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.
재조합 생물의약품 생산시, 오염물질의 유래는 외인성(외래성 바이러스, 마이코플라즈마, 미생물) 및 내인성(생산세포주 유래 단백질) 두 가지의 일반적인 가능성으로 존재한다. 이 중 생산세포주 유래의 불순 단백질은 환자에게 면역이상반응을 일으킬 수 있어 제품의 안정성과 사용자의 안전상의 문제가 될 수 있다. 따라서 이들 단백질의 오염 여부를 검출하는 방법의 개발이 요구된다. 상용화된 분석제품들은 일반적인 생산세포주 유래 단백질에 대한 분석은 가능하지만, 생산 방법이나 재조합 된 세포의 특성에 따라 달라질 수 있는 고유한 생산세포주 유래 단백질에 대한 분석은 적합하지 못하다. 본 연구에서는 재조합 항체의약품 생산과 정제과정에서 목적단백질의 생산 유전자를 지니지 않는 null cell mock 배양에 의해 생산세포주 유래 모든 단백질을 얻어 이에 대한 다클론항체를 제작하여 면역학적 반응을 이용하여 생산세포주 유래 단백질을 정량 할 수 있는 ELISA 방법을 개발하였다. 생산세포주 유래 단백질에 대한 다클론항체는 rabbit에서 얻었으며, 이 중 생산세포주 유래 단백질에 특이적인 항체만을 정제하였다. 또한 direct sandwich ELISA 방법 개발을 위해 항체에 발색효소(HRP)를 표지하였다. 이렇게 만들어진 항체를 이용하여 정성분석을 위한 Western blot과 정량분석을 위한 ELISA 방법을 개발하여 목적단백질의 정제과정 내에서 생산세포주 유래 단백질이 제거되는 것을 확인하였다. 또한 개발된 ELISA 방법은 ICH 규정에 따라 validation을 실시한 결과 되어 객관적 검증을 받은 결과, 특이성, 직선성, 정확성, 정밀성의 기준을 만족하며 검출한도가 10.8 ppm인 방법임을 확인하였다.
Leucine zipper motif는 여러 개의 주기적인 leucine 잔기로 구성되어 amphipathic alpha helix형태의 구조를 나타내며 소수성 결합에 의해 이량체를 형성한다. 이 leucine zipper motif를 single chain Fv 항체의 C-terminus에 도입하면 leucine zipper motif의 소수성 결합에 의해 amphipathic alpha helix의 이량체가 형성되면서 융합된 single chain Fv 항체의 이량체 (Dimer) 형성 또한 유도할 수 있다. 이량체 형태의 single chain Fv 항체는 2개의 항원 결합부위를 갖게 되므로 단량체 형태의(monomer) single chain Fv 항체에 비해 항원 결합력(Avidity)이 증가 될 것이다. 이 개념에 기초하여 이전 연구에서 제조된 단량체 형태인 닭 single chain Fv 항체인 8C3 ScFv 항체의 C-terminus에 leucine zipper motif를 도입하여 이량체 형태의 8C3 ScFv 항체를 개발하였다. 이량체 8C3 ScFv 항체는 가금류의 대표적인 기생충 질병인 coccidiosis를 유발하는 Eimerian sporozoite에 특이적으로 결합하는 기능을 나타내었다. 또한 이량체 8C3 ScFv 항체는 avidity 증가로 인하여 단량체에 비해 항원 결합력이 약 3배 증가됨을 확인할 수 있었으며 단백질 회수율 또한 2배 증가되는 부수적인 효과를 얻을 수 있었다.
최근 급속도로 당뇨병 환자가 증가하면서 인슐린 시장이 크게 성장하고 있다. 또한 최근 식물체를 이용하여 의약용 단백질 생산이 경제적인 측면과 안정성 측면에서 매우 효과적임이 보고되고 있어 이를 이용한 분자농업이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 인슐린 단백질을 식물체에서 생산하기 위한 유전자 발현 construct를 설계하기 위한 실험으로서 식물발현용 preprominiinsulin construct를 제조하기 위한 단계적 실험을 수행하였다. 우선 proinsulin이 무세포 식물 전사/번역시스템에서 성공적으로 발현됨을 확인하였다. Prominiinsulin construct를 제조하여 대장균에서 발현시키는데 성공하였으며, 이를 트립신으로 절단한 후 인간 항인슐린 항체를 이용한 western 분석을 통하여 효과적으로 A-펩타이드와 B-펩타이드가 형성되며 이후 적절하게 접힘이 일어나고 hexamer로 조립됨을 확인하였다. 이후 식물체에서 재조합 인슐린 유전자가 발현되는지를 확인하기 위하여 RFP 결합 construct를 제조하여 담배의 현탁배양세포인 BY-2 세포에 형질전환시켜 RFP 결합 preprominiinsulin이 성공적으로 발현됨을 확인 하였다. 이러한 성공적인 연구 결과를 토대로 향후 이 construct는 RFP 단백질을 제거하여 35S 프로모터에 직접 유도되는 [N 말단 ${\rightarrow}$ tobacco E2 시그널 펩타이드 ${\rightarrow}$ B-펩타이드(1-29 AA) ${\rightarrow}$ AAK ${\rightarrow}$ A-펩타이드(1-21 AA) ${\rightarrow}$ RR ${\rightarrow}$ His6 ${\rightarrow}$ KDEL ${\rightarrow}$ C 말단] construct를 제조하여 담배 식물체에 형질전환시켜 분자농업을 통해 인간 인슐린 단백질을 생산하는데 활용하고자 한다.
When 3 recombinant Chinese hamster ovary (rCHO) cell lines, CHO/dhfr-B-22-4, $CS13-1.00^{\ast}$ and $CSl3-0.02^{\ast}$, were cultivated in hyperosmolar media resulting from NaCl addition, their specific foreign protein productivity increased with medium osmolality. Glycine betaine was found to have a strong osmoprotective effect on all 3 rCHO cell lines. Inclusion of 15 mM glycine betaine in hyperosmolar medim enabled rCHO cell lines to grow at 557-573 mOsm/kg where they could not grow in the absence of glycine betaine. However, effect of glycine betaine inclusion in hyperomolar medium on foreign protein production differed among rCHO cell lines. CHO/dhfr-B22-4 cells retained enhanced specific human thrombopoietin (hTPO) productivity in the presence of glycine betaine, and thereby, the maximum hTPO titer obtained at 573 mOsm/kg was increased by 72% over that obtained in the control culture with physiological osmolality (292 mOsm/kg). On the other hand, enhanced specific antibody productivity of $CSl3-1.00^{\ast}$ and $CSl3-0.02^{\ast}$ at elevated osmolality decreased significantly in the presence of glycine betaine at a cost of the recovery of cell growth. As a result, the maximum antibody titer at 557 mOsm/kg was similar to that obtained in the control culture with physiological osmolality. Taken together, efficacy of the simultanous use of hyperosmotic pressure and glycine betaine as a means to improve foreign protein production was variable among different rCHO cell lines.
Kim, Jang-Seoung;Chang, Ji-Hoon;Park, Eun-Jeong;Chung, Soo-Il;Yum, Jung-Sun
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제10권6호
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pp.865-872
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2000
Helocobacter phylori is the major cause of gastritis, peptic ulcer, and a principal risk factor for gastric cancer. As the firs step towards a vaccine against H. pylori infection, Hy.pylori urease was expressed and purified as a recombinant apoenzyme (rUrease) in E. coli. In order to develop an effective immunization protocol using rUrease, the host immune responses were evaluated after the oral immunization of mice with rUrease preparations plus cholera toxin relative to various conditions, such as the physical nature of the antigen, the frequency of the booster immunization, the dose of the antigen, and the route of administration. The protective efficacy was assessed using a quantitative culture following an H. pylori SS1 challenge. It was demonstrated that rUrease, due to its particulated nature, was more superior than the UreB subunit as a vaccine antigen. The oral immunization of rUrease elicited significant systemic and secretory antibody responses, and activated predominantly Th2-type cellular responses. The bacterial colonization was significantly reduced (~100-fold) in those mice immunized with three or four weekly oran doses of rUrease plus cholera toxin (p<0.05), when compared to the non-immunized/challenged controls. The protection correlated well with the elicited secretory IgA level against rUrease, and these secretory antibody responses were highly dependent on the frequency of the booster immunization, yet unaffected by the dose of the antigen (25-200$\mu\textrm{g}$). These results demonstrate the remarkable potential of rUrease as a vaccine antigen, thereby strengthening the possibility of developing an H. pylori vaccine for humans.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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