This study evaluated the immunogenicity of the Bacillus Calmette-Guérin (BCG) vaccine in a guinea pig model to refine preclinical assessment methods. 24 guinea pigs were divided into four groups for immunohistochemical, histopathological, and molecular analyses, including qRT-PCR and ELISA. The ELISA results revealed significant elevations in interleukin 2 (IL-2), interferon-gamma (IFN- ), and tuberculosis-specific antibodies in vaccinated guinea pigs, particularly γ notable after 6 weeks. Although lung cytokine levels remained unchanged, spleen gene expression showed significant differences in interleukin-17, interleukin-12, interleukin-1β, and C-X-C motif chemokine ligand 10 after 6 weeks. Immunohistochemistry revealed peak IL-2 expression at 8 weeks and significant IFN-γ and TNF-α expression at 6 weeks. This study confirmed the effectiveness of BCG vaccine in guinea pigs, providing crucial insights for future tuberculosis vaccine development and standardizing immune response indicators.

애기뿔소똥구리 (Copris tripartitus)는 배설물 분해를 통해 환경정화와 생태계 균형에 기여하는 것으로 알려져 있다. 그러나 무분별한 농약 사용과 서식지 파괴로 인해 개체수가 감소되고 있어 2017년 환경부에서 애기뿔소똥 구리를 멸종위기 야생생물 Ⅱ급으로 지정하였다. 애기뿔소똥구리의 미토콘드리아 유전자를 활용한 선행연구가 발표되었지만 유전자원 확보는 여전히 미비한 실정이다. 이번 연구는 애기뿔소똥구리의 성장, 면역 및 생식과 관련된 유전 정보를 확보하기 위해 Illumina HiSeq 4000 platform을 활용하여 전사체 분석을 실시하였다. Illumina HiSeq 4000을 통해 확보된 전사체 데이터를 Trinity 프로 그램을 통해 de novo assembly를 진행하여 contigs를 생성하였다. 생성된 contigs를 TGICL 프로그램을 통해 clustering 하여 unigenes을 확보하였다. 이후 확보된 unigenes는 PANM DB 및 Swiss-Prot, KOG, InterProScan, GO, KEGG를 기반으로 한 BLASTx를 사용하여 annotation을 진행하였다. 25,106개의 unigene 중에서 23,289개가 PANM DB에 annotation 되었으며, Swiss-Prot, InterProScan에서는 각각 19,660개, 13,545개의 unigene이 annotation 되었다. KOG 분석에서는 ‘general function prediction only’ 범주에서 높은 비율로 나타났으며, GO 분석에서는 ‘Molecular Function’ 카테고리에서 가장 많이 annotation 되었다. KEGG 분석을 통해서는 ‘Environmental information processing’ 항목이 높은 발현을 보였다. 이번 연구를 통해 확보된 기능적 데이터는 야생에서의 보존 계획을 수립하는 데 있어 기초 자료로써 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

The primary therapeutic approach for Brucella species infections has mainly been based on antibiotic treatment. However, the development of vaccines for brucellosis control remains controversial. Furthermore, there is currently no licensed vaccine available for human brucellosis. This study aims to evaluate the effect of a combination of recombinant protein vaccines against Brucella (B.) abortus infection using a mouse model. Two B. abortus genes, namely dapB and gpm, were cloned and expressed in competent Escherichia (E.) coli DH5α using the pCold-TF vector. Successfully cloned vectors were subjected to PCR amplification using specific primer pairs. The apparent sizes of dapB and gpm were detected at 807 bp and 621 bp, respectively. Besides, the purified recombinant proteins dapB and gpm were detected using SDS-PAGE electrophoresis with correct sizes of 82.86 kDa and 87.61 kDa, respectively. These recombinant proteins were used to immunize mice as a combined subunit vaccine (CSV) to elicit host immunity against B. abortus infection. Mice immunized with CSV exhibited increased proliferation of CD4+ and/or CD8+ T cells at week 7th and 9th before sacrifice, in comparison to the control group. Notably, CSV immunization showed a significant decrease in bacterial burden in the spleen compared to the control group. Altogether, CSV using dapB and gpm induced host adaptive immune response against Brucella infection, suggesting its potential as an effective new subunit vaccine candidate.

Two bacterial genera, Xenorhabdus and Photorhabdus, are mutually symbiotic to the entomopathogenic nematodes, Steinernema and Heterorhabditis, respectively. Success parasitism of the nematode-bacterial complex depends on the host immunosuppression by the bacteria via their secondary metabolites. Lrp (Leucine-responsive regulatory protein) is a global transcriptional factor of the bacteria and play a crucial role in the parasitism. However, its regulatory targets to suppress the insect immunity were not clearly determined. This study investigated the regulatory target genes and subsequent secondary metabolites by Lrp in Xenorhabdus hominickii. Lrp expression occurred at the early infection stage in a target insect, Spodoptera exigua. Among eight non-ribosomal peptide synthetase (NRPS1-NRPS8) genes, six gene (NRPS3-NRPS8) expressions were positively correlated with Lrp expression in the infected larvae of S. exigua. Exchange of the Lrp promoter with an inducible promoter altered the production of the secondary metabolites along with alteration of the NRPS expression levels. The immunosuppressive activities of X. hominickii depended on the Lrp expression level. The metabolites produced by Lrp expression possessed the eicosanoid-biosynthesis inhibitors and hemolytic factors. A cyclic dipeptide (= cPF) was produced under Lrp control and identified to inhibit phospholipase A2 activity of S. exigua in a competitive inhibitory manner. These results suggest that Lrp is a global transcriptional factor of X. hominickii and plays crucial role in insect immunosuppression by modulating NRPS expressions.

척추동물과 유사하게 곤충도 인지질분해효소(phospholipase A2)의 촉매 작용으로 다양한 아이코사노이드를 합성한다. 그러나 일련의 아 이코사노이드 생합성과정은 척추동물과 차이를 보이는데, 이는 곤충의 인지질에는 전구물질인 아라키도닉산의 함량이 낮기 때문이다. 대신에 비 교적 풍부하게 존재하는 다가불포화지방산인 리놀레익산을 기반으로 사슬 연장 및 불포화반응으로 아라키도닉산을 합성하여 척추동물과 같이 아이코사노이드 전구물질로 이용하는 것 같다. 이렇게 해서 형성된 아라키도닉산은 다시 척추동물의 cyclooxygenase와 유사한 peroxynectin이 PGH2 형태의 프로스타글란딘(prostaglandin: PG) 전구물질을 형성하게 된다. 이후 여러 이성체 효소들의 특이적 반응에 의해 PGA2, PGD2, PGE2, PGI2, TXB2의 다양한 PG가 생성된다. 반면에 또 다른 형태의 아이코사노이드인 에폭시아이코사트리에노익산(epoxyeicosatrienoic acid: EET)은 척추동물과 유사한 단일산화효소의 산화반응으로 아라키도닉산을 전구물질로 5,6-EET, 8,9-EET, 11,12-EET, 14,15-EET를 형성하게 된다. 그러나 세 번째 아이코사노이드 부류인 류코트리엔(leukotriene)의 경우 곤충 체내 존재는 확인되었지만 생합성 과정은 아직 밝 혀지지 않았다. 이들 아이코사노이드가 곤충의 대사, 배설, 면역 및 생식에 관여하는 생리작용을 중개한다. 따라서 아이코사노이드 생합성 과정을 교란하는 물질 탐색은 새로운 살충제 개발 전략이 된다. 본 종설은 이 가운데 PG의 곤충 면역 중개 기작을 소개한다.

곤충병원선충인 Steinernema longicaudum에 공생하는 Xenorhabdus ehlersii KSY 세균은 나방류에 대한 높은 병원력을 발휘한다. 본 연구에서 이 세균의 병원력이 아이코사노이드 생합성을 억제하여 기주 곤충의 면역 저하를 유발한다는 것을 확인하였다. 그러나 이 세균의 병원력은 혈강 주입에 의해 야기된다. 섭식을 통해 이 세균을 혈강으로 전달하기 위해 곤충의 중장벽을 파괴하여 병원력을 발휘하는 Bacillus thuringiensis (Bt)와 혼합하여 처리하였다. 배추좀나방(Plutella xylostella) 유충에 대해서 X. ehlersii 세균 배양액의 혼합 처리는 Bt 살충력을 현격하게 증가시켰다. 이러한 살충효과는 또 다른 나비목 해충인 콩명나방에 대해서도 확인되었다. 제형화를 위해 X. ehlersii 세균 배양액을 동결건조하여 Bt 수 화제와 혼합하였다. 이를 기반으로 간이 포장실험을 수행하였다. Bt 단독으로 처리한 결과 약 80%의 방제 효과를 보인 반면 X. ehlersii 혼합제는 95% 이상의 방제효과를 나타냈다. 본 연구는 곤충병원세균 X. ehlersii가 새로운 해충 방제제로 개발될 가능성을 제시하고 있다.

곤충면역학은 주로 위생해충인 모기와 말라리아 (또는 Wolbachia)를 중심으로 많은 연구가 이뤄졌으며, 농업해충분 야에서는 곤충병원선충, 기생봉, Polydnavirus, 백강균, Bt 등에 대한 기주곤충과의 상호작용 연구가 기주면역저하와 관련한 생물적방제 인자에 대한 대안으로써 진행되고 있다. 이 가운데, 세균이 생성하는 Bt와 같은 내독소단백질은 기주곤충의 중장에 존재하는 수용체(cadherin, aminopeptidase N, alkaline phosphatase)와의 상호작용으로 기주에 대한 살충효과가 나타는 것을 설명하고 있으며, 최근에는 막관통단백질인 ATP-binding cassette transporter (ABC transporter)는 해독작용과 더불어 Bt와 수용체간의 상호작용에 관여하고 있음이 조명되고 있다. 따라서 곤충의 ABC transporter에 대한 생리적 기능 구명은 기주곤충과 병원체 상호작용 연구의 새로운 장으로 조명될 수 있을 것이다.