KR20030068337A - Eukaryotic expression vector for human gene therapy - Google Patents

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KR20030068337A
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김덕경
변종회
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사회복지법인삼성생명공익재단(삼성서울병원)
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Abstract

PURPOSE: Provided is a pJDK vector which involves high cell transfection efficiency and high recombinant protein expression efficiency, and is available in making an adeno-associated virus vector for gene therapy. CONSTITUTION: A pJDK vector(KCCM 10343) contains a cytomegalovirus (CMV) promoter, an inverted terminal repeat (ITR) of an adeno-associated virus, a bovine growth hormone (BGH) polyadenylation signal, and kanamycin resistance gene. A target gene is expressed by introducing the pJDK vector in a cell. The cell is an animal cell or derived from animal. A recombinant adeno-associated virus is produced using the pJDK.

Description

유전자치료용 진핵발현벡터{EUKARYOTIC EXPRESSION VECTOR FOR HUMAN GENE THERAPY}Eukaryotic expression vectors for gene therapy {EUKARYOTIC EXPRESSION VECTOR FOR HUMAN GENE THERAPY}

[발명이 속하는 기술분야][TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION]

본 발명은 유전자치료용 진핵발현벡터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세포내 유전자 트랜스펙션 효율 및 발현효율이 우수하고, 바이러스 벡터 제조에 사용가능한 pJDK 벡터에 관한 것이다.The present invention relates to eukaryotic expression vectors for gene therapy, and more particularly, to pJDK vectors which are excellent in intracellular gene transfection efficiency and expression efficiency and can be used for viral vector production.

[종래기술][Private Technology]

1990년부터 선천성 유전질환치료를 위해 본격적으로 시작된 유전자 요법(gene therapy)은 모든 질환의 치료에까지 그 적용이 확대되었다.Gene therapy, which began in earnest for the treatment of congenital genetic diseases since 1990, has been extended to the treatment of all diseases.

현재 유전자치료 기술이 대중화/산업화되고 있지 못한 가장 큰 이유는 기존에 사용되고 있는 벡터들이 안전하고 효율적으로 유전자를 전달할 지 못하기 때문이다. 특히 질병 치료효과를 나타낼 수 있을 만한 재조합 단백질 효율을 나타내지 못하고, 유전자 발현이 단기간에 그치며, 발현 안정성이 확립되지 않았다.The main reason why gene therapy technology is not popularized / industrial is that the vectors that are being used cannot deliver genes safely and efficiently. In particular, it does not exhibit a recombinant protein efficiency that can exhibit a disease treatment effect, gene expression is short-term, and expression stability has not been established.

유전자요법의 핵심은 치료효과를 실제 나타내는 치료유전자, 유전자를 인체에 전달해주는 매개체(벡터), 그리고 생체내 유전자전달 기술에 있다.The key to gene therapy lies in the therapeutic genes that actually produce a therapeutic effect, the vectors that deliver genes to the human body (vectors), and in vivo gene delivery technologies.

실제 임상시험에 사용되고 있는 벡터는 생물학적 벡터(바이러스), 물리화학적 벡터(liposome, naked DNA 등) 2가지로 나눌 수 있다.Vectors used in actual clinical trials can be classified into two types: biological vectors (viruses) and physicochemical vectors (liposomes, naked DNA, etc.).

이들 중 2000년도 전세계 유전자요법 임상시험 데이터에서는 70 %의 임상시험이 바이러스를 이용하는 것으로 집계되었고, 그중 54 %가 레트로바이러스였다. 그러나, 바이러스 벡터는 야생형 바이러스에 의한 감염의 위험성, 숙주 염색체상의 간헐적 삽입으로 인한 유전자 변이, 바이러스 단백질에 대한 체내의 면역반응 발생 등의 문제점을 가지고 있다.Of the 2000 worldwide genetic therapy trial data, 70% of the trials reported using viruses, of which 54% were retroviruses. However, viral vectors have problems such as the risk of infection by wild-type viruses, genetic mutations due to intermittent insertion on host chromosomes, and the development of immune responses in the body to viral proteins.

노출(naked) DNA는 벡터 자체를 의미하는 것으로 유전자요법에서 노출 DNA를 체내에 주입하는 방법으로 실시되고 있다. 노출 DNA를 이용한 유전자요법은 치료유전자를 쉽게 노출 벡터에 재조합시킬 수 있고, 대량의 벡터 DNA를 다량 확보할 수 있으며, 준비 및 시술 시간이 적게 소요될 뿐만 아니라 자체의 독성이 거의 없다는 장점을 가진다.(Rizzuto G et al., Proc Natl Acad Sci USA 1999;96:6417-6422)Naked DNA refers to the vector itself, which is performed by injecting exposed DNA into the body in gene therapy. Gene therapy using exposed DNA has the advantage of being able to easily recombine the therapeutic gene into an exposed vector, secure large amounts of vector DNA, require less preparation and procedure time, and have little toxicity on its own. Rizzuto G et al., Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 6417-6422)

그러나, 현재 사용되는 노출 벡터는 생체내 유전자 전달 효율이 매우 낮아 (1 % 이내) 치료유전자의 치료 효과를 기대하기가 어렵고, 재조합 단백질의 발현 효율 역시 매우 낮다. 일반적으로 사용되는 노출 벡터는 암피실린 저항 유전자를 포함하고 있어, 노출 벡터의 선별 및 대량증식시 배지내 암피실린을 첨가하고 있다. 이러한 암피실린이 노출 벡터와 함께 생체내로 도입될 경우, 페니실린에 대하여 알레르기가 있는 환자에게 독성인자로 작용할 수 있다. 또한 일반적인 노출 벡터는 아데노-부속 바이러스 제조에 사용될 수 없었다.However, currently used exposure vectors have very low gene transfer efficiency in vivo (within 1%), so it is difficult to expect therapeutic effects of therapeutic genes, and expression efficiency of recombinant proteins is also very low. Generally used exposure vector contains the ampicillin resistance gene, and the ampicillin in the medium is added during the selection and mass growth of the exposure vector. When such ampicillin is introduced in vivo with an exposure vector, it can act as a toxic factor in patients allergic to penicillin. Also, general exposure vectors could not be used for the preparation of adeno-associated viruses.

따라서, 본 발명은 생체내 유전자 전달효율이 높은 벡터를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, an object of the present invention is to provide a vector with high gene transfer efficiency in vivo.

또한 본 발명은 생체내에서 안전한 벡터를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a safe vector in vivo.

또한 본 발명은 바이러스 전달벡터로 사용할 수 있는 아데노-부속 바이러스 제조에 사용가능한 벡터를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a vector usable for the preparation of adeno-associated viruses that can be used as a viral delivery vector.

또한 본 발명은 치료유전자의 발현효율이 높은 벡터를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a vector with high expression efficiency of the therapeutic gene.

도 1은 pJDK 벡터의 제조과정을 도시한 것이고,Figure 1 shows the manufacturing process of the pJDK vector,

도 2는 pJDK 벡터의 유전자 지도를 나타낸 것이고,Figure 2 shows a genetic map of the pJDK vector,

도 3은 pcDNA3.1-CAT 또는 pJDK-CAT가 주입된 HeLa 세포(a) 및 C2C12 세포(b)에서 CAT의 발현량을 정량한 그래프이고,3 is a graph quantifying the expression level of CAT in HeLa cells (a) and C2C12 cells (b) injected with pcDNA3.1-CAT or pJDK-CAT,

도 4는 pcDNA3.1-CAT 또는 pJDK-CAT를 근육주사 후 CAT 발현량을 측정한 것으로, a는 근육주사후 전기충격을 가하지 않았을 때 CAT 발현량을 분석한 그래프이고, b는 근육주사 후 전기충격을 가한 후 CAT 발현량을 분석한 그래프이다.Figure 4 is a measure of the CAT expression after the muscle injection of pcDNA3.1-CAT or pJDK-CAT, a is a graph analyzing the expression of CAT when the electric shock was not applied after the muscle injection, b is a post-injection muscle This graph shows the analysis of CAT expression levels after impact.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 CMV 프로모터, 아데노-부속 바이러스(adeno-associated virus; 이하 'AAV'라 함)의 ITR(inverted terminal repeat), BGH(Bovine Growth Hormome) 폴리아데닐레이션 신호, 카나마이신 저항 유전자를 포함하는 pJDK 벡터(KCCM 10343)를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a CMV promoter, an inverted terminal repeat (ITR) of adeno-associated virus (hereinafter referred to as 'AAV'), a Bovine Growth Hormome (BGH) polyadenylation signal, and kanamycin. A pJDK vector (KCCM 10343) comprising a resistance gene is provided.

또한 본 발명은 목적 유전자를 포함하는 pJDK 벡터를 세포에 도입하여 목적유전자를 발현시키는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of expressing a gene of interest by introducing a pJDK vector containing the gene of interest in a cell.

또한 본 발명은 pJDK 벡터를 이용 생산된 아데노-부속 바이러스를 제공한다.The present invention also provides adeno-associated viruses produced using the pJDK vector.

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

본 발명의 진핵발현벡터 pJDK는 하기의 구성을 포함하며, 더욱 구체적인 유전자 지도는 도 2에 나타내었다.Eukaryotic expression vector pJDK of the present invention comprises the following configuration, more specific gene map is shown in FIG.

(1) CMV(cytomegalovirus) 프로모터(1) CMV (cytomegalovirus) promoter

(2) 아데노-부속 바이러스(AAV)의 ITR(inverted terminal repeat)(2) Inverted terminal repeat (IRT) of adeno-associated virus (AAV)

(3) 카나마이신 저항 유전자(3) kanamycin resistance gene

(4) 카나마이신 저항 유전자(4) kanamycin resistance gene

벡터의 재조합 단백질 발현 효율은 프로모터에 의하여 좌우된다. 프로모터에는 바이러스 프로모터, 진핵세포 내에 항상 유전자발현을 유도하는 하우수키핑(housekeeping) 유전자의 프로모터, 특정 조직에서의 유전자 발현을 결정하는 조직-특이적 프로모터 등이 있다. 상기 CMV 바이러스는 바이러스 프로모터 중 가장 강력한 프로모터이다.The efficiency of recombinant protein expression of the vector depends on the promoter. Promoters include viral promoters, promoters of housekeeping genes that always induce gene expression in eukaryotic cells, tissue-specific promoters that determine gene expression in specific tissues. The CMV virus is the strongest promoter of the viral promoters.

상기 AAV의 ITR은 145 bp의 팔린드롬(palindrome) 구조를 가지며, AAV의 복제와 숙주 염색체의 삽입에 관여한다. ITR은 진핵발현벡터의 유전자 발현을 증가시키는 것으로 보고된 바 있으나, 노출 DNA에 사용하였을 때 유전자 발현 증가 여부 및 작용 기작에 대한 연구가 진행된 바가 없다.The ITR of the AAV has a palindrome structure of 145 bp and is involved in replication of the AAV and insertion of a host chromosome. Although ITR has been reported to increase gene expression of eukaryotic expression vectors, no studies have been conducted on whether the gene expression is increased and its mechanism of action when used in exposed DNA.

상기 카나마이신 저항 유전자는 pJDK 벡터의 대량생산 및 pJDK 벡터를 이용한 형질전환주 및 재조합 벡터 제조나 선별에 선별인자로 사용된다. 상기 카나마이신은 생체에서 안전하여, pJDK 벡터에 카나마이신이 오염되어 있더라도, 생체에 유독하게 작용하지 않는다. 미국 식품의약품안전청 및 한국 식품의약품안전청의 유전자 치료 지침에 카나마이신의 안전성이 명시되어 있다.The kanamycin resistance gene is used as a selection factor for mass production of pJDK vectors and for the production or selection of transformants and recombinant vectors using the pJDK vector. The kanamycin is safe in vivo, and even if kanamycin is contaminated in the pJDK vector, it does not act toxic to the living organism. The safety of kanamycin is specified in the Gene Therapy Guidelines of the US Food and Drug Administration and the Korea Food and Drug Administration.

본 발명의 pJDK 벡터는 총 3,354 bp로 이루어져 있으며, 이의 염기서열은 서열번호 1로 기재하였고, pJDK 유전자 지도는 도 2에 나타내었다. pJDK를 이루는 각 부분의 기원 및 유래는 하기 표 1에 나타내었다.The pJDK vector of the present invention is composed of a total of 3,354 bp, the nucleotide sequence thereof is described as SEQ ID NO: 1, pJDK gene map is shown in FIG. The origin and origin of each part of the pJDK is shown in Table 1 below.

유래한 벡터명Vector name of origin CMV 프로모터CMV promoter pUHD15-1pUHD15-1 다수클로닝사이트Multiple Cloning Sites pBSIISKpBSIISK 폴리-A 신호Poly-A Signal Rc/CMVRc / CMV 카나마이신 저항 유전자Kanamycin resistance gene pVAX1pVAX1 oriori pVAX1pVAX1 ITRITR pSUB201pSUB201 플라스미드 기본구조서열Plasmid Basic Structure pVAX1pVAX1

pJDK의 염기서열은 서열번호 1로 나타내었으며, 자세한 제한지도는 도 2에 나타내었다.The base sequence of pJDK is shown in SEQ ID NO: 1, and the detailed restriction map is shown in FIG.

pJDK 벡터는 세포내에 외부의 유전자를 전달, 발현시키는 운반체로 사용할 수 있으며, pJDK 벡터는 랩-캡 (Rep-Cap) 발현벡터, 아데노바이러스 유전자 발현벡터와 함께 293 세포주에 동시에 트랜스펙션하여 ITR을 이용한 재조합 아데노-부속 바이러스를 제조할 수 있다. 랩-캡 발현 벡터는 아데노-부속 바이러스의 증식과 표면단백질 제조에 필요한 유전자를 제공한다. 293 세포주는 상기 유전자들을 발현시켜 아데노-부속 바이러스가 패키징되어 생산되도록 하는 숙주세포이다.The pJDK vector can be used as a carrier for transferring and expressing an external gene in a cell, and the pJDK vector is transfected into 293 cell lines simultaneously with a Rep-Cap expression vector and an adenovirus gene expression vector to generate ITR. Recombinant adeno-associated viruses can be prepared. Lab-cap expression vectors provide genes necessary for the proliferation of adeno-associated viruses and for the preparation of surface proteins. The 293 cell line is a host cell that expresses the genes so that adeno-associated viruses are packaged and produced.

본 발명의 pJDK 벡터는 세포내 트랜스펙션 효율 및 재조합 단백질 발현 효율이 높을 뿐만 아니라(도 3), 트랜스펙션 후 전기인가 (electroporation)할 경우 월등한 트랜스펙션 효율을 나타낸다.(도 4) 바람직한 전기인가는 100 내지 140 v/cm의 전류를 실시하는 것이고, 가장 바람직하게는 125 V/cm의 전류를 50 msec간 1초에 1회의 속도로 8번 반복하여 실시하는 것이다.The pJDK vector of the present invention not only has high intracellular transfection efficiency and recombinant protein expression efficiency (FIG. 3), but also shows excellent transfection efficiency when electroporated after transfection (FIG. 4). Preferred application of electricity is to carry out a current of 100 to 140 v / cm, and most preferably to carry out a current of 125 V / cm 8 times at a rate of once per second for 50 msec.

본 발명의 pJDK 벡터는 외부의 유전자를 삽입하여, 외부 유전자의 전달 및 발현, 재조합 아데노-부속 바이러스의 제조, 유전자요법 등에 사용할 수 있다.The pJDK vector of the present invention can be used by inserting an external gene to transfer and express an external gene, to produce a recombinant adeno-associated virus, gene therapy and the like.

또한 본 발명은 목적 유전자를 포함하는 pJDK 벡터를 세포에 도입하여 목적유전자를 발현시키는 방법을 제공한다. 목적 유전자는 통상의 모든 단백질이 가능하며, 일예로 효소, 사이토카인 등이 있다. 상기 세포는 동물세포 또는 동물 유래세포가 바람직하다.The present invention also provides a method of expressing a gene of interest by introducing a pJDK vector containing the gene of interest in a cell. The gene of interest can be any conventional protein, for example, enzymes, cytokines and the like. The cell is preferably an animal cell or an animal derived cell.

또한 본 발명의 목적 유전자를 발현시키는 방법은 상기 pJDK 벡터를 세포에 도입하고 전기를 세포에 인가하는 것을 추가로 포함한다. 전기인가는 125 V/cm의 전류를 50 msec간 1초에 1회의 속도로 8번 반복하여 실시한다.In addition, the method for expressing the gene of interest of the present invention further comprises introducing the pJDK vector into the cell and applying electricity to the cell. Electrical application is repeated 8 times with a current of 125 V / cm at a rate of once per second for 50 msec.

또한 본 발명은 pJDK 벡터를 이용하여 제조된 재조합 아데노- 바이러스를 제공한다. pJDK 벡터는 랩-캡 (Rep-Cap) 발현벡터, 아데노바이러스 유전자 발현벡터와 함께 293 세포주에 동시에 트랜스펙션하여 ITR을 이용한 재조합 아데노-부속 바이러스를 제조할 수 있다. 랩-캡 발현 벡터는 아데노-부속 바이러스의 증식과 표면단백 제조에 필요한 유전자를 제공하는 벡터이고, 293 세포주는 상기 유전자들을 발현시켜 아데노-부속 바이러스가 패키징되어 생산되도록 한다. 제조된 재조합 아데노-바이러스는 293세포에서 증식가능하다.The present invention also provides a recombinant adeno-virus produced using the pJDK vector. The pJDK vector can be transfected simultaneously to a 293 cell line with a Rep-Cap expression vector and an adenovirus gene expression vector to produce a recombinant adeno-associated virus using ITR. The lab-cap expression vector is a vector that provides genes necessary for the propagation of adeno-associated viruses and the preparation of surface proteins, and the 293 cell line expresses the genes so that the adeno-associated viruses are packaged and produced. The recombinant adeno-virus produced was proliferating in 293 cells.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to aid in understanding the present invention. However, the following examples are provided only to more easily understand the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1: ACP 벡터의 제조Example 1 Preparation of ACP Vectors

(1) AAV-CMV 벡터의 제조(1) Preparation of AAV-CMV Vector

1. CMV 프로모터 및 다수클로닝부위(MCS)의 제조1. Preparation of CMV Promoter and Multiple Cloning Site (MCS)

pUHD15-1 벡터(도 1a-(1), kind gift from H. Bujard)의 HCMV 프로모터 주위를 XhoI/EcoRI 효소로 절단하여 766 bp의 HCMV 프로모터 절편을 얻었다. HCMV 절편은 XhoI/EcoRI로 처리된 pBSII SK(도 1a-(2), Stratagene)벡터에 삽입하고, XhoI/XbaI 효소로 절단하여 HCMV + MCS 카세트를 수득한 다음 클레나우 효소를 처리하여 블런트(blunt end) 절편으로 제조하였다.A 766 bp HCMV promoter fragment was obtained by cleaving around the HCMV promoter of the pUHD15-1 vector (FIG. 1A- (1), kind gift from H. Bujard) with an XhoI / EcoRI enzyme. HCMV fragments were inserted into a pBSII SK (FIG. 1A- (2), Stratagene) vector treated with XhoI / EcoRI, digested with XhoI / XbaI enzyme to obtain HCMV + MCS cassette, and then treated with Klenow enzyme to blunt. end) into sections.

2. ITR 포함하는 기본 플라스미드 제조;2. preparation of a basic plasmid comprising ITR;

pSUB201(도 1a-(3), kind gift from Dr. Samulski)을 XbaI으로 자른 다음 ITR을 포함하는 약 4KB의 절편을 분리하였다. 절편은 클레나우 효소를 처리하여 블런트 엔드로 만들었다.pSUB201 (FIG. 1A- (3), kind gift from Dr. Samulski) was cut with XbaI, and sections of about 4KB containing ITR were separated. Sections were blunt end treated with Klenow enzyme.

3. AAV-CMP 벡터의 제조3. Preparation of AAV-CMP Vectors

상기에서 준비한 HCMV + MCS 카세트와 ITR을 포함하는 절편은 연결하여, AAV-CMP 벡터(도 1a-(4))를 제조하였다.The fragments containing the HCMV + MCS cassette and ITR prepared above were linked to prepare an AAV-CMP vector (FIGS. 1A-4).

(2) ACP 벡터의 제조(2) Preparation of ACP Vector

1. 전사종결인자 클로닝 및 ACP 제조1. Transcription Factor Cloning and ACP Preparation

Rc/CMV(도 1b-(5), Invitrogen) 벡터를 BamHI 효소로 자른 후 폴리링커(polylinker) 일부 부위와 BGH(Bovine growth hormone) polyA를 포함하는 절편을 BamHI가 처리된 AAV-CMV 벡터에 삽입하였다(도 1b-(6)). 그 후 EcoRI으로 잘라 일부 제한효소 절단부위를 포함하는 절편을 제거한 후 연결하여 ACP 벡터(도 1b-(7))를 제조하였다.The Rc / CMV (FIG. 1b- (5), Invitrogen) vector was cut with BamHI enzyme, and then a fragment containing a portion of polylinker and a bovine growth hormone (BGH) polyA was inserted into the BAMHI-treated AAV-CMV vector. 1b- (6). Subsequently, the fragments containing the restriction enzyme cleavage site were removed by cutting with EcoRI, and then linked to prepare an ACP vector (FIGS. 1B- (7)).

실시예 2: pJDK 벡터의 제조Example 2: Preparation of pJDK Vectors

실시예 1의 ACP 벡터는in vitroin vivo조건에서 높은 유전자 발현을 보였으나, 선별인자로 암피실린 유전자를 갖고 있다. 따라서 형질전환주 선별시 배지에 포함되는 암피실린은 페니실린 알레르기가 있는 환자에게 쇼크 등의 알레르기 반응을 유발할 수 있다. 이에 ACP의 암피실린 저항 유전자를 카나마이신 저항 유전자로 치환하여 새로운 벡터를 제조하였다.The ACP vector of Example 1 showed high gene expression in vitro and in vivo , but had an ampicillin gene as a selection factor. Therefore, ampicillin contained in the medium for selection of transformants may cause an allergic reaction such as shock in a patient with penicillin allergy. Thus, a new vector was prepared by replacing the ampicillin resistance gene of ACP with kanamycin resistance gene.

pVAX1 벡터(도 1c-(8), Invitrogen)를 HincII/XcmI 부위를 절단하고 카나마이신 저항 유전자를 포함하는 절편은 T4 DNA 폴리머레이즈로 블런트 엔드로 만들었다. ACP 벡터는 PvuII로 자른 다음 ITR-HCMV-MCS-polyA-ITR의 1.49 kb 절편을 분리한 후 상기 카나마이신 저항 유전자를 포함하는 절편과 연결하여 pJDK(도 1c-(9))를 제조하였다.The pVAX1 vector (FIG. 1C- (8), Invitrogen) was cut at the HincII / XcmI site and fragments containing the kanamycin resistance gene were blunt-ended with T4 DNA polymerase. The ACP vector was cut with PvuII and the 1.49 kb fragment of ITR-HCMV-MCS-polyA-ITR was isolated and then linked to the fragment containing the kanamycin resistance gene to prepare pJDK (FIG. 1C- (9)).

pJDK는 기탁하여 KCCM10343을 부여받았다. pJDK의 벡터지도는 도 2에 나타내었으며, 염기서열은 서열번호 1로 나타내었다.pJDK was deposited and given KCCM10343. Vector map of pJDK is shown in Figure 2, the nucleotide sequence is shown by SEQ ID NO: 1.

실시예 3: pJDK 벡터의 트랜스펙션 효율 검증Example 3 Verification of Transfection Efficiency of pJDK Vectors

대조군 벡터인 pcDNA3.1과 pJDK에 CAT 유전자를 삽입하여 pcDNA3.1-CAT과 pJDK-CAT을 각각 제작하였다.PCDNA3.1-CAT and pJDK-CAT were prepared by inserting the CAT gene into the control vectors pcDNA3.1 and pJDK.

(1) 유전자 주입(1) gene injection

HeLa 세포(ATCC; CCL-2), C3H 마우스의 골격근아세포주인 C2C12 (ATCC; CRL-1772) 세포를 DMEM/10% FBS(fetal bovine serum, Gibco BRL 회사제) 배양액 하에서 12웰 플레이트에 1.5 x 104개로 깔아 준 후 1일 후 트랜스펙션 실험을 수행하였다.HeLa cells (ATCC; CCL-2), C2C12 (ATCC; CRL-1772) cells, which are skeletal myoblasts of C3H mice, were placed in a 12-well plate in a 12-well plate under DMEM / 10% FBS (fetal bovine serum, manufactured by Gibco BRL). Transfection experiments were performed one day after spreading to four .

마이크로튜브 내에 pcDNA3.1-CAT과 pJDK-CAT 각각 2 ug과 FuGENE6(Roche 회사제)를 1:3 (v/v)의 비율로 혼합하고, 실온에서 15분간 반응시킨 다음 리포플렉스(lipoplex)를 HeLa 세포 또는 C2C12 세포의 배양액에 점적하였다. 48시간 배양 후 세포를 모아 CAT 정량을 하였다.2 μg each of pcDNA3.1-CAT and pJDK-CAT and FuGENE6 (manufactured by Roche) were mixed in a microtube at a ratio of 1: 3 (v / v), and reacted at room temperature for 15 minutes, followed by lipoplex. Dropped into culture of HeLa cells or C2C12 cells. After 48 hours of incubation, the cells were collected and CAT quantified.

세포를 4 ℃ PBS로 씻어 준 후 200 ul의 CAT 용균 완충액(lysis buffer)를 처리하였다. 세포를 스프랩퍼로 긁어 모든 후 얼음에서 30분간 반응시켰다. 이후 4 ℃에서 20분간 13,000 rpm의 속도로 원심분리하여 상층액을 취하여 발현된 CAT를 정량하였다.The cells were washed with 4 ° C. PBS and then treated with 200 ul of CAT lysis buffer. The cells were scraped with a scraper and allowed to react for 30 minutes on ice. After centrifugation at 13,000 rpm for 20 minutes at 4 ℃ supernatant was taken to quantify the expressed CAT.

(2) CAT 발현 정량(2) CAT expression quantification

세포를 CAT 라이시스 완충액(Boehringer Mannheim 회사제)에 넣은 후 4 ℃에서 균질화하였다. 4 ℃, 12,000 rpm에서 5분간 원심분리하여 부유액을 모았다. 부유액을 1/10 내지 1/100 희석 후 CAT ELISA kit(Boehringer Mannheim 회사제)을 이용하여 CAT의 양을 정량하였다.The cells were placed in CAT Lysis buffer (manufactured by Boehringer Mannheim) and homogenized at 4 ° C. The suspension was collected by centrifugation at 4 ° C. and 12,000 rpm for 5 minutes. After diluting the suspension by 1/10 to 1/100, the amount of CAT was quantified using a CAT ELISA kit (manufactured by Boehringer Mannheim).

자료분석은 InStat 프로그램(version 2.02)을 실시하였다. 두 군간의 비교는 비모수검정법(Mann-Whitney test)로 분석하였고,p값이 0.05이하인 경우 통계적 유의성을 인정하였고, 자료는 평균 ±표준오차로 표시하였다.Data analysis was performed with InStat program (version 2.02). The comparison between the two groups was analyzed by the Mann-Whitney test. When the p- value was less than 0.05, statistical significance was recognized, and the data were expressed as mean ± standard error.

도 3은 pcDNA3.1-CAT 또는 pJDK-CAT가 주입된 HeLa 세포(a) 및 C2C12 세포(b)에서 CAT의 발현량을 정량한 그래프이다. HeLa 세포에서의 pJDK에 의한 CAT 발현은 pcDNA3.1에 비하여 28배 높았으며(pcDNA3.1 vs pJDK = 12,830 ± 86 vs 363,507 ± 22,130 pg/ml, p=0.029), C2C12 세포에서 CAT 발현은 pcDNA3.1에 비하여 12배 높았다(pcDNA3.1 vs pJDK = 2,487 ± 258 vs 29,900 ± 2,176 pg/ml, p=0.029)Figure 3 is a graph quantifying the expression level of CAT in HeLa cells (a) and C2C12 cells (b) injected with pcDNA3.1-CAT or pJDK-CAT. CAT expression by pJDK in HeLa cells was 28-fold higher than pcDNA3.1 (pcDNA3.1 vs pJDK = 12,830 ± 86 vs 363,507 ± 22,130 pg / ml, p = 0.029), and CAT expression in C2C12 cells was pcDNA3. 12 times higher than 1 (pcDNA3.1 vs pJDK = 2,487 ± 258 vs 29,900 ± 2,176 pg / ml, p = 0.029)

따라서, 본 발명의 pJDK는 트랜스펙션 효율이 높을 뿐만 아니라 재조합 단백질의 발현효율이 기존의 벡터에 비하여 월등히 우수하다. 이는 강력한 바이러스 프로모터인 CMV 프로모터, 진핵발현벡터의 유전자 발현을 증가시키는 것으로 알려진 ITR, 그리고 전사 RNA의 안정성을 증가시킨다고 알려진 BGH의 폴리아데닐레이션 신호들 간의 상호 작용에 기인할 것으로 생각된다.Therefore, the pJDK of the present invention not only has high transfection efficiency, but also the expression efficiency of the recombinant protein is much better than that of the conventional vector. This is thought to be due to the interaction between the CMV promoter, a potent viral promoter, the ITRs known to increase gene expression of eukaryotic expression vectors, and the polyadenylation signals of BGH known to increase the stability of transcriptional RNA.

실시예 4: 동물실험Example 4: Animal Experiment

(1) 유전자 주입(1) gene injection

동물실험은 미국 국립보건연구원("Guide for the care and use of laboratory animals, NIH publication No. 85-2, revised 1996) 및 삼성서울병원 임상의학연구소의 동물실험 규칙에 따라 실시하였다.Animal experiments were conducted according to the Animal Experiment Rules of the US National Institute of Health ("Guide for the care and use of laboratory animals, NIH publication No. 85-2, revised 1996) and Samsung Medical Center, Seoul National University)

5주령의 암컷 BALB/c-AnNCrj 마이스를 사용하였다. 케타민(Ketamine)과 실라진(Xylazine)으로 마이스의 복강을 마취하고, 10 ug DNA/30 ul NaCl을 30게이지 인슐린 주사기(Beckton Dickinson 회사제)를 이용 앞정강근(tibialis anterior muscle)에 주입하였다. 주사바늘에 P10 튜브를 끼워 주사바늘이 3 mm 이상 들어가지 않도록 하였다. 유전자를 주입 후 30초 지나 전기영동기(electroporator, ECM 830, BTX Division of Genetronics 회사제)를 이용하여 전기 충격을 가하였다. 전기 충격은 펄스 파라미터 125 v/cm, 50 msec, 1 Hz의 세기로 8회 충격을 가하였다. 전극봉(Electrode, Tweezertrodes, BTX Division of Genetronics 회사제)은 포르셉(forceps) 모양의 것으로, 유전자 주입부의 양 측면 피부에 전기 충격을 가하였다. 7일 후 마이스를 희생시켜 정강근을 채취하여 CAT 발현을 정량하였다.A 5 week old female BALB / c-AnNCrj mouse was used. Mice were anesthetized with Ketamine and Xylazine, and 10 ug DNA / 30 ul NaCl was injected into the tibialis anterior muscle using a 30-gauge insulin syringe (manufactured by Beckton Dickinson). The P10 tube was inserted into the needle so that the needle did not enter more than 3 mm. Thirty seconds after the gene was injected, an electric shock was applied using an electroporator (ECM 830, manufactured by BTX Division of Genetronics). The electric shock was impacted eight times with an intensity of pulse parameter 125 v / cm, 50 msec, 1 Hz. Electrode (Electrode, Tweezertrodes, manufactured by BTX Division of Genetronics) is a forceps shape, the electric shock was applied to the skin on both sides of the gene injection section. After 7 days, the muscle was harvested at the expense of mice to quantify CAT expression.

도 4는 pcDNA3.1-CAT 또는 pJDK-CAT를 근육주사 후 CAT 발현량을 측정한 것으로, a는 근육주사후 전기충격을 가하지 않았을 때 CAT 발현량을 분석한 그래프이고, b는 근육주사 후 전기충격을 가한 후 CAT 발현량을 분석한 그래프이다. pJDK에 의한 CAT 발현은 pcDNA3.1에 비하여 3배 높았다(pcDNA3.1 vs pJDK = 1,015 ± 342 vs 3,119 ± 1,846 pg/ml, p=0.691). pJDK-CAT 주입 후 전기충격을 가한 경우 pJDK에 의한 CAT 발현은 pcDNA3.1에 비하여 34배 높았다.(pcDNA3.1 vs pJDK = 4,650 ± 1,461 vs 156,100 ± 87,680 pg/ml, p=0.010) pcDNA3.1-CAT는 전기충격으로 약 5배 CAT 유전자 발현의 증가가 측정되었고, pJDK는 50배의 CAT 유전자 발현의 증가가 측정되었다.Figure 4 is a measure of the CAT expression after the muscle injection of pcDNA3.1-CAT or pJDK-CAT, a is a graph analyzing the expression of CAT when the electric shock was not applied after the muscle injection, b is a post-injection muscle This graph shows the analysis of CAT expression levels after impact. CAT expression by pJDK was three-fold higher than pcDNA3.1 (pcDNA3.1 vs pJDK = 1,015 ± 342 vs 3,119 ± 1,846 pg / ml, p = 0.691). The expression of CAT by pJDK was 34-fold higher than that of pcDNA3.1 (pcDNA3.1 vs pJDK = 4,650 ± 1,461 vs 156,100 ± 87,680 pg / ml, p = 0.010). -CAT was measured to increase the expression of CAT 5 times by electric shock, and pJDK was measured to increase the expression of CAT 50 times.

따라서, 본 발명의 pJDK 벡터는 생체내외에서 유전자 전달효율 및 발현 효율이 우수할 뿐만 아니라 전기인가로 발현효율이 매우 증가된다.Therefore, the pJDK vector of the present invention not only has excellent gene transfer efficiency and expression efficiency in vivo, but also greatly increases expression efficiency by application of electricity.

상기에 언급한 바와 같이, 본 발명의 pJDK 벡터는 외부유전자의 세포내 트랜스펙션 효율 및 재조합 단백질 발현효율이 높을 뿐만 아니라 아데노-부속 바이러스 벡터로 제조에 이용 가능하여 유전자 요법에 유용한 벡터이다.As mentioned above, the pJDK vector of the present invention is not only high in intracellular transfection efficiency and recombinant protein expression efficiency, but also can be used as an adeno-associated viral vector and thus is useful for gene therapy.

Claims (6)

CMV 프로모터, 아데노-부속 바이러스(adeno-associated virus)의 ITR(inverted terminal repeat), BGH(Bovine Growth Hormone) 폴리아데닐레이션 신호, 카나마이신 저항 유전자를 포함하는 pJDK 벡터(KCCM 10343).PJDK vector (KCCM 10343) comprising CMV promoter, inverted terminal repeat (IRT) of adeno-associated virus, Bovine Growth Hormone (BGH) polyadenylation signal, kanamycin resistance gene. 목적 유전자를 포함하는 제 1항의 pJDK 벡터를 세포에 도입하여 목적유전자를 발현시키는 방법.A method of expressing a gene of interest by introducing a pJDK vector of claim 1 containing a gene of interest into a cell. 제 2항에 있어서, 상기 세포는 동물세포 또는 동물 유래세포인 방법.The method of claim 2, wherein the cell is an animal cell or an animal derived cell. 제 2항에 있어서, 상기 pJDK 벡터를 세포에 도입하고 전기를 세포에 인가하는 것을 추가로 포함하는 방법.The method of claim 2, further comprising introducing the pJDK vector into the cell and applying electricity to the cell. 제 1항의 pJDK 벡터를 이용하여 생산된 재조합 아데노-부속 바이러스.Recombinant adeno-associated virus produced using the pJDK vector of claim 1. 제 5항에 있어서, 상기 재조합 아데노-부속바이러스는The method of claim 5, wherein the recombinant adeno-associated virus (a) CMV 프로모터;(a) a CMV promoter; (b) 아데노-부속 바이러스(adeno-associated virus)의 ITR(inverted terminal repeat); 및(b) an inverted terminal repeat (ITR) of adeno-associated virus; And (c) BGH(Bovine Growth Hormome) 폴리아데닐레이션 신호(c) Bovine Growth Hormome (BGH) polyadenylation signal 을 포함하는 재조합 아데노-부속 바이러스.Recombinant adeno-associated virus comprising a.
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