현재 널리 사용되고 있는 목적 유전자 발현 조절 시스템은 Gossen과 Bujard에 의해 개발 된 tetracycline-inducible gene expression system (Tet system)으로서, 유도체인 tetracycline 계열의 물질의 공급 여부에 따라 외래 유전자의 발현을 가역적이며 유도적으로 조절할 수 있다. 이 시스템은 중금속이나 steroid hormone 등을 이용한 발현 조절 시스템에 비해 발 현 유도율이 높고 비특이적인 발현이 상대적으로 낮으며, 유도물질에 의한 세포 독성이나 다 면 적 영향이 거의 나타나지 않는 장점을 가진다. 그러나 비유도 조건에서 완벽한 발현 억제가 이루어 지지 않은 관계로 background 활성이 미미하게 존재하고 있어서 이를 해결하기 위 한 연구가 진행되고 있으며 유도물질에 대한 transactivator의 감수성을 향상시켜서 낮은 유 도체의 농도에서도 유전자의 발현을 극대화하기 위한 시도도 이루어지고 있다. 본 연구에서는 가장 개선된 형태의 Tet system의 각 요소들을 재조합하여 one vector 형 태의 유전자 발현 조절 시스템을 구축한 후, 일차배양한 세포주에서 이 시스템의 효율성을 증명하고자 하였다. 재조합한 요소는 유전자 발현 조절을 위한 Tet system의 구성에 있어 서 가장 중요한 2가지 요소인 transactivator와 tetracycline response element (TRE)로 각 각 의 일부 서열이 변형된 형태이다. 도입한 transactivator는 유도 조건에서의 외래 유전자의 발현을 극대화시키고 발현 유도물질인 doxycycline에 대한 감수성을 높여서 저농도의 doxycycline 조건에서도 발현 유도가 가능하다. 또한, 변형된 TRE 서열에는 endogenous mammalian transcription factor 결합 부위가 존재하지 않으므로 transactivator가 없는 경우 유전 자의 발현이 turn on되지 않으므로 background 활성이 거의 나타나지 않는다. 실제적으로 기존의 Tet system에서는 비유도 조건에서의 외래 유전자인 GFP의 발현을 미미하게 나타 낸 데에 비해 개선된 Tet system에서는 GFP의 발현이 거의 나타나지 않았다. 또한, 유도 조건에서는 기존의 system에 비해 새롭게 구축한 system에서 강한 발현을 나타내었으며 발현 유도율도 매우 높은 것으로 확인되었다. 구축한 Tet vector system에서 WPRE 서열의 위치와 표적세포주의 종류에 따른 GFP의 발현 양상을 확인한 결과, 소의 태아섬유아세포 에서는 WPRE가 transactivator 서열의 3′ 위치에 존재한 vector에서 발현이 가장 강하게 나 타났으며 닭의 배아섬유아세포에서는 WPRE가 TRE 서열의 3′ 위치에 존재한 vector에서 강한 발현을 보였다. 본 연구에서 구축한 개선된 형태의 Tet system은 완벽한 외래 유전자의 발현 조절을 가 능하게 함으로써 세포 수준에서나 개체 수준에서의 관련 연구에 있어서 유용한 유전자 전 이 수단으로 이용될 수 있을 것이다. * 본 연구는 농촌진흥청 차세대 바이오그린21사업(과제번호: PJ007990042012)의 지원에 의해 이루어졌다.

191개의 아미노산으로 구성된 인간 성장 호르몬(human Growth hormone, hGH)은 성장 촉진뿐만 아니라 근육량 증가, 뼈 강화, 체내 지방 분해 등의 약리적 작용을 가지며, 이와 연관된 여러 질환에 대한 치료 및 기타 치료보조제(미용 및 노화억제 분야 등)로 사용되고 있다. hGH를 비롯한 대부분의 단백질 치료제는 98% 이상이 주사제로 투여되고 있는데 이 러한 투여 방식은 환자의 통증 및 감염 가능성 뿐만 아니라 투여 횟수가 많은 경우에는 시 간적, 비용적, 편리성의 측면에서 환자에게 부담이 가중된다. 본 연구에서는 이러한 문제점 을 해결하기 위하여 감염의 우려도 없으며 주사공포증 없이 복용할 수 있는 hGH와 hTf 단 백질을 융합시킨 형태의 경구 투여용 hGH를 생산하고자 하였다. hGH와 hTf 융합 단백질의 유전자 서열은 HepG2 세포에서 분리한 RNA로부터 RT-PCR 을 수행하여 cloning한 hTf 유전자의 서열과 cDNA로 합성한 hGH 유전자 서열을 cyclo peptide linker나 helical peptide linker로 연결하여 retrovirus vector에 도입하였다. 구축한 각 virus vector는 virus 생산 세포주인 GP2 293과 VSV-G 피막단백질 유전자를 이용하여 retrovirus로 생산한 후, 닭의 배아섬유아세포인 CEF와 CHO 세포에 감염시켰다. 각 세포에서 hGH-hTf 유전자의 발현은 RT-PCR, Western blot, ELISA 실험을 통하여 확인하였다. RT-PCR 실험 결과에서는 virus에 감염된 세포주와 감염되지 않은 세포주에서 GAPDH 유전자에 대한 증폭 단편이 확인된 데 반해, hGH 유전자와 WPRE 서열에 대한 증폭은 virus 에 감염된 세포주에서만 이루어 졌다. Virus에 감염된 세포에서 hGH 단백질과 hTf 단백 질의 발현 양상을 확인하기 위하여 각각의 세포 배양액과 세포에서 분리한 단백질을 이용 하여 Western blot을 실시하였다. 세포 배양액과 세포에서 분리한 단백질에서의 hGH와 hTf 발현을 비교한 결과, 두 단백질 모두 세포 배양액에서의 발현이 강한 것으로 확인되었다. hGH 단백질은 약 20 kD의 크기를 나타내었으며 hTf 단백질은 80 kD의 크기를 가지는 것 으로 확인되었다. 각 virus에 감염된 세포에서는 hGH 단백질이 hTf 단백질과 융합된 형태 로 발현되어 약 100 kD의 크기를 가지는 것으로 확인되었다. ELISA 분석 실험에서도 virus 에 감염된 각 세포에서의 hGH 단백질의 발현 및 분비를 확인하였다. 본 연구에서 확보한 경구 투여용 인간 성장 호르몬인 hGH-hTf는 차후 형질전환 동물의 개발이나 물질 생산 세포주의 확립을 통해서 대량생산함으로써 주사용으로만 개발되어 있 는 바이오의약품의 경구용화 관련 연구에 필요한 핵심 기술을 제공할 수 있을 것이다. * 본 연구는 농촌진흥청 차세대 바이오그린21사업(과제번호: PJ00804101)의 지원에 의해 이루어졌다.

본 연구는 vesicular stomatitis virus G glycoprotein (VSV-G)으로 피막이 형성되는 replication-defective MoMLV-based vector를 이용한 hTPO 헝질전환 닭의 생산에 관한 연구이다. 실험에 사용한 retrovirus vector의 구조는 hTPO 유전자의 발현 조절을 위해 internal promoter인 hCMV promoter를 이용하였으며 외래 유전자의 발현을 증가시키기 위해 woodchurk hepatitis virus posttranascriptional regulatory element (WPRE) 서열을 도입하였다. 재조합한 vector는 GP2 293 포장세포에 도입하여 virus를 생산하였으며 이 virus를 이용하여 감염시킨 여러 표적세포에서 hTPO의 발현과 생물학적 활성을 확인하였다. 재조합 hTPO의 생물학적 활성은 시판되고 있는 재조합 hTPO에 비해 우월한 것으로 확인되었다. hTPO 형질전환 닭의 생산을 위하여 1,000배 이상 고농도로 농축된 virus를 stage X 단계의 계란의 배반엽 층에 미세주입하여 대리난각 방법으로 배양하였다. 미세주입한 132개의 계란 중 21일 후에 11개의 계란에서 병아리가 부화하였으며 그중 4마리가 형질전환 개체로 확인되었다. 그러나 생산된 4마리 중 3마리가 부화 후 1개월 이내에 원인불명으로 사망하였다. 본 연구의 의의는 상업적 이용 가능성이 있는 생물학적 활성을 가진 사람의 cytokine 단백질의 대량 생산을 위한 생체 반응기로서의 형질전환 닭 개발의 시례를 제공하는데 있다.