KR20160020453A - 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(prrsv) 변이주 및 이를 포함하는 돼지 생식기 호흡기 증후군 예방 또는 치료용 백신 조성물 - Google Patents

돼지생식기호흡기증후군 바이러스(prrsv) 변이주 및 이를 포함하는 돼지 생식기 호흡기 증후군 예방 또는 치료용 백신 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV) 변이주 및 이를 유효성분으로 포함하는 돼지 생식기 호흡기 증후군 예방 또는 치료용 백신 조성물에 관한 것으로, 효능과 안전성이 보장된 약독화 바이러스를 보다 신속하게 생산하고 다양한 바이러스를 짧은 시간에 효능과 안전성이 보장된 약독화 백신으로 개발하는 데 많은 도움이 될 것으로 기대된다.

Description

돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주 및 이를 포함하는 돼지 생식기 호흡기 증후군 예방 또는 치료용 백신 조성물{Porcine reproductive and respiratory syndrome virus mutant strain and vaccine composition for preventing or treating porcine reproductive and respiratory syndrome comprising the same}
본 발명은 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV) 변이주 및 이를 유효성분으로 포함하는 돼지 생식기 호흡기 증후군 예방 또는 치료용 백신 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 GP2 단백질, M 단백질, GP5 단백질, nsp10 단백질 및 nsp1β 단백질 중 어느 하나의 단백질의 특정 아미노산이 변이된 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주; GP2 단백질, M 단백질, GP5 단백질, nsp10 단백질 및 nsp1β 단백질 중 어느 하나의 단백질의 특정 아미노산이 변이된 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터; 상기 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주를 유효성분으로 포함하는 돼지 생식기 호흡기 증후군의 예방 또는 치료용 백신 조성물; 및 상기 백신 조성물을 돼지에 투여하여 돼지 생식기 호흡기 증후군을 예방 또는 치료하는 방법에 관한 것이다.
돼지생식기호흡기증후군은 1987년 미국에서 첫 발생이 보고된 이후 1989년 가을에는 캐나다에서 1990년 6월에는 독일의 뮌스터 지방에서 유사한 증상의 발생이 보고되었고 1991년에는 네덜란드, 벨기에, 스페인, 영국에서도 발생하였다. 이후 아시아, 동유럽 등의 국가에서도 발생에 대한 보고가 이어졌으며, 전세계적으로 분포하고 있는 새로운 돼지 질병이다. 우리나라에서는 이 질병과 유사한 증상의 유행보고는 없었으나 1992년부터 이 질병에 대한 연구를 시작하여 진단법을 확립하고, 국내 양돈장에 대한 역학조사를 실시하여 국내에도 유입된 것을 확인하였으며 국내의 감염농장에서 원인 바이러스를 분리하였다. 아시아 지역에서는 우리나라 외에도 일본, 대만에서 발생의 확인 및 원인 바이러스의 분리를 보고하였다.
발생 보고 이후에도 정확한 원인을 알 수 없어 양돈업계를 더욱 혼란에 빠뜨렸었는데, 1991년 6월 네덜란드 중앙수의연구소의 Wensvoort 박사가 돼지 폐포대식세포를 이용하여 원인 바이러스를 처음으로 분리하였다. 이 바이러스는 네덜란드 중앙수의연구소가 위치한 지명을 따서 렐리스타트 바이러스(Lelystad virus)라고 명명되었으며, 곧이어 미국을 비롯한 많은 나라에서 원인 바이러스를 분리하였고, 성상과 병원성 등을 조사한 결과 그동안 미국과 유럽에서 번식장애와 호흡기 감염을 복합적으로 일으키던 새로운 돼지질병이 이 바이러스에 의한 것임이 밝혀졌다. 유럽에서는 렐리스타트 바이러스(Lelystad virus), 미국에서는 SIRS 바이러스(Swine infertility and respiratory syndrome virus)라고 흔히 부르는 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV)는 외막을 갖고 있으며, 직경 45~80㎚인 작은 구형 바이러스로 표면에는 작은 돌기들이 나와있다. 유전자가 들어있는 부위는 직경 25~35㎚로 단쇄 RNA 유전자가 자리하고 있다. 외부환경에는 그다지 강하지 못해서 산도 5 이하 또는 7 이상에서 바이러스 감염 역가가 90% 이상 감소되며, 37℃에서 10~24시간, 20℃에서는 6일 정도 경과하면 감염 역가가 10배 이상 감소된다. 이 바이러스에 감염되었을 경우 병을 일으키는 정도는 매우 다양하여, 단지 혈청 검사에 의해서만 감염을 알 수 있을 정도로 임상증상 및 경제적 손실이 전혀 없는 경우부터 농장의 생산에 20% 정도 손실을 입힐 정도로 심한 경우까지 있다.
돼지 생식기 호흡기 증후군(porcine reproductive and respiratory syndrome, PRRS)은 돼지에서 유산, 생식기능 저하, 호흡기 증상에 의한 비육저하 및 폐사를 일으키는 질병으로, 우리나라를 포함한 전 세계 양돈 산업에 엄청난 경제적인 피해를 주고 있으며 현재 가장 중요한 바이러스 질병중의 하나로 간주되고 있다. 이 같은 질병의 중요성 때문에 돼지 생식기 호흡기 증후군(PRRS)의 원인체인 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV)를 발견한 이후 약 20년 동안 이 바이러스에 대한 예방법을 개발하기 위하여 많은 노력이 투자되었음에도 아직까지 효과적인 예방법 및 관리법이 개발되지 않은 실정이다. 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 제어를 위해 불활화 백신과 약독화 생백신 등 다양한 백신이 개발되었으나 오직 감염성이 확보된 약독화 백신만이 만족스러운 수준의 방어 효과를 유도하는 것으로 밝혀졌다. 하지만, 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV)가 유전적으로 매우 다양하게 존재하기 때문에 다양한 바이러스들 간의 교차면역의 부재함으로 하나의 백신으로 다양한 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV)를 방어하기는 어렵다. 또한 현재 약독화 백신은 다른 동물 종의 세포주에서 100~200 계대 이상의 연속 계대를 통해서만 생산이 가능하므로 생산 기간이 길고 효능과 안전성의 보장이 어려운 문제가 있다.
한국공개특허 제2007-0064666호에는 '돼지의 생식 및 호흡 증후군 바이러스 돌연변이'가 개시되어 있고, 한국등록특허 제1152012호에서는 '돼지 생식기 및 호흡기 증후군 바이러스 균주 및 조성물'이 개시되어 있으나, 본 발명에서와 같이 돼지생식기호흡기증후군 바이러스 변이주 및 돼지 생식기 호흡기 증후군 예방 또는 치료용 백신 조성물에 관해서는 밝혀진 바가 없다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명은 연속적인 계대 배양에 의해 약독화된 북미형 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 바이러스에서 발견되는 변이 부분이 포함된 GP2 단백질, M 단백질, GP5 단백질, nsp10 단백질 및 nsp1β 단백질 코딩 유전자를 사용함으로써 연속적인 계대 배양 없이 짧은 시간에 돼지 생식기 호흡기 증후군에 대한 약독화 백신을 만들고자 하였다. 변이 부분이 포함된 GP2 단백질, M 단백질, GP5 단백질, nsp10 단백질 및 nsp1β 단백질을 포함하는 북미형 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 표준 바이러스 변이주를 돼지에 접종한 후 돼지들의 혈중 및 비강 바이러스 농도, 돼지들의 증체량 변화, 폐 바이러스 농도 및 돼지들의 폐 병변을 관찰함으로써, 변이 부분이 포함된 GP2 단백질, M 단백질, GP5 단백질, nsp10 단백질 및 nsp1β 단백질을 포함하는 북미형 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 표준 바이러스 변이주의 백신으로서의 효과를 확인하였다. 그 결과, 독성이 있는 북미형 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 표준 바이러스주를 접종한 경우와 비교하여 변이 부분이 포함된 GP2 단백질, M 단백질, GP5 단백질, nsp10 단백질 및 nsp1β 단백질을 포함하는 북미형 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 표준 바이러스 변이주를 접종했을 때, 돼지들의 혈중, 비강 및 폐에서의 바이러스 농도 감소, 돼지들의 증체량 변화율 증가 및 돼지들의 폐 병변 감소가 관찰되어 북미형 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 표준 바이러스 변이주의 약독화 백신으로서의 효과를 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질 및 서열번호 10의 아미노산 서열의 331번째 아미노산이 세린(serine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 nsp1β 단백질을 포함하는 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주를 제공한다.
또한, 본 발명은 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질 코딩 유전자, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질 코딩 유전자 및 서열번호 10의 아미노산 서열의 331번째 아미노산이 세린(serine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 nsp1β 단백질 코딩 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주를 유효성분으로 포함하는 돼지 생식기 호흡기 증후군의 예방 또는 치료용 백신 조성물을 제공한다.
또한, 상기 백신 조성물을 돼지에 투여하여 돼지 생식기 호흡기 증후군을 예방 또는 치료하는 방법을 제공한다.
본 발명은 북미형 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 표준 바이러스주를 MARC-145에서 연속적으로 계대함으로써 바이러스 약독화 과정에 발생하는 바이러스 유전자의 변화를 관찰하여 바이러스 약독화에 책임이 있는 유전자 염기서열을 실험실적인 방법과 동물실험을 통해 증명한 것으로 5개의 해당 유전자를 야생형 바이러스의 유전자에 분자생물학적인 기술을 통해 도입하여 생산한 변이 바이러스의 독력이 현재 시판되고 있는 약독화 백신과 비교하여 동일한 수준으로 약화되는 것을 증명하였고, 본 발명은 효능과 안전성이 보장된 약독화 바이러스를 보다 신속하게 생산하고 다양한 바이러스를 짧은 시간에 효능과 안전성이 보장된 약독화 백신으로 개발하는 데 많은 도움이 될 것으로 기대된다.
도 1은 변이된 GP2 단백질, M 단백질, GP5 단백질, nsp10 단백질 또는 nsp1β 단백질을 포함하는 변이 바이러스들을 접종한 돼지들의 혈중 바이러스 농도(A) 및 비강 바이러스 농도(B)를 측정한 결과이다. VR2332E는 북미형 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 표준 바이러스주 기반의 감염성 클론에서 아무런 변이 없이 생산된 바이러스를 나타내며, MLV는 상용 약독화 백신인 Ingelvac 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 백신 바이러스를 나타내고, Neg는 생리식염수를 접종한 음성 대조구를 나타내며, 각각의 변이 바이러스의 명칭에 대한 설명은 표 2에 나타냈다. 각각의 처치 후 혈중 바이러스 농도 또는 비강 바이러스 농도 결과 전체를 repeated measures ANOVA를 적용하여 통계적으로 분석하고 농도의 차이에 유의성이 있는(p<0.05) 그룹을 a-d로 각각 표시하였다.
도 2는 변이된 GP2 단백질, M 단백질, GP5 단백질, nsp10 단백질 또는 nsp1β 단백질을 포함하는 변이 바이러스들을 접종했을 때 돼지들의 폐 바이러스 농도를 측정한 결과이다. VR2332E는 북미형 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 표준 바이러스주 기반의 감염성 클론에서 아무런 변이 없이 생산된 바이러스를 나타내며, MLV는 상용 약독화 백신인 Ingelvac 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 백신 바이러스를 나타내고, Neg는 생리식염수를 접종한 음성 대조구를 나타내며, 각각의 변이 바이러스의 명칭에 대한 설명은 표 2에 나타냈다. *는 감염성을 가지고 있는 VR2332E가 접종된 그룹과의 유의차를 나타낸다. (p<0.05; Wilcoxon test)
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 변이된 GP2 단백질, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 변이된 M 단백질, 서열번호 8의 아미노산 서열의 151번째 아미노산이 변이된 GP5 단백질, 서열번호 9의 아미노산 서열의 946번째 아미노산이 변이된 nsp10 단백질 및 서열번호 10의 아미노산 서열의 331번째 아미노산이 변이된 nsp1β 단백질로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 단백질을 포함하는 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주를 제공한다.
상기 서열번호 6 내지 서열번호 10으로 기재된 아미노산 서열을 가지는 단백질 코딩 유전자는 돼지생식기호흡기증후군 바이러스를 약독화시킬 수 있으며, 돼지 호흡기 생식기 증후군 바이러스의 약독화에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.
질병 원인 바이러스인 북미형 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV)의 약독화는 통상적인 방법으로 시행될 수 있다. 즉, 약독화는 질병 원인균의 자외선(UV) 조사, 약품처리 또는 시험관 내 연속적인 계대 배양에 의해 달성될 수 있다. 약독화는 명확한 유전 변화를 만듦으로써, 예를 들어 독성을 제공하는 것으로 알려진 균주의 염기서열의 특정 결실 또는 균주의 게놈 내로의 서열의 삽입에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주는 바람직하게는 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 단백질, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 단백질, 서열번호 8의 아미노산 서열의 151번째 아미노산이 아르기닌(arginine)에서 글리신(glycine)으로 치환된 단백질, 서열번호 9의 아미노산 서열의 946번째 아미노산이 타이로신(tyrosine)에서 히스티딘(histidine)으로 치환된 단백질, 서열번호 10의 아미노산 서열의 331번째 아미노산이 세린(serine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 단백질 중 어느 하나 이상의 단백질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 일 구현 예에서, 상기 변이주는 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질 및 서열번호 10의 아미노산 서열의 331번째 아미노산이 세린(serine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 nsp1β 단백질을 포함하는 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 일 구현 예에서, 상기 변이주는 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질 및 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질을 포함하는 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주; 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질 및 서열번호 8의 아미노산 서열의 151번째 아미노산이 아르기닌(arginine)에서 글리신(glycine)으로 치환된 GP5 단백질을 포함하는 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주; 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질, 서열번호 8의 아미노산 서열의 151번째 아미노산이 아르기닌(arginine)에서 글리신(glycine)으로 치환된 GP5 단백질 및 서열번호 9의 아미노산 서열의 946번째 아미노산이 타이로신(tyrosine)에서 히스티딘(histidine)으로 치환된 nsp10 단백질을 포함하는 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주; 또는 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질, 서열번호 8의 아미노산 서열의 151번째 아미노산이 아르기닌(arginine)에서 글리신(glycine)으로 치환된 GP5 단백질, 서열번호 9의 아미노산 서열의 946번째 아미노산이 타이로신(tyrosine)에서 히스티딘(histidine)으로 치환된 nsp10 단백질 및 서열번호 10의 아미노산 서열의 331번째 아미노산이 세린(serine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 nsp1β 단백질을 포함하는 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 GP2 단백질, M 단백질, GP5 단백질, nsp10 단백질 및 nsp1β 단백질의 범위는 서열번호 6 내지 서열번호 10으로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질 및 상기 단백질의 기능적 동등물을 포함한다. "기능적 동등물"이란 아미노산의 부가, 치환 또는 결실의 결과, 상기 서열번호 6 내지 서열번호 10으로 표시되는 아미노산 서열과 적어도 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더 더욱 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로, 서열번호 6 내지 서열번호 10으로 표시되는 단백질과 실질적으로 동질의 생리활성을 나타내는 단백질을 말한다. "실질적으로 동질의 생리활성"이란 돼지 호흡기 생식기 증후군 바이러스를 약독화시키는 활성을 의미한다.
또한, 본 발명의 일 구현 예에서, GP2 단백질, M 단백질, GP5 단백질, nsp10 단백질 및 nsp1β 단백질을 암호화하는 유전자를 제공한다. 본 발명의 유전자는 GP2 단백질, M 단백질, GP5 단백질, nsp10 단백질 및 nsp1β 단백질을 암호화하는 게놈 DNA 또는 cDNA를 모두 포함한다. 바람직하게는, 본 발명의 유전자는 서열번호 1 내지 서열번호 5로 표시되는 염기서열을 포함할 수 있고, 돼지 호흡기 생식기 증후군 바이러스를 약독화시키기 위해 서열번호 1 내지 서열번호 5의 염기서열을 변이시킬 수 있다.
본 발명은 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 변이된 GP2 단백질 코딩 유전자, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 변이된 M 단백질 코딩 유전자, 서열번호 8의 아미노산 서열의 151번째 아미노산이 변이된 GP5 단백질 코딩 유전자, 서열번호 9의 아미노산 서열의 946번째 아미노산이 변이된 nsp10 단백질 코딩 유전자 및 서열번호 10의 아미노산 서열의 331번째 아미노산이 변이된 nsp1β 단백질 코딩 유전자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에서, 상기 재조합 벡터는 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질 코딩 유전자, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질 코딩 유전자 및 서열번호 10의 아미노산 서열의 331번째 아미노산이 세린(serine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 nsp1β 단백질 코딩 유전자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 구현 예에서, 상기 유전자는 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 단백질 코딩 유전자, 상기 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 단백질 코딩 유전자, 상기 서열번호 8의 아미노산 서열의 151번째 아미노산이 아르기닌(arginine)에서 글리신(glycine)으로 치환된 단백질 코딩 유전자, 상기 서열번호 9의 아미노산 서열의 946번째 아미노산이 타이로신(tyrosine)에서 히스티딘(histidine)으로 치환된 단백질 코딩 유전자 및 상기 서열번호 10의 아미노산 서열의 331번째 아미노산이 세린(serine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 단백질 코딩 유전자인 것을 의미한다.
용어 "재조합"은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나, 상기 핵산을 발현하거나 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 암호된 단백질을 발현하는 세포를 지칭하는 것이다. 재조합 세포는 상기 세포의 천연 형태에서는 발견되지 않는 유전자 또는 유전자 절편을, 센스 또는 안티센스 형태 중 하나로 발현할 수 있다. 또한 재조합 세포는 천연 상태의 세포에서 발견되는 유전자를 발현할 수 있으며, 그러나 상기 유전자는 변형된 것으로서 인위적인 수단에 의해 세포내 재도입된 것이다.
또한, 본 발명은 상기 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주를 유효성분으로 포함하는 돼지 생식기 호흡기 증후군의 예방 또는 치료용 백신 조성물을 제공한다.
상기 백신 조성물은 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질 및 서열번호 10의 아미노산 서열의 331번째 아미노산이 세린(serine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 nsp1β 단백질을 포함하는 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주; 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질 및 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질을 포함하는 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주; 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질 및 서열번호 8의 아미노산 서열의 151번째 아미노산이 아르기닌(arginine)에서 글리신(glycine)으로 치환된 GP5 단백질을 포함하는 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주; 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질, 서열번호 8의 아미노산 서열의 151번째 아미노산이 아르기닌(arginine)에서 글리신(glycine)으로 치환된 GP5 단백질 및 서열번호 9의 아미노산 서열의 946번째 아미노산이 타이로신(tyrosine)에서 히스티딘(histidine)으로 치환된 nsp10 단백질을 포함하는 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주; 또는 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질, 서열번호 8의 아미노산 서열의 151번째 아미노산이 아르기닌(arginine)에서 글리신(glycine)으로 치환된 GP5 단백질, 서열번호 9의 아미노산 서열의 946번째 아미노산이 타이로신(tyrosine)에서 히스티딘(histidine)으로 치환된 nsp10 단백질 및 서열번호 10의 아미노산 서열의 331번째 아미노산이 세린(serine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 nsp1β 단백질을 포함하는 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 일 구현 예에서, 상기 백신 조성물은 당업자에 공지된 기술에 따라 약리학적으로 허용가능한 담체, 희석제, 보존제 및 면역 보조제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 약제학적으로 허용 가능한 담체는 활성 성분의 생물학적 활성의 유효성을 방해하지 않고, 화학적으로 불활성이며, 투여되는 피험체에게 독성을 띠지 않는 담체 매질을 의미한다. 각종 담체들이 당 기술분야에 공지되어 있으며, 증류수, 염수 또는 미네랄수 등이 포함될 수 있고, 보존제로는, 예컨데, EDTA염, 메티올레이트 등이 포함될 수 있으며, 면역 보조제로, 예컨데, 수산화알루미늄과 같은 광물겔, 리조레시틴과 같은 계면활성제, 사포닌이나 사포닌 유도체와 같은 글리코시드, 란티딘, 아브리딘(avridine), 카보폴(carbopol), 폴리포스파젠, DDA(dimethyldioctadecylammonium bromide), 퀼 에이(quil A), 암피겐, 광물유 등이 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 상기 백신 조성물을 돼지에 투여하여 돼지 생식기 호흡기 증후군을 예방 또는 치료하는 방법을 제공한다.
본 발명의 백신 조성물은 제약기술 분야 및 수의학 기술분야의 당업자에게 잘 알려진 표준기술에 따라 제조될 수 있다. 이러한 백신의 함량은 의학기술분야 및 수의학 기술분야의 당업자들이 투여 대상 개체의 연령, 성별, 체중, 종족 및 상태와 같은 인자 및 투여 경로를 고려하여 결정할 수 있다. 이 조성물은 단독으로 투여하거나 또는 다른 면역학적 항원, 백신 조성물 또는 치료제 조성물과 함께 투여하거나 후속투여를 할 수 있다.
본 발명의 백신이 사용될 수 있는 제형의 예로는 구강, 비강, 항문, 질, 위 내 투여용의 현탁액 또는 시럽 등과 같은 액상 제제 및 피하, 내피, 근육 내, 또는 정맥 내 투여용의 멸균 현탁 또는 에멀션 제제를 포함할 수 있다.
또한 사용 전에 약제학적으로 허용 가능한 희석제에 재현탁되는 가용성 성분 또는 미립자의 고체 제제일 수 있다. 가용성 성분 또는 미립자는 코아세르베이션, 바이아세르베이션, 응고, 분무건조, 기포건조, 침전, 동결건조 등 약제학 분야 및 수의학 분야의 당업자에게 공지된 기술에 따라 제조할 수 있다.
상기 백신은 수의학적으로 허용되는 다양한 경로를 통해 돼지에 투여될 수 있다. 예를 들어, 근육주사 또는 피내주사 등으로 투여될 수 있다. 투여경로에 따라 수의학 분야의 당업자들이 투여량을 결정할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV)의 약독화 관련 유전자 선별
북미형 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 바이러스주인 VR-2332TM(ATCC, 미국)를 장시간 원숭이 신장세포유래 주화세포인 MARC-145(ATCC, 미국)에 계대하여 생산된 약독화 MLV 백신의 전체 유전자 염기서열(gene bank accession number AF066183)을 원래 VR-2332TM(AY150564)와 비교하여 차이가 나는 염기서열들을 VR-2332TM 기반의 감염성 클론에 차례로 도입하여 생산한 변이 바이러스들을 실험실적인 방법으로 평가하여 약독화에 관련 가능성이 높은 5개의 유전자를 표 1과 같이 선별하였다.
약독화 유전자의 위치 및 정보
유전자 이름 염기서열 번호 염기서열 단백질 이름 아미노산 번호 아미노산
ORF2
(서열번호 1)
28-30 TTG→TTT GP2
(서열번호 6)
10 루신→페닐알라닌
ORF6
(서열번호 2)
46-48 CAA→GAA M
(서열번호 7)
16 글루타민→글루탐산
ORF5
(서열번호 3)
451-453 AGA→GGA GP5
(서열번호 8)
151 아르기닌→글리신
ORF1b
(서열번호 4)
2836-2838 TAC→CAC nsp10
(서열번호 9)
946 타이로신→히스티딘
ORF1a
(서열번호 5)
991-993 TCC→TTC nsp1β
(서열번호 10)
331 세린→페닐알라닌
실시예 2: 약독화 유전자를 포함하는 변이 바이러스의 약독화 증명
가. 약독화 유전자에 의해 변이 바이러스의 생산과 동물 실험
표 1의 유전자를 차례로 VR-2332TM 기반의 감염성 클론에 도입하여 표 2와 같이 P26, P256, P1b256 및 P1ab256 등 4개의 변이 바이러스를 생산하고 상용 약독화 백신인 Ingelvac 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) MLV 백신 바이러스(MLV, Beriger-Ingelheim, 독일)와 VR-2332TM 기반의 감염성 클론에서 아무런 변이 없이 생산된 바이러스(VR2332E)와 함께 각각 5마리씩의 돼지 생식기 호흡기 증후군(PRRS) 음성인 4주령의 돼지들에 접종하고 병원성을 평가했다.
약독화 유전자 증명을 위한 동물 실험에 사용된 변이 바이러스 정보
변이 바이러스 변이 유전자 변이 내용
P26 ORF2 및 6 VR-2332TM에 GP2 단백질의 10번 아미노산인 루신을 페닐알라닌으로 변이시키고 M 단백질의 16번 아미노산인 글루타민을 글루탐산으로 동시에 변이시킨 바이러스
P256 ORF2, 5 및 6 P26 변이 바이러스에 GP5 단백질의 151번 아미노산인 아르기닌을 글리신으로 추가로 변이시킨 바이러스
P1b256 ORF1b, 2, 5 및 6 P256 변이 바이러스에 ORF1b 단백질의 946번 아미노산인 타이로신을 히스티딘으로 추가로 변이시킨 바이러스
P1ab256 ORF1a,1b, 2, 5 및 6 P1b256 변이 바이러스에 ORF1a 단백질의 331번 아미노산인 세린을 페닐알라닌으로 추가로 변이시킨 바이러스
나. 약독화 유전자를 포함하는 변이 바이러스의 약독화 증명
약독화 유전자 도입 변이 바이러스들을 접종한 동물들은 백신 바이러스인 MLV와 비교하여 비슷한 수준의 높은 일당 증체량(표 3)을 보였고 MLV와 비슷한 수준으로 낮은 수준의 혈중 또는 비강 바이러스 농도를 보였으며(도 1) 부검 후 낮은 수준의 병변(표 4)과 폐 내 낮은 바이러스 농도(도 2)를 보였다. 이상의 결과들에서 표 1에서 보여진 약독화 유전자들이 차례로 하나씩 야생형 바이러스의 유전자에 도입될 때마다 바이러스 독력의 약화가 점차적으로 관찰되어 모든 유전자가 도입된 P1ab256 변이 바이러스의 경우 MLV와 동일한 수준의 약화된 독력을 보이는 것으로 관찰되었다.
변이 바이러스들을 접종한 돼지들의 바이러스 접종 후 10일에서 28일까지의 일당 증체량
변이 바이러스
일당 증체량(kg)a
10 dpi 28 dpi
VR2332E 0.22 ± 0.08 0.29 ± 0.06
P26 0.15 ± 0.06 0.28 ± 0.05
P256 0.15 ± 0.05* 0.32 ± 0.02
P1b256 0.23 ± 0.07 0.29 ± 0.07
P1ab256 0.25 ± 0.06 0.35 ± 0.02*
MLV 0.20 ± 0.09 0.38 ± 0.13
Neg 0.19 ± 0.08 0.34 ± 0.07*
- a는 (평균 ± 표준편차) 값으로 나타냈음을 의미한다.
- *는 감염성이 있는 VR2332E가 접종된 그룹과의 유의차를 나타낸다.(p<0.05; Wilcoxon test)
- VR2332E는 북미형 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 표준 바이러스주 기반의 감염성 클론에서 아무런 변이 없이 생산된 바이러스를 나타내며, MLV는 상용 약독화 백신인 Ingelvac 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 백신 바이러스를 나타내고, Neg는 생리식염수를 접종한 음성 대조구를 나타낸다.
변이 바이러스들을 접종한 돼지들의 폐에서 평가된 현미경적인 병변과 면역조직화학검사법(IHC) 병변 점수
변이 바이러스
현미경적인 병변 점수a 면역조직화학검사법 병변 점수a
10 dpi 28 dpi 10 dpi 28 dpi
VR2332E 1.33 ± 1.15 1.33 ± 0.58 1.33 ± 1.15 0.33 ± 0.58
P26 1.00 ± 0.00 1.00 ± 0.00 0.33 ± 0.58 1.00 ± 0.00*
P256 0.67 ± 0.58 1.00 ± 0.00 0.33 ± 0.58 1.33 ± 0.58*
P1b256 0.67 ± 0.58 1.50 ± 0.58 0.00 ± 0.00* 1.25 ± 1.26
P1ab256 0.00 ± 0.00* 0.50 ± 0.58 0.00 ± 0.00* 0.25 ± 0.50
MLV 0.67 ± 0.58 1.00 ± 1.00 0.67 ± 1.15 0.67 ± 1.15
Neg 0.00 ± 0.00* 0.00 ± 0.00* 0.00 ± 0.00* 0.00 ± 0.00*
- a는 (평균 ± 표준편차) 값으로 나타냈음을 의미한다.
- *는 감염성이 있는 VR2332E가 접종된 그룹과의 유의차를 나타낸다.(p<0.05; Wilcoxon test)
- VR2332E는 북미형 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 표준 바이러스주 기반의 감염성 클론에서 아무런 변이 없이 생산된 바이러스를 나타내며, MLV는 상용 약독화 백신인 Ingelvac 돼지생식기호흡기증후군(PRRS) 백신 바이러스를 나타내고, Neg는 생리식염수를 접종한 음성 대조구를 나타낸다.
<110> INDUSTRIAL COOPERATION FOUNDATION CHONBUK NATIONAL UNIVERSITY <120> Porcine reproductive and respiratory syndrome virus mutant strain and vaccine composition for preventing or treating porcine reproductive and respiratory syndrome comprising the same <130> PN15465 <160> 10 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 771 <212> DNA <213> Porcine reproductive and respiratory syndrome virus <400> 1 atgaaatggg gtccatgcaa agcctttttg acaaaattgg ccaacttttt gtggatgctt 60 tcacggagtt cttggtgtcc attgttgata tcattatatt tttggccatt ttgtttggct 120 tcaccatcgc cggttggctg gtggtctttt gcatcagatt ggtttgctcc gcgatactcc 180 gtacgcgccc tgccattcac tctgagcaat tacagaagat cttatgaggc ctttctttcc 240 cagtgccaag tggacattcc cacctgggga actaaacatc ctttggggat gctttggcac 300 cataaggtgt caaccctgat tgatgaaatg gtgtcgcgtc gaatgtaccg catcatggaa 360 aaagcagggc aggctgcctg gaaacaggtg gtgagcgagg ctacgctgtc tcgcattagt 420 agtttggatg tggtggctca ttttcagcat ctagccgcca ttgaagccga gacctgtaaa 480 tatttggcct cccggctgcc catgctacac aacctgcgca 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525 <210> 3 <211> 603 <212> DNA <213> Porcine reproductive and respiratory syndrome virus <400> 3 atgttggaga aatgcttgac cgcgggctgt tgctcgcgat tgctttcttt gtggtgtatc 60 gtgccgttct gttttgctgt gctcgccaac gccagcaacg acagcagctc ccatctacag 120 ctgatttaca acttgacgct atgtgagctg aatggcacag attggctagc taacaaattt 180 gattgggcag tggagagttt tgtcatcttt cccgttttga ctcacattgt ctcctatggt 240 gccctcacta ccagccattt ccttgacaca gtcgctttag tcactgtgtc taccgccggg 300 tttgttcacg ggcggtatgt cctaagtagc atctacgcgg tctgtgccct ggctgcgttg 360 acttgcttcg tcattaggtt tgcaaagaat tgcatgtcct ggcgctacgc gtgtaccaga 420 tataccaact ttcttctgga cactaagggc agactctatc gttggcggtc gcctgtcatc 480 atagagaaaa ggggcaaagt tgaggtcgaa ggtcatctga tcgacctcaa aagagttgtg 540 cttgatggtt ccgtggcaac ccctataacc agagtttcag cggaacaatg gggtcgtcct 600 tag 603 <210> 4 <211> 4374 <212> DNA <213> Porcine reproductive and respiratory syndrome virus <400> 4 ctagccgcca gcgacttgac ccgctgtggt cgcggcggct tggttgttac tgaaacagcg 60 gtaaaaatag tcaaatttca 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Claims (4)

  1. 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질 및 서열번호 10의 아미노산 서열의 331번째 아미노산이 세린(serine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 nsp1β 단백질을 포함하는 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주.
  2. 서열번호 6의 아미노산 서열의 10번째 아미노산이 루신(leucine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 GP2 단백질 코딩 유전자, 서열번호 7의 아미노산 서열의 16번째 아미노산이 글루타민(glutamin)에서 글루탐산(glutamic acid)으로 치환된 M 단백질 코딩 유전자 및 서열번호 10의 아미노산 서열의 331번째 아미노산이 세린(serine)에서 페닐알라닌(phenylalanine)으로 치환된 nsp1β 단백질 코딩 유전자를 포함하는 재조합 벡터.
  3. 제1항에 따른 약독화된 돼지생식기호흡기증후군 바이러스(PRRSV) 변이주를 유효성분으로 포함하는 돼지 생식기 호흡기 증후군의 예방 또는 치료용 백신 조성물.
  4. 제3항의 백신 조성물을 돼지에 투여하여 돼지 생식기 호흡기 증후군을 예방 또는 치료하는 방법.
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