Effects of Recombinant Baculovirus Infection Conditions on Production of Green Fluorescent Protein in Drosophila S2 Cells

The baculovirus-insect Drosophila melanogaster S2 cell system combines advantages of conventional baculovirus system and non-lytic S2 cell system because baculoviruses can infect non-permissive cells such as mammalian and Drosophila S2 cells but cannot replicate themselves inside the cells. In the present work, we investigated effects of infection conditions on production of green fluorescent protein (GFP) as a target protein using this baculovirus-S2 cell system. Even though higher MOI and longer baculovirus contact time showed better GFP expression yield during the shorter period, overall protein yield could be lower during the longer period due to the relatively higher cell detachment and lysis (lower cell viability). In addition, maintaining high MOI will be not practical for large-scale cell culture. Therefore, instead of maintaining high MOI, we found that high initial cell number and concentrated (10X) baculovirus volume can confer comparable protein expression even under the moderate MOI condition. Also, we found that the post-infection time that is connected to state of cells after infection was an important factor for production yield.

초파리 S2 세포 시스템에서 녹색형광단백질 생산을 위한 재조합 배큘로바이러스의 감염조건들의 영향

원하는 유전자를 배큘로바이러스의 감염에 의하여 초파리 Drosophila melanogaster S2 세포에 도입하는 배큘로바이러스/S2 세포 발현 시스템은 강력하고 안전한 배큘로바이러스의 장점과 세포가 파괴되지 않는 S2 세포의 장점을 접목한 시스템이다. 본 연구에서는 외래 목적 단백질로 발현 모니터링이 손쉬운 녹색형광단백질(green fluorescent protein)을 발현시키는 재조합 배큘로바이러스를 이용하여 S2 세포에의 감염조건들에 대한 영향 연구를 수행하였다. 재조합 배큘로바이러스의 S2 세포에의 감염조건으로는 multiplicity of infection(MOI), 초기 세포 수, 배큘로바이러스 용액이 세포를 적시는 최소 부피, 배큘로바이러스를 첨가한 후 제거하기까지의 배양시간 그리고 배큘로바이러스 제거 후 S2 세포를 혈청이 존재하는 배지에서 키우는 배양시간을 선정하였다. MOI는 일반적으로 크게 하는 것이 높은 발현 수율을 위하여 좋은 결과를 보였으나 세포배양이 길어지는 경우 세포독성의 문제가 심각해 질 수 있고 실제적인 배양에서는 높은 MOI를 유지하는 것이 불가능하므로 사용하는 100 mm 배양접시에서 배큘로바이러스와 S2 세포가 접촉하는 동안의 변수들인 MOI를 적정의 값인 30으로, 배큘로바이러스 배양 시간을 1.5 시간으로 고정함으로써 배큘로바이러스가 숙주 세포인 S2에 대해 미치는 세포독성을 낮출 수 있었다. 또한, 배큘로바이러스 최소 부피는 배양접시에서 사용부피의 2.4％에서 가장 좋은 결과를 보였으며 배큘로바이러스 용액을 10배 농축시킴으로써 이 부피를 맞추기 위해 첨가시키는 새로운 배지의 비율을 높임으로써 결과적으로 배큘로바이러스에 의한 세포독성을 줄일 수 있었다. 이를 통하여 세포 파쇄 및 배양접시 표면에서 탈착되는 것을 막고 높은 생장 상태를 유지해서 감염 효율도 높일 수 있었다. 배큘로바이러스의 감염이 끝난 후의 관여하는 변수들인 감염 후 배양시간은 24시간에서 최대의 녹색형광단백질의 발현을 나타내었다.