).Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) is a single-stranded RNA virus belonging to the genus Coronavirus of the family Coronavirdae. The virus is infected mainly by feces of infected pigs, whose base is a single strand of positive sense RNA and is 28,033 bp in size (Bridgen, A. et. Al. (1933) J. Gen. Virol 74:. Pt9, 1795-1804) .

이 바이러스의 게놈은 RNA 폴리머라제 1과 스파이크 단백질(Spike Protein Coding Region ; 20638-24789), 아직 기능이 규명되지 않은 ORF3(염기서열; 24789~25463), 외피 단백질(Envelop Protein Coding Region ; 25444-25674), 막 단백질(Membrain Protein Coding Region ; 25682-26362)과 뉴클레오캡시드 단백질을 코딩하는 부위(Nucleocapsid Protein Coding Region)로 구성되어 있다(Duarte, M.et. al. (1994)Virology 198 (2) :466-476).The genome of the virus consists of RNA polymerase 1, Spike Protein Coding Region (20638-24789), ORF3 (base sequence; 24789-25463), and envelope protein Coding Region (25444-25674), which have not yet been characterized. ), Membrane protein (Membrain Protein Coding Region; 25682-26362) and nucleocapsid Protein Coding Region (Duarte, M. et. Al . (1994) Virology 198 (2) : 466-476).

본 발명에서는 이들 6개의 단백질 중에 숙주세포의 수용체(receptor)에 결합하기 때문에 숙주세포에의 바이러스 침입에 중요한 역할을 하며(Collins, A. R.et. al.(1982)Virology 119 (2)358-371, Vennema, H.et. al.(1990)J. Virology 64 :339-346), 당 단백질로 되면서 크기가 150kDa에서 180kDa으로 변하고, 골지체에서 숙주세포의 단백질 분해세포에 의해서 거의 비슷한 크기의 아미노기 말단(amino-terminal) S1과 카르복실기 말단(Carboxyl terminal) S2 서브유닛으로 나뉘는 스파이크 단백질 중에서, 스파이크 원형머리를 형성하는(Frana, M. F.et al,(1985)J. Virology 56 :912-920 ; Luyties, W.et .al(1987)J. Virology 71 :949-955) 스파이크 단백질 S1 서브유닛을 코딩하는 유전자SS1을 돼지 유행성 설사병 바이러스의 백신의 제조에 이용한다.In the present invention, it binds to the receptor of the host cell among these six proteins and plays an important role in viral invasion into the host cell (Collins, AR et. Al. (1982) Virology 119 (2) 358-371, Vennema, H. et. Al. (1990) J. Virology 64: 339-346), the size of the glycoproteins varying in size from 150 kDa to 180 kDa, and in the Golgi apparatus, by the proteolytic cells of the host cell, amino terminal ends of approximately similar size ( Among the spike proteins that are divided into amino-terminal S1 and Carboxyl terminal S2 subunits, which form a spike round head (Frana, MF et al, (1985) J. Virology 56: 912-920; Luyties, W. et. al (1987) J. Virology 71: 949-955) The gene SS1 , which encodes the spike protein S1 subunit, is used for the preparation of a vaccine of the swine epidemic diarrheal virus.

또한, 전달막(transmembrane)을 구성하고 있는 부위는 20개 정도의 극소수성 (hydrophobic)과 그 뒤로 극친수성((hydrophilic)아미노산이 11에서 23개 아미노산이 뒤따르는데(Boyd, D.et. al.(1990) Cell 62 : 1031-1033), 이 부위의 변이체는 스파이크 단백질의 침입능력이 상실된다는 것을 근거로 하여 막 단백질을 코딩하는 유전자ME를 돼지 유행성 설사병 바이러스의 백신의 제조에 이용한다.In addition, the site of the transmembrane consists of about 20 hydrophobic and then hydrophilic amino acids followed by 11 to 23 amino acids (Boyd, D. et. Al. . (1990) Cell 62: 1031-1033 ), a variant of this site uses the ME gene coding for a membrane protein on the basis that the loss of the ability to break the protein spike in the production of porcine epidemic diarrhea virus vaccine.

상기SS1ME유전자를 이용한 돼지 유행성 설사병 바이러스에 대한 본 발명의 백신은, 이들 유전자들이 도입된 형질전환 감자를 각각 제조한 후, 제조된 감자를 혼합한 것을 이용하는 것이다. 따라서, 형질전환 감자를 제조하는 방법을 구체적으로 설명하면,The vaccine of the present invention against the swine epidemic diarrheal virus using the SS1 and ME genes is to prepare a transgenic potato into which these genes are introduced, and then mix the prepared potato. Therefore, specifically describing the method for producing a transgenic potato,

1) 돼지 유행성 설사병 바이러스로부터 PCR을 이용하여 스파이크 단백질의 S1 서브유닛을 코딩하는 유전자(spike s1 subunit coding gene)SS1또는 막 단백질을 코딩하는 유전자(membrane protein coding gene)ME를 분리하는 단계;1) separating the spike s1 subunit coding gene SS1 or the membrane protein coding gene ME from the swine pandemic diarrheal virus using PCR;

2) 상기 유전자를 감자에 발현시키기 위해서,아그로박테리움의 플라스미드에 클로닝할 수 있는 감자 발현벡터를 구축하는 단계;2) constructing a potato expression vector capable of cloning into a plasmid of Agrobacterium to express the gene in potato;

3) 상기 발현벡터를 각각아그로박테리움에 도입하여아그로박테리움을 형질전환시키는 단계;3) transforming Agrobacterium by introducing the expression vectors into Agrobacterium ;

4) 상기 형질전환된아그로박테리움과 감자 식물조직을 함께 배양하여,아그로박테리움내의 식물 발현벡터에서의 상기 유전자를 감자 식물의 크로모좀내로 삽입시켜서 형질전환 감자를 제조하는 단계;4) culturing the transformed Agrobacterium and potato plant tissue together, inserting the gene in the plant expression vector in Agrobacterium into the chromosomes of the potato plant to produce a transformed potato;

5) 형질전환된 감자의 발현특성을 분석하는 단계; 및5) analyzing the expression characteristics of the transformed potato; And

6) 상기 발현특성이 검정된 감자의 발아된 조직 절편을 배양하여 형질전환 감자를 재분화시키는 단계를 포함한다.6) re-differentiating the transformed potato by culturing the germinated tissue section of the potato whose expression characteristics have been assayed.

한편, 본 발명의 감자의 형질전환 방법은, 형질전환 감자에서 이들 스파이크 단백질 S1 서브유닛 또는 막 단백질의 발현을 더욱더 효과적으로 유도하기 위해서, 상기 단계 1)에서 돼지 유행성 설사병 바이러스로부터 PCR을 이용하여SS1유전자또는ME유전자를 분리할 때, 3´-말단 측에서 소포체 잔류 시그날 펩티드를 코딩하는 염기서열(ER retension singnal peptide)을 더 부착한 형태의 유전자로 분리하여 감자에서 발현시키기 위한 유전자로서 이용할 수 있다.On the other hand, the method of transforming potatoes of the present invention, in order to more effectively induce the expression of these spike protein S1 subunit or membrane protein in transgenic potatoes, SS1 gene using PCR from the swine epidemic diarrheal virus in step 1) Alternatively, when the ME gene is separated, a ER retension singnal peptide encoding the vesicle residual signal peptide on the 3′-terminal side may be separated into a gene to which it is attached, and used as a gene for expression in potatoes.

또한, 상기 단계 4)에서 형질전환된 감자의 발현 특성을 분석하기 위해서, 서던 블랏 분석 및 노던 블랏 분석 뿐만 아니라, 상기 단백질들에 대한 모노클로날 항체를 이용하여 분석할 수 있다.In addition, in order to analyze the expression characteristics of the potato transformed in step 4), it can be analyzed using a monoclonal antibody to the proteins, as well as Southern blot analysis and Northern blot analysis.

이때, 모노클로날 항체의 생산 방법은, 돼지 유행성 설사병 바이러스로부터PCR을 이용하여SS1유전자 또는ME유전자를 분리하는 단계; 상기 유전자를 곤충세포 발현 벡터에 삽입하는 단계; 베큘러바이러스와 곤충세포 발현벡터와의 상동 재조합을 통해 재조합 베큘러바이러스를 생산하는 단계; 상기 재조합 베큘러바이러스를 곤충세포에 형질감염시키는 단계; 재조합 곤충세포로부터 상기SS1유전자에 의해 코딩된 RPEDV(SS1) 단백질 또는ME유전자에 의해 코딩된 RPEDV(ME)를 정제하는 단계; 상기 정제된 단백질을 쥐에 면역시키고, 면역된 쥐로부터 비장세포를 분리하는 단계; 분리된 비장세포를 골수종세포와 융합시킨 후, 융합세포로부터 모노클로날 항체를 얻는 단계를 포함한다.At this time, the production method of the monoclonal antibody, the step of separating the SS1 gene or ME gene from the swine epidemic diarrheal virus using PCR; Inserting the gene into an insect cell expression vector; Producing a recombinant baculovirus through homologous recombination of the baculovirus and the insect cell expression vector; Transfecting the recombinant baculovirus to insect cells; Purifying RPEDV (SS1) protein encoded by the SS1 gene or RPEDV (ME) encoded by the ME gene from recombinant insect cells; Immunizing the purified protein with a mouse and isolating splenocytes from the immunized mouse; After fusion of the isolated splenocytes with myeloma cells, monoclonal antibodies are obtained from the fusion cells.

상기에서 얻어진 모노클로날 항체들은 각각 상기 형질전환 감자에서의 RPEDV(SS1) 단백질 또는 RPEDV(ME) 단백질의 발현을 확인하는데, 예를 들면 웨스턴 블랏 분석 등에 사용될 수 있다.The monoclonal antibodies obtained above confirm the expression of RPEDV (SS1) protein or RPEDV (ME) protein in the transgenic potato, respectively, for example, can be used for Western blot analysis and the like.

한편, 본 발명에서 제조한 형질전환 감자는 이를 사료화하여 돼지에게 섭취시킴으로써, 이를 섭취한 돼지에게서 돼지 유행성 설사병 바이러스에 대한 항체 형성을 유도하여 돼지 유행성 설사병 바이러스에 대한 면역효과를 유발시킬 수 있다. 이때,SS1유전자로 형질전환된 감자와ME유전자로 형질전환된 감자를 혼합하여 사용하여야만 돼지 유행성 설사병 바이러스에 대한 면역을 유발할 수 있다.On the other hand, the transformed potato prepared in the present invention by feeding it to the pig feed, it can induce the formation of antibodies to the swine epidemic diarrheal virus in pigs ingested it can induce an immune effect against the swine epidemic diarrheal virus. At this time, the potato transformed with the SS1 gene and the potato transformed with the ME gene should be mixed to induce immunity to the swine epidemic diarrheal virus.

한편, 스파이크 단백질의 S1 서브유닛과 막 단백질은 돼지 유행성 설사병 바이러스의 활성에 전혀 관여하지 않고 돼지에게서 면역효과를 유발시킬 수 있기 때문에, 불활화 바이러스 백신(attanuated virus vaccine)보다 안전성 면에서 우수하다.On the other hand, since the S1 subunit of the spike protein and the membrane protein can induce an immune effect in pigs without any involvement in the activity of the swine epidemic diarrheal virus, it is superior in terms of safety than the attached virus vaccine.

또한, 형질전환된 감자를 사료로서 이용하기 때문에, 일반인들도 쉽게 이용하여 돼지의 면역화를 유발시킬 수 있으며, 아울러 돼지에게서 지속적으로 백신을 투여하는 효과를 나타낼 수 있어 기존의 불활화 바이러스 백신보다 안전하다.In addition, since the transformed potato is used as a feed, the general public can easily use it to induce immunization of the pig, and also have the effect of continuously administering the vaccine in the pig, which is safer than the conventional inactivated virus vaccine. Do.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이에 의해서 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

[실시예]EXAMPLE

(1) 프라이머 작성과 염기서열 확인(1) Primer preparation and sequencing

돼지 유행성 설사병 바이러스의 스파이크 단백질 S1 서브유닛을 코딩하는 유전자(spike s1 subunit coding gene)SS1의 일부와 막 단백질을 코딩하는 유전자(membrane protein coding gene)ME를 합성하기 위해, PEDV의 RNA를 역전사 효소 및 리버스 5´-프라이머를 사용하여 역전사-연쇄중합반응(Reverse Transcriptase - Polymerase Chain Reaction, RT-PCR)으로 일차 cDNA(First cDNA)를 합성하였다.To synthesize a portion of the spike s1 subunit coding gene SS1 and the membrane protein coding gene ME of the swine pandemic diarrheal virus, RNA of the PEDV was synthesized by reverse transcriptase and First cDNA was synthesized using Reverse Transcriptase-Polymerase Chain Reaction (RT-PCR) using a reverse 5'-primer.

그런 다음, 일차 cDNA, 포워드 5´-프라이머 및 리버스 5´-프라이머를 사용하여, 해당 유전자 절편을 합성하였다(SAIKI, R.K.,et al.(1988)Science 239: 487-491).The gene segments were then synthesized using primary cDNA, forward 5′-primer and reverse 5′-primer (SAIKI, RK, et al. (1988) Science 239 : 487-491).

이때 사용된 프라이머 서열은 Duarte, M.et. al. (1994)Virology, 198 (2) :466-476와 Kocherhans, R.et al.(1998)Adv. Exp. Med. Biol. 440 : 781 - 786에서 발표된 돼지 유행성 설사병 바이러스 전체 염기서열을 근거로 제작하였다.The primer sequence used at this time is Duarte, M.et. al. (1994)Virology, 198 (2):466-476 and Kocherhans, R.et al.(1998)Adv. Exp. Med. Biol. 440 : The sequencing of the swine epidemic diarrheal virus virus, published at 781-786, was made.

이들 유전자를 증폭하기 위한 각 프라이머들은, 포워드 5´-프라이머 내에밑줄친 부분의 XbaⅠ 제한효소 인식 위치를 포함하고 있으며, 번역개시 코돈을 포함하고 있다. 또한, 리버스 5´-프라이머에는 밑줄친 부분의SacI 제한효소 인식 위치 및 번역종료 코돈을 포함하고 있다. 그러한 프라이머의 서열은 다음과 같다.Each primer for amplifying these genes contains an underlined Xba I restriction enzyme recognition site in the forward 5′-primer and contains a translational start codon. The reverse 5'-primer also contains an underlined Sac I restriction enzyme recognition site and a translation end codon. The sequence of such primers is as follows.

SS1증폭용 프라이머 쌍(염기서열20630~21381 부위 증폭용)SS1 amplification primer pair (base sequence 20630 ~ 21381 site amplification)

포워드 5´-프라이머(spf1): 5´-GGAGTCTATGAGGTCTTTAATTTACTTCTGG-3´Forward 5´-primer (spf1): 5´-G GAGTCT ATGAGGTCTTTAATTTACTTCTGG-3´

리버스 5´-프라이머(spr1): 5´-GGAGCTCTTTGAACAAATTATGGTATATGGCCATTGGA-3´Reverse 5´-primer (spr1): 5´-G GAGCTC TTTGAACAAATTATGGTATATGGCCATTGGA-3´

ME증폭용 프라이머 쌍 (염기서열 25682~26362 부위 증폭용)② Primer pair for ME amplification (for amplification of base sequence 25682 ~ 26362)

포워드 5´-프라이머(mpf1): 5´-GGAGTCTATGTCTAACGGTTCTATTCCCGTT-3´Forward 5´-primer (mpf1): 5´-G GAGTCT ATGTCTAACGGTTCTATTCCCGTT-3´

리버스 5´-프라이머(mpr1): 5´-GGAGCTCTTTGAACAAATTAGACTAAATGAAGCACTT-3´Reverse 5´-primer (mpr1): 5´-G GAGCTC TTTGAACAAATTAGACTAAATGAAGCACTT-3´

상기 프라이머를 사용하여 증폭된 각 cDNA 절편을, 유전자 전달용 플라스미드인 pGEM-T 벡터(Promega사에서 구입)에 클로닝하였다. 그런 다음, 이 벡터를 형질전환용 DH5(GibcoBRL life Techologies 사에서 구입) 대장균에 형질전환시켜 상기 cDNA 절편들을 증폭하였고, 각 절편의 염기서열은 ABI 377 염기서열 자동분석기 (Perkin Elmer사)를 이용하여, 클로닝된 플라스미드의 염기서열을 확인하였다. pGEM-T 벡터를XbaI과SacI 제한효소로 처리하여, 확인된 돼지 유행성 설사병 바이러스SS1ME유전자 절편을 분리하였다.Each cDNA fragment amplified using the primer was cloned into a pGEM-T vector (purchased from Promega), a gene transfer plasmid. Then, the vector was transformed into transforming Escherichia coli DH5 (purchased by GibcoBRL Life Techologies) to amplify the cDNA fragments. The nucleotide sequence of the cloned plasmid was confirmed. pGEM-T vectorXbaI andSacI Swine pandemic diarrheal virus identified by treatment with restriction enzymesSS1AndMEGene fragments were isolated.

(2) 식물에서 발현 가능한 벡터 pBIPEDV-SS1 및 pBPHEDV-ME의 제작(2) Construction of vector pBIPEDV-SS1 and pBPHEDV-ME expressible in plants

아그로박테리움의 Ti-플라스미드 내에, 식물체 발현효율을 높이기 위한 35S 프로모터, 형질전환 감자를 선발하기 위한 카나마이신 저항성 유전자nptII 및 외부 유전자 삽입에 필요한 다중 클로닝 부위를 포함하고 있는 식물체 발현벡터 pBI121(Clontech사)를아그로박테리움을 형질전환시키기 위한 벡터로 사용하였다 (Wicher, D.R.et. al.(1988)Mol Breed 4:301-312).A plant expression vector pBI121 (Clontech) containing a 35S promoter for enhancing plant expression efficiency, a kanamycin resistance gene npt II for selecting transgenic potatoes, and multiple cloning sites required for external gene insertion in Agrobacterium Ti-plasmid ) Was used as a vector for transforming Agrobacterium (Wicher, DR et. Al. (1988) Mol Breed 4 : 301-312).

상기 pBI121 벡터를XbaI SacI로 처리하여, β-글루쿠론니다아제 (glucuronidase;gus) 유전자를 제거한 다음, 이 부위에 상기 (1)에서 분리된SS1유전자 및ME유전자 절편을 각각 삽입하여, 재조합 식물체 발현벡터 pBIPEDV-SS1 및 pBIPEDV-ME를 제조하였다.The pBI121 vectorXbaI AndSacTreated with I, β-glucuronidase;gus) The gene was removed and then the site was isolated from (1).SS1Gene andMEGene fragments were inserted, respectively, to prepare recombinant plant expression vectors pBIPEDV-SS1 and pBIPEDV-ME.

한편, 식물체 발현벡터 pBI121 및 여기에 상기 유전자들이 삽입된 발현벡터의 순서는 다음과 같다.Meanwhile, the sequence of the plant expression vector pBI121 and the expression vector into which the genes are inserted is as follows.

pBI121 벡터: - RB - NOS -nptII - NOS - CaMV -GUS- NOS - LB-pBI121 Vector:-RB-NOS- npt II-NOS-CaMV- GUS -NOS-LB-

pBIPEDV-SS1 또는 pBIPEDV-ME 벡터: CaMV(XbaI)-SS1또는ME -종결코돈 -(SacI)NOSpBIPEDV-SS1 or pBIPEDV-ME vector: CaMV (XbaI)-SS1orME -Closing Codon -(SacI) NOS

여기에서, RB/LB는 오른쪽/왼쪽 경계부위를, NOS는아그로박테리움이 이용할 수 있는 특이적 아미노산인 노팔린을 만드는 유전자의 프로모터를, CaMV는 코울리플라워 모자익 바이러스(Cauliflower Mosaic Virus) 프로모터(35S 프로모터)를 의미한다.Where RB / LB is the right / left boundary, NOS is the promoter of the gene that makes nopaline, a specific amino acid available to Agrobacterium , and CaMV is the Cauliflower Mosaic Virus promoter ( 35S promoter).

(3) 감자에서 단백질 발현효율을 높이기 위한 벡터 제조(3) Production of vectors to increase protein expression efficiency in potatoes

소포체내 잔류 시그날 펩타이드(Ser-Glu-Lys-Asp-Glu-Leu; -SEKDEL)를 코딩하는 DNA 염기서열을 돼지 유행성 설사병 바이러스의 스파이크 단백질 S1 서브유닛및 막 단백질의 뒷부분에 각각 삽입하기 위해 다음의 방법을 수행하였다. 우선, 상기 (1)에 기재된 spf1 및 mpf1의 포워드 5´-프라이머 및 하기의 ERpr5-1 및 ERpr5-2의 리버스 5´-프라이머를 사용하여 PCR을 수행함으로써, (1)에서 제조된 것과는 약간 변형된 스파이크 단백질 S1 서브유닛 및 막 단백질 cDNA 절편을 얻었다.To insert DNA sequences encoding residual signal peptides (Ser-Glu-Lys-Asp-Glu-Leu; -SEKDEL) in the endoplasmic reticulum into the spike protein S1 subunit of the swine pandemic diarrheal virus and the back of the membrane protein, respectively, The method was carried out. First, by performing PCR using the forward 5'-primers of spf1 and mpf1 described in (1) above and the reverse 5'-primers of ERpr5-1 and ERpr5-2 described below, a slight modification from that produced in (1) Spike protein S1 subunit and membrane protein cDNA fragments were obtained.

5´-프라이머(ERpr5-1): 5´-GAAGGGAAGCTTCTGTTTTGCGGGTGCCACAA-3´5´-primer (ERpr5-1): 5´-GAAGGG AAGCTT CTGTTTTGCGGGTGCCACAA-3´

5´-프라이머(ERpr5-2): 5´-GAAGGGAAGCTTCTCTTTAGAGGGGAGCTCAC-3´5´-primer (ERpr5-2): 5´-GAAGGG AAGCTT CTCTTTAGAGGGGAGCTCAC-3´

그런 다음, Haq, A. T.et. al.(1995)Science 268 :714-715에 기재된 방법에 따라, 하기의 포워드 5´-프라이머(Hindpf6) 및 리버스 5´-프라이머 (Hindpr6)를 사용하여, TEA 완충액에서 94℃에서 변성(denature)시킨 후, 37℃에서 배양시킴으로써, 소포제 잔류 시그날 펩티드를 코딩하는 서열을 갖는 올리고 DNA(Hindp)를 합성하였다.Then, Haq, AT et. al. (1995) After denature at 94 ° C. in TEA buffer using the following forward 5′-primer (Hindpf6) and reverse 5′-primer (Hindpr6) according to the method described in Science 268: 714-715. By culturing at 37 ° C, an oligo DNA (Hindp) having a sequence encoding an antifoam residual signal peptide was synthesized.

5´-프라이머(Hindpf6): 5´-AGCTTTCTGAGAAAGATGAGCTATAAGAGCT-5´-primer (Hindpf6): 5´- AGCTT TCTGAGAAAGATGAGCTATAA GAGCT-3

5´-프라이머(Hindpr6): 5´-CTCATAGCTCATCTTTCTCAGAA-3´5´-primer (Hindpr6): 5´-CTCATAGCTCATCTTTCTCAGAA-3´

상기 리버스 5´-프라이머 ERpr5-1 및 ERpr5-2로 PCR 증폭시킨 산물을 제한효소 HindⅢ로 처리한 후, 각각에 접합효소와 완충용액으로 16℃에서 12시간 배양하여, PCR 산물에 상기 올리고 DNA를 접합시켰다.The products amplified by the reverse 5′-primers ERpr5-1 and ERpr5-2 were treated with restriction enzyme HindIII, and then incubated for 12 hours at 16 ° C. with a conjugated enzyme and a buffer solution, respectively. Conjugation.

이렇게 Hindp가 접합된 ERpr5-1 및 ERpr5-2에 의해 생성된 PCR 산물을, pBI121의 GUS 유전자 부위에 도입하여 클로닝한 식물 발현벡터를 각각 pBERPEDV-SS1 및 pBERPEDV-ME로 명명하였다.The PCR products produced by the ERpr5-1 and ERpr5-2 conjugated with Hindp were introduced into the GUS gene region of pBI121 and cloned. The plant expression vectors were named as pBERPEDV-SS1 and pBERPEDV-ME, respectively.

(4) 곤충세포 발현벡터 제작(4) Insect cell expression vector production

돼지 유행성 설사병 바이러스SS1유전자 및ME유전자를, 곤충세포 (Spodoptera frugierda,sf9 cells, Pharmingen사)에서 발현시키기 위해서, 다음 4개의 프라이머를Vet. Microbiol.(2000)74(3): 207-216에 기재된 방법으로 제작하였다.In order to express the swine pandemic diarrheal virus SS1 gene and ME gene in insect cells ( Spodoptera frugierda, sf9 cells, Pharmingen), the following four primers were expressed by Vet. Microbiol. (2000) 74 (3) : It produced by the method as described in 207-216.

①PEDV-SS1(염기서열 20638~21381 부위 증폭용)①PEDV-SS1 (for base sequence 20638 ~ 21381 site amplification)

psfPEDVSSf: 5´-GGAATTCATGAGGTCTTTAATTTACTTCTGGTTGCT-3psfPEDVSSf: 5´-GGAATTCATGAGGTCTTTAATTTACTTCTGGTTGCT-3

psfPEDVSSr: 5´-GGAGCTCTTATGGTATATGGCCATTGGAATCAGTGG-3psfPEDVSSr: 5´-GGAGCTCTTATGGTATATGGCCATTGGAATCAGTGG-3

②PEDV-ME(염기서열 25682~26362 부위 증폭용)②PEDV-ME (for base sequence 25682-26362 amplification)

psfPEDVMEf: 5´-GGAATTCATGTCTAACGGTTCTATTCCCGTTGATGAG-3´psfPEDVMEf: 5´-GGAATTCATGTCTAACGGTTCTATTCCCGTTGATGAG-3´

psfPEDVMEr: 5´-GGAGCTCTTAGACTAAATGAAGCACTTTCTCACTATC-3´psfPEDVMEr: 5´-GGAGCTCTTAGACTAAATGAAGCACTTTCTCACTATC-3´

이 프라이머를 사용하여 PCR을 수행하여SS1ME유전자를 증폭한 후, pGEM-T 벡터에 접합효소와 완충용액으로 클로닝한 다음, 형질전환용 숙주세포 DH5에서 상기 유전자들을 증폭하였고,SS1ME유전자 절편을EcoRI SacI 제한효소로 처리하여 돼지 유행성 설사병 바이러스의SS1ME유전자를 분리하였다.PCR using this primerSS1AndMEAfter amplifying the gene, it was cloned into the pGEM-T vector with a conjugated enzyme and a buffer solution, and then the genes were amplified in the transforming host cell DH5.SS1AndMEGene fragmentsEcoRI AndSacI Restriction Enzyme Treatment of Swine Pandemic Diarrheal VirusSS1AndMEGene was isolated.

베큘러바이러스 전이용 벡터 pAcHLT-A(Pharmingen사에서 구입한 제품, 1999, Baculovirus Expression Vector System Manual 6th Edition)를EcoRI SacI 제한효소로 처리한 후, 상기에서 제조된SS1ME유전자를 삽입하여, 곤충세포 발현벡터 pAcHLT-PEDV(SS1) pAcHLT-PEDV(ME)를 제조하였다.The vector pAcHLT-A (purchased from Pharmingen, 1999, Baculovirus Expression Vector System Manual 6th Edition) for baculovirus transferEcoRI AndSacI After treatment with restriction enzymes,SS1AndMEBy inserting the gene, the insect cell expression vector pAcHLT-PEDV (SS1) And pAcHLT-PEDV(ME)Was prepared.

(5) 베큘러바이러스 벡터에 의한 곤충세포 형질감염 및 발현(5) Insect cell transfection and expression by baculovirus vector

Kid, I.M.et. al.,(1993)Applied Biochemistry and Biotechology.42:137-159에 기재된 방법에 따라, 상기 발현벡터 pAcHLT-PEDV(SS1) 또는 pAcHLT-PEDV(ME)Bsu361이라는 제한효소로 처리되어 선형화된 베큘러바이러스 DNA를, 곤충세포 (sf9 cells, Pharmingen사)와 함께 박펙틴(Bacfectin) 완충용액을 이용하여 27℃에서, 3시간 동안 그레이스 배지에서 배양하였다. 형질감염 키트(Transfection kit)는 Pharmingen사에서 구입한 것을 사용하였다. 12시간 배양한 후, 10% 우태아 혈청과 항생제가 함유되어 있는 새로운 그레이스 배지에 재조합 감염세포를 옮긴 후, 7일 동안 27℃에서 배양하였다. 7일 후, 곤충세포가 완전히 파괴되기 전에, 배양배지를 멸균된 50㎖ 튜브로 옮기고, 분해용액으로 세포막을 완전히 파괴하였다. 원심분리로 여러가지 세포 분해물질과 pAcHLT-PEDV(SS1) pAcHLT-PEDV(ME)에 의해 발현된 재조합 단백질(6x His Tag이 붙어 있는 목적 단백질)을 친화 매트릭스 (affinity matrix)로부터 추출한 후, 트롬빈을 처리한 다음, 아가로스 비드를 이용하여 돼지 유행성 설사병 바이러스 재조합 단백질 RPEDV(SS1)과 RPEDV(ME) 각각을 정제하고, SDS-PAGE로 확인한 후, -70℃에서 보관하였다.Kid, I.M.et. al., (1993) Applied Biochemistry and Biotechology.42According to the method described in: 137-159, the expression vector pAcHLT-PEDV (SS1) or pAcHLT-PEDV(ME)ToBsuThe linearized baculovirus DNA treated with the restriction enzyme 361 was incubated in Grace's medium for 3 hours at 27 ° C using bacfectin buffer solution with insect cells (sf9 cells, Pharmingen). Transfection kit was used from Pharmingen. After incubation for 12 hours, recombinant infected cells were transferred to fresh Grace medium containing 10% fetal bovine serum and antibiotics, and then cultured at 27 ° C. for 7 days. After 7 days, the culture medium was transferred to a sterile 50 ml tube before the insect cells were completely destroyed, and the cell membrane was completely destroyed with the lysis solution. Centrifugation of various cell lysates and pAcHLT-PEDV (SS1) And pAcHLT-PEDV(ME)Extracted from the affinity matrix, and then treated with thrombin, and then the swine epidemic diarrheal virus recombinant protein RPEDV (SS1) with agarose beads. Each of RPEDV (ME) was purified, confirmed by SDS-PAGE, and stored at -70 ° C.

(6) 재조합 단백질(RPEDV(SS1)(6) recombinant protein (RPEDV (SS1) And RPEDV(ME))을 이용한 쥐에서의 모노클로날 항체(Anti-RPEDV(SS1)Monoclonal Antibody (Anti-RPEDV (SS1) in Mice Using RPEDV (ME)) And Anti-RPEDV(ME))의 생산Production of Anti-RPEDV (ME)

상기에서 분리한 재조합 단백질을, 형질전환 감자의 형질전환 여부를 확인하기 위한 모노클로날 항체 생산을 위해서 면역원으로 사용하였다.The recombinant protein isolated above was used as an immunogen for the production of monoclonal antibodies to confirm the transformation of transgenic potatoes.

면역 당일은, RPEDV(SS1)과 RPEDV(ME)의 항원 재조합 단백질 및 플로인트의 완전 아쥬반트(FCA, Gibco BRL life Techologies LTd에서 구입)를 피스톤 운동으로 잘 혼합하여 얻은 용액을, 쥐(Balb/C 암쥐; 대한 바이오 링크 실험동물 쎈터에서 구입)의 복강에 주사하여 면역시키고, 상기 항원 단백질 및 플로인트의 불완전 아주반트(Freund´s incomplete adjuvent)를 혼합한 용액을 쥐의 발바닥, 꼬리 및 복강에 주사하여 2차∼4차 면역을 더 유도하였다. 그런 다음, 면역화된 쥐의 비장 세포를 확보하기 전에, 혈액을 채취하여 폴리클로날 항체를 얻어내었다. 폴리에틸렌글리콜(Polyethlyleneglycol : PEG)을 이용하여, 6주령 Balb/C 암쥐의 비장 세포 및 골수종 세포(SP2/0)를 융합시킨 후, 96-웰 플레이트에서 융합세포를 증식시켰다. 그런 다음, 니겔 젠킨스(Nigel Jenkins)가 이용한 방법(Nigel Jenkins, 1999.Animal cell Biotechology73-98)에 따라 하이브리도마 세포(hybridoma cell)를 선발하였다. 그런 다음, 하브리도마 세포에서 생산된 모노클로날 항체를 이후 실험에서 웨스턴 블랏 검사에 이용하였다.On the day of immunization, a solution obtained by mixing RPEDV (SS1) and RPEDV (ME) antigen-recombinant protein and Floint's complete adjuvant (FCA, purchased from Gibco BRL life Techologies LTd) by piston motion was well mixed with rats (Balb / C females; purchased from the Bio Link Laboratory Animal Center for Immunization) and immunized, and a mixture of the antigenic protein and Floint's incomplete adjuvent was applied to the soles, tails and abdominal cavity of the rats. Injection further induced second to fourth immunity. Then, before securing the splenocytes of immunized rats, blood was drawn to obtain polyclonal antibodies. Splenocytes and myeloma cells (SP2 / 0) of 6-week-old Balb / C mice were fused using polyethylene glycol (Polyethlyleneglycol (PEG)) and then fused cells were grown in 96-well plates. Then, hybridoma cells were selected according to the method used by Nigel Jenkins (Nigel Jenkins, 1999. Animal cell Biotechology 73-98). The monoclonal antibodies produced in hybridoma cells were then used for Western blot testing in later experiments.

(7) 아그로박테리움((7) Agrobacterium ( Agrobacterium tumefaciencesAgrobacterium tumefaciences LBA4404)의 형질전환Transformation of LBA4404)

상기 (3)에서 제조된 벡터 pBERPEDV-SS1 또는 pBERPEDV-ME를 일렉트로포레이션법(electroporation)에 의해,아그로박테로움 투메파시엔세스LBA4404에 도입하여 형질전환시키고, 카나마이신이 함유된 LB 배지에 접종하여, 28℃, 250rpm으로 현탁배양하였다. 48시간 배양한 후, 형질전환된아그로박테리움을 선발하고, An,G.et. al.(1988)In Plant Molecular Biology Manual A3: 1-19, Kluwer Academic Publisher에 기재된 방법에 따라,아그로박테리움으로부터 분리한 DNA를 제한효소로 처리한 후, 전기영동법 및 PCR법으로 상기 형질전환 벡터의 삽입을 확인하였다.The vector pBERPEDV-SS1 or pBERPEDV-ME prepared in (3) was introduced into Agrobacterium tumefacises LBA4404 by electroporation, transformed, and inoculated in LB medium containing kanamycin. , 28 ℃, suspension cultured at 250rpm. After 48 hours of incubation, transformed Agrobacterium was selected, and An, G. et. al. (1988) In Plant Molecular Biology Manual A3 : 1-19, according to the method described in Kluwer Academic Publisher, the DNA isolated from Agrobacterium was treated with restriction enzymes, and then the transformation vector was inserted by electrophoresis and PCR. It was confirmed.

(8) 아그로박테리움((8) Agrobacterium ( A.tumefaciencesA.tumefaciences LBA4404)을 이용한 감자의 형질전환Transformation of Potatoes with LBA4404)

상기 (7)에서 선발한 형질 전환된아그로박테리움을 재배 적응성이 좋은 수미품종을 공시재료로 이용하여 형질전환 실험을 Yl, Jung-Yoon,et. al.(1998) Korean J. Plant Tissue Culture25:109-113에 의거하여 수행하였다.Transformation experiments were carried out using the transformed Agrobacterium selected in (7) as a test material using a Sumi varieties with good cultivation adaptability as Yl, Jung-Yoon, et. al . (1998) Korean J. Plant Tissue Culture 25: 109-113.

즉, 감자 뿌리를 옥신 계열의 2,4-D 호르몬이 첨가된 배지에서 배양하고, 이로부터 분리한 감자 뿌리절편을 형질전환 효율을 높이기 위하여 광 상태에서 30분 정도 단독으로 전처리하였다. 그런 다음, 돼지 유행성 설사병 바이러스의SS1유전자 또는ME유전자를 감자 세포의 크로모좀 DNA에 삽입하기 위해서 상기 (7)의 pBERPEDV-SS1 또는 pBERPEDV-ME로 형질전환된아그로박테리움을 28℃, 암 상태에서 48시간 동안 더 배양하여 감자에 형질감염시켰다. 접종된 감자절편으로부터,아그로박테리움을 제거하기 위해 배양배지 내에 카베니실닌(cabenicillin)을 처리하였다. 감자 절편의 표면에 묻어있는 배지와 항생제는 여과지를 이용하여 제거하였고, 이를 건조시킨 후, 이 절편을 MS배지에 2,4-D 2㎎/ℓ가 첨가된 공동배양배지(Co-culture mediume)에서 2일정도 배양하였다. 그 후, 절편을 MS배지에 카나마이신 50㎎/ℓ, 카베니실린 1000㎎/ℓ, 지아틴(Zeatin) 2㎎/ℓ, 알파-나프틸아세트산(NAA)0.01㎎/ℓ 및 지베릴릭 산(Gibelellic Acid:GA) 0.1㎎/ℓ가 첨가된 유도배지에서 캘러스를 유기하였다. 그 다음, Conger, et.. al.(1983)Science 221: 850-851에 기재된 방법에 따라, 체세포에서 배(embryo)가 유도되도록 발생초기에 옥신계열 식물생장 호르몬인 2,4-D 2㎎/ℓ를 첨가하여 캘러스(callus)가 생기도록 유도하였다.That is, potato roots were cultured in auxin-based 2,4-D hormone-added medium, and potato root slices isolated therefrom were pretreated alone for 30 minutes in a light state to increase transformation efficiency. Then, the swine epidemic diarrhea virusSS1Gene orMETransgenic with pBERPEDV-SS1 or pBERPEDV-ME of (7) to insert the gene into chromosomal DNA of potato cellsAgrobacteriumWas further incubated at 28 ° C. for 48 hours in the dark to transfect potatoes. From inoculated potato slices,AgrobacteriumTo remove Cabenicillin was treated in the culture medium. The medium and antibiotics on the surface of the potato slices were removed using a filter paper, and after drying, the slices were co-culture medium with 2,4-D 2 mg / l added to the MS medium. Incubated for about 2 days. Sections were then placed in MS medium with kanamycin 50 mg / l, carbenicillin 1000 mg / l, zeatin 2 mg / l, alpha-naphthylacetic acid (NAA) 0.01 mg / l and gibberyllic acid ( Callus was induced in the induced medium to which 0.1 mg / l of Gibelellic Acid: GA) was added. Then, Conger, et. Al. (1983)Science 221: According to the method described in 850-851, callus was induced by adding 2,4-D 2 mg / l of auxin-based plant growth hormone at the beginning of development so that embryos were induced in somatic cells.

성숙한 체세포를 2,4-D가 제거된 MS배지에서 뿌리와 잎을 유도하였다. 이 캘러스를 MS배지에 벤질아데닌(Benzyl Adenine:BA) 0.25㎎/ℓ, 지베리니 산 0.1㎎/ℓ, 카나마이신 100㎎/ℓ및 카베니실린 500㎎/ℓ가 첨가된 재분화 배지에 옮겨 식물체의 재분화를 유도하였고, 재분화된 감자는 카나마이신이 첨가된 MS배지에 옮겨 형질전환 감자를 선별하였다.Mature somatic cells induced root and leaf in MS medium depleted of 2,4-D. The callus was transferred to a regeneration medium containing 0.25 mg / l benzyl adenine (BA), 0.1 mg / l gibberic acid, 100 mg / l kanamycin and 500 mg / l carbenicillin in MS medium. The re-divided potatoes were transferred to MS medium to which kanamycin was added to select transgenic potatoes.

(9) 형질전환 감자의 선별(9) Selection of Transgenic Potatoes

형질전환된 감자를 Valvekens, D.et. al.(1988)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 5536-5540에 기재된 방법에 따라 선별하였다.Transformed potatoes were obtained from Valvekens, D. et. al. (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. Selection was carried out according to the method described in USA 85 : 5536-5540.

즉, 상기 (8)의 재분화 유도 배지에 형질전환 감자를 선발할 수 있는 일정량의 카나마이신을 첨가하여nptII 유전자를 갖지 않는 감자를 괴사(necrosis)시켜 형질전환 감자를 선별하였다. 형질전환 감자에 삽입된 박테리아 효소인 네오마이신 포스포트랜스퍼라아제(Neomycin phosphotransferase)를 encode하는nptII 유전자는 인산화작용(phosphorylation)에 의해서 항생제 카나마이신을 불활성화시켜서 선택배지에서도 형질전환 감자를 얻을 수 있었다.That is, transgenic potatoes were selected by necrosis of potatoes having no npt II gene by adding a certain amount of kanamycin capable of selecting transgenic potatoes to the regeneration induction medium of (8). The npt II gene, which encodes the neomycin phosphotransferase, a bacterial enzyme inserted into transgenic potatoes, inactivated the antibiotic kanamycin by phosphorylation to obtain transgenic potatoes in selective media. .

(10) 형질전환 감자분석(10) Transformed Potato Analysis

선별된 형질전환 감자의 확인은 서던 블랏 분석, 노던 블랏 분석, 웨스턴 블랏 분석을 통해 수행할 수 있다.Identification of selected transgenic potatoes can be performed via Southern blot analysis, Northern blot analysis, Western blot analysis.

ⓐ 서던 블랏 분석Ⓐ Southern blot analysis

SS1유전자 또는ME유전자가 감자의 염색체 내로의 삽입 여부와, 감자 염색체의 어느 부분에 들어갔는지 확인하기 위해, Southern, E. M. (1975)J. Mol. Biol.98: 503-517에 기재된 방법에 따라 서던 블랏 분석을 수행하였다. To determine whether the SS1 gene or the ME gene was inserted into the chromosome of the potato and where it entered the potato chromosome, Southern, EM (1975) J. Mol. Biol . Southern blot analysis was performed according to the method described in 98 : 503-517.

ⓑ 노던 블랏 분석Ⓑ Northern blot analysis

형질전환된 감자에서 도입된 돼지 유행성 설사병 바이러스SS1유전자 및ME유전자의 발현정도를 전체 세포질의 RNA(Total cellular RNA)의 발현정도로 확인하기 위해, 감자의 줄기, 잎 또는 씨알(0.5g 내지 1.0g)을 잘 갈아서 Alwine, J. C.et. al.(1988)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74: 5350-5354에 기재된 방법에 따라 노던 블랏을 수행하였다.In order to confirm the expression level of the swine epidemic diarrheal virus SS1 gene and ME gene introduced from the transformed potato to the expression level of total cellular RNA (RNA) of the whole cytoplasm, potato stem, leaves or seeds (0.5g to 1.0g) Grind well Alwine, JC et. al. (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. Northern blot was performed according to the method described in USA 74 : 5350-5354.

ⓒ 웨스턴 블럿 분석Ⓒ Western blot analysis

단백질 수준에서, 돼지 유행성 설사병 바이러스의 스파이크 단백질 S1 서브유닛과 막 단백질의 발현량을 확인하기 위해서, 상기 (6)의 쥐로부터 분리한 모노클로날 항체(Anti-RPEDV(SS1) 및 Anti-RPEDV(ME))를 이용하여 SDS-PAGE 분석을 수행함으로써, 돼지 유행성 설사병 바이러스의 스파이크 단백질 S1 서브유닛과 막 단백질의 발현량을 확인하였다(Higgins, J. V. and Spencer, D.(1991)Plant Science 74:89-98).At the protein level, the monoclonal antibodies (Anti-RPEDV (SS1) and Anti-RPEDV (isolated) from the mouse of (6) were used to confirm the expression levels of the spike protein S1 subunit and membrane protein of the swine pandemic diarrheal virus. SDS-PAGE analysis was used to confirm the expression level of the spike protein S1 subunit and membrane protein of the swine epidemic diarrheal virus (Higgins, JV and Spencer, D. (1991) Plant Science 74: 89). -98).

(11) 생체에서 면역화 정도 측정(11) Determination of the degree of immunization in vivo

먼저, 형질전환 감자가 생산하는 단백질인 스파이크 단백질 S1 서브유닛 (SS1)과 막 단백질(ME)을 각각 다음과 같은 방법으로 분리하였다.First, the spike protein S1 subunit (SS1) and the membrane protein (ME), which are proteins produced by the transformed potatoes, were separated by the following method.

즉, 2㎖ 에펜드로프 튜브에 단백질 추출 완충용액(100mM Tris-HCl(pH8.0), 10mM EDTA, 5% SDS 및 20% Sucrose) 300~500㎕와 최대한 잘 분쇄한 형질전환된 감자 1.5㎖ 넣은 다음, 튜브를 약하게 흔들어서 잘 섞이게 한 후 얼음에서 20분 동안 저장하고, 다시 약하게 교반해서 잘 섞은 다음, 15,000rpm으로 4℃에서 20분간 원심분리하여 상층액을 취하였다. 상층액의 일부(5㎕)는 5% 머캅토에탄올과 10분정도 열처리하여 SDS-PAGE로 전기영동하여 해당 단백질 SS1(30KDa) 및 ME(28KDa)을 확인하였다.In other words, 1.5 ml of transformed potatoes with 300-500 µl of protein extraction buffer (100 mM Tris-HCl (pH8.0), 10 mM EDTA, 5% SDS and 20% Sucrose) in a 2 ml eppen rope tube After mixing, the tube was shaken gently to be mixed well, and then stored for 20 minutes in ice, then gently stirred and mixed well, followed by centrifugation at 4 ° C. for 20 minutes at 15,000 rpm to obtain a supernatant. A portion of the supernatant (5 μl) was heat treated with 5% mercaptoethanol for about 10 minutes and electrophoresed by SDS-PAGE to identify the corresponding proteins SS1 (30KDa) and ME (28KDa).

그런 다음, 확인된 RPEDV(SS1) 단백질과 RPEDV(ME) 단백질 일정량을 혼합하여 돼지에게 피하 주사하여 생성된 항체의 역가를 ELISA법으로 검사하여 항원 단백질의 생체내 면역화 유발 정도를 측정하였다.Then, the titer of the antibody produced by subcutaneous injection of pigs by mixing a predetermined amount of the identified RPEDV (SS1) protein and RPEDV (ME) protein was tested by ELISA to determine the degree of in vivo immunization of the antigenic protein.

(11-1) ELISA법(11-1) ELISA method

재조합 항원 단백질이 코팅된 ELISA용 플레이트에 SS1과 ME 단백질이 피하주사 7일 후에 채혈을 한 다음, 이 혈액을 3,000rpm으로 10분간 원심분리하여 혈청을 분리하고, 이 혈청으로 John R.C.(1995)Methods in Moleculor Biology 42 :131-160 에 기재된 방법에 따라 수행하였다.Seven days after subcutaneous injection of SS1 and ME proteins into the ELISA plate coated with recombinant antigen protein, blood was collected and centrifuged at 3,000 rpm for 10 minutes to separate serum, and the serum was used by John RC (1995) Methods. in Moleculor Biology 42: 131-160.

(12) 후대발현 및 후대 안전성검증(12) Subsequent Expression and Subsequent Safety Verification

형질전환 감자의 후대 발현 및 안전성 검정은 멘델리안 경향(Medelian fashion) 검정 분석 및In situ기법을 이용한 식물염색체 내에 형질전환 유전자 위치의 결정으로 행할 수 있다(Angerer, L. M.et. al(1987)Methods Enzymol. 152: 649 - 661).Subsequent expression and safety assays of transgenic potatoes can be performed by Medelian fashion assay analysis and determination of transgene locus in plant chromosomes using In situ technique (Angerer, LM et. Al (1987) Methods Enzymol 152: 649-661).

즉, 형질전환된 감자가 도입된 형질을 차세대로 전달할 경우, 멘델의 유전법칙에 따라 우성인자와 열성인자의 비가 3:1로 유전되는지를 확인하여 후대에 도입된 형질을 안전하게 전달하는지를 검정하였다.In other words, when the transformed potato is transferred to the next generation, the dominant factor and recessive factor ratio is 3: 1 according to the Mendel's genetic law, and the subsequent introduced traits were safely transferred.

(13) 방어시험 및 동물시험(13) Defense test and animal test

형질전환 감자군이 생산하는 두가지 단백질, 즉 RPEDV(SS1) 단백질과 RPEDV(ME) 단백질을 혼합한 것을 먹인 돼지, 백신주인 P-5(일생연 주식회사)를 접종한 돼지 및 대조군 돼지로부터 5일, 10일, 20일 및 30일 후 채혈한 혈청 50㎕를 2배 희석한 96웰 플레이트에 돼지 유행성 설사병 바이러스 105.0TCID50를 동량 첨가하여 16시간동안 37℃(5% CO2)에서 감작한 후 돼지 신장세포(PK15 cell, 수의과학검역원에서 구입)에 첨가하여 2일 배양한 다음 세포변성효과(CPE)를 관찰하였고, 항체가를 검증하였다.5 days from pigs fed a mixture of two proteins produced by the transformed potato family, RPEDV (SS1) protein and RPEDV (ME) protein, pigs vaccinated with P-5 (Lifetime Co., Ltd.) and control pigs, 10 days after sensitization at 20 days and 30 days porcine epidemic diarrhea virus 10 5.0 TCID 50 was added to an equal volume 16 sigan 37 ℃ (5% CO 2) for a blood serum 50㎕ after a 96 well plate, diluting 2-fold The cells were added to porcine kidney cells (PK15 cell, purchased from veterinary quarantine) and cultured for 2 days, followed by cytopathic effect (CPE).

그 결과, 돼지에서도 이 감자백신이 돼지유행성 설사병 바이러스에 충분한 방어 능력이 있다는 것이 확인되었다.As a result, it was confirmed that the potato vaccine has sufficient protection against swine pandemic diarrheal virus in pigs.

한편, 두 가지 단백질은 생산하는 형질전환 감자를 5일, 15일, 20일 및 30일 동안 먹인 30일령의 돼지 각각 5마리씩 20마리의 돼지에, 대조군으로 1마리씩 4마리, 불활화 백신주를 접종한 2마리씩 8마리 돼지, 병원성 유행성 바이러스를 2마리씩 8마리에 103.0TCID50를 접종하여 공격하여 돼지 유행성 설사병 바이러스의 방어능을 확인하였다.On the other hand, the two proteins were inoculated into 20 pigs of 5 30-year-old pigs fed the transgenic potatoes produced for 5 days, 15 days, 20 days and 30 days, and 4 inactivated vaccine strains, 1 each as a control group. Eight pigs, two pigs one by one, pathogenic pandemic virus was inoculated with 10 3.0 TCID 50 in 8 rats to confirm the protective ability of the swine epidemic diarrheal virus.

본 발명에 의한 형질전환 감자는 형질전환 감자를 기존의 감자재배기술로도 대량 생산할 수 있으므로, 돼지 유행성 설사병 바이러스에 대한 면역효과를 갖는 감자사료 백신을 대규모 생산할 수 있다.The transformed potato according to the present invention can produce a large amount of the transformed potato by conventional potato cultivation technology, it is possible to produce a large-scale potato feed vaccine having an immune effect against the swine epidemic diarrheal virus.

또한, 본 발명에서 제조한 형질전환 감자를 사료화하여 돼지에게 섭취시킴으로써, 이를 섭취한 돼지에게서 돼지 유행성 설사병 바이러스에 대한 항체 형성을 유도하여 면역효과를 유발시킬 수 있다. 따라서, 스파이크 단백질 S1 서브유닛과 막 단백질을 발현하는 각각의 형질전환 감자의 혼합물은 돼지 유행성 설사병 바이러스의 활성에 전혀 관여하지 않고, 돼지에게서 면역효과를 유발시킬 수 있기 때문에, 불활화 바이러스 백신(attanuated virus vaccine)보다 안전성 면에서 우수하다. 또한, 형질전환 감자는 사료로서 이용할 수 있기 때문에, 일반인들도 쉽게 이용하여 돼지의 면역화를 유발시킬 수 있으며, 돼지에게 지속적으로 백신을 투여하는 효과를 나타낼 수 있어 기존의 불활화 바이러스 백신과 같이 일정한 간격을 두고 백신을 투여할 필요가 없기 때문에, 농가에 고부가 수익을 기대할 수 있다.In addition, by feeding the transformed potato prepared in the present invention to pigs, it can induce the immune effect by inducing the formation of antibodies to the swine epidemic diarrheal virus in pigs ingested it. Thus, the mixture of spike protein S1 subunit and each transgenic potato expressing the membrane protein is not involved in the activity of the swine epidemic diarrheal virus and can induce an immune effect in pigs, thus inactivating an inactivated viral vaccine. It is safer than virus vaccine. In addition, because the transgenic potato can be used as a feed, the general public can easily use it to induce immunization of the pig, and it can have the effect of continuously administering the vaccine to the pig. Because there is no need to administer vaccines at intervals, high value-added returns can be expected for farmers.

Claims (3)

식물 유래의 백신인 형질전환 감자의 제조방법에 있어서,In the method for producing a transgenic potato, which is a plant-derived vaccine, 1) 돼지 유행성 설사병 바이러스로부터 PCR을 이용하여 스파이크 단백질 S1 서브유닛을 코딩하는 유전자SS1또는 막 단백질을 코딩하는 유전자ME를 분리하는 단계;1) isolating the gene SS1 encoding the spike protein S1 subunit or the gene ME encoding the membrane protein from the swine pandemic diarrheal virus using PCR; 2) 상기 유전자를 감자에 발현시키기 위해서아그로박테리움의 플라스미드에 클로닝할 수 있는 감자 발현벡터를 구축하는 단계;2) constructing a potato expression vector that can be cloned into Agrobacterium plasmid to express the gene in potato; 3) 상기 발현벡터를아그로박테리움에 도입하여아그로박테리움을 형질전환시키는 단계;3) transforming Agrobacterium by introducing the expression vector into Agrobacterium ; 4) 상기 벡터가 도입된 형질전환아그로박테리움과 감자 식물조직을 함께 배양하여,아그로박테리움내의 식물 발현벡터에서의 상기 유전자를 감자 식물의 크로모좀내로 삽입시킴으로써 형질전환 감자를 제조하는 단계;4) preparing a transgenic potato by culturing the transgenic Agrobacterium and the potato plant tissue into which the vector is introduced, and inserting the gene in the plant expression vector in the Agrobacterium into the chromosome of the potato plant; 5) 형질전환된 감자의 발현특성을 분석하는 단계; 및5) analyzing the expression characteristics of the transformed potato; And 6) 상기 발현특성이 검정된 각각의 감자의 발아된 조직 절편을 배양하여 형질전환 감자를 재분화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 유래 백신용 형질전환 감자를 제조하는 방법.6) A method of producing a transgenic potato for plant-derived vaccine comprising culturing the germinated tissue sections of each potato whose expression characteristics have been assayed to re-differentiate the transgenic potato. 제 1항에 있어서, 상기 1) 단계의 유전자들이 각각 소포체내 잔류 시그널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein each of the genes of step 1) further comprises a residual signal in the endoplasmic reticulum. 제 1항 또는 제 2항의 방법에 의해 제조된 스파이크 단백질 S1 서브유닛을 코딩하는 유전자SS1을 발현하는 형질전환 감자와 막 단백질을 코딩하는 유전자ME발현하는 형질전환 감자를 혼합하여, 이를 사료 또는 돼지 유행성 설사병 바이러스에 대한 식물 유래의 백신으로 돼지에게 섭취시킴으로써 돼지를 면역시키는 방법.The transgenic potato expressing the gene SS1 encoding the spike protein S1 subunit prepared by the method of claim 1 or 2 and the transgenic potato expressing the gene ME encoding the membrane protein are mixed to obtain a feed or swine pandemic. A method of immunizing pigs by ingesting them with a plant-derived vaccine against diarrheal virus.
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