기술.9 돼지내인성레트로바이러스 (PERV) 엔벨로프당단백질이엔벨로프에삽입된재조합베큘로바이러스 (recombinant baculovirus) 를이용한유전자전달체 Porcine endogenous retrovirus enveloped recombinant baculovirus as a DNA transducing carrier 발명자정보 연구책임자 담당연구원 성명김영봉소속동물생명과학대학동물생명공학전공연락처연구실 : 02-450-4208 Email: kimera@konkuk.ac.kr 성명조연동소속동물생명과학대학동물생명공학전공연락처연구실 : 02-450-4208 Email: suhosaint@nate.com 기술개요 기존의동물백신보다우수한효과를가지는돼지내인성레트로바이러스엔벨로프당단백질이엔벨로프에삽인된재조합베큘 로바이러스를이용한유전자전달체로써돼지의질병예방용백신조성물로이용. 기술의우수성 ( 종래기술과의차별성 ) 유전자의효율적인체내전달을위한바이러스벡터시스템으로레트로바이러스및아데노바이러스가개발되었으며이들은유전자치료의목적으로 host에게유전자를전달하기위해이용되고있다. 그러나이러한바이러스의사용은복제의존성바이러스의발생, 세포독성, 초기면역반응및원하지않는바이러스유전자의발현및유전자의삽입으로인한 oncogenedml 활성문제점을지니고있다. 한편, 베큘로바이러스전달벡터는비교적큰크기의외래유전자를삽입할수있다는점과특정곤충세포를제외한동물세포내에서는복제가불가능하고세포독성을일으키지않기때문에, 생물학적으로안전한바이러스로알려져있다. 세포내로베큘로바이러스의유전자전달효율을증진하고자기존 VSV-G를베큘로바이러스외피에발현시킴으로세포내유전자전달효율이증진됨이확인되었으며당단백질로사용하는벡터는마우스시험에서 109 PFU의백신을주입하여백신효능이보고된바있다. 한편, VSV-G 를외피당단백질로사용하는벡터는처음주사한 VSV-G 의강력한중화항체에의해두번째주사또는 boosting을할수가없는문제점을지니는것으로보고된바있으나, 본발명의 PERV env를외피당단백질로사용하는유전자는돼지게놈에 provirus로존재하는유전자로, 이단백질이발현되어도 self로인식하기때문에항체가생성되지않는다는차이가있다. 국내외시장성및기술동향 국외백신시장현황 세계백신시장은북미, 유럽, 그외지역등지역적으로분할되어있으며유럽은백신생산측면에서북미는시장규모면에서우위를보이고있으며특히북미는전체백신시장의 47.5% 를차지하고있음. 세계백신시장은 2005년부터 2012년까지매년평균 10.5% 의성장을보일것으로예상되고있음. 세계의동물약품시장은 2006년도약 16조 6백억원규모로예상되고있으며약 3.3% 의성장추세를보이고있다. 현재상위5개백신제조사가전체백신시장의 83.5% 를점유하고있어서후발주자의시장진입에대한장벽이매우높음 ( 도 5). 특히선발주자들에의해조성된엄격한규제와시장집약이후발주자의북미시장진입을막고있음. 그러나신흥경제대국인인도, 중국, 브라질등이현재추진중인의료기반개혁을바탕으로 2008년이후백신시장성장을주도할것으로판단된다. 국내백신시장현황내 2006년생물산업분류체계에따른통계자료에의하면국내백신생산액은 2003년대비 29.1% 증가한 1,323억원, 수출액은 41.4% 증가한 797억원, 수입액은 59.2% 증가한 1,210억원으로집계되었음. 따라서 2006년국내전체백신시장규모는 3.3330억원규모에이른것으로분석되었다. 이러한백신시장은연평균성장률 12% 이상으로 2010년에는총규모 4,800억규모로성장할것으로예상하고있다. 백신시장의이런고속성장은접종백신범위확대, 접종률상승, SARS 등신규전염병발생등으로백신수요가급격히늘어났음에기인하는것으로판단됨. 또한의약분업이후증가된수입의약품처방과, 다국적제약사의국내시장확대에도그원인이있다고분석된다. 한편그동안주로다국적제약사의완제품을수입하여판매하거나원액을수입하여분주하여판매하던국내제약업체들도최근백신연구개발에대한투자를확대하고일부상품화에성공함으로국내백신시장성장에기여하고있다고판단된다. 2012 KONKUK TECH in BIO 25
국내동물약품시장은 2006년도약 4천억원 ( 한국동물약품협회 ) 정도이며그중백신류가 800억원정도로 1위를차지하고있으며 65% 가수입품에의존하고있어국내기술개발이시급한실정이다. 동물약품시장은점점더규모가커지고있으며, 그중백신류가 1위를차지하고있어서시장성이나사업성이우수하며, 유전자백신은항원유전자가세포내 cytoplasm에서발현되어 HMC class I pathway로 processing될수있으므로세포성면역이현저하게증가될수있으므로예방및치료용백신으로개발가능한장점이있으며, 병원균자체를사용하는것이아니므로제조및생산공정과투약과정에서기존의생백신이나약독화된백신보다안정성이높으며, 정제과정이단순하며변형위험이낮고대량생산이가능한장점이있다. 효과면에서도기존의 Vaccine 과본팀에서개발된 Vaccine 을비교한경우에 neutralizing antibody의경우기존 vaccine 보다국내에서발생하는 PRRSV LMY strain에보다강력한 neutralizing antibody를유도함을알수있어서효과면에서도우수한것으로판단되어시장성및사업성을가지는것으로사료된다. 응용가능분야 돼지바이러스및동물용백신뿐만아니라, 인체용백신제작에도적용및활용가능. 개발상태 돼지생식기및호흡기증후군바이러스예방백신설계및생산완료. 지적재산권 특허출원번호 : 10-2012-0042427 관련사진 그림 1. pfb_perv-target 1 / pfb_perv-target 1/Target 2 의모식도 키워드 유전자백신, 돼지내인성레트로바이러스엔벨로프당단백질, 재조합베큘로바이러스, 동물백신 마케팅희망기업 ( 잠재적수요기업등 ) 재조합베큘로바이러스를대량생산및농축하여동물백신으로이용가능한기업. 26 건국대학교바이오분야우수기술설명회및기술이전상담회
Lab.9 면역유전학연구실 직책인원성명 ( 담당분야 ) 교수 1 김영봉 박사 3 석사 7 HPV 백신 ( 이희정 ), HIV 질환동물모델제작 ( 김강창 ) 모기기피제의효능평가및가이드라인제공 ( 윤종광 ) HPV 백신 ( 허윤기, 권용대 ), 돼지생식기호흡기증후군백신 ( 조연동 ) 인플루엔자백신및치료제 ( 권용대, 이진수 ) 새우흰반점바이러스백신및면역증강제 ( 조한샘, 최효정 ) 한국형 HIV 유전자백신및항체치료 ( 박기훈 ) 성명김영봉소속동물생명공학부 학사석사박사 1987 년서강대학생명과학 1992 년성균관대학유전공학 1999 년서강대학생명과학 산학협력희망분야 백신분야 : 현재본연구진이보유하고있는기술은베큘로바이러스에인간내인성바이러스 (HERV) 의엔벨로프유전자를삽입하여백신의면역반응유도를증강시키는기술이다. 현재 HPV( 인유두종바이러스 ) 에대한다양한접근법을가지고백신생산을마친상태이며공동연구및기술이전형태의산학협력을고려하고있다. 가축백신분야 : 본연구진이보유한베큘로바이러스에돼지내인성바이러스 (PERV) 를삽입하여현재돼지생식기호흡기증후군백신및구제역백신에대한연구를진행중이며가축백신개발하는회사와공동연구를고려하고있다. 인수공통전염병 : 인플루엔자와같은인수공통전염병에대해베큘로바이러스를이용하여백신개발중이며제약및약품회사와공동연구의협력을고려하고있다. 대표연구분야 본연구실은베큘로바이러스에내인성바이러스 (ERV) 의엔벨로프유전자를삽입하여백신의효율을증강시키는원천기술을가지고다양한질병에대한백신을개발하고있으며, 베큐로바이러스를이용한백신개발에대한다양한노하우및면역학적인접근법과실험기술을지니고있는연구실이다. 대표기술개요및개발현황 인유두종바이러스백신 (HPV, Human papilloma virus) -- HPV16과 18형의 L1 단백질유전자를이용한자궁경부암백신을개발. -- 최근에는 HPV의 E6, E7 단백질유전자에 Hsp(heat-shock protein) 과 LAMP1(Lysosomal membrane protein 1) 을덧붙인형태 의치료백신제작및효능평가. HIV 질환동물모델제작 -- B cell 및 T cell 면역이결핍된쥐실험동물에 HIV 양성환자의혈액에서분리한말초혈액세포를주사하여 Humanized 된 HIV 양성실험모델을제작하여, HIV 백신및항체치료제개발중. 모기기피제의효능평가및가이드라인제공 ( 식약청인증 ) -- 모기기피제에대한효능평가에대한자체적인실험프로토콜과가이드라인을가지고식약청에승인이필요한모기기피제에대한효능평가를진행중. 50 건국대학교바이오분야우수기술설명회및기술이전상담회
돼지생식기호흡기증후군백신 (PRRSV, Porcine reproductive and respiratory syndrome virus) -- 돼지생식기호흡기증후군 LMY strain에대한유전자백신개발중. 인플루엔자 (Influenza) 백신및치료제 -- H5N1(A/Vietnam/1203/2004) strain에서 HA1 유전자만있는형태와 HA1 유전자에 Fordon(Fd) 유전자와 igg 항체의 Fc부분을 덧붙인형태의백신을제작및효능평가중. -- 천연물에서추출한물질중에서항인플루엔자효능이있는물질을 screening 하고, 물질에대한분자구조및 mechanism 규명중. 새우흰반점바이러스백신및면역증강제 (WSSV, White spot syndrome virus) -- 새우흰반점바이러스의 VP28 유전자에서단백질을생산, 새우에급여및투여에따른새우흰반점바이러스에대한방어능평가중. Stem cell을이용한동물모델제작 -- IPSc을만들기위한 4가지 transcription factor를지니는베큐로바이러스를제작하여 IPSc로의유도능력이얼마나되는지검정하고, 그베큐로바이러스를이용하여실험동물제작을위한구상중. 개발관련시제품사진 특허 2012 대한민국돼지내인성레트로바이러스엔벨로프당단백질이엔벨로프에삽입된재조합베큘로바이러스를이용한유전자전달체 ( 출원 ) 10-2012-0042427 2010 BAUCULOVIRUS-BASED VACCINES ( 국제출원 ) 미국 US12/812,053, 일본 FP100702, 인도 1694/MUMNP/2010, 유럽 09 700 761.1, 중국 200980101971, 브라질 PI090646-1, 대한민국 10-2009-0002010 2010 대한민국 H1N1 항바이러스활성을갖는개자종자추출물, 이를함유하는제품및그의추출방법 ( 출원 )10-2010-0113595 2010 대한민국인플루엔자바이러스 H1N1에대한항바이러스활성을가지는약용식물추출물 ( 출원 )10-2010-0107037 2010 대한민국 A형인플루엔자바이러스 H1N1억제활성을갖는 Brassicajuncea 종자의아임계수추출물을함유한무지방우유 ( 출원 )10-2010-0126564 2009 대한민국플라보노이드를유효성분으로포함하는인플루엔자바이러스치료또는예방용조성물 ( 출원 )10-2009-0112453 2009 대한민국항산화활성을가지는피부보호용조성물 ( 출원 )10-2009-0011111 2008 대한민국국내돼지내인성레트로바이러스의전체길이의감염성있는유전자를지닌모레큘라클론및이의용도 ( 등록 ) 10-0814344 2008 대한민국국내돼지에존재하는내인성레트로바이러스의엔벨로프유전자 ( 등록 ) 10-20814341 2006 대한민국무균돼지내인성레트로바이러스의엔벨로프단백질및유전자 ( 등록 ) 10-0657012 연구실적 과학기술 / 학술적연구성과 ( 단위 : 건 ) 전문학술지논문게제학술대회초청논문발표지식재산권강연수상출판실적국내논문국외논문실적출원등록실적국내국외 SCI 비SCI SCI 비SCI 국내국외국내국외저역서보고서 3 4 23 1 1 20 8 8 7 3 - - - - 2012 KONKUK TECH in BIO 51
논문 최근 3년간, 대표논문 10편 Preclinical pharmacokinetics and biodistribution of human papillomavirus DNA vaccine delivered in human endogenous retrovirus envelope-coated baculovirus vector (Pharm Res 29(2): 585-593, 2012) Enhanced tumor localization and retention of chlorin e6 in cationic nanolipoplexes potentiate the tumor ablation effects of photodynamic therapy (Nanotechnology 22: 365101. 2011) Enhanced Transfection Rates of Small-Interfering RNA Using Dioleylglutamide-Based Magnetic Lipoplexes (NUCLEIC ACID THERAPEUTICS 21: 165-172, 2011) Reduction of N-Tropic Mutant Porcine Endogenous Retrovirus Infectivity by Human Tripartite Motif-Containing 5-Isoform Alpha (Transplantation Proceedings 43, 2774-2778, 2011) Repression of porcine endogenous retrovirus infection by human APOBEC3 proteins(biochemical and Biophysical Research Communications 407(1): 266-270, 2011) Advances in human papilloma virus vaccines: a patent review (EXPERT OPINION ON THERAPEUTIC PATENTS 21(3): 295-309, 2011) Advances in human papilloma virus vaccines: a patent review (Expert Opin. Therapeutic Patent, 2011) Genome Sequence Analysis of H5N1 Influenza A Virus Isolated from a Vietnamese in 2007 (The Journal of Microbiology 49(2): 274-279, 2011) Maltosylated polyethylenimine-based triple nanocomplexes of human papillomavirus 16L1 protein and DNA as a vaccine co-delivery system (Biomaterials 32(20): 4621-4629, 2011) Reduced dose-limiting toxicity of intraperitoneal mitoxantrone chemotherapy using cardiolipin-based anionic liposomes (Nanomedicine 6:769-76, 2010) Development of a Novel DNA Vaccine against Human Papillomavirus: AcHERV-HP16L1 (Vaccine 28, 1613-1619, 2010) 보유장비 1. Luminescence counter 용도 : 발광물질측정및계수 2. Ultracentrifuge 용도 : 바이러스농축및정제 3. Microscope 용도 : 바이러스감염전 / 후세포상태확인 4. Incubator 용도 : 세포및바이러스배양기 52 건국대학교바이오분야우수기술설명회및기술이전상담회