Abstract
Botulinum neurotoxin (BoNT/A) is a neurotoxin that selectively attacks the peripheral cholinergic nerve endings. It is produced by Gram -positive, endospore-forming strict anaerobic bacteria, Clostridium botulinum. Since BoNT/A could be a biothreat agent, as well as a contaminator of food and water supplies, the development of sensitive assays for toxin detection and potent antitoxin for the treatment of intoxication is necessary. In this study, for the purpose of producing monoclonal antibodies (mAbs) that are capable of neutralizing Botulinum neurotoxin type A (BoNT/A), scFv (single-chain variable domain fragment) libraries from the rabbit antisera against BoNT/A was fused to a human IgG. The resulting recombinant scFvIgG antibody protein was expressed in stable cell lines and was purified using a protein A affinity chromatography. The efficacy of scFvIgG mAb was confirmed by ELISA and was evaluated for the neutralization of BoNT/A in vivo. Such an in vivo toxin neutralization assay was performed using mice. Although scFvIgG antibody proteins (10 ug) failed to fully protect the mice challenged with BoNT/A (100,000 $LD_{50}$), it significantly prolonged the survival time. These results suggest that scFvIgG mAb may be capable of neutralizing BoNT/A single-chain variable domain fragment.
보툴리눔 신경독소는 콜린성 신경말단(부)을 선택적으로 공격하여 신경마비를 일으키는 신경독소로서, 그람양성을 띠고 내성포자를 형성하는 절대혐기성 세균인 보툴리눔 균(Clostridium botulinum)이 만들어낸다. 이 중 보툴리눔 A형 독소(BoNT/A)는 음식물과 물을 오염시킬 수 있으며 생물 무기나 생물 협박물질로 사용될 수도 있다. 이 때문에 독성을 탐지할 수 있는 예민한 분석방법과 중독을 치료할 수 있는 효능 있는 항독소를 개발해낼 필요성이 제기되어 왔다. 본 연구에서는 BoNT/A를 중화할 수 있는 단일클론 항체(mAb)를 생산하기 위하여 BoNT/A로 면역된 토끼의 항혈청에서 유래한 scFv 라이브러리를 인간 IgG와 융합시켰다. 그렇게 재조합된 scFvIgG 항체 단백질을 안정된 세포주에서 발현시켰고 항체 친화 크로마토그래피를 사용하여 scFvIgG mAb 단백질을 정제하였다. ELISA로 정제된 scFvIgG mAb 단백질의 효율성을 확인하였고, in vivo 실험으로 BoNT/A에 대한 중화능을 시험하였다. 독성 중화능 실험은 마우스를 사용하여 수행하였는데, 그 결과 scFvIgG 항체(10 ug)는 BoNT/A(100,000 $LD_{50}$)의 독성이 주입된 마우스를 완전히 방어하지는 못하지만 마우스의 생존 기간을 현격하게 연장시키는 것이 확인되었다. 이러한 결과들은 이 scFvIgG mAb가 BoNT/A를 중화하는 효능을 가지고 있다는 점을 제시한다.
