KR20230144463A - 신규한 재조합 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스주 kprrsv2-d3 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 북미형 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스주 KPRRSV2-D3(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus strain KPRRSV2-D3)로서, 상기 바이러스주는 계통 5 및 계통 8의 재조합된 형태인 것을 기술적 특징으로 한다. 이에 따라, 다양한 북미형 PRRSV에 대하여 광범위한 면역원성을 제공할 수 있고, 특이적인 사이토카인 발현 양상을 보여 백신으로의 사용 가치가 높다. 또한, 원숭이 신장세포유래 MARC-145 주화세포에서 증식이 되어 돼지 폐포 대식세포 없이 연속 계대배양이 가능하다.
Description
본 발명은 신규한 재조합 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스주 KPRRSV2-D3에 관한 것으로, 새로운 유전학적 특징을 가진 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스주 KPRRSV2-D3에 관한 것이다.
돼지 생식기 호흡기 증후군(Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome, 이하 "PRRS")은 돼지 써코바이러스 감염증 및 구제역과 함께 국내 양돈산업에 가장 큰 피해를 주는 전염병에 해당한다. PRRS는 모돈에서의 번식장애와 자돈 및 비육돈에서의 호흡기 증상을 유발한다. 일반적으로 PRRS 바이러스에 이환된 이후 세균 등의 2차 감염에 의해 심한 호흡기 증상을 야기하지만, 만성적으로 감염된 경우에는 특징적인 임상 증상 없이 증체량 감소 및 폐사율의 증가가 나타나게 된다.
PRRS는 1980년대에서 1990년대 사이부터 북미, 유럽 및 아시아 지역에 서 유행하였으며 국내에는 1990년대부터 현재까지 발생하고 있다. PRRS의 원인체는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (Porcine reproductive and respiratory syndrome virus, 이하 "PRRSV")로 유럽형(PRRSV-1, Betaarterivirus suid I) 및 북미형(PRRSV-2, Betaarterivirus suid II)으로 나뉜다.
PRRSV는 RNA 바이러스의 특성상 변이가 심하여 바이러스 간에 차이가 크다. 북미형과 유럽형 간에는 최대 40%까지 유전자 차이가 존재하여 서로 교차 방어 가 되지 않는 것으로 알려져 있다. 같은 타입에 속하는 PRRSV 또한 유전적 차이에 의해 여러 계통(lineage)으로 나뉘며, 계통 간에도 교차 방어가 되지 않는 경우가 많다 (Meng, X. J. et al., 2000).
북미형 PRRSV는 유럽형 PRRSV 보다 병원성 큰 것으로 알려져 있으며, 국내에는 1980년대 중후반부터 발생하여 현재까지 양돈산업에 가장 크게 생산성 피해를 주는 전염성 질병 중의 하나이다.
돼지 생식기 호흡기 증후군의 청정화(또는 안정화)를 위해 생독 및 사독 백신이 개발되어 사용되고 있으나 우리나라에서만 유행하고 있는 PRRSV는 지속적인 바이러스 변이로 인해 백신주와 유전적 차이가 있어 질병 방제에 어려움을 겪고 있다. 이에, 국내 특이적인 유전적 성질을 가진 PRRSV를 기반으로 하는 백신 및 진단에 관련된 연구가 매우 필요한 실정이고, 특허문헌 1 등을 비롯해 다양한 연구개발결과가 발표되고 있다.
본 발명의 발명자들은 PRRSV 북미형 프로토타입 계통으로서, 국내 우점적인 계통 5번(lineage 5)에 속하면서 국내 시판중인 백신주 계통 8번(lineage 8)의 바이러스와 재조합된 특징을 보유하는 바이러스주를 동정함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 양한 북미형 PRRSV에 대하여 광범위한 면역원성을 제공할 수 있는 자연적으로 재조합된 바이러스주를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 특이적인 사이토카인 발현 양상을 보이는 PRRSV 북미형 바이러스주를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 안정적으로 연속계대가 가능한 바이러스주를 제공하는데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은 북미형 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스주 KPRRSV2-D3(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus strain KPRRSV2-D3)로서, 상기 바이러스주는 계통 5 및 계통 8의 재조합된 형태인 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 상기 바이러스주 KPRRSV2-D3는 전체 유전자 기준으로 계통 5의 바이러스와 높은 상동성을 가지고, 비구조단백질 11번 및 비구조단백질 12번 기준으로 계통 8의 바이러스와 높은 상동성을 가지는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 상기 상동성은 98% 이상인 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 상기 계통 5의 바이러스는 VR2332(GenBank: EF536003.1)이고, 상기 계통 8의 바이러스는 P129(GenBank: AF494042)인 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 상기 바이러스주 KPRRSV2-D3는 상기 VR2332 및 상기 P129를 재조합한 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 상기 바이러스주 KPRRSV2-D3는, 서열번호 2의 ORF(open reading frame) 1a, 서열번호 3의 ORF1b, 서열번호 4의 ORF2, 서열번호 5의 ORF3, 서열번호 6의 ORF4, 서열번호 7의 ORF 5, 서열번호 8의 ORF 6, 서열번호 9의 ORF 7로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 상기 바이러스주 KPRRSV2-D3는 서열번호 1의 염기서열을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은 수탁번호 KCTC14910BP의 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스주 KPRRSV2-D3 (Porcine reproductive and respiratory syndrome virus, KPRRSV2-D3)를 제공하는 것을 기술적 특징으로 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 돼지 생식기 호흡기 증후군의 예방용 약학적 조성물은 상기 바이러스주 KPRRSV2-D3를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 상기 약학적 조성물은 백신 조성물인 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 상기 백신 조성물은 생백신 또는 사백신인 것을 기술적 특징으로 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 돼지 생식기 호흡기 증후군의 예방용 키트는 상기 바이러스주 KPRRSV2-D3를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3는 다양한 북미형 PRRSV에 대하여 광범위한 면역원성을 제공할 수 있고, 특이적인 사이토카인 발현 양상을 보여 백신으로의 사용 가치가 높다.
또한, 원숭이 신장세포유래 MARC-145 주화세포에서 증식이 되어 돼지 폐포 대식세포 없이 연속 계대배양이 가능하다.
도 1은 GP5 단백질(Glycoprotein 5 protein, 왼쪽) 및 전체 염기서열(오른쪽)에 의하여 확인한 본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3의 계통도
도 2는 본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3의 재조합분석프로그램 분석 결과
도 3은 본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3의 재조합 부위의 변이 패턴을 확인하기 위한 재조합 부위에 따른 균주들간 상동성 확인 결과
도 4는 본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3의 초대 돼지폐포대식세포에 대한 감염에 따른 사이토카인 발현 양상을 나타낸 그래프
도 5는 본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3의 MARC-145 세포에 대한 감염에 따른 CPE 확인을 위한 광학현미경 관찰 결과
도 6은 본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3의 MARC-145 세포에 대한 연속계대 시 계대 별 역가 측정 결과를 기록한 그래프
도 2는 본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3의 재조합분석프로그램 분석 결과
도 3은 본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3의 재조합 부위의 변이 패턴을 확인하기 위한 재조합 부위에 따른 균주들간 상동성 확인 결과
도 4는 본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3의 초대 돼지폐포대식세포에 대한 감염에 따른 사이토카인 발현 양상을 나타낸 그래프
도 5는 본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3의 MARC-145 세포에 대한 감염에 따른 CPE 확인을 위한 광학현미경 관찰 결과
도 6은 본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3의 MARC-145 세포에 대한 연속계대 시 계대 별 역가 측정 결과를 기록한 그래프
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 및 이하에 기술하는 실험 방법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본 발명의 용어 "돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV)"는 직경 25-35nm로 양성가닥의 단쇄 RNA 유전자를 가지는 바이러스로서 Arteriviridae에 속하며 크게 유럽형(PRRSV-1, Betaarterivirus suid I) 및 북미형(PRRSV-2, Betaarterivirus suid II)으로 구분된다. PRRSV 감염에 따른 임상 증상은 번식장애와 호흡기 질환이 복합적으로 나타난다. PRRSV 단독감염으로 번식장애, 호흡기질환을 나타내지만, 세균성, 바이러스성 병원체의 2차 감염 및 복합감염에 의해 피해가 증폭된다.
본 발명의 용어 "약독화된 바이러스"는 PRRS의 임상 징후를 유발하지 않고 표적 포유동물에서 면역반응을 유발할 수 있는 무독성/저독성 바이러스를 의미하기도 하고, 또한 약독화된 바이러스로 감염되고 약독화된 바이러스를 투여받지 못한 동물에서 임상 징후의 발생빈도를 낮추거나, 징후의 중증도가 비-약독화된 PRRS 바이러스로 감염된 "대조군" 동물에 비해 감소된 것을 의미하기도 한다. 이러한 상황에서, "감소/감소된"이란 용어는 앞에서 정의한 대조군에 비해 적어도 10%, 바람직하게는 25%, 더욱 바람직하게는 50%, 가장 바람직하게는 100% 이상의 감소를 의미한다.
본 명세서의 염기 서열은 편의를 위해 DNA 뉴클레오타이드를 기준으로 기재되었으며, 폴리뉴클레오타이드의 종류가 RNA인 경우에는 염기서열 내 모든 또는 일부 티민(Thymine, T)이 우라실(Uracil, U)로 치환된 서열을 의미한다.
본 발명의 PRRSV 게놈(genome)은 15.4kb이며, 주요 유전자 부위로는 비구조 단백질(Non-structural protein)의 경우 ORF1a(2,504 aa) 및 ORF1ab(3,961 aa), 구조 단백질(Structural proteins)의 경우 ORF2a(GP2, 256 aa), ORF2b(E, 73 aa), ORF3(GP3, 254 aa), ORF4(GP4, 178 aa), ORF5(GP5, 200 aa), ORF6(M, 174 aa) 및 ORF7(N, 123aa)로 구성되어 있다(aa; amino acid, 아미노산).
본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3는 ORF5 유전자를 분석하여 그 계통을 PRRSV-2(북미형)으로 결정하며, 이 부위의 국내 PRRSV-2(북미형) 바이러스 간 유전학적 상동성은 78.4~100%에 이른다. 국내의 경우 계통 1, 계통 5 및 국내 계통(Korea lineage)이 우점하고 있는 것으로 보고되어 있다(Kim. et al., 2021).
본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3는 ORF5 유전자 기준 계통 분석 시 국내에서 최초로 확인된 계통인 계통 5에 속한다. PRRSV 북미형 계통 5의 바이러스는 국내 최초 발생 계통인 동시에 백신주 계통이고, 현재까지 지속 발생하고 있다.
본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3의 전장 유전체 염기서열은 Next Generation sequencing(NGS, Illumina, Inc.'s NestSeq platform)을 통해 확인되었다.
본 발명에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3는 계통 5의 바이러스를 바탕으로 ORF1ab 3'말단부분의 977 nt(Nucleotide)부터 ORF2a의 5'말단부분의 134 nt까지가 계통 8과 유사한 염기서열로서 재조합 된 바이러스임을 특징으로 한다.
바이러스주 KPRRSV2-D3의 재조합부위(11097-12208 bp)는 비구조단백질 15번(Nsp 15), 16번(Nsp 16)과 구조단백질 GP2를 포함하는 부위이다.
상기 바이러스주 KPRRSV2-D3는 돼지 폐포 대식세포(Porcine alveolar macrophages, PAM)로부터 분리 및 동정하여 얻을 수 있으며, 상기 바이러스주 KPRRSV2-D3는 대조군과 비교하여 사이토카인이 다른 양상으로 발현됨을 확인하였다.
상기 수득 된 신규한 균주를 PRRSV 국내 북미형 바이러스주 KPRRSV2-D3로 명명하고, 2022년 03월 22일자로 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)에 기탁하여 수탁번호 KCTC14910BP를 부여받았다.
본 발명의 또 다른 일 양태는 상기 PRRSV 국내 북미형 바이러스주 KPRRSV2-D3가 MARC-145 세포에 적응되어 안정적으로 연속계대배양이 가능하였다
본 발명의 용어 "면역 반응"은 PRRSV, 또는 이를 포함하는 백신 조성물을 투여받은 동물에게 투여된 바이러스 또는 백신에 대한 임의의 세포- 및/또는 항체-매개의 반응을 의미한다. 통상적으로 "면역 반응"은 다음과 같은 효과 중 하나 이상을 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니다: 바이러스 또는 백신에 포함된 항원 또는 항원들에 대해 특이적으로 유도된 항체, B 세포, 헬퍼 T 세포, 억제인자 T 세포 및/또는 세포독성 T 세포 및/또는 γδ T 세포의 생산 또는 활성화.
본 발명의 용어 "예방하다" 또는 "예방"은 본 발명의 PRRSV 또는 이를 포함하는 백신 조성물을 투여받은 결과로서, PRRS의 임상의 발생 빈도, 징후의 중증도 또는 빈도가 감소하는 것을 의미한다. 중증도 또는 빈도의 감소는 본 발명의 PRRSV 또는 이를 포함하는 백신 조성물을 투여받지 않은 동물 또는 동물 그룹과 비교한 결과이다. 상기 동물은 바람직하게는 돼지일 수 있다.
본 발명의 돼지 생식기 호흡기 증후군의 예방 또는 치료용 조성물은 당업자에게 공지된 추가 성분을 포함할 수 있고, 약학적 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토오스, 덱스트로오스, 수크로오스, 소르비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 미정질 셀룰로오스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시 벤조에이트, 프로필히드록시 벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유 등이 있다. 상기 조성물을 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 조성물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘 카보네이트, 수크로오스, 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구투여를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔, 마크로골, 트윈61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 조성물의 바람직한 투여량은 개체의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여경로 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 효과를 위해서, 본 발명의 조성물은 1일 0.0001 내지 1,000 mg/kg(체중)의 양으로 투여할 수 있다. 상기 조성물의 투여는 하루에 한번 투여할 수도 있고, 수 회 나누어 투여할 수도 있다.
일 실시예에서 상기 약학적 조성물은 백신 조성물일 수 있다. 상기 백신은 생백신 또는 사백신일 수 있으며, 구체적으로, 본 발명에 기술된 약독화된 PRRSV는 약제학적으로 허용되는 담체에 전술한 하나 이상의 바이러스주를 생존 상태로 함유하는 변형 생백신일 수 있다. 또한, 대안적으로, 불활성화된 바이러스를 사백신을 제조하는 데에도 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어 "백신"은 PRRS의 예방 목적 범위에서 투여 대상의 체중, 연령, 식이 단계 및/또는 면역력을 고려하여 적절한 농도의 PRRSV를 포함할 수 있다. 예를 들어 백신 조성물 내의 바이러스 변이주 투여량은 TCID50 2 내지 6, 또는 TCID50 3 내지 4, 범위이나, 개체의 종류에 따라 달라 질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 백신 조성물은 돼지에 투여될 수 있으며, 상기 돼지는 이유 자돈기, 육성기 및 비육기로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 성장 단계의 돼지일 수 있다. 상기 이유 자돈기의 돼지는 생후 7일 이상, 14일 이상, 또는 21일 이상부터 체중 30kg에 이르기 전 까지의 돼지를 의미하며, 상기 육성기는 돼지의 체중이 30 내지 50kg인 시기를, 상기 비육기는 육성기 이후의 시기를 의미하는 것일 수 있다. 상기 돼지는 양돈 돼지 및/또는 멧돼지일 수 있으며, 품종을 가리지 않으나, 예를 들어, 랜드레이스종, 요크셔종, 듀록종, 버크셔종, 및 대한민국 재래돼지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상, 2종 이상, 3종 이상, 4종 이상 또는 5종 이상일 수 있으며, 상기 종 사이의 교잡으로 태어난 돼지를 모두 포함한다.
상기 백신은 담체, 희석제, 부형제, 및 어주번트(adjuvant)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 더 포함할 수 있다. 약제학적으로 허용되는 담체는 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 임의의 모든 용매, 분산 매질, 코팅, 안정제, 보존제, 항균제 및 항진균제, 등장제, 흡수지연제 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 약독화된 PRRSV, 또는 이를 포함하는 백신 조성물은 경구, 비경구, 피하, 근육내, 피내, 설하, 경피, 직장, 경점막, 흡입을 통한 표면적, 협측 투여를 통해, 또는 이의 조합으로 투여될 수 있다. 또한, 약독화된 PRRSV는 약독화된 바이러스의 서방출을 허용할 수 있는 이식체 형태로 투여될 수 있다.
본 발명의 약독화된 PRRSV 또는 이를 포함하는 백신 조성물은 주사, 흡입 또는 이식을 통해 투여될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 백신접종 또는 치료의 원하는 기간 및 유효성에 따라 약독화된 PRRSV 또는 이를 포함하는 백신 조성물은 1회 또는 여러 번, 또한 간헐적으로, 예컨대 수일, 수주 또는 수개월 동안 매일 동일한 양 또는 다른 투여량으로 투여될 수 있다. 주사는 원하는 양으로 주사하거나 피하 혹은 비강에 분무하여 주입할 수 있다, 또는 대안적으로 연속 주입할 수 있다.
일 예에서 상기 약학적 조성물은, 돼지 생식기 호흡기 증후군 예방 또는 치료용 키트의 형태로 제공될 수 있다. 상기 키트는 용기, 바람직하게는 본 발명의 약독화된 PRRSV를 함유하는 백신 조성물, 약제학적으로 허용되는 담체, 보강제 및 PRRS 감염의 임상 징후 또는 효과, 바람직하게는 PRRS의 빈도 또는 중증도를 경감시키도록 이를 필요로 하는 동물에게 상기 면역원성 조성물을 투여하기 위한 사용설명서를 포함할 수 있다. 키트는 또한 주사 수단 및/또는 다른 형태의 투여 수단을 포함할 수 있다. 또한, 키트는 용매를 포함할 수 있다. 약독화된 백신은 동결건조될 수 있고, 용매로 복원되어 주사 및/또는 흡입용 용액이 될 수 있다. 용매는 물, 생리식염수, 완충액 또는 보강 용매일 수 있다. 키트는 약독화된 바이러스, 용매 및/또는 약제학적으로 허용되는 담체를 함유하는 분리 용기를 포함할 수 있다. 사용설명서는 하나 이상의 용기에 부착된 라벨 및/또는 인쇄물일 수 있다.
실험예 1: 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스(PRRSV) 국내 북미형 바이러스주 KPRRSV2-D3의 분리 및 동정
돼지 폐포 대식세포(Porcine alveolar macrophages, PAM)를 25T 플라스크에 1Х108세포로 준비하고, Roswell Park Memorial Institute(RPMI) 1640 배지(+ 10% Fetal Bovine Serum (FBS) + 1% Antibiotic-Antimycotic)에서 37℃ 5% CO2 인큐베이터로 8-12시간 동안 배양하였다. 1 ml/플라스크의 PBS를 사용하여, 세포 가 떨어지지 않도록 조심스럽게 2회 세척하였다. 그 다음, 500 μl/플라스크의 PRRSV 양성 혈청 또는 바이러스 부유액을 넣어준 후, 37℃ 5% CO2 인큐베이터로 60분 동안 배양하였다. 넣어준 PRRSV 양성 혈청 또는 바이러스 부유액을 모두 제거한 후, 4.5 ml/플라스크의 배지를 넣고 37℃ 5% CO2 인큐베이터에서 배양하였다. 매일 세포 병변(Cytopathic effect, CPE)을 확인하면서 3-5일 배양하였다. CPE가 확인되면, 동결-해빙(freeze-thawed)을 3회 진행하였다. 650g, 4℃ 20 분 원심분리한 후, 상층액(바이러스 부유액)을 분리하여 보관하였다.
실험예 2: 바이러스주 KPRRSV2-D3의 분자유전학적 특성
NGS(Illumina, Inc.'s NestSeq platform)을 통하여 본 발명의 PRRSV 바이러스주 KPRRSV2-D3의 전장 유전체를 분석한 결과, 전체 유전체 길이는 15,411 bp (ORF1a 7,512 bp(2,504 aa). ORF1b 4,374bp(1,457 aa), ORF2 771 bp(256 aa), ORF3 765 bp(254 aa), ORF4 537 bp(178aa), ORF5 603 bp(200 aa), ORF6 525 bp(175 aa), ORF7 372 bp (123 aa))로, 문헌에 보고된 국내 계통에 속하는 여러 균주와의 전장 유전체의 상동성은 82.0~98.6%로 나타났다.
본 발명의 바이러스주 KPRRSV2-D3의 ORF5 및 전장 유전자 염기서열 기준 계통수 분석을 실시하였다. 계통수 분석을 위해 각 계통 별 균주를 NCBI에서 수집하여 분석하였다. 계통수 분석 결과 바이러스주 KPRRSV2-D3는 ORF5 및 전장 유전자 염기서열 기준으로 각각 계통 5의 PRRSV와 같은 계통군(Clade)에 속하는 것으로 확인되었다(도 1 참조).
특히, 본 발명의 바이러스주 KPRRSV2-D3를 NCBI에 등록된 여러 균주와 전장 유전체의 상동성을 살펴보았을 때, 전체유전자 기준 프로토타입(Prototype) 계통 5 균주인 VR2332(GenBank: EF536003.1)와 대체적으로 높은 상동성을 보였지만, 각 분절별로 유전학적 상동성을 확인한 결과, Nsp 11와 Nsp 12의 상동성은 PRRSV 북미형 계통 8 균주인 P129(GenBank: AF494042)와 높게 나타났다. 각 분절에 대한 상동성 결과는 하기의 표 1에 나타내었다.
참고적으로, 바이러스주 VR2332 및 P129의 유전자 정보는 미국 국립생물정보센터 홈페이지(VR2332: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/156617496/, P129: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/AF494042 )에서 확인 가능하다.
| 각 분절 별 뉴클레오타이드 상동성 | ||
| P129 (계통 8) | VR2332 (계통 5) | vs. KPRRSV2-D3 |
| 91.9 | 98.2 | Nsp 1 |
| 85.9 | 98.2 | Nsp 2 |
| 91.6 | 99.1 | Nsp 3 |
| 90.9 | 99 | Nsp 4 |
| 92.4 | 99.4 | Nsp 5 |
| 100 | 100 | Nsp 6 |
| 91.6 | 99.1 | Nsp 7 |
| 95.6 | 100 | Nsp 8 |
| 93.3 | 99.3 | Nsp 9 |
| 91.9 | 99.1 | Nsp 10 |
| 98.2 | 93.0 | Nsp 11 |
| 99.6 | 93.2 | Nsp 12 |
| 96.4 | 97.7 | ORF2 |
| 91.6 | 99.1 | ORF3 |
| 92.2 | 99.4 | ORF4 |
| 91.2 | 98.8 | ORF5 |
| 95.8 | 99.4 | ORF6 |
| 94.6 | 98.9 | ORF7 |
상기 PRRSV 국내 북미형 KPRRSV2-D3의 재조합 부위는 재조합분석프로그램(RDP; Recombination detection program)에 의해 검증되었으며, 그 유의값에 대한 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
| 분석 방법 | P-value |
| RDP | 3.445 x 10-69 |
| GENECOV | 5.833 x 10-62 |
| Bootscan | 2.845 x 10-69 |
| MaxChi | 9.037 x 10-20 |
| Chimaera | 3.105 x 10-20 |
| Siscan | 4.687 x 10-28 |
| 3seq | 3.330 x 10-16 |
| LARD | 1.242 x 10-37 |
상기 서열번호 1의 염기서열은 대표적 북미형 공시 바이러스주인 VR2332(EF536003.1)와 P129(AF494042)의 재조합 된 KPRRSV2-D3의 서열로, 재조합 부위에 따른 균주들간 상동성은 하기 도 3 및 표 3과 같다.
| vs. KPRRSV2-D3 |
①
(1-11096 bp) |
②
(11097-12208 bp) |
③
(12209-15411 bp) |
| VR2332 | 98.95 % | 92.09 % | 98.95 % |
| P129 | 90.26 % | 99.28 % | 93.55 % |
바이러스주 KPRRSV2-D3는 도 3 및 표 3과 같이 전체적인 염기서열 상동성이 PRRSV 북미형 공시 균주인 VR2332(EF536003.1)와 유사하지만, 재조합부위(11097-12208 bp)의 상동성은 P129(AF494042)와 높은 재조합 된 서열을 가진다.
실험예 3: 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스(PRRSV) 국내 북미형 바이러스주 KPRRSV2-D3의 사이토카인 발현 양상 분석
바이러스주 KPRRSV2-D3를 초대 돼지폐포대식세포(primary PAM; porcine alveolar macrophage)에 감염시켜 24시간 후 세포를 수거하고 트리졸(Trizol)을 이용하여 mRNA를 추출하였다. 감염시키지 않은 primary PAM을 대조군으로, 바이러스주 VR2332를 감염시킨 primary PAM을 비교실험군으로 하여 KPRRSV2-D3를 감염시킨 primary PAM에서 사이토카인 발현 양상을 비교하였다. 각각의 사이토카인 프라이머 및 real-time PCR 반응조건은 Nadeem. et al., 2018을 참고하였다.
인터루킨-6(IL-6; Interleukin-6)는 B 세포 자극 인자로 확인되었으며 면역 반응, 조혈 및 염증 조절에 중요한 기능을 한다 (Heink et al., 2017; Johnson et al., 2018; Kim et al., 2019; Tanaka et al., 2014). 인터루킨-10(IL-10; Interleukin-10)은 면역 조절 기능을 가진 다면발현성 사이토카인으로 알려져 있으며, PRRSV 감염에 의해 유도되는 대표적인 사이토카인이다(Redpath et al., 2001, Flores-Mendoza et al., 2008, Gomez-Laguna et al., 2010). 바이러스주 KPRRSV2-D3는 도 4에 도시된 바와 같이 IL-6와 IL-10이 바이러스주 VR2332 보다 높은 발현양을 보였으며, 이는 바이러스주 KPRRSV2-D3가 숙주세포에서 더 높은 면역조절 작용을 유도한다는 것을 나타낸다.
실험예 4: 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스(PRRSV) 국내 북미형 바이러스주 KPRRSV2-D3의 주화세포인 MARC-145세포에서의 연속계대배양
바이러스주 KPRRSV2-D3를 primary PAM에서 분리하였고, 연속계대를 위해 주화세포(established cell line)인 MARC-145 세포에 적응시켰다. primary PAM에서 증식한 바이러스 상층액을 MARC-145 세포에 12시간 감염시켰다. 넣어준 PRRSV 바이러스 부유액을 모두 제거한 후 RPMI 1640 배지(+ 1% Antibiotic-Antimycotic)를 첨가하고 37℃ 5% CO2 인큐베이터에서 배양하였다. 매일 세포 병변(Cytopathic effect, CPE)을 확인하면서 3-5일 배양하였다. CPE가 확인되면, 동결-해빙(freeze-thawed)을 3회 진행하였다. 650g, 4℃, 20 분 조건으로 원심분리한 후, 상층액(바이러스 부유액)을 분리하여 보관하였다. 해당 과정을 반복하며 5회 계대(passage; P)하였다. P2의 감염 후 72시간 뒤 광학현미경으로 관찰 한 결과, 충분한 CPE가 확인되었고(도 5 참조), P2(2회 계대)부터 P5(5회 계대)까지의 감염 후 72시간 뒤에 바이러스 상층액을 수거하여 RT-PCR로 바이러스 역가를 측정한 결과, 도 6에 도시된 바와 같이 바이러스 역가가 상승하여 유지되었다. 바이러스주 KPRRSV2-D3는 MARC-145세포에서 안정적으로 계대되었으며, 계대 수가 증가할수록 바이러스의 역가가 증가하는 것을 확인하였다.
기탁기관명 : 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)
수탁번호 : KCTC14910BP
수탁일자 : 20220322
Claims (12)
- 북미형 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스주 KPRRSV2-D3(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus strain KPRRSV2-D3)로서,
상기 바이러스주는 계통 5 및 계통 8의 재조합된 형태인 것인, 바이러스주 KPRRSV2-D3.
- 청구항 1에 있어서,
상기 바이러스주 KPRRSV2-D3는 전체 유전자 기준으로 계통 5의 바이러스와 높은 상동성을 가지고, 비구조단백질 11번 및 비구조단백질 12번 기준으로 계통 8의 바이러스와 높은 상동성을 가지는 것인, 바이러스주 KPRRSV2-D3.
- 청구항 2에 있어서,
상기 상동성은 98% 이상인 것인, 바이러스주 KPRRSV2-D3.
- 청구항 2에 있어서,
상기 계통 5의 바이러스는 VR2332(GenBank: EF536003.1)이고, 상기 계통 8의 바이러스는 P129(GenBank: AF494042)인 것인, 바이러스주 KPRRSV2-D3.
- 청구항 4에 있어서,
상기 바이러스주 KPRRSV2-D3는 상기 VR2332 및 상기 P129를 재조합한 것인, 바이러스주 KPRRSV2-D3.
- 청구항 1에 있어서,
상기 바이러스주 KPRRSV2-D3는, 서열번호 2의 ORF(open reading frame) 1a, 서열번호 3의 ORF1b, 서열번호 4의 ORF2, 서열번호 5의 ORF3, 서열번호 6의 ORF4, 서열번호 7의 ORF 5, 서열번호 8의 ORF 6, 서열번호 9의 ORF 7로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인, 바이러스주 KPRRSV2-D3.
- 청구항 1에 있어서,
상기 바이러스주 KPRRSV2-D3는 서열번호 1의 염기서열을 포함하는 것인, 바이러스주 KPRRSV2-D3.
- 수탁번호 KCTC14910BP의 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스주 KPRRSV2-D3 (Porcine reproductive and respiratory syndrome virus, KPRRSV2-D3).
- 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3를 포함하는 것인, 돼지 생식기 호흡기 증후군의 예방용 약학적 조성물.
- 청구항 9에 있어서,
상기 약학적 조성물은 백신 조성물인 것인, 약학적 조성물.
- 청구항 10에 있어서,
상기 백신 조성물은 생백신 또는 사백신인 것인, 약학적 조성물.
- 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 바이러스주 KPRRSV2-D3를 포함하는 것인, 돼지 생식기 호흡기 증후군의 예방용 키트.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20220042928 | 2022-04-06 | ||
| KR1020220042928 | 2022-04-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230144463A true KR20230144463A (ko) | 2023-10-16 |
Family
ID=88506465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230032042A KR20230144463A (ko) | 2022-04-06 | 2023-03-10 | 신규한 재조합 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스주 kprrsv2-d3 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230144463A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140115505A (ko) | 2013-03-20 | 2014-10-01 | 주식회사 옵티팜 | 신규한 국내형 돼지생식기호흡기증후군 바이러스 |
-
2023
- 2023-03-10 KR KR1020230032042A patent/KR20230144463A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140115505A (ko) | 2013-03-20 | 2014-10-01 | 주식회사 옵티팜 | 신규한 국내형 돼지생식기호흡기증후군 바이러스 |
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