• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권8호
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• pp.1519-1528
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• 2017

Foodborne contamination and salmonellosis caused by Salmonella Enteritidis (S. Enteritidis) are a significant threat to human health and poultry enterprises. Outer membrane vesicles (OMVs), which are naturally secreted by gram-negative bacteria, could be a good vaccine option because they have many biologically active substances, including lipopolysaccharides (LPS), outer membrane proteins (OMPs), and phospholipids, as well as periplasmic components. In the present study, we purified OMVs derived from S. Enteritidis and analyzed their characteristics through silver staining and sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis. In total, 108 proteins were identified in S. Enteritidis OMVs through liquid chromatography tandem mass spectrometry analysis, and OMPs, periplasmic proteins, and extracellular proteins (49.9% of total proteins) were found to be enriched in the OMVs compared with bacterial cells. Furthermore, native OMVs used in immunizations by either the intranasal route or the intraperitoneal route could elicit significant humoral and mucosal immune responses and provide strong protective efficiency against a lethal dose (~100-fold $LD_{50}$) of the wild-type S. Enteritidis infection. These results indicated that S. Enteritidis OMVs might be an ideal vaccine strategy for preventing S. Enteritidis diseases.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권12호
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• pp.2095-2105
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• 2018

In our previous studies, we have identified several in vivo-induced antigens and evaluated their potential as subunit vaccine candidates in a murine model, in which the recombinant protein GalT showed the most potent immunogenicity and immunoprotective efficacy against Actinobacillus pleuropneumoniae. To exploit a more efficient way of delivering GalT proteins, in this study, we employed the widely studied E. coli outer membrane vesicles (OMVs) as a platform to deliver GalT protein and performed the vaccine trial using the recombinant GalT-OMVs in the murine model. Results revealed that GalT-OMVs could elicit a highly-specific, IgG antibody titer that was comparable with the adjuvant GalT group. Significantly higher lymphocyte proliferation and cytokines secretion levels were observed in the GalT-OMVs group. 87.5% and 50% of mice were protected from a lethal dose challenge using A. pleuropneumoniae in active or passive immunization, respectively. Histopathologic and immunohistochemical analyses showed remarkably reduced pathological changes and infiltration of neutrophils in the lungs of mice immunized with GalT-OMVs after the challenge. Taken together, these findings confirm that OMVs can be used as a platform to deliver GalT protein and enhance its immunogenicity to induce both humoral and cellular immune responses in mice.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권5호
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• pp.621-629
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• 2022

Bacterial outer membrane vesicles (OMVs) typically contain multiple immunogenic molecules that include antigenic proteins, making them good candidates for vaccine development. In animal models, vaccination with OMVs has been shown to confer protective immune responses against many bacterial diseases. It is possible to genetically introduce heterologous protein antigens to the bacterial host that can then be produced and relocated to reside within the OMVs by means of the host secretion mechanisms. Accordingly, in this study we sought to develop a novel platform for recombinant OMV (rOMV) production in the widely used bacterial expression host species, Escherichia coli. Three different lipoprotein signal peptides including their Lol signals and tether sequences-from Neisseria meningitidis fHbp, Leptospira interrogans LipL32, and Campylobactor jejuni JlpA-were combined upstream to the GFPmut2 model protein, resulting in three recombinant plasmids. Pilot expression studies showed that the fusion between fHbp and GFPmut2 was the only promising construct; therefore, we used this construct for large-scale expression. After inducing recombinant protein expression, the nanovesicles were harvested from cell-free culture media by ultrafiltration and ultracentrifugation. Transmission electron microscopy demonstrated that the obtained rOMVs were closed, circular single-membrane particles, 20-200 nm in size. Western blotting confirmed the presence of GFPmut2 in the isolated vesicles. Collectively, although this is a non-optimized, proof-of-concept study, it demonstrates the feasibility of this platform in directing target proteins into the vesicles for OMV-based vaccine development.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권8호
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• pp.1343-1347
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• 2016

Outer membrane vesicles (OMVs) are spherical nanostructures that are ubiquitously shed from gram-negative bacteria both in vitro and in vivo. Recent findings revealed that OMVs, which contain diverse components derived from the parent bacterium, play an important role in communication with neighboring bacteria and the environment. Furthermore, nanoscale proteoliposomes decorated with pathogen-associated molecules attract considerable attention as a non-replicative carrier for vaccines and drug materials. This review introduces recent advances in OMV biogenesis and discusses the roles of OMVs in the context of bacterial communication and virulence regulation. It also describes the remarkable accomplishments in OMV engineering for diverse therapeutic applications.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제16권4호
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• pp.333-341
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• 2001

각 국가 권역별 이행실험방법에 따라 고온가열 식품 포장재와 용기의 simulants별 이행량을 측정하여 비교하였다. 고온가열 식품에 대한 총이행량을 비교해 본 결과 비지방성 simulant로 증류수와 10% ethanol수용액을 사용한 경우 일반적으로 121$^{\circ}C$의 2시간 조건에서의 CPA와 PA 6,6 필름을 제외하고는 2.5 mg/dm$^2$ 보다 낮았다. 지방성 simulant 에서 soybean oil로의 총이행량은 다른 simulan에 비해 높게 나타나는 경향을 보였다. 실험된 필름들 중 PVC wrap에서의 총이행량은 23.9~54.6 mg/dm$^2$로서 다른 필름들에 비해 높은 값을 나타내었다. 비지방성보다는 지방성 식품의 simulant에서 그리고 온도가 높은 조건하에서 이행량이 증가되는 경향을 보였다. 유사한 실험 온도와 시간 조건하에서는 PA계의 극성 필름은 극성 simulants에서, 그리고 PO계와 같은 비극성 필름은 비극성 simulants에서 이행량이 증가되는 경향을 보였다. 일부 필름에서 국가 권역별 이행실험 방법 및 조건의 상이함으로 인한 이행량의 차이가 확인되었다는 것은 주목할 만할 사실이다.

• 생명과학회지
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• 제28권4호
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• pp.496-507
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• 2018

톡소이드는 독성은 제거되고 항원성은 유지시킨 독소 단백질로써, 다양한 병원체의 감염 및 질병 예방을 위해 지속적으로 연구 되었다. 그러나, 톡소이드의 활성 감소 및 이와 함께 사용하는 어쥬번트의 부작용 등이 지속적으로 보고되면서, 면역성은 강화하고 어쥬번트의 사용은 줄일 수 있는 톡소이드 항원 전달 시스템이 필요하게 되었다. 따라서, 이러한 단점을 개선하고자 최근 새로운 백신과 약물 전달수송을 위해 다양한 분야에서 활용하고 있는 마이크로/나노 운반체를 톡소이드 항원에 도입하고 있다. 이와 같은 마이크로/나노 운반체는 미생물 자체를 이용하거나 미생물을 통해 생산해 낼 수도 있으며, 더 나아가 다양한 소재의 폴리머를 이용하여 제작할 수 있다. 본 총설에서는 톡소이드 항원 전달을 위한 마이크로/나노 운반체를 미생물 유래의 ghost cells (GCs), 그람 음성 세균이 분비하는 outer membrane vesicles (OMVs) 및 고분자 폴리머로 구성된 nanoparticles (NPs)으로 분류하였다. 마지막으로 각 운반체에 대한 톡소이드 항원의 전달 방식 및 이를 적용하였을 때 일어나는 면역반응에 대하여 서술하였으며, 이를 통해 향후 톡소이드의 효율 및 부작용이 개선되기를 기대한다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권10호
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• pp.1271-1279
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• 2009

To develop low endotoxic and multi-immunogenic outer membrane vesicles (OMVs), a deletion mutant of the msbB gene in Salmonella enterica serovar Typhimurium (S. Typhimurium) was used as a source of low endotoxic OMV, and an expression vector of the canine parvovirus (CPV) VP2 epitope fused to the bacterial OmpA protein was constructed and transformed into the Salmonella ${\Delta}msbB$ mutant. In a lethality test, BALB/c mice injected intraperitoneally with the Salmonella ${\Delta}msbB$ mutant survived for 7 days, whereas mice injected intraperitoneally with the wild type survived for 3 days. Moreover, all mice inoculated orally with the ${\Delta}msbB$ mutant survived for 30 days, but 80% of mice inoculated orally with the wild type survived. The OmpA::CPV VP2 epitope fusion protein was expressed successfully and associated with the outer membrane and OMV fractions from the mutant S. Typhimurium transformed with the fusion protein-expressing vector. In immunogenicity tests, sera obtained from the mice immunized with either the Salmonella msbB mutant or its OMVs containing the OmpA::CPV VP2 epitope showed bactericidal activities against wild-type S. Typhimurium and contained specific antibodies to the CPV VP2 epitope. In the hemagglutination inhibition (HI) assay as a measurement of CPV-neutralizing activity in the immune sera, there was an 8-fold increase of HI titer in the OMV-immunized group compared with the control. These results suggested that the CPV-neutralizing antibody response was raised by immunization with OMV containing the OmpA::CPV VP2 epitope, as well as the protective immune response against S. Typhimurium in BALB/c mice.

• Translational and Clinical Pharmacology
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• 제26권3호
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• pp.103-110
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• 2018

The human microbiome is known to play an essential role in influencing host health. Extracellular vesicles (EVs) have also been reported to act on a variety of signaling pathways, distally transport cellular components such as proteins, lipids, and nucleic acid, and have immunomodulatory effects. Here we shall review the current understanding of the intersectionality of the human microbiome and EVs in the emerging field of microbiota-derived EVs and their pharmacological potential. Microbes secrete several classes of EVs: outer membrane vesicles (OMVs), membrane vesicles (MVs), and apoptotic bodies. EV biogenesis is unique to each cell and regulated by sophisticated signaling pathways. EVs are primarily composed of lipids, proteins, nucleic acids, and recent evidence suggests they may also carry metabolites. These components interact with host cells and control various cellular processes by transferring their constituents. The pharmacological potential of microbiome-derived EVs as vaccine candidates, biomarkers, and a smart drug delivery system is a promising area of future research. Therefore, it is necessary to elucidate in detail the mechanisms of microbiome-derived EV action in host health in a multi-disciplinary manner.

• 한국포장학회지
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• 제24권3호
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• pp.97-106
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• 2018

국내 및 EU의 이행실험 방법에 따라 장기보관 조건 및 고온 가열을 가정한 실험조건을 설정하여 총 이행량 및 특정 이행량 실험을 통해 EU에서 종이 포장재 및 고체시뮬란트에 적용되고 있는 Tenax®의 적합성 및 국내 도입 가능성을 검토하였다. 종이와 PE 시료를 대상으로 surrogates를 각각 10종, 5종씩 선정하여 표준시료를 제작하였다. $Tenax^{(R)}$를 이용한 LDPE 필름 시료에서의 총이행량 실험 결과 EU에서 현재 고체 시뮬란트용 추출용매로 공식 사용 중인 에테르로의 추출량이 $1.318mg/dm^2$로서 다른 용매들에서보다 유의적으로 추출 능력이 뛰어남을 확인할 수 있었다. 또한 접촉시간이 길어질수록, 그리고 온도가 높아질수록 총 이행량이 증가하는 경향을 보였다. $Tenax^{(R)}$의 사용량 검토 실험에서는 EU의 $Tenax^{(R)}$ 실험 방법에 제시된 $4mg/dm^2$가 적합한 양임을 확인할 수 있었다. 또한, petri dish의 밀폐 여부에 따른 총이행량 실험 결과 $Tenax^{(R)}$를 이용한 총 이행량 실험시 petri dish를 알루미늄 필름으로 충분히 밀봉하는 방법이 가장 우수한 결과를 나타냄을 확인할 수 있었다. $Tenax^{(R)}$를 이용한 특정 이행량 실험의 적합성 실험결과, 필름과 종이제시료에서의 시뮬란트 별 surrogates의 특정 이행량은 상이한 경향을 나타냈는데 이는 각 물질의 흡착성, 용해도, 분산성 등 다양한 특성에 좌우된 것으로 판단된다. 일반적으로 n-heptane은 $Tenax^{(R)}$와 일부 surrogates에서 유사한 이행량 수준을 보였으며, $Tenax^{(R)}$가 실제 식품에서의 보다 유의적으로 높은 수준의 특정 이행량 값이 나타났다. 이러한 결과들을 감안하면 $Tenax^{(R)}$가 전분, 탈지분유, 설탕과 같은 장기보존 건조 식품류 및 종이제에 대한 고체 시뮬란트로 사용될 수 있는 가능성이 있다고 사료되었다. 그러나, 그러나, 본 연구는 종이제와 PE 필름, 그리고 특정 두께의 시료를 대상으로 제한적인 실험 조건하에서 이루어진 결과이므로, 최종적으로 $Tenax^{(R)}$를 국내에서 액체 시뮬란트를 대체하기 위해서는 보다 다양한 식품류, 이행 조건, 포장재질, 그리고 상이한 물리적 특성을 지닌 surrogates에 대한 특정 이행 양상을 조사하는 연구들이 수행될 필요성이 요구된다.