KR20240120818A - Vaccine compositions comprising recombinant Zika virus envelope proteins expressed from plants and preparation methods thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 지카바이러스(Zika virus) 외피단백질; 및 서열번호 12의 아미노산 서열로 이루어진 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질을 유효성분으로 포함하는 백신 조성물, 상기 재조합 지카바이러스 외피단백질을 식물체에서 생산하기 위한 재조합 벡터, 상기 벡터로 형질전환된 형질전환체 및 상기 재조합 지카바이러스 외피단백질의 생산 방법 등에 관한 것이다.The present invention relates to a vaccine composition comprising, as an active ingredient, a Zika virus envelope protein comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; and a recombinant Zika virus envelope protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc) consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12; a recombinant vector for producing the recombinant Zika virus envelope protein in a plant; a transformant transformed with the vector; and a method for producing the recombinant Zika virus envelope protein.
Description
본 발명은 식물에서 발현되는 비당쇄화된(aglycosylated) 인간 면역 글로불린 Fc 단편이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질을 포함하는 백신 조성물 및 이의 제조방법 등에 관한 것이다.The present invention relates to a vaccine composition comprising a recombinant Zika virus envelope protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment expressed in a plant, and a method for producing the same.
지카바이러스(Zika virus)는 모기를 매개체로 한 플라비바이러스 과(Flaviviridae family)의 플라비바이러스(flavivirus)로, 길랑-바레(Guillain-Barre) 증후군, 태아의 소두증 등을 유도하는 전염병이다. 지카바이러스는 2013년 프랑스 폴리네시아에서 발생한 이래 감염력 및 병원성이 증가하여 위험성이 대두되었고, 2015년 5월 브라질에서 첫 보고 후 중남미에서 급격히 확산되었으며 2016년 6월 1일 기준 최근 발생국가(2015년 이후) 53개국, 2015년 브라질에서만 44만-130만 명 감염 추정, 5월 26일 기준 소두증 확진 240여명, 의심 및 진단 진행 중인 사례가 5천여 건에 달하는 등 감염이 지속적으로 확산 추세에 있어 질병의 유행 가능성을 감안한다면 시장 규모가 매우 클 것으로 예측되나 현재까지 지카바이러스 감염 예방 방법에는 질병 매개체인 모기의 방제를 위한 에어로졸 살충제(aerosol insecticide) 외에는 특별한 예방 방법이 존재하지 않는다. Zika virus is a flavivirus of the Flaviviridae family transmitted by mosquitoes, and is an infectious disease that causes Guillain-Barre syndrome and microcephaly in fetuses. Since the Zika virus first appeared in French Polynesia in 2013, its infectivity and pathogenicity have increased, raising concerns about its danger. After its first report in Brazil in May 2015, it has rapidly spread in Central and South America. As of June 1, 2016, there are 53 countries with recent outbreaks (since 2015), an estimated 440,000 to 1.3 million infections in Brazil alone in 2015, and approximately 240 confirmed cases of microcephaly as of May 26, with approximately 5,000 suspected and under-diagnosis cases. Given the continued spread of the infection, the market size is expected to be very large considering the possibility of an epidemic. However, as of now, there is no special preventive method for Zika virus infection other than aerosol insecticides to control mosquitoes, the vector of the disease.
최근에는 지카바이러스에 대응할 백신의 개발로서 사백신과 대장균(E. coli) 발현 시스템을 이용한 재조합 단백질 발현을 통한 백신 개발이 진행 중에 있으나, 생백신 또는 사백신으로 대표되는 기존의 백신은 독성을 나타낼 수 있다는 단점이 있으며, 특히 생백신은 돌연변이에 의한 부작용 등의 우려가 있다. 또한, 대장균 재조합 발현 시스템의 경우 저렴한 균주 유지비용과 단순한 배지 조성 및 배양 조건, 생산 공정의 단순화 등의 장점이 있으나 이종 단백질에 대한 면역반응이 일어나는 등의 부작용을 유발할 우려가 있다. 따라서 상기와 같은 부작용을 최소화함과 동시에 면역원성 및 방어효능이 뛰어난 지카바이러스 백신의 필요성이 요구되고 있는 실정이다.Recently, the development of vaccines against Zika virus is in progress through the development of inactivated vaccines and recombinant protein expression using the E. coli expression system. However, existing vaccines represented by live or inactivated vaccines have the disadvantage of exhibiting toxicity, and in particular, live vaccines have concerns about side effects due to mutations. In addition, although the E. coli recombinant expression system has the advantages of low strain maintenance costs, simple medium composition and culture conditions, and simplification of the production process, there is a concern that it may cause side effects such as an immune response to a foreign protein. Therefore, there is a need for a Zika virus vaccine that minimizes the above side effects and has excellent immunogenicity and defensive efficacy.
한편, 의료산업계에서는 효율적으로 백신용 항원 단백질을 생산하고 백신을 제조하기 위해 단기간에 유용 생리활성 물질을 대량생산할 수 있는 시스템의 개발이 요구되고 있으며, 식물체를 이용한 유용 생리활성 물질의 생산은, 동물세포나 미생물에서 합성하여 단백질을 생산하는 방법에서 발생할 수 있는 여러 가지 오염원을 원천 배제할 수 있으며, 해당 유용물질의 수요가 급증할 때 대량생산에 필요한 설비 기술이나 비용 면에서 기존의 동물세포 시스템과 비교하면 절대적으로 유리하기 때문에, 최단기간에 저비용으로 대량생산이 가능하다는 장점으로 인해 최근 백신 개발 및 치료제 개발 등 의료산업 분야에 널리 사용되고 있다.Meanwhile, in the medical industry, there is a demand for the development of a system that can efficiently produce vaccine antigen proteins and mass-produce useful physiologically active substances in a short period of time to manufacture vaccines. Production of useful physiologically active substances using plants can eliminate various sources of contamination that may arise from the method of producing proteins by synthesizing them in animal cells or microorganisms, and is absolutely advantageous compared to the existing animal cell system in terms of facility technology and cost required for mass production when the demand for the relevant useful substances suddenly increases. Therefore, it is widely used in the medical industry, such as in vaccine development and therapeutic development, due to its advantage of enabling mass production at low cost in the shortest period of time.
현재, 식물을 이용한 생산시스템은 외래 단백질을 합성하기 위하여 상업적으로 이용되고 있으며, 식물세포의 번역 후 변형은 동물세포에서 이루어지는 것과 매우 유사하여 정확하게 복합 단백질(Multimeric protein)을 생성할 수 있다. 식물 시스템을 이용하여 생산한 당단백질의 경우, 당화(Glycosylation)되는 아미노산 잔기는 원래의 단백질에서와 동일하게 일어난다.Currently, plant-based production systems are being used commercially to synthesize foreign proteins, and the posttranslational modifications in plant cells are very similar to those in animal cells, allowing for the precise production of multimeric proteins. In the case of glycoproteins produced using plant systems, the amino acid residues that are glycosylated are identical to those in the original protein.
따라서, 식물 발현 시스템을 이용하여 유용 생리활성 물질인 단백질을 생산하는 방법이 동물세포나 미생물을 이용하여 생산하는 방법을 대체할 수 있는 잠재적인 가능성이 있어 최근에 주목을 받고 있다. 현재 식물 발현시스템을 이용하여 개발이 시도되는 백신은 병원성인 경우, 세균이나 바이러스의 점막 감염에 필수적인 부착(Adhesion) 기능을 수행하는 단백질과 세균의 독성을 나타내는 독소 단백질, 바이러스의 구조를 이루는 구조 단백질들이 항원으로 주로 이용되고 있으며, 비병원성 질병의 경우에는 질병을 일으키는 물질이나 원인 물질을 생산하는 주된 효소가 항원으로 이용되고 있다. 지금까지의 연구 결과로 식물체에서 유래된 재조합 항원 단백질은 동물 유래 백신과 동일한 기능을 갖는 구조로 되어 있음이 보고되고 있어, 이를 응용한 다양한 연구가 요구되고 있다.Therefore, the method of producing proteins, which are useful physiologically active substances, using plant expression systems has recently attracted attention because of its potential to replace the method of producing them using animal cells or microorganisms. Currently, vaccines being developed using plant expression systems mainly use proteins that perform the adhesion function essential for bacterial or viral mucosal infection, toxin proteins that exhibit bacterial toxicity, and structural proteins that form the structure of viruses as antigens in the case of pathogenic diseases, and in the case of non-pathogenic diseases, the main enzymes that produce disease-causing substances or causative substances are used as antigens. Research results so far have reported that recombinant antigen proteins derived from plants have a structure that has the same function as vaccines derived from animals, and various studies applying this are required.
본 발명은 상기와 같은 지카바이러스 백신의 개발 필요성 및 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 식물체를 이용하여 효율적인 생산이 가능할 뿐만 아니라, 높은 면역원성(immunogenicity) 및 바이러스 중화능(neutralization ability)을 나타내는 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질 및 이를 유효성분으로 포함하는 백신 조성물을 개발하여 본 발명을 완성하였다. The present invention was derived to solve the above-mentioned need for the development of a Zika virus vaccine and the problems in the prior art, and the present invention was completed by developing a recombinant Zika virus envelope protein fused with an aglycosylated human Fc (aghFc) fragment, which not only enables efficient production using plants but also exhibits high immunogenicity and virus neutralization ability, and a vaccine composition containing the same as an active ingredient.
이에, 본 발명의 목적은 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 지카바이러스 외피단백질의 유전자를 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 및 서열번호 12의 아미노산 서열로 이루어진 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는, 지카바이러스 외피단백질 발현용 재조합 벡터를 제공하는 것이다.Accordingly, the purpose of the present invention is to provide a recombinant vector for expressing the Zika virus envelope protein, comprising a polynucleotide encoding a gene for the Zika virus envelope protein consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; and a polynucleotide encoding an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aglycosylated human Fc; aghFc) consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12.
본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 재조합 벡터로 형질전환된, 형질전환체를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a transformant transformed with a recombinant vector according to the present invention.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 재조합 벡터를 이용하여 제조된, 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a recombinant Zika virus envelope protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aglycosylated human Fc; aghFc), which is produced using a recombinant vector according to the present invention.
본 발명의 또 다른 목적은 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질의 생산 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a recombinant Zika virus envelope protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aglycosylated human Fc; aghFc).
본 발명의 또 다른 목적은 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 지카바이러스(Zika virus) 외피단백질; 및 서열번호 12의 아미노산 서열로 이루어진 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질을 유효성분으로 포함하는 백신 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a vaccine composition comprising, as an active ingredient, a Zika virus envelope protein comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; and a recombinant Zika virus envelope protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc) consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by a person having ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the description below.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 지카바이러스 외피단백질의 유전자를 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 및 서열번호 12의 아미노산 서열로 이루어진 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는, 지카바이러스 외피단백질 발현용 재조합 벡터를 제공한다.To achieve the above object, the present invention provides a recombinant vector for expressing the Zika virus envelope protein, comprising a polynucleotide encoding a gene for the Zika virus envelope protein consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; and a polynucleotide encoding an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aglycosylated human Fc; aghFc) consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12.
본 발명의 일 구현예로, 상기 재조합 벡터는 서열번호 10의 아미노산 서열로 이루어진 펩티드 링커(peptide linker) L을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In one embodiment of the present invention, the recombinant vector may further include, but is not limited to, a polynucleotide encoding a peptide linker L consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 10.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 재조합 벡터는 서열번호 15의 염기서열로 이루어진 KDEL 폴리뉴클레오티드를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In another embodiment of the present invention, the recombinant vector may further comprise a KDEL polynucleotide consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 15, but is not limited thereto.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 재조합 벡터는 서열번호 16의 아미노산 서열을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 또는 서열번호 17의 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오티드를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In another embodiment of the present invention, the recombinant vector may include, but is not limited to, a polynucleotide encoding an amino acid sequence of SEQ ID NO: 16 or a polynucleotide consisting of a base sequence of SEQ ID NO: 17.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 재조합 벡터는 식물체에서 발현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In another embodiment of the present invention, the recombinant vector can be expressed in a plant, but is not limited thereto.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 재조합 벡터로 형질전환된, 형질전환체를 제공한다.In addition, the present invention provides a transformant transformed with a recombinant vector according to the present invention.
본 발명의 일 구현예로, 상기 형질전환체는 식물체일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In one embodiment of the present invention, the transformant may be a plant, but is not limited thereto.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 재조합 벡터를 이용하여 제조된, 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질을 제공한다.In addition, the present invention provides a recombinant Zika virus envelope protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aglycosylated human Fc; aghFc), which is produced using a recombinant vector according to the present invention.
본 발명의 일 구현예로, 상기 재조합 지카바이러스 외피단백질은 서열번호 16의 아미노산 서열로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In one embodiment of the present invention, the recombinant Zika virus envelope protein may be composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16, but is not limited thereto.
또한, 본 발명은 (a) 본 발명에 따른 재조합 벡터를 식물체에 형질전환시키는 단계; 및 (b) 상기 식물체로부터 지카바이러스 외피단백질; 및 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질을 분리 및 정제하는 단계를 포함하는, 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질의 생산 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a recombinant Zika virus coat protein fused with an aglycosylated human Fc fragment (aghFc), comprising the steps of: (a) transforming a plant with a recombinant vector according to the present invention; and (b) isolating and purifying a Zika virus coat protein and a recombinant Zika virus coat protein fused with an aglycosylated human Fc fragment (aghFc) from the plant.
본 발명의 일 구현예로, 상기 단계 (a)의 형질전환은 아그로박테리움(Agrobacterium)-매개 형질전환일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In one embodiment of the present invention, the transformation in step (a) may be, but is not limited to, Agrobacterium-mediated transformation.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 단계 (b)의 정제는 수용성 분획을 사용하여 정제할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In another embodiment of the present invention, the purification in step (b) may be performed using a water-soluble fraction, but is not limited thereto.
또한, 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 지카바이러스(Zika virus) 외피단백질; 및 서열번호 12의 아미노산 서열로 이루어진 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질을 유효성분으로 포함하는 백신 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a vaccine composition comprising, as an active ingredient, a Zika virus envelope protein comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; and a recombinant Zika virus envelope protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc) consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12.
또한, 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 지카바이러스(Zika virus) 외피단백질; 및 서열번호 12의 아미노산 서열로 이루어진 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질을 유효성분으로 포함하는 백신 조성물을 이를 필요로 하는 대상체에 투여하는 단계를 포함하는, 지카바이러스 감염증의 예방 또는 치료 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for preventing or treating Zika virus infection, comprising a step of administering to a subject in need thereof a vaccine composition comprising, as an active ingredient, a recombinant Zika virus envelope protein fused with an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; and an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc) having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12.
또한, 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 지카바이러스(Zika virus) 외피단백질; 및 서열번호 12의 아미노산 서열로 이루어진 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질을 유효성분으로 포함하는 조성물의, 지카바이러스 감염증의 예방 또는 치료 용도를 제공한다.In addition, the present invention provides a composition comprising, as an active ingredient, a recombinant Zika virus envelope protein fused with an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; and an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc) having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12, for use in the prevention or treatment of Zika virus infection.
또한, 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 지카바이러스(Zika virus) 외피단백질; 및 서열번호 12의 아미노산 서열로 이루어진 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질의 지카바이러스 감염증에 이용되는 백신을 생산하기 위한 용도를 제공한다.In addition, the present invention provides a use for producing a vaccine for Zika virus infection, comprising a Zika virus envelope protein comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; and a recombinant Zika virus envelope protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc) comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12.
본 발명의 일 구현예로, 상기 재조합 지카바이러스 외피단백질에 KDEL(Lysine-aspartic acid-glutamic acid-leucine)이 더 융합될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In one embodiment of the present invention, KDEL (Lysine-aspartic acid-glutamic acid-leucine) may be further fused to the recombinant Zika virus envelope protein, but is not limited thereto.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 재조합 지카바이러스 외피단백질에 펩티드 링커인 서열번호 10의 아미노산 서열로 이루어진 L이 더 융합될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In another embodiment of the present invention, L, consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 10, which is a peptide linker, may be further fused to the recombinant Zika virus envelope protein, but is not limited thereto.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 재조합 지카바이러스 외피단백질은 서열번호 16의 아미노산 서열로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In another embodiment of the present invention, the recombinant Zika virus envelope protein may be composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16, but is not limited thereto.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 백신 조성물은 하기 애주번트(adjuvant) 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다:In another embodiment of the present invention, the vaccine composition may further comprise one or more of the following adjuvants, but is not limited thereto:
a) 알럼(Alum);a) Alum;
b) MPL(monophosphoryl lipid A);b) MPL (monophosphoryl lipid A);
c) 알럼(Alum) 및 MPL(monophosphoryl lipid A)의 혼합물;c) a mixture of alum and monophosphoryl lipid A (MPL);
d) 디아실-리포폴리사카라이드(Deacyl-lipooligosaccharide);d) Deacyl-lipooligosaccharide;
e) 디아실-리포폴리사카라이드(Deacyl-lipooligosaccharide) 및 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide)의 혼합물; 및e) a mixture of diacyl-lipooligosaccharide and aluminum hydroxide; and
f) 디아실-리포폴리사카라이드(Deacyl-lipooligosaccharide), 양이온성 리포좀(Cationic liposome), 및 QS21의 혼합물.f) A mixture of diacyl-lipooligosaccharide, cationic liposome, and QS21.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 백신 조성물은 1회 투여 용량(dose) 당 1 내지 30 μg의 재조합 지카바이러스 외피단백질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In another embodiment of the present invention, the vaccine composition may comprise, but is not limited to, 1 to 30 μg of recombinant Zika virus envelope protein per dose.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 백신 조성물은 하기 특징 중 하나 이상을 만족할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다:In another embodiment of the present invention, the vaccine composition may satisfy one or more of the following characteristics, but is not limited thereto:
a) 지카바이러스 PRVABC59 스트레인, 지카바이러스 MR766 스트레인 및 뎅기 바이러스(Dengue virus) 타입-2로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상에 대한 방어능이 있음;a) having protective activity against at least one species selected from the group consisting of Zika virus strain PRVABC59, Zika virus strain MR766 and Dengue virus type-2;
b) 인터페론-감마(IFN-γ), 종양괴사인자-알파(TNF-α), 인터루킨-4(IL-4), 및 인터루킨-6(IL-6)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 분비를 촉진시킴; 및b) promoting the secretion of at least one selected from the group consisting of interferon-gamma (IFN-γ), tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), interleukin-4 (IL-4), and interleukin-6 (IL-6); and
c) 모체 이행 항체(maternal antibody)의 형성을 유도함.c) Induces the formation of maternal antibodies.
본 발명의 재조합 지카바이러스 외피단백질은 식물 특이적 당화에 의한 Fc 단편에 대한 의도하지 않은 면역반응이 일어나지 않도록 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)을 융합하여 식물체에서도 효과적으로 발현될 뿐만 아니라 체내에서 항원으로 작용하여 높은 면역원성 및 바이러스 중화능을 나타내므로 신규한 지카바이러스 백신으로서 사용할 수 있다.The recombinant Zika virus coat protein of the present invention is effectively expressed in plants by fusing an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aglycosylated human Fc; aghFc) to prevent an unintended immune response to the Fc fragment due to plant-specific glycosylation, and also acts as an antigen in the body, exhibiting high immunogenicity and virus neutralizing ability, and thus can be used as a novel Zika virus vaccine.
또한, 본 발명에 따른 재조합 지카바이러스 외피단백질 함유 백신 조성물을 접종한 마우스의 면역세포는 외부자극 항원에 대한 특이적 사이토카인(cytokine)인 인터페론-감마(IFN-γ), 종양괴사인자-알파(TNF-α), 인터루킨-4(IL-4), 및 인터루킨-6(IL-6)의 생산이 특이적으로 증가하는 것으로 나타나, 지카바이러스 감염에 대하여 면역학적 방어/예방 효능이 상승된다는 것이 밝혀졌다. 따라서 본 발명의 백신 조성물은 지카바이러스 감염증의 예방에 유용하게 사용될 수 있다.In addition, it was revealed that the immune cells of mice vaccinated with the vaccine composition containing the recombinant Zika virus envelope protein according to the present invention specifically increased the production of specific cytokines, interferon-gamma (IFN-γ), tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), interleukin-4 (IL-4), and interleukin-6 (IL-6), in response to external stimulus antigens, thereby enhancing the immunological defense/prevention efficacy against Zika virus infection. Therefore, the vaccine composition of the present invention can be usefully used in the prevention of Zika virus infection.
도 1은 식물체에서 두 가지의 재조합 지카바이러스 외피단백질의 발현을 위한 발현 카세트(cassette)의 유전자 배열을 나타낸 개열지도이다 (약어, 이하 동일: NB, new chaperone binding protein; Zika Env, Zika envelope protein ectodomain; hFc, Fc fragment of human immunoglobulin heavy chain; HDEL, histidine-aspartic acid-glutamic acid-leucine tag; L, peptide linker; aghFc, aglycosylated hFc; KDEL, Lysine-aspartic acid-glutamic acid-leucine tag).
도 2는 식물체에서 pTEX-NB:ZikaEnv:aghFc을 발현시키고, 이를 웨스턴 블롯팅으로 확인한 결과를 나타낸 도면이다 (T, 총 분획; S, 수용성 분획; P, 펠릿 분획).
도 3은 재조합 지카바이러스 외피단백질 ZikaEnv:aghFc와 ZikaEnv:hFc의 벡터별 용해성(solubility) 및 발현 수준을 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 식물체로부터 재조합 지카바이러스 외피단백질 ZikaEnv:aghFc을 분리정제한 결과를 나타낸 것으로, 식물체로부터 재조합 지카바이러스 외피단백질 ZikaEnv:aghFc을 분리 정제하는 과정에서 레진(resin)과의 결합 여부를 확인하기 위한 웨스턴 블롯팅 결과(좌측) 및 식물체로부터 분리정제된 재조합 지카바이러스 외피단백질 ZikaEnv:aghFc을 전기영동(SDS-PAGE)한 후 쿠마시 염색법(Coomassie staining)을 통해 확인한 결과(우측)를 나타낸 도면이다 (T: total plant extract, FT: flow-through).
도 5는 마우스에 백신 후보군을 1-3회 접종하고, 7일에서 14일 후 안와 채혈을 통해 분리한 혈청을 Indirect ELISA를 이용하여 항체가를 측정한 결과를 나타낸 것으로, A는 접종 및 채혈 일정을 표시한 흐름도이고, B와 C는 면역화된 마우스 혈청에서 ZikaEnv:aghFc와 ZikaEnv:hFc를 인식하는 항체의 수준을 그룹에 따라 비교한 그래프이다(one-way ANOVA; *, p < 0.05; **, p < 0.01; ***, p <0.001).
도 6은 마우스에 백신 후보군을 각각 3회 접종하고, 7일 후(day 49) 분리한 비장면역세포를 각각의 지카바이러스 외피단백질 항원으로 48시간 동안 자극하여 ELISA 분석을 통해 IFN-γ(A), TNF-α(B), IL-4(C), IL-6(D) 생산량을 측정한 결과를 나타낸 도면이다(one-way ANOVA; *, p < 0.05; **, p < 0.01; ***, p < 0.001).
도 7a 내지 도 7d는 마우스에 백신 후보군을 각각 3회 접종하고 7일 후(day 49) 분리한 비장면역세포를 각각의 지카바이러스 외피단백질 항원으로 12시간 동안 자극하여 유세포 분석을 통해 IFN-γ 및 TNF-α를 생산하는 CD4, CD8 T 세포(CD4+, CD8+)의 발현을 확인한 결과를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 7a 및 도 7d는 CD4 T 세포의 발현을 확인한 결과, 도 7c 및 도 7d는 CD8 T 세포의 발현을 확인한 결과를 나타낸 것임.
도 8은 마우스에 백신 후보군을 1-3회 접종하고, 7일에서 14일 후 안와 채혈을 통해 분리한 혈청을 Indirect ELISA를 이용하여 항체가를 측정한 결과를 나타낸 것으로, A는 접종 및 채혈 일정을 표시한 흐름도이고, B와 C는 면역화된 마우스 혈청에서 ZikaEnv:aghFc와 ZikaEnv:hFc를 인식하는 항체의 수준을 그룹에 따라 비교한 그래프이다(one-way ANOVA; *, p < 0.05; **, p < 0.01; ***, p <0.001).
도 9는 마우스에 백신 후보군을 각각 3회 접종하고, 7일 후(day 49) 분리한 비장면역세포를 각각의 지카바이러스 외피단백질 항원으로 48시간 동안 자극하여 ELISA 분석을 통해 IFN-γ, TNF-α, IL-4, IL-6 생산량을 측정한 결과를 나타낸 도면이다(one-way ANOVA; *, p < 0.05; **, p < 0.01; ***, p < 0.001).
도 10은 마우스에 백신 후보군을 각각 3회 접종하고 7일 후(day 49) 분리한 비장면역세포를 각각의 지카바이러스 외피단백질 항원으로 12시간 동안 자극하여 유세포 분석을 통해 IFN-γ 및 TNF-α를 생산하는 CD4, CD8 T 세포(CD4+, CD8+)의 발현을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 마우스에 백신 후보군을 1-3회 접종하고, 7일에서 14일 후 안와 채혈을 통해 분리한 혈청을 Indirect ELISA를 이용하여 항체가를 측정한 결과를 나타낸 것으로, A는 접종 및 채혈 일정을 표시한 흐름도이고, B는 면역화된 마우스 혈청에서 ZikaEnv:aghFc를 인식하는 항체의 수준을 그룹에 따라 비교한 그래프이다 (one-way ANOVA; *, p < 0.05; **, p < 0.01; ***, p <0.001).
도 12는 마우스에 백신 후보군을 1-3회 접종하고, 7일에서 14일 후 안와 채혈을 통해 분리한 혈청을 ELISA kit(Alphadiagnostic, RV-403120-1)을 이용하여 ZIKV envelope protein 특이적 IgG 항체가를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다(one-way ANOVA; *, p < 0.05; **, p < 0.01; ***, p <0.001).
도 13은 마우스에 백신 후보군을 1-3회 접종하고, 7일에서 14일 후 안와 채혈을 통해 분리한 혈청을 Plaque reduction neutralization test(PRNT)를 이용하여 중화항체가를 측정한 결과를 나타낸 도면이다 (one-way ANOVA; *, p < 0.05; **, p < 0.01; ***, p <0.001).
도 14는 마우스에 백신 후보군을 각각 3회 접종하고, 7일 후(day 49) 분리한 비장면역세포를 지카바이러스 외피단백질 항원으로 48시간 동안 자극하여 ELISA 분석을 통해 IFN-γ, TNF-α, IL-4, IL-6 생산량을 측정한 결과를 나타낸 도면이다 (one-way ANOVA; *, p < 0.05; **, p < 0.01; ***, p < 0.001).
도 15는 마우스에 백신 후보군을 각각 3회 접종하고 7일 후(day 49) 분리한 비장면역세포를 지카바이러스 외피단백질 항원으로 12시간 동안 자극하여 유세포 분석을 통해 IFN-γ 및 TNF-α를 생산하는 CD4, CD8 T 세포(CD4+, CD8+)의 발현을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 16a는 마우스에 백신 후보군을 각각 3회 접종하고, 7일 후 교배시켜 얻은 새끼 마우스에서 안와 채혈을 통해 분리한 혈청을 Indirect ELISA를 이용하여 모체 이행 IgG 항체를 확인한 결과를 나타낸 도면이다 (one-way ANOVA; *, p < 0.05; **, p < 0.01; ***, p < 0.001).
도 16b는 마우스에 백신 후보군을 각각 3회 접종하고, 7일 후 교배시켜 얻은 새끼 마우스에서 안와 채혈을 통해 분리한 혈청을 Plaque reduction neutralization test(PRNT)이용하여 모체 이행 중화항체가를 확인한 결과를 나타낸 도면이다 (one-way ANOVA; *, p < 0.05; **, p < 0.01; ***, p < 0.001).
도 17 내지 도 19는 마우스에 백신 후보군을 각각 3회 접종하고, 7일 후 교배시켜 얻은 새끼 마우스에 두 종의 지카바이러스 또는 뎅기 바이러스 타입 2를 공격접종하여 생존율(도 17), 체중 변화(도 18), 및 이상행동(도 19)을 관찰한 결과를 나타낸 도면이다.
도 20은 마우스에 백신 후보군을 각각 3회 접종하고, 7일 후 교배시켜 얻은 새끼 마우스에 두 종의 지카바이러스 또는 뎅기 바이러스 타입 2를 공격 접종한 후 뇌 내 바이러스 양을 qRT-PCR 분석으로 측정한 결과를 나타낸 도면이다 (one-way ANOVA; *, p < 0.05; **, p < 0.01; ***, p < 0.001).Figure 1 is a cleavage map showing the gene arrangement of the expression cassette for expression of two recombinant Zika virus envelope proteins in plants (Abbreviations, hereinafter the same: NB, new chaperone binding protein; Zika Env, Zika envelope protein ectodomain; hFc, Fc fragment of human immunoglobulin heavy chain; HDEL, histidine-aspartic acid-glutamic acid-leucine tag; L, peptide linker; aghFc, aglycosylated hFc; KDEL, Lysine-aspartic acid-glutamic acid-leucine tag).
Figure 2 is a drawing showing the expression of pTEX-NB:ZikaEnv:aghFc in plants and the results confirmed by Western blotting (T, total fraction; S, water-soluble fraction; P, pellet fraction).
Figure 3 is a diagram showing the results of comparing the solubility and expression levels of recombinant Zika virus envelope proteins ZikaEnv:aghFc and ZikaEnv:hFc by vector.
Figure 4 shows the results of isolating and purifying the recombinant Zika virus envelope protein ZikaEnv:aghFc from a plant. It is a drawing showing the results of Western blotting to confirm binding to resin during the process of isolating and purifying the recombinant Zika virus envelope protein ZikaEnv:aghFc from a plant (left) and the results of Coomassie staining after electrophoresis (SDS-PAGE) of the recombinant Zika virus envelope protein ZikaEnv:aghFc isolated and purified from the plant (right) (T: total plant extract, FT: flow-through).
Figure 5 shows the results of measuring antibody titers using indirect ELISA on serum isolated through orbital blood collection 7 to 14 days after vaccinating mice with vaccine candidates 1 to 3 times. A is a flow chart showing the vaccination and blood collection schedule, and B and C are graphs comparing the levels of antibodies recognizing ZikaEnv:aghFc and ZikaEnv:hFc in the sera of immunized mice by group (one-way ANOVA; *, p <0.05; **, p <0.01; ***, p < 0.001).
Figure 6 is a diagram showing the results of measuring the production of IFN-γ (A), TNF-α (B), IL-4 (C), and IL-6 (D) by ELISA analysis after 7 days (day 49) of the isolated spleen immune cells, which were stimulated with each Zika virus envelope protein antigen for 48 hours after each vaccination with three doses of the vaccine candidates in mice (one-way ANOVA; *, p <0.05; **, p <0.01; ***, p < 0.001).
Figures 7a to 7d are drawings showing the results of confirming the expression of CD4, CD8 T cells (CD4+, CD8+) producing IFN-γ and TNF-α by flow cytometry analysis after 7 days (day 49) of spleen immune cells isolated after 3 doses of each vaccine candidate were stimulated with each Zika virus envelope protein antigen for 12 hours. Specifically, Figures 7a and 7d show the results of confirming the expression of CD4 T cells, and Figures 7c and 7d show the results of confirming the expression of CD8 T cells.
Figure 8 shows the results of measuring antibody titers using indirect ELISA on serum isolated through orbital blood collection 7 to 14 days after vaccinating mice 1 to 3 times with vaccine candidates. A is a flow chart showing the vaccination and blood collection schedule, and B and C are graphs comparing the levels of antibodies recognizing ZikaEnv:aghFc and ZikaEnv:hFc in the serum of immunized mice by group (one-way ANOVA; *, p <0.05; **, p <0.01; ***, p < 0.001).
Figure 9 is a diagram showing the results of measuring the production of IFN-γ, TNF-α, IL-4, and IL-6 by ELISA analysis after 7 days (day 49) of the isolated spleen immune cells, which were stimulated with each Zika virus envelope protein antigen for 48 hours after each vaccination with three doses of the vaccine candidates in mice (one-way ANOVA; *, p <0.05; **, p <0.01; ***, p < 0.001).
Figure 10 is a diagram showing the results of confirming the expression of CD4, CD8 T cells (CD4+, CD8+) producing IFN-γ and TNF-α by flow cytometry analysis after 7 days (day 49) of spleen immune cells isolated from mice vaccinated three times with each vaccine candidate and stimulating them with each Zika virus envelope protein antigen for 12 hours.
Figure 11 shows the results of measuring antibody titers using indirect ELISA on serum isolated through orbital blood collection 7 to 14 days after vaccinating mice with vaccine candidates 1 to 3 times. A is a flow chart showing the vaccination and blood collection schedule, and B is a graph comparing the levels of antibodies recognizing ZikaEnv:aghFc in the serum of immunized mice by group (one-way ANOVA; *, p <0.05; **, p <0.01; ***, p < 0.001).
Figure 12 is a graph showing the results of measuring ZIKV envelope protein-specific IgG antibody titers using an ELISA kit (Alphadiagnostic, RV-403120-1) on serum isolated through orbital blood collection 7 to 14 days after vaccinating mice 1 to 3 times with the vaccine candidates (one-way ANOVA; *, p <0.05; **, p <0.01; ***, p < 0.001).
Figure 13 is a diagram showing the results of measuring neutralizing antibody titers using plaque reduction neutralization test (PRNT) on serum isolated through orbital blood collection 7 to 14 days after vaccinating mice 1 to 3 times with vaccine candidates (one-way ANOVA; *, p <0.05; **, p <0.01; ***, p < 0.001).
Figure 14 shows the results of measuring the production of IFN-γ, TNF-α, IL-4, and IL-6 by ELISA analysis after spleen immune cells isolated 7 days later (day 49) were stimulated with Zika virus envelope protein antigen for 48 hours after each vaccination with three doses of the vaccine candidates in mice (one-way ANOVA; *, p <0.05; **, p <0.01; ***, p < 0.001).
Figure 15 is a diagram showing the results of confirming the expression of CD4, CD8 T cells (CD4+, CD8+) producing IFN-γ and TNF-α by flow cytometry analysis after 7 days (day 49) of spleen immune cells isolated after vaccinating mice three times each with each vaccine candidate and stimulating them with the Zika virus envelope protein antigen for 12 hours.
Figure 16a is a diagram showing the results of confirming maternal IgG antibodies using indirect ELISA on serum isolated through orbital blood collection from offspring mice obtained by mating 7 days after inoculating mice three times with each vaccine candidate (one-way ANOVA; *, p <0.05; **, p <0.01; ***, p < 0.001).
Figure 16b is a diagram showing the results of confirming maternal transfer neutralizing antibody titers using plaque reduction neutralization test (PRNT) on serum isolated through orbital blood collection from offspring mice obtained by mating 7 days after inoculating mice three times with each vaccine candidate (one-way ANOVA; *, p <0.05; **, p <0.01; ***, p < 0.001).
Figures 17 to 19 are drawings showing the results of observing the survival rate (Figure 17), weight change (Figure 18), and abnormal behavior (Figure 19) by inoculating mice three times with each vaccine candidate, mating them 7 days later, and challenging the resulting offspring with two types of Zika virus or dengue virus type 2.
Figure 20 is a diagram showing the results of measuring the amount of virus in the brain by qRT-PCR analysis after vaccinating mice three times with each vaccine candidate and challenging the offspring obtained by mating with two types of Zika virus or dengue virus type 2 7 days later (one-way ANOVA; *, p <0.05; **, p <0.01; ***, p < 0.001).
본 발명자들은 생체 내 부작용을 최소화하며 생산 비용을 절감할 수 있는 지카 바이러스 백신을 개발하고자 예의 연구한 결과, 식물 특이적 당화에 의한 Fc 단편에 대한 의도하지 않은 면역반응이 일어나지 않도록 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)이 지카바이러스 외피단백질에 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질을 개발하였으며, 개발한 재조합 지카바이러스 외피단백질이 식물체에서도 효과적으로 발현될 뿐만 아니라 체내에서 항원으로 작용하여 높은 면역원성 및 바이러스 중화능을 나타내는 것을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.The present inventors conducted extensive research to develop a Zika virus vaccine that can minimize in vivo side effects and reduce production costs, and as a result, developed a recombinant Zika virus coat protein in which an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aglycosylated human Fc; aghFc) is fused to the Zika virus coat protein to prevent unintended immune responses to the Fc fragment due to plant-specific glycosylation, and completed the present invention by confirming that the developed recombinant Zika virus coat protein is not only effectively expressed in plants but also acts as an antigen in the body, exhibiting high immunogenicity and virus neutralizing ability.
이하, 본 발명에 대해 상세하게 설명한다. 다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used in this specification have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used in this specification is well known and commonly used in the art.
본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 지카바이러스 외피단백질의 유전자를 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 및 서열번호 12의 아미노산 서열로 이루어진 비당쇄화된(aglycosylated) 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aghFc)을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 지카바이러스 외피단백질 발현용 재조합 벡터를 제공할 수 있다.The present invention can provide a recombinant vector for expressing Zika virus envelope protein, comprising a polynucleotide encoding a gene for Zika virus envelope protein consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; and a polynucleotide encoding an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc) consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12.
지카바이러스 감염증을 포함한 바이러스성 질병을 예방하기 위한 백신들은 단백질의 접힘(folding), 당화과정(glycosylation) 등의 문제로 인하여 박테리아를 이용하지 못하고, 주로 동물 세포를 이용하여 생산되고 있다.Vaccines to prevent viral diseases, including Zika virus infection, cannot be produced using bacteria due to problems with protein folding and glycosylation, and are mainly produced using animal cells.
그러나, 동물 세포를 이용한 백신 생산 방법은 대량 생산을 위한 설비 확충에 큰 비용이 소요되기 때문에 제조가 용이하지 않고, 백신의 가격이 고가인 경우가 대부분이다. 또한, 동물 세포를 이용하여 제조된 비활성 바이러스 백신들은 저장이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 동물에게 감염 가능한 바이러스에 오염될 가능성이 높다는 단점을 가지고 있다. 그러나, 본 발명은 식물체에서 본 발명에 따른 재조합 지카바이러스 외피단백질을 발현할 수 있도록 하여 이러한 단점을 보완하였다. 즉 식물 세포는 동물 세포와 달리 동물에게 감염 가능한 바이러스에 오염될 가능성이 매우 낮고, 경작 면적만 확보되면 언제든지 대량 생산이 가능할 뿐만 아니라, 식물체를 통하여 장기 보관이 가능하기 때문에, 안정적으로 저렴한 백신의 생산이 가능하다.However, the method of producing a vaccine using animal cells is not easy to manufacture because it requires a lot of cost for expanding facilities for mass production, and the vaccine is often expensive. In addition, inactivated virus vaccines manufactured using animal cells are not only difficult to store, but also have the disadvantage of being highly likely to be contaminated with viruses that can infect animals. However, the present invention complements these disadvantages by enabling the recombinant Zika virus envelope protein according to the present invention to be expressed in a plant. That is, unlike animal cells, plant cells have a very low possibility of being contaminated with viruses that can infect animals, and mass production is possible at any time as long as the cultivation area is secured. In addition, since long-term storage is possible through plants, stable and inexpensive vaccine production is possible.
따라서, 본 발명에 따른 지카바이러스 외피단백질 발현용 재조합 벡터는 식물체에서 발현될 수 있는 식물 발현용 재조합 벡터이다.Therefore, the recombinant vector for expressing the Zika virus envelope protein according to the present invention is a recombinant vector for plant expression that can be expressed in a plant.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 벡터는 NB(new chaperone binding protein)을 코딩하는 폴리뉴클레오티드, L을 코딩하는 폴리뉴클레오티드, KDEL(Lys-Asp-Glu-Leu) 태그를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 등을 추가로 포함할 수 있다.In one specific embodiment of the present invention, the recombinant vector may additionally include a polynucleotide encoding NB (new chaperone binding protein), a polynucleotide encoding L, a polynucleotide encoding KDEL (Lys-Asp-Glu-Leu) tag, and the like.
상기 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aghFc)을 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 13의 염기서열을 포함하는 유전자이고, 바람직하게는 서열번호 13으로 표시되는 유전자이나, 서열번호 13의 염기서열과 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기서열을 포함할 수 있으며, 재조합 지카바이러스 외피단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열의 3' 말단 방향에 위치할 수 있다.The polynucleotide encoding the above-mentioned non-glycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc) is a gene comprising a base sequence of SEQ ID NO: 13, preferably a gene represented by SEQ ID NO: 13, but may include a base sequence having a sequence identity of 80% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more with the base sequence of SEQ ID NO: 13, and may be located at the 3' end of the polynucleotide sequence encoding the recombinant Zika virus envelope protein.
상기 NB를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 3의 염기서열을 포함하는 유전자이고, 바람직하게는 서열번호 3으로 표시되는 유전자이나, 서열번호 3의 염기서열과 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기서열을 포함할 수 있으며, 재조합 지카바이러스 외피단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열의 5' 말단 방향에 위치할 수 있다. 상기 NB는 재조합 단백질이 발현될 때 아미노산 서열의 전부 또는 일부가 잘려나가 본 발명의 재조합 지카바이러스 외피단백질로부터 아미노산 서열 전부가 제거되거나 일부 아미노산만이 남을 수도 있다The polynucleotide encoding the above NB is a gene comprising the base sequence of SEQ ID NO: 3, preferably a gene represented by SEQ ID NO: 3, but may include a base sequence having a sequence homology of 80% or more, more preferably 90% or more, and more preferably 95% or more with the base sequence of SEQ ID NO: 3, and may be located at the 5' end of the polynucleotide sequence encoding the recombinant Zika virus coat protein. When the recombinant protein is expressed, the NB may have all or part of the amino acid sequence cut out, so that the entire amino acid sequence may be removed from the recombinant Zika virus coat protein of the present invention, or only some amino acids may remain.
상기 L을 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 11의 염기서열을 포함하는 유전자이고, 바람직하게는 서열번호 11로 표시되는 유전자이나, 서열번호 11의 염기서열과 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기서열을 포함할 수 있으며, 펩티드 링커로서 지카바이러스 외피단백질의 유전자를 코딩하는 폴리뉴클레오티드와 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aghFc)을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 사이에 위치할 수 있다.The polynucleotide encoding the above L is a gene comprising a base sequence of SEQ ID NO: 11, preferably a gene represented by SEQ ID NO: 11, but may include a base sequence having a sequence identity of 80% or more, more preferably 90% or more, and even more preferably 95% or more with the base sequence of SEQ ID NO: 11, and may be positioned between a polynucleotide encoding a gene of a Zika virus envelope protein as a peptide linker and a polynucleotide encoding an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc).
상기 KDEL 태그를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 15의 염기서열을 포함하는 유전자이고, 바람직하게는 서열번호 15로 표시되는 유전자이나, 서열번호 15의 염기서열과 75% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기서열을 포함할 수 있으며, 재조합 지카바이러스 외피단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열의 3' 말단 방향에 위치할 수 있다.The polynucleotide encoding the above KDEL tag is a gene comprising a base sequence of SEQ ID NO: 15, preferably a gene represented by SEQ ID NO: 15, but may include a base sequence having a sequence identity of 75% or more, more preferably 80% or more, more preferably 90% or more with the base sequence of SEQ ID NO: 15, and may be located at the 3' end of the polynucleotide sequence encoding the recombinant Zika virus envelope protein.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 재조합 벡터는 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 지카바이러스 외피단백질의 유전자를 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 서열번호 10의 아미노산 서열로 이루어진 L을 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 서열번호 12의 아미노산 서열로 이루어진 비당쇄화된(aglycosylated) 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aghFc)을 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 및 서열번호 15의 염기서열로 이루어진 KDEL 폴리뉴클레오티드가 순차적으로 연결된 것일 수 있다. 상기와 같은 순서에 의해 연결된 경우, 즉, 도 1 하단의 개열지도에 나타난 발현 카세트(expression cassette of ZikaEnv:aghFc)를 포함하는 경우, 본 발명에 따른 재조합 벡터는 서열번호 17의 염기서열을 포함하고, 가장 바람직하게는 서열번호 17의 염기서열로 이루어지나, 서열번호 17의 염기서열과 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기서열을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a recombinant vector according to the present invention may be a polynucleotide encoding a gene of a Zika virus envelope protein consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; a polynucleotide encoding L consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 10; a polynucleotide encoding an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc) consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12; and a KDEL polynucleotide consisting of a base sequence of SEQ ID NO: 15, all of which are sequentially linked. When connected in the above order, that is, when including the expression cassette of ZikaEnv:aghFc shown in the cleavage map at the bottom of Fig. 1, the recombinant vector according to the present invention includes the base sequence of SEQ ID NO: 17, most preferably consists of the base sequence of SEQ ID NO: 17, but may include a base sequence having a sequence homology of 80% or more, more preferably 90% or more, and even more preferably 95% or more with the base sequence of SEQ ID NO: 17.
본 명세서에 있어서 “재조합 벡터(recombinant vector)”란, 벡터 내에 삽입된 이종의 핵산에 의해 코딩되는 펩티드 또는 단백질을 발현할 수 있는 벡터를 지칭하는 것으로, 바람직하게는 목적 항원(본 발명에서는, 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질)을 발현할 수 있도록 제조된 벡터를 의미한다. 상기 “벡터”는 시험관 내, 생체 왜 또는 생체 내에서 숙주 세포로 염기의 도입 및/또는 전이를 위한 임의의 매개물을 말하며, 다른 DNA 단편이 결합하여 결합된 단편의 복제를 가져올 수 있는 복제단위(replicon)일 수 있으며, “복제단위”란 생체 내에서 DNA 복제의 자가 유닛으로서 기능하는, 즉, 스스로의 조절에 의해 복제 가능한, 임의의 유전적 단위(예를 들면, 플라스미드, 파지, 코스미드, 염색체, 바이러스 등)를 말한다.In this specification, the term “recombinant vector” refers to a vector capable of expressing a peptide or protein encoded by a heterologous nucleic acid inserted into the vector, and preferably means a vector manufactured so as to be capable of expressing a target antigen (in the present invention, a recombinant Zika virus envelope protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc)). The “vector” refers to any medium for the introduction and/or transfer of a base into a host cell in vitro, in vivo, or in vivo, and may be a replicating unit (replicon) to which another DNA fragment can bind and cause replication of the bound fragment, and the “replication unit” refers to any genetic unit (e.g., a plasmid, phage, cosmid, chromosome, virus, etc.) that functions as an autonomous unit of DNA replication in vivo, that is, is capable of replicating by its own regulation.
본 발명의 재조합 벡터는 바람직하게는 RNA 중합효소가 결합하는 전사 개시 인자인 프로모터(promoter), 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열과 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열, 터미네이터 등을 포함할 수 있으며, NB 유전자, L 유전자(peptide linker), 소포체 신호 펩티드(endoplasmic reticulum signal peptide, 소포체 표적화 서열과 같은 의미) 유전자, 클로닝 사이트(cloning site) 등을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 비당쇄화된 인간 면역글로불린의 Fc 단편(aghFc) 및 형질전환체를 선별하기 위한 항생제 내성 유전자 등의 선별용 마커 유전자 등을 추가로 포함할 수 있다.The recombinant vector of the present invention preferably includes a promoter, which is a transcription initiation factor to which RNA polymerase binds, an arbitrary operator sequence for regulating transcription, a sequence encoding a suitable mRNA ribosome binding site and a sequence for regulating the termination of transcription and translation, a terminator, etc., and may further include an NB gene, an L gene (peptide linker), an endoplasmic reticulum signal peptide (the same meaning as an endoplasmic reticulum targeting sequence) gene, a cloning site, etc. In addition, it may further include a selection marker gene, such as an Fc fragment of an aglycosylated human immunoglobulin (aghFc) and an antibiotic resistance gene for selecting a transformant.
본 명세서에 있어서, "펩티드 링커(peptide linker)"는 재조합 단백질 내에서 도메인과 도메인 사이에 물리 화학적 거리를 두거나, 혹은 연결을 위하여 사용되는 펩티드다. 본 발명의 재조합 지카바이러스 외피 단백질은 지카바이러스 외피단백질과 비당쇄화된 인간 면역글로불린 중쇄의 Fc 단편 사이에 링커를 포함할 수 있다. 상기 링커는 면역반응을 최소화할 수 있는 것이라면 그 종류나 아미노산 개수에 제한이 없으나, 바람직하게는 아미노산 1개 내지 20개, 보다 바람직하게는 아미노산 1개 내지 10개가 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서는 서열번호 10의 아미노산 서열로 이루어진 펩티드 링커“L”을 사용하였다.In the present specification, a "peptide linker" is a peptide used to provide a physicochemical distance between domains in a recombinant protein, or for connection. The recombinant Zika virus envelope protein of the present invention may include a linker between the Zika virus envelope protein and the Fc fragment of the non-glycosylated human immunoglobulin heavy chain. The linker is not limited in type or number of amino acids as long as it can minimize an immune response, but is preferably 1 to 20 amino acids, and more preferably 1 to 10 amino acids. In one embodiment of the present invention, a peptide linker "L" consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 10 was used.
본 명세서에 있어서, “인간 면역글로불린 중쇄의 Fc 단편(Fc fragment of human immunoglobulin heavy chain; hFc)”이란 면역글로불린이 파파인(papain)에 의해 소화되었을 때, 중쇄(heavy chain; H chain) 부분만이 S-S 결합으로 연결되고, 항원 결합부위를 가지지 않는 부분을 Fc 단편이라고 하며, 본 발명의 Fc 단편은 바람직하게는 인간의 Fc 단편이며, 더욱 바람직하게는 서열번호 4의 아미노산 서열로 이루어진 인간 Fc 단편 또는 서열번호 5의 염기서열에 의해 코딩되는 인간 Fc 단편이나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 본 발명의 Fc 단편은 서열번호 5로 표시되는 염기서열의 변이체가 본 발명의 범위에 포함된다. 구체적으로, 상기 유전자는 서열번호 5의 염기서열과 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상, 가장 바람직하게는 98% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기서열을 포함할 수 있다.In this specification, the “Fc fragment of human immunoglobulin heavy chain (hFc)” refers to an Fc fragment in which only the heavy chain (H chain) portion is linked by an S-S bond when immunoglobulin is digested by papain and does not have an antigen-binding site, and the Fc fragment of the present invention is preferably a human Fc fragment, more preferably a human Fc fragment consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 or a human Fc fragment encoded by the base sequence of SEQ ID NO: 5, but is not limited thereto. In addition, the Fc fragment of the present invention includes a variant of the base sequence represented by SEQ ID NO: 5 within the scope of the present invention. Specifically, the gene may include a base sequence having a sequence homology of 90% or more, more preferably 95% or more, and most preferably 98% or more with the base sequence of SEQ ID NO: 5.
본 명세서에 있어서, “비당쇄화된 인간 면역글로불린 중쇄의 Fc 단편(aglycosylated human Fc; aghFc)” 또는 "비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aghFc)” 또는 “비당쇄화된 인간 Fc 단편” 이란 당쇄화 부위가 제거된 Fc 단편으로, 식물특이적 당화로 인해 Fc 단편에 대한 의도하지 않은 면역반응이 발생하는 것을 제거하기 위하여 Fc 단편에 존재하는 보존된 N-글리코실화 부위(conserved N-glycosylation site)를 제거한 Fc 단편을 의미한다. 본 발명의 비당쇄화된 인간 면역글로불린 중쇄의 Fc 단편(aghFc)은 바람직하게는 서열번호 12의 아미노산 서열로 이루어진 Fc 단편(aghFc) 또는 서열번호 13의 염기서열에 의해 코딩되는 Fc 단편(aghFc)이나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 본 발명의 비당쇄화된 인간 면역글로불린 중쇄의 Fc 단편(aghFc)은 서열번호 13으로 표시되는 염기서열의 변이체가 본 발명의 범위에 포함된다. 구체적으로, 상기 유전자는 서열번호 13의 염기서열과 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상, 가장 바람직하게는 98% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기서열을 포함할 수 있다.In the present specification, the term "aglycosylated human Fc (aghFc)" or "aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc)" or "aglycosylated human Fc fragment" refers to an Fc fragment from which a glycosylation site has been removed, and from which a conserved N-glycosylation site present in the Fc fragment has been removed in order to eliminate an unintended immune response to the Fc fragment due to plant-specific glycosylation. The Fc fragment (aghFc) of the aglycosylated human immunoglobulin heavy chain of the present invention is preferably an Fc fragment (aghFc) consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12 or an Fc fragment (aghFc) encoded by a base sequence of SEQ ID NO: 13, but is not limited thereto. In addition, the Fc fragment (aghFc) of the aglycosylated human immunoglobulin heavy chain of the present invention is an Fc fragment (aghFc) consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12 or an Fc fragment (aghFc) encoded by a base sequence of SEQ ID NO: 13, but is not limited thereto. A variant of the base sequence represented by 13 is included in the scope of the present invention. Specifically, the gene may include a base sequence having a sequence homology of 90% or more, more preferably 95% or more, and most preferably 98% or more to the base sequence of SEQ ID NO: 13.
상기 “클로닝 사이트”란 벡터 내에서 각 유전자를 연결/구분하는 것을 목적으로 삽입된 것을 총칭한다.The above “cloning site” refers to a site inserted for the purpose of connecting/separating each gene within a vector.
상기 “소포체 신호 펩티드(ER 신호 서열)”는 당업자에게 알려진 식물 소포체 신호 펩티드라면 그 종류 및 아미노산 서열이 제한되지 않으며, 예를 들어 US 20130295065, WO2009158716 등의 문헌을 참고로 할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서, 소포체 신호 펩티드는 서열번호 3의 염기서열(NB; new chaperone binding protein)에 의해 코딩되는 것일 수 있으며, 단백질로 번역된 후 해당 서열은 일부 또는 전부가 제거되는 것일 수 있다.The above “endoplasmic reticulum signal peptide (ER signal sequence)” is not limited in type and amino acid sequence as long as it is a plant endoplasmic reticulum signal peptide known to those skilled in the art, and reference can be made to documents such as US 20130295065 and WO2009158716, for example. In one embodiment of the present invention, the endoplasmic reticulum signal peptide may be encoded by the base sequence of SEQ ID NO: 3 (NB; new chaperone binding protein), and after translation into a protein, part or all of the sequence may be removed.
상기 선별용 마커 유전자에는 일례로 글리포세이트(glyphosate) 또는 포스피노트리신(phosphinothricin)과 같은 제초제 저항성 유전자, 카나마이신(kanamycin), G418, 블레오마이신(Bleomycin), 하이그로마이신(hygromycin), 클로람페닐콜(chloramphenicol)과 같은 항생제 내성 유전자, aadA 유전자 등이 포함될 수 있으며, 상기 프로모터에는 일례로 pEMU 프로모터, MAS 프로모터, 히스톤 프로모터, Clp 프로모터, 꽃양배추 모자이크 바이러스(cauliflower mosaic virus) 유래 35S 프로모터, 꽃양배추 모자이크 바이러스(cauliflower mosaic virus) 유래 19S RNA 프로모터, 식물의 액틴 단백질 프로모터, 유비퀴틴 단백질 프로모터, CMV(Cytomegalovirus) 프로모터, SV40(Simian virus 40) 프로모터, RSV(Respiratory syncytial virus) 프로모터, EF-1α(Elongation factor-1 alpha) 프로모터, pEMU 프로모터, MAS 프로모터, 히스톤 프로모터, Clp 프로모터 등이 포함될 수 있으며, 상기 터미네이터는 일례로 노팔린 신타아제(NOS), 벼 아밀라아제 RAmy1 A 터미네이터, 파세올린 터미네이터, 아그로박테리움 투마파시엔스의 옥토파인(Octopine) 유전자의 터미네이터, 대장균의 rrnB1/B2 터미네이터 등이 포함될 수 있으나, 상기 열거한 것들은 예시일 뿐 이에 제한되지 않는다.The above selection marker genes may include, for example, herbicide resistance genes such as glyphosate or phosphinothricin, antibiotic resistance genes such as kanamycin, G418, Bleomycin, hygromycin, and chloramphenicol, and the aadA gene, and the above promoters may include, for example, pEMU promoter, MAS promoter, histone promoter, Clp promoter, cauliflower mosaic virus-derived 35S promoter, cauliflower mosaic virus-derived 19S RNA promoter, plant actin protein promoter, ubiquitin protein promoter, CMV (Cytomegalovirus) promoter, SV40 (Simian virus 40) promoter, RSV (Respiratory Virus Vaccine) promoter, etc. syncytial virus) promoter, EF-1α (Elongation factor-1 alpha) promoter, pEMU promoter, MAS promoter, histone promoter, Clp promoter, etc., and the terminator may include, for example, nopaline synthase (NOS), rice amylase RAmy1 A terminator, phaseolin terminator, terminator of the Octopine gene of Agrobacterium tumafaciens, rrnB1/B2 terminator of Escherichia coli, etc., but the above listed are examples and are not limited thereto.
본 발명의 다른 양태로서, 본 발명은 상기의 재조합 벡터로 형질전환된, 형질전환체를 제공하며, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형질전환체는 식물체일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In another aspect of the present invention, the present invention provides a transformant transformed with the recombinant vector described above. According to one embodiment of the present invention, the transformant may be a plant, but is not limited thereto.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 형질전환체는 바람직하게는 대장균, 바실러스, 살모넬라, 효모 등과 같은 미생물, 곤충 세포, 인간을 포함한 동물 세포, 마우스, 래트, 개, 원숭이, 돼지, 말, 소 등과 같은 동물, 아그로박테리움 튜머패시언스, 식물 등일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 벼, 밀, 보리, 옥수수, 콩, 감자, 팥, 귀리, 및 수수를 포함하는 식량작물류; 애기장대, 배추, 무, 고추, 딸기, 토마토, 수박, 오이, 양배추, 참외, 호박, 파, 양파, 및 당근을 포함하는 채소작물류; 인삼, 담배, 목화, 참깨, 사탕수수, 사탕무, 들깨, 땅콩, 및 유채를 포함하는 특용작물류; 및 사과나무, 배나무, 대추나무, 복숭아, 포도, 감귤, 감, 자두, 살구, 및 바나나를 포함하는 과수류; 및 장미, 카네이션, 국화, 백합, 및 튤립을 포함 하는 화훼류 등일 수 있으나, 본 발명의 벡터로 형질전환될 수 있는 생명체라면 이에 제한되지 않는다.In one specific embodiment of the present invention, the transformant may be preferably a microorganism such as Escherichia coli, Bacillus, Salmonella, yeast, an insect cell, an animal cell including a human, an animal such as a mouse, a rat, a dog, a monkey, a pig, a horse, a cow, Agrobacterium tumefaciens, a plant, and the like, and more preferably, food crops including rice, wheat, barley, corn, soybean, potato, red bean, oat, and sorghum; vegetable crops including Arabidopsis thale cress, cabbage, radish, pepper, strawberry, tomato, watermelon, cucumber, cabbage, melon, pumpkin, green onion, onion, and carrot; specialty crops including ginseng, tobacco, cotton, sesame, sugarcane, sugar beet, perilla, peanut, and rapeseed; and fruit trees including apple trees, pear trees, jujube trees, peaches, grapes, citrus fruits, persimmons, plums, apricots, and bananas. and may be flowers including roses, carnations, chrysanthemums, lilies, and tulips, but is not limited thereto as long as it is an organism that can be transformed with the vector of the present invention.
본 명세서에 있어서, “형질전환(transformation)”이란 주입된 DNA에 의하여 생물의 유전적인 성질이 변하는 것을 총칭하며, “형질전환체(transgenic organism)”란 분자유전학적 방법으로 외부의 유전자를 주입하여 제조된 생명체로서, 바람직하게는 본 발명의 재조합 발현 벡터에 의하여 형질전환된 생명체이며, 상기 생명체는 미생물, 진핵세포, 곤충, 동물, 식물 등 생명이 있는 생물이라면 제한이 없으며, 바람직하게는 대장균, 살모넬라, 바실러스, 효모, 동물 세포, 마우스, 래트, 개, 원숭이, 돼지, 말, 소, 아크로박테리움 튜머패시언스, 식물 등이나 이에 제한되지 않는다.In this specification, “transformation” refers to a general change in the genetic properties of an organism due to injected DNA, and a “transgenic organism” is an organism produced by injecting an external gene using a molecular genetic method, preferably an organism transformed by the recombinant expression vector of the present invention, and the organism is not limited to any living organism such as a microorganism, eukaryotic cell, insect, animal, or plant, and preferably includes, but is not limited to, Escherichia coli, Salmonella, Bacillus, yeast, animal cells, mouse, rat, dog, monkey, pig, horse, cow, Acrobacterium tumefaciens, or plants.
본 명세서에 있어서, “식물체”는 본 발명의 재조합 지카바이러스 외피단백질을 대량 생산할 수 있는 식물이라면 제한 없이 사용될 수 있으나, 보다 구체적으로는 담배, 애기장대, 옥수수, 벼, 대두, 카놀라, 알팔파, 해바라기, 수수, 밀, 목화, 땅콩, 토마토, 감자, 상추 및 고추로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 담배일 수 있다. 본 발명에서의 담배는 담배 속(Nicotiana genus) 식물로서 단백질을 과발현할 수 있는 것이라면 특별히 종류의 제한을 받지 않으며, 형질전환 방법과 단백질 대량 생산의 목적에 맞게 적절한 품종을 선택하여 본 발명을 실시할 수 있다. 예를 들어 Nicotiana benthamiana L. 또는 Nicotiana tabacum cv. xanthi 등의 품종을 이용할 수 있다.In the present specification, the “plant” may be used without limitation as long as it is a plant capable of mass-producing the recombinant Zika virus coat protein of the present invention, but more specifically, may be selected from the group consisting of tobacco, Arabidopsis thaliana, corn, rice, soybean, canola, alfalfa, sunflower, sorghum, wheat, cotton, peanut, tomato, potato, lettuce and pepper, and preferably tobacco. The tobacco in the present invention is a plant of the genus Nicotiana (Nicotiana genus) that can overexpress a protein, and is not particularly limited in type, and an appropriate variety can be selected to practice the present invention in accordance with the transformation method and the purpose of mass production of the protein. For example, varieties such as Nicotiana benthamiana L. or Nicotiana tabacum cv. xanthi can be used.
상기 형질전환체는 형질전환(transformation), 형질감염(transfection), 아그로박테리움(Agrobacterium)-매개 형질전환 방법, 입자 총 충격법(particle gun bombardment), 초음파 처리법(sonication), 전기충격법(electroporation) 및 PEG(Polyethylen glycol)-매개 형질전환 방법 등의 방법으로 제조될 수 있으나, 본 발명의 벡터를 주입할 수 있는 방법이라면 제한이 없다.The above transformant can be produced by a method such as transformation, transfection, Agrobacterium-mediated transformation, particle gun bombardment, sonication, electroporation, and PEG (Polyethylen glycol)-mediated transformation, but there is no limitation as long as it is a method capable of injecting the vector of the present invention.
본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 본 발명에 따른 재조합 벡터를 이용하여 제조된, 비당쇄화된(aglycosylated) 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질을 제공할 수 있다.In another aspect of the present invention, the present invention can provide a recombinant Zika virus envelope protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc), which is produced using a recombinant vector according to the present invention.
또한, 본 발명에 따른 재조합 지카바이러스 외피단백질은 지카바이러스 외피단백질, L, 비당쇄화된 인간 Fc 단편(aghFc) 및 KDEL이 순차적으로 융합된 것일 수 있고, 이에 따른 상기 재조합 지카바이러스 외피단백질은 서열번호 16의 아미노산 서열로 이루어진 것일 수 있으나, 상기 융합 순서 또는 아미노산 서열에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다.In addition, the recombinant Zika virus envelope protein according to the present invention may be a Zika virus envelope protein, L, an aglycosylated human Fc fragment (aghFc), and KDEL sequentially fused, and the recombinant Zika virus envelope protein thus obtained may be composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16; however, the present invention is not limited by the fusion order or amino acid sequence.
상기 “융합(fusion)”은 화학적 또는 유전적 융합을 모두 포함하는 의미로, 본 발명에서는 바람직하게 유전적 융합을 지칭한다. 상기 “유전적 융합”이란 단백질을 코딩하는 DNA 서열의 유전적 발현을 통해서 형성된 선형(linear)의 공유결합으로 이루어진 연결(link)을 의미한다.The above “fusion” includes both chemical and genetic fusion, and in the present invention, it preferably refers to genetic fusion. The above “genetic fusion” means a link formed by a linear covalent bond through genetic expression of a DNA sequence encoding a protein.
본 발명에 있어서, 상기 재조합 지카바이러스 외피단백질은 높은 용해성(solubility)을 가지는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the recombinant Zika virus envelope protein is characterized by having high solubility.
본 명세서에 있어서, “용해성(solubility)”이란 목적 단백질 또는 펩티드가 인체에 투여하기 적합한 용매에 용해될 수 있는 정도를 의미한다. 구체적으로는 특정 온도에서 주어진 용매에 대하여 용질이 포화된 정도를 나타내는 것일 수 있다. 용해성은 용질의 포화 농도를 결정함으로써 측정할 수 있으며, 예컨대 용매에 용질을 과량으로 첨가하고 이를 교반하고 여과한 다음, 농도를 UV 분광기 또는 HPLC 등을 사용하여 측정할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 높은 용해성은 재조합 단백질의 분리정제에 유리하며, 재조합 단백질의 응집이 억제되어 재조합 단백질의 생리활성 또는 약리적인 활성을 유지하는데 장점을 가진다.In this specification, “solubility” means the degree to which a target protein or peptide can be dissolved in a solvent suitable for administration to the human body. Specifically, it may indicate the degree to which a solute is saturated with a given solvent at a specific temperature. Solubility can be measured by determining the saturated concentration of the solute, and for example, the solute can be added in excess to the solvent, stirred and filtered, and then the concentration can be measured using a UV spectrometer or HPLC, but is not limited thereto. High solubility is advantageous for the separation and purification of recombinant proteins, and has the advantage of maintaining the physiological activity or pharmacological activity of the recombinant protein by suppressing aggregation of the recombinant protein.
본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 (a) 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 재조합 벡터를 식물체에 형질전환시키는 단계; 및 (b) 상기 식물체로부터 지카바이러스 외피단백질; 및 비당쇄화된(aglycosylated) 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질을 분리 및 정제하는 단계를 포함하는, 비당쇄화된(aglycosylated) 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질의 생산 방법을 제공할 수 있다.In another aspect of the present invention, the present invention can provide a method for producing a recombinant Zika virus coat protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc), comprising the steps of: (a) transforming a plant with the recombinant vector of any one of claims 1 to 4; and (b) isolating and purifying the Zika virus coat protein and the recombinant Zika virus coat protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc) from the plant.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 단계 (b)의 정제는 수용성 분획을 사용하여 정제할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one specific embodiment of the present invention, the purification in step (b) may be performed using a water-soluble fraction, but is not limited thereto.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 단계 (a)의 형질전환은 아그로박테리움(Agrobacterium)-매개 형질전환일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In one specific embodiment of the present invention, the transformation in step (a) may be, but is not limited to, Agrobacterium-mediated transformation.
본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 지카바이러스(Zika virus) 외피단백질; 및 서열번호 12의 아미노산 서열로 이루어진 비당쇄화된(aglycosylated) 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질을 유효성분으로 포함하는 백신 조성물을 제공할 수 있다.In another aspect of the present invention, the present invention can provide a vaccine composition comprising, as an active ingredient, a Zika virus envelope protein comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; and a recombinant Zika virus envelope protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc) consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12.
본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 재조합 지카바이러스 외피단백질을 함유하는 백신 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에서는 지카바이러스의 주요 면역원성 유발 항원 부위인 지카바이러스 외피단백질을 발현시킬 수 있도록 재조합한 식물 발현 벡터를 제작하여 클로닝(cloning)한 후 이를 아그로박테리움(Agrobacterium) 균주 GV3101 또는 LBA4404에 도입하고, 벡터가 도입된 아그로박테리움을 니코티아나 벤타미아나(Nicotiana benthamiana)에 침윤시켜, 상기 니코티아나 벤타미아나로부터 재조합 지카바이러스 외피단백질을 생산하였다. 상기 재조합 지카바이러스 외피단백질을 통해 생체 내 바이러스 침투 시와 유사한 항원에 대한 항체 반응 및 병원체를 직접 파괴할 수 있는 다양한 면역 분자들을 활성화하는 등의 면역 반응을 유도함으로써 지카바이러스에 대한 예방 전략을 제공한다.The present invention relates to a vaccine composition containing a recombinant Zika virus coat protein having an amino acid sequence of sequence number 1. In one embodiment of the present invention, a recombinant plant expression vector capable of expressing the Zika virus coat protein, which is a major immunogenic antigenic region of Zika virus, is produced and cloned, and the vector is introduced into Agrobacterium strain GV3101 or LBA4404, and Nicotiana benthamiana is infiltrated with the Agrobacterium into which the vector has been introduced, thereby producing the recombinant Zika virus coat protein from Nicotiana benthamiana. The recombinant Zika virus coat protein induces an immune response, such as an antibody response to an antigen similar to that when the virus penetrates a living body and activation of various immune molecules capable of directly destroying the pathogen, thereby providing a preventive strategy against Zika virus.
상기 비당쇄화된(aglycosylated) 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aghFc)의 결합 위치는 식물세포 내에서 발현 또는 합성을 목적으로 하는 펩티드 또는 단백질의 C-말단에 직접 연결되거나 간접적으로, 즉 다른 펩티드 또는 단백질(들)을 사이에 두고 추가(또는 연결)될 수 있다.The binding site of the aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc) may be directly linked to the C-terminus of a peptide or protein intended for expression or synthesis in plant cells, or may be added (or linked) indirectly, i.e., with other peptides or protein(s) intervening.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 지카바이러스 외피단백질은 서열번호 10의 아미노산 서열로 이루어진 폴리펩티드, 즉, 펩티드 링커인 L이 더 융합된 것일 수 있다. 상기 L의 결합 위치는 식물세포 내에서 발현 또는 합성을 목적으로 하는 펩티드 또는 단백질의 C-말단에 직접 연결되거나 간접적으로, 즉 다른 펩티드 또는 단백질(들)을 사이에 두고 추가(또는 연결)될 수 있다.In one specific embodiment of the present invention, the recombinant Zika virus envelope protein may be a polypeptide consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 10, i.e., further fused with a peptide linker, L. The binding site of L may be directly linked to the C-terminus of a peptide or protein intended for expression or synthesis in a plant cell, or may be added (or linked) indirectly, i.e., with other peptide or protein(s) interposed therebetween.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 지카바이러스 외피단백질은 서열번호 14의 아미노산 서열로 이루어진 폴리펩티드, 즉 KDEL 태그가 더 융합된 것일 수 있다. 상기 KDEL의 결합 위치는 식물세포 내에서 발현 또는 합성을 목적으로 하는 펩티드 또는 단백질의 C-말단에 직접 연결되거나 간접적으로, 즉 다른 펩티드 또는 단백질(들)을 사이에 두고 추가(또는 연결)될 수 있다.In one specific embodiment of the present invention, the recombinant Zika virus envelope protein may be a polypeptide consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 14, i.e., further fused with a KDEL tag. The binding site of the KDEL may be directly linked to the C-terminus of a peptide or protein intended for expression or synthesis in a plant cell, or may be added (or linked) indirectly, i.e., with other peptide or protein(s) intervening therebetween.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 지카바이러스 외피단백질은 서열번호 16의 아미노산 서열로 이루어진 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 재조합 지카바이러스 외피단백질은 지카바이러스 외피단백질, L, 비당쇄화된 인간 Fc 단편(aghFc) 및 KDEL 태그가 순차적으로 융합된 것일 수 있다.In one specific embodiment of the present invention, the recombinant Zika virus envelope protein may be composed of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 16. For example, the recombinant Zika virus envelope protein may be a Zika virus envelope protein, L, an aglycosylated human Fc fragment (aghFc), and a KDEL tag sequentially fused.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 백신 조성물은 하기 애주번트(adjuvant) 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다:In one specific embodiment of the present invention, the vaccine composition may additionally comprise one or more of the following adjuvants, but is not limited thereto:
a) 알럼(Alum);a) Alum;
b) MPL(monophosphoryl lipid A);b) MPL (monophosphoryl lipid A);
c) 알럼(Alum) 및 MPL(monophosphoryl lipid A)의 혼합물;c) a mixture of alum and monophosphoryl lipid A (MPL);
d) 디아실-리포폴리사카라이드(Deacyl-lipooligosaccharide);d) Deacyl-lipooligosaccharide;
e) 디아실-리포폴리사카라이드(Deacyl-lipooligosaccharide) 및 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide)의 혼합물; 및e) a mixture of diacyl-lipooligosaccharide and aluminum hydroxide; and
f) 디아실-리포폴리사카라이드(Deacyl-lipooligosaccharide), 양이온성 리포좀(Cationic liposome), 및 QS21의 혼합물..f) A mixture of diacyl-lipooligosaccharide, cationic liposome, and QS21.
본 명세서에서 사용된 용어 “애주번트(Adjuvant)”란, 백신 또는 약학적으로 활성 있는 성분들에 첨가되어 면역 반응을 증가시키거나 영향을 주는 물질 또는 조성물을 말한다. 대표적으로 면역원(immunogen)용 캐리어 또는 보조 물질 및/또는 다른 약학적으로 활성이 있는 물질 또는 조성물을 통상적으로 의미한다. 전형적으로, 용어 “애주번트”는 넓은 개념에서 해석되어야 하며, 상기 애주번트에 통합되거나 상기 애주번트와 함께 투여된 항원의 면역원성(immunogenicity)을 증진시킬 수 있는 넓은 범위의 물질 또는 책략(stratagerm)을 의미한다. 또한, 애주번트는, 이에 제한되지 않고, 면역 강화제(immune potentiator), 항원 전달계 또는 이들의 조합으로 나뉘어질 수 있다. 널리 알려진 애주번트의 예로, 알루미늄 하이드록사이드, 프로이드 완전 또는 불완전 애주번트, DEAE 덱스트란, 레바미솔, PCG 및 poly I:C 또는 poly A:U, 알럼(Alum), MPL(monophosphoryl lipid A), 알럼(Alum) 및 MPL(monophosphoryl lipid A)의 혼합물, CIA06(Deacyl-lipooligosaccharide, 및 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide)의 혼합물), 및 CIA09A(Deacyl-lipooligosaccharide, Cationic liposome, 및 QS21의 혼합물) 등을 예시할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 애주번트로서 CIA09A를 사용하였으나, 이에 제한되지 않는다.The term “adjuvant” as used herein refers to a substance or composition that is added to a vaccine or pharmaceutically active ingredients to increase or influence the immune response. Typically, it usually means a carrier or auxiliary substance for an immunogen and/or other pharmaceutically active substances or compositions. Typically, the term “adjuvant” should be interpreted in a broad sense and refers to a wide range of substances or stratagerms that can enhance the immunogenicity of an antigen incorporated into the adjuvant or administered together with the adjuvant. In addition, an adjuvant can be divided into, but is not limited to, an immune potentiator, an antigen delivery system, or a combination thereof. Examples of widely known adjuvants include aluminum hydroxide, Freud's complete or incomplete adjuvant, DEAE dextran, levamisole, PCG, and poly I:C or poly A:U, alum, monophosphoryl lipid A (MPL), a mixture of alum and monophosphoryl lipid A (MPL), CIA06 (a mixture of deacyl-lipooligosaccharide, and aluminum hydroxide), and CIA09A (a mixture of deacyl-lipooligosaccharide, cationic liposome, and QS21). In one embodiment of the present invention, CIA09A was used as the adjuvant, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 백신 조성물은 1회 투여 용량(dose) 당 50 내지 2500 μg, 50 내지 2000 μg, 50 내지 1500 μg, 50 내지 1000 μg, 50 내지 500 μg, 50 내지 300 μg, 50 내지 100 μg, 100 내지 2000 μg, 100 내지 1500 μg, 100 내지 1000 μg, 100 내지 500 μg, 100 내지 300 μg, 300 내지 1500 μg, 300 내지 1000 μg, 300 내지 500 μg, 500 내지 600 μg, 500 내지 800 μg, 500 내지 1000 μg, 500 내지 1500 μg, 50 μg, 100 μg, 200 μg, 300 μg, 400 μg, 또는 500 μg의 알럼을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the vaccine composition comprises 50 to 2,500 μg, 50 to 2,000 μg, 50 to 1,500 μg, 50 to 1,000 μg, 50 to 500 μg, 50 to 300 μg, 50 to 100 μg, 100 to 2,000 μg, 100 to 1,500 μg, 100 to 1,000 μg, 100 to 500 μg, 100 to 300 μg, 300 to 1,500 μg, 300 to 1,000 μg, 300 to 500 μg, 500 to 600 μg, 500 to 800 μg, 500 to 1,000 μg, 500 to It may contain, but is not limited to, 1500 μg, 50 μg, 100 μg, 200 μg, 300 μg, 400 μg, or 500 μg of alum.
본 발명에 있어서, 상기 백신 조성물은 1회 투여 용량(dose) 당 5 내지 100 μg, 5 내지 80 μg, 5 내지 50 μg, 5 내지 30 μg, 5 내지 20 μg, 5 내지 10 μg, 10 내지 80 μg, 10 내지 50 μg, 10 내지 30 μg, 10 내지 20 μg, 20 내지 30 μg, 20 내지 40 μg, 20 내지 50 μg, 20 내지 80 μg, 20 내지 100 μg, 5 μg, 10 μg, 15 μg, 18 μg, 또는 20 μg의 MPL을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the vaccine composition may contain, but is not limited to, 5 to 100 μg, 5 to 80 μg, 5 to 50 μg, 5 to 30 μg, 5 to 20 μg, 5 to 10 μg, 10 to 80 μg, 10 to 50 μg, 10 to 30 μg, 10 to 20 μg, 20 to 30 μg, 20 to 40 μg, 20 to 50 μg, 20 to 80 μg, 20 to 100 μg, 5 μg, 10 μg, 15 μg, 18 μg, or 20 μg of MPL per single administration dose.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 백신 조성물에 재조합 지카바이러스 외피 단백질이 5 μg 포함될 경우, 상기 알럼은 10 내지 500 μg, 30 내지 500 μg, 50 내지 500 μg, 70 내지 500 μg, 100 내지 500 μg, 150 내지 500 μg, 200 내지 500 μg, 300 내지 500 μg, 400 내지 500 μg, 450 내지 500 μg, 480 내지 500 μg, 490 내지 500 μg 중량이 포함될 수 있으며, 상기 MPL은 4 내지 20 μg, 5 내지 20 μg, 7 내지 20 μg, 10 내지 20 μg, 15 내지 20 μg, 18 내지 20 μg 중량이 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, in the present invention, when the vaccine composition contains 5 μg of the recombinant Zika virus envelope protein, the alum may be contained in a weight of 10 to 500 μg, 30 to 500 μg, 50 to 500 μg, 70 to 500 μg, 100 to 500 μg, 150 to 500 μg, 200 to 500 μg, 300 to 500 μg, 400 to 500 μg, 450 to 500 μg, 480 to 500 μg, 490 to 500 μg, and the MPL may be contained in a weight of 4 to 20 μg, 5 to 20 μg, 7 to 20 μg, 10 to 20 μg, 15 to 20 μg, 18 to 20 μg, but is not limited thereto. It is not.
본 발명에 있어서, 상기 백신 조성물은 1회 투여 용량(dose) 당 50 내지 700 ul, 50 내지 600 ul, 50 내지 500 ul, 50 내지 400 ul, 50 내지 300 ul, 50 내지 200 ul, 50 내지 100 ul, 100 내지 700 ul, 200 내지 700 ul, 300 내지 700 ul, 400 내지 700 ul, 400 내지 600 ul, 450 내지 600 ul, 500 내지 600 ul, 500 내지 550 ul, 500 내지 540 ul, 500 내지 520 ul, 500 내지 510 ul, 50 ul, 100 ul, 200 ul, 300 ul, 400 ul, 또는 500 ul의 CIA06(Deacyl-lipooligosaccharide, 및 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide)의 혼합물)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the vaccine composition is administered in a single dose of 50 to 700 ul, 50 to 600 ul, 50 to 500 ul, 50 to 400 ul, 50 to 300 ul, 50 to 200 ul, 50 to 100 ul, 100 to 700 ul, 200 to 700 ul, 300 to 700 ul, 400 to 700 ul, 400 to 600 ul, 450 to 600 ul, 500 to 600 ul, 500 to 550 ul, 500 to 540 ul, 500 to 520 ul, 500 to 510 ul, 50 ul, 100 ul, It may contain, but is not limited to, 200 ul, 300 ul, 400 ul, or 500 ul of CIA06 (a mixture of Deacyl-lipooligosaccharide and Aluminum hydroxide).
본 발명에 있어서, 상기 백신 조성물은 1회 투여 용량(dose) 당 50 내지 700 ul, 50 내지 600 ul, 50 내지 500 ul, 50 내지 400 ul, 50 내지 300 ul, 50 내지 200 ul, 50 내지 100 ul, 100 내지 700 ul, 200 내지 700 ul, 300 내지 700 ul, 400 내지 700 ul, 400 내지 600 ul, 450 내지 600 ul, 500 내지 600 ul, 500 내지 550 ul, 500 내지 540 ul, 500 내지 520 ul, 500 내지 510 ul, 50 ul, 100 ul, 200 ul, 300 ul, 400 ul, 또는 500 ul의 CIA09A(Deacyl-lipooligosaccharide, Cationic liposome, 및 QS21의 혼합물)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the vaccine composition is administered in a single dose of 50 to 700 ul, 50 to 600 ul, 50 to 500 ul, 50 to 400 ul, 50 to 300 ul, 50 to 200 ul, 50 to 100 ul, 100 to 700 ul, 200 to 700 ul, 300 to 700 ul, 400 to 700 ul, 400 to 600 ul, 450 to 600 ul, 500 to 600 ul, 500 to 550 ul, 500 to 540 ul, 500 to 520 ul, 500 to 510 ul, 50 ul, 100 ul, It may contain, but is not limited to, 200 ul, 300 ul, 400 ul, or 500 ul of CIA09A (a mixture of Deacyl-lipooligosaccharide, Cationic liposome, and QS21).
본 명세서에서 사용된 용어 “지카바이러스(Zika virus)”는 플라비바이러스과(Flaviviridae)에 속하는 단일 가닥의 길이 약 11-kilobase의 양성-센스(positive-sense) RNA를 게놈(genome)을 갖는 바이러스로서, 상기 RNA 게놈은 7개의 비구조(nonstructural) 단백질 및 3개의 구조(structural) 단백질을 암호화하고 있다. 상기 3개의 주요 바이러스 구조 단백질은 캡시드(capsid, C), 전구체-막(pre-membrane, prM) 및 외피(envelope, E)를, 7개의 비구조 단백질은 NS1, NS2A, NS2B, NS3, NS4A, NS4B, NS5를 암호화하는 하나의 긴 개방형 ORF(open reading frame)을 포함한다.The term “Zika virus” as used herein refers to a virus belonging to the family Flaviviridae having a genome of about 11 kilobases of single-stranded positive-sense RNA, wherein the RNA genome encodes seven nonstructural proteins and three structural proteins. The three major viral structural proteins include capsid (C), pre-membrane (prM), and envelope (E), and the seven nonstructural proteins include one long open reading frame (ORF) encoding NS1, NS2A, NS2B, NS3, NS4A, NS4B, and NS5.
본 발명에서 상기 구조 단백질에 포함되는 “외피단백질(EnV)”은 지카바이러스의 유입을 담당하며 중화항체의 주요 표적이 된다. 지금까지, 다수의 강력한 플라비 바이러스 유형을 중화하는 단일클론항체(monoclonal antibody)는 상기 외피단백질의 도메인-Ⅲ(domain-Ⅲ)을 표적으로 함이 밝혀졌다. 따라서 상기 도메인-Ⅲ를 포함하는 지카바이러스 외피단백질은 개체에 투여하였을 경우 면역원성을 나타내며, 지카바이러스 감염에 대항할 수 있는 항체 형성에 크게 기여할 수 있다.In the present invention, the “envelope protein (EnV)” included in the structural protein is responsible for the entry of Zika virus and is the main target of neutralizing antibodies. Up to now, it has been found that a monoclonal antibody that neutralizes a number of potent flavivirus types targets domain-Ⅲ of the envelop protein. Therefore, the Zika virus envelop protein including the domain-Ⅲ exhibits immunogenicity when administered to an individual and can greatly contribute to the formation of antibodies capable of fighting Zika virus infection.
상기 지카바이러스 외피단백질은 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열의 기능적 동등물도 본 발명의 권리범위에 포함되며, 상기 기능적 동등물이란, 아미노산의 부가, 치환, 또는 결실의 결과, 상기 아미노산 서열과 적어도 60 % 이상, 바람직하게는 70 % 이상, 더욱 바람직하게는 80 % 이상, 가장 바람직하게는 90 % 이상의 서열 상동성을 가지는 것으로서, 상기 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열과 실질적으로 동질의 활성을 나타내는 폴리펩티드(polypeptide)를 의미하며, 식물체를 이용하여 안정적으로 생산될 수 있는 지카바이러스 외피단백질의 아미노산 서열이라면 이에 제한되지 않는다.The above Zika virus coat protein includes a functional equivalent of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 within the scope of the present invention, and the functional equivalent means a polypeptide having a sequence homology of at least 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and most preferably 90% or more with the amino acid sequence as a result of addition, substitution, or deletion of an amino acid, and exhibiting substantially the same activity as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, and is not limited thereto as long as it is an amino acid sequence of the Zika virus coat protein that can be stably produced using a plant.
본 발명에 있어서, 상기 백신 조성물은 1회 투여 용량(dose) 당 1 내지 30 μg, 1 내지 25 μg, 1 내지 20 μg, 1 내지 15 μg, 1 내지 10 μg, 1 내지 5 μg, 1 내지 3 μg, 3 내지 20 μg, 3 내지 15 μg, 3 내지 10 μg, 3 내지 8 μg, 3 내지 5 μg, 5 내지 8 μg, 5 내지 10 μg, 5 내지 15 μg, 5 내지 20 μg, 5 내지 25 μg, 5 내지 30 μg, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10 μg의 재조합 지카바이러스 외피단백질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the vaccine composition may contain, but is not limited to, 1 to 30 μg, 1 to 25 μg, 1 to 20 μg, 1 to 15 μg, 1 to 10 μg, 1 to 5 μg, 1 to 3 μg, 3 to 20 μg, 3 to 15 μg, 3 to 10 μg, 3 to 8 μg, 3 to 5 μg, 5 to 8 μg, 5 to 10 μg, 5 to 15 μg, 5 to 20 μg, 5 to 25 μg, 5 to 30 μg, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 μg of recombinant Zika virus envelope protein per single administration dose.
본 명세서에서 사용된 용어 “항원(antigen)”이란 체내에서 면역 반응을 일으키는 모든 물질을 총칭하며, 바람직하게는 바이러스, 화합물, 세균, 꽃가루, 암세포 등 또는 이들의 일부 펩티드 또는 단백질이나, 체내에서 면역 반응을 일으킬 수 있는 물질이라면 이에 제한되지 않는다.The term “antigen” as used herein refers to all substances that induce an immune response in the body, and is preferably not limited to viruses, compounds, bacteria, pollen, cancer cells, or some peptides or proteins thereof, or any substance that can induce an immune response in the body.
본 명세서에서 사용된 용어 “백신(vaccine)”이란 생체에 면역 반응을 일으키는 항원을 함유하는 생물학적인 제제로서, 감염증의 예방을 위하여 사람이나 동물에 주사하거나 경구 투여함으로써 생체에 면역이 생기게 하는 면역원을 말한다. 상기 동물은 인간 또는 비인간 동물로서, 상기 비인간 동물은 돼지, 소, 말, 개, 염소, 양 등을 지칭하나, 이에 제한되지 않는다.The term “vaccine” as used herein refers to a biological preparation containing an antigen that induces an immune response in a living organism, and an immunogen that induces immunity in a living organism by injection or oral administration to a human or animal to prevent infection. The animal is a human or a non-human animal, and the non-human animal refers to, but is not limited to, pigs, cows, horses, dogs, goats, sheep, etc.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 백신 조성물은 하기 특징 중 하나 이상을 만족할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다:In one specific embodiment of the present invention, the vaccine composition may satisfy one or more of the following characteristics, but is not limited thereto:
a) 지카바이러스 PRVABC59 스트레인, 지카바이러스 MR766 스트레인 및 뎅기 바이러스(Dengue virus) 타입-2로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상에 대한 방어능이 있음; a) having protective activity against at least one species selected from the group consisting of Zika virus strain PRVABC59, Zika virus strain MR766 and Dengue virus type-2;
b) 인터페론-감마(IFN-γ), 종양괴사인자-알파(TNF-α), 인터루킨-4(IL-4), 및 인터루킨-6(IL-6)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 사이토카인에 대한 분비를 촉진시킴; 및b) promoting the secretion of one or more cytokines selected from the group consisting of interferon-gamma (IFN-γ), tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), interleukin-4 (IL-4), and interleukin-6 (IL-6); and
c) 모체 이행 항체(maternal antibody)의 형성을 유도함.c) Induces the formation of maternal antibodies.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 백신 조성물은 아시아-계통 지카바이러스 스트레인(Asian-lineage Zika virus strain) 또는 아프리카-계통 지카바이러스 스트레인(African-lineage Zika virus strain)에 대한 방어능을 가질 수 있다. 본 발명의 적합한 지카바이러스의 실례는 제한 없이, 아프리카 및/또는 아시아 계통으로부터 바이러스를 포함한다. 지카바이러스의 아프리카 및 아시아 계통 내 여러 계통이 이미 확인되었다. 예를 들면, 계열 MR 766, ArD 41519, IbH 30656, P6-740, EC Yap, FSS13025, ArD 7117, ArD 9957, ArD 30101, ArD 30156, ArD 30332, HD 78788, ArD 127707, ArD 127710, ArD 127984, ArD 127988, ArD 127994, ArD 128000, ArD 132912, 132915, ArD 141170, ArD 142623, ArD 149917, ArD 149810, ArD 149938, ArD 157995, ArD 158084, ArD 165522, ArD 165531, ArA 1465, ArA 27101, ArA 27290, ArA 27106, ArA 27096, ArA 27407, ArA 27433, ArA 506/96, ArA 975-99, Ara 982-99, ArA 986-99, ArA 2718, ArB 1362, Nigeria68, Malaysia66, Kedougou84, Suriname, MR1429, PRVABC59, ECMN2007, DakAr41524, H/PF/2013, R103451, 103344, 8375, JMB-185, ZIKV/H, sapiens/Brazil/Natal/2015, SPH2015, ZIKV/Hu/Chiba/S36/2016 및/또는 Cuba2017을 포함하는, 당해 분야에서 공지된 지카바이러스의 한 가지 또는 그 이상의 적합한 계열에 대하여, 본 발명의 백신 조성물은 방어능을 가질 수 있다. 일부 구체예에서, 본 발명의 백신 조성물은 지카바이러스 PRVABC59 스트레인, 지카바이러스 MR766 스트레인에 대한 방어능을 가짐을 확인하였다.In one embodiment of the present invention, the vaccine composition may have a protective effect against an Asian-lineage Zika virus strain or an African-lineage Zika virus strain. Suitable Zika virus strains of the present invention include, without limitation, viruses from the African and/or Asian lineages. Several lineages within the African and Asian lineages of Zika virus have already been identified. For example, series MR 766, ArD 41519, IbH 30656, P6-740, EC Yap, FSS13025, ArD 7117, ArD 9957, ArD 30101, ArD 30156, ArD 30332, HD 78788, ArD 127707, ArD 127710, 127984, ArD 127988, ArD 127994, ArD 128000, ArD 132912, 132915, ArD 141170, ArD 142623, ArD 149917, ArD 149810, ArD 149938, ArD 157995, ArD 158084, ArD 165522, ArD 165531, ArA 1465, ArA 27101, ArA 27290, ArA 27106, ArA 27096, ArA 27407, ArA 27433, ArA 506/96, ArA 975-99, ArA 982-99, ArA 986-99, ArA 2718, ArB 1362, Nigeria68, Malaysia66, Kedougou84, Suriname, MR1429, PRVABC59, ECMN2007, DakAr41524, H/PF/2013, R103451, 103344, 8375, JMB-185, ZIKV/H, The vaccine composition of the present invention may be protective against one or more suitable strains of Zika virus known in the art, including Zika virus strain PRVABC59, Zika virus strain MR766. In some embodiments, the vaccine composition of the present invention was found to be protective against Zika virus strain PRVABC59, Zika virus strain MR766.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 백신 조성물은 14일 내지 28일 간격으로 1회 내지 3회 접종한 경우 가장 높은 중화항체가, 세포성 면역 반응, 모체 이행 항체 형성능 및 방어 효능을 나타낸다In one specific embodiment of the present invention, the vaccine composition exhibits the highest neutralizing antibody, cellular immune response, maternal antibody formation ability and protective efficacy when administered once to three times at intervals of 14 to 28 days.
한편, 본 발명의 “백신 조성물”은 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다. 제제화할 경우에는 보통 사용되는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제할 수 있다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 레시틴 유사 유화제에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 슈크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제할 수 있다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트 탈크 같은 윤활제들도 사용할 수 있다. 경구투여를 위한 액상제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등을 사용할 수 있으며, 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비 경구투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수용성제, 현탁제, 유제, 동결건조제제가 포함된다. 비수용성제제, 현탁제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다.Meanwhile, the “vaccine composition” of the present invention can be used by being formulated in the form of oral dosage forms such as powders, granules, tablets, capsules, suspensions, emulsions, syrups, aerosols, etc. and sterile injectable solutions, respectively, according to conventional methods. When formulating, it can be prepared using diluents or excipients such as commonly used fillers, bulking agents, binders, wetting agents, disintegrants, and surfactants. Solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, etc., and such solid preparations can be prepared by mixing the lecithin-like emulsifier with at least one excipient, such as starch, calcium carbonate, sucrose or lactose, gelatin, etc. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate and talc can also be used. Liquid preparations for oral administration include suspensions, solutions, emulsions, and syrups, and in addition to commonly used simple diluents such as water and liquid paraffin, various excipients such as wetting agents, sweeteners, flavoring agents, and preservatives may be included. Preparations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, insoluble preparations, suspensions, emulsions, and lyophilized preparations. Insoluble preparations and suspensions include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, and injectable esters such as ethyl oleate.
본 발명에 따른 백신 조성물의 투여 경로는 이들로 한정되는 것은 아니지만 구강, 정맥내, 근육내, 동맥내, 골수내, 경막내, 심장내, 경피, 피하, 복강내, 비강내, 장관, 국소, 설하 또는 직장이 포함된다. 경구 또는 비경구 투하가 바람직하다. 본원에 사용된 용어 “비경구”는 피하, 피내, 정맥내, 근육내, 관절내, 활액낭내, 흉골내, 경막내, 병소내 및 두개골내 주사 또는 주입기술을 포함한다. 본 발명의 백신 조성물은 또한 직장 투여를 위한 좌제의 형태로 투여될 수 있다.The routes of administration of the vaccine composition according to the present invention include, but are not limited to, oral, intravenous, intramuscular, intraarterial, intramedullary, intrathecal, intracardiac, transdermal, subcutaneous, intraperitoneal, intranasal, enteral, topical, sublingual, or rectal. Oral or parenteral administration is preferred. The term “parenteral” as used herein includes subcutaneous, intradermal, intravenous, intramuscular, intraarticular, intrasynovial, intrasternal, intrathecal, intralesional, and intracranial injection or infusion techniques. The vaccine composition of the present invention may also be administered in the form of a suppository for rectal administration.
본 발명에 따른 백신 조성물 또는 약학적 조성물의 투여량은 개체의 연령, 체중, 성별, 신체 상태 등을 고려하여 선택된다. 별다른 부작용 없이 개체에 면역보호반응을 유도하기에 필요한 양은 면역원으로서 사용된 재조합 단백질 및 부형제의 임의 존재에 따라 다양할 수 있다.The dosage of the vaccine composition or pharmaceutical composition according to the present invention is selected in consideration of the age, weight, sex, physical condition, etc. of the subject. The amount required to induce an immune protective response in the subject without any particular side effects may vary depending on the optional presence of the recombinant protein used as the immunogen and the excipient.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are presented to help understand the present invention. However, the following examples are provided only to help understand the present invention more easily, and the content of the present invention is not limited by the following examples.
[실시예][Example]
실시예 Ⅰ. 재조합 지카바이러스 외피단백질 식물 발현 벡터 제작Example Ⅰ. Production of a recombinant Zika virus envelope protein plant expression vector
1. pTEX-NB:ZikaEnv:aghFc 벡터 제작1. Creating pTEX-NB:ZikaEnv:aghFc vector
도 1과 같이 식물체에서 지카바이러스 외피단백질을 발현할 수 있도록 재조합한 식물 발현 벡터를 제작하였다. 보다 자세하게는 지카바이러스 외피단백질에 대한 유전자 정보를 확보하고, 니코티아나 벤타미아나(Nicotiana benthamiana)에서의 발현에 최적화된 서열로 유전자(서열번호 2)를 합성하였다.As shown in Fig. 1, a recombinant plant expression vector capable of expressing the Zika virus coat protein in plants was produced. More specifically, genetic information on the Zika virus coat protein was obtained, and a gene (SEQ ID NO: 2) was synthesized with a sequence optimized for expression in Nicotiana benthamiana.
지카바이러스 외피단백질에 human IgG Fc를 융합한 ZikaEnv:hFc 발현벡터는 대한민국 특허출원 제10-2020-0103211호에 개시된 Zika:Env를 그대로 사용하였으며, 이와 같이 제작된 벡터는 서열번호 9의 염기서열을 포함한다.The ZikaEnv:hFc expression vector, which fuses human IgG Fc to the Zika virus envelope protein, uses Zika:Env disclosed in Korean Patent Application No. 10-2020-0103211 as is, and the vector produced in this way contains the base sequence of sequence number 9.
ZikaEnv:aghFc 재조합 항원을 얻기 위해, 식물 임시발현용 벡터인 pTEX 벡터의 MacT 프로모터와 RD29B 종결자 사이에 NB(new chaperone binding protein)를 코딩하는 폴리뉴클레오티드(서열번호 3), 지카바이러스 외피단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드(서열번호 2), L을 코딩하는 폴리뉴클레오티드(서열번호 11), 보존된 N-글리코실화 부위(conserved N-glycosylation site)가 제거된 비당쇄화된 인간 면역글로불린 중쇄의 Fc 단편(aglycosylated human Fc)을 코딩하는 폴리뉴클레오티드(서열번호 13) 및 KDEL(Lys-Asp-Glu-Leu) 펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드(서열번호 15)를 순서대로 연결하여 재조합 지카바이러스 외피단백질 식물 발현 벡터를 제작하였다. 이와 같이 제작된 벡터는 서열번호 17의 염기서열을 포함한다.To obtain the ZikaEnv:aghFc recombinant antigen, a polynucleotide encoding NB (new chaperone binding protein) (SEQ ID NO: 3), a polynucleotide encoding Zika virus coat protein (SEQ ID NO: 2), a polynucleotide encoding L (SEQ ID NO: 11), a polynucleotide encoding an aglycosylated human immunoglobulin heavy chain Fc fragment with a conserved N-glycosylation site deleted (SEQ ID NO: 13), and a polynucleotide encoding KDEL (Lys-Asp-Glu-Leu) peptide (SEQ ID NO: 15) were sequentially linked to construct a recombinant Zika virus coat protein plant expression vector between the MacT promoter and the RD29B terminator of the pTEX vector, which is a plant transient expression vector. The vector constructed in this way includes the base sequence of SEQ ID NO: 17.
2. 식물체에서 pTEX-NB:ZikaEnv:aghFc 발현 확인2. Confirmation of pTEX-NB:ZikaEnv:aghFc expression in plants
상기 Ⅰ-1.에서 제작한 벡터 plasmid를 Agrobacterium(LBA4404 스트레인)에 형질전환하고 배양한 후 담배(Nicotiana benthamiana) 잎에 needleless syringe를 이용하여 주입하였다. 4일 후, 담배잎을 수확하여 western blot analysis로 발현을 확인하였다. 그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, ZikaEnv:aghFc는 대부분 수용성 구획(S)에 존재하는 것을 확인할 수 있었다.The vector plasmid constructed in the above Ⅰ-1. was transformed into Agrobacterium (LBA4404 strain), cultured, and then injected into tobacco ( Nicotiana benthamiana ) leaves using a needleless syringe. Four days later, the tobacco leaves were harvested and expression was confirmed by western blot analysis. As a result, as shown in Fig. 2, it was confirmed that ZikaEnv:aghFc was mostly present in the water-soluble compartment (S).
상기 결과로부터, 상기 Ⅰ-1.에서 제작한 벡터는 식물체에서 재조합 지카바이러스 외피단백질을 효과적으로 발현시킬 수 있으며, 상기 벡터를 이용하여 제조된 재조합 지카바이러스 외피단백질은 높은 용해성(solubility)을 가지고 있기 때문에 분리정제가 용이하며, 재조합 단백질의 응집이 억제되어 재조합 단백질의 생리활성 또는 약리적인 활성을 유지하는데 효과적일 것으로 예측되었다.From the above results, it was predicted that the vector produced in the above Ⅰ-1. can effectively express a recombinant Zika virus coat protein in a plant, and that the recombinant Zika virus coat protein produced using the vector has high solubility, so that separation and purification are easy, and that aggregation of the recombinant protein is suppressed, so that it is effective in maintaining the physiological activity or pharmacological activity of the recombinant protein.
나아가, 식물체에서 ZikaEnv:aghFc와 ZikaEnv:hFc의 발현을 비교하였다.Furthermore, the expression of ZikaEnv:aghFc and ZikaEnv:hFc in plants was compared.
식물에서 외부 유전자를 발현시키고자 할 때 silencing suppressor가 필수적이므로 silencing suppressor인 TCV-CP를 타겟 유전자와 같이 발현시켜야 한다. 따라서, 일반적으로 많이 사용하는 pCAMBIA1300 벡터를 발현시킬 때는 ZikaEnv:hFc가 형질전환된 Agrobacterium과 TCV-CP 발현벡터가 형질전환된 Agrobacterium을 섞어서 잎에 주입하여야 한다. 반면, 임시발현 전용벡터인 pTEX는 TCV-CP를 발현시킬 수 있는 expression cassette가 포함되어 있으므로 단일 Agrobacterium 배양으로 임시발현시킬 수 있으며, pCAMBIA1300 벡터와 pTEX 벡터는 타겟 유전자를 발현시킬 수 있는 promoter, terminator가 달라 각각의 벡터 backbone에서 발현 비교가 필요하다. 따라서, pCAMBIA1300 벡터를 사용한 NB-ZikaEnv:hFc 및 NB-ZikaEnv:aghFc, 및 pTEX 벡터를 사용한 pTEX-NB:ZikaEnv:hFc 및 pTEX-NB:ZikaEnv:aghFc의 총 4개 벡터의 발현을 비교하였다.When expressing an external gene in a plant, a silencing suppressor is essential, so the silencing suppressor, TCV-CP, must be expressed together with the target gene. Therefore, when expressing the commonly used pCAMBIA1300 vector, Agrobacterium transformed with ZikaEnv:hFc and Agrobacterium transformed with the TCV-CP expression vector must be mixed and injected into the leaves. On the other hand, pTEX, a vector dedicated to temporary expression, contains an expression cassette that can express TCV-CP, so it can be temporarily expressed with a single Agrobacterium culture. In addition, the pCAMBIA1300 vector and pTEX vector have different promoters and terminators that can express the target gene, so expression comparison is necessary in each vector backbone. Therefore, the expression of a total of four vectors was compared: NB-ZikaEnv:hFc and NB-ZikaEnv:aghFc using the pCAMBIA1300 vector, and pTEX-NB:ZikaEnv:hFc and pTEX-NB:ZikaEnv:aghFc using the pTEX vector.
그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, pCAMBIA1300 벡터와 발현된 항원의 용해성(solubility)에서 차이가 나타나지 않았으며, pCAMBIA1300 벡터와 pTEX 벡터에 의한 차이도 없는 것을 확인할 수 있었다. 또한, ZikaEnv:aghFc와 ZikaEnv:hFc의 발현 수준에서도 유의미한 차이가 없는 것을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in Fig. 3, it was confirmed that there was no difference in the solubility of the expressed antigen with the pCAMBIA1300 vector, and that there was no difference between the pCAMBIA1300 vector and the pTEX vector. In addition, it was confirmed that there was no significant difference in the expression levels of ZikaEnv:aghFc and ZikaEnv:hFc.
실시예 Ⅱ. 재조합 지카바이러스 외피단백질의 분리 정제Example II. Isolation and purification of recombinant Zika virus envelope protein
진공을 이용한 형질전환법(Vacuum infiltration method)을 통해 대량의 담배 잎에서 재조합 지카바이러스 외피단백질을 발현시켰다. 구체적으로, whole plant(담배)를 Agrobacterium 현탁버퍼에 담근 후 진공을 이용한 형질전환법을 통해 Agrobacterium을 주입하였다. Agrobacterium을 주입한 담배를 수확하여 액체질소로 냉동시킨 후 추출버퍼와 함께 블렌더로 파쇄하고 원심분리하여 debris를 제거함으로써 ZikaEnv:aghFc가 발현된 식물에서 total protein을 추출하였다. protein A agarose 레진과 1시간 결합시킨 후 레진을 세척버퍼로 세척한 다음 용출 및 중화함으로써 재조합 지카바이러스 외피단백질을 분리하였다. 용출 시 다량의 버퍼를 사용하므로 용출액의 항원 농도가 매우 낮은 상태이므로 용출 후 농축을 진행하였다. A recombinant Zika virus envelope protein was expressed in a large amount of tobacco leaves using a vacuum infiltration method. Specifically, whole plants (tobacco) were immersed in an Agrobacterium suspension buffer, and then Agrobacterium was injected using a vacuum transformation method. The tobacco injected with Agrobacterium was harvested, frozen in liquid nitrogen, and then crushed in a blender with an extraction buffer and centrifuged to remove debris to extract total protein from plants expressing ZikaEnv:aghFc. After binding to protein A agarose resin for 1 hour, the resin was washed with a wash buffer, and then eluted and neutralized to isolate the recombinant Zika virus envelope protein. Since a large amount of buffer was used during elution, the antigen concentration of the eluate was very low, so concentration was performed after elution.
도 4에 나타낸 바와 같이, 재조합 지카바이러스 외피단백질과 레진의 결합여부는 웨스턴 블롯팅을 통해 결합이 잘 된 것을 확인하였고, 분리 정제된 재조합 지카바이러스 외피단백질은 전기영동(SDS-PAGE) 후 쿠마시 염색법(Coomassie staining)을 통해 분리 정제가 성공적으로 된 것을 확인하였다.As shown in Figure 4, the binding of the recombinant Zika virus envelope protein to the resin was confirmed through Western blotting, and the successful separation and purification of the purified recombinant Zika virus envelope protein was confirmed through Coomassie staining after electrophoresis (SDS-PAGE).
실시예 Ⅲ. 재조합 지카바이러스 외피단백질을 함유하는 백신 및 애주번트(adjuvant)의 후보 선정Example III. Selection of vaccine and adjuvant candidates containing recombinant Zika virus envelope protein
재조합 서브유닛 형태의 백신은 사백신 및 약독화 백신에 비해 안전성이 높은 반면, 체내에서 쉽게 분해되어 antigen-presenting이 계속적으로 이루어지지 않는 등의 역가 지속 문제가 발생하기 쉬우므로 면역증강제(adjuvant)를 필수적으로 사용하고 있는바, 식물체인 담배(Nicotiana benthamiana)에서 발현한 지카바이러스 백신 후보물질 ZikaEnv:aghFc 및 ZikaEnv:hFc, 면역증강제 후보물질로 Th2-type immune responses를 유도하고 antigen-presenting을 증진시키는 Alum과 TLR 4 agonist로써 Th1-type immune response를 유도한다고 알려진 Monophosphoryl-lipid A(MPL; EcML)을 혼합한 Alum + EcML 혼합물, 독성이 없고 효능이 우수한 TLR4 agonist 면역증강제인 detoxified LOS(dLOS; EyeGene Inc)를 Aluminum hydroxide와 혼합한 형태인 CIA06(Deacyl-lipooligosaccharide(dLOS)+Aluminium hydroxide; EyeGene Inc), dLOS를 양이온성 리포좀과 면역증강물질 QS21과 혼합한 애주번트로서 Deacyl-lipooligosaccharide(dLOS), Cationic liposome 및 QS21이 혼합된 CIA09A을 선정하여 표 1과 같은 조합의 백신 후보군으로 실험을 진행하였다 (각 조합에 따라 그룹 1 내지 12로 구분함). 사용된 면역증가제 후보물질의 용량은 Alum 500 ug/mouse, EcML 20 ug/mouse, CIA06 및 CIA09A 50 ul/mouse 였으며, CIA06 및 CIA09A은 제조사의 지침(mouse dose 50 ul, Human dose 500 ul)에 따라 사용하였다.Recombinant subunit type vaccines are safer than killed and attenuated vaccines, but they are easily decomposed in the body, which can cause problems with sustained potency, such as failure to continuously present antigens. Therefore, adjuvants are essential. The Zika virus vaccine candidates ZikaEnv:aghFc and ZikaEnv:hFc expressed in the plant tobacco ( Nicotiana benthamiana ), the adjuvant candidate Alum, which induces Th2-type immune responses and enhances antigen-presenting, and Monophosphoryl-lipid A (MPL; EcML), a TLR 4 agonist known to induce Th1-type immune responses, are mixed, and the detoxified LOS (dLOS; EyeGene Inc.), a non-toxic and highly effective TLR4 agonist adjuvant, is mixed with aluminum hydroxide. CIA06 (Deacyl-lipooligosaccharide (dLOS) + Aluminum hydroxide; EyeGene Inc.), dLOS mixed with cationic liposomes and immunopotentiator QS21, and CIA09A mixed with deacyl-lipooligosaccharide (dLOS), cationic liposomes, and QS21 were selected and experiments were conducted with the vaccine candidates with the combinations shown in Table 1 (each combination was divided into groups 1 to 12). The doses of the immunopotentiator candidates used were Alum 500 ug/mouse, EcML 20 ug/mouse, CIA06 and CIA09A 50 ul/mouse, and CIA06 and CIA09A were used according to the manufacturer's instructions (mouse dose 50 ul, human dose 500 ul).
1. 내독소(Endotoxin) 측정 시험1. Endotoxin measurement test
백신 후보물질의 안전성을 확인하기 위하여 백신 1 dose에 들어가는 양의 항원의 Endotoxin 수준을 LAL(Limulus Amebocyte Lysate)시약을 이용하는 in vitro 시험법인 엔도톡신 시험을 통해 측정하였다. Endotoxin test는 GenScript의 Toxin Sensor Chromogenic LAL Endotoxin Assay kit (GenScript, USA)를 사용하여 제조회사의 실험방법에 따라 수행하였다. 그 결과, 표 2에 나타낸 바와 같이, 백신 후보물질인 항원 ZikaEnv:aghFc 및 ZikaEnv:hFc은 Recombinant subunit vaccine의 권장 수준인 20EU/mL 미만으로 나타난 것을 확인할 수 있었다.To confirm the safety of the vaccine candidates, the endotoxin level of the antigen in one dose of the vaccine was measured through an endotoxin test, an in vitro test method using LAL (Limulus Amebocyte Lysate) reagent. The endotoxin test was performed using GenScript's Toxin Sensor Chromogenic LAL Endotoxin Assay kit (GenScript, USA) according to the manufacturer's experimental method. As a result, as shown in Table 2, it was confirmed that the vaccine candidates, the antigens ZikaEnv:aghFc and ZikaEnv:hFc, were less than 20EU/mL, which is the recommended level for recombinant subunit vaccine.
2. 애주번트의 선정2. Selection of adjuvant
2-1. 백신 접종에 따른 항체 생산 확인2-1. Confirmation of antibody production following vaccination
백신 투여 시에 목표하는 수준의 항체가 생산되는지 평가하기 위해 자체 구축한 Indirect ELISA 방법을 이용하여 백신 후보물질 ZikaEnv:hFc 및 ZikaEnv:aghFc를 인지하는 항체를 측정하였다. 표 1의 백신 후보군을 마우스에 1-3회(Day 0, 14, 42) 근육주사로 접종하였고, 접종 후 7일에서 14일 후(Day 7, 28, 49) 마우스로부터 분리한 혈청 내 항원 특이적인 항체를 측정하였다.To evaluate whether the target level of antibodies was produced upon vaccination, antibodies recognizing the vaccine candidates ZikaEnv:hFc and ZikaEnv:aghFc were measured using an indirect ELISA method developed in-house. The vaccine candidates in Table 1 were vaccinated into mice by intramuscular injection 1-3 times (Day 0, 14, 42), and antigen-specific antibodies in the serum isolated from the mice 7 to 14 days after vaccination (Day 7, 28, 49) were measured.
항체가 측정 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, 표 1의 백신 후보군을 1 내지 3회 접종 시 면역증강제 혼합 그룹(그룹 6-8, 10-12)에서 음성대조군(PBS; 그룹 1) 대비 유의성있게 항체가가 증가하였으며, 면역증강제가 혼합 그룹 간에는 차이가 나타나지 않았다.As shown in Fig. 5, the antibody titer measurement results showed that when the vaccine candidates in Table 1 were administered 1 to 3 times, the antibody titer significantly increased in the adjuvant mixed group (groups 6-8, 10-12) compared to the negative control group (PBS; group 1), and no difference was observed between the adjuvant mixed groups.
한편, 백신 단독 접종 그룹(그룹 5, 9) 역시 음성대조군 대비 유의성있게 항체가가 증가하였으나, 백신 후보물질 간의 차이가 면역증강제 혼합 그룹에 비해 크게 관찰되어, 면역증강제 혼합 시 효과적이고 빠르게 항원 특이적인 항체를 생성하는 것을 확인할 수 있었다.Meanwhile, the vaccine-only groups (groups 5 and 9) also showed a significant increase in antibody titer compared to the negative control group, but the difference between vaccine candidates was greater than that in the adjuvant mixed group, confirming that the adjuvant mixed group effectively and rapidly produces antigen-specific antibodies.
2-2. 백신 접종에 따른 중화 항체 유도능 확인2-2. Confirmation of neutralizing antibody induction ability following vaccination
백신 투여 시에 생산되는 중화 항체를 Plaque reduction neutralization test(PRNT)를 이용하여 측정하였다. 8주령 C57BL/6 마우스에 표 1의 백신 후보군을 1-3회(Day 0, 14, 42) 근육주사로 접종하였고, 접종 7일 후(Day 49) 마우스로부터 혈액을 채취하여 혈청을 분리하였다. 동일 그룹의 마우스 5마리의 혈청을 pooling하여 사용하였으며, 56℃에서 30분간 비동화한 후 대조군(PBS) 혈청과 시험군 혈청을 각각 같은 희석 배율로 희석하였다. 역가(PFU/ml)가 확인된 2종의 ZIKV(MR766, PRVABC59 스트레인)를 희석하여 virus control에서 50개 정도의 plaque/well이 나오도록 준비한 다음 희석된 혈청과 1:1로 혼합하여 37℃에서 30분간 반응시켰다. virus 반응 30분 후 혈청과 virus 반응액을 Vero cell 또는 Vero 76 cell에 접종한 다음 2시간 동안 흡착시킨 후 Overlay media(1% Sea plaque agar 또는 1.4% Methyl cellulose)를 첨가하여 37℃, 5% CO2에서 5일 또는 14일간 배양한 다음 1% Crystal violet을 이용하여 염색하여 Plaque의 개수를 확인하고, % inhibition을 통하여 PRNT50을 산출하였다.The neutralizing antibodies produced when the vaccine was administered were measured using the Plaque reduction neutralization test (PRNT). The vaccine candidates in Table 1 were intramuscularly injected into 8-week-old C57BL/6 mice 1-3 times (Day 0, 14, 42), and blood was collected from the mice 7 days after vaccination (Day 49) and the serum was separated. The sera of five mice in the same group were pooled and used, and after inactivation at 56℃ for 30 minutes, the control (PBS) serum and the test group sera were diluted at the same dilution ratio. Two types of ZIKV (MR766, PRVABC59 strains) with confirmed titers (PFU/ml) were diluted so that about 50 plaques/well were produced in the virus control, and then mixed 1:1 with the diluted serum and incubated at 37℃ for 30 minutes. After 30 minutes of virus reaction, the serum and virus reaction solution were inoculated onto Vero cells or Vero 76 cells, allowed to adsorb for 2 hours, and then overlay media (1% Sea plaque agar or 1.4% methyl cellulose) was added and cultured at 37℃, 5% CO2 for 5 or 14 days. The number of plaques was confirmed by staining with 1% Crystal violet, and the PRNT 50 was calculated through % inhibition.
그 결과, 표 3에 나타낸 바와 같이, MR766 ZIKV 스트레인에 대한 중화항체 유도수준이 CIA09A가 포함된 그룹 8과 그룹 12에서 640으로 가장 높은 중화항체가가 나타난 것을 확인할 수 있었다. 마찬가지로 PRVABC59 ZIKV 스트레인에 대한 중화항체 유도수준 역시 CIA09A이 포함된 그룹 8과 그룹 12에서 각각 640과 320으로 가장 높은 중화항체가가 나타난 것을 확인할 수 있었다. ZikaEnv:aghFc 항원과 CIA06을 혼합한 그룹 11에서도 MR766 스트레인과 PRVABC59 스트레인에 대한 중화항체가가 320으로 CIA09A 다음으로 우수한 중화항체 유도능을 나타냈다.As a result, as shown in Table 3, the neutralizing antibody induction level for the MR766 ZIKV strain was confirmed to be the highest in groups 8 and 12 containing CIA09A, with a neutralizing antibody titer of 640. Similarly, the neutralizing antibody induction level for the PRVABC59 ZIKV strain was also confirmed to be the highest in groups 8 and 12 containing CIA09A, with a neutralizing antibody titer of 640 and 320, respectively. Group 11, which mixed the ZikaEnv:aghFc antigen and CIA06, also showed the second highest neutralizing antibody induction ability after CIA09A, with a neutralizing antibody titer of 320 for the MR766 strain and PRVABC59 strain.
2-3. 세포성 면역 유도능 측정 시험2-3. Cellular immunity induction ability measurement test
가. 사이토카인(Cytokine)의 생산량 확인A. Confirmation of cytokine production
백신 후보물질 및 면역증강제 접종이 면역원성을 활성화시키는 주요 사이토카인인 IFN-γ, TNF-α, IL-4, IL-6 분비량에 미치는 영향을 분석하기 위하여 마우스(C57BL/6, Female, 8주령)에 표 1의 백신 후보군을 3회(Day 0, 14, 42) 근육주사로 접종하였고, 접종 7일 후(Day 49) 마우스로부터 비장을 적출하였다. 비장에서 비장세포를 분리하여 96-well cell culture plate에 5×105 cells/well로 분주하였고, 1 μg/ml의 농도에 해당하는 항원(ZikaEnv:hFc, ZikaEnv:aghFc)으로 재자극한 뒤 48시간에 ELISA assay로 사이토카인 생산 분석을 진행하였다. 세포 배양액으로 분비된 사이토카인 (IFN-γ, TNF-α, IL-4, IL-6)의 측정은 ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IFN-γ, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse TNF-α, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IL-4, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IL-6(Biolegend, USA)을 사용하여 제조회사의 실험방법에 따라 수행하였다.To analyze the effects of vaccine candidates and adjuvants on the secretion of major cytokines that activate immunogenicity, such as IFN-γ, TNF-α, IL-4, and IL-6, mice (C57BL/6, Female, 8 weeks old) were intramuscularly injected with the vaccine candidates in Table 1 three times (Day 0, 14, 42), and the spleens were removed from the mice 7 days after vaccination (Day 49). Splenocytes were isolated from the spleen and seeded into a 96-well cell culture plate at 5 × 10 5 cells/well. After restimulation with antigens (ZikaEnv:hFc, ZikaEnv:aghFc) at a concentration of 1 μg/ml, cytokine production was analyzed using an ELISA assay 48 hours later. Measurement of cytokines (IFN-γ, TNF-α, IL-4, IL-6) secreted into cell culture medium was performed using ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IFN-γ, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse TNF-α, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IL-4, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IL-6 (Biolegend, USA) according to the manufacturer's experimental method.
그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, 대표적인 Th1 사이토카인인 IFN-γ와 TNF-α의 분비량은 면역증강제 CIA09A가 첨가된 그룹 8과 그룹 12에서 가장 높게 측정되었으며, 특히, ZikaEnv:aghFc 항원이 포함된 그룹 12에서 대조군(그룹 1: Mock)과 비교하여 유의성 있게 사이토카인 생산량이 증가된 것을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in Fig. 6, the secretion amounts of representative Th1 cytokines, IFN-γ and TNF-α, were measured to be the highest in groups 8 and 12 to which the immune enhancer CIA09A was added, and in particular, it was confirmed that the cytokine production was significantly increased in group 12, which included the ZikaEnv:aghFc antigen, compared to the control group (group 1: Mock).
Th2 사이토카인인 IL-4 및 naive T cell을 Th17로의 분화를 유도하는 IL-6의 분비량 또한 면역증강제 CIA09A가 첨가된 그룹 8과 그룹 12에서 대조군과 비교하여 유의하게 증가된 것을 확인할 수 있었다.It was also confirmed that the secretion amount of IL-4, a Th2 cytokine, and IL-6, which induces differentiation of naive T cells into Th17, significantly increased in groups 8 and 12 to which the immune enhancer CIA09A was added compared to the control group.
상기 결과로부터, CIA09A 애주번트를 혼합할 경우 백신의 Th1 cell response 뿐만 아니라, Th2 및 Th17 cell response 또한 유도되는 것으로 추측되었다. 따라서, CIA09A 애주번트를 함께 사용할 경우, 병원체를 처리할 수 있는 Th1 cell response가 증가하는 것뿐만 아니라, Th2 및 Th17 cell response 또한 유도할 수 있을 것으로 판단되었다.From the above results, it was inferred that when CIA09A adjuvant was mixed, not only the Th1 cell response of the vaccine but also Th2 and Th17 cell responses were induced. Therefore, it was judged that when CIA09A adjuvant was used together, not only the Th1 cell response capable of dealing with pathogens would increase, but also Th2 and Th17 cell responses could be induced.
나. 세포 내 사이토카인 염색(Intracellular cytokine staining)B. Intracellular cytokine staining
항원 자극에 대한 T cell response를 세포 단위별로 분석하기 위하여 표 1의 백신 후보군을 3회 접종한 마우스로부터 분리한 비장세포에서 IFN-γ 및 TNF-α를 생산하는 CD4+ T cell 또는 CD8+ T cell을 분석하였다. 구체적으로, 8주령 C57BL/6 마우스에 표 1의 백신 후보군을 3회(Day 0, 14, 42) 근육주사로 접종하였고, 접종 7일 후(Day 49) 마우스로부터 비장을 적출하였다. 비장에서 비장세포를 분리하여 96-well cell culture plate에 5×105 cells/well로 분주하였고, 1 μg/ml의 농도에 해당하는 항원(ZikaEnv:aghFc)과 Protein Transport Inhibitor Cocktail(Brefeldin A and Monensin; Invitrogen Life Technologies, USA) 처리 12시간 후 각각의 항체(CD4, CD8, IFN-γ, TNF-α)로 염색하여 유세포분석기(Flow Cytometry)를 이용하여 분석하였다.To analyze the T cell response to antigen stimulation at the cell level, CD4+ T cells or CD8+ T cells producing IFN-γ and TNF-α were analyzed in spleen cells isolated from mice that were vaccinated three times with the vaccine candidates in Table 1. Specifically, 8-week-old C57BL/6 mice were intramuscularly vaccinated three times (Day 0, 14, 42) with the vaccine candidates in Table 1, and the spleens were removed from the mice 7 days after vaccination (Day 49). Splenocytes were isolated from the spleen and seeded at 5 × 10 5 cells/well in a 96-well cell culture plate. After 12 hours of treatment with antigen (ZikaEnv:aghFc) and Protein Transport Inhibitor Cocktail (Brefeldin A and Monensin; Invitrogen Life Technologies, USA) at a concentration of 1 μg/ml, the cells were stained with each antibody (CD4, CD8, IFN-γ, TNF-α) and analyzed using flow cytometry.
그 결과, 도 7a 내지 도 7d에 나타낸 바와 같이, 사이토카인의 생산량 평가 결과와 유사하게 CIA09A가 포함된 그룹 12에서 IFN-γ 및 TNF-α를 생산하는 CD4+ T cell 또는 CD8+ T cell 발현이 가장 높게 측정된 것을 확인할 수 있었다. 따라서, CIA09A 첨가 시 IFN-γ 및 TNF-α의 분비량뿐만 아니라 분비 세포 역시 증가되는 것을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in Figs. 7a to 7d, similar to the results of evaluating the production amount of cytokines, it was confirmed that the expression of CD4+ T cells or CD8+ T cells producing IFN-γ and TNF-α was measured to be the highest in group 12 containing CIA09A. Therefore, it was confirmed that not only the secretion amount of IFN-γ and TNF-α but also the secretory cells increased when CIA09A was added.
실시예 Ⅳ. 지카바이러스 백신 항원량 결정Example IV. Determination of Zika virus vaccine antigen amount
백신의 유효성을 나타내는 항원량을 결정하기 위하여 실시예 Ⅲ에서 선정한 면역증강제 CIA09A(EyeGene Inc)와 지카바이러스 백신 후보물질(ZikaEnv:hFc, ZikaEnv:aghFc)을 용량별(5, 10, 20, 30 μg)로 투입하여 유도되는 면역원성을 평가하였다. 백신 후보군으로 면역증강제와 백신 후보물질을 표 4에 나타낸 바와 같이 조합하였다.In order to determine the antigen dose indicating the efficacy of the vaccine, the immunogenicity induced by administering the adjuvant CIA09A (EyeGene Inc.) selected in Example Ⅲ and the Zika virus vaccine candidates (ZikaEnv:hFc, ZikaEnv:aghFc) at different doses (5, 10, 20, 30 μg) was evaluated. The adjuvant and vaccine candidates were combined as shown in Table 4 for the vaccine candidates.
1. 백신 접종에 따른 항체 생산 비교1. Comparison of antibody production according to vaccination
표 4의 백신 후보군이 목표하는 수준의 항체를 생산할 수 있는지 확인하기 위해 자체 구축한 Indirect ELISA 방법을 이용하여 백신 후보물질 ZikaEnv:hFc, ZikaEnv:aghFc를 인지하는 항체를 측정하였다. 구체적으로, 마우스에 PBS 또는 표 4의 백신 후보군을 1-3회(Day 0, 14, 42) 근육주사로 접종 후 7일에서 14일 후(Day 7, 28, 49) 마우스로부터 분리한 혈청 내 항원 특이적인 항체를 측정하였다.To confirm whether the vaccine candidates in Table 4 can produce the target level of antibodies, we measured antibodies recognizing the vaccine candidates ZikaEnv:hFc and ZikaEnv:aghFc using our self-developed Indirect ELISA method. Specifically, mice were injected intramuscularly with PBS or the vaccine candidates in Table 4 1-3 times (Day 0, 14, 42), and antigen-specific antibodies in the serum isolated from mice 7 to 14 days later (Day 7, 28, 49) were measured.
그 결과, 도 8에 나타낸 바와 같이, 백신 후보군을 1-3회 접종한 경우 모든 그룹에서 음성대조군 대비 유의성 있게 항체가가 증가하였으나, 항원량에 따른 차이는 나타나지 않았다.As a result, as shown in Figure 8, when the vaccine candidates were administered 1-3 times, the antibody titer significantly increased in all groups compared to the negative control group, but there was no difference according to the antigen dose.
2. 백신 접종에 따른 중화항체 유도능 비교2. Comparison of neutralizing antibody induction ability according to vaccination
백신 투여 시에 생산되는 중화 항체를 Plaque reduction neutralization test(PRNT)를 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 8주령 C57BL/6 마우스에 표 4의 백신 후보군을 1-3회(Day 0, 14, 42) 근육주사로 접종하였고, 접종 7일 후(Day 49) 마우스로부터 혈액을 채취하여 혈청을 분리하였다. 동일 그룹군의 마우스 5마리의 혈청을 pooling하여 사용하였으며, 56℃에서 30분간 비동화한 후 대조군의 혈청과 백신 후보군의 혈청을 각각 같은 희석 배율로 희석하였다. 역가(PFU/ml)가 확인된 지카바이러스(ZIKV) 2종(MR766, PRVABC59 스트레인)을 희석하여 virus control에서 50개 정도의 plaque/well이 나오도록 준비한 다음 희석된 혈청과 1:1로 혼합하여 37℃에서 30분간 반응시켰다. virus 반응 30분 후 혈청과 virus 반응액을 Vero cell 또는 Vero 76 cell에 접종한 다음 2시간 동안 흡착시킨 후 Overlay media(1.4% Methyl cellulose)를 첨가하여 37℃ 5% CO2에서 5일 또는 14일간 배양한 다음 1% Crystal violet을 이용하여 염색하여 Plaque의 개수를 확인하고, % inhibition을 통하여 PRNT50을 산출하였다.The neutralizing antibodies produced when the vaccine was administered were measured using the Plaque reduction neutralization test (PRNT). Specifically, 8-week-old C57BL/6 mice were intramuscularly vaccinated with the vaccine candidates in Table 4 1-3 times (Day 0, 14, 42), and blood was collected from the mice 7 days after vaccination (Day 49) and the serum was separated. The sera of five mice in the same group were pooled and used, and after inactivation at 56℃ for 30 minutes, the sera of the control group and the sera of the vaccine candidates were diluted at the same dilution ratio. Two types of Zika virus (ZIKV) (MR766, PRVABC59 strains) with confirmed titers (PFU/ml) were diluted and prepared so that about 50 plaques/well were produced in the virus control, and then mixed 1:1 with the diluted serum and incubated at 37℃ for 30 minutes. After 30 minutes of virus reaction, the serum and virus reaction solution were inoculated onto Vero cells or Vero 76 cells, allowed to adsorb for 2 hours, and then overlay media (1.4% methyl cellulose) was added and cultured at 37℃ and 5% CO2 for 5 or 14 days. The number of plaques was confirmed by staining with 1% Crystal violet, and the PRNT 50 was calculated through % inhibition.
그 결과, 표 5에 나타낸 바와 같이, MR766 ZIKV 스트레인에 대한 중화항체 유도수준은 항원량 5 μg이 함유된 그룹 2와 그룹 6에서 640으로 가장 높은 중화항체가가 확인되었다. PRVABC59 ZIKV 스트레인에 대한 중화항체 유도수준은 ZikaEnv:hFc 그룹에서 항원량 5, 10 μg이 함유된 그룹 2와 그룹 3에서 320, ZikaEnv:aghFc 그룹에서 항원량 5 μg이 함유된 그룹 6에서 320으로 가장 높은 중화항체가를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in Table 5, the neutralizing antibody induction level for the MR766 ZIKV strain was confirmed to be the highest at 640 in groups 2 and 6 containing 5 μg of antigen. The neutralizing antibody induction level for the PRVABC59 ZIKV strain was confirmed to be the highest at 320 in groups 2 and 3 containing 5 and 10 μg of antigen in the ZikaEnv:hFc group, and at 320 in group 6 containing 5 μg of antigen in the ZikaEnv:aghFc group.
3. 세포성 면역 유도능 비교3. Comparison of cellular immunity induction ability
3-1. 사이토카인(Cytokine) 생산량 평가3-1. Evaluation of cytokine production
표 4의 백신 후보군의 접종이 면역원성을 활성화시키는 주요 사이토카인인 IFN-γ, TNF-α, IL-4, IL-6 분비량에 미치는 영향을 분석하기 위하여 마우스(C57BL/6, Female, 8주령)에 표 4의 백신 후보군을 3회(Day 0, 14, 42) 근육주사로 접종하였고, 접종 7일 후(Day 49) 마우스로부터 비장을 적출하였다. 적출한 비장에서 비장세포를 분리하여 96-well cell culture plate에 5×105 cells/well로 분주하였고, 1 μg/ml의 농도에 해당하는 백신 후보물질인 항원(ZikaEnv:hFc, ZikaEnv:aghFc)으로 재자극한 뒤 48시간에 ELISA assay로 사이토카인 생산 분석을 진행하였다. 세포 배양액으로 분비된 사이토카인(IFN-γ, TNF-α, IL-4, IL-6)의 측정은 ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IFN-γ, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse TNF-α, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IL-4, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IL-6(Biolegend, USA)을 사용하여 제조회사의 실험방법에 따라 수행하였다.To analyze the effect of vaccination with the vaccine candidates in Table 4 on the secretion of IFN-γ, TNF-α, IL-4, and IL-6, which are major cytokines that activate immunogenicity, mice (C57BL/6, Female, 8 weeks old) were intramuscularly injected with the vaccine candidates in Table 4 three times (Day 0, 14, 42), and the spleens were removed from the mice 7 days after vaccination (Day 49). Splenocytes were isolated from the removed spleens and seeded into a 96-well cell culture plate at 5 × 10 5 cells/well. After restimulation with the vaccine candidate antigens (ZikaEnv:hFc, ZikaEnv:aghFc) at a concentration of 1 μg/ml, cytokine production was analyzed using an ELISA assay 48 hours later. Measurement of cytokines (IFN-γ, TNF-α, IL-4, IL-6) secreted into cell culture medium was performed using ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IFN-γ, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse TNF-α, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IL-4, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IL-6 (Biolegend, USA) according to the manufacturer's experimental method.
그 결과, 도 9에 나타낸 바와 같이, 대표적인 Th1 사이토카인인 IFN-γ와 TNF-α 의 생산량은 항원량 5 μg이 함유된 그룹 2와 그룹 6에서 사이토카인 생산량이 가장 높게 측정되었으며, 특히, ZikaEnv:aghFc 항원이 포함된 그룹 6-9에서 대조군(그룹 1: Mock)과 비교하여 유의성 있게 사이토카인 생산량이 증가된 것을 확인할 수 있었다. 다만, 항원량이 20 μg 이상일 경우 오히려 사이토카인의 생산량이 감소하는 것으로 나타났다.As a result, as shown in Fig. 9, the production of representative Th1 cytokines, IFN-γ and TNF-α, was measured to be the highest in groups 2 and 6 containing 5 μg of antigen, and in particular, it was confirmed that the cytokine production significantly increased in groups 6-9 containing ZikaEnv:aghFc antigen compared to the control group (group 1: Mock). However, when the antigen amount was 20 μg or more, the cytokine production was found to decrease.
또한, Th2 사이토카인인 IL-4 및 naive T cell을 Th17로의 분화를 유도하는 IL-6의 생산량 측정 결과, IL-4는 모든 그룹군에서 대조군(그룹 1: Mock)과 비교하여 유의성 있게 사이토카인 생산량이 증가하였으며, 그룹 간에 차이는 나타나지 않았다. IL-6는 ZikaEnv:hFc 5 μg이 함유된 그룹 2와 ZikaEnv:aghFc 항원이 포함된 그룹 6-9에서 사이토카인 생산량이 증가하여 항원량 5-10 μg 접종 시 병원체를 처리할 수 있는 Th1 cell response가 증가할 뿐만 아니라 Th2 및 Th17 cell response 또한 유도할 수 있을 것으로 추측되었다.In addition, the results of measuring the production of IL-4, a Th2 cytokine, and IL-6, which induces differentiation of naive T cells into Th17, showed that IL-4 cytokine production was significantly increased in all groups compared to the control group (Group 1: Mock), and there was no difference between the groups. IL-6 cytokine production increased in Group 2 containing 5 μg of ZikaEnv:hFc and Groups 6-9 containing ZikaEnv:aghFc antigen, suggesting that when 5-10 μg of antigen is administered, not only the Th1 cell response capable of dealing with pathogens increases, but also Th2 and Th17 cell responses can be induced.
3-2. 세포 내 사이토카인 염색(Intracellular cytokine staining)3-2. Intracellular cytokine staining
항원 자극에 대한 T cell response를 세포 단위별로 분석하기 위하여 표 4의 백신 후보군을 3회 접종한 마우스로부터 분리한 비장세포에서 개별 세포의 면역력 증강여부를 판단할 수 있는 IFN-γ 및 TNF-α를 생산하는 CD4+ T cell 또는 CD8+ T cell의 변화를 분석하였다. 구체적으로, 8주령 C57BL/6 마우스에 표 4의 백신 후보군을 3회(Day 0, 14, 42) 근육주사로 접종하였고, 접종 7일 후(Day 49) 마우스로부터 비장을 적출하였다. 비장에서 비장세포를 분리하여 96-well cell culture plate에 5×105 cells/well 로 분주하였고, 1 μg/ml의 농도에 해당하는 백신 후보물질인 항원(ZikaEnv:aghFc)과 Protein Transport Inhibitor Cocktail(Brefeldin A and Monensin; Invitrogen Life Technologies, USA) 처리 12시간 후 각각의 항체(CD4, CD8, IFN-γ, TNF-α)로 surface 및 intracellular 염색하여 유세포분석기(Flow Cytometry)를 이용하여 분석하였다.To analyze the T cell response to antigen stimulation at the cell level, we analyzed the changes in CD4+ T cells or CD8+ T cells producing IFN-γ and TNF-α, which can determine whether individual cells have enhanced immunity, in spleen cells isolated from mice that were vaccinated three times with the vaccine candidates in Table 4. Specifically, 8-week-old C57BL/6 mice were intramuscularly vaccinated three times (Day 0, 14, 42) with the vaccine candidates in Table 4, and the spleens were removed from the mice 7 days after vaccination (Day 49). Splenocytes were isolated from the spleen and seeded at 5 × 10 5 cells/well in a 96-well cell culture plate. After treatment with the vaccine candidate antigen (ZikaEnv:aghFc) and Protein Transport Inhibitor Cocktail (Brefeldin A and Monensin; Invitrogen Life Technologies, USA) at a concentration of 1 μg/ml for 12 hours, surface and intracellular staining was performed with each antibody (CD4, CD8, IFN-γ, TNF-α), and analysis was performed using flow cytometry.
그 결과, 도 10에 나타낸 바와 같이, 항원량에 따른 차이는 크게 관찰되지 않았으나, ZikaEnv:hFc와 비교하여 ZikaEnv:aghFc 항원이 포함된 그룹에서 IFN-γ 및 TNF-α를 생산하는 CD4+ T cell 또는 CD8+ T cell 발현이 증가된 것을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in Fig. 10, no significant difference was observed according to the amount of antigen, but it was confirmed that the expression of CD4+ T cells or CD8+ T cells producing IFN-γ and TNF-α increased in the group containing the ZikaEnv:aghFc antigen compared to ZikaEnv:hFc.
실시예 Ⅴ. 지카바이러스 백신의 유효성 확인Example V. Confirmation of the effectiveness of the Zika virus vaccine
실시예 Ⅵ의 항원량 결정 시험에서 백신 후보물질의 유효성을 나타내는 항원량을 결정하고자 마우스 내 백신 후보물질을 용량별로(5, 10, 20, 30 μg) 투입하여 실험을 수행하였으나 낮은 용량에서 가장 높은 면역능이 유도되었다. 따라서, 지카바이러스 백신의 유효성 평가 시험에서 target으로 하는 항원량 5 μg을 기점으로 1 μg과 10 μg을 추가하여 표 6과 같은 조합의 백신 후보군으로 실험을 진행하였다.In order to determine the antigen amount indicating the efficacy of the vaccine candidate in the antigen amount determination test of Example Ⅵ, the vaccine candidate was administered to mice at different doses (5, 10, 20, 30 μg), and the highest immune function was induced at the lowest dose. Therefore, in the efficacy evaluation test of the Zika virus vaccine, the target antigen amount of 5 μg was used as a starting point, and 1 μg and 10 μg were added, and the experiment was conducted with the vaccine candidate group of the combination as shown in Table 6.
1. 백신 접종에 따른 항체 생산 비교1. Comparison of antibody production according to vaccination
목표하는 수준의 항체가 백신 접종 시 생산되는지 평가하기 위해 자체 구축한 Indirect ELISA 방법을 이용하여 백신 후보물질 ZikaEnv:aghFc를 인지하는 항체를 측정하였다. 구체적으로, 마우스에 PBS 또는 표 6의 백신 후보군을 1-3회(Day 0, 14, 42) 근육주사로 접종하였고, 접종 후 7일에서 14일 후(Day 7, 28, 49) 마우스로부터 분리한 혈청 내 항원 특이적인 항체를 측정하였으며, 항체 측정방법은 관련 논문을 참고하여 양성판정에 대한 기준을 MaxiSorp 96-well plate의 blank에 대한 OD450 평균 값의 3배보다 큰 값을 역가로 산출하는 방식으로 실험을 진행하였다.To evaluate whether the target level of antibodies is produced upon vaccination, we measured antibodies recognizing the vaccine candidate ZikaEnv:aghFc using an indirect ELISA method we developed ourselves. Specifically, mice were intramuscularly injected with PBS or the vaccine candidates in Table 6 1-3 times (Day 0, 14, 42), and antigen-specific antibodies in the serum isolated from the mice 7 to 14 days after vaccination (Day 7, 28, 49). For the antibody measurement method, the experiment was conducted by referring to a related paper and calculating the titer as a value greater than three times the average OD450 value of the blank of the MaxiSorp 96-well plate, with the standard for a positive judgment.
그 결과, 도 11에 나타낸 바와 같이, 백신 후보군 1-3회 접종 시 모든 백신 후보군에서 음성대조군 대비 유의성 있게 항체가가 증가하였으나 항원량에 따른 차이는 나타나지 않았다. As a result, as shown in Figure 11, antibody titers significantly increased in all vaccine candidate groups compared to the negative control group when 1-3 times of vaccination was administered, but there was no difference according to antigen dose.
나아가, 목표하는 수준의 항체가 백신 투여 시에 생산되는지 평가하기 위해 시판되고 있는 ELISA kit(Alphadiagnostic, RV-403120-1)을 사용하여 ZIKV envelope protein을 인지하는 항체를 제조회사의 실험방법에 따라 측정하였다. Furthermore, to evaluate whether the target level of antibodies was produced when the vaccine was administered, antibodies recognizing the ZIKV envelope protein were measured using a commercially available ELISA kit (Alphadiagnostic, RV-403120-1) according to the manufacturer's experimental method.
그 결과, 도 12에 나타난 바와 같이, 백신 후보군 1-3회 접종 시 모든 백신 후보군에서 음성대조군 대비 유의성 있게 항체가가 증가하였으며, 항원 단백질을 5 μg 포함하고 있는 그룹 3에서 가장 높은 항체가가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in Fig. 12, it was confirmed that the antibody titer significantly increased in all vaccine candidate groups compared to the negative control group when the vaccine candidates were administered 1-3 times, and the highest antibody titer was shown in group 3 containing 5 μg of antigen protein.
2. 백신 접종에 따른 중화 항체 유도능 비교2. Comparison of neutralizing antibody induction ability according to vaccination
2-1. 백신 접종에 따른 중화항체 유도능 확인2-1. Confirmation of neutralizing antibody induction ability following vaccination
백신 투여 시에 생산되는 중화 항체를 Plaque reduction neutralization test(PRNT)를 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 8주령 C57BL/6 마우스에 표 6의 백신 후보군을 1-3회(Day 0, 14, 42) 근육주사로 접종하였고, 접종 7일 후(Day 49) 마우스로부터 혈액을 채취하여 혈청을 분리하였다. 분리한 혈청을 56℃에서 30분간 비동화한 후 대조군 혈청과 백신 후보군 혈청을 각각 같은 희석 배율로 희석하였다. 역가(PFU/ml)가 확인된 지카바이러스(ZIKV) 2종(MR766, PRVABC59 스트레인) 및 뎅기바이러스(dengue virus; DENV)-type2를 희석하여 virus control에서 50개 정도의 plaque/well이 나오도록 준비한 다음 희석된 혈청과 1:1로 혼합하여 37℃에서 30분간 반응시켰다. virus 반응 30분 후 혈청과 virus 반응액을 Vero cell 또는 Vero 76 cell에 접종한 다음 2시간 동안 흡착시킨 후 Overlay media(1.4% Methyl cellulose)를 첨가하여 37℃, 5% CO2에서 5일 또는 14일간 배양한 다음 1% Crystal violet을 이용하여 염색하여 Plaque의 개수를 확인하고 % inhibition을 통하여 PRNT50을 산출하였다.The neutralizing antibodies produced when the vaccine was administered were measured using the Plaque reduction neutralization test (PRNT). Specifically, 8-week-old C57BL/6 mice were intramuscularly vaccinated with the vaccine candidates in Table 6 1-3 times (Day 0, 14, 42), and blood was collected from the mice 7 days after vaccination (Day 49) and the serum was separated. The separated serum was inactivated at 56°C for 30 minutes, and the control serum and vaccine candidate serum were diluted at the same dilution ratio. Two types of Zika virus (ZIKV) (MR766, PRVABC59 strains) and dengue virus (DENV)-type 2 with confirmed titers (PFU/ml) were diluted so that about 50 plaques/well were produced in the virus control, and then mixed 1:1 with the diluted serum and incubated at 37°C for 30 minutes. After 30 minutes of virus reaction, the serum and virus reaction solution were inoculated onto Vero cells or Vero 76 cells, and then allowed to adsorb for 2 hours. Overlay media (1.4% methyl cellulose) was added and cultured at 37°C, 5% CO2 for 5 or 14 days. The number of plaques was confirmed by staining with 1% Crystal violet, and the PRNT 50 was calculated through % inhibition.
그 결과, 도 13에 나타낸 바와 같이, MR766 ZIKV 스트레인에 대한 중화항체 유도수준은 항원 단백질 5 μg이 포함된 그룹 3에서 약 480으로 가장 높은 중화항체가가 나타난 것을 확인할 수 있었다. PRVABC59 ZIKV 스트레인에 대한 중화항체 유도수준 또한 항원 단백질 5 μg이 포함된 그룹 3에서 약 288로 가장 높은 중화항체가 나타난 것을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in Fig. 13, the neutralizing antibody induction level for the MR766 ZIKV strain was confirmed to be the highest at approximately 480 in group 3 containing 5 μg of antigen protein. The neutralizing antibody induction level for the PRVABC59 ZIKV strain was also confirmed to be the highest at approximately 288 in group 3 containing 5 μg of antigen protein.
3. 세포성 면역 유도능 비교3. Comparison of cellular immunity induction ability
3-1. 사이토카인 ( Cytokine) 생산량 평가 3-1. Evaluation of cytokine production
표 6의 백신 후보군 접종이 면역원성을 활성화시키는 주요 사이토카인인 IFN-γ, TNF-α, IL-4, IL-6 분비량에 미치는 영향을 분석하기 위하여 마우스(C57BL/6, Female, 8주령)에 표 6의 백신 후보군을 3회(Day 0, 14, 42) 근육주사로 접종하였고, 접종 7일 후(Day 49) 마우스로부터 비장을 적출하였다. 비장에서 비장세포를 분리하여 96-well cell culture plate에 5×105 cells/well로 분주하였고, 1 μg/ml의 농도에 해당하는 백신 후보물질인 항원(ZikaEnv:aghFc)으로 재자극한 뒤 48시간 세포 배양액을 수득하여 ELISA assay로 사이토카인 생산 분석을 진행하였다. 세포 배양액으로 분비된 사이토카인(IFN-γ, TNF-α, IL-4, IL-6)의 측정은 ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IFN-γ, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse TNF-α, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IL-4, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IL-6(Biolegend, USA)을 사용하여 제조회사의 실험방법에 따라 수행하였다.To analyze the effect of vaccination with the vaccine candidates in Table 6 on the secretion of IFN-γ, TNF-α, IL-4, and IL-6, which are major cytokines that activate immunogenicity, mice (C57BL/6, Female, 8 weeks old) were intramuscularly injected with the vaccine candidates in Table 6 three times (Day 0, 14, 42), and the spleens were removed from the mice 7 days after vaccination (Day 49). Splenocytes were isolated from the spleen and seeded into a 96-well cell culture plate at 5 × 10 5 cells/well. After restimulation with the vaccine candidate antigen (ZikaEnv:aghFc) at a concentration of 1 μg/ml, the cell culture fluid was obtained for 48 hours, and cytokine production analysis was performed using an ELISA assay. Measurement of cytokines (IFN-γ, TNF-α, IL-4, IL-6) secreted into cell culture medium was performed using ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IFN-γ, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse TNF-α, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IL-4, ELISA MAX™ Deluxe Set Mouse IL-6 (Biolegend, USA) according to the manufacturer's experimental method.
도 14에 나타낸 바와 같이, 대표적인 Th1 사이토카인인 IFN-γ 와 TNF-α의 생산량 측정 결과 모든 백신 호부군에서 높은 분비량을 나타냈으며, 특히, 항원량 1 μg이 함유된 그룹 2에서 사이토카인 생산량이 가장 높게 측정되었다.As shown in Figure 14, the results of measuring the production of representative Th1 cytokines, IFN-γ and TNF-α, showed high secretion amounts in all vaccine groups, and in particular, the cytokine production was measured to be the highest in group 2 containing 1 μg of antigen.
Th2 사이토카인인 IL-4 및 naive T cell을 Th17로의 분화를 유도하는 IL-6의 생산량 측정 결과, 모든 그룹군에서 대조군(그룹 1: Mock)과 비교하여 유의성 있게 사이토카인 생산량이 증가하였으며, 그룹 간의 차이는 거의 나타나지 않았다.As a result of measuring the production of IL-4, a Th2 cytokine, and IL-6, which induces differentiation of naive T cells into Th17, the cytokine production significantly increased in all groups compared to the control group (Group 1: Mock), and there was almost no difference between the groups.
3-2. 세포 내 사이토카인 염색(Intracellular cytokine staining)3-2. Intracellular cytokine staining
항원 자극에 대한 T cell response를 세포 단위별로 분석하기 위하여 표 6의 백신 후보군을 3회 접종한 마우스로부터 분리한 비장세포에서 개별 세포의 면역력 증강여부를 판단할 수 있는 IFN-γ 및 TNF-α를 생산하는 CD4+ T cell 또는 CD8+ T cell의 변화를 분석하였다. 구체적으로, 8주령 C57BL/6 마우스에 표 6의 백신 후보군을 3회(Day 0, 14, 42) 근육주사로 접종하였고, 접종 7일 후(Day 49) 마우스로부터 비장을 적출하였다. 비장에서 비장세포를 분리하여 96-well cell culture plate에 5×105 cells/well로 분주하였고, 1 μg/ml의 농도에 해당하는 백신 후보물질인 항원(ZikaEnv:aghFc)과 Protein Transport Inhibitor Cocktail(Brefeldin A and Monensin; Invitrogen Life Technologies, USA) 처리 12시간 후 각각의 항체(CD4, CD8, IFN-γ, TNF-α)로 surface 및 intracellular 염색하여 유세포분석기(Flow Cytometry)를 이용하여 분석하였다.To analyze the T cell response to antigen stimulation at the cell level, we analyzed the changes in CD4+ T cells or CD8+ T cells producing IFN-γ and TNF-α, which can determine whether individual cells have enhanced immunity, in spleen cells isolated from mice that were vaccinated three times with the vaccine candidates in Table 6. Specifically, 8-week-old C57BL/6 mice were intramuscularly vaccinated three times (Day 0, 14, 42) with the vaccine candidates in Table 6, and the spleens were removed from the mice 7 days after vaccination (Day 49). Splenocytes were isolated from the spleen and seeded at 5 × 10 5 cells/well in a 96-well cell culture plate. After treatment with the vaccine candidate antigen (ZikaEnv:aghFc) and Protein Transport Inhibitor Cocktail (Brefeldin A and Monensin; Invitrogen Life Technologies, USA) at a concentration of 1 μg/ml for 12 hours, surface and intracellular staining was performed with each antibody (CD4, CD8, IFN-γ, TNF-α), and analysis was performed using flow cytometry.
그 결과, 도 15에 나타낸 바와 같이, 대조군(그룹 1)과 비교하여 항원 단백질이 5 μg 함유된 그룹 3에서 IFN-γ 및 TNF-α를 생산하는 CD4+ T cell 또는 CD8+ T cell 발현이 증가되는 것을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in Fig. 15, it was confirmed that the expression of CD4+ T cells or CD8+ T cells producing IFN-γ and TNF-α increased in group 3 containing 5 μg of antigen protein compared to the control group (group 1).
4. 모체 이행 항체 확인4. Confirmation of maternal transfer antibodies
4-1. 모체 이행 IgG 항체 평가4-1. Maternal IgG antibody evaluation
표 6의 백신 후보군을 3회 접종한 어미에게서 태어난 새끼 마우스를 탄생 2일째 채혈하여 얻은 혈액에서 분리한 혈청 내 모체 이행 항체를 자체 구축한 Indirect ELISA 방법을 통해 측정하였으며, 항체 측정방법은 관련 논문을 참고하여 양성판정에 대한 기준을 MaxiSorp 96-well plate의 blank에 대한 OD450 평균값의 3배보다 큰 값을 역가로 산출하는 방식으로 시험을 진행하였다.Maternal antibodies in the serum were isolated from the blood obtained from pups born to mothers who had been vaccinated three times with the vaccine candidates in Table 6 on the second day after birth, and measured using an indirect ELISA method we developed ourselves. The antibody measurement method was conducted by referring to a related paper, and the standard for a positive judgment was calculated as a titer that was greater than three times the average OD450 value for the blank of a MaxiSorp 96-well plate.
그 결과, 도 16a에 나타낸 바와 같이, 대조군과 비교하여 백신 후보군에서 태어난 새끼마우스에서 유의성 있게 항원 특이적인 IgG 항체가가 증가된 것을 확인할 수 있었다. 특히, 항원 단백질 5 μg이 포함된 그룹 3을 접종한 경우, 가장 높은 모체 이행 항체가가 측정되었다.As a result, as shown in Fig. 16a, it was confirmed that antigen-specific IgG antibody titers were significantly increased in pups born from the vaccine candidate group compared to the control group. In particular, when group 3 containing 5 μg of antigen protein was vaccinated, the highest maternal transferred antibody titers were measured.
4-2. 모체 이행 중화항체가 평가4-2. Evaluation of maternal transfer neutralizing antibodies
표 6의 백신 후보군을 3회 접종한 어미에게서 태어난 새끼 마우스를 탄생 2일째 채혈하여 얻은 혈액에서 분리한 혈청을 동일 그룹군의 마우스 5마리의 혈청을 pooling하여 혈청 내 모체 이행 중화항체를 Plaque reduction neutralization test(PRNT)를 이용하여 측정하였다.The blood of pups born from mothers who were vaccinated three times with the vaccine candidates in Table 6 was collected on the second day after birth, and the serum was separated from the blood obtained. The sera of five mice in the same group were pooled, and maternal transfer neutralizing antibodies in the serum were measured using the plaque reduction neutralization test (PRNT).
중화항체가 측정 결과, 도 16b에 나타낸 바와 같이, 대조군과 비교하여 백신 후보군에서 태어난 새끼마우스에서 유의성 있게 지카바이러스 2종(MR766, PRVABC59)에 대한 중화항체가가 증가된 것을 확인할 수 있었으며, 특히 항원 단백질이 5 μg 포함된 그룹 3 접종 시 가장 높은 모체 이행 중화항체가가 유도된 것을 확인할 수 있었다.As shown in Fig. 16b, the neutralizing antibody titers for two types of Zika viruses (MR766, PRVABC59) were significantly increased in the pups born from the vaccine candidate group compared to the control group, and in particular, the highest maternal-transferred neutralizing antibody titer was induced when group 3 was inoculated with 5 μg of antigen protein.
5. 백신 후보물질의 지카바이러스 및 뎅기열 바이러스 공격접종에 대한 방어능 확인5. Confirmation of the protective effect of vaccine candidates against Zika virus and dengue virus challenge
백신의 방어능을 평가하기 위해, 표 6의 백신 후보군을 3회(Day 0, 14, 42) 접종한 어미에게서 태어난 새끼 마우스 2일령에 지카바이러스 2종(MR766, PRVABC59)와 교차 방어 효능을 평가하고자 뎅기열 바이러스(DENV type 2)를 감염시키고 동일 그룹군의 마우스 5마리의 생존율, 체중, 및 이상행동을 측정하였다. 사용한 지카바이러스와 뎅기열 바이러스는 표 7에 나타냈다.To evaluate the protective efficacy of the vaccine, pups born from dams that were vaccinated three times (Day 0, 14, 42) with the vaccine candidates in Table 6 were infected with dengue virus (DENV type 2) at 2 days of age to evaluate the cross-protection efficacy with two types of Zika virus (MR766, PRVABC59) and 5 mice in the same group were measured for the survival rate, body weight, and abnormal behavior. The Zika virus and dengue virus used are shown in Table 7.
strainstrain
(TCID50/ml) Virus titer
(TCID 50 /ml)
(TCID50/mouse) Dose of vaccination
(TCID 50 /mouse)
type 2dengue virus,
type 2
자원은행National pathogen
Resource Bank
생존율 측정 결과, 도 17에 나타난 바와 같이, 대조군 마우스에서 태어난 새끼마우스를 MR766 스트레인으로 공격 접종 하였을 때 감염 8일차까지 마우스가 모두 폐사하였으며, ZikaEnv:aghFc 1 μg 포함한 그룹 2에서도 감염 14일차 한 마리가 폐사하였다. PRVABC59 감염 시 대조군 마우스는 점차적으로 마우스가 폐사하였으며 21일차엔 총 5마리 중 한 마리만 생존하였고, ZikaEnv:aghFc 1 μg 포함한 그룹 2에서도 감염 2일차 한 마리가 폐사하였다. 마지막으로 교차방어효능을 평가하기 위하여 DENV type 2를 감염시켰을 때 감염 2일차 두 마리가 폐사하였으며 10일차 한 마리가 폐사하여 총 5마리 중 3마리가 폐사하였다. ZikaEnv:aghFc 1 μg 포함한 그룹 2에서도 감염 2일차와 6일차 각각 한 마리가 폐사하여 총 5마리 중 2마리가 폐사하였다. 반면, ZikaEnv:aghFc 5 μg 포함한 그룹 3과 10 μg 포함한 그룹 4는 모든 바이러스에서 마우스가 모두 생존하여 ZIKV 및 DENV에 대한 방어능을 확인할 수 있었다.As a result of measuring the survival rate, as shown in Fig. 17, when the pups born from the control mice were challenged with the MR766 strain, all the mice died by the 8th day of infection, and one mouse in group 2 containing 1 μg of ZikaEnv:aghFc died on the 14th day of infection. When infected with PRVABC59, the control mice gradually died, and only one mouse out of five survived on the 21st day, and one mouse out of group 2 containing 1 μg of ZikaEnv:aghFc died on the 2nd day of infection. Finally, when infected with DENV type 2 to evaluate the cross-protection efficacy, two mice died on the 2nd day of infection and one mouse died on the 10th day, for a total of three out of five mice. In group 2 containing 1 μg of ZikaEnv:aghFc, one mouse died on the second and sixth days after infection, and two out of five mice died. In contrast, in group 3 containing 5 μg of ZikaEnv:aghFc and group 4 containing 10 μg, all mice survived against all viruses, confirming protection against ZIKV and DENV.
체중 증가율 측정 결과, 도 18에 나타난 바와 같이, 대조군 마우스에서 태어난 새끼마우스를 2종의 ZIKV 및 DENV으로 공격 접종하였을 때 폐사한 마우스 외에 생존한 마우스에서도 체중이 백신 후보군에 비해 감소하는 것을 확인할 수 있었다. ZikaEnv:aghFc 1 μg 포함한 그룹 2에서 2종의 ZIKV 및 DENV 감염 시 일부 마우스가 폐사하였으나 생존한 마우스는 다른 그룹에 비하여 체중이 차이 나지 않는 것을 확인할 수 있었다.As a result of measuring the body weight gain rate, as shown in Fig. 18, when the pups born from the control mice were challenged with two types of ZIKV and DENV, it was confirmed that the body weight of the surviving mice decreased compared to the vaccine candidate group in addition to the mice that died. In group 2 containing 1 μg of ZikaEnv:aghFc, some mice died when infected with two types of ZIKV and DENV, but it was confirmed that the body weight of the surviving mice was no different from that of the other groups.
ZIKV는 유전자 발현, 신경 발생, neuron 발달의 분화에 영향을 미치고 apoptosis를 유도하여 소두증을 포함한 여러 신경학적 이상을 초래할 수 있는 neural progenitor cells을 표적으로 한다. 따라서, ZIKV에 의해 유도된 신경학적 병변이 이상행동으로 이어질 수 있어 2종의 ZIKV 및 DENV 감염 후 관찰된 임상증상을 *clinical score(0-3)로 표기하는 방법으로 이상행동을 측정하였다 (*Clinical score; 0점: 정상, 1점: 비틀거리는 보행, 앞 또는 뒷다리 마비, 제대로 서있지 못함(wide stance), 2점: 25% 체중 감소 또는 호흡곤란, 3점: 죽음).ZIKV targets neural progenitor cells, which can affect gene expression, neurogenesis, differentiation of neuronal development, and induce apoptosis, which can cause various neurological abnormalities including microcephaly. Therefore, since neurological lesions induced by ZIKV can lead to abnormal behaviors, abnormal behaviors were measured by expressing the clinical symptoms observed after infection with two types of ZIKV and DENV as a *clinical score (0-3) (*Clinical score; 0 point: normal, 1 point: staggering gait, paralysis of front or hind limbs, inability to stand properly (wide stance), 2 points: 25% weight loss or dyspnea, 3 points: death).
이상행동 측정 결과, 도 19에 나타낸 바와 같이, 앞선 생존율과 유사하게 대조군과 ZikaEnv:aghFc 1ug을 포함한 백신 후보군에서만 이상행동이 관찰되었으며 5 μg 및 10 μg 을 포함한 백신 후보군에서는 이상행동이 관찰되지 않았다.As a result of the abnormal behavior measurement, as shown in Fig. 19, similar to the previous survival rate, abnormal behavior was observed only in the control group and the vaccine candidate group including ZikaEnv:aghFc 1 ug, and no abnormal behavior was observed in the vaccine candidate groups including 5 μg and 10 μg.
6. 공격 접종 후 장기(뇌) 내 바이러스 양 측정6. Measurement of the amount of virus in the organ (brain) after challenge vaccination
표 6의 백신 후보군을 3회(Day 0, 14, 42) 접종한 어미에게서 태어난 새끼 마우스 2일령에 2종의 지카 바이러스(MR766, PRVABC59)와 교차 방어 효능을 평가하고자 표 7의 뎅기열 바이러스(DENV type 2)로 공격 접종하고 MR766 접종군은 dpi 6, PRVABC59 및 DENV 접종군은 dpi 12에 안락사 하여 뇌를 수득하여 -70℃에 보관하였다. 새끼마우스 뇌의 무게를 잰 다음 tube에 500 μl PBS를 추가하여 homogenizer를 이용하여 균질화 하였다. 조직과 혈액 sample을 RNA/DNA extraction kit(Intron, Korea)의 사용법에 따라 ZIKV 및 DENV RNA를 추출하였다. RNA는 AMPIGENE® cDNA Synthesis kit(ENZ-KIT 106-0200)를 이용하여 cDNA로 역전사되었고, ZIKV-specific primers(forward(서열번호 18): 5′-CGCAGGATCATAGGTGATGAAG-3', reverse(서열번호 19): 5′-CCTGACAACACTAAAATTGGTGC-3') 또는 DENV-specific primers(forward(서열번호 20): 5′-TTAGAGGAGACCCCTCCC-3', reverse(서열번호 21): 5′-TCTCCTCTAACCTCTAGTCC-3′) 및 standard DNA를 이용하여 Real-time PCR을 수행하였다.To evaluate the cross-protection efficacy against two types of Zika viruses (MR766, PRVABC59) in pups born from dams vaccinated three times (on Days 0, 14, and 42) with the vaccine candidates in Table 6, pups were challenged with dengue virus (DENV type 2) in Table 7 at 2 days of age. The MR766-vaccinated group was euthanized on dpi 6, and the PRVABC59 and DENV-vaccinated groups were euthanized on dpi 12. The brains of the pups were obtained and stored at -70℃. The weight of the mouse brains was measured, and 500 μl of PBS was added to the tube, and homogenized using a homogenizer. ZIKV and DENV RNA were extracted from tissue and blood samples according to the directions of an RNA/DNA extraction kit (Intron, Korea). RNA was reverse transcribed into cDNA using the AMPIGENE ® cDNA Synthesis kit (ENZ-KIT 106-0200), and real-time PCR was performed using ZIKV-specific primers (forward (SEQ ID NO: 18): 5′-CGCAGGATCATAGGTGATGAAG-3′, reverse (SEQ ID NO: 19): 5′-CCTGACAACACTAAAATTGGTGC-3′) or DENV-specific primers (forward (SEQ ID NO: 20): 5′-TTAGAGGAGACCCCTCCC-3′, reverse (SEQ ID NO: 21): 5′-TCTCCTCTAACCTCTAGTCC-3′) and standard DNA.
그 결과, 도 20에 나타낸 바와 같이, 대조군 어미마우스에서 태어난 새끼마우스에 ZIKV 및 DENV를 접종하였을 때 새끼마우스의 뇌에서 ZIKV 및 DENV가 검출되었으나, 백신 후분군을 접종한 어미마우스에서 태어난 새끼마우스에서 유의하게 virus copy 수가 감소한 것을 관찰할 수 있었다.As a result, as shown in Fig. 20, when ZIKV and DENV were inoculated into pups born from control mother mice, ZIKV and DENV were detected in the brains of the pups, but it was observed that the virus copy number was significantly reduced in pups born from mother mice vaccinated with the post-vaccination group.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential characteristics of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
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Claims (17)
A recombinant vector for expressing Zika virus envelope protein, comprising a polynucleotide encoding a gene for a Zika virus envelope protein having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; and a polynucleotide encoding an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aglycosylated human Fc; aghFc) having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12.
상기 재조합 벡터는 서열번호 10의 아미노산 서열로 이루어진 펩티드 링커(peptide linker) L을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 지카바이러스 외피단백질 발현용 재조합 벡터.
In the first paragraph,
A recombinant vector for expressing the Zika virus envelope protein, characterized in that the recombinant vector further comprises a polynucleotide encoding a peptide linker L consisting of an amino acid sequence of sequence number 10.
상기 재조합 벡터는 서열번호 15의 염기서열로 이루어진 KDEL 폴리뉴클레오티드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 지카바이러스 외피단백질 발현용 재조합 벡터.
In the first paragraph,
A recombinant vector for expressing the Zika virus envelope protein, characterized in that the recombinant vector further comprises a KDEL polynucleotide consisting of a base sequence of sequence number 15.
상기 재조합 벡터는 서열번호 16의 아미노산 서열을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 또는 서열번호 17의 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오티드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지카바이러스 외피단백질 발현용 재조합 벡터.
In the first paragraph,
A recombinant vector for expressing the Zika virus envelope protein, characterized in that the recombinant vector comprises a polynucleotide encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16 or a polynucleotide consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 17.
상기 재조합 벡터는 식물체에서 발현되는 것을 특징으로 하는, 지카바이러스 외피단백질 발현용 재조합 벡터.
In any one of claims 1 to 4,
A recombinant vector for expressing the Zika virus envelope protein, characterized in that the recombinant vector is expressed in a plant.
A transformant transformed with a recombinant vector according to any one of claims 1 to 4.
상기 형질전환체는 식물체인 것을 특징으로 하는, 형질전환체.
In Article 6,
A transformant, characterized in that the transformant is a plant.
A recombinant Zika virus envelope protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc), produced using the recombinant vector of any one of claims 1 to 4.
상기 재조합 지카바이러스 외피단백질은 서열번호 16의 아미노산 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는, 재조합 지카바이러스 외피단백질.
In Article 8,
The recombinant Zika virus envelope protein is characterized in that the recombinant Zika virus envelope protein consists of the amino acid sequence of sequence number 16.
(b) 상기 식물체로부터 지카바이러스 외피단백질; 및 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질을 분리 및 정제하는 단계를 포함하는, 비당쇄화된 인간 면역 글로불린 Fc 단편(aghFc)이 융합된 재조합 지카바이러스 외피단백질의 생산 방법.
(a) a step of transforming a plant with a recombinant vector of any one of claims 1 to 4; and
(b) a method for producing a recombinant Zika virus coat protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc), comprising the step of isolating and purifying a Zika virus coat protein from the plant; and a recombinant Zika virus coat protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc).
상기 단계 (a)의 형질전환은 아그로박테리움(Agrobacterium)-매개 형질전환인 것을 특징으로 하는, 재조합 지카바이러스 외피단백질의 생산 방법.
In Article 10,
A method for producing a recombinant Zika virus envelope protein, characterized in that the transformation in step (a) is Agrobacterium-mediated transformation.
A vaccine composition comprising, as an active ingredient, a Zika virus envelope protein comprising an amino acid sequence of sequence number 1; and a recombinant Zika virus envelope protein fused with an aglycosylated human immunoglobulin Fc fragment (aghFc) consisting of an amino acid sequence of sequence number 12.
상기 재조합 지카바이러스 외피단백질에 KDEL(Lysine-aspartic acid-glutamic acid-leucine)이 더 융합된 것을 특징으로 하는, 백신 조성물.
In Article 12,
A vaccine composition characterized in that KDEL (Lysine-aspartic acid-glutamic acid-leucine) is further fused to the recombinant Zika virus envelope protein.
상기 재조합 지카바이러스 외피단백질은 서열번호 16의 아미노산 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는, 백신 조성물.
In Article 12,
A vaccine composition, characterized in that the recombinant Zika virus envelope protein is composed of an amino acid sequence of sequence number 16.
상기 백신 조성물은 하기 애주번트(adjuvant) 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 백신 조성물:
a) 알럼(Alum);
b) MPL(monophosphoryl lipid A);
c) 알럼(Alum) 및 MPL(monophosphoryl lipid A)의 혼합물;
d) Deacyl-lipooligosaccharide;
e) Deacyl-lipooligosaccharide 및 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide)의 혼합물; 및
f) Deacyl-lipooligosaccharide, 양이온성 리포좀(Cationic liposome), 및 QS21의 혼합물.
In Article 12,
The vaccine composition is characterized in that it further comprises one or more of the following adjuvants:
a) Alum;
b) MPL (monophosphoryl lipid A);
c) a mixture of alum and monophosphoryl lipid A (MPL);
d) Deacyl-lipooligosaccharide;
e) a mixture of deacyl-lipooligosaccharide and aluminum hydroxide; and
f) A mixture of deacyl-lipooligosaccharide, cationic liposome, and QS21.
상기 백신 조성물은 1회 투여 용량(dose) 당 1 내지 30 μg의 재조합 지카바이러스 외피단백질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 백신 조성물.
In Article 12,
A vaccine composition, characterized in that the vaccine composition comprises 1 to 30 μg of recombinant Zika virus envelope protein per single administration dose.
상기 백신 조성물은 하기 특징 중 하나 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는 백신 조성물:
a) 지카바이러스 PRVABC59 스트레인, 지카바이러스 MR766 스트레인 및 뎅기 바이러스(Dengue virus) 타입-2로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상에 대한 방어능이 있음;
b) 인터페론-감마(IFN-γ), 종양괴사인자-알파(TNF-α), 인터루킨-4(IL-4), 및 인터루킨-6(IL-6)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 분비를 촉진시킴; 및
c) 모체 이행 항체(maternal antibody)의 형성을 유도함.In Article 12,
The above vaccine composition is characterized by satisfying one or more of the following characteristics:
a) having protective activity against at least one species selected from the group consisting of Zika virus strain PRVABC59, Zika virus strain MR766 and Dengue virus type-2;
b) promoting the secretion of at least one selected from the group consisting of interferon-gamma (IFN-γ), tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), interleukin-4 (IL-4), and interleukin-6 (IL-6); and
c) Induces the formation of maternal antibodies.
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