1. RNA 폴리메라아제 I 프로모터/터미네이터계를 사용한 HCV 발현 벡터의 구축
RNA를 전사하는 RNA 폴리메라아제에는 3종류가 알려져 있다. RNA 폴리메라아제 I는 리보솜 RNA 유전자로부터 rRNA를, RNA 폴리메라아제 II는 단백질을 코드하는 유전자로부터 mRNA를, RNA 폴리메라아제 III는 tRNA 유전자로부터 tRNA를 전사한다.
RNA 폴리메라아제 I 및 III에 의하여 전사되는 게놈 RNA는 각각의 터미네이터를 가지고, 그 터미네이터 서열에 의하여 전사가 종결된다. 한편, RNA 폴리메라아제 II에 의한 전사에서는 터미네이터 서열은 필요로 되지 않는다. 그 전사 종결의 양식은 명확하지는 않지만, mRNA의 3'말단의 형성에 중요한 것은 전사 종결 그것이 아니라, 1차 전사 산물의 절단 반응에 의한 것이라 생각되고 있다.
RNA 폴리메라아제 I 및 III 프로모터의 하류에 연결된 유전자의 전사 산물에는 RNA 폴리메라아제 II 프로모터의 하류에 있는 유전자의 전사 산물과는 달리, 그 5' 및 3'말단에 각각 캡, 폴리 A가 부가되지 않는다. 천연의 HCV 게놈 RNA는 5' 및 3' 말단에는 캡 및 폴리 A가 부가되어 있지 않다. 이것으로부터, HCV 게놈 DNA를 RNA 폴리메라아제 I 또는 III 프로모터로 발현시킴으로써, HCV 바이러스 게놈 RNA와 같은 RNA를 전사할 수 있다고 기대할 수 있다.
이용할 수 있는 프로모터는 전사되는 RNA의 5' 및 3' 말단에 각각 캡, 폴리 A가 부가되지 않는 것이면 좋지만, 바람직하게는 RNA 폴리메라아제 I 프로모터가 좋고, 더욱 바람직하게는 rRNA 유전자 유래의 프로모터가 좋다. 또한 프로모터의 유래는 동물 유래의 것이라면 좋지만, 바람직하게는 마우스, 인간 유래의 것이 좋다.특히 바람직한 RNA 폴리메라아제 I 프로모터는 인간 리보솜 RNA(rRNA) 유전자의 프로모터이다.
또한, 터미네이터의 서열도 RNA 폴리메라아제 I 터미네이터가 좋고, 바람직하게는 rRNA 유전자 유래의 터미네이터가 좋다. 또한, 터미네이터의 유래는 동물 유래의 것이면 되지만, 바람직하게는 마우스, 인간 유래의 것이 좋다. 특히 바람직한 RNA 폴리메라아제 I 터미네이터는 마우스 리보솜 RNA(rRNA) 유전자의 터미네이터이다.
RNA 폴리메라아제 I 프로모터/터미네이터계는 인플루엔자 바이러스 입자의 재구성에 사용되고 있다(Neumann, G. et al., Virology, 202(1994) p477-479, Neumann, G. & Kawaoka, Y., Virology 287(2001) p.243-250, 일본특허공표 2003-520573). 본 발명의 방법에는 RNA 폴리메라아제 I 프로모터/터미네이터계 벡터인 pHH21(Neumann G. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96(1999) p9345-9350)을 사용할 수 있다. pHH21은 프로모터로서 인간 RNA 폴리메라아제 I 프로모터를 포함 하고, 터미네이터로서 마우스 RNA 폴리메라아제 I 터미네이터를 포함하는 발현 벡터이다.
HCV 게놈 cDNA의 5'말단 및 3'말단에 PCR을 사용하여 제한 효소 BsmBI 인식 서열을 각각 부가한 후, BsmBI으로 소화하고, pHH21의 BsmBI 부위에 HCV 게놈을 삽입하면, 프로모터/터미네이터와 HCV 게놈 cDNA의 사이에 여분인 염기 서열을 포함하는 경우 없이 그들을 연결할 수 있다.
또한, 상기 프로모터, HCV 게놈 cDNA 및 터미네이터를 적절하게 연결시킴으로써, 본 발명의 방법에 사용하는 발현 벡터를 새롭게 구축할 수 있다.
HCV주의 염기 서열을 사용한 계통 해석법에서는 HCV는 유전자형 1a, 유전자형 1b, 유전자형 2a, 유전자형 2b, 유전자형 3a, 유전자형 3b의 6타입으로 분류되고, 또한 그들 각 타입이 몇개의 서브 타입으로 분류된다. 그리고, HCV의 복수의 유전자형에 대해서는 그 게놈 전체 길이의 염기 서열도 결정되어 있다(Simmonds, P. et al., Hepatology, 10(1994) p1321-1324, 및 Choo, Q.L et al., Science, 244(1989) p359-362, Okamoto, H et al., J. Gen. Virol., 73(1992) p673-679, Mori, S. et al., Biochem. Biophis. Res. Commun. 183(1992) p334-342).
본 발명에서는 HCV주로서, 구체적으로는 유전자형 1(유전자형 1a 및 1b이 포함된다)의 H77c(H77주의 컨센서스 서열: GenBank 수납 번호 AF011751), 1주(GenBank 수납 번호 M62321), H주(GenBank 수납 번호 M67463), HC-J1주(GenBank 수납 번호 D10749), J1주(GenBank 수납 번호 D89815), con1주(GenBank 수납 번호 AJ238799), TH주(Wakita, T. et al., J. Biol. Chem.,(1994) 269, p. 14205- 14210), J주(GenBank 수납 번호 D90208), JT주(GenBank 수납 번호 D01171), BK주(GenBank 수납 번호 M58335) 등이 유전자형 2(유전자형 2a 및 2b가 포함된다)의 J6CF주(GenBank 수납 번호 AF177036), JFH1주(GenBank 수납 번호 AB047639, JFH-1주라 하는 경우도 있다), JCH1주(GenBank 수납 번호 AB047640), HC-J8주(GenBank 수납 번호 D01221) 등을 사용할 수 있다. 또한 그 밖의 주에 관해서도 이미 GenBank 수납 번호의 리스트가 보고되고 있어(Tokita, T. et al., J. Gen. Virol. (1998) 79, p.1847-1857, Cristina J. & Colina R. Virolgy Journal, (2006) 3, p.1-8 ) 입수가능하다.
RNA 폴리메라아제 I 프로모터/터미네이터계 벡터에 삽입하는 HCV 게놈 RNA 유래의 cDNA는 상기 유전형의 어느 타입에도 이용할 수 있고, 또는 그들의 키메라로 이루어지는 것도 이용할 수 있다. 바람직하게는 Huh7 등의 HCV 허용성의 세포에 도입했을 경우에 HCV 게놈 RNA의 자율 복제가 일어나는 유전자형 유래의 것이고 (Wakita, T., et al. Nat. Med., 11, (2005) p791-796 , Lindenbach BD., et al., Science, 309(2005) p623-626), 더욱 바람직하게는 유전자형 2a의 JFH1주(일본특허공개2002-171978호 공보)의 게놈 RNA에 대응하는 게놈 cDNA 서열(GenBank 수납 번호AB047639, Kato, T. et al., Gastroenterology, 125(2003) p1808-1817; 서열 번호27)이 열거된다.
C형 간염 바이러스(HCV)의 게놈은 약 9600 뉴클레오티드로 이루어지는 (+)쇄의 단일쇄 RNA이다. 이 게놈 RNA는 5'비번역 영역(5'NTR 또는 5'UTR라고도 표기한다), 구조 영역과 비구조 영역으로 구성되는 번역 영역, 및 3'비번역 영역(3'NTR 또는 3'UTR이라고도 표기한다)으로 이루어진다. 그 구조 영역에는 HCV의 구조 단백질이 코드되어 있고, 비구조 영역에는 복수의 비구조 단백질이 코드되어 있다.
이러한 HCV의 구조 단백질(Core, E1, E2 및 p7)과 비구조 단백질(NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A, 및 NS5B)은 번역 영역으로부터 일련의 폴리프로테인으로서 번역된 후, 프로테아제에 의한 한정 분해를 받아서 유리, 생성된다. 이들의 구조 단백질 및 비구조 단백질(즉, HCV의 바이러스 단백질) 중, Core는 코어 단백질이고, E1 및 E2은 엔벨롭 단백질이다. 비구조 단백질은 바이러스 자신의 복제에 관여하는 단백질이고, NS2는 메탈로프로테아제 활성, NS3는 세린프로테아제 활성(N말단측의 3분의 1)과 헬리카제 활성(C말단측의 3분의 2)을 갖는 것이 알려져 있다. 또한, NS4A는 NS3의 프로테아제 활성에 대한 코팩터이고, NS5B는 RNA 의존 RNA 폴리메라아제 활성을 갖는 것도 보고되어 있다.
본 발명의 HCV 입자를 생산하는 방법에 사용하는 발현 벡터는 RNA 폴리메라아제 I가 인식하는 프로모터(RNA 폴리메라아제 I 프로모터)의 하류에 HCV 게놈 cDNA의 5'비번역 영역, Core단백질 코드 서열, E1, E2단백질 코드 서열, p7단백질 코드 서열, NS2, NS3, NS4(NS4A 및 NS4B을 포함한다), NS5A 및 NS5B단백질 코드 서열 및 3'비번역 영역이 이 순서로 나열된 서열로 이루어지는 DNA를 갖고, 또한 그 하류에 RNA 폴리메라아제 I가 인식하는 터미네이터(RNA 폴리메라아제 I 터미네이터)를 포함하고 있으면 좋다. 이들의 서열은 일련의 폴리프로테인으로서 번역된 후에, 프로테아제에 의한 한정 분해를 받아서 유리, 생성되어 HCV 입자가 산생된다.
본 발명의 HCV입자를 산생하는 방법에서는 RNA 폴리메라아제 I 프로모터의 하류에, 임의의 HCV주 유래의 HCV 게놈 RNA로부터 합성한 cDNA를 연결하고, 또한 그 하류에 RNA 폴리메라아제 I 터미네이터를 연결한 DNA 단편을 포함하는 발현 벡터를 사용한다. RNA 폴리메라아제 I 프로모터의 하류 및 RNA 폴리메라아제 I 터미네이터의 상류에 연결하는 그러한 HCV cDNA는 1종의 HCV주(바람직하게는 JFH1주) 유래의 게놈 RNA에 대응하는 게놈 cDNA이어도 좋고, 2종 이상의 HCV주(바람직하게는, 적어도 그 1종이 JFH1주이다) 유래의 게놈 RNA로부터 합성한 cDNA로부터 유도되는 키메라 핵산이어도 좋다. RNA 폴리메라아제 I 프로모터와 RNA 폴리메라아제 I 터미네이터의 사이에 연결되는 그러한 HCV cDNA는, HCV의 5'비번역 영역, 구조 단백질(Core, E1, E2 및 p7), 비구조 단백질(NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A 및 NS5B) 및 3'비번역 영역을 코드하는 DNA 서열을 이 순서로 1개씩 함유하는 HCV 전체 게놈 유사 cDNA 서열인 것이 바람직하다.
특히, RNA 폴리메라아제 I 프로모터의 하류에, HCV주(바람직하게는, 유전자형 1 또는 2의 HCV주) 유래의 5'비번역 영역 및 구조 단백질을 각각 코드하는 DNA 서열, 또한 필요에 따라서 HCV주 유래의 비구조 단백질을 코드하는 DNA 서열, 계속해서 HCV JFH1주 유래의 비구조 단백질 및 3'비번역 영역을 각각 코드하는 DNA 서열을 이 순서로 포함하고, 그 하류에 RNA 폴리메라아제 I 터미네이터를 갖는 DNA 단편을 더 포함하는 키메라 HCV 발현 벡터는 감염성 HCV 산생 능력이 높으므로 매우 바람직하다.
본 발명에 따른 보다 바람직한 발현 벡터는 RNA 폴리메라아제 I 프로모터의 하류에 임의의 HCV주 유래의 HCV 게놈 cDNA(즉, HCV 게놈 RNA 전체 길이를 코드하 는 DNA)의 5'비번역 영역 코드 서열, Core단백질 코드 서열, E1, E2단백질 코드 서열, p7단백질 코드 서열, NS2단백질 코드 서열과, JFH1주 유래의 HCV 게놈 cDNA의 NS3, NS4A, NS4B, NS5A 및 NS5B단백질 코드 서열 및 3'비번역 영역 코드 서열로 이루어지는 HCV 게놈 cDNA 서열을 포함하고, 그 하류에 RNA 폴리메라아제 I 터미네이터를 갖는 DNA를 더 함유하는 것이다. 또한 다른 바람직한 발현 벡터는 RNA 폴리메라아제 I 프로모터의 하류에 임의의 HCV주 유래의 HCV 게놈 cDNA의 5'비번역 영역, Core단백질 코드 서열, E1, E2단백질 코드 서열, p7단백질 코드 서열과, JFH1주 유래의 HCV 게놈 cDNA의 NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A 및 NS5B단백질 코드 서열 및 3'비번역 영역 코드 서열로 이루어지는 HCV 게놈 cDNA 서열을 포함하고, 그 하류에 RNA 폴리메라아제 I 터미네이터를 갖는 DNA를 더 함유하는 것이다.
상기 발현 벡터에 있어서, 임의의 HCV주로서는 바람직하게는 유전자형 1 또는 2의 HCV주이다. 또한, 상기 발현 벡터에 있어서의 5'비번역 영역 코드 서열은 JFH1주 유래의 서열 또는 유전자형 1 및 유전자형 2의 HCV주에서 선택되는 2종 이상의 HCV주 유래의 키메라 서열인 것이 바람직하고, 키메라 서열인 경우, JFH1주 유래의 서열이 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 유전자형 1의 HCV주로서는, 예를 들면 H77c주, 1주, H주, HC-J1주, J1주, con1주, TH주, J주, JT주, BK주 등을 사용할 수 있다. 유전자형 2의 HCV주로서는, 예를 들면 J6CF주, JFH1주, JCH1주, HC-J8주 등을 사용할 수도 있다. 보다 바람직한 HCV주로서, JFH1주, J6CF주, J1주, H77c주가 열거된다.
일례로서, JFH1주 유래의 전체 길이 게놈 cDNA에 있어서, 본 발명의 발현 벡 터에 도입될 수 있는 5'비번역 영역으로부터 NS2단백질까지를 코드하는 영역은 서열 번호 27(GenBank 수납 번호 AB047639의 DNA 서열)로 나타내지는 염기 서열에 있어서 염기 번호 1∼3430이고, 또 NS3단백질로부터 3'비번역 영역까지를 코드하는 영역은 염기 번호 3431∼9678이다. 동일하게 JFH1주 유래의 전체 길이 게놈 cDNA에 있어서, 5’비번역 영역으로부터 p7단백질까지를 코드하는 영역은 서열 번호 27로 나타내는 염기 서열에 있어서 염기번호 1∼2779이고, 또 NS2단백질로부터 3'비번역 영역까지를 코드하는 영역은 염기 번호 2780∼9678이다. 다른 HCV주 유래의 게놈 cDNA상의 각 영역의 위치에 관해서도, 이 JFH1주의 게놈 cDNA 서열을 기준으로서 정할 수 있다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 발현 벡터의 예는 후술의 실시예에 나타내는 DNA 단편 J6(C-p7)JFH1(서열 번호 29), H77c(C-p7)JFH1(서열 번호 30), J1(C-p7)JFH1(서열 번호 31), J1(C-NS2)JFH1(서열 번호 32) 중 어느 하나를 함유하는 발현 벡터이다. 이들의 DNA 단편은 벡터 중의 발현 프로모터의 제어하에 삽입되는 것이 바람직하다.
HCV의 비구조 단백질 NS5B 중의 GDD 아미노산 서열이 GND로 변이하면, 자율 복제가 일어나지 않는 것이 나타나 있으므로(Kato, T. et al., Gastroenterology, 125(2003) p1808-1817), 실험의 대조로서, NS5B단백질의 아미노산 서열이 GND로 변이한 것을 사용할 수 있다.
2. 세포내에서의 HCV RNA의 합성 확인
상기한 바와 같이 하여 제작되는 본 발명의 발현 벡터를 세포내에 도입해서 HCV RNA를 전사할 수 있다. 세포로의 DNA의 도입은 일렉트로포레이션법, 리포펙션법, 인산 칼슘법 등 일반적인 방법을 이용하여 행할 수 있다.
발현 벡터 DNA로부터 전사되는 HCV RNA의 해석은 통상의 분자 생물학적 방법(Molecular Cloning 3rd Edition Sambrook & Russell Cold Spring Harbor Laboratory Press 2001)으로 해석할 수 있다. 구체적으로는, 노던블롯법, 리보뉴클레아제 프로텍션 애세이법, RT-PCR법 및 RACE법 등을 사용하여, 전사된 RNA의 양 또는 서열을 해석할 수 있다. RNA의 정량을 행하는 경우에는 노던 블롯법이나 RT-PCR법이 RNA의 서열을 해석하는 경우에는 RACE법이 사용된다.
세포내에서 전사된 HCV RNA의 5'말단의 서열을 해석할 경우, 특정한 서열의 합성 RNA 링커를 HCV RNA에 RNA 리가제를 사용하여 연결하고, 이것을 주형으로서, HCV RNA에 상보적인 합성 DNA 프라이머를 이용하여 역전사 효소로 cDNA를 합성한다. 다음에 링커내의 서열과 앞에서 사용한 프라이머보다 5'측의 프라이머로 PCR를 행하여 HCV RNA에 상보적인 단편을 증폭하고, 플러스미드 벡터에 클론화 후, 염기 서열을 결정함으로써 세포내로 전사된 HCV RNA의 서열을 해석할 수 있다. 최초의 PCR로 DNA 단편이 증폭되지 않은 경우에는 nested-PCR법으로 행하면 해석을 행하는 것이 가능해진다.
3. 세포내에서의 HCV 단백질의 발현 확인
HCV가 감염하고, HCV 게놈 RNA가 복제되어 있는 세포에서는, 상기의 HCV 단백질이 발현되어 있다. 따라서, HCV 게놈 RNA 복제 세포로부터 추출한 단백질 중에서 HCV 단백질이 검출되면, 그 세포는 HCV 게놈 RNA를 복제하고 있는 것이라고 판 단할 수 있다. HCV 단백질의 검출은 공지의 임의의 단백질 검출법에 따라서 행할 수 있고, 예를 들면 도입된 HCV 게놈 RNA로부터 발현되어야 할 HCV 단백질에 대한 항체를 세포로부터 추출한 단백질과 반응시킴으로써 행할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 세포로부터 추출한 단백질 시료를 니트로셀룰로오스 막에 블로팅하고, 그것에 대해서 항 HCV 단백질 항체(예를 들면 항 NS3특이적 항체, 또는 C형 간염 환자로부터 채취한 항혈청)를 반응시키고, 또한 그 항 HCV 단백질 항체를 검출함으로써 행할 수 있다.
HCV 단백질을 발현시키기 위한 숙주세포는, 계대 배양 가능한 세포이면, 특별하게 한정되지 않지만, 진핵 세포인 것이 바람직하고, 인간 세포인 것이 보다 바람직하고, 인간 간 유래세포, 인간 자궁경 유래 세포, 또는 인간 태아 신장 유래 세포인 것이 더욱 바람직하다. 또한 세포로서는, 암 세포주나 간 세포주 등을 포함하는 증식성 세포가 바람직하고, Huh7 세포(ATCC CCL-185), HepG2 세포(ATCC HB 8065), IMY-N9 세포(Date, T. et al., J. Biol. Chem.,(2004) 279, p.22371-22376), HeLa 세포(ECACC 93021013), RCYM1RC 세포(Murakami, K., et al., Virology, 351, 381-392, 2006), 5-15RC 세포(Pietschmann T., et al., J Virol.(2001) 75, p.1252-1264), 및 그들의 세포로부터 파생된 주화 세포 등이 보다 바람직하다. 특히 바람직한 세포로서는 Huh7 세포, RCYM1RC 세포, 5-15RC 세포, HepG2 세포 및 그들의 세포로부터 파생된 주화 세포가 열거된다. 이들의 세포는 시판하는 것을 이용해도 좋고, 세포 기탁 기관으로부터 입수해서 사용해도 좋고, 임의의 세포(예를 들면, 암 세포 또는 간 세포)로부터 주화한 세포를 사용해도 좋다. Huh7 세포로부터 파생된 세포주로서, Huh7.5 세포(Blight, KJ. Et al., J. Virol., (2002) 76, p.13001-13014) 및 Huh7.5.1 세포(Zhong, J. et al., Proc. Natl. Acad. Sci USA, (2005) 102, p.9294-9299)가 열거된다. 전자는 Huh7 세포에 레플리콘을 유전자 도입한 후에 수립된 레플리콘 복제 세포를 인터페론 처리로 레플리콘을 배제함으로써 HCV 복제 능력이 높게 된 세포이고, 후자는 Huh7.5 세포로 제작한 레플리콘 복제 세포로부터 인터페론 γ처리로 레플리콘을 배제한 레플리콘 복제 효율이 좋은 세포이다.
4. HCV 입자의 산생 확인
본 발명의 발현 벡터를 HCV 허용성 세포(HCV의 증식을 허용하는 세포)에 도입하고, 그 세포를 배양함으로써, 본 발명의 발현 벡터로부터 전사된 HCV 게놈 RNA를 갖는 C형 간염 바이러스(HCV) 입자를 산생할 수 있다. HCV 허용성 세포로서는 Huh7 세포, RCYM1RC 세포, 5-15RC 세포, HepG2 세포 및 그들의 세포로부터 파생된 주화 세포 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 이렇게 하여 산생된 C형 간염 바이러스(HCV) 입자는 다른 세포로의 감염성을 유지하고 있다. 본 발명은 이러한 감염성 C형 간염 바이러스 입자의 산생 방법에 관한 것이다.
세포의 바이러스 입자 산생 능력은 공지의 임의의 바이러스 검출법을 이용하여 확인할 수 있다. 예를 들면 바이러스 입자를 산생하고 있다고 생각되는 세포의 배양액을 수크로오스 밀도 구배에 의해 분획하고, 각 분획의 밀도, HCV 코어 단백질농도, 및 HCV 게놈 RNA의 양을 측정한 결과, HCV 코어 단백질과 HCV 게놈 RNA의 피크가 일치하고, 게다가 그 피크가 검출되는 단편의 밀도가 배양 상청을 0.25% NP40(폴리옥시에틸렌(9)옥틸페닐에테르[Polyoxyethylene(9)Octylphenyl Ether])로 처리하고 나서 분획했을 경우의 동일 단편의 밀도와 비교해서 가벼운 경우에는, 상기 세포는 바이러스 입자 산생 능력을 갖는다고 판정할 수 있다. 또한 프리의 HCV입자의 비중은 1.14∼1.16g/ml라 보고되어 있으므로(Kaito, M. et al., J. Gen. Virol. 75(1994) p1755-1760), 이 값과 비교할 수도 있다.
배양액 중에 방출된 HCV 바이러스 입자는 예를 들면 Core단백질, E1단백질,또는 E2단백질에 대한 항체를 이용하여 검출할 수도 있다. 또한 배양액 중의 HCV 바이러스 입자가 함유하는 HCV 게놈 RNA를, 특이적 프라이머를 사용한 RT-PCR법에 의해 증폭해서 검출함으로써, HCV 바이러스 입자의 존재를 간접적으로 검출할 수도 있다.
5. 본 발명의 HCV 입자의 다른 세포로의 감염
본 발명의 방법에서 산생되는 HCV 바이러스 입자는 세포(바람직하게는 HCV 허용성(감수성) 세포)로의 감염 능력을 갖는다. 본 발명은 RNA 폴리메라아제 I 프로모터/터미네이터계를 사용한 HCV 발현 벡터를 도입한 세포를 배양하고, 얻어진 배양물(바람직하게는, 배양액) 중의 바이러스 입자를 다른 세포(바람직하게는 HCV 감수성 세포)에 감염시키는 것을 포함한 C형 간염 바이러스 감염 세포의 제조방법도 제공한다. 여기서, HCV 허용성 세포란, HCV 게놈 RNA의 복제 능력 및/또는 HCV에 감염하는 능력을 갖는 세포이다. HCV 허용성 세포는 바람직하게는 간장 세포 또는 림파주계 세포이지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 간장 세포로서는 초대 간장 세포나, Huh7세포, HepG2세포, IMY-N9세포, HeLa세포, 293 세포 등이 열거되고, 림파주계 세포로서는 Molt4세포나, HPB-Ma세포, Daudi세포 등이 열거되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 특히 바람직한 HCV 허용성 세포로서는 Huh7세포, RCYM1RC세포, 5-15RC세포, HepG2세포 및 그들의 세포로부터 파생된(제작된)주화 세포가 열거된다. Huh7세포로부터 파생된 세포로 바람직한 세포로서, Huh7.5세포 및 Huh7.5.1세포가 열거된다.
본 발명의 RNA 폴리메라아제 I 프로모터/터미네이터계를 사용한 HCV 발현 벡터를 도입한 세포에 있어서 산생된 HCV 입자를 세포(예를 들면, HCV 허용성 세포)에 감염시키면, 그 감염 세포 중에서는 HCV 게놈 RNA가 복제되고, 또한 바이러스 입자가 형성된다.
본 발명의 RNA 폴리메라아제 I 프로모터/터미네이터계를 사용한 HCV 발현 벡터를 도입한 세포에 있어서 산생된 HCV 바이러스 입자는 침팬지 등의 HCV 바이러스에 감염될 수 있는 동물에 감염되고, HCV 유래의 간염을 야기할 수 있다.
본 발명의 RNA 폴리메라아제 I 프로모터/터미네이터계를 사용한 HCV 발현 벡터를 도입한 세포에 있어서 산생된 HCV 입자가 감염성을 갖고 있는지의 여부는 본 발명의 RNA 폴리메라아제 I 프로모터/터미네이터계를 사용한 HCV 발현 벡터를 도입한 세포를 배양해서 얻어진 상청을 HCV 허용성 세포(예를 들면, Huh7)로 처리하고, 예를 들면 48시간 후에 세포 항코어 항체에서 면역 염색하여 감염 세포수를 헤아리거나, 세포의 추출물을 SDS-폴리아크릴아미드 겔로 전기영동하고, 웨스턴 블롯으로 코어 단백질을 검출하는 것으로 판단할 수 있다.
6. 감염성 HCV 입자 산생 세포주의 취득
본 발명의 RNA 폴리메라아제 I 프로모터/터미네이터계를 사용한 HCV 발현 벡터가 안정적으로 도입된 세포는 감염성 HCV 입자를 지속적으로 생산할 수 있다. 본 발명의 RNA 폴리메라아제 I 프로모터/터미네이터계를 사용한 HCV 발현 벡터를 안정적으로 발현시키는 세포주를 얻기 위해서는 본 벡터내에 약제 저항성 유전자를 도입하여 두는 것이 바람직하다. 약제 저항성 유전자로서, G418 저항성 유전자, 하이그로마이신 저항성 유전자, 퓨로마이신 저항성 유전자, Zeocin 저항성 유전자, 블라스트사이딘 저항성 유전자 등이 열거된다. 또한 약제 저항성을 지표로 하여 선별된 클론의 HCV 입자 산생 능력은 그들의 클론의 배양 상청 중의 Core 단백질량이나 클론으로 복제되는 HCV RNA량을 노던 블롯이나 정량적 RT-PCR로 검출하는 것으로 추정할 수 있다.
본 명세서는 본원의 우선권 주장의 기초로 하는 일본국 특허출원 2005-287646호의 명세서 및/또는 도면에 기재되는 내용을 포함한다.
본 명세서에서 인용한 모든 간행물, 특허 및 특허 출원의 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함된 것으로 한다.
(실시예)
이하에 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 이들의 실시예는 설명을 위한 것이고, 본 발명의 기술적 범위를 제한하는 것은 아니다.
[실시예 1]
RNA 폴리메라아제 I 프로모터/터미네이터계를 사용한 HCV 발현 벡터의 구축
HCV 게놈 RNA의 cDNA로서, 유전자형 2a의 JFH1주 유래 게놈 RNA의 cDNA(GenBank 수납 번호 AB047639, Kato, T. et al., Gastroenterology, 125(2003) p1808-1817), JFH1주의 NS5B 중의 GDD아미노산 서열이 GND가 되도록 DNA 서열을 변환한 JFH1주 유래 게놈 RNA의 cDNA(Wakita, T. et al. Nat. Med., 11(2005) p.791-796), J6CF주 유래 게놈 RNA의 cDNA(GenBank 수납 번호 AF177036, Yanagi, M. et al. Virology,262(1999) p.250-263), 유전자형 1a의 H77c주 유래의 게놈 RNA의 cDNA(GenBank 수납 번호 AF011751, Yanagi, M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94(1997) p.8738-8743), 및 유전자형 1b의 J1주 유래의 게놈 RNA의 cDNA(GenBank 수납 번호 D89815, Aizaki, H. et al. Hepatology, 27(1998) p.621-627)을 사용했다.
상기의 HCV 게놈 cDNA(JFH1, JFH1/GND 및 H77c)의 5'말단 및 3'말단에 PCR 을 이용하여 제한 효소 BsmBI 인식 서열을 각각 부가했다. BsmBI의 절단 부위가 그 효소의 인식 부위로부터 떨어져 있는 성질을 이용하고, 인간 RNA 폴리메라아제 I 프로모터 및 마우스 RNA 폴리메라아제 I 터미네이터의 서열을 갖는 pHH21벡터(Neumann G. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96(1999) p9345-9350)의 BsmBI 부위에 HCV 게놈을 프로모터/터미네이터와 HCV 게놈의 사이에 여분인 염기 서열을 포함하는 경우 없이 삽입시켰다(도 1a). 또한 각각의 클론의 맵은 도 1b에 나타냈다. 얻어진 HCV 게놈 cDNA를 포함하는 벡터를 각각 pHH JFH1, pHH JFH1/GND 및 pHH H77c라고 부른다.
또한, J6CF와 JFH1, H77c와 JFH1, J1과 JFH1의 게놈 cDNA에서 각각 유래하는 키메라 HCV 발현 벡터의 제작은 이하에 나타내는 방법으로 행하였다.
pHH J6(C-p7)/JFH1의 제작
JFH1주 유래 게놈 RNA 전체 영역에 대응하는 cDNA를 pUC19 플러스미드 중에 클로닝함으로써 구축된 플러스미드 DNA인 pJFH1(Wakita, T. et al. Nat. Med., 11(2005) p791-796, 국제공개 WO2004/104198)을 AgeI로 소화 후, 또한 BclI으로 부분 소화하고, AgeI 부위로부터 최초의 BclI부위까지의 단편(2672 bp)이 제거된 플러스미드 DNA 단편을 정제했다. 한편, J6CF주 유래 게놈 cDNA를 AgeI와 BclI로 부분소화해서 얻어진 2672 bp의 단편을 상기의 단편에 연결하고, pUC J6/JFH1을 얻었다.
다음에 pHH JFH1을 NocI로 소화해서 얻어지는 약 4.3kb의 단편과 pUC J6/JFH1을 NocI로 소화해서 얻어지는 약 8.2kb의 단편을 리가제에 의해 연결하고, 발현 벡터 pHH J6(C-p7)/JFH1을 얻었다. 이 pHH J6(C-p7)/JFH1의 삽입 단편(J6(C-p7)JFH1; 서열 번호 29, 도 10a∼d)은 JFH1주 및 J6CF주 유래의 키메라로 이루어지는 5'비번역 영역과, J6CF주 유래의 Core단백질, E1단백질, E2단백질 및 p7단백질을 각각 코드하는 DNA 서열과, JFH1주 유래의 NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A 및 NS5B단백질 및 3'비번역 영역을 각각 코드하는 DNA 서열을 포함한다.
pHH H77c(C-p7)/JFH1의 제작
상기 JFH1 게놈 cDNA를 주형으로서, LA-PCR 키트(타카라 바이오 사)에 첨부되어 있던 10×완충액을 5㎕, 2.5mM dNTP 혼합액을 5㎕, 10μM의 프라이머 5-JFH-S(서열 번호 10: GCCATGGCGTTAGTATGAGTGTCGT) 및 5-JFH-A(서열 번호 11: TCGTGCTCATGGTGCACGGTCTACGAGACC)을 각각 1㎕ 가하고, 최종적으로 탈이온수를 가하여 전체량을 49㎕로 했다. 다음에 Takara LA Taq(타카라 바이오 사)를 1㎕ 가하고 나서, PCR 반응을 행하였다. PCR 반응은 94℃ 1분, 64℃ 2분, 72℃ 3분으로 이루어지는 공정을 1사이클로 하여 30사이클의 조건으로 행하였다. 얻어진 PCR 산물을 PCR 산물 no.1으로 했다. 다음에 JFH1 게놈 cDNA를 주형으로서, LA-PCR키트(타카라 바이오 사)에 첨부되어 있던 10×완충액을 5㎕, 2.5mM dNTP 혼합액을 5㎕, 10μM의 프라이머 3-JFH-S(서열 번호 12: GGCATACGCATATGACGCACCTGTGCACGG) 및 3-JFH-A(서열 번호 13: GCTCTGACGAAGTACGGCACATGTGTC)을 각각 1㎕ 가하고, 최종적으로 탈이온수를 가하여 전체량을 49㎕로 했다. 다음에 Takara LA Taq(타카라 바이오 사)을 1㎕ 가하고 나서, PCR 반응을 행했다. PCR 반응은 94℃ 1분, 64℃ 2분, 72℃ 3분으로 이루어지는 공정을 1사이클로 하여 25사이클의 조건으로 행하였다. 얻어진 PCR 산물을 PCR 산물 no.2라고 했다. 또한, 상기 H77c 게놈 cDNA를 주형으로서, LA-PCR 키트(타카라 바이오 사)에 첨부되어 있던 10×완충액을 5㎕, 2.5mM dNTP 혼합액을 5㎕, 10μM의 프라이머 5-H77-S(서열 번호 14: ACCGTGCACCATGAGCACGAATCCTAAACC) 및 5-H77-A(서열 번호 15: GAAGCCGCACGTAAGGGTATCGATG:)을 각각 1㎕ 가하고, 최종적으로 탈이온수를 가하여 전체량을 49㎕로 했다. 다음에 Takara LA Taq(타카라 바이오사)을 1㎕ 가하고 나서, PCR 반응을 행하였다. PCR 반응은 94℃ 1분, 64℃ 2분, 72℃ 3분으로 이루어지는 공정을 1사이클로 하여 25사이클의 조건으로 행했다. 얻어진 PCR 산물을 PCR 산물 no.3라고 했다. 다음에 H77c 게놈 cDNA를 주형으로서, LA-PCR 키트(타카라 바이오 사)에 첨부되어 있던 10×완충액을 5㎕, 2.5mM dNTP 혼합액을 5㎕, 10μM의 프라이머 3-H77-S(서열 번호 16: CATTGTGCCCGCAAAGAGCGTGTGT) 및 3-H77-A(서열 번호 17: GTGCGTCATATGCGTATGCCCGCTGAGGCA)을 각각 1㎕ 가하고, 최종적으로 탈이온수를 가하여 전체량을 49㎕로 했다. 다음에 Takara LA Taq(타카라 바이오 사)을 1㎕ 가하고 나서, PCR 반응을 행하였다. PCR 반응은 94℃ 1분, 64℃ 2분, 72℃ 3분으로 이루어지는 공정을 1사이클로 하여 25사이클의 조건으로 행했다. 얻어진 PCR 산물을 PCR 산물 no.4라고 했다.
다음에 각각의 PCR 산물을 정제하고, 50㎕의 H2O에 녹였다. PCR 산물 no.1과 PCR 산물 no.3의 DNA를 100배 희석해서 각 1㎕을 혼합했다. 이 혼합액을 템플릿(template)으로 하여 프라이머를 가하지 않고 상기의 조건으로 PCR을 5사이클 행하였다. 그 후, 프라이머 5-JFH-S(서열 번호 10) 및 5-H77-A(서열 번호 15)을 첨가하고, 또한 PCR을 25사이클 행하고, 그것에 의해 증폭된 키메라 DNA 단편을 정제했다. 이 단편을 플러스미드 벡터 pCRII에 클론화하고, 그 DNA 단편의 염기 서열을 결정하고, 염기 서열이 옳은 것을 확인했다. pCRII에 키메라 DNA 단편을 클론화한 이 플러스미드를 pCR5HJ로 명명했다. 또한, PCR 산물 no.2와 PCR 산물 no.4를 100배 희석해서 각1㎕을 1개에 혼합했다. 이 혼합액을 템플릿으로 하고, 프라이머를 가하지 않고 상기의 조건으로 PCR을 5사이클 행하였다. 그 후, 프라이머 3-H77-S(서열 번호 16) 및 3-JFH-A(서열 번호 13)을 첨가하고, 또한 PCR은 25사이클 행하고, 그것에 의해 증폭한 키메라 DNA 단편을 정제했다. 이 단편을 플러스미드 벡터 pCRII에 클론화하고, 그 DNA 단편의 염기 서열을 결정하고, 염기 서열이 옳은 것을 확인했다. pCRII 에 키메라 DNA 단편을 클론화한 이 플러스미드를 pCR3HJ라고 명명 했다.
이어서, pCR5HJ를 제한 효소 AgeI 및 KpnI로, H77c 게놈 cDNA를 제한 효소KpnI 및 AscI로, pCR3HJ를 제한 효소 AscI 및 NotI로 소화하고, 각 HCV cDNA 단편을 아가로스 겔전기 영동으로 분획하고, 정제했다. 이들 3개의 DNA 단편을, pHH JFH1을 AgeI 및 NotI로 소화해서 얻어진 벡터에 연결했다. 이 벡터를 pHH H77c(C-p7)/JFH라고 명명했다. 이 발현 벡터 pHH H77c(C-p7)/JFH의 삽입 단편(H77c(C-p7)JFH; 서열 번호 30, 도 11a∼d)은, JFH1주 및 H77c주 유래의 키메라로 이루어지는 5'비번역 영역, H77c주 유래의 Core단백질, E1단백질, E2단백질,및 p7단백질을 각각 코드하는 DNA 서열과, JFH1주 유래의 NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A 및 NS5B 단백질 및 3'비번역 영역을 각각 코드하는 DNA 서열을 포함한다.
pHH J1(C-p7)/JFH1의 제작
상기 JFH1 게놈 cDNA를 주형으로서, LA-PCR 키트(타카라 바이오 사)에 첨부되어 있던 10×완충액을 5㎕, 2.5mM dNTP 혼합액을 5㎕, 10μM의 프라이머 5-JFH-S(서열 번호 10: GCCATGGCGTTAGTATGAGTGTCGT) 및 5-JFH-A2(서열 번호 18: TTGTGCTCATGGTGCACGGTCTACGAGACC)을 각각 1㎕ 가하고, 최종적으로 탈이온수를 가해 전체량을 49㎕로 했다. 다음에 Takara LA Taq(타카라 바이오 사)을 1㎕ 가하고 나서 PCR 반응을 행했다. PCR 반응은, 94℃ 1분, 64℃ 2분, 72℃ 3분으로 이루어지는 공정을 1사이클로 하여 25사이클의 조건으로 행하였다. 얻어진 PCR 산물을 PCR 산물 no.5로 했다.
다음에 JFH1 게놈 cDNA를 주형으로서, LA-PCR 키트(타카라 바이오사)에 첨부 되어 있던 10×완충액을 5㎕, 2.5mM dNTP 혼합액을 5㎕, 10μM의 프라이머 3-JFH-S2(서열 번호 19: AGCTTACGCCTATGACGCACCTGTGCACGG) 및 3-JFH-A(서열 번호 13: GCTCTGACGAAGTACGGCACATGTGTC)을 각각 1㎕ 가하고, 최종적으로 탈이온수를 가하여 전체량을 49㎕로 했다. 다음에 Takara LA Taq(타카라 바이오사)를 1㎕ 가하고 나서, PCR 반응을 행했다. PCR 반응은 94℃ 1분, 64℃ 2분, 72℃ 3분으로 이루어지는 공정을 1사이클로 하여 25사이클의 조건으로 행했다. 얻어진 PCR 산물을 PCR 산물no.6으로 했다.
유전자형 1b의 J1주 유래의 게놈 RNA에 대응하는 cDNA(GenBank 수납 번호D89815, Aizaki, H. et al. Hepatology, 27(1998) p.621-627)을 주형으로서, LA-PCR 키트(타카라 바이오 사)에 첨부되어 있던 10×완충액을 5㎕, 2.5mM dNTP 혼합 액을 5㎕, 10μM의 프라이머 5-J1-S(서열 번호 20: ACCGTGCACCATGAGCACAAATCCTAAACC) 및 5-J1-A(서열 번호 21: AAGCGGGATGTACCCCATGAG)을 각각 1㎕ 가하고, 최종적으로 탈이온수를 가하여 전체량을 49㎕로 했다. 다음에 Takara LA Taq(타카라 바이오 사)을 1㎕ 가하고 나서 PCR 반응을 행하였다. PCR 반응은 94℃ 1분, 64℃ 2분, 72℃ 3분으로 이루어지는 공정을 1사이클로 하여 25사이클의 조건으로 행하였다. 얻어진 PCR 산물을 PCR 산물 no.7이라고 했다.
다음에 상기의 J1주 유래 게놈 cDNA를 주형으로서, LA-PCR 키트(타카라 바이오 사)에 첨부되어 있던 10×완충액을 5㎕, 2.5mM dNTP 혼합액을 5㎕, 10μM의 프라이머 3-J1-S(서열 번호 22: CGGCTGTACATGGATGAATAGCACTGGGTT) 및 3-J1-A(서열 번 호 23: GTGCGTCATAGGCGTAAGCTCGTGGTGGTA)를 각각 1㎕ 가하고, 최종적으로 탈이온수를 가하여 전체량을 49㎕로 하였다. 다음에 Takara LA Taq(타카라 바이오 사)을 1㎕ 가하고 나서 PCR 반응을 행하였다. PCR 반응은 94℃ 1분, 64℃ 2분, 72℃ 3분으로 이루어지는 공정을 1사이클로 하여 25사이클의 조건으로 행했다. 얻어진 PCR 산물을 PCR 산물 no.8이라 했다.
각각의 PCR 산물을 정제하고, 50㎕의 H2O에 녹였다. PCR 산물 no.5와 PCR 산물 no.7의 DNA를 100배 희석하여 각 1㎕을 1개에 혼합했다. 이 혼합액을 템플릿으로 하여 프라이머를 가하지 않고 상기의 조건으로 PCR을 5사이클 행하였다. 그 후, 프라이머 5-JFH-S(서열 번호 10) 및 5-J1-A(서열 번호 21)를 첨가하고, 또한 PCR을 25사이클 행하고, 그것에 의해 증폭된 키메라 DNA 단편을 정제했다. 이 단편을 플러스미드 벡터 pCRII에 클론화하고, 그 DNA 단편의 염기 서열을 결정하고, 염기 서열이 옳은 것을 확인했다. pCRII에 키메라 DNA 단편을 클론화한 이 플러스미드를 pCR5JJ라 명명했다.
또한, PCR 산물 no.6과 PCR 산물 no.8의 DNA를 100배 희석해서 각 1㎕을 혼합했다. 이 혼합액을 템플릿으로 하고, 프라이머를 가하지 않고 상기의 조건으로 PCR을 5사이클 행하였다. 그 후, 프라이머 3-J1-S(서열 번호 22) 및 3-JFH-A(서열 번호 13)을 첨가하고, 또한 PCR을 25사이클 행하고, 그것에 의해 증폭한 키메라 DNA 단편을 정제했다. 이 단편을 플러스미드 벡터 pCRII에 클론화하고, 그 DNA 단편의 염기 서열을 결정하고, 염기 서열이 옳은 것을 확인했다. pCRII에 키메라 DNA 단편을 클론화한 이 플러스미드를 pCR3JJ라고 명명했다.
pCR5JJ을 제한 효소 AgeI 및 ClaI로, J1 게놈 cDNA를 제한 효소 ClaI 및 AvrII로, pCR3JJ를 제한 효소 AvrII 및 KpnI으로 소화하고, 각 HCV cDNA 단편을 아가로스겔 전기영동으로 분획하고, 정제했다. 이들 3개의 DNA 단편을 pHH JFH1을 AgeI 및 KpnI로 소화하여 얻어진 벡터에 연결했다. 이 벡터를 pHH J1(C-p7)/JFH라고 명명했다. 이 발현 벡터 pHH J1(C-p7)/JFH의 삽입 단편(J1(C-p7)JFH; 서열 번호 31, 도 12a∼d)은 JFH1주 및 J1주 유래의 키메라로 이루어지는 5'비번역 영역, J1주 유래의 Core단백질, E1단백질, E2단백질 및 p7단백질을 각각 코드하는 DNA 서열과 JFH1주 유래의 NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A 및 NS5B단백질 및 3'비번역 영역을 각각 코드하는 DNA 서열을 포함한다.
pHH J1(C-NS2)/JFH1의 제작
상기 JFH1 게놈 cDNA를 주형으로서, LA-PCR 키트(타카라 바이오 사)에 첨부되어 있던 10×완충액을 5㎕, 2.5mM dNTP 혼합액을 5㎕, 10μM의 프라이머 5-JFH-S(서열 번호 10: GCCATGGCGTTAGTATGAGTGTCGT) 및 5-JFH-A2(서열 번호 18: TTGTGCTCATGGTGCACGGTCTACGAGACC)을 각각 1㎕ 가하고, 최종적으로 탈이온수를 가하여 전체량을 49㎕로 하였다. 다음에 Takara LA Taq(타카라 바이오 사)을 1㎕ 가하고 나서 PCR 반응을 행하였다. PCR 반응은 94℃ 1분, 64℃ 2분, 72℃ 3분으로 이루어지는 공정을 1사이클로 하여 25사이클의 조건으로 행했다. 얻어진 PCR 산물을 PCR 산물 no.9라고 했다.
다음에, JFH1 게놈 cDNA를 주형으로서, LA-PCR 키트(타카라 바이오사)에 첨 부되어 있던 10×완충액을 5㎕, 2.5mM dNTP 혼합액을 5㎕, 10μM의 프라이머 3-JFH-NS3-S(서열 번호 24: GCGACTCCTTGCTCCCATCACTGCTTATGC) 및 3-JFH-NS3-A(서열 번호 25: TGGGAGACCTTGTAACAACGTCGAGTGT)을 각각 1㎕ 가하고, 최종적으로 탈이온수를 가하여 전체량을 49㎕로 하였다. 다음에 Takara LA Taq(타카라 바이오사)을 1㎕ 가하고 나서, PCR 반응을 행하였다. PCR 반응은 94℃ 1분, 64℃ 2분, 72℃ 3분으로이루어지는 공정을 1사이클로 하여 25사이클의 조건으로 행하였다. 얻어진 PCR 산물을 PCR 산물 no.10으로 했다.
유전자형 1b의 J1주 유래의 게놈 RNA의 cDNA(GenBank 수납 번호 D89815, Aizaki, H. et al. Hepatology, 27(1998) p.621-627)을 주형으로서, LA-PCR 키트(타카라 바이오사)에 첨부되어 있던 10×완충액을 5㎕, 2.5mM dNTP 혼합액을 5㎕, 10μM의 프라이머 5-J1-S(서열 번호 20: ACCGTGCACCATGAGCACAAATCCTAAACC) 및 5-J1-A(서열 번호 21: AAGCGGGATGTACCCCATGAG)을 각각 1㎕ 가하고, 최종적으로 탈이온수를 가하여 전체량을 49㎕로 했다. 다음에 Takara LA Taq(타카라 바이오사)을 1㎕ 가하고 나서 PCR 반응을 행했다. PCR 반응은 94℃ 1분, 64℃ 2분, 72℃ 3분으로 이루어지는 공정을 1사이클로 하여 25사이클의 조건으로 행하였다. 얻어진 PCR 산물을 PCR 산물 no.11로 했다.
다음에 J1주 유래의 게놈 cDNA를 주형으로서, LA-PCR 키트(타카라 바이오 사)에 첨부되어 있던 10×완충액을 5㎕, 2.5mM dNTP 혼합액을 5㎕, 10μM의 프라이머 3-J1-S(서열 번호 22: CGGCTGTACATGGATGAATAGCACTGGGTT) 및 3-J1-NS3-A(서열 번호 26: CATAAGCAGTGATGGGAGCAAGGAGTCGCC)을 각각 1㎕ 가하고, 최종적으로 탈이온수 를 가하여 전체량을 49㎕로 했다. 다음에 Takara LA Taq(타카라 바이오 사)을 1㎕ 가하고 나서, PCR 반응을 행하였다. PCR 반응은 94℃ 1분, 64℃ 2분, 72℃ 3분으로 이루어지는 공정을 1사이클로 하여 25사이클의 조건으로 행하였다. 얻어진 PCR 산물을 PCR 산물 no.12라고 했다.
각각의 PCR 산물을 정제하고, 50㎕의 H2O에 녹였다. PCR 산물 no.9과 PCR 산물 no.11의 DNA를 100배 희석해서 각 1㎕을 1개에 혼합했다. 이 혼합액을 템플릿으로 하고 프라이머를 가하지 않고 상기의 조건으로 PCR를 5사이클 행하였다. 그 후, 5-JFH-S(서열 번호 10) 및 5-J1-A(서열 번호 21)을 프라이머로서 첨가하고, 또한 PCR을 25사이클 행하고, 그것에 의해 증폭된 키메라 DNA 단편을 정제했다. 이 단편을 플러스미드 벡터 pCRII에 클론화하고, 그 DNA 단편의 염기 서열을 결정하고, 염기 서열이 옳은 것을 확인했다. pCRII에 키메라 DNA 단편을 클론화한 이 플러스미드를 pCR5JJ라고 명명했다.
또한, PCR 산물 no.10과 PCR 산물 no.12의 DNA를 100배 희석해서 각 1㎕을 1개에 혼합했다. 이 혼합액을 템플릿으로 하고 프라이머를 가하지 않고 상기의 조건으로 PCR을 5사이클 행했다. 그 후에 3-J1-S(서열 번호 22) 및 3-JFH-NS3-A(서열 번호 25)을 프라이머로서 첨가하고, 또한 PCR을 25사이클 행하고, 그것에 의해 증폭된 키메라 DNA 단편을 정제했다. 이 단편을 플러스미드 벡터 pCRII에 클론화하고, 그 DNA 단편의 염기 서열을 결정하고, 염기 서열이 옳은 것을 확인했다. pCRII에 키메라 DNA 단편을 클론화한 이 플러스미드를 pCR3JJNS3이라고 명명했다.
pCR5JJ을 제한 효소 AgeI 및 ClaI로, J1게놈 cDNA를 제한 효소 ClaI 및 AvrII로, pCR3JJNS3을 제한 효소 AvrII 및 BspDI로 소화하고, 각 HCV cDNA 단편을 아가로스겔 전기영동으로 분획하고, 정제했다. 이들 3개의 DNA 단편을 pHH JFH1을 AgeI 및 BspDI으로 소화해서 얻어진 벡터에 연결했다. 이 벡터를 pHH J1(C-NS2)/JFH라고 명명했다. 이 발현 벡터 pHH J1(C-NS2)/JFH의 삽입 단편(J1(C-NS2)JFH; 서열 번호 32, 도 13a∼d)는 JFH1주 및 J1주 유래의 키메라로 이루어지는 5'비번역 영역, J1주 유래의 Core단백질, E1단백질, E2단백질, p7단백질 및 NS2단백질을 각각 코드하는 DNA 서열과 JFH1주 유래의 NS3, NS4A, NS4B, NS5A 및 NS5B단백질 및 3'비번역 영역을 각각 코드하는 DNA 서열을 포함한다.
각각의 발현 벡터 클론의 맵을 도 1c에 나타냈다.
[실시예 2]
세포내에서의 HCV RNA의 합성 확인
실시예 1에서 제작한 pHH JFH1 및 pHH JFH1/GND를 Huh7 및 HepG2세포에 Fugene 6(로슈 사)을 이용하여, 첨부 메뉴얼을 따라서 도입했다. 24시간 후에 각 세포로부터 RNA를 Isogen(니폰진 사)으로, 첨부 메뉴얼을 따라서 조제했다.
이들의 RNA를 주형으로서 아래와 같이, RACE법으로 pHH JFH1 및 pHH JFH1/GND로부터 HCV RNA가 합성되었는지에 대해서 확인했다.
2μg의 상기한 바와 같이 조제한 RNA와 2.5μM의 RNA 링커(서열 번호 1: GCUGAUGGCGAUGAAUGAACACUGCGUUUGCUGGCUUUGAUGAAA)을 T4 RNA 리가제(Takara 사)에 의해, 첨부 완충액을 이용하여 연결했다. 다음에 RNA 링커가 연결된 RNA를 주형으 로서, HCV RNA에 상보적인 프라이머(서열 번호 2: gtaccccatgaggtcggcaaag)을 이용하여, 역전사 효소 SuperScript III(인비트로젠 사)으로 첨부 메뉴얼을 따라서 cDNA를 합성했다.
이어서, 합성된 상기 cDNA를 주형으로 하고, 5'말단의 RNA 링커에 대한 센스 프라이머(서열 번호 3: GCTGATGGCGATGAATGAACACTG)와 3'말단측 안티센스 프라이머(서열 번호 4: gaccgctccgaagttttccttg)의 2종류의 프라이머를 이용하여, PCR에 의해 DNA를 증폭했다. 또한, 증폭된 DNA를 주형으로서, 증폭된 DNA의 내측의 서열로 이루어지는 5'말단측 프라이머(서열 번호 5: GAACACTGCGTTTGCTGGCTTTGATG) 및 3'말단측 프라이머(서열 번호 6: cgccctatcaggcagtaccacaag)의 프라이머 셋트를 이용하여, 제 2 PCR을 행했다. 또, 이 PCR은 시판의 키트: Ex Taq(Takara)을 사용하고, 96℃에서 5분간 가열 처리 후, 96℃에서 1분간, 55㎕에서 1분간, 72℃에서 2분간의 반응 사이클을 35회 반복, 그 후 4℃에서 보존함으로서 행하였다. 이어서, 상기 2회째의 PCR 산물이 얻어졌는지를 확인하기 위해서, 반응액의 일부를 아가로스 겔 전기영동으로 확인했다. 그 결과(도 2), Huh7 세포 및 HepG2 세포 모두 pHH JFH1과 pHH JFH1/GND로부터 HCV RNA의 전사가 일어나고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 2회째의 PCR 산물을 pGEM-T Easy(Promega 사)벡터에 클론화했다. 얻어진 플러스미드 DNA에 클론화된 DNA의 염기 서열을 DNA 시퀀서(ABI PRISM 377)를 이용하여 결정했다. 그 결과, pHH JFH1 및 pHH JFH1/GND로부터 전사된 HCV RNA의 5'말단의 서열은 HCV 게놈의 5'말단과 동일한 것이 명확하게 되었다. 도 3에, pHH JFH1로부터 전사된 HCV RNA의 5'말단과 링커의 서열을 나타냈다.
[실시예 3]
세포내에서의 HCV 단백질의 발현 확인
pHH JFH1, pHH H77c 및 pHH JFH1/GND를 도입한 세포로 전사에 이어서 HCV 단백질의 번역이 일어나고 있는지에 대해서 확인했다.
pHH JFH1, pHH H77c 및 pHH JFH1/GND를 Huh7세포에 Fugene 6(로슈 사)을 이용하여, 첨부 메뉴얼에 따라서 도입했다. 배양 4일 후, 통상의 방법에 의해, 세포 추출액을 조제했다. 이어서, 이들의 추출액 중의 단백질을 SDS-PAGE 및 웨스턴 블롯법에 의해 해석했다. 해석에 있어서, Core유전자를 포함하는 발현 플러스미드 DNA를 Huh7세포에 트랜젠트로 트랜스펙션하여 얻어진 세포 추출액을 양성 대조로 했다. 또한, 트랜스펙션하지 않는 Huh7세포로부터 얻어진 세포 추출액을 음성 대조로 했다. 각각의 세포 클론으로부터 추출한 시료를 SDS-PAGE를 행한 후, PVDF막(Immobilon- P, Millipore사 제작)에 블로팅하고, 항 Core 특이적 항체(토끼 폴리크로날 항체) 및 항 NS5A항체로서 마우스 모노크로날(Austral 사)과 이들의 항체를 인식하는 HRP 표식 2차 항체를 이용하여, ECL(아머샴 파루마시아 사)으로 세포내에서 번역된 Core단백질 및 NS5A단백질을 검출했다.
그 결과, 도 4에 나타나 있는 바와 같이 pHH JFH1을 도입한 세포에서는 Core 및 NS5A단백질의 발현이 확인되었다. 그러나, pHH H77c 및 pHH JFH1/GND를 도입한 세포에서는 이들의 단백질의 발현은 검출할 수 없었다. 이 결과는 pHH JFH1이 도입된 세포에서는 pHH JFH1으로부터 RNA가 전사된 후, 이 RNA가 세포내에서 복제된 후, 단백질의 번역이 일어나고, 단백질의 검출가능한 레벨에 달하는 것에 반하여 pHH JFH1/GND를 도입한 세포에서는 pHH JFH1/GND로부터 RNA가 전사된 후, 이 RNA는 NS5B에 변이가 있으므로 세포내에서 복제되지 않고, 단백질을 검출할 수 있는 레벨에 달하지 않은 것을 나타내고 있다고 생각되었다. 한편, HCV 게놈 RNA는 배양 세포로 자율 복제하는데도 불구하고(Yi, M. & Lemon ST., J. Virol.,78(2004) p7904-7915), pHH H77c에 있어서 HCV단백질의 발현을 검출할 수 없었던 원인은 불분명하다.
다음에, 어떠한 세포주로 HCV 단백질이 발현되는지에 대해서 검토했다. pHH JFH1 및 pHH JFH1/GND를 GFP발현 벡터(pGreenLantern: Life Technologies Inc.)와 함께 Huh7, RCYM1RC, 5-15RC, HepG2 및 293T세포에 Fugen 6(로슈 사)을 이용하여 첨부 메뉴얼에 따라서 도입했다. 도입 4일 후, 형광 현미경으로 GFP의 발현을 관찰하고, 각 벡터가 도입되어 있는 것을 확인 후, 각 세포로부터 세포 추출액을 조제했다. 이어서, 이들의 추출액 중의 Core단백질을 SDS-PAGE 및 웨스턴 블롯법에 의해 해석했다. Core단백질의 검출은 항 Core 특이적 토끼 폴리크로날 항체와 이 항체를 인식하는 HRP 표식 2차 항체를 이용하여, ECL(아머샴 파루마시아 사)에서 행하였다. 그 결과, 도 5에 나타내는 바와 같이, Huh7, RCYM1RC, 5-15RC, HepG2세포에서 Core단백질을 검출할 수 있었다.
[실시예 4]
HCV 입자의 생산
다음에 pHH JFH1 도입 세포로부터 HCV입자가 산생되는지 어떤지를 확인하기 위해서, 배양 상청 중의 Core단백질의 해석을 행하였다. pHH JFH1 및 대조로서 Core, E1, E2 및 p7을 발현하는 벡터 pCAG327JFH1을 HepG2세포에 Fugene 6을 이용하여 도입해서 2일 후에 배양 상청을 제거하고, 신선한 배지를 가하여 2일간 더 배양했다. 이어서, 세포와 배양액을 회수하고, 세포로부터 단백질을 추출하고, 실시예 3에 나타내는 방법으로, 세포 중의 코어 단백질의 발현을 해석했다. 그 결과, 코어 단백질이 발현되고 있는 것을 확인했다(도 6a). 배양액 중의 HCV입자의 존재를 확인하기 위해서, 배양액을 수크로오스밀도 구배에 의해 분획했다. 10∼60%(중량/중량)의 밀도구배 수크로오스 용액(50mM Tris pH7.5/0.1M NaCl/1mM EDTA에 용해)에, 또한 샘플의 배양 상청을 0.2ml 중층했다. 이것을 베크만 로터 SW41E로 35,000RPM, 4℃, 16시간 원심하고, 원심 종료 후 원심 튜브의 저부으로부터 0.5ml 씩 분획 회수했다. 각 분획의 밀도, HCV Core 단백질 농도를 정량했다. HCV Core 단백질의 측정은 오르쏘 HCV항원 IRMA테스트를 사용하여 행하였다(Aoyagi et al., J. Clin. Microbiol.,37(1999) p.1802-1808).
도 6b에 나타나 있는 바와 같이 1.15∼1.18mg/ml의 단편에서 Core단백질의 피크가 나타내어졌다. 그것에 대하여, Core, E1, E2 및 p7을 발현하는 세포에서는 Core 단백질의 피크는 관찰되지 않았다.
1.15∼1.18mg/ml의 단편에 존재하는 Core단백질과 HCV RNA가 HCV입자 구조를 형성하고 있다고 하면, 계면활성제 NP40에서의 처리에 감수성이 있을 것이다. 따라서, pHH JFH1을 HepG2에 도입하고, 2일부터 4일간의 배양액을 0.2%의 NP40에서 20분간 처리한 후에 수크로오스 밀도 구배에 의해 분획했다. 도 7에 나타나 있는 바와 같이 NP40처리를 행함으로써 Core단백질의 피크는 1.20 mg/ml의 단편에서 확인 되었다. 즉, 지질을 함유한 비중이 가벼운 표면막이 NP40에 의해 바이러스 입자로부터 박리되고, 바이러스 유사 구조를 유지하지 않는 핵산과 Core단백질만의 Core입자가 되고, 비중이 무거워진 것이라 생각되었다.
이상의 결과로부터, pHH JFH1을 HepG2 세포로 도입함으로써 HCV 게놈 cDNA로부터 바이러스 RNA가 전사된 후, 바이러스 단백질의 합성과 바이러스 RNA의 복제가 일어나고, 바이러스 입자가 형성되어, 배양액 중에 분비되어진 것이 확인되었다.
[실시예 5]
HCV 입자의 감염성 확인
실시예 4에서 얻어진 HCV입자가 감염성을 갖고 있는지에 대해서 검토했다. pHH JFH1을 Huh7세포 및 HepG2세포에 Fugene 6을 이용하여 도입하고, 3일부터 5일간 배양한 배양 상청을 한외여과막(cut off 1×105 Da)을 이용하여 30배로 농축했다. 다음에 농축한 HCV입자를 포함하는 배양액 100㎕로 Huh7.5.1세포를 15mm커버 슬립 상에서 배양하고, 4일 후에 세포를 항NS5A 항체에서 형광 염색했다. 항NS5A 항체 염색 양성, 즉, 감염 세포를 헤아린 바, 도 8에 나타나 있는 바와 같이 일부의 감염 세포가 확인되었다. 이들의 결과로부터, pHH JFH1을 Huh7 또는 HepG2 세포로 도입함으로써, 배양액 중에 분비된 HCV입자는 감염하는 능력을 갖는 것이 확인되었다.
[실시예 6]
감염성 HCV 입자 산생 세포주의 취득
상기 실시예에서 나타낸 시스템을 이용하고, 감염성 HCV입자를 지속적으로 생산하는 세포주의 수립(樹立)을 시험하였다.
pHH JFH1을 Nhe I로 소화하고, 그 부위에 pSV40/Zeo2(Invitrogen 사)를 Nhe I와 Xba I로 소화해서 꺼낸 SV40프로모터의 하류에 Zeocin 저항성 유전자가 연결되고, 또한 그 하류에 SV40폴리 A부가 시그널이 연결된 발현 유닛(SV40 프로모터/Zeo/polyA)을 포함한 벡터를 제작했다. 그 벡터를 pHH/ZeoJFH1이라고 명명했다 (도 9).
pHH/ZeoJFH1을 Hep G2세포에 Fugene 6으로 도입했다. Zeocin 함유 배지에서 배양했다. 그 후에 주(週)에 2회 배양액을 교환하면서 Zeocin함유 배지에서 배양을 계속했다. 상기의 배양 21일 후의 배양 디쉬로부터 생존 세포의 콜로니를 클론화하고, 배양을 계속했다. 이러한 콜로니의 클로닝에 의해, 100개의 세포 클론을 취득했다.그들의 클론의 배양 상청 중의 Core단백질량은 오르쏘 HCV 항원 IRMA테스트를 이용하여 행하고(Aoyagi et al., J. Clin. Microbiol.,37(1999) p.1802-1808), Core단백질의 발현량이 많은 클론 HepG2/No59 세포를 선출했다.
2×106개의 HepG2/No59 세포를 10cm의 디쉬를 이용하여, 8ml의 배지에서 배양했다. 48시간 후, 배양 상청을 회수했다.
배양 상청 중의 Core단백질을 측정한 결과, HepG2/No59세포는 1,400fmol/L의 Core단백질을 생산하고 있는 것이 확인되었다.
또한, 배양 상청 중에서 조제한 RNA로부터, HCV 게놈 RNA량의 측정을 행하였 다. HCV RNA의 정량적 RT-PCR에 의한 검출은 Takeuchi 등의 방법(Takeuchi T. et al., Gastroenterology, 116(1999) p.636-642)을 따라 HCV RNA의 5'비번역 영역의 RNA를 검출함으로써 행하였다. 구체적으로는, 세포로부터 추출한 RNA에 포함되는 HCV RNA를, 이하의 합성 프라이머와 EZ rTth RNA PCR kit(Applied Biosystems)을 이용하여 PCR증폭하고, ABI prism 7700 sequence detector system(Applied Biosystems)에 의해 검출했다.
R6-130-S17: 5'-CGGGAGAGCCATAGTGG-3'(서열 번호 7)
R6-290-R19: 5'-AGTACCACAAGGCCTTTCG-3'(서열 번호 8)
TaqMan probe, R6-148-S21FT: 5'-CTGCGGAACCGGTGAGTACAC-3'(서열 번호 9)
그 결과, HepG2/No59 세포 배양 상청 중의 HCV RNA는 6.1×108카피/ml인 것이 확인되었다. 이 생산량은 지금까지 보고 된 양보다 약 60배 높다.
또한, HepG2/No59 세포 배양 상청을 한외여과막(cut off 1×105Da)을 이용하여 30배로 농축하고, 농축한 HCV입자를 포함하는 배양액 100㎕로 Huh7.5.1 세포를 15mm 커버 슬립상에서 배양하고, 4일 후에 세포를 항 NS5A항체로 면역 염색했다. 그 결과, 항 NS5A항체 염색 양성, 즉, 감염 세포를 검출할 수 있었다. 이상으로부터, HepG2/No59 세포 배양액 중에 분비된 HCV입자는 감염하는 능력을 갖는 것이 확인되었다.
[실시예 7]
키메라 HCV 발현 벡터에 의한 HCV 입자의 제작
실시예 1에서 제작된 키메라 HCV발현 벡터 pHH H77c(C-p7)/JFH1, pHH J6(C-p7)/JFH1, pHH J1(C-p7)/JFH1 및 pHH J1(C-NS2)/JFH1을, Huh7세포로부터 파생된 주화 세포인 Huh7.5.1세포(Zhong, J. et al., Proc. Natl. Acad. Sci USA, 102, 9294-9299,(2005))에 Fugene 6(로슈 사)을 이용하고, 첨부 메뉴얼에 따라서 도입했다. 도입 3일 후에 그들의 배양 상청을 회수하고, 배양 상청 중에 포함되는 Core단백질의 양을 측정했다. Core 단백질양의 측정에는 오르쏘 HCV항원 IRMA테스트를 사용했다(Aoyagi et al., J. Clin. Microbiol., 37(1999) p.1802-1808). 음성 대조로서 벡터를 도입하지 않는 세포의 배양 상청, 양성 대조로서, pHH JFH1을 도입한 세포의 배양 상청을 사용했다. 그들 실험 결과의 일례를 표 1에 나타낸다. 각키메라 HCV발현 벡터를 도입한 세포 상청에 Core단백질을 확인할 수 있었으므로, 바이러스 입자가 산생되었다고 판단되었다. 또한 pHH J6(C-p7)/JFH1은 pHH JFH1보다 10배이상 높은 HCV생산 능력을 갖는 것도 판명되었다.
| 발현 벡터 |
벡터 도입 3일 후의 Core단백질량(fmol/L) |
| 비도입 |
0 |
| pHH JFH1 |
252.164 |
| pHH J6(C-p7)/JFH1 |
2272.878 |
| pHH H77c(C-p7)/JFH1 |
29.555 |
| pHH J1(C-p7)/JFH1 |
0.403 |
| pHH J1(C-NS2)/JFH1 |
11.004 |
[실시예 8]
pHH J6(C-p7)/JFH1 및 pHH J1(C-p7)/JFH1을 실시예 7에 나타낸 방법으로 Huh7.5.1세포에 도입하고, 도입 후 3일 후의 배양 상청을 한외여과막(cut off 1×105 Da)을 이용하여 농축했다. 농축한 HCV 입자를 포함하는 배양 상청 100㎕을 가하여 Huh7.5.1 세포를 15mm 커버 슬립상에서 배양하고, 4일 후에 세포를 항 NS5A항체로 면역염색했다. 그 결과, pHH J6(C-p7)/JFH1을 도입한 세포로부터 얻어진 배양 상청으로 처리한 세포에서는 항 NS5A항체로 강하게 염색되는 세포가 보여졌다. 한편, pHH J1(C-p7)/JFH1을 도입한 세포로부터 얻어진 배양 상청으로 처리한 세포에서는 pHH J6(C-p7)/JFH1과 비교하면 항 NS5A항체로 염색되는 강도는 약하지만, 대조의 세포와 비교해서 분명하게 염색되어 있었다. 이상으로부터, pHH J6(C-p7)/JFH1 및 pHH J1(C-p7)/JFH1이 도입된 세포에서는 감염성 HCV가 생산된 것이 판명되었다.
또한 pHH J1(C-p7)/JFH1에 실시예 6에 나타낸 방법으로, Zeocin 저항성 유전자 발현 유닛을 삽입한 pHH/Zeo J1(C-p7)/JFH1을 제작했다. 다음에 pHH/Zeo J1(C-p7)/JFH1을 Huh7.5.1에 도입하고, Zeocin 함유 배지에서 증식하는 바이러스 입자를 안정적으로 발현 가능한 세포를 얻었다. 이 세포의 배양 상청 8ml을 한외여과막(cut off 1×105 Da)을 사용하여 농축했다. 이 농축한 배양 상청 중의 HCV Core단백질량은 2365fmol/L이었다. 이 농축 배양 상청 100㎕을 이용하여 Huh7.5.1을 감염시키고, 4일 후에 세포를 항 NS5A항체에서 면역염색했다. 그 결과, pHH/Zeo J1(C-p7)/JFH1을 도입한 안정적 발현성 세포로부터 얻어진 배양 상청으로 처리한 세포에서는 항 NS5A항체로 강하게 염색되는 세포가 보여졌다. 이것으로부터, 본 세포로부터 감염성 HCV가 생산된 것이 판명되었다.
상기와 같은 키메라 HCV 발현 벡터가 그것을 감염시킨 세포내에서 감염성 HCV를 생산할 수 있는 것이 나타내졌다.
(서열 표 프리 텍스트)
서열 번호 1의 서열은 합성 RNA를 나타낸다.
서열 번호 2∼서열 번호 9의 서열은 합성 DNA를 나타낸다.
서열 번호 10∼26의 서열은 프라이머를 나타낸다.
서열 번호 29∼32의 서열은 키메라 DNA를 나타낸다.
서열 번호 33∼45의 서열은 합성 DNA를 나타낸다.