KR20070060721A - Recombinant adenovirus comprising dna sequence encoding egf-like domain peptide of heregulin beta1 and pharmaceutical composition comprising the same for the differentiation and regeneration of nerve cells - Google Patents

Recombinant adenovirus comprising dna sequence encoding egf-like domain peptide of heregulin beta1 and pharmaceutical composition comprising the same for the differentiation and regeneration of nerve cells Download PDF

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Abstract

A recombinant adenovirus comprising a DNA sequence encoding an EGF(epidermal growth factor)-like domain peptide of heregulin beta 1 and a pharmaceutical composition for the differentiation and regeneration of nerve cells comprising the same adenovirus are provided to promote growth of neuritis and regenerate nerve cells by promoting survival and differentiation of nerve stem cells, so that the recombinant adenovirus is useful for prevention and treatment of degenerative nerve disease or nerve damage disease. The recombinant adenovirus comprises the DNA sequence encoding the EGF-like domain peptide of heregulin(HRG) beta 1 or its analogues, wherein the DNA sequence comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO:1 and the EGF-like domain peptide of heregulin(HRG) beta 1 comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO:4; the analogues include GGF(glial growth factor), NDF(Neu differentiation factor), ARIA(acetylcholine receptor inducing activity) and SMDF(sensory and motor neuron derived factor); and the recombinant adenovirus has a partially deleted genes of the genomic DNA required for replication in a target cell which are selected from E1, E3, E4 and L1-L5 genes. The pharmaceutical composition for the differentiation and regeneration of nerve cells comprises 10^6 to 10^13 pfu/ml of the recombinant adenovirus, wherein the composition is injectable form.

Description

히레귤린 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열을 포함하는 재조합 아데노바이러스 및 이를 포함하는 신경세포 분화 및 재생용 약학 조성물{Recombinant Adenovirus Comprising DNA sequence Encoding EGF-like domain peptide of Heregulin beta1 and Pharmaceutical Composition Comprising the Same for the Differentiation and Regeneration of Nerve Cells}Recombinant Adenovirus Comprising DNA Sequence Encoding EGF-like domain peptide of Heregulin beta1 and Pharmaceutical comprising a recombinant adenovirus comprising DNA sequence encoding EGF-like domain peptide of hiregulin beta1 Composition Comprising the Same for the Differentiation and Regeneration of Nerve Cells}

도 1은 쥐의 좌골신경이 손상 받은 후 재생하는 과정에서 시간에 따라 여러 종류 히레귤린 (heregulin; HRG) RNA의 생성을 각각의 히레귤린 타입에 특이한 프라이머를 이용한 역전사효소-중합효소 연쇄반응 (RT-PCR)에 의해 보여주는 사진이다. 절단 후 5일(5D)에는 타입 I과 타입 III의 히레귤린 RNA의 발현이 증가하고 25일(25D)에는 타입II의 발현이 증가하는 것을 알 수 있다. 말초신경이 재생하는 시기인 5주(5W)에 히레귤린 타입 I의 RNA의 발현량이 증가함을 보여준다. 세포에서 항상 발현하는 액틴 (actin)의 RNA 양으로 모든 시료의 전체 RNA양이 같음을 보여준다.1 is a reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT) using primers specific to each type of hiregulin (HRG) RNA over time in the process of regeneration after injury of the rat sciatic nerve (RT). -A picture shown by PCR). On day 5 after cleavage (5D), the expression of type I and type III hyregulin RNA is increased, and on day 25 (25D), type II expression is increased. It is shown that the expression level of hiregulin type I RNA is increased at 5 weeks (5W) when the peripheral nerve is regenerating. The amount of actin RNA that is always expressed in the cell shows that the total RNA is the same in all samples.

도 2는 히레귤린 베타I(타입I)(HRG-β1)의 EGF-성 도메인 펩타이드를 생성하여 세포 외로 분비하도록 고안된 아데노바이러스의 제조 방법을 나타낸 그림이다. 도 2a는 분비 지시 펩타이드(signal peptide)를 암호화하는 DNA 서열과 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열을 융합시켜 클로닝한 플라스미드 pHRGβE-Adenoshuttle과 재조합 아데노바이러스를 제조하기 위한 벡터 pJM17을 나타낸다. 도 2b는 도 2a의 두 가지 플라스미드가 293 세포에서 재조합 과정을 거쳐 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드를 분비하도록 고안된 복제 결손 재조합 아데노바이러스 게놈(pHRGβE-Ad)의 모식도이다. 도 2c는 2b의 네모 부분을 확대하여 보여주는 것으로 8개의 아미노산으로 구성된 분비지시 펩타이드와 융합된 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드가 CMV 프로모터와 SV40 바이러스의 폴리-아데닐화 사이트(polyA) 사이에 클로닝되었음을 나타낸다. 도 2d는 HRGβE-Ad의 게놈안에 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드를 암호화하는 DNA가 삽입되어 있는가를 중합효소 연쇄반응을 이용하여 확인한 아가로스 젤 사진이다. HRGβE-Ad의 게놈을 분리한 후 도 2c에 표시된 프라이머(화살표 1 과 2의 세트)를 이용하여 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드를 암호화하는 유전자가 바이러스 게놈 안에 삽입되었는지를 확인하였다. 2 is a diagram showing a method for producing an adenovirus designed to produce and secrete EGF-like domain peptides of hiregulin beta I (type I) (HRG-β1). Figure 2a shows a vector pJM17 for producing a recombinant plasmid pHRGβE-Adenoshuttle cloned by fusing a DNA sequence encoding a secreted signal peptide and a DNA sequence encoding an EGF-like domain peptide of HRG beta1. Indicates. FIG. 2B is a schematic representation of a replication defective recombinant adenovirus genome (pHRGβE-Ad) designed to secrete the EGF-like domain peptide of HRG beta1 through the recombination process in 293 cells in FIG. 2A. Figure 2c shows an enlarged square of 2b, where the EGF-like domain peptide of HRG beta1 fused with an 8 amino acid secretion indicator peptide is cloned between the CMV promoter and the poly-adenylation site (polyA) of the SV40 virus. It is displayed. Figure 2d is agarose gel photograph confirmed by the polymerase chain reaction whether the DNA encoding the EGF- sex domain peptide of HRG beta1 in the genome of HRGβE-Ad. After the genome of HRGβE-Ad was isolated, the primers (set of arrows 1 and 2) shown in FIG. 2C were used to confirm whether the gene encoding the EGF- sex domain peptide of HRG beta1 was inserted into the viral genome.

도 3은 HRGβE-Ad가 신경줄기세포인 HiB5의 분화를 효율적으로 유도하는 것을 면역세포화학법(immunocytochemistry)으로 염색하여 보여주는 사진이다(X200 배율, 지시막대; 50μm). 분화 전인 HiB5 세포에 바이러스를 감염시키지 않은 경우와 대조군으로 E. coli β-갈락토시다아제를 발현하는 재조합 아데노바이러스 (LacZ-Ad)를 감염시킨 경우에 비해 HRGβE-Ad를 감염시켰을 때 신경특이적 표지자인 β- 튜뷸린의 발현이 유도되는 것을 보여준다. 도 3a~3c는 바이러스를 감염하지 않은 대조군을, 도 3d~3f는 LacZ-Ad를 감염한 세포를, 도 3g~3i는 HRGβE-Ad를 감염한 세포를 보여준다. 도 3a, d, g는 세포의 핵을 DAPI로 염색하여 보여준 사진이고, 도 3b, e, h는 β-튜뷸린을, 도 3c, f, i는 이 두 사진을 겹쳐서 보여주는 것이다. Figure 3 is a photograph showing the staining by immunocytochemistry (immunocytochemistry) that HRGβE-Ad efficiently induces the differentiation of HiB5, a neural stem cell (X200 magnification, indicator rod; 50μm). Neuronal specificity when infected with HRGβE-Ad compared to the virus-infected HiB5 cells prior to differentiation and to recombinant adenovirus (LacZ-Ad) expressing E. coli β-galactosidase as a control The expression of the marker β-tubulin is shown to be induced. 3A to 3C show a control group not infected with a virus, 3D to 3F show cells infected with LacZ-Ad, and 3G to 3i show cells infected with HRGβE-Ad. Figures 3a, d, g is a picture showing the nucleus of the cell stained with DAPI, Figures 3b, e, h is showing the β-tubulin, Figures 3c, f, i are overlapping these two pictures.

도 4는 HRGβE-Ad가 HiB5 세포에서 신경 특이적 표지자인 신경세사(NF)와 신경돌기의 성장을 유도하는데 중요한 역할을 하는 ErbB4의 발현을 증가시키는 것을 면역세포화학법으로 염색하여 보여주는 사진이다(X200 배율, 지시막대; 50μm). 도 4a~4d는 바이러스를 감염시키지 않은 세포이며 도 4e~4h는 HRGβE-Ad를 감염시킨 세포를 보여준다.4 is a photograph showing staining by immunocytochemistry showing that HRGβE-Ad increases the expression of neuron (NF), which is a neurospecific marker, and ErbB4, which plays an important role in inducing the growth of neurites in HiB5 cells (FIG. X200 magnification, indicator bar; 50 μm). Figures 4a-4d are cells that did not infect the virus and Figures 4e-4h show the cells infected with HRGβE-Ad.

도 5은 HRGβE-Ad가 HiB5 세포에서 ErbB4와 ErbB2의 발현을 유도하는 것을 면역세포화학법으로 염색하여 보여주는 사진이다(X200 배율, 지시막대; 50μm). 바이러스를 감염하지 않았을 때와(a~c) LacZ-Ad를 감염시킨 대조군(d~f)에 비해 HRGβE-Ad를 감염시킨 HiB5 세포(g~i)에서 ErbB4와 ErbB2의 발현이 유도되는 것을 보여준다.Figure 5 is a photograph showing the staining by immunocytochemistry that HRGβE-Ad induces the expression of ErbB4 and ErbB2 in HiB5 cells (X200 magnification, indicator bar; 50μm). Expression of ErbB4 and ErbB2 is induced in HiB5 cells (g-i) infected with HRGβE-Ad compared to the virus-free (a-c) and LacZ-Ad-infected controls (d-f). .

도 6는 HRGβE-Ad가 신경세포에 감염한 후, 감염되지 않은 주변세포의 ErbB 단백질의 활성화를 유도하는 것을 ErbB 단백질에 특이한 항체를 이용한 면역침전법과 인산화된 티로신에 특이적으로 반응하는 항체를 이용한 면역블롯팅 분석법에 의 해 보여준 것이다. HRGβE-Ad를 HiB5 세포에 감염시킨 후 39oC에서 배양하고 시간에 따라 (4시간, 1일, 2일; 4h, 1D, 2D) 채취한 배양액을 C6 세포에 처리하였을 때 감염하지 하지 않은 세포와(C) LacZ-Ad를 감염한 세포의 배양액과 비교하여 ErbB3와 ErbB4의 티로신 인산화가 현저히 증가하는 것을 보여준다. 이는 상용 재조합 GGF (rGGF)를 처리했을 때와 같은 수준이며 ErbB4의 인산화는 오히려 재조합 GGF를 처리하였을 때 보다 더욱 증가하지만 ErbB2의 인산화는 거의 일어나지 않으므로 바이러스에 의해 생성, 분비되는 HRG-β1 EGF-성 펩타이드는 ErbB3와 ErbB4에 특이하게 결합하여 활성화시킴을 알 수 있다. 6 shows that HRGβE-Ad infects neurons and then induces activation of ErbB protein in uninfected peripheral cells using immunoprecipitation using antibodies specific for ErbB protein and antibodies that specifically react with phosphorylated tyrosine. Shown by immunoblotting assay. HRGβE-Ad was infected with HiB5 cells, incubated at 39 ° C., and cultured at time (4 hours, 1 day, 2 days; 4 h, 1D, 2D). And (C) the tyrosine phosphorylation of ErbB3 and ErbB4 is markedly increased compared to cultures of cells infected with LacZ-Ad. This is the same level as when treated with commercially available recombinant GGF (rGGF) and the phosphorylation of ErbB4 is more increased than when treated with recombinant GGF, but the phosphorylation of ErbB2 hardly occurs, so HRG-β1 EGF- sex produced and secreted by the virus. It can be seen that the peptide specifically binds and activates ErbB3 and ErbB4.

도 7은 HiB5 세포에 HRGβE-Ad를 감염시켰을 때 기능 특이성 신경세포로 분화되는 것을 신경 특이적 표지자인 β-튜뷸린과 세포 이동에 관련하는 특이 표지자인 더블코틴(DCX)에 특이한 항체를 이용한 면역세포화학법으로 염색하여 보여주는 사진이다(X200 배율, 지시막대; 50μm). 도 7a~7d는 감염하지 않은 세포이며 도 7e~7h는 HRGβE-Ad에 감염된 HiB5 세포를 보여준다.FIG. 7 shows immunization of HBβ cells with HRGβE-Ad to differentiate into functional specific neurons using β-tubulin, a neuron-specific marker, and doublecotin (DCX), an antibody specific for cell migration. The photograph shows staining by cytochemistry (X200 magnification, indicator bar; 50 μm). 7A-7D are uninfected cells and FIGS. 7E-7H show HiB5 cells infected with HRGβE-Ad.

도 8은 HRGβE-Ad에 감염된 HiB5 세포에서 신경 특이적 표지자인 신경세사(NF)와 전시냅스 표지물질(presynaptic marker)인 억제성 신경전달물질 감마-아미노부틸릭 엑시드(GABA)가 발현되는 것을 면역세포화학법으로 염색하여 보여주는 사진이다. 도 8a~8d는 감염하지 않은 세포이며 도 8e~8h는 HRGβE-Ad에 감염된 HiB5 세포를 보여준다.FIG. 8 shows immunological expression of neuronal markers (NF) and inhibitory neurotransmitter gamma-aminobutylic acid (GABA), which are neurospecific markers and presynaptic markers, in HiB5 cells infected with HRGβE-Ad. The photo shows staining by cytochemistry. 8A-8D are uninfected cells and FIGS. 8E-8H show HiB5 cells infected with HRGβE-Ad.

도 9는 HRGβE-Ad가 손상된 흰 쥐의 좌골 신경에서 슈반세포의 증식을 효율적으로 유도하는 것을 면역조직화학법(immunohistochemistry)으로 보여주는 사진이다. 도 8a~8c는 대조군으로 식염수를, 도 8d~8f는 LacZ-Ad를 8g~8i는 HRGβE-Ad를 주사 한 죄골 신경을 주사 후 25일 째에 채취하여 염색한 것이다. HRGβE-Ad를 주사하였을 때 좌골신경에서 신경 특이적 표지자인 pan-NF와 축색을 둘러싸고 있는 신경아교세포인 슈반세포의 특이한 표지자인 S100의 발현이 유도됨을 보여준다. 9 is a photograph showing that immunohistochemistry effectively induces the proliferation of Schwann cells in the sciatic nerve of HRGβE-Ad injured white rats. 8a to 8c are saline, and FIGS. 8d to 8f are LacZ-Ad and 8g to 8i are HRGβE-Ad injected sinus nerves injected and stained 25 days after injection. Injecting HRGβE-Ad induces the expression of the neuron-specific marker pan-NF in the sciatic nerve and S100, a specific marker of Schwann cells, the neuroglial cells surrounding axons.

도 10은 HRGβE-Ad가 손상된 흰 쥐의 좌골신경에서 축색의 성장을 유도하는 것을 신경세포 표지자인 신경세사(NF200)와 성장하고 있는 축색에 특이적인 표지자인 GAP43 단백질과 반응하는 항체를 이용한 면역조직화학법으로 보여주는 사진이다. 도 10a~10c는 대조군으로 식염수를, 도 10d~10f는 LacZ-Ad를, 도 10g~10f는 HRGβE-Ad를 주사한 후 25일째의 좌골신경을 채취하여 염색한 사진이다.10 shows immune system using antibodies that react with a neuronal marker, neurosasa (NF200), and GAP43 protein, a marker specific for growing axons, to induce axon growth in the sciatic nerve of HRGβE-Ad. The picture shows by chemical method. 10A to 10C show saline as a control group, and FIGS. 10D to 10F show LacZ-Ad, and FIGS. 10G to 10F show sciatic nerves taken and stained 25 days after HRGβE-Ad injection.

도 11은 손상 후 HRGβE-Ad를 주사한 흰 쥐의 좌골신경에서 축색과 신경세포의 성장이 증가하는 것을 신경세포 특이적 표지자인 β-튜뷸린과 신경세사, 성장하고 있는 축색 특이적 표지자인 GAP43 항체를 이용한 면역블롯팅 분석법으로 보여주는 그림이다.11 shows that axons and growth of neurons are increased in the sciatic nerve of white rats injected with HRGβE-Ad after injury. Figure shows the immunoblotting assay using antibodies.

도 12는 HRGβE-Ad가 손상된 흰 쥐의 좌골 신경에서 축색 성장을 촉진하는 것을 축색의 길이로 나타낸 그래프이다. 손상된 죄골 신경에 식염수 (saline), LacZ-Ad, HRGβE-Ad를 주사한 후 25일 째의 흰쥐 좌골신경의 축색 길이를 나타내었다. 12 is a graph showing the length of the axon that HRGβE-Ad promotes axon growth in the sciatic nerve of the damaged white rat. The axon length of the rat sciatic nerve at 25 days after saline, LacZ-Ad and HRGβE-Ad was injected into the damaged sinus nerve.

도 13은 절단된 흰 쥐의 좌골신경에 HRGβE-Ad를 주사하였을 때 3주와 5주 후에 신경회복이 촉진되는 것을 행동검사를 통해 보여주는 그래프이다. 도 13a는 식염수나 LacZ-Ad를 주사한 대조군에 비해 HRGβE-Ad를 주사한 흰 쥐가 열판검사(hot plate test)에서 열 자극에 대해 더 빨리 회피하는 것을 보여준다. 도 13b는 HRGβE-Ad를 주사한 흰 쥐가 신경검사에서 더 좋은 성적을 나타내는 것을 보여준다.FIG. 13 is a graph showing behavioral recovery after 3 and 5 weeks when HRGβE-Ad is injected into the sciatic nerve of the cleaved white rat. FIG. 13A shows that white rats injected with HRGβE-Ad avoided heat stimulation faster in the hot plate test compared to controls injected with saline or LacZ-Ad. 13B shows that white rats injected with HRGβE-Ad show better results in neurological examination.

본 발명은 히레귤린(HRG) 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드 및 분비지시펩타이드를 암호화하는 DNA 서열을 포함하는 재조합 아데노바이러스에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 재조합 아데노바이러스를 포함하는 신경세포의 분화 및 재생용 약학 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a recombinant adenovirus comprising a DNA sequence encoding an EGF-like domain peptide and secretion indicator peptide of hiregulin (HRG) beta1. The present invention also relates to a pharmaceutical composition for differentiation and regeneration of neurons comprising the recombinant adenovirus.

포유동물의 뇌는 신경줄기세포(neuronal stem cell)의 분열과 분화 및 생존과 사멸, 시냅스 형성 등 일련의 과정을 거쳐 체계적인 신경회로망(neural network)을 발생함으로서 복잡한 기능을 수행할 수 있게 된다. 성체시기에도 동물의 뇌신경세포에서는 신경성장에 필요한 많은 물질을 생산하여 축색돌기(axon)과 수상돌기(dendrite)가 성장하게 되고 새로운 학습과 기억을 할 때마다 시냅스 연결과 신경회로망을 끊임없이 재구성(synaptic remodeling)하므로 분화가 계속된다고 할 수 있다. 신경세포는 세포분화하고 시냅스를 형성하는 과정에서 신경성장인자와 같은 표적유래 생존인자(target-derived survival factor)를 받지 못하면 세포사멸하며 스트레스와 세포독성물질(cytotoxic agent)에 의한 세포사멸은 퇴행성뇌질환의 주요원인이 된다. 동물의 말초신경계는 손상되었을 때는 중추신경계와 달리 축색이 오랜 시간에 걸쳐 재생한다. 신경 상해 부위의 뒤쪽 축색은 월러변성(Wallerian degeneration)으로 알려진 과정에 의해 퇴화되고 신경의 세포체는 축색의 성장(axonal regrowth)을 다시 시작하며 슈반세포는 분열한 후 생존과 사멸에 의해 표적신경을 결정하고 다시 분화하는 등, 발생과정을 다시 거쳐 재생하게 된다. Mammalian brain can perform complex functions by generating a systematic neural network through a series of processes, such as division and differentiation of neuronal stem cells, survival and death, and synapse formation. Even in adulthood, animal neurons produce many substances necessary for nerve growth, which leads to the growth of axons and dendrites, and the repetition of synaptic connections and neural networks as new learning and memories are developed. remodeling), so differentiation continues. When a neuron does not receive a target-derived survival factor such as a neuronal growth factor in the process of cell differentiation and synapse formation, apoptosis occurs and apoptosis caused by stress and cytotoxic agents is a degenerative brain. It is a major cause of disease. The animal's peripheral nervous system, when damaged, regenerates axons over time, unlike the central nervous system. The posterior axon of the nerve injury site is degenerated by a process known as Wallerian degeneration, the nerve cell body resumes the axonal regrowth, and Schwann cells divide and determine the target nerve by survival and death. It is reproduced through the generation process again, and then differentiated again.

신경재생물질로 가장 가능성이 큰 후보물질은 신경성장인자(neurotrophic factor)이다. 1940 년대에 Hamburger와 Levi-Montalcini들이 Chick embryo limb의 분화과정에서 운동신경세포 생존에 결정적인 물질로 NGF(nerve growth factor)를 발견하였고, 그 후에 뇌에 존재하는 BDNF(brain-derived neurotrophic factor), NT-3(neurotrophic factor-3) 등의 뉴로트로핀(neurotrophin)들이 발견되었다. 아울러 일부 형질전환 동물실험으로 분화된 신경세포 집단의 생존에 필수적인 신경성장인자들의 종류도 밝혀져 있다. 최근에는 이외에도 싸이토카인을 비롯한 여러 종류의 물질이 신경세포의 생존에 관여하는 것으로 밝혀졌다. 신경성장인자들은 중추신경계와 말초신경계에서 신경간세포의 분열개시, 분열한 세포의 수를 사멸과정으로 조절하는 동시에 분화를 시작하도록 하며, 표적유래성장인자로서 정향 이동된 세포의 생존과 잘못된 방향으로 이동된 세포의 사멸을 유도하여 전시냅스 신경세포의 생존을 조절하는 한편 새로운 시냅스 형성과 재구성을 조절한다. 또한 성체의 신경 생존과 시냅스 가소성 및 신경손상 시 재생하는 과정에서도 유사한 기능을 가질 것으로 추측된다.The most likely candidate for neuroregeneration is the neurotrophic factor. In the 1940's, Hamburger and Levi-Montalcini discovered NGF (nerve growth factor) as a determinant of motor neuron survival during the differentiation of chick embryo limbs. After that, brain-derived neurotrophic factor (BDNF), NT Neurotrophins such as -3 (neurotrophic factor-3) have been found. Some transgenic animal experiments have also revealed the types of neuronal growth factors essential for the survival of differentiated neuronal populations. In recent years, many other substances, including cytokines, have been found to be involved in the survival of neurons. Nerve growth factors initiate the division of neural stem cells in the central nervous system and peripheral nervous system, control the number of dividing cells by killing process and initiate differentiation. Induced cell death kills the survival of wartime synaptic neurons, while regulating new synapse formation and reconstitution. In addition, the neuronal survival of the adult, synaptic plasticity and neuronal damage during regeneration process is expected to have a similar function.

신경계에 존재하는 신경성장인자들은 일반적으로 세포막 수용체를 활성화하여 신호전달을 조절하며 신경세포의 반응을 나타낸다. 신경성장인자중 뉴레굴린(neuregulin)은 구조적으로 연관된 유전자과를 이루고 있고 얼터너티브 스플라이싱에 의해 30여개의 다른 형태로 발현된다(Glial growth factors are alternatively spliced erbB2 ligands expressed in the nervous system (1993) Nature 362, 312-318; Neuregulins: functions, forms, and signaling strategies (2003) Exp. Cell Res. 284, 14-30). 뉴레굴린은 타입 I, 타입 II, 타입 III의 세 가지 종류로 크게 나누며 이 중 타입 I 뉴레굴린은 NDF(Neu differentiation factor), 히레굴린(Heregulin; HRG), ARIA(Acetylcholin receptor inducing activity)등으로 불린다( 이하 타입 I 뉴레굴린은 히레굴린으로 통칭한다). 타입 II 뉴레굴린은 GGF(glial growth factor)로 불리고 신경계 발달 후기에 주로 발현하며 타입 III 뉴레굴린은 SMDF(sensory and motor neuron derived factor), CRD(Cytein rich domain) 뉴레굴린으로 불린다. 타입 I 뉴레굴린인 히레굴린은 수용체 티로신 키나제인(receptor tyrosine kinase:RTK) ErbB3와 ErbB4와 반응하여 신호전달을 조절하며 중요한 세포질내 신호단백질들의 인산화를 조절하여 신경세포의 반응을 나타낸다. 또 다른 수용체인 ErbB2는 히레굴린이 ErbB3와 ErbB4와 결합한 후에 반응한다(Expression of neuregulins and their putative receptors, ErbB2 and ErbB3, is induced during wallerian regeneration (1997) J. Neurosci . 17, 1642-1659). 모든 뉴레굴린에는 EGF(epidermal grpwth factor)-성 도메인이 있으며 이 부분으로만 ErbB 단백질과 결합하여 세포반응을 나타낼 수 있다. 히레굴린은 EGF-성 도메인 옆에 있는 α와 β 형 도메인에 의해 HRG α와 β로 나뉘며 β는 뉴우런 세포, α는 비뉴우런 세포에서 발견된다. 히레굴린은 중추 신경계와 말초신경계에서 슈반세포와 신경교세포의 사멸과 증식, 신경세포의 생존과 이동과 분화, 축색 성장 등을 유도한다(Role of neuregulins in glial cell development (2000)Glia 29, 104-111; GDNF family ligands activate multiple events during axonal growth in mature sensory neurons (2004) Mol . Cell. Neurosci . 25, 453-459)Nerve growth factors present in the nervous system generally activate cell membrane receptors to regulate signal transduction and respond to neuronal responses. Neuroregulin is a structurally related gene and is expressed in 30 different forms by alternative splicing (Glial growth factors are alternatively spliced erbB2 ligands expressed in the nervous system (1993) Nature 362 , 312-318; Neuregulins: functions, forms, and signaling strategies (2003) Exp. Cell Res. 284, 14-30). Neuregulin is divided into three types, type I, type II, and type III. Among them, type I neuregulin is called NDF (Neu differentiation factor), Heregulin (HRG), and ARIA (Acetylcholin receptor inducing activity). (Hereinafter, type I neuregulin is collectively referred to as hiregulin). Type II neuregulin is called GGF (glial growth factor) and is expressed mainly in the late development of nervous system. Type III neuregulin is called sensory and motor neuron derived factor (SMDF) and Cytoin rich domain (CRD) neuregulin. Hiregulin, a type I neuregulin, reacts with receptor tyrosine kinase (RTK) ErbB3 and ErbB4 to regulate signaling and to regulate the phosphorylation of important intracellular signaling proteins to indicate neuronal responses. Another receptor, ErbB2, reacts after hiregulin binds ErbB3 and ErbB4 (Expression of neuregulins and their putative receptors, ErbB2 and ErbB3, is induced during wallerian regeneration (1997) J. Neurosci . 17, 1642-1659). All neuregulins have an epidermal grpwth factor (EGF) -like domain that only binds to the ErbB protein for cellular responses. Hiregulin is divided into HRG α and β by the α and β type domains next to the EGF- sex domain, and β is found in neuronal cells and α in nonneuronal cells. Hiregulin induces the death and proliferation of Schwann cells and glial cells in the central and peripheral nervous system, survival, migration and differentiation of neurons, and axon growth (Role of neuregulins in glial cell development (2000) Glia 29, 104- 111; GDNF family ligands activate multiple events during axonal growth in mature sensory neurons (2004) Mol . Cell. Neurosci . 25, 453-459)

신경성장인자를 신경질환 치료에 이용하는 방법으로는 줄기세포에 직접 처리하여 이식할 수도 있으나 유전자 전달 벡터로 바이러스를 이용하여 치료 유전자를 전달하는 유전자 치료를 이용할 수 있다. 본 발명에 사용된 재조합 아데노바이러스(recombinant adenovirus)는 E1B 부위가 삭제된 복제결손 바이러스 매개체(replication defective viral vector)로써 최근 실경계 질환에 치료 유전자의 주입으로서 질환부위에 대한 치료 효과를 거두기 위해 연구되고 있다(Viral vectors for modulating expression in neurons (1996) Curr . Opin . Neurobiol . 6, 576-583; Adenovirus vectors for gene delivery (1999) Curr . Opin . Biotech.. 10, 440-447). 아데노바이러스의 장점은 분열하는 세포에만 감염되는 레트로바이러스(retrovirus)와는 달리 신경이나 근육 세포와 같이 최종적으로 분화한 다양한 종류의 세포에도 감염이 가능하다는 것이다(Gene delivery into the brain using virus vector(1993)Nature genetics 3, 187-189; Gene therapy for cerebral vascular disease(1997), Stroke 27, 534-539). 그리고 다른 바이러스 매개체에 비해 세포독성이 낮아 안전하며 높은 농도로 정제될 수 있다. 또한 8kb의 비교적 큰 수용능력을 지녔으며 생산하기도 쉽다는 장점을 가지고 있다. 또한 레트로바이러스와 달리 삽입 돌연변이(insertional mutagenesis)가 발생할 위험이 낮다.As a method of treating neuronal growth factor for neurological diseases, it may be directly implanted into stem cells, but gene therapy for delivering a therapeutic gene using a virus as a gene transfer vector may be used. Recombinant adenovirus used in the present invention is a replication defective viral vector in which the E1B region has been deleted, and has been studied to obtain a therapeutic effect on a disease site by injecting a therapeutic gene into a real boundary disease. Viral vectors for modulating expression in neurons (1996) Curr . Opin . Neurobiol . 6, 576-583; Adenovirus vectors for gene delivery (1999) Curr . Opin . Biotech .. 10, 440-447). The advantage of adenoviruses is that they can infect various types of cells that have finally differentiated, such as neurons and muscle cells, unlike retroviruses that infect only dividing cells (Gene delivery into the brain using virus vector (1993)). Nature genetics 3, 187-189; Gene therapy for cerebral vascular disease (1997), Stroke 27, 534-539). In addition, the cytotoxicity is low compared to other viral mediators and can be purified at a high concentration. It also has a relatively large capacity of 8kb and is easy to produce. In addition, unlike retroviruses, there is a low risk of insertional mutagenesis.

이미 보고된 다른 논문에서 아데노바이러스는 폐의 상피세포와 피부, 근육으로의 E. coli β-galactosidase 유전자의 발현 유도시 높은 정도로 발현이 된다는 것을 확인하였다(Adenovirus-mediated in vivo gene transfer and expression in normal rat liver (1992), Nature genetics 1, 372-378 ; Diversity of airway epitherial cell target for in vivo recombinant adenovirus-mediated gene transfer (1993) J. Clin . Invest. 91, 225-234 ; Intraperioneal in vivo gene transfer in the skin using replication-deficient receombinant adenovirus vector(1994) J. Invest. Dermatol . 102, 415-421 ;Immunology of gene therapy with adenoviral vectors in mouse skeletal muscle(1996) Hum. Mol . 5 1703-1712). 우리는 재조합 LacZ 아데노바이러스가 HiB5 신경줄기세포에 잘 감염되며 쥐의 신경계에 잘 감염되고 6주 이상 발현되는 양상을 보고한 바 있다(Effective gene transfer into regenerating sciatic nerves by adenoviral vectors: potentials for gene therapy of peripheral nerve injury (2000) Mol . cells. 10, 540-545). 따라서 본 발명에서 제작된 재조합 아데노바이러스 HRGβE-Ad는 줄기세포에 감염하고 이식하거나 퇴행성뇌질환의 재생에 직접 사용할 수 있다. Other papers previously reported confirmed that adenovirus was expressed to a high degree upon induction of expression of the E. coli β-galactosidase gene into lung epithelial cells, skin and muscle (Adenovirus-mediated in vivo gene transfer and expression in normal). rat liver (1992), Nature genetics 1, 372-378; Diversity of airway epitherial cell target for in vivo recombinant adenovirus-mediated gene transfer (1993) J. Clin . Invest. 91, 225-234; Intraperioneal in vivo gene transfer in the skin using replication-deficient receombinant adenovirus vector (1994) J. Invest Dermatol 102, 415-421;.... Immunology of gene therapy with adenoviral vectors in mouse skeletal muscle (1996) Hum Mol 5 1703-1712). We have reported that recombinant LacZ adenovirus is well infected with HiB5 neural stem cells, well infected with the nervous system of rats and expressed over 6 weeks (Effective gene transfer into regenerating sciatic nerves by adenoviral vectors: potentials for gene therapy of peripheral nerve injury (2000) Mol . cells . 10, 540-545). Therefore, the recombinant adenovirus HRGβE-Ad produced in the present invention can be directly used for infecting and transplanting stem cells or regenerating degenerative brain diseases.

최근에는 성체에도 신경줄기세포가 있다는 것이 확인되고 있으며 줄기세포가 성체의 뇌에서 발생 분화하는 과정은 바로 재생과정이라 할 수 있다 (Identification of a neural stem cell in the adult mammalian central nervous system(1999), Cell 96, 25-34). 신경줄기세포는 주로 측뇌실(lateral ventricle)과 맞닿는 줄무늬체(striatum)의 부뇌실 구역(subventricular zone)에서 발견되고 또한 해마(hippocampus)의 치상회에 있는 부뇌실 구역에서 줄기세포들이 분열하여 과립세포로 되며 이 세포들이 분화하여 기능을 가질 수 있다(Functional neurogenesis in the adult hippocampus(2002) Nature 415, 1031-1034). 따라서 신경줄기세포의 발생과 분화를 증진하면 신경재생을 촉진할 수 있다. 본 발명에서 이용한 해마원시신경세포주는 pyramid 신경세포가 처음분열을 시작하는 E16에 일차세 포배양한 후 ts-SV40 T 항원을 레트로바이러스 감염시켜 클론되었다(Region-specific differentiation of hippocampal stem cell line HiB5 upon implantation into the developing mammalian brain (1991) Cell 66, 713-729). 따라서 퍼미시브 온도(33℃)에서는 계속 분열하고, 넌퍼미시브 온도인 쥐의 체온(39℃)에서는 분열을 멈추고 분화운명을 들어서면서 많은 세포들이 사멸한다. HiB5 세포주는 유전자치료를 위해 세포이식을 목적으로 만들어 졌으며 성체의 뇌에 이식하면 이동하여 그 주변의 환경에 따라 피라미드 신경세포 또는 신경별교세포등으로 분화한다. 즉, 주변에서 오는 신경성장인자등에 의해 운명이 결정되는 것으로 보인다. 흰쥐의 해마에서 신경발생이 시작되는 E16 배아를 일차 배양하면 거의 모든 세포들이 네스틴(nestin)을 발현하고 무혈청배지에서도 상당한 세포 분열을 하며 3-7일 후에 신경과 신경교세포로 분화하므로 이 시기는 원시신경세포가 운명을 결정하는 시기라 할 수 있다. 따라서 HiB5와 같은 신경세포주는 세포 분열, 과 세포분화의 기작을 연구하고 유전자조작을 통한 세포치료제로의 기능을 연구하기에 좋은 시스템이다. Recently, neural stem cells have been identified in adults, and the process of stem cell development and regeneration in the adult brain can be called regeneration (Identification of a neural stem cell in the adult mammalian central nervous system (1999), Cell 96, 25-34). Neural stem cells are found mainly in the subventricular zone of the striatum, which contacts the lateral ventricle, and also in the subventricular zone of the hippocampus. These cells can differentiate and function (Functional neurogenesis in the adult hippocampus (2002) Nature 415, 1031-1034). Therefore, by promoting the development and differentiation of neural stem cells can promote nerve regeneration. The hippocampal neural cell line used in the present invention was cloned by retroviral infection of the ts-SV40 T antigen after the primary culture of pyramid neurons in E16, which initially initiated division (Region-specific differentiation of hippocampal stem cell line HiB5 upon implantation into the developing mammalian brain (1991) Cell 66, 713-729). Therefore, the cells continue to divide at the permissive temperature (33 ° C.), and at the body temperature (39 ° C.) of the nonpermissive temperature, many cells die as they cease division and enter differentiation fate. HiB5 cell line is designed for cell transplantation for gene therapy. When transplanted into adult brain, it migrates and differentiates into pyramidal neuron or glial cell depending on its surrounding environment. In other words, it seems that fate is determined by nerve growth factors from the surroundings. Primary culture of E16 embryos, which begin neurogenesis in the hippocampus of rats, results in nearly all cells expressing nestin, significant cell division in serum-free medium, and differentiation into neuroglial cells after 3-7 days. It is a time when primitive neurons determine fate. Therefore, a neuronal cell line such as HiB5 is a good system to study the mechanism of cell division and hyperdifferentiation and to study its function as a cell therapy product through genetic manipulation.

현재의 고령화 사회에서 선진국의 경우 85세 이상의 노인에서 50%가 노인성 치매에 걸리므로 이와 같은 퇴행성 뇌질환의 의료 비용은 천문학적 수치를 기록하여 사회적인 부담이 되고 있다. 또한 현대 산업사회에서 매년 발생하는 척추 신경 장애자만도 미국이 25만 명, 영국이 5만 명으로 이 중 60%는 교통사고에 의해, 30%는 운동 등과 같은 레저 활동 중에 일어난다. 한국에서도 평균수명이 급속도로 증가하고 있고 여가 시간의 증대로 각종 레저 활동 등에 의한 척추신경 및 말초신경 손상을 가져오는 사고 발생 빈도가 증가하고 있다. 더욱이 당뇨에 의한 말초신경상해가 증가하는 추세이다. 인간의 경우 중추신경계는 물론 말초신경계도 재생이 어려워 퇴행성 뇌질환 뿐만 아니라 산업재해 및 교통사고, 전쟁불구자 등이 누적되면서 사회문제화 되고 있으므로 신경재생의 촉진제 개발은 2000년대의 산업사회에서 시급히 요구되는 사안이다. In today's aging society, 50% of senior citizens over the age of 85 get senile dementia, so the medical costs of such degenerative brain diseases are recorded as astronomical figures. In addition, 250,000 people in the US and 50,000 people in the spinal nerve disorder occur every year in the modern industrial society, 60% of which are caused by traffic accidents and 30% during leisure activities such as sports. In Korea, the average life expectancy is increasing rapidly, and the increase in leisure time increases the frequency of accidents that cause spinal and peripheral nerve damage caused by various leisure activities. Moreover, peripheral nerve injury caused by diabetes is increasing. In the case of humans, the central nervous system as well as the peripheral nervous system are difficult to regenerate, so as not only degenerative brain diseases but also industrial accidents, traffic accidents, and war-deficiency accumulate, they become social problems. to be.

유전자치료법은 인간을 대상으로 1990년 처음 임상시험이 시작된 이래 2002년까지 약 600여건의 임상시험이 3500명의 환자를 대상으로 진행 중이다. 2003년 인간 유전체서열 분석의 완료를 계기로 다양한 유전자 발굴에 따른 새로운 유전자 치료법의 개발은 가속화 될 것이다. 그러나 지금까지 승인된 유전자치료법 중 75%가 암이나 낭포성 섬유증 등의 단일유전 질환의 치료를 목표로 하고 있고 신경질환이나 신경재생을 위한 유전자치료제의 개발은 활발하지 않다 (미국 NIH 재조합 DNA 자문보고서(2002); Gene therapy clinical trials (2002) J Gene Med. www. wiley.co.uk/genmed). 그러나 이미 파킨스씨병의 치료, 감각신경의 재생등에 NT-3, GDNF(glial derived neuronal factor)등의 신경성장인자를 이용한 유전자치료법의 개발이 시도되고 있다 (GDNF family ligands activate multiple events during axonal growth in mature sensory neurons (2004) Mol . cell. Neurosci . 25, 4453-4459). 신경 계통의 질환은 뇌기능 연구에 대한 신경과학의 전반적인 연구가 아직 부진한 상태이므로 각종 만성 신경계 질환의 치료 약제개발 또한 난관에 처해 있다. 특히 신경줄기세포의 사용은 이제까지와는 전혀 다른 관점에서 질환을 원인적으로 치료하는 의료계의 혁명적인 새로운 치료법으로 신경줄기세포의 이식 부위에 적합한 신경세포 종류로의 분화의 증진을 도모할 수 있다. 또한 신경세포의 분화와 재생을 촉진하는 유전자치료제의 직접 주입은 이러한 치료를 현실화하고 대중화할 수 있을 것이다. Since the first clinical trials in humans began in 1990, about 600 clinical trials have been in progress in 3500 patients. With the completion of human genome sequence analysis in 2003, the development of new gene therapies will be accelerated by discovering various genes. However, 75% of the approved gene therapies are aimed at the treatment of monogenetic diseases such as cancer and cystic fibrosis, and the development of gene therapies for neurological diseases and nerve regeneration is not active (US NIH Recombinant DNA Advisory Report). (2002); Gene therapy clinical trials (2002) J Gene Med . Www.wiley.co.uk/genmed). However, the development of gene therapy using nerve growth factors such as NT-3 and GDNF (glial derived neuronal factor) has been attempted in the treatment of Parkin's disease and regeneration of sensory nerves (GDNF family ligands activate multiple events during axonal growth in mature sensory neurons (2004) Mol . cell. Neurosci . 25, 4453-4459). In the disease of the nervous system, the overall research of neuroscience about the study of brain function is still in a poor state, and the development of therapeutic drugs for various chronic nervous system diseases is also in trouble. In particular, the use of neural stem cells is a revolutionary new treatment of the medical community that treats diseases in a completely different perspective, and can promote differentiation into neural cell types suitable for transplantation of neural stem cells. In addition, direct injection of gene therapies that promote differentiation and regeneration of neurons may make these therapies a reality.

본 발명의 목적은 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드를 분비하는 재조합 아데노바이러스를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a recombinant adenovirus that secretes the EGF-like domain peptide of HRG beta1.

본 발명의 다른 목적은 상기 재조합 아데노바이러스를 포함하는 신경세포의 분화, 성장촉진 및 재생용 약학 조성물을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for differentiation, growth promotion and regeneration of neurons comprising the recombinant adenovirus.

본 발명은 HRG 베타1의 EGF-성 도메인만을 생성하여 세포외로 분비하는 재조합 아데노바이러스 및 이를 포함하는 신경세포의 분화, 성장촉진 및 재생용 약학 조성물에 관한 것으로, 본 발명은 신경계의 물리적 손상 및 퇴행성 신경질환, 허혈성 뇌신경 손상, 말초신경 손상에 대한 치료제, 그리고 신경줄기세포 및 유전자 치료제로 매우 유용하게 이용될 수 있다.The present invention relates to a recombinant adenovirus that generates only the EGF-like domain of HRG beta 1 and secretes it extracellularly, and to a pharmaceutical composition for differentiation, growth promotion, and regeneration of nerve cells including the same. The present invention relates to physical damage and degeneration of the nervous system. It can be very useful for the treatment of neurological diseases, ischemic cranial nerve damage, peripheral nerve damage, and neural stem cell and gene therapy.

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

본 발명의 재조합 아데노바이러스는 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드가 분비되도록 고안되었으며, 그 구조는 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드 또는 이의 유사체를 암호화하는 DNA 서열을 포함하는 것을 특징으로 한다.The recombinant adenovirus of the present invention is designed to secrete the EGF-like domain peptide of HRG beta1, the structure is characterized in that it comprises a DNA sequence encoding the EGF-like domain peptide of HRG beta1 or an analog thereof.

기존의 재조합 HRG-α 또는 β의 EGF-성 펩타이드는 주로 ErbB2 단백질이 과발현되는 암세포로 특정 물질을 표적하기 위하여 사용되거나 특정물질과 융합시킨 HRGβ-1 EGF-도메인 펩타이드를 박테리아에서 발현시킨 후 정제하여 사용하였다(Heregulin(HRG)-induced mitogenic signaling and cytotoxic activity of a HRG/PE40 ligand toxin in human breast cancer cells (1995) Cancer Grow. Differ. 6, 1567-1577; Recombinant Heregulin-Pseudomonas Exotoxin fusion proteins: Interaction with heregulin receptors and antitumor activity in vivo (1998) Clin . Cancer Res. 4, 993-1004; In vitro and in vivo behavior of NDF-expanded mpnkey Schwann cells (1998) Eur . J. Neurosci . 10, 291-300; Novel gene delivery to human breast cancer cells by targeted Ad5 penton proteins (2001), Gene Ther . 8, 1753-1761) 또한 상용의 HRGβ-1 EGF-성 도메인 펩타이드는 재조합 단백질로 박테리아에서 발현 후 정제하여 단순히 세포에 처리하거나 단백질 상태로 주사할 수 있는 형태이다 (Amgen사, 미국 캘리포니아, NDGβ177-228; NeoMarker사, 미국 캘리포니아, NRG-1β). 기존의 시도와 비교하여 본 발명에서는 재조합 아데노바이러스가 HRG-β1의 EGF-성 도메인 펩타이드만을 합성하여 세포 외로 분비하도록 고안함으로써 생체 내로의 주입을 보다 용이하게 하였고 바이러스에 의해 그 지속효과도 향상되었으며 바이러스에 감염된 신경 세포뿐 아니라 주변의 신경 세포의 분화와 재생을 촉진하며 축색의 성장을 유도할 수 있는 것을 확인하였다. 이는 HRGβE-Ad를 줄기세포에 투여하여 치료부위에 이식하면 적절한 신경세포로의 분화를 유도하고 주변세포의 분화와 재생을 촉진할 것으로 생각 된다. 또한 좌골 신경 손상모델을 통한 실험을 통하여 HRG-β1의 EGF-성 도메인 펩타이드를 분비하는 재조합 아데노바이러스를 투여한 군에서 축색의 성장이 촉진되었으며 손상 후 지속적으로 신경검사와 행동검사에서 대조군에 비해 향상된 성적을 나타내어 바이러스에 의한 신경재생 촉진효과를 증명하였다. 따라서 본 발명에서 고안한 HRGβE-Ad는 손상된 신경부위에 직접 주입하여 유전자치료제로도 사용할 수 있으며 이에 더하여 줄기세포에 감염하여 세포치료제로도 사용할 수 있으므로 그 용도가 다양하다.Existing recombinant HRG-α or β EGF-peptide peptides are mainly cancer cells overexpressed by ErbB2 protein, which are used to target specific substances or fused with specific substances to express HRGβ-1 EGF-domain peptides in bacteria. Heregulin (HRG) -induced mitogenic signaling and cytotoxic activity of a HRG / PE40 ligand toxin in human breast cancer cells (1995) Cancer Grow.Differ . 6, 1567-1577; Recombinant Heregulin-Pseudomonas Exotoxin fusion proteins: Interaction with heregulin receptors and antitumor activity in vivo (1998) Clin . Cancer Res. 4, 993-1004; In vitro and in vivo behavior of NDF-expanded mpnkey Schwann cells (1998) Eur . J. Neurosci . 10, 291-300; Novel gene delivery to human breast cancer cells by targeted Ad5 penton proteins (2001), Gene Ther. 8, 1753-1761) also HRGβ-1 EGF- sex domain peptides of the commercial is purified after expression in bacterial recombinant protein simply three Or treatment in a form that can be injected as protein state (Amgen Inc., California, USA, NDG β177-228; NeoMarker Inc., California, USA, NRG-1β). Compared to the existing trials, the present invention designed recombinant adenoviruses to synthesize only the EGF-like domain peptide of HRG-β1 and secrete it to the outside of the cell, thereby making it easier to inject into the living body and improving its sustained effect by the virus. In addition to the neurons infected with the surrounding nerve cells and to promote the differentiation and regeneration was confirmed that it can induce axon growth. It is thought that if HRGβE-Ad is administered to stem cells and transplanted into the treatment site, it will induce differentiation into appropriate neurons and promote differentiation and regeneration of peripheral cells. In addition, axon growth was promoted in the group treated with recombinant adenovirus secreting the EGF-like domain peptide of HRG-β1 through experiments with sciatic nerve injury model. The results showed the effect of promoting neuronal regeneration by the virus. Therefore, the HRGβE-Ad devised in the present invention can be directly used as a gene therapy agent by directly injecting a damaged nerve site, and in addition, it can be used as a cell therapy by infecting stem cells.

본 발명의 재조합 아데노바이러스에 포함되는 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드 또는 이의 유사체를 암호화하는 DNA 서열은 서열목록 1의 염기서열을 갖는다. 또한, 상기 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드는 바람직하게 서열목록 4의 아미노산 서열을 포함한다.The DNA sequence encoding the EGF- sex domain peptide of HRG beta1 or an analog thereof contained in the recombinant adenovirus of the present invention has the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. In addition, the EGF-genic domain peptide of HRG beta1 preferably comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.

HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드의 유사체는 신경간세포의 이동 및 분화를 촉진시킬 수 있는 활성을 보유하는 생성물을 암호화하고, 변형에 의해 얻어지는 임의 서열을 의미하는 것으로 이해된다. 변형은 유전적 및/또는 화학적 성질의 임의 돌연변이, 치환, 결손, 첨가 또는 변형을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이들 변형은 당업자에게 공지된 기술에 의한 결과물일 수 있다. 본 발명의 의미내의 유사체는 또한 프로브로서 천연 서열 또는 이의 단편을 사용하여 핵산 라이브러리로 부터 혼성화에 의해 얻어질 수 있다. 본 명세서에 사용된 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드의 유사체는 예를 들어, GGF(glial growth factor), NDF(Neu differentiation factor), ARIA(Acetylcholin receptor inducing activity), 및 SMDF(sensory and motor neuron derived factor)와 같은 다른 타입의 랫트 또는 인간 HRG 알파/베타의 EGF-성 도메인 펩타이드를 포함하며, 이러한 유사체를 암호화하는 DNA 서열은 서열목록 1의 염기서열과 90%이상의 상동성을 가지며 신경간세포의 이동 및 분화를 촉진시킬 수 있는 활성을 갖는 것을 포함한다. Analogs of the EGF-like domain peptide of HRG beta1 are understood to mean any sequence obtained by encoding and encoding a product that possesses activity capable of promoting the migration and differentiation of neural stem cells. Modifications are to be understood as meaning any mutations, substitutions, deletions, additions or modifications of genetic and / or chemical properties. These modifications may be the result of techniques known to those skilled in the art. Analogs within the meaning of the present invention can also be obtained by hybridization from nucleic acid libraries using native sequences or fragments thereof as probes. Analogs of the EGF-like domain peptide of HRG beta1 as used herein include, for example, a growth growth factor (GGF), a Neu differentiation factor (NDF), an Acetylcholin receptor inducing activity (ARIA), and a sensory and motor neuron (SMDF). derived EGF-like domain peptides of other types of rats or human HRG alpha / beta, and DNA sequences encoding such analogues have a homology of at least 90% to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and It includes those having an activity that can promote migration and differentiation.

또한, 본 발명의 재조합 아데노바이러스는 상기 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열과 함께 분비 지시 펩타이드(signal peptide)(서열목록 5)를 암호화하는 DNA 서열을 더욱 포함할 수 있으며, 이때 상기 분비 지시 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열은 서열목록 2의 염기서열을 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 본 발명의 재조합 아데노바이러스는 상기 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열과 상기 분비 지시 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열이 융합된 염기서열을 갖는다. 이러한 융합된 DNA 서열의 예를 서열목록 3에 나타내었으며, 그 아미노산 서열을 서열목록 6에 나타내었다(중간에 클로닝을 위한 제한효소 자리로 인해 6개의 뉴클레오타이드(2개의 아미노산)가 첨가됨). In addition, the recombinant adenovirus of the present invention may further include a DNA sequence encoding a secretory indicator peptide (SEQ ID NO: 5) together with a DNA sequence encoding the EGF-like domain peptide of the HRG beta1, At this time, the DNA sequence encoding the secretion indicator peptide preferably has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2. More preferably, the recombinant adenovirus of the present invention has a nucleotide sequence in which the DNA sequence encoding the EGF-like domain peptide of the HRG beta1 and the DNA sequence encoding the secretion indicating peptide are fused. An example of such a fused DNA sequence is shown in SEQ ID NO: 3, and its amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 6 (six nucleotides (two amino acids) are added due to restriction sites for cloning in the middle).

또한, 본 발명의 재조합 아데노바이러스는 상기 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열을 발현시킬 수 있는 바이러스 프로모터를 더욱 포함할 수 있으며, 이때 상기 바이러스 프로모터는 CMV 프로모터를 사용하는 것이 바 람직하다.In addition, the recombinant adenovirus of the present invention may further comprise a viral promoter capable of expressing the DNA sequence encoding the EGF-like domain peptide of the HRG beta 1, wherein the viral promoter is to use the CMV promoter It is good.

본 발명에 사용되는 재조합 아데노바이러스는 표적 세포내에서의 복제를 위해 필요로하는 게놈의 일부가 결핍된 것이며, 상기 결핍된 일부는 E1, E3, E4, 및 L1-L5 유전자로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 E1B 유전자가 결핍된 것이다.Recombinant adenoviruses used in the present invention are those which lack parts of the genome required for replication in target cells, which may be selected from E1, E3, E4, and L1-L5 genes, Preferably the E1B gene is deficient.

본 발명의 HRG-β1의 EGF-성 도메인 펩타이드를 분비하는 재조합 아데노바이러스 게놈의 구조를 도 2b에 나타내었다. The structure of the recombinant adenovirus genome secreting the EGF-like domain peptide of HRG-β1 of the present invention is shown in Figure 2b.

본 발명에서는 체외(in vitro) 배양된 쥐의 신경줄기세포주의 분화모델과 체내(in vivo)실험에서 좌골신경 손상 동물모델을 사용하여 본 발명의 재조합 아데노바이러스의 신경재생효과를 조사하였다. 발명의 재조합 아데노바이러스에 대하여, 흰 쥐의 신경줄기세포(rat neuronal stem cell ; HiB5) 및 신경별교세포종 (rat glioma cell ; C6)을 사용하여 세포에 대한 분화 촉진여부, 히레귤린-β1의 수용체이며 신경돌기의 성장과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 ErbB 수용체의 발현 및 활성화를 측정하였다. 또한 흰 쥐의 말초 신경 절단 모델을 이용하여 신경 손상에 대한 신경세포의 복구 및 축색의 성장을 측정하고 바이러스를 직접 주입하는 유전자 치료 방법을 통한 신경회복촉진등을 확인하였다.In the present invention, the neuronal regeneration effect of the recombinant adenovirus of the present invention was investigated using a differentiation model of a neural stem cell line of an in vitro cultured rat and an sciatic nerve injury animal model in an in vivo experiment. For the recombinant adenovirus of the present invention, rat rat neuronal stem cells (Hib5) and rat glioma cells (rat glioma cell (C6)) are used to promote the differentiation of cells, the receptor of hyregulin-β1 and neurons. The expression and activation of ErbB receptors, which are known to play an important role in the process of dendritic growth, were measured. In addition, the peripheral nerve cutting model of white rats was used to measure neuronal repair and axon growth in response to nerve damage, and to confirm the promotion of neurological recovery through gene injection methods.

따라서, 본 발명의 재조합 아데노바이러스는 신경세포의 분화, 성장촉진, 재생 또는 뇌손상, 뇌실환, 말초신경손상, 근위축성 축색 경화증, 또는 말초신경질환과 같은 신경손상, 신경질환의 치료에 유용할 것으로 판단되며, 줄기세포와 유전자 치료를 이용한 신경손상 재생에 유용할 것으로 판단된다. 특히, 본 발명의 재조합 아데노바이러스는 치매, 파킨슨병, 알츠하이머병, 헌팅톤병, 간질, 중풍, 뇌졸중, 허혈성 뇌질환, 또는 퇴행성 뇌질환과 같은 뇌손상 또는 뇌질환에 유용할 것으로 판단된다.Thus, the recombinant adenovirus of the present invention may be useful for the treatment of neuronal and neurological diseases such as differentiation, growth promotion, regeneration or brain injury, ventricular disease, peripheral nerve injury, atrophic axon sclerosis, or peripheral nerve disease of neurons. It is thought to be useful for regeneration of nerve damage using stem cells and gene therapy. In particular, the recombinant adenovirus of the present invention is believed to be useful in brain or brain diseases such as dementia, Parkinson's disease, Alzheimer's disease, Huntington's disease, epilepsy, stroke, stroke, ischemic brain disease, or degenerative brain disease.

본 발명의 재조합 아데노바이러스는 약학 조성물로서 예를들어, 주사가능한 형태로 제공될 수 있다. 상기 약학 조성물은 약학적으로 허용가능한 담체 등을 포함할 수 있으며, The recombinant adenovirus of the present invention may be provided as a pharmaceutical composition, for example in injectable form. The pharmaceutical composition may include a pharmaceutically acceptable carrier, and the like,

본 발명의 약학 조성물은 특히 국소적, 경구적, 비경구적, 비내, 정맥내, 근육내, 피하내, 안내, 또는 경피 경로에 의해 투여하기 위해 배합될 수 있다. 바람직하게, 본 발명의 제약학적 조성물은 특히 환자의 신경 시스템내로 직접 주입하기 위해 주사가능한 배합물에 제약학적으로 허용가능한 기초첨가제를 함유한다. 이들 주사가능한 배합물은 특히 경우에 따라 그들에 첨가될 멸균수 또는 생리학적 살린에 의해 주사가능한 용액이 구성될수 있게 하는 멸균, 등장성 용액, 또는 건조, 특히 동결건조된 조성물일 수 있다.The pharmaceutical compositions of the present invention may be formulated for administration by topical, oral, parenteral, intranasal, intravenous, intramuscular, subcutaneous, intraocular, or transdermal routes, in particular. Preferably, the pharmaceutical composition of the present invention contains a pharmaceutically acceptable basis additive in an injectable formulation, in particular for direct injection into the patient's nervous system. These injectable combinations may in particular be sterile, isotonic solutions, or dried, in particular lyophilized, compositions which allow the preparation of injectable solutions with sterile water or physiological saline to be added to them, as the case may be.

주입을 위해 사용된 재조합 아데노바이러스의 투여량은 다른 파라미터, 특히 사용된 투여 양식, 관련된 병변, 또한 필요로 하는 치료 기간에 따라 조정될 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 따른 재조합 아데노바이러스는 배합되고, 106 내지 1013 pfu/ml를, 바람직하게, 108 내지 1012 pfu/ml, 보다 바람직하게 2x108 내지 6x108 pfu/ml로 구성되는 투여량의 형태로 투여된다. The dose of recombinant adenovirus used for infusion can be adjusted according to other parameters, in particular the dosage form used, the lesions involved, and the duration of treatment required. In general, the recombinant adenovirus according to the invention is formulated and consists of 10 6 to 10 13 pfu / ml, preferably 10 8 to 10 12 pfu / ml, more preferably 2x10 8 to 6x10 8 pfu / ml Administered in the form of dosage.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 보다 구체적으로 설명하나, 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited by these Examples.

실시예Example

<일반적인 분자생물학적 기술>General Molecular Biology

1) 히레귤린의 발현 측정을 위한 프라이머1) Primer for measuring expression of hiregulin

각 타입에 특이한 프라이머를 이용하여 타입 I, II ,III 히레귤린의 RNA 발현을 조사하였다. 포워드 프라이머는 타입 I의 글리코-도메인 부위 (5'accactgggacaagccatctt3'), 타입 II의 도메인 부위 (5'aacctcaagaaggaggtcag3'), 타입 III의 N-말단 부위(5'tgaagtgggtatttgtggac3')를 이용하였으며 리버스 프라이머는 모든 히레귤린에 공통적으로 있는 EGF-성 도메인 부위(5'gcagcgatcaccagtaaactc3')에 상응하는 염기서열을 가진 프라이머를 이용하였다. 일정한 양의 RNA를 사용한 것을 측정하기 위하여 5'gattactgctctggctccta3'과 5'cagtaacagtccgcctagaa3'의 서열을 가진 프라이머를 이용하여 β-액틴의 RNA를 증폭하였다.RNA expression of type I, II, III hyregulin was examined using primers specific to each type. The forward primer used a glyco-domain region of type I (5'accactgggacaagccatctt3 '), a domain region of type II (5'aacctcaagaaggaggtcag3'), and an N-terminal region of type III (5'tgaagtgggtatttgtggac3 '), and reverse primers were used for all A primer having a nucleotide sequence corresponding to the EGF-like domain region (5'gcagcgatcaccagtaaactc3 ') common to gullin was used. Β-actin RNA was amplified using primers having the sequences of 5'gattactgctctggctccta3 'and 5'cagtaacagtccgcctagaa3' to determine the use of a certain amount of RNA.

2) 재조합 아데노바이러스 제조 시스템2) Recombinant Adenovirus Production System

pAdenoshuttle (Microbix사, 캐나다)를 HRG-β1의 EGF-성 도메인 펩타이드를 암호화하는 cDNA를 아데노바이러스에 삽입하기 위한 플라스미드로 사용하였으며 이 로부터 복제 결손 재조합 아데노바이러스를 만들기 위하여 Microbix사 (캐나다)의 pJM17 벡터를 사용하였다. 두 가지의 플라스미드를 인간 배아세포주인 293 세포에 코-트랜스펙션하여 재조합 아데노바이러스를 제조하고, 이를 HRGβE-Ad라 명명하였다.pAdenoshuttle (Microbix, Canada) was used as a plasmid for inserting cDNA encoding the EGF- sex domain peptide of HRG-β1 into adenovirus, from which the pJM17 vector of Microbix (Canada) was used to make a replication-deficient recombinant adenovirus. Was used. Two plasmids were co-transfected into 293 cells, a human embryonic cell line, to prepare a recombinant adenovirus, which was named HRGβE-Ad.

3) 재조합 아데노바이러스의 증식 및 정제3) Proliferation and Purification of Recombinant Adenovirus

HRGβE-Ad의 제조 후 2회에 걸쳐 단일 플래이크 정제(single plaque purification)을 한 후 이로부터 293세포에 감염하여 증식하였다. 감염된 293에서 동결, 해동을 5회 하여 아데노바이러스를 추출한 후 이를 다시 CsCl 밀도구배원심분리에 의해 정제하여 -80oC에 보관하였다. 정제한 재조합 아데노바이러스는 293 세포에서 플라크 형성 유니트(plaque forming unit(pfu))를 결정 한 다음 실험에 사용하였다. After the production of HRGβE-Ad, two plaque purifications were performed (single plaque purification) twice, followed by infection with 293 cells. After freezing and thawing 5 times in infected 293, the adenovirus was extracted, and then purified by CsCl density gradient centrifugation and stored at -80 ° C. Purified recombinant adenovirus was used for the experiment after determining the plaque forming unit (pfu) in 293 cells.

4) 신경세포주 배양 4) Neuronal cell culture

흰쥐 배아의 해마에서 기원하는 HiB5 세포는 온도 민감성(temperature sensitive) SV40 T-항원을 레트로바이러스로 감염시켜 만들었으므로 34oC에서 배양할 때는 세포분열하나 쥐의 정상체온인 39oC로 옮기면 분열을 멈춘다. 배지는 DMEM에 10% FBS(fetal bovine serum), 페니실린/스트렙토마이신, 글루타민, 소디움 피 루베이트(0.11g/L)를 첨가하여 사용하고, 39oC에서 분화 시에는 무혈청 배지(serum-free media)인 N2 (DMEM/F12, 인슐린, 트랜스페린, Putreseine, BSA 포함 ;Botten Stein & Sato., 1979)에 피루베이트를 첨가하여 사용한다.HiB5 cells originating from the hippocampus of rat embryos were produced by infecting a temperature-sensitive SV40 T-antigen with a retrovirus, so they divide when they are cultured at 34 o C, but they divide when they are transferred to 39 o C, the normal temperature of mice. Stop Medium was used by adding 10% FBS (fetal bovine serum), penicillin / streptomycin, glutamine, sodium pyruvate (0.11 g / L) to DMEM, and serum-free medium when differentiated at 39 ° C. Pyruvate is added to N2 (media, DMEM / F12, insulin, transferrin, Putreseine, BSA; Botten Stein & Sato., 1979).

5) 면역침전법과 면역블롯팅 분석법5) Immunoprecipitation and Immunoblotting Assays

HRGβE-Ad에 의하여 합성된 HRG-β1 EGF 펩타이드가 세포외로 분비되어 다른 세포 ErbB 단백질의 활성화가 유도되는지 검증하기 위하여 HRGβE-Ad가 감염된 HiB5 세포의 배양액을 시간별로 채취한다. 세포배양액을 C6 세포에 10분 동안 처리한 후 NP-40포함 라이시스 버퍼(TBS(Tris buffered saline)에 NP-40, 피로포스페이트 오르토-바나데이트, 플루오라이드, 아프로틴, 펩스태틴, 루펩틴 첨가)를 넣어 세포를 추출한다. 30분간 얼음에서 반응한 후 10분간 원심분리기로 핵을 제거한다. 각각의 ErbB 단백질에 대한 항체를 이용하여 세포추출물을 면역침전한 후 면역침전물을 SDS-폴리아크릴아미드 겔로 분획한 후 Immobilon-P에 단백질 이전하였다. ErbB2, 3, 4의 인산화 정도를 확인하기 위하여 항 티로신 인산화단백질 항체를 이용한 면역블롯팅(웨스턴 블롯)분석법을 시행한다. In order to verify whether the HRG-β1 EGF peptide synthesized by HRGβE-Ad is secreted extracellularly to induce the activation of other cellular ErbB proteins, a culture medium of HRGβE-Ad-infected HiB5 cells is collected over time. The cell culture solution was treated with C6 cells for 10 minutes, and then NP-40, pyrophosphate ortho-vanadate, fluoride, aprotin, peptatin, and lupeptin were added to NP-40 containing tris buffered saline (TBS). ) To extract the cells. After reaction on ice for 30 minutes, centrifuge for 10 minutes to remove nuclei. Cell extracts were immunoprecipitated using an antibody against each ErbB protein, and the immunoprecipitates were fractionated with SDS-polyacrylamide gel and then protein transferred to Immobilon-P. To determine the degree of phosphorylation of ErbB2, 3 and 4, immunoblot (Western blot) assay using anti-tyrosine phosphorylated protein antibody is performed.

6) 면역화학 염색법(Immunocyto-, histochemistry-double staining)6) Immunocyto-, histochemistry-double staining

신경세포특이적 표적단백질(신경세사, 아세틸화 튜뷸린, GABA등)의 발현을 조사하기 위해, 배양된 세포를 4% 파라포름알데히드로 20분간 고정한 후 0.5% NP- 40로 5분간 퍼미어블화(permeablization)하고, 1% BSA를 함유한 PBS 용액을 사용하여 30분간 차단(blocking)한다. 서로 다른 오리진인 두 종류의 일차 항체로 37℃에서 1시간동안 배양한 후 각 일차 항체를 검출하기위하여 FITC 또는 로다민(rhodamine)이 결합된 이차항체를 다크 챔버에서 배양하였다. 세포를 염색할 경우 세포의 핵은 DAPI로 염색하여 공초점 현미경을 이용해 관찰한다.In order to investigate the expression of neuronal specific target proteins (neurocytosis, acetylated tubulin, GABA, etc.), the cultured cells were fixed in 4% paraformaldehyde for 20 minutes and then permeable for 5 minutes with 0.5% NP-40. Permeablization and blocking with PBS solution containing 1% BSA for 30 minutes. After incubating at 37 ° C. for 1 hour with two primary antibodies, which are different origins, secondary antibodies conjugated with FITC or rhodamine were cultured in a dark chamber to detect each primary antibody. When staining cells, the nuclei of cells are stained with DAPI and observed using confocal microscopy.

좌골신경조직에서 신경세사(neurofilament)나 슈반세포 특이적 표적단백질 S100과 성장하고 있는 축색 특이적 표적단백질 GAP43의 발현을 조사하기 위하여 신경조직은 4% 파라포름알데히드(paraformaldehyde)로 고정하고 신경말단 쪽의 축색부분(distal stump)에서부터 5 μm로 동결박절(cryosection)하였다. 그 다음 0.1% Triton X-100으로 15분간 퍼미어블화한 후 1% BSA와 15% 정상 혈청을 함유한 PBS를 사용하여 1시간 동안 차단(blocking)한다. 일차항체를 사용하여 4℃에서 약 16시간 반응한 후, FITC 또는 로다민(TRITC)으로 표지된 이차항체로 1시간 다시 반응하고 슬라이드에 고정하여 공초점 현미경으로 관찰하였다. In order to investigate the expression of neurofilament or Schwann cell-specific target protein S100 and growing axon-specific target protein GAP43 in sciatic nerve tissue, the nerve tissue was fixed with 4% paraformaldehyde and the nerve terminal side. The cryosection was performed at 5 μm from the distal stump of. It is then permeabilized with 0.1% Triton X-100 for 15 minutes and then blocked for 1 hour using PBS containing 1% BSA and 15% normal serum. After reacting for about 16 hours at 4 ℃ using the primary antibody, the reaction was again 1 hour with a secondary antibody labeled with FITC or rhodamine (TRITC), fixed on a slide and observed by confocal microscopy.

7) RT-PCR 방법7) RT-PCR Method

좌골 신경조직으로부터 TriZol Reagent (Invitrogen, USA)을 이용해 총 RNA를 추출하여 건조시킨 후 DEPC 처리된 증류수를 넣어 녹인 다음 260 nm 파장에서 분광광도계로 농도 및 순도를 측정하고 -20℃에 보관하여 사용하였다. Total RNA 2 ㎍으로부터 Super ScriptIII first-stranded RT-PCR kit(Invitrogen, 미국)를 이용하여 cDNA를 합성하였다. RT 산물 1 ㎕ 기준으로 센스 및 안티센스 프라이머 (각 20 pmoles), 1 ㎕의 10 mM dNTPs, 5 ㎕의 10X 버퍼 (20 mM Tris-Cl, 1.5 mM MgCl2, 25 mM KCl, 0.1 ㎎/㎖ 젤라틴, pH 8.4), 1 unit의 Taq DNA polymerase (Promega, USA)를 첨가하여 반응액의 전체부피가 50 ㎕가 되게 증류수를 첨가하여 DNA thermal cycler (Perkin Elmer 2400, USA)를 사용하여 중합효소연쇄반응을 실시하였다. 증폭된 PCR 산물 10 ㎕를 2 % 아가로즈겔에 전기영동하여 gel documentation system (Bio-Rad Lab, USA)을 이용하여 밀도를 측정, 비교하였다.Total RNA was extracted from sciatic nerve tissue using TriZol Reagent (Invitrogen, USA), dried, and dissolved in DEPC treated distilled water. The concentration and purity were measured using a spectrophotometer at 260 nm and stored at -20 ° C. . CDNA was synthesized from 2 μg of total RNA using a Super Script III first-stranded RT-PCR kit (Invitrogen, USA). Sense and antisense primers (20 pmoles each), 1 μl of 10 mM dNTPs, 5 μl of 10 × buffer (20 mM Tris-Cl, 1.5 mM MgCl 2 , 25 mM KCl, 0.1 mg / ml gelatin, based on 1 μl of RT product) pH 8.4), 1 unit of Taq DNA polymerase (Promega, USA) was added, and distilled water was added so that the total volume of the reaction solution was 50 μl. The polymerase chain reaction was performed using a DNA thermal cycler (Perkin Elmer 2400, USA). Was carried out. 10 μl of the amplified PCR product was electrophoresed on 2% agarose gel, and the density was measured and compared using a gel documentation system (Bio-Rad Lab, USA).

8) 재조합 아데노바이러스의 주입 및 흰쥐의 좌골신경 손상모델에의 적용8) Injection of Recombinant Adenovirus and Its Application to Sciatic Nerve Injury Model in Rats

수컷 Sprague-Dawley 흰쥐(약 250~270g)를 펜토바비탈(pentobarbital)(50mg/kg) 또는 에퀴텐신(Equithensin)(5ml/kg)으로 마취시킨 후 왼쪽 좌골(sciatic notch)를 노출시키고, 좌골신경에서 동맥을 제외하고 신경섬유를 자르거나 #9 혈관봉합사로 양쪽을 묶고 가운데를 홍채 절제 가위(iridectomy scissors)로 자른다. 신경 손상 5일 후에 생리식염수나 각각의 재조합 아데노바이러스(1x1011pfu/ml)를 좌골신경에 세포체 쪽의 축색(proximal)과 신경말단 쪽의 축색부분(distal stump)에 2μl (2x108pfu)를 주사한 후 25일째에 좌골신경조직을 각각 얻어 축색의 길이를 측정하고 신경특이적 표지 단백질을 항체를 이용하여 염색한다. 바이러스 주입 후 3주와 5주 때에 흰 쥐를 희생시키기 전 행동관찰 검사를 통하여 신경 재생정도를 측정한다.Male Sprague-Dawley rats (about 250-270 g) were anesthetized with pentobarbital (50 mg / kg) or Equithensin (5 ml / kg) and exposed to the left sciatic notch and sciatic nerve. Cut the nerve fibers except the arteries, or tie both sides with a # 9 suture and cut the middle with an iridectomy scissors. After 5 days of nerve injury, 2 μl (2 × 10 8 pfu) of saline or each recombinant adenovirus (1 × 10 11 pfu / ml) was added to the sciatic nerve in the proximal part of the cell body and the distal stump of the nerve ending. On day 25 after injection, each of the sciatic nerve tissues was obtained, the length of the axon was measured, and the neurospecific marker protein was stained with the antibody. At 3 and 5 weeks after virus injection, neuronal regeneration is measured by behavioral observations before sacrificing white rats.

9) 축색의 길이 측정9) Measurement of axon length

공초점 레이저 주사 현미경(Confocal Laser Scanning Microscopy LSM 510, Carl Zeiss)을 이용해서 축색의 상을 찍는다, 하나의 축색은 한 번에 찍을 수 없기 때문에 축색의 앞부터 뒤까지 약 20장 정도로 나누어서 찍으며 그룹 당 3개의 축색 상을 찍는다. Image examiner program을 이용하여 각 장의 축색 길이를 측정하고 이를 합산하여 축색 한 개의 전체 길이를 산출한 후 각 그룹의 평균을 산출하여 축색의 길이를 결정한다. Use a confocal laser scanning microscope (LSM 510, Carl Zeiss) to take images of the axons. Since a single axon cannot be taken at a time, it is divided into about 20 images from front to back of the axons per group. Three axon images are taken. Using the image examiner program, the axon length of each chapter is measured and summed to calculate the total length of one axon, and then the average of each group is used to determine the axon length.

10) 행동관찰 실험10) Behavior Observation Experiment

행동관찰 실험으로 열판검사 (hot plate test)와 신경검사 (neurological test)를 실시하였다. 각 성적은 평균값±표준편차로 나타내었으며 통계 값의 유의성은 아노바 검증법 (ANOVA; one-way analysis of variance)을 이용하여 결정하고 p<0.05일 때 통계적으로 유의한 것으로 간주하였다.Behavioral observation experiments were performed by hot plate test and neurological test. Each score was expressed as mean ± standard deviation, and the significance of statistical values was determined by one-way analysis of variance (ANOVA) and considered statistically significant at p <0.05.

열 자극에 대한 회피반응검사인 열판 검사(hot plate test)는 쥐를 52-54℃가 유지되는 열판 위에 놓인 직경 20cm의 아크릴 재질의 원통 안에 넣고 쥐가 열 판에서 움직일 때까지의 시간 (초)을 측정하였다. 신경검사는 플래이싱 측정(placing test), 자세 반사측정(postural reflex test), 촉각 플래이싱 측정(tactile placing test)의 세 가지 종류의 검사를 실시하였다. 각 검사에서 성적을 0~3점으로 결정하였고 쥐 한 마리당 각각의 검사를 20회 실행하여 상태와 횟수를 산출하였다. The hot plate test, a test for avoiding response to thermal stimuli, involves placing a rat in a 20 cm diameter acrylic cylinder placed on a hot plate maintained at 52-54 ° C (seconds) until the rat moves on the hot plate. Was measured. Neurological examinations were performed with three types of tests: placing test, postural reflex test, and tactile placing test. In each test, scores were determined from 0 to 3 points, and each test was performed 20 times per mouse to calculate the condition and the number of times.

플래이싱 측정은 쥐가 평형이 유지되고 방해물이 없는 공간에서 앞으로 이동하는 동안 뒷다리가 땅에 닿는 정도를 측정하였다(닿지 않고 다리를 질질 끌면 0점, 1/3이 닿으면 1점, 2/3가 닿으면 2점, 완전히 닿으면 3점). 자세 반사측정(postural reflex test)은 쥐의 꼬리를 잡아 뒷다리가 들리고 앞다리는 바닥에 닿게 한 상태에서 꼬리를 놓아주고 뒷다리가 바닥에 닿을 때 뒷발을 바닥에 디디고 뻗는지를 관찰하였고 쭉 뻗으면 3점, 뻗지 못하면 0점을 산정하였다. 촉각 플래이싱 측정은 쥐를 책상의 모서리에 앞다리를 포함한 몸의 2/3를 딛고 뒷다리만 허공에 떠 있게끔 놓아준다. 정상 쥐는 앞다리와 뒷다리를 이용해서 테이블 위로 올라가지만 좌골신경이 손상되어 촉감이 없으면 뒷다리를 쓰지 못하기 때문에 올라갈 수 없다. 촉감이 있으면 3점, 전혀 무감각하면 0점을 산정하였다. 이 때 1점과 2점의 중간 성적을 보인 경우 쥐의 경우 각 시험마다 20회 정도를 실행하여 상태와 횟수를 평균내서 중간 이상, 이하로 나누어 성적을 결정하였다.The flashing measurement measures the extent to which the hind limbs touch the ground while the mouse is moving forward in an equilibrium-free, unobstructed space (zero points if you drag your legs without touching, one point if 1/3 is reached, 2/3) 2 points if touches, 3 points if touches completely). The postural reflex test held the tail of the rat, lifted the hind legs and let the forelimbs touch the floor, releasing the tail, and when the hind legs touched the ground, observed that the hind feet were extended and extended to the floor. If it did not stretch, 0 was calculated. Tactile flashing measurements allow the mouse to sit on two-thirds of the body, including the forelimbs, at the corners of the desk, leaving only the hind legs floating in the air. Normal rats use their forelimbs and hind limbs to climb on the table, but if the sciatic nerve is damaged, they cannot climb because they cannot use their hind legs. Three points of touch and zero points of numbness were calculated. At this time, if the results of the intermediate score between 1 and 2 points, the rats were run about 20 times in each test, and the grades were determined by dividing the state and the number of times by the average.

실시예 1. 말초신경재생과정에서 발현하는 신경성장인자의 규명Example 1 Identification of Neural Growth Factors Expressed in Peripheral Neuronal Regeneration

신경 재생을 촉진하기 위한 치료제의 개발을 위하여 손상된 신경이 재생되는 과정에서 발현이 증가되는 신경성장인자의 종류를 규명하였다 (도 1 참조). 흰 쥐의 죄골 신경을 절단한 후 5일(5D), 25일(25D), 5주(5W)후에 좌골 신경을 채취하여 RNA를 분리하였다. 신경성장인자인 히레귤린의 각 종류에 특이한 프라이머 (상기 <본 발명의 일반적인 실험방법>의 1) 참조)를 이용한 역전사효소-중합효소 연쇄반응 (RT-PCR)으로 조사한 결과, 타입 I 히레귤린의 RNA가 신경 손상 후 5일 후에 급격 히 증가하며 25일에는 감소하나 신경 재생이 일어나는 시기인 5주 후에 그 발현량이 다시 증가하였다. 타입 II는 손상 후 25일에 그 발현량이 증가하였으나 미비하고, 타입 III는 손상 후 초기(5일)에 발현량이 증가하나 5주 후에는 발현이 다시 감소하는 것을 알 수 있다. 따라서 타입 I 히레귤린이 신경재생 촉진을 위한 치료제로서 적합한 후보물질로 생각된다.In order to develop a therapeutic agent for promoting nerve regeneration, a type of nerve growth factor whose expression is increased in the process of regeneration of damaged nerves was identified (see FIG. 1). After cutting the sinus nerve of the white rat, the sciatic nerve was harvested 5 days (5D), 25 days (25D), 5 weeks (5W), and RNA was isolated. As a result of investigation by reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) using primers specific to each type of nerve growth factor, hiregulin (see <1) of <general test method of the present invention>, RNA rapidly increased 5 days after nerve injury and decreased at 25 days, but increased again after 5 weeks, when nerve regeneration occurred. Type II increased its expression level at 25 days after injury, but it was inadequate, and type III increased expression at the initial stage (5 days) after injury, but decreased after 5 weeks. Therefore, type I hyregulin is considered to be a suitable candidate as a therapeutic agent for promoting nerve regeneration.

실시예 2. HRG 베타1 EGF-성 도메인 펩타이드를 생성하여 세포 외로 분비하는 재조합 아데노바이러스 (HRGβE-Ad)의 제조 Example 2 Preparation of Recombinant Adenovirus (HRGβE-Ad) to Produce and Secrete HRG Beta1 EGF-Stimulated Domain Peptides Extracellularly

1) HRGβE-Ad의 제조1) Preparation of HRGβE-Ad

실시예 1의 결과를 근거로 타입 I의 히레귤린을 선택하고 이 중 수용체와 결합하여 신경 분화 및 증식의 효과가 있는 것으로 알려진 베타 타입의 EGF-성 도메인만을 치료제 후보물질로 선택하였다. 흰 쥐의 HRG-베타1(neu differentiation factor: NDF42a)에 대한 mRNA를 암호하는 cDNA (NCBI accession number U02322 [gi:408394])로부터 중합효소연쇄반응으로 62개의 아미노산으로 구성된 HRG-β1의 EFG-성 도메인 펩타이드(아미노산 172~232와 시작 메티오닌)를 암호화하는 cDNA (뉴클레오타이드 1451~1646)를 증폭하였다. 이 때 클로닝을 위하여 cDNA의 5'말단에 KpnI 제한효소 자리를, 3' 말단에 BamH1 제한효소 자리가 첨가하도록 고안하였다. HRG-β1의 EFG-성 도메인 펩타이드에 대한 cDNA를 증폭하기 위한 프라이머는 5'gctggtaccatgtccacatcaacatc3'와 5'tcggatccttaatgcttgtagaagct3'를 사용하였다. TGFβ의 분비 지시 펩타이드(msgpgtaact)를 암호화하는 염기서열은 5'말단에 EcoRI 제한효소자리와 3' 말단에 KpnI 제한효소 자리를 첨가 (5'aattcatgtcgggaccgagaactgcagcaggtac3'와 5'ctgctgcagttcctggtcggcacatg3'; 밑줄 친 부분이 분비 지시 펩타이드의 암호 서열임) 하도록 고안하여 합성한 후 PCR을 이용하여 증폭한 HRG-β1의 EFG-성 도메인 펩타이드를 암호화하는 cDNA와 KpnI 제한효소 자리를 이용하여 융합시키고 융합서열을 EcoRI과 BamH1제한 효소자리를 이용하여 아데노셔틀 벡터에 pCMV 프로모터와 SV40 바이러스의 폴리아데닐화 사이에 클로닝하였다(이하 pHRGβE-adenoshuttle, 도 2a 및 2c 참조). pHRGβE-adenoshuttle은 아데노바이러스의 전제 게놈을 포함한 pJM17(Microbix, Canada)과 함께 293 세포에 코-트랜스펙션하여 재조합을 유도시켜 아데노바이러스의 E1부위가 삭제되고 그 자리에 분비형의 HRGβ-1 EGF-성 도메인 펩타이드를 암호하는 DNA가 삽입된 복제 결손 재조합 아데노바이러스를 제조하였으며, 이를 HRGβE-Ad로 명명하였다(도 2b 참조). Based on the results of Example 1, the type I hyregulin was selected and only beta-type EGF-like domains known to be effective in neuronal differentiation and proliferation by binding to a double receptor were selected as therapeutic candidates. EFG-forming of HRG-β1 consisting of 62 amino acids by polymerase chain reaction from cDNA (NCBI accession number U02322 [gi: 408394]) encoding mRNA for HRG-beta1 (neu differentiation factor (NDF42a) in rats) CDNAs (nucleotides 1451-1646) encoding domain peptides (amino acids 172-232 and starting methionine) were amplified. At this time, it was designed to add a KpnI restriction enzyme site at the 5 'end and a BamH1 restriction enzyme site at the 3' end for cloning. 5'gctggtaccatgtccacatcaacatc3 'and 5'tcggatccttaatgcttgtagaagct3' were used as primers for amplifying the cDNA for the EFG-like domain peptide of HRG-β1. The nucleotide sequence encoding TGFβ secretion indicating peptide (msgpgtaact) includes the EcoRI restriction enzyme site at the 5 'end and the KpnI restriction site at the 3' end (5'aattc atgtcgggaccgagaactgcagca ggtac3 'and 5' ctgctgcagttcctggtcggcacat g3 '; The cDNA encoding the EFG-domain domain peptide of HRG-β1 amplified by PCR, and then fused using KpnI restriction enzyme sites, and the fusion sequences were EcoRI and BamH1. Restriction enzyme sites were used to clone between the pCMV promoter and polyadenylation of the SV40 virus in an adenoshuttle vector (see pHRGβE-adenoshuttle, hereinafter, FIGS. 2A and 2C). pHRGβE-adenoshuttle co-transfected 293 cells with pJM17 (Microbix, Canada), which contains the entire genome of adenoviruses, to induce recombination, thereby deleting the E1 site of adenovirus and secreting HRGβ-1 EGF in its place. Replication-defective recombinant adenoviruses with DNA encoding the sex domain peptides were prepared and named HRGβE-Ad (see FIG. 2B).

2) 재조합 아데노바이러스(HRGβE-Ad)의 확인 2) Identification of Recombinant Adenovirus (HRGβE-Ad)

재조합 아데노바이러스 HRGE-Ad는 바이러스 플라크로부터 바이러스 게놈을 분리한 후 중합효소 연쇄반응을 이용하여 HRGβ의 EGF-성 펩타이드가 삽입되었는지 확인하였다 (도 2c와 2d 참조). CMV 프로모터와 SV40 바이러스 폴리(A) 시그널의 서열과 상응하는 프라이머(set1)를 이용한 PCR 반응에서 예상되는 600bp의 DNA가 증폭되었고 HRG-β1의 EGF-성 도메인 펩타이드의 내부에 상응하는 프라이머(set2)를 이용한 PCR 반응에서 예상되는 200bp의 DNA가 증폭되었다. set1의 프라이머는 5'gtgtacggtgggaggtcta3'(CMV)과 5'ttgtaaccattattataagctgc3' (SV40)를 사용하였고 set2의 프라이머는 5'ggtaccatgtccacgact3' (HRG-β1 EGF 도메인 1451~1468)와 5'ttaatgcttgtagaagct3' (HRG-β1 EGF 도메인 1629~1646)를 사용하였다.Recombinant adenovirus HRGE-Ad isolated the viral genome from the virus plaque and confirmed that the EGF-peptide peptide of HRGβ was inserted using a polymerase chain reaction (see FIGS. 2C and 2D). In the PCR reaction using the primers (set1) corresponding to the sequences of the CMV promoter and the SV40 viral poly (A) signal, 600 bp of DNA was amplified and the primers (set2) corresponding to the inside of the EGF-like domain peptide of HRG-β1. 200bp of DNA expected in the PCR reaction was amplified. The primers of set1 were 5'gtgtacggtgggaggtcta3 '(CMV) and 5'ttgtaaccattattataagctgc3' (SV40), and the primers of set2 were 5'ggtaccatgtccacgact3 '(HRG-β1 EGF domain 1451-1468) and 5'ttaatgcttgtagaagct1' (HRG-G) Domains 1629-1646).

실시예 3. HRGβE-Ad에 의한 신경줄기세포에서 기능성 신경세포로의 촉진 효과 확인Example 3. Confirmation of HRGβE-Ad Promoting Effect from Neural Stem Cells to Functional Neurons

본 실시예에서는 흰쥐 배아의 해마에서 기원하는 신경전구세포 HiB5를 이용하여 HRGβE-Ad의 신경세포 분화 촉진 효과를 측정하였다. HiB5 세포는 온도 민감성(temperature sensitive) SV40 T-항원을 레트로바이러스로 감염시켜 만들었으므로 34oC에서 10% 혈청이 첨가된 DMEM 배지에 배양할 때는 분열하지만 쥐의 정상체온인 39oC로 옮기고 무혈청 배지(serum-free media)인 N2 배지에서 배양하면 분열을 멈춘다. 본 발명에서는 재조합 바이러스를 세포의 분열 조건인 34oC에서 감염하고 24시간 후 N2 배지로 교체한 후 39oC에서 배양하였다.In this example, the neuronal progenitor cells HiB5 originating from the hippocampus of rat embryos were used to measure the effect of HRGβE-Ad on neuronal differentiation. HiB5 cells were made by retroviral infection of temperature sensitive SV40 T-antigens, so they split when cultured in DMEM medium with 10% serum at 34 o C, but transferred to 39 o C, the normal temperature of rats. Incubation in N2 medium, a serum-free medium, stops division. In the present invention, the recombinant virus was infected at 34 o C, which is a cell division condition, and replaced with N2 medium after 24 hours, and then cultured at 39 o C.

1) HRGβE-Ad의 감염에 의한 신경줄기세포의 분화 촉진 효과1) Promoting Differentiation of Neural Stem Cells by Infection of HRGβE-Ad

HRGβE-Ad에 의하여 신경줄기세포가 신경세포로 분화한다는 사실을 확인하기 위해서 재조합 아데노바이러스를 100moi (multiplicity of infeciton; 바이러스의 수/세포 수)로 HiB5 세포에 감염 시킨 후 무혈청 배지에서 배양하고 신경 특이적 표지자인 β-튜뷸린에 대한 항체를 사용하여 검출하고 형광을 내는 로다민을 붙여놓은 이차항체를 사용하여 형광염색하였다 (도 3 참조). 대조군으로 이용한 바이러스를 감염하지 않은 세포나 (a, b, c) 단순한 재조합 아데노바이러스의 효과를 측정하기 위하여 E. coli β-갈락토시다아제를 생성하는 재조합 아데노바이러스 (LacZ-Ad)를 100moi로 감염한 세포에서는(d, e, f) β-튜뷸린의 발현이 적었으나 HRGβE-Ad를 감염한 세포에서는(g, h, I) β-튜뷸린의 발현이 증가됨을 알 수 있다. 세포 핵을 푸른 형광을 내는 DAPI 염색약과 (a, d, g), β-튜뷸린으로 이중 염색하여 (b, e, h), 겹쳐 사진을 찍어서 HiB5세포가 염색된 것을 보여 준다 (c, f, i). To confirm that neural stem cells differentiate into neurons by HRGβE-Ad, recombinant adenoviruses were infected with HiB5 cells at 100moi (multiplicity of infeciton) and cultured in serum-free medium. Fluorescent staining was performed using a secondary antibody attached with rhodamine, which was detected and fluoresced using an antibody against the red marker β-tubulin (see FIG. 3). To measure the effect of cells not infected with the virus used as a control or (a, b, c) simple recombinant adenoviruses, the recombinant adenovirus (LacZ-Ad) producing E. coli β-galactosidase was converted to 100moi. In infected cells (d, e, f), β-tubulin expression was low, whereas in HRGβE-Ad infected cells (g, h, I), β-tubulin expression was increased. The nucleus of the cell was double-stained with a blue fluorescent DAPI dye (a, d, g) and β-tubulin (b, e, h), and photographed to show HiB5 cells stained (c, f , i).

HRGβE-Ad가 신경돌기의 성장에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 ErbB4의 발현을 유도하여 신경세포로의 분화를 촉진하는지 조사하기 위하여 HRGβE-Ad를 HiB5세포에 10 moi로 감염시킨 후 신경세포 표지자인 신경세사(NF)와 ErbB4에 대한 항체를 이용하여 염색하였다 (도 4 참조). 바이러스에 감염되지 않은 세포 (a~d)에 비해 HRGβE-Ad (e~h)에서 보다 복잡한 신경돌기의 모습을 보여 신경세포의 분화를 촉진하였으며 이 세포에서 ErbB4의 발현도 촉진되었다. 세포의 핵은 푸른 색을 내는 DAPI로 염색하였고 (a, e) 신경세포로의 분화를 나타내는 신셩세사는 로다민을 붙여놓은 이차항체를 이용하여 (b, f), ErbB4는 FITC를 붙여 놓은 이차항체를 이용하여 (c, f) 형광염색하였다. 도 d, h는 이를 삼중으로 겹쳐 놓은 것이다.To investigate whether HRGβE-Ad promotes differentiation into neurons by inducing the expression of ErbB4, which is known to play an important role in neurite outgrowth, HRGβE-Ad is infected with HiB5 cells at 10 moi. Staining was performed using antibodies to Sesa (NF) and ErbB4 (see FIG. 4). HRGβE-Ad (e ~ h) showed more complex neurites than cells uninfected with virus (a ~ d), which stimulated the differentiation of neurons and promoted ErbB4 expression in these cells. The nucleus of the cell was stained with blue-colored DAPI (a, e) and the synthetase, which shows differentiation into neurons, was used with secondary antibody attached with rhodamine (b, f), and ErbB4 was secondary with FITC. (C, f) fluorescent staining using the antibody. Figures d and h overlap them in triplicates.

ErbB4는 ErbB2와 이종 이량체(heterodimer)를 형성하여 신경재생 과정의 신호 전달에 참여한다. 따라서 HRGβE-Ad가 ErbB4 뿐만 아니라 ErbB2의 발현을 유도 하는지 확인하기 위하여 HRGβE-Ad를 HiB5세포에 10 moi로 감염시킨 후 신경세포 ErbB4와 ErbB2에 대한 항체를 이용하여 염색하였다(도 5 참조). 바이러스에 감염되지 않은 세포 (a~c)나 같은 moi의 LacZ-Ad를 감염한 세포 (d~f) 비해 HRGβE-Ad를 감염시킨 세포 (e~h)에서 ErbB4와 ErbB2의 발현이 증가되는 것을 관찰하였다. ErbB4는 FITC를 붙여 놓은 이차항체를 이용하여 (a, d, g), ErbB2는 로다민을 붙여놓은 이차항체를 이용하여 (b, e, h) 형광염색하였다. 도 c, f, i는 이를 이중으로 겹쳐 놓은 것이다.ErbB4 forms a heterodimer with ErbB2 and participates in signal transduction of the neuronal regeneration process. Therefore, to confirm whether HRGβE-Ad induces the expression of ErbB2 as well as ErbB4, HRGβE-Ad was infected with HiB5 cells at 10 moi and stained using antibodies to neuronal cells ErbB4 and ErbB2 (see FIG. 5). Increased expression of ErbB4 and ErbB2 was observed in cells infected with HRGβE-Ad (e-h) compared to cells not infected with virus (a-c) or cells infected with the same moi LacZ-Ad (d-f). Observed. ErbB4 was fluorescently stained with (b, e, h) using secondary antibodies with FITC (a, d, g) and ErbB2 with secondary antibodies with rhodamine. Figures c, f, and i overlap these two times.

따라서 HRGβE-Ad는 성체의 신경줄기세포를 신경세포로 분화시키며 신경돌기의 성장에 중요한 역할을 하는 ErbB4의 발현을 현저히 증가시키지만 ErbB2의 발현도 유도하므로 ErbB4/ErbB2 이종 이량체를 형성하여 신경돌기의 성장을 유도하는 신호전달에 참여할 것으로 판단된다.Therefore, HRGβE-Ad differentiates adult neural stem cells into neural cells and significantly increases the expression of ErbB4, which plays an important role in neurogenesis, but also induces the expression of ErbB2, thus forming ErbB4 / ErbB2 heterodimers to grow neurites. It is expected to participate in signal transduction.

2) HRGβE-Ad에 의한 주변세포의 ErbB 수용체 활성 효과 2) Effect of ErbB Receptor Activity on Peripheral Cells by HRGβE-Ad

HRGβE-Ad에 의해 생성된 HRG-β1의 EGF-성 도메인 펩타이드가 세포외로 분비되어 주변의 세포에 영향을 미칠 수 있는지 HiB5 세포와 신경별교세포종에서 유래한 C6 세포주를 이용하여 조사하였다 (도 6 참조). HRGβE-Ad를 32oC에서 100 moi로 HiB5 세포에 감염한 후 24시간 후에 세포를 분화 조건인 39oC로 옮김 다음 4 시간(4h), 1 일(1D), 2 일(2D)에 배양액을 채취하였다. 바이러스를 감염하지 않은 세포의 배양액과(C) LacZ-Ad를 100 moi로 감염한 세포의 배양액을(LacZ-Ad) 음성대조 군으로 상용의 재조합 GGF(rGGF)(Neomarker사의 제품, Recombinant Human Heregulin β1 Protein Cat. #RP-318-P0A, 미국)를 양성대조군으로 사용하였다. 배양액이나 rGGF를 C6 세포에 10분 간 처리하고 C6세포를 용출하여 세포액을 얻었다. 세포액에 ErbB2, 3, 4 단백질에 대한 각 각의 항체를 첨가하여 세포추출물을 면역침전하고 SDS-폴리아크릴아미드 겔로 분획한 후 Immobilon-P에 단백질 이전하였다. ErbB2, 3, 4의 인산화 정도를 확인하기 위하여 항 티로신 인산화단백질 항체를 이용한 면역블롯팅(웨스턴 블롯)분석법을 시행한 결과 HRGβE-Ad는 39oC에서 배양 후 4시간 후부터 ErbB3를 인산화시킬 수 있는 정도의 활성을 나타내며 2일 후 까지 지속되는 것을 알 수 있다. 이는 상용의 rGGF의 활성 정도와 유사하다. HRGβE-Ad를 감염시킨 후 2일 째(2D) 세포의 배양액은 ErbB4의 인산화를 효율적으로 유도하며 이는 rGGF의 활성보다 높았으나 ErbB2의 활성은 유도하지 않으므로 HRGβE-Ad는 ErbB4와 ErbB3를 특이적으로 활성화시키는 것을 알 수 있다. 따라서 HRGβE-Ad는 세포에 감염하여 신경세포로의 분화를 유도할 뿐 만 아니라 세포 외로 분비되어 주변 세포의 ErbB3와 ErbB4를 결합하고 활성화시킴으로써 주변세포의 신경세포로의 분화를 촉진할 수 있다.EGF-like domain peptides of HRG-β1 produced by HRGβE-Ad could be secreted extracellularly and affected by surrounding cells using C6 cell lines derived from HiB5 cells and glioma (see FIG. 6). ). After 24 hours of HRGβE-Ad infection with HiB5 cells at 32 o C at 100 moi, the cells were transferred to 39 o C for differentiation conditions, followed by culture at 4 h (4 h), 1 day (1D), and 2 day (2D). Was taken. The culture medium of cells not infected with the virus (C) and the culture medium of cells infected with LacZ-Ad with 100 moi (LacZ-Ad) as a negative control group were commercially available recombinant GGF (rGGF) (product of Neomarker, Recombinant Human Heregulin β1). Protein Cat. # RP-318-P0A, USA) was used as a positive control. C6 cells were treated with culture medium or rGGF for 10 minutes, and C6 cells were eluted to obtain cell fluids. Cell extracts were immunoprecipitated by adding respective antibodies against ErbB2, 3, and 4 proteins, fractionated with SDS-polyacrylamide gel and transferred to Immobilon-P. In order to confirm the degree of phosphorylation of ErbB2, 3 and 4, immunoblot (Western blot) assay using anti-tyrosine phosphorylated protein antibody showed that HRGβE-Ad could phosphorylate ErbB3 from 4 hours after incubation at 39 o C. It can be seen that the degree of activity lasts until 2 days. This is similar to the activity of commercially available rGGF. Two days after infection with HRGβE-Ad, the culture medium of the cells (2D) efficiently induced ErbB4 phosphorylation, which was higher than that of rGGF but did not induce ErbB2 activity. It can be seen that it is activated. Therefore, HRGβE-Ad not only induces differentiation into neurons by infecting cells, but also secretes extracellularly, thereby promoting the differentiation of peripheral cells into neurons by binding and activating ErbB3 and ErbB4.

3) HRGβE-Ad에 기능성 신경세포로의 분화 효과 및 세포이동 촉진 효과3) Differentiation of functional neurons into HRGβE-Ad and cell migration promoting effect

HRGβE-Ad가 감염된 세포나 주변세포의 신경돌기의 증가 등의 분화를 촉진하는 것 뿐 아니라 신경세포의 이동을 촉진하는지 조사하기 위하여 HRGβE-Ad가 감염 된 세포에서 세포 이동 표지자인 더블코틴(DCX, doublecortin)과 감마-아미노부틸릭 엑시드(GABA)의 발현을 면역세포화학법으로 조사하였다 (도 7, 도 8 참조). To investigate whether HRGβE-Ad promotes neuronal migration as well as to promote differentiation, such as increased neurites of infected or peripheral cells, double-cotin (DCX, a cell migration marker) in HRGβE-Ad-infected cells. expression of doublecortin) and gamma-aminobutylic acid (GABA) were examined by immunocytochemistry (see FIGS. 7 and 8).

도 7은 HRGβE-Ad의 효과를 조사하기 위하여 HiB5세포를 신경세포 표지자인 β-튜뷸린과 세포 이동 표지자인 DCX에 대한 항체를 이용하여 염색한 사진이다 (X200 배율, 지시막대; 50μm). 바이러스에 감염되지 않은 세포 (a~d)에 비해 HRGβE-Ad를 10 moi로 감염시킨 세포에서 (e~h)에서 β-튜뷸린과 더블코틴의 발현이 유도되는 것을 알 수 있다. 세포의 핵은 푸른색을 내는 DAPI로 염색하였고 (a, e) 신경세포로의 분화를 나타내는 β-튜뷸린은 FITC를 붙여놓은 이차항체를 이용하여 (b, f), 더블코틴은 로다민을 붙여 놓은 이차항체를 이용하여 (c, f) 형광염색하였다. 도 d, h는 이를 삼중으로 겹쳐 놓은 것이다.FIG. 7 is a photograph of HiB5 cells stained with an antibody against β-tubulin as a neuronal marker and DCX as a cell migration marker (X200 magnification, indicator rod; 50 μm) to investigate the effect of HRGβE-Ad. It can be seen that the expression of β-tubulin and double-cotin is induced in cells infected with HRGβE-Ad with 10 moi (e ~ h) compared to cells not infected with virus (a ~ d). The nuclei of the cells were stained with blue DAPI (a, e), and β-tubulin, which represents differentiation into neurons, was used for secondary antibody with FITC (b, f), and double-cotin was used for rhodamine. (C, f) was fluorescent stained using the attached secondary antibody. Figures d and h overlap them in triplicates.

도 8은 HRGβE-Ad의 효과를 조사하기 위하여 HiB5세포를 신경 특이적 표지자인 신경세사(NF)와 전시냅스 표지물질(presynaptic marker)인 억제성 신경전달물질 GABA에 대한 항체를 이용하여 염색한 사진이다 (X200 배율, 지시막대; 50μm). 바이러스에 감염되지 않은 세포 (a~d)에 비해 10 moi로 HRGβE-Ad를 감염시킨 세포에서 (e~h)에서 NF와 GABA의 발현이 유도되는 것을 알 수 있다. 세포의 핵은 푸른색을 내는 DAPI로 염색하였고 (a, e) 신경세포로의 분화를 나타내는 NF는 FITC를 붙여놓은 이차항체를 이용하여 (b, f), GABA는 로다민을 붙여 놓은 이차항체를 이용하여 (c, f) 형광염색하였다. 도 d, h는 이를 삼중으로 겹쳐 놓은 것이다.FIG. 8 is a photograph of HiB5 cells stained with an antibody to neurofibroblast (NF), a neuronal specific marker, and an inhibitory neurotransmitter GABA, a presynaptic marker, to investigate the effect of HRGβE-Ad. (X200 magnification, indicator bar; 50μm). It can be seen that the expression of NF and GABA is induced in the cells infected with HRGβE-Ad at 10 moi (e ~ h) compared to the cells not infected with the virus (a ~ d). The nucleus of the cell was stained with blue DAPI (a, e), and NF, which represents differentiation into neurons, was used for secondary antibody with FITC (b, f), and GABA was for secondary antibody with rhodamine. (C, f) was fluorescent stained using. Figures d and h overlap them in triplicates.

따라서 HRGβE-Ad는 신경전구세포의 분화와 이동을 촉진하며 전시냅스 기능을 가진 신경세포로 분화시킬 수 있는 활성이 있으므로 신경전구세포와 같은 줄기 세포의 이식을 통한 세포 및 유전자 치료과정에서 신경 재생의 효과를 증진시킬 수 있을 것이다. Therefore, HRGβE-Ad promotes the differentiation and migration of neural progenitor cells and is capable of differentiating into neurons with exhibited synaptic function. Therefore, HRGβE-Ad is a method of neuronal regeneration in the process of cell and gene therapy through transplantation of stem cells such as neural progenitor cells. You will be able to enhance your effectiveness.

실시예 4. HRGβE-Ad에 의한 손상된 말초신경계의 재생 촉진 효과 확인Example 4. Confirmation of regeneration promoting effect of damaged peripheral nervous system by HRGβE-Ad

인간의 경우 중추신경계는 물론 말초신경계도 재생이 어렵다. 말초신경계가 발생하고 재생하는 과정에서 슈반세포는 중요한 역할을 한다. 배아가 발생하는 동안에 신경릉(neural crest)에서 기원하는 슈반세포는 축색이 점유하게 될 곳을 따라 미리 분열하므로 말초 신경계의 축색이 슈반세포에 의존하여 성장하게된다. 특히 슈반세포는 영양인자(trophic factors)를 생산하여 신경의 생존과 신경돌기 성장을 조절한다. 또한 신경은 축색에서 여러 종류의 히레귤린(heregulin)을 분비하여 슈반세포의 생존을 증진하고 축색과 슈반세포의 비율을 조절하며 이때 축색의 영향을 받지 못한 슈반세포는 사멸한다. 발생후기에 슈반세포는 미엘린 수초를 생산하여 축색을 감싸서 슈반세포의 분화가 완성된다.In humans, the central nervous system as well as the peripheral nervous system is difficult to regenerate. Schwann cells play an important role in the development and regeneration of the peripheral nervous system. During embryonic development, Schwann cells originating from the neural crest divide in advance along where the axon will occupy, so the axon of the peripheral nervous system grows dependent on the Schwann cell. Schwann cells, in particular, produce trophic factors that regulate neuronal survival and neurite growth. In addition, nerves secrete several types of heregulin from axons to enhance the survival of Schwann cells, control the ratio of axons to Schwann cells, and kill Schwann cells unaffected by axons. In the late stage of development, Schwann cells produce myelin sheaths and wrap the axons to complete the differentiation of Schwann cells.

신경발생이 끝난 성체에서, 말초신경이 다친 경우에는 그 상해 부위에서 신경말단 쪽의 축색부분(distal stump)은 월러퇴행(Wallerian degeneration)이라고 알려진 과정을 통해 점차 퇴화한다. 이때 상해 부위로부터 세포체 쪽의 축색(proximal stump)은 재성장을 시작한다. 상해 부위의 신경말단 쪽의 축색부분에서는 퇴화한 축색과 수초물질을 제거하고 상해 부위로부터 세포체 쪽의 축색부분은 축색이 새롭게 자랄 수 있도록 환경을 조성한다(Kwon, Y. Kim, Bhattacharyya, W.V., Cheon, K., Stiles, C.D., and Pomeroy, S.L. (1997) Activation of ErbB2 during Wallerian degeneration of sciatic nerve, J. Neurosci . 17, 8293-8299).In adult neurogenesis, when the peripheral nerves are injured, the distal stump at the nerve end at the site of injury gradually degenerates through a process known as Wallerian degeneration. At this point, the proximal stump from the injury site begins to regrow. Axons in the nerve endings of the injured area remove degenerated axons and myelin material, and axons in the cell body from the injured area create a new environment for axons to grow (Kwon, Y. Kim, Bhattacharyya, WV, Cheon). , K., Stiles, CD, and Pomeroy, SL (1997) Activation of ErbB2 during Wallerian degeneration of sciatic nerve, J. Neurosci . 17, 8293-8299).

신경이 다친 후 슈반세포는 즉시 급격한 분열을 하는데 이것은 축색과의 접촉 상실이나 축색이 분비하는 성장인자에 의해 촉진되는 것으로 생각되어왔다. 축색이 재성장하는 동안에 슈반세포가 축색에 접촉하면 다시 분화하여 수초를 재생한다. 세포 표면에서의 상호작용 이외에도 슈반세포는 멀리서도 재생하는 축색에 영향을 줄 수 있다. 신경이 절단된 후 1 cm만큼 떨어져 있어도 축색은 신경말단 쪽의 축색부분을 향해 재생한다. 이때의 축색의 정향운동은 신경말단 쪽의 축색부분에 살아있는 슈반세포가 존재해야 일어난다. Schwann cells immediately divide rapidly after nerve injury, which is thought to be promoted by loss of contact with axons or growth factors secreted by axons. If Schwann cells come into contact with axons during axon regrowth, they differentiate and regenerate myelin. In addition to interactions at the cell surface, Schwann cells can affect regenerating axons from a distance. The axon regenerates toward the axon side of the nerve endings, even 1 cm away from the nerve. At this time, the axon's crust movement occurs when the living Schwann cells exist in the axon portion of the nerve terminal side.

말초신경계의 재생과정에서는 먼저 슈반세포가 절단된 축색으로부터 분리되어 다시 분열능력을 획득하는 탈분화(dedifferentiation) 과정, 상처부위로 부터 신경세포의 축색이 다시 자라나오는 과정, 그리고 다시 자라나온 축색을 슈반세포가 미에린 수초로 감싸는 재분화(redifferentiation) 과정과 축색이 근육까지 자라서 다시 근육세포에 신경근 접합부(neuromuscular junction)를 만드는 과정으로 크게 나눌 수 있다. In the regeneration process of the peripheral nervous system, Schwann cells are first separated from the cut axons, and then dedifferentiation process is obtained, and the axons of nerve cells are regrown from the wound site, and the axons are regrown. The process of redifferentiation, which is wrapped in a myelin sheath, and the process of axon growth up to the muscle, and then the creation of neuromuscular junctions in the muscle cells can be divided into two types.

본 발명에서는 말초신경계에서 가장 신경섬유가 많이 지나가는 좌골신경을 절단하여 말초신경 손상 모델을 만들고 이 후 재생하는 과정에서 HRGβE-Ad를 말초신경에 직접 주입하여 유전자 치료에 적용하기 위한 실험을 수행하였다. 흰쥐의 좌골신경 손상 5일 후에 생리식염수(saline)나 LacZ-Ad, HRGβE-Ad를 각각 좌골신경의 세포체 쪽의 축색과 신경말단 쪽의 축색부분에 2μl씩 주사하였다. 사용한 재조 합 바이러스는 2-6x108pfu/ml를 사용하였다. 주사한 후 제시된 시간별로 좌골신경조직을 얻어 HRGβE-Ad의 신경 재생 촉진 효과를 측정하였다.In the present invention, by cutting the sciatic nerve that passes the most nerve fibers in the peripheral nervous system to make a peripheral nerve damage model and then in the process of regeneration injecting HRGβE-Ad directly into the peripheral nerve was performed to apply to the gene therapy. After 5 days of sciatic nerve injury in rats, saline, LacZ-Ad, and HRGβE-Ad were injected into the axon of the cell body of the sciatic nerve and the axon of the nerve endings, respectively. Recombinant virus used was 2-6 × 10 8 pfu / ml. After injection, the sciatic nerve tissue was obtained at the indicated time to determine the effect of HRGβE-Ad on nerve regeneration.

1) 손상된 좌골신경에서 HRGβE-Ad에 의한 슈반세포의 증식 효과1) Proliferation of Schwann Cells by HRGβE-Ad in the Injured Sciatic Nerve

HRGβE-Ad가 좌골 신경 손상 후 탈분화과정에서 슈반세포의 증식을 효율적으로 유도하는 것을 조사하기 위하여 좌골신경 절단 후 바이러스를 주입하고 25일째의 좌골신경조직에서 슈반세포의 발현을 면역조직화학법으로 조사하였다 (도 9 참조). HRGβE-Ad를 주사 한 좌골신경(g~i)에서 식염수를 주입하거나 (a~c) LacZ-Ad를 주입한 신경조직(d~f)에 비하여 신경 특이적 표지자인 신경세사(neurofilament)와 슈반세포의 특이한 표지자인 S100발현이 증가됨을 알 수 있었다. 신경세사는 pan-NF(pan-neurofilament)에 대한 일차 항체와 FITC와 결합된 이차항체를 이용하여(a, d, g), 슈반세포는 S100에 대한 일차 항체와 로다민과 결합된 이차 항체를 이용하여(b, e, h) 염색하였고 도 c, f, i는 이를 겹쳐 놓은 것이다. 따라서 HRGβE-Ad를 주입한 좌골신경에서 슈반세포의 증식이 증가하므로 HRGβE-Ad에 의해 신경 손상 후 탈분화과정이 촉진됨을 알 수 있다.To investigate the induction of Schwann cell proliferation during dedifferentiation after sciatic nerve injury, HRGβE-Ad was injected with virus after sciatic nerve and the expression of Schwann cell in sciatic nerve tissue on day 25 by immunohistochemistry. (See FIG. 9). Nerveofilament and Schwann, which are nerve-specific markers, compared to nerve tissues (d ~ f) injected with saline (a ~ c) or LacZ-Ad injected with HRGβE-Ad injection (a ~ c) It was found that the expression of S100, a specific marker of cells, was increased. The neurologist uses a primary antibody against pan-neurofilament (pan-NF) and a secondary antibody combined with FITC (a, d, g), and Schwann cells use a primary antibody against S100 and a secondary antibody bound with rhodamine. (B, e, h) staining and Figures c, f, i are superimposed. Therefore, the proliferation of Schwann cells in the sciatic nerve injected with HRGβE-Ad increases the dedifferentiation process after nerve injury by HRGβE-Ad.

2) 손상된 죄골신경에서 HRGβE-Ad에 의한 축색 성장 효과2) HRGβE-Ad-induced axon growth effect on damaged sinus nerve

HRGβE-Ad가 좌골 신경 손상 후 축색의 성장을 효율적으로 유도하는 것을 조사하기 위하여 좌골신경 절단 후 바이러스를 주입하고 25일째의 좌골신경조직에서 성장하고 있는 축색의 특이적 표지자인 GAP43의 발현을 면역조직화학법으로 조사하였다(도 10 참조). HRGβE-Ad를 주사 한 죄골 신경(도 10 g~i)에서 식염수를 주입하거나(도 10a~c) LacZ-Ad를 주입한 신경조직(도 10d~f)에 비하여 신경 특이적 표지자인 신경세사(NF-200)와 GAP43의 발현이 증가됨을 알 수 있었다. 신경세사는 pan-200에 대한 일차 항체와 FITC와 결합된 이차항체를 이용하여(a, d, g), 축색은 GAP43에 대한 일차 항체와 로다민과 결합된 이차 항체를 이용하여(b, e, h) 염색하였고 도 c, f, i는 이를 겹쳐 놓은 것이다. To investigate the effect of HRGβE-Ad on the induction of axon growth after sciatic nerve injury, the virus was injected after sciatic nerve cutting and the expression of GAP43, a specific marker of axon growth in sciatic nerve tissue on day 25, was detected. It was investigated by chemistry (see FIG. 10). Neurosa, which is a neuron-specific marker, compared to nerve tissue injected with HRGβE-Ad (Fig. 10 g-i) or saline injection (Fig. 10a-c) or LacZ-Ad-injected nerve tissue (Fig. 10d-f). NF-200) and GAP43 expression was increased. The neurologist uses primary antibodies against pan-200 and secondary antibodies bound to FITC (a, d, g), and axons use primary antibodies against GAP43 and secondary antibodies bound to rhodamine (b, e , h) staining and Figures c, f, i are superimposed.

손상된 좌골 신경에서 HRGβE-Ad에 의한 축색의 성장을 면역블롯팅 법을 이용하여 다시 증명하였다(도 11 참조). 좌골신경 절단 후 HRGβE-Ad를 주입한 좌골신경에서 생리식염수(saline)나 대조군 아데노바이러스인 LacZ-Ad를 주입하였을 보다 신경세포 특이적 표지자인 46 kD의 β-튜뷸린과 180kD, 200kD의 신경세사의 발현이 현저히 증가함을 알 수 있었다. 또한 축색의 성장을 나타내는 GAP43도 대조군에 비해 HRGβE-Ad를 주입한 쥐의 좌골신경에서 현저하게 많은 양이 발현되는 것을 알 수 있었다. 구조 단백질인 액틴(actin)은 모는 시료에서 그 양이 일정하였으므로 신경성장을 나타내는 β-튜뷸린, NF, GAP43의 발현 증가는 HRGβE-Ad의 효과임을 알 수 있다. Growth of axons by HRGβE-Ad in injured sciatic nerves was again demonstrated using immunoblotting (see FIG. 11). In the sciatic nerve injected with HRGβE-Ad after sciatic nerve cutting, 46 kD β-tubulin and 180 kD and 200 kD neuronal cell markers were compared with saline or LacZ-Ad, a control adenovirus. It can be seen that the expression of significantly increased. In addition, it was also found that GAP43, which shows axon growth, was significantly expressed in the sciatic nerve of rats injected with HRGβE-Ad compared to the control group. Since the amount of the structural protein actin (actin) was constant in the driving sample, it can be seen that the increased expression of β-tubulin, NF, and GAP43 indicating nerve growth is an effect of HRGβE-Ad.

HRGβE-Ad에 의한 신경의 성장 촉진을 재차 확인하기 위하여 바이러스 주입 후 25일 째 되는 좌골 신경조직에서 축색의 길이를 현미경으로 측정하였다(도 12, 표1 참조). HRGβE-Ad를 주입하였을 때 축색의 길이는 14508.4 μm로 대조군에 비하여 약 20% 증가하였으며 이 때 P 값은 0.05보다 적어 통계적으로 유의하였다.In order to confirm the growth promotion of the nerve by HRGβE-Ad again, the length of the axon in the sciatic nerve tissue 25 days after virus injection was measured under a microscope (see Fig. 12, Table 1). When HRGβE-Ad was injected, the axon length was 14508.4 μm, which was increased by about 20% compared to the control group, and the P value was less than 0.05, which was statistically significant.

[표1]Table 1

식염수Saline LacZ-AdLacZ-Ad HRGβE-AdHRGβE-Ad 평균길이 (μm)Average length (μm) 12029.012029.0 12725.612725.6 14508.414508.4 표준편차(STDE)Standard Deviation (STDE) 477.69477.69 34.7134.71 104.65104.65 개체수(n)Number of individuals (n) 33 33 33 p value <0.005 p value <0.005

따라서 손상된 좌골 신경에 HRGβE-Ad를 주입하면 신경의 탈분화과정에서 슈반세포의 증식을 촉진시키며 그 이후 신경세포로부터 축색의 성장을 촉진하는 것을 알 수 있다. Therefore, injecting HRGβE-Ad into the damaged sciatic nerve promotes the proliferation of Schwann cells during neuronal dedifferentiation and subsequently promotes axon growth from neurons.

3) 좌골신경 손상 후 HRGβE-Ad에 의한 신경회복 증진 효과3) HRGβE-Ad Enhancement of Neuronal Recovery after Sciatic Nerve Injury

손상된 말초신경이 재생되는 과정에서 HRGβE-Ad에 의해 축색이 근육까지 자라서 신경회복 속도가 증진되는지 조사하였다. 절단된 흰 쥐의 좌골신경에 HRGβE-Ad를 주사한 후 3주와 5주 후에 열판검사(hot plate test)를 실시한 결과 HRGβE-Ad를 주사한 흰 쥐가 대조군에 비하여 열 자극에 대해 더 빨리 회피하였다(도 13, 표2 참조). 5 주째에 지극을 회피하는데 걸리는 시간이 생리식염수를 주사한 쥐를 100%로 하였을때 LacZ-Ad 투여군은 84%, HRGβE-Ad 투여군은 50%로 감소하였으며 3주에 비해 5주 후에 회복효과가 HRGβE-Ad를 주사한 군에서 대조군에 비해 많이 향상되는 것을 알 수 있었다.In the process of regeneration of damaged peripheral nerves, we investigated whether axons grew to muscle by HRGβE-Ad to increase the rate of nerve recovery. After 3 weeks and 5 weeks of HRGβE-Ad injection into the sciatic nerve of the cleaved white rats, hot plate test showed that rats injected with HRGβE-Ad avoided heat stimulation faster than the control group. (See FIG. 13, Table 2). At the 5th week, the time taken to avoid the stimulus was reduced to 84% in the LacZ-Ad group and 50% in the HRGβE-Ad group when the rats injected with saline were 100%. The group injected with HRGβE-Ad was found to be much improved compared to the control group.

[표2][Table 2]

식염수Saline LacZ-AdLacZ-Ad HRGβE-AdHRGβE-Ad 3주 (2차)3 weeks (2nd) 29.4729.47 25.2025.20 16.1216.12 표준편차(STDE)Standard Deviation (STDE) 2.32432432.3243243 4.79245284.7924528 1.98039211.9803921 개체수(n)Number of individuals (n) 1515 1515 1515 5주 (2차)5 weeks (2nd) 30.0030.00 25.0025.00 14.0014.00 표준편차(STDE)Standard Deviation (STDE) 2.8893692.889369 3.4768923.476892 1.3571191.357119 개체수(n)Number of individuals (n) 1515 1515 1515 p value=0.04938p value = 0.04938

신경검사(neurological test)에서도 생리식염수나 LacZ-Ad를 주사한 대조군에 비해 HRGβE-Ad를 주사한 군에서 더 좋은 성적을 내었다(도13, 표3 참조). In the neurological test (neurological test), the HRGβE-Ad injection group was better than the control group injected with saline or LacZ-Ad (Fig. 13, Table 3).

[표3]Table 3

식염수Saline LacZ-AdLacZ-Ad HRGβE-AdHRGβE-Ad 3주 3 weeks 33 3.53.5 4.74.7 표준편차(STDE)Standard Deviation (STDE) 0.4570.457 0.4750.475 0.2550.255 개체수(n)Number of individuals (n) 1515 1515 1515 5주 5 Weeks 3.80953.8095 4.54174.5417 5.54295.5429 표준편차(STDE)Standard Deviation (STDE) 0.2980.298 0.2690.269 0.2400.240 개체수(n)Number of individuals (n) 1515 1515 1515 p value= 0.003329p value = 0.003329

신경검사는 플래이싱 측정(placing test), 자세 반사측정(postural reflex test), 촉각 플래이싱 측정(tactile placing test)의 세 종류로 구성되어 있으며 모두 손상된 좌골 신경의 회복을 측정하도록 고안하였다. 플래이싱 측정은 쥐를 평형이 유지되고 방해물이 없는 공간에 놓아주고 쥐가 앞으로 이동하는 동안 뒷다리가 땅에 닿는 횟수를 측정하는 검사로 신경이 손상된 쥐는 뒷다리를 제대로 땅에 딛지 못한다. 자세 반사측정은 쥐의 꼬리를 잡아서 뒷다리를 들고 앞다리는 바닥에 닿게 한 상태에서 꼬리를 놓아주고 뒷다리가 바닥에 닿을 때 촉감을 느낄 수 있는 가를 측정하는 검사로 뒷다리가 닿았을 때 정상 쥐는 반사적으로 뒷다리를 들지만 좌골신경이 손상되면 촉감을 느끼지 못하므로 변화가 없다. 촉각 플래이싱 측정은 앞다리를 포함한 몸의 2/3를 딛고 뒷다리만 허공에 떠 있게끔 쥐를 테이블 모서리에 놓아준다. 정상 쥐는 앞다리와 뒷다리를 이용해서 테이블 위로 올라가지만 좌골신경이 손상되면 뒷다리를 쓰지 못하기 때문에 올라갈 수 없다. 따라서 HRGβE-A 투여군이 신경검사에서 좋은 성적을 얻은 것은 손상된 좌골신경의 회복이 대조군에 비해 빠른 것을 나타낸다. The neurological examination consists of three types: placing test, postural reflex test, and tactile placing test, all designed to measure the recovery of the damaged sciatic nerve. The flashing test is a test that measures the number of hind limbs that touch the ground while the rat is moving forward, placing the rat in an equilibrium-free, unobstructed space. Postural reflex measurement is a test that measures whether the hind limbs can be touched by holding the hind legs, holding the hind legs and letting the forelimbs touch the floor. However, when the sciatic nerve is damaged, it does not feel so it does not change. Tactile flashing measurements place the mouse on the edge of the table so that only two-thirds of the body, including the forelimbs, is left in the air. Normal rats use the forelimbs and hind legs to climb on the table, but if the sciatic nerve is damaged, they cannot climb because they cannot use the hind legs. Therefore, HRGβE-A group showed good results on neurological examination, indicating that the recovery of damaged sciatic nerve is faster than the control group.

위의 실험을 통해 말초신경 손상 후 HRGβE-Ad를 투여하면 신경재생과정에서 축색의 성장을 촉진하며 축색이 근육까지 자라서 다시 근육세포에 신경근 접합부를 만들어 신경검사에서 자극에 대한 반응이 향상되는 것으로 생각 할 수 있다. 따라서 HRGβE-Ad는 말초신경 손상 후 신경회복을 목적으로 하는 유전자 치료제로서의 기능을 갖는다. The above experiment suggests that HRGβE-Ad administration after a peripheral nerve injury promotes axon growth during neuronal regeneration, and the axon grows to the muscles, which in turn creates neuromuscular junctions in muscle cells, thereby improving the response to stimulation in the neurological examination. can do. Therefore, HRGβE-Ad has a function as a gene therapy agent for the purpose of nerve recovery after peripheral nerve injury.

본 발명에 따른 재조합 아데노바이러스는 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드를 분비하여 신경간세포의 생존 및 분화를 촉진시킴으로써 신경돌기 성장 촉진작용 및 신경세포의 재생작용이 있다. 따라서 본 발명의 재조합 아데노바이러스 및 이를 포함하는 조성물은 다양한 종류의 퇴행성 신경질환 또는 신경손상 질환의 치료에 효과가 있으며, 특히 치매, 파킨슨병, 알츠하이머병, 간질, 중풍, 말초신경 손상 등의 예방 및 치료, 그리고 유전자치료법을 이용한 치료에 매우 유용하다.Recombinant adenovirus according to the present invention secretes the EGF-like domain peptide of HRG beta 1 to promote the survival and differentiation of neural stem cells, thereby promoting neurite growth and neuronal regeneration. Therefore, the recombinant adenovirus of the present invention and the composition comprising the same are effective in the treatment of various kinds of degenerative neurological diseases or neuroinjury diseases, in particular, prevention of dementia, Parkinson's disease, Alzheimer's disease, epilepsy, stroke, peripheral nerve damage and the like. It is very useful for treatment and treatment with gene therapy.

<110> Industry Academic Cooperation Foundation of KyungHee University <120> Recombinant Adenovirus Comprising DNA sequence Encoding EGF-like domain peptide of Heregulin beta1 and Pharmaceutical Composition Comprising the Same for the Differentiation and Regeneration of Nerve Cells <160> 6 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 189 <212> DNA <213> EGF-like domain peptide of Heregulin beta1 <400> 1 atgtccacga ctgggaccag ccatctcata aagtgtgcgg agaaggagaa aactttctgt 60 gtgaatgggg gcgagtgctt cacggtgaag gacctgtcaa acccgtcaag atacttgtgc 120 aagtgcccaa atgagtttac tggtgatcgt tgccaaaact acgtaatggc cagcttctac 180 aagcattaa 189 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> signal peptide <400> 2 atgtcgggac caggaactgc agca 24 <210> 3 <211> 219 <212> DNA <213> fusion of EGF-like domain peptide of Heregulin beta1 and signal peptide <400> 3 atgtcgggac caggaactgc agcaggtacc atgtccacga ctgggaccag ccatctcata 60 aagtgtgcgg agaaggagaa aactttctgt gtgaatgggg gcgagtgctt cacggtgaag 120 gacctgtcaa acccgtcaag atacttgtgc aagtgcccaa atgagtttac tggtgatcgt 180 tgccaaaact acgtaatggc cagcttctac aagcattaa 219 <210> 4 <211> 62 <212> PRT <213> EGF-like domain peptide of Heregulin beta1 <400> 4 Met Ser Thr Thr Gly Thr Ser His Leu Ile Lys Cys Ala Glu Lys Glu 1 5 10 15 Lys Thr Phe Cys Val Asn Gly Gly Glu Cys Phe Thr Val Lys Asp Leu 20 25 30 Ser Asn Pro Ser Arg Tyr Leu Cys Lys Cys Pro Asn Glu Phe Thr Gly 35 40 45 Asp Arg Cys Gln Asn Tyr Val Met Ala Ser Phe Tyr Lys His 50 55 60 <210> 5 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> signal peptide <400> 5 Met Ser Gly Pro Gly Thr Ala Ala 1 5 <210> 6 <211> 72 <212> PRT <213> Fusion of EGF-like domain peptide of Heregulin beta1 and signal peptide <400> 6 Met Ser Gly Pro Gly Thr Ala Ala Cys Thr Met Ser Thr Thr Gly Thr 1 5 10 15 Ser His Leu Ile Lys Cys Ala Glu Lys Glu Lys Thr Phe Cys Val Asn 20 25 30 Gly Gly Glu Cys Phe Thr Val Lys Asp Leu Ser Asn Pro Ser Arg Tyr 35 40 45 Leu Cys Lys Cys Pro Asn Glu Phe Thr Gly Asp Arg Cys Gln Asn Tyr 50 55 60 Val Met Ala Ser Phe Tyr Lys His 65 70 <110> Industry Academic Cooperation Foundation of KyungHee University <120> Recombinant Adenovirus Comprising DNA sequence Encoding EGF-like          domain peptide of Heregulin beta1 and Pharmaceutical Composition          Comprising the Same for the Differentiation and Regeneration of          Nerve cells <160> 6 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 189 <212> DNA <213> EGF-like domain peptide of Heregulin beta1 <400> 1 atgtccacga ctgggaccag ccatctcata aagtgtgcgg agaaggagaa aactttctgt 60 gtgaatgggg gcgagtgctt cacggtgaag gacctgtcaa acccgtcaag atacttgtgc 120 aagtgcccaa atgagtttac tggtgatcgt tgccaaaact acgtaatggc cagcttctac 180 aagcattaa 189 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> signal peptide <400> 2 atgtcgggac caggaactgc agca 24 <210> 3 <211> 219 <212> DNA <213> fusion of EGF-like domain peptide of Heregulin beta1 and signal peptide <400> 3 atgtcgggac caggaactgc agcaggtacc atgtccacga ctgggaccag ccatctcata 60 aagtgtgcgg agaaggagaa aactttctgt gtgaatgggg gcgagtgctt cacggtgaag 120 gacctgtcaa acccgtcaag atacttgtgc aagtgcccaa atgagtttac tggtgatcgt 180 tgccaaaact acgtaatggc cagcttctac aagcattaa 219 <210> 4 <211> 62 <212> PRT <213> EGF-like domain peptide of Heregulin beta1 <400> 4 Met Ser Thr Thr Gly Thr Ser His Leu Ile Lys Cys Ala Glu Lys Glu   1 5 10 15 Lys Thr Phe Cys Val Asn Gly Gly Glu Cys Phe Thr Val Lys Asp Leu              20 25 30 Ser Asn Pro Ser Arg Tyr Leu Cys Lys Cys Pro Asn Glu Phe Thr Gly          35 40 45 Asp Arg Cys Gln Asn Tyr Val Met Ala Ser Phe Tyr Lys His      50 55 60 <210> 5 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> signal peptide <400> 5 Met Ser Gly Pro Gly Thr Ala Ala   1 5 <210> 6 <211> 72 <212> PRT <213> Fusion of EGF-like domain peptide of Heregulin beta1 and signal peptide <400> 6 Met Ser Gly Pro Gly Thr Ala Ala Cys Thr Met Ser Thr Thr Gly Thr   1 5 10 15 Ser His Leu Ile Lys Cys Ala Glu Lys Glu Lys Thr Phe Cys Val Asn              20 25 30 Gly Gly Glu Cys Phe Thr Val Lys Asp Leu Ser Asn Pro Ser Arg Tyr          35 40 45 Leu Cys Lys Cys Pro Asn Glu Phe Thr Gly Asp Arg Cys Gln Asn Tyr      50 55 60 Val Met Ala Ser Phe Tyr Lys His  65 70

Claims (16)

HRG(히레귤린) 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드(EGF-like domain peptide) 또는 이의 유사체를 암호화하는 DNA 서열을 포함하는 결손 재조합 아데노바이러스.A defective recombinant adenovirus comprising a DNA sequence encoding an EGF-like domain peptide of HRG (hyregulin) beta1 or an analog thereof. 제 1항에 있어서, DNA 서열은 서열목록 1의 염기서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 아데노바이러스.The adenovirus according to claim 1, wherein the DNA sequence comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 제 1항에 있어서, HRG 베타1의 EGF-성 도메인 펩타이드는 서열목록 4의 아미노산서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 아데노바이러스.The adenovirus according to claim 1, wherein the EGF-domain domain peptide of HRG beta1 comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. 제 1항에 있어서, 유사체는 GGF(glial growth factor), NDF(Neu differentiation factor), ARIA(Acetylcholin receptor inducing activity), 및 SMDF(sensory and motor neuron derived factor)로 구성된 그룹으로부터 선택된 다른 타입의 랫트 또는 인간 HRG 알파/베타의 EGF-성 도메인 펩타이드인 것을 특징으로 하는 아데노바이러스.The method of claim 1, wherein the analog is a different type of rat selected from the group consisting of GGF (Nual differentiation factor), NIF (Acetylcholin receptor inducing activity), and sensory and motor neuron derived factor (SMDF). Adenovirus characterized in that the human HRG alpha / beta EGF- sex domain peptide. 제 1항에 있어서, 유사체는 이를 암호화하는 DNA 서열이 서열목록 1의 염기서열과 90%이상의 상동성을 가지며 신경간세포의 이동 및 분화를 촉진시킬 수 있는 활성을 갖는 것을 특징으로 하는 아데노바이러스.The adenovirus according to claim 1, wherein the analogue has a DNA sequence encoding the same or more than 90% homology with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, and has the activity of promoting the migration and differentiation of neural stem cells. 제 1항에 있어서, DNA 서열이 HRG 베타1의 EGF-성 도메인 페타이드를 암호화하는 서열과 함께 분비 지시 펩타이드(signal peptide)를 암호화하는 DNA 서열을 더욱 포함함을 특징으로 하는 아데노바이러스.The adenovirus according to claim 1, wherein the DNA sequence further comprises a DNA sequence encoding a secretory indication peptide together with a sequence encoding an EGF- Sexual domain peptide of HRG beta1. 제 6항에 있어서, 상기 분비 지시 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열은 서열목록 2의 염기서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 아데노바이러스.7. The adenovirus according to claim 6, wherein the DNA sequence encoding the secretion indicator peptide comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2. 제 1항에 있어서, 상기 DNA 서열을 발현시킬 수 있는 바이러스 프로모터를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 아데노바이러스.The adenovirus according to claim 1, further comprising a viral promoter capable of expressing the DNA sequence. 제 8항에 있어서, 바이러스 프로모터는 CMV 프로모터인 것을 특징으로 하는 아데노바이러스.9. The adenovirus of claim 8, wherein the viral promoter is a CMV promoter. 제 1항에 있어서, 표적 세포내에서의 복제를 위해 필요로 하는 게놈의 일부가 결핍된 것을 특징으로 하며, 상기 결핍된 일부는 E1, E3, E4, 및 L1-L5 유전자로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 아데노바이러스,The method of claim 1, characterized by a lack of a portion of the genome required for replication in the target cell, characterized in that the deficient portion is selected from E1, E3, E4, and L1-L5 genes. Adenovirus, 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 결손 재조합 아데노바이러스를 포함하는 신경세포의 이동 및 분화, 신경돌기 성장촉진, 재생 또는 신 경손상, 신경질환의 치료용 약학 조성물.11. A pharmaceutical composition for the treatment and differentiation of nerve cells comprising one or more defective recombinant adenoviruses according to any one of claims 1 to 10, neurite growth promotion, regeneration or nerve damage, and neurological diseases. 제 11항 있어서, 상기 신경세포가 신경줄기세포인 것을 특징으로 하는 조성물.12. The composition according to claim 11, wherein the neurons are neural stem cells. 제 11항에 있어서, 상기 신경손상, 신경질환이 뇌손상, 뇌질환, 말초신경손상, 근위축성 축색 경화증, 또는 말초신경질환인 것을 특징으로 하는 조성물.The composition of claim 11, wherein the nerve injury, nerve disease is brain injury, brain disease, peripheral nerve injury, atrophic axon sclerosis, or peripheral neurological disease. 제 13항에 있어서, 상기 뇌손상 또는 뇌질환이 치매, 파킨슨병, 알츠하이머병, 헌팅톤병, 간질, 중풍, 뇌졸중, 허혈성 뇌질환, 또는 퇴행성 뇌질환인 것을 특징으로 하는 조성물.The composition of claim 13, wherein the brain injury or brain disease is dementia, Parkinson's disease, Alzheimer's disease, Huntington's disease, epilepsy, stroke, stroke, ischemic brain disease, or degenerative brain disease. 제 11항에 있어서, 상기 조성물은 주사가능한 형태임을 특징으로하는 조성물. 12. The composition of claim 11, wherein said composition is in injectable form. 제 11항에 있어서, 상기 결손 재조합 아데노바이러스를 106 내지 1013pfu/ml로 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물. 12. The composition of claim 11, wherein said defective recombinant adenovirus is comprised between 10 6 and 10 13 pfu / ml.
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