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KR100824505B1 - A METHOD FOR THE MASS PRODUCTION OF IMMUNOGLOBULIN Fc REGION DELETED INITIAL METHIONINE RESIDUES - Google Patents

A METHOD FOR THE MASS PRODUCTION OF IMMUNOGLOBULIN Fc REGION DELETED INITIAL METHIONINE RESIDUES Download PDF

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KR100824505B1
KR100824505B1 KR1020060077377A KR20060077377A KR100824505B1 KR 100824505 B1 KR100824505 B1 KR 100824505B1 KR 1020060077377 A KR1020060077377 A KR 1020060077377A KR 20060077377 A KR20060077377 A KR 20060077377A KR 100824505 B1 KR100824505 B1 KR 100824505B1
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KR
South Korea
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region
immunoglobulin
protein
acid sequence
amino acid
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김진선
신진환
최기두
송대해
김영민
권세창
이관순
Original Assignee
한미약품 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 면역글로불린 힌지 영역을 포함하는 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 코딩하는 핵산 서열을 포함하는 벡터를 사용하여, 개시 메티오닌 잔기가 제거된 단량체 또는 이합체 형태의 면역글로불린 Fc 영역을 대량 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for mass production of immunoglobulin Fc regions in the form of monomers or dimers from which a starting methionine residue has been removed, using a vector comprising a nucleic acid sequence encoding a recombinant immunoglobulin Fc region comprising an immunoglobulin hinge region. will be.

면역 글로불린, Fc 영역, 응집체, 이합체 Immunoglobulins, Fc regions, aggregates, dimers

Description

개시 메티오닌 잔기가 제거된 면역글로불린 Fc 영역의 대량 생산방법{A METHOD FOR THE MASS PRODUCTION OF IMMUNOGLOBULIN Fc REGION DELETED INITIAL METHIONINE RESIDUES}A METHOD FOR THE MASS PRODUCTION OF IMMUNOGLOBULIN Fc REGION DELETED INITIAL METHIONINE RESIDUES}

도 1은 인간 면역글로불린 IgG4 Fc 영역 발현벡터에 따른 Fc 영역의 단량체 및 이합체의 형성을 살펴본 전기영동 결과이다.Figure 1 is an electrophoresis result of the formation of monomers and dimers of the Fc region according to the human immunoglobulin IgG4 Fc region expression vector.

도 2는 인간 면역글로불린 IgG 4Fc 영역의 C1q 와의 결합능을 확인한 결과이다.Figure 2 shows the results confirming the binding capacity of the human immunoglobulin IgG 4Fc region with C1q.

도 3은 인간 면역글로불린 IgG Fc 영역의 FcγRI 과의 결합능을 확인한 결과이다.Figure 3 shows the results confirming the binding ability of the human immunoglobulin IgG Fc region with FcγRI.

도 4는 인간 면역글로불린 IgG Fc 영역의 FcγRIII 와의 결합능을 학인한 결과이다.4 shows the results of confirming the binding ability of the human immunoglobulin IgG Fc region with FcγRIII.

도 5는 인간 면역글로불린 IgG Fc 영역의 FcRnαβ2 와의 결합능을 학인한 결과이다.5 shows the results of confirming the binding ability of the human immunoglobulin IgG Fc region with FcRnαβ2.

도 6은 인간 면역글로불린 IgG Fc 영역을 케리어로 사용하여 제조된 결합단백질 EPO-PEG-Fc 결합체의 혈중 반감기를 살펴본 결과이다.FIG. 6 shows the blood half-life of the binding protein EPO-PEG-Fc conjugate prepared using the human immunoglobulin IgG Fc region as a carrier.

도 7은 실시예 2에서 수득한 미생물 형질전환체들을 발효기에 접종하여 발현 시킨 후 발효액 일부를 2× 단백질 점적 버퍼와 동량으로 섞은 후 15% SDS-PAGE에 전기 영동한 결과이다.7 is a result of inoculating the microbial transformants obtained in Example 2 by inoculation into the fermentor, and then mixing a portion of the fermentation broth with 2 × protein drop buffer in the same amount, followed by electrophoresis on 15% SDS-PAGE.

도 8은 실시예 2에서 각각의 형질전환체에서 응집체로 발현된 산물을 리폴딩하여 상기 조건으로 전기영동하여 단백질 밴드를 확인한 것이다.FIG. 8 shows the protein bands by refolding the products expressed as aggregates in each transformant in Example 2 and electrophoresing under the above conditions.

도 9는 실시예 3에서 수득한 미생물 형질전환체들을 발효기에 접종하여 발현시킨 후 발효액 일부를 2× 단백질 점적 버퍼와 동량으로 섞은 후 15% SDS-PAGE에 전기 영동한 결과이다. 9 is the result of inoculating the microbial transformants obtained in Example 3 by inoculation and expressing the fermentation broth in the same amount with 2 × protein drop buffer, followed by electrophoresis on 15% SDS-PAGE.

도 10은 실시예 3에서 정제된 각각의 발현 산물들을 DTT나 베타-메캅토에탄올과 같은 환원제를 제거한 단백질 점적 버퍼와 섞은 후 15% SDS-PAGE에 전기영동한 결과이다.FIG. 10 shows the results of electrophoresis on 15% SDS-PAGE after mixing the respective expression products purified in Example 3 with a protein drop buffer in which a reducing agent such as DTT or beta-mecaptoethanol was removed.

본 발명은 면역글로불린 힌지 영역을 포함하는 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 코딩하는 핵산 서열을 포함하는 벡터를 사용하여, 개시 메티오닌 잔기가 제거된 단량체 또는 이합체 형태의 면역글로불린 Fc 영역을 대량 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for mass production of immunoglobulin Fc regions in the form of monomers or dimers from which a starting methionine residue has been removed, using a vector comprising a nucleic acid sequence encoding a recombinant immunoglobulin Fc region comprising an immunoglobulin hinge region. will be.

유전공학 기술의 발전과 함께 많은 종류의 단백질 의약품이 제조되어 이용해 오고 있다. 그러나 단백질 의약품의 경우, 쉽게 변성되거나 생체내 프로테아제 등에 의해 쉽게 분해되어 생체내 농도 및 역가를 오랫동안 지속시킬 수 없다는 치명적인 단점을 가지고 있다. 그러므로 단백질의 안정성을 증가시켜, 단백질 의약품의 혈중, 생체내 농도를 적정 수준으로 유지시키는 것은 효과적인 치료 뿐만 아니라 자주 주사등으로 단백질을 공급받아야 하는 환자의 불편 경감 및 경제적인 이유에도 매우 중요한 문제다. With the development of genetic engineering technology, many kinds of protein medicines have been manufactured and used. However, in the case of protein medicine, it has a fatal disadvantage that it is not easily denatured or easily degraded by in vivo protease and the like, so that the concentration and titer in vivo cannot be sustained for a long time. Therefore, increasing the stability of the protein, and maintaining the blood and in vivo concentration of the protein drug is an important problem not only for effective treatment, but also for the patient's discomfort and economic reasons for receiving the protein by frequent injections.

따라서 단백질 의약품의 생체내 안정성을 증가시키기 위하여, 단백질의 제형을 변화시키거나, 다른 단백질을 융합시키거나, 혹은 단백질 표면에 적당한 고분자를 화학적 또는 생물학적 방법으로 부착시키는 등의 다양한 방법들이 오래전부터 시도되었다.Therefore, in order to increase the in vivo stability of protein drugs, various methods have been tried for a long time, such as changing the formulation of a protein, fusing another protein, or chemically or biologically attaching a suitable polymer to a protein surface. .

다른 단백질과의 융합으로 단백질의 안정성을 증가시키기 위한 시도중의 하나가, 면역글로불린 Fc와 단백질과의 융합이다. One of the attempts to increase protein stability by fusion with other proteins is the fusion of immunoglobulin Fc with a protein.

Fc 영역은 면역글로불린의 고유 기능인 항원 결합능 외의 보체-의존적 독성(CDC, complement-depentent cytotoxicity), 항체-의존적 세포독성(ADCC, antibody-dependent cell cytotoxicity)과 같은 이펙터 기능(effector function)을 담당한다. 또한, Fc 영역에 존재하는 FcRn 서열은 신생아로의 IgG 수송 및 반감기를 증가시켜 혈청내 IgG의 수준을 조절하는 역할을 하고(Ghetie and Ward, Immunology Today 18: 592-598, 1997), 단백질 A 및 단백질 G와의 상호작용을 조절한다. 이러한 Fc 영역과 치료용 단백질과의 융합을 통하여 치료용 단백질의 안정 성을 증가시키고자 하는 연구가 활발하게 진행되었다.The Fc region is responsible for effector functions such as complement-depentent cytotoxicity (CDC) and antibody-dependent cell cytotoxicity (ADCC) in addition to antigen-binding ability, which is an inherent function of immunoglobulins. In addition, the FcRn sequences present in the Fc region play a role in regulating serum IgG levels by increasing IgG transport and half-life to neonates (Ghetie and Ward, Immunology Today 18: 592-598, 1997), protein A and Regulates interaction with protein G. In order to increase the stability of the therapeutic protein through the fusion of the Fc region and the therapeutic protein has been actively studied.

대한민국 특허 제249572호는 IgG1 중쇄 불변영역(Fc)의 아미노 말단에 IL4 수용체, IL7 수용체, G-CSF 수용체, EPO 수용체 등의 다양한 단백질의 카르복실 말단을 연결시킨 후 이를 포유동물 세포로부터 제조한 융합단백질을 개시하고 있다. 미국특허 제5,605,690호는 종양괴사인자 수용체의 카르복실 말단에 인간 IgG1 Fc 유도체를 융합하여 동물세포로부터 제조한 융합단백질을 보고하고 있다. 또한, Tanox사는 미국특허 제5,723,125호 및 제5,908,626호에서 인간 인터페론 알파 및 베타 유전자의 카르복실 말단과 천연형 인간 IgG4 Fc 유전자를 펩타이드 링커를 이용하여 동물세포에서 제조함을 보고하였고, Lexigen사는 PCT 출원공개 제WO 00/69913호에서 천연형 IgG1 Fc 카르복실 말단과 인간 인터페론의 아미노 말단을 링커없이 유전자 재조합 방식으로 연결하여 동물세포에서 생산하였다. 미국특허 공개번호 제20030082679호에서는 인간 G-CSF 유전자의 카르복실 말단과 IgG1 Fc의 아미노 말단을 펩타이드 링커를 사용하여 연결한 후 동물세포에서 생산한 융합단백질이 증가된 혈중 반감기를 나타냄을 보고하였다. 미국특허 공개번호 제20010053539호, 제6,030,613호, PCT 출원공개 제WO 99/02709호, 제WO 01/03737호, 유럽특허 제EP 0464533B1호 등은 IgG1 Fc 유전자 혹은 Fc 유전자의 유도체를 그의 아미노 말단에 펩타이드 링커를 삽입하거나 혹은 펩타이드 링커없이 인간 EPO 유전자, TPO 유전자, 인간 성장 호르몬 유전자, 인간 인터페론 베타 유전자의 카르복실 말단에 연결시킨 후, 각각의 융합체를 동물세포를 이용하여 생산하였으며, 이러한 Fc 융합단백질의 혈중 반감기가 모두 천연형 단백질보다 상승하였음을 보고하였다. Korean Patent No. 249572 connects the carboxyl ends of various proteins such as IL4 receptor, IL7 receptor, G-CSF receptor, and EPO receptor to the amino terminus of IgG1 heavy chain constant region (Fc), and then fusions prepared from mammalian cells. Protein is disclosed. U. S. Patent No. 5,605, 690 reports a fusion protein prepared from animal cells by fusion of a human IgGl Fc derivative to the carboxyl terminus of a tumor necrosis factor receptor. Tanox also reported in US Pat. Nos. 5,723,125 and 5,908,626 that the carboxyl ends of human interferon alpha and beta genes and native human IgG4 Fc genes were produced in animal cells using peptide linkers, and Lexigen applied for PCT applications. In WO 00/69913, a native IgG1 Fc carboxyl terminus and an amino terminus of human interferon were produced in animal cells by linkage of the amino terminus without a linker. US Patent Publication No. 20030082679 reports that the fusion protein produced in animal cells has increased blood half-life after linking the carboxyl end of human G-CSF gene with the amino end of IgG1 Fc using a peptide linker. U.S. Patent Publication Nos. 20010053539, 6,030,613, PCT Application Publication Nos. WO 99/02709, WO 01/03737, and European Patent No. EP 0464533B1, and the like disclose an IgG1 Fc gene or a derivative of the Fc gene at its amino terminus. After insertion of the peptide linker or without the peptide linker to the carboxyl terminus of the human EPO gene, TPO gene, human growth hormone gene, or human interferon beta gene, each fusion was produced using animal cells. Reported that the half-life in blood was higher than that of the native protein.

그러나, 상기의 Fc와의 융합단백질은 목적 단백질의 혈중 반감기가 증가하지만, 동시에 Fc 영역이 갖고 있는 이펙터 기능이 발휘된다는 문제점이 있다(미국특허 제5,349,053). Fc 영역의 이펙터 기능에 의하여 보체를 고정시키거나 FcγRs을 발현하는 세포에 결합하여 특정 세포를 파괴시키고 염증을 유발하는 여러 사이토카인의 생성 및 분비를 유도하여 원하지 않는 염증을 유발시킨다. 또한, 융합된 부위의 단백질 서열은 인체에 존재하지 않는 새로운 단백질 서열이므로 장기 투여시 면역반응 유발 가능성도 있는 등 여러 가지 단점을 가지고 있다.However, the fusion protein with Fc has a problem that the half-life of the target protein is increased, but at the same time, the effector function of the Fc region is exerted (US Pat. No. 5,349,053). By the effector function of the Fc region, it complements or binds to cells expressing FcγRs, destroying specific cells and inducing the production and secretion of several cytokines that cause inflammation, causing unwanted inflammation. In addition, since the protein sequence of the fusion site is a new protein sequence that does not exist in the human body, there are various disadvantages such as the possibility of inducing an immune response upon long-term administration.

이에 긴 혈중 반감기를 유지하지만 이펙터 기능이 결실된 면역글로불린 혹은 면역글로불린 단편을 이용하고자 하는 연구가 이루어져 왔다. Cole 등은 Fc 수용체에 대한 친화력이 감소된 Fc 유도체를 생산하기 위해 CH2 영역 중 Fc 수용체와의 결합에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 234, 235 및 237번째 잔기를 알라닌으로 치환하여 ADCC의 활성이 억제됨을 보고하였다(Cole et al., J. Immunol. 159: 3613-3621, 1997). 그러나, 이들 모두는 천연형 인간 Fc 영역과 다른 부적절한 아미노산의 존재로 인해 Fc는 더 큰 면역성 또는 항원성을 갖을 수 있으며 바람직한 Fc 기능들을 잃을 수도 있다. To this end, studies have been made to use immunoglobulins or immunoglobulin fragments that maintain long blood half-lives but lack effector function. Cole et al. Demonstrated that the ADCC activity was inhibited by substitution of alanine for residues 234, 235, and 237, which are known to play an important role in binding to the Fc receptor in the CH2 region, to produce Fc derivatives with reduced affinity for the Fc receptor. Reported (Cole et al., J. Immunol . 159: 3613-3621, 1997). However, all of them may have greater immunity or antigenicity due to the presence of native human Fc regions and other inappropriate amino acids and may lose desirable Fc functions.

면역글로불린의 높은 혈중 농도를 유지하면서 원하지 않는 이펙터 기능을 제거 혹은 감소시키기 위한 방법 중 하나로 면역글로불린의 당을 제거하는 방법이 연구되었다. 미국특허 제5,585,097호는 CD3 항체의 제조시 항체의 당쇄화 잔기인 CH2 도메인의 297번째 아스파라긴 잔기를 다른 아미노산으로 치환하여 비당쇄화된 항체 유도체를 제조하였고, 이 경우 유도체가 FcRn 수용체와의 결합력은 혈중 반감기의 변화없이 유지하면서 감소된 이펙터 기능을 나타냈다. 그러나, 이 방법 역시 비정상적인 서열을 갖는 새로운 재조합 구조물의 생성으로 면역계에서 외부물질로 인식되고 거부될 수 있다는 문제점이 있다. 미국특허 공개번호 제20030073164호에는 이펙터 기능이 결실된 치료용 항체를 제조하기 위해 당화 기능이 없는 대장균 세포를 이용하여 분비서열에 중쇄와 경쇄를 융합시켜 항체를 생산하는 방법을 기술하고 있다. One way to remove or reduce unwanted effector function while maintaining high blood levels of immunoglobulins has been to remove sugars from immunoglobulins. U.S. Pat.No. 5,585,097 prepared non-glycosylated antibody derivatives by substituting the 297th asparagine residue of the CH2 domain, the glycosylated residue of the antibody, with another amino acid in the preparation of the CD3 antibody. It showed reduced effector function while maintaining without changing the blood half-life. However, this method also has a problem in that it can be recognized and rejected as an external substance in the immune system by generating a new recombinant construct having an abnormal sequence. US Patent Publication No. 20030073164 describes a method for producing antibodies by fusing heavy and light chains to secretory sequences using E. coli cells without glycosylation to produce therapeutic antibodies lacking effector function.

미국의 암젠사는 미국특허 제6,660,843호, 미국특허 공개번호 제20040044188호 및 제20040053845호에서 치료용 단백질 혹은 치료용 단백질 펩타이드 미믹을 제조하고, 그의 아미노 말단 혹은 카르복실 말단에 인간 IgG1 Fc 힌지의 처음 5개 아미노산이 결실된 유도체를 융합시킨 후 대장균 숙주를 사용하여 생산하는 방법을 기술하였다. 그러나 신호시그널 없이 발현되는 융합 단백질은 발현되어 세포질 내에 응집체(inclusion body) 형태로 존재하기 때문에 분리 후 별도의 리폴딩 과정을 거쳐야 한다는 단점을 가진다. 리폴딩 과정을 거치면 단백질의 생산 수율은 저하되고, 상동 또는 이형의 이합체로 존재하는 단백질의 경우에는 이합체로 생성되는 수율이 현저하게 감소되는 문제점이 있다. 또한, 신호 시그널 없이 대장균에서 발현되는 단백질은 대장균의 단백질 발현 체계의 특성상 아미노 말단에 메티오닌 잔기가 부가된다. 언급한 암젠사의 발현 산물은 아미노 말단에 메티오닌 잔기가 부가되어 있으며, 이러한 메티오닌 잔기는 인체에 반복 혹은 과량 투여시 면역반응을 유발할 수 있다. 또한, 이들은 치료용 단백질을 코딩하는 유전자와 Fc를 코딩하는 유전자를 연결시켜 대장균에서 융합단백질 형태로 발현시키기 때문에, 대장균에서 발현되기 어렵거나, 대장균에서 발현시 활성에 문제가 있는 치료용 단백질과의 융합체는 생산하기 힘들다는 단점이 있다. 또한, 두 개 단백질의 융합부위는 생체내에는 존재하지 않는 비정상적인 서열이기 때문에 면역계에서 외부물질로 인식되어 면역반응을 일으킬 수도 있다.Amgen, USA, manufactures therapeutic proteins or therapeutic protein peptide mimics in US Pat. Nos. 6,660,843, US Patent Publication Nos. 20040044188 and 20040053845, the first 5 of a human IgG1 Fc hinge at its amino or carboxyl terminus. A method for the production of an E. coli host after fusion of a derivative having dog amino acids deleted is described. However, since a fusion protein expressed without a signal signal is expressed and exists in the form of an inclusion body in the cytoplasm, it has a disadvantage of undergoing a separate refolding process after separation. Through the refolding process, the yield of protein is lowered, and in the case of a protein present as a homologous or heterologous dimer, the yield produced by the dimer is significantly reduced. In addition, a protein expressed in E. coli without a signal signal has a methionine residue added to its amino terminus due to the nature of the E. coli protein expression system. The expression products of Amgen's mentioned have methionine residues added at the amino terminus, and these methionine residues may cause an immune response upon repeated or overdose administration to the human body. In addition, since they express genes in the form of fusion proteins in Escherichia coli by connecting genes encoding therapeutic proteins with genes encoding Fc, they are difficult to be expressed in Escherichia coli or have a problem with activity when they are expressed in Escherichia coli. Fusions have the disadvantage of being difficult to produce. In addition, since the fusion site of the two proteins is an abnormal sequence that does not exist in vivo, it may be recognized as an external substance in the immune system and cause an immune response.

이런 점을 개선하고자, 본 발명자는 종래의 재조합적인 방법에 의한 융합이 아니라, Fc 영역 및 단백질 의약품을 각 최상의 발현 시스템에서 개별의 폴리펩타이드로 제조한 후, 공유결합시켜 Fc를 약물의 캐리어로 사용한 바 있다. 이 경우, 당쇄화된 폴리펩타이드 약물과 비-당쇄화된 Fc의 결합체를 제조할 수 있으므로, 부적절한 면역반응은 제거되면서 생리학적 약물 활성, 생체적 지속성과 안정성은 모두 충족시키게 된다. To improve this, the inventors have prepared the Fc region and protein drug as individual polypeptides in each of the best expression systems, rather than fusion by conventional recombinant methods, and then covalently bind the Fc as a carrier of the drug. There is a bar. In this case, a combination of glycated polypeptide drug and non-glycosylated Fc can be prepared, thereby eliminating an inappropriate immune response while satisfying all of physiological drug activity, biological persistence and stability.

상기의 경우 Fc는 비-당쇄화된 형태가 바람직하므로, 대장균 등의 원핵세포 발현 시스템을 이용하도록 한다. 대장균의 발현체계를 이용하는 생산방법은 기존의 동물세포를 이용한 방법에 비해 여러 가지 장점이 있는데, 대장균은 발현벡터의 제작이 용이하여 발현여부를 빨리 검증할 수 있고, 성장속도가 매우 빠르기 때문에 저렴한 비용으로 대량 생산이 가능하고, 비교적 단순한 발효방법을 적용할 수 있어 상업적 이용 측면에서도 다른 숙주세포를 이용하는 것보다 유용하다. In this case, since Fc is preferably in a non-glycosylated form, a prokaryotic expression system such as E. coli is used. Production method using the expression system of E. coli has a number of advantages over the conventional method using animal cells, E. coli is easy to produce the expression vector can be quickly verified whether the expression, and because the growth rate is very low cost As it can be mass-produced and relatively simple fermentation method can be applied, it is more useful than other host cells in terms of commercial use.

대장균에서 Fc 영역을 과발현시킬 경우 Fc 영역은 대부분 응집체의 형태로 발현된다. Fc 영역을 산업적으로 이용하기 위하여 수용성 상태로 발현되는 Fc 영역을 이용하고자 하는 시도가 있었다. 유럽 특허 EP0227110에는 면역글로불린 G1 Fc 영역을 과발현시킨 후 수용성 상태 발현되는 산물(cell lysate)만을 취하여 면역글로불린 G1 Fc 영역을 생산하는 공정에 대하여 기술하고 있다. 그러나 수용성 상태로 발현된 면역글로불린만을 분리하는 경우, 수율이 15mg/L로 너무 낮아 산업적 이용 가치가 낮다는 단점이 있다. 상기 점을 개선하여 대한민국 특허 출원번호 제0092783호에는 면역글로불린 Fc 영역을 대장균 시그널 서열과 융합시킨 형태로 발현시켜 응집체가 아닌 수용성 형태로 발현시키고자 하였다. 이 경우, 세포내에서 시그널 펩타이드가 제거된 가용성 형태로 발현되며 단백질은 생산 수율은 50 내지 600mg/L로 크게 개선된 것을 확인할 수 있었다.In the case of overexpressing the Fc region in E. coli, most of the Fc region is expressed in the form of aggregates. In order to industrially use the Fc region, there have been attempts to use the Fc region expressed in a water-soluble state. European patent EP0227110 describes a process for producing an immunoglobulin G1 Fc region by overexpressing an immunoglobulin G1 Fc region and then taking only a cell lysate that is soluble. However, when only the immunoglobulin expressed in the water-soluble state is separated, the yield is too low as 15mg / L has the disadvantage of low industrial use value. In order to improve the above point, Korean Patent Application No. 0092783 expresses an immunoglobulin Fc region in a form fused with an E. coli signal sequence to express it in a water-soluble form rather than an aggregate. In this case, it was confirmed that the signal peptide was expressed in the soluble form from which the protein was removed, and the protein production yield was greatly improved to 50 to 600 mg / L.

이런 배경하에, 본 발명자들은 당쇄가 제거되어 면역반응 유발의 위험이 없는 활성형의 면역글로불린 Fc 영역을 산업화가 가능한, 보다 개선된 수율로 대량으로 생산하는 방법을 찾고자 노력하던 중, 특정 힌지 영역을 면역글로불린 Fc 영역의 N 말단에 연결시켜 발현시키면 응집체 형태로 발현된 면역글로불린 Fc 영역이 수용화(solublization) 및 리폴딩 과정을 통하여 개시 메티오닌 잔기가 제거된 이합체(dimer) 또는 단량체(monomer) 형태의 면역글로불린 Fc 영역으로 생산되는 것을 확인하고, 메티오인 개시 코돈이 제거된 면역글로불린 Fc 영역을 대량으로 생산하는 본 발명을 완성하였다. Against this background, the inventors have tried to find a way to industrially produce large quantities of active immunoglobulin Fc regions in an improved, yieldable, industrialized manner in which sugar chains are eliminated and there is no risk of inducing an immune response. When expressed by linking to the N-terminus of the immunoglobulin Fc region, the immunoglobulin Fc region expressed in aggregate form is dimer or monomer form in which the starting methionine residue is removed through solublization and refolding. Confirmed that the production of the immunoglobulin Fc region, and completed the present invention to produce a large amount of immunoglobulin Fc region from which the methionine start codon was removed.

본 발명의 하나의 목적은 면역글로불린 힌지 영역을 포함하는 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 코딩하는 핵산 서열을 포함하는 벡터를 제조하는 단계; 상기 벡터를 원핵세포로 형질전환하는 단계; 상기 형질전환체를 배양하는 단계; 및 형질전환체로부터 응집체 형태로 발현된 면역글로불린 Fc 영역을 분리 정제하는 단계를 포함하는, 개시 메티오닌 잔기가 제거된 면역글로불린 Fc 영역을 대량 생산하는 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to prepare a vector comprising a nucleic acid sequence encoding a recombinant immunoglobulin Fc region comprising an immunoglobulin hinge region; Transforming the vector into prokaryotic cells; Culturing the transformant; And separating and purifying the immunoglobulin Fc region expressed in aggregate form from the transformant, thereby providing a method for mass-producing an immunoglobulin Fc region from which the starting methionine residue has been removed.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 개시 메티오닌 잔기가 제거된 이합체 또는 단량체 형태의 면역글로불린 Fc 영역을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an immunoglobulin Fc region in the form of a dimer or monomer in which the starting methionine residues prepared by the above method are removed.

하나의 양태로서 본 발명은 면역글로불린 힌지 영역을 포함하는 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 코딩하는 핵산 서열을 포함하는 벡터를 제조하는 단계; 상기 벡터를 원핵세포로 형질전환하는 단계; 상기 형질전환체를 배양하는 단계; 및 형질전환체로부터 응집체 형태로 발현된 면역글로불린 Fc 영역을 분리 정제하는 단계를 포함하는, 개시 메티오닌 잔기가 제거된 면역글로불린 Fc 영역을 대량 생산하는 방법에 관한 것이다.In one aspect, the present invention provides a method for preparing a vector comprising a nucleic acid sequence encoding a recombinant immunoglobulin Fc region comprising an immunoglobulin hinge region; Transforming the vector into prokaryotic cells; Culturing the transformant; And isolating and purifying the immunoglobulin Fc region expressed in aggregate form from the transformant, the method for mass production of immunoglobulin Fc regions from which the starting methionine residue has been removed.

본 발명은 약품의 캐리어 등으로 유용하게 사용될 수 있는 면역글로불린의 Fc 영역을 대량으로 생산할 수 있는 방법에 관한 것으로, 힌지 영역을 면역글로불 린 Fc 영역의 N 말단에 연결시켜 발현시킬 경우, 응집체 형태로 발현된 면역글로불린 Fc 영역이 개시 코돈에 의해 코딩되는 개시 메티오닌 잔기가 제거된 활성형의 이합체 또는 단량체 형태의 Fc 영역으로 수용화(solublization) 및 리폴딩되는 것을 확인하였다. 힌지 영역이 면역글로불린의 Fc 영역 결합함으로써 활성을 손실을 주지 않고 개시 코돈에 의해 코딩되는 개시 메티오닌 잔기가 제거된 천연형 서열 형태로 프로세싱 및 리폴딩 되도록 영향을 미치는 결정적 조절 요소로 작용한다는 점을 밝혔다는 점에서 본 발명은 의의가 깊다.The present invention relates to a method for producing a large amount of the Fc region of an immunoglobulin that can be usefully used as a carrier of a drug, and when the hinge region is expressed by connecting to the N terminal of the immunoglobulin Fc region, aggregates It was confirmed that the immunoglobulin Fc region expressed in the form was solublized and refolded into the Fc region in the form of an active dimer or monomer in which the starting methionine residues encoded by the initiation codon were removed. It was found that the hinge region acts as a determinant regulatory element that binds the Fc region of the immunoglobulin to effect processing and refolding of the initiating methionine residue encoded by the initiation codon without loss of activity and in the form of a native sequence removed. The present invention has a significant meaning in that.

면역글로불린 Fc 영역과 재조합 형태로 결합하여 Fc 영역 대량 생산에 사용될 수 있는 힌지 영역은 인간, 염소, 돼지, 마우스, 래빗. 햄스터, 랫트, 기니아 픽 등의 동물에서 기원한 IgG, IgA, IgM, IgE 또는 IgD에서 유래한 힌지 영역이며, 보다 바람직하게는 IgG가 IgG1, IgG2, IgG3 또는 IgG4에서 유래한 힌지 영역(서열번호 14 내지 17)이다. 힌지 영역은 전체 길이의 힌지 영역뿐만 아니라 이의 단편일 수 있다. 바람직하게는 힌지 영역 단편은 2개 이상의 연속 아미노산 서열을 갖는 단편으로, 보다 바람직하게는 하나 이상의 시스테인 잔기를 포함하는 2개 이상의 연속 아미노산 서열을 갖는 단편이다. 본 발명의 구체적인 실시에서는 서열번호 17로 기재되는 IgG4 유래의 힌지 영역에서 유래한 단편을 사용하였으며 서열번호 18, 19, 20 또는 21로 기재된다. 서열번호 18, 19, 20 힌지 영역을 이용할 경우, 이합체 및 단량체 형태의 면역글로불린 Fc 영역을 제조할 수 있으며 서열번호 21의 힌지 영역을 이용할 경우 단량체 형태의 면역글로불린 Fc 영역을 효과적으로 제조할 수 있다. 또한 본 발명의 구체적인 실시에서는 서열번호 14로 기재되는 IgG1 유래의 힌지 영역에서 유래한 단편을 사용하였고, 이는 서열번호 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54 또는 55로 기재되며, 서열번호 15로 기재되는 IgG2 유래의 힌지영역에서 유래한 단편을 사용하였고, 이는 서열번호 56, 57, 58, 59 또는 60으로 기재되며 이들을 이용할 경우, 이합체 형태의 면역글로불린 Fc 영역을 제조할 수 있었다.Hinge regions that can be combined with immunoglobulin Fc regions in recombinant form to be used for mass production of Fc regions include human, goat, pig, mouse and rabbit. It is a hinge region derived from IgG, IgA, IgM, IgE or IgD originating from animals such as hamsters, rats, guinea pigs, more preferably the hinge region derived from IgG1, IgG2, IgG3 or IgG4 (SEQ ID NO: 14). To 17). The hinge region can be a full length hinge region as well as a fragment thereof. Preferably the hinge region fragment is a fragment having two or more contiguous amino acid sequences, more preferably a fragment having two or more contiguous amino acid sequences comprising one or more cysteine residues. In a specific embodiment of the present invention, fragments derived from the hinge region derived from IgG4 described in SEQ ID NO: 17 are used and are described in SEQ ID NO: 18, 19, 20 or 21. When using the SEQ ID NO: 18, 19, 20 hinge region, it is possible to prepare an immunoglobulin Fc region in the form of dimers and monomers, and an immunoglobulin Fc region in the monomer form can be efficiently prepared using the hinge region of SEQ ID NO: 21. In addition, in a specific embodiment of the present invention, a fragment derived from a hinge region derived from IgG1 described in SEQ ID NO: 14 was used, which is described as SEQ ID NO: 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54 or 55, SEQ ID NO: Fragments derived from the hinge region derived from IgG2, described as 15, were used, which were set forth in SEQ ID NOs: 56, 57, 58, 59 or 60, and when using them, an immunoglobulin Fc region in dimeric form could be prepared.

본 발명에 의해 생산될 수 있는 면역글로불린 Fc 영역은 인간, 염소, 돼지, 마우스, 래빗. 햄스터, 랫트, 기니아 픽 등의 동물의 생체내에서 분리한 천연형, 형질전환된 동물세포 또는 미생물로부터 얻어진 재조합형 또는 이의 유도체일 수 있다. 바람직하게는 인간 유래의 IgG, IgA, IgM, IgE, IgD의 Fc 영역, 이들의 조합(combination) 또는 이들의 하이브리드(hybride)일 수 있다. “조합”이란, 동일 기원 단쇄 면역글로불린 Fc 영역을 코딩하는 폴리펩타이드가 상이한 기원의 단쇄 폴리펩타이드와 결합을 형성하는 것을 의미하고, “하이브리드”란 단쇄의 면역글로불린 Fc 영역내에 2개 이상의 상이한 기원의 면역글로불린 Fc 영역에 해당하는 서열이 존재함을 의미하는 용어이다. 면역글로불린으로 바람직하게는 IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 유래의 Fc 영역, 또는 이들의 조합일 수 있다. 본 발명에서 유용한 인간 면역글로불린 Fc 영역을 암호화하는 핵산 서열 및 이를 한정하는 아미노산 서열은 GenBank 및/또는 EMBL 데이터베이스에 개시된 뉴클레오티드 서열에 의해 암호화되는 것들일 수 있다.Immunoglobulin Fc regions that can be produced by the invention include human, goat, pig, mouse, rabbit. It may be a recombinant or a derivative thereof obtained from a natural type, transformed animal cell or microorganism isolated in vivo of an animal such as hamster, rat, guinea pig. Preferably, it may be an Fc region of human-derived IgG, IgA, IgM, IgE, IgD, a combination thereof, or a hybrid thereof. By "combination" is meant that a polypeptide encoding a single-chain immunoglobulin Fc region of the same origin forms a bond with a single-chain polypeptide of different origin, and "hybrid" means two or more different origins of the immunoglobulin Fc region of the short chain. The term means that there is a sequence corresponding to an immunoglobulin Fc region. The immunoglobulin may preferably be an Fc region derived from IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, or a combination thereof. Nucleic acid sequences encoding human immunoglobulin Fc regions useful herein and amino acid sequences defining them may be those encoded by the nucleotide sequences disclosed in the GenBank and / or EMBL databases.

본 발명의 면역글로불린 Fc 영역은, 아미노산 서열 유도체를 포함한다. 아 미노산 서열 유도체란 천연의 아미노산 서열과 하나 이상의 아미노산 잔기가 상이한 서열을 가지는 것을 의미하고 자연적으로 발생하거나 인위적으로 발생시킬 수 있다. 면역글로불린의 Fc 영역은 결실, 삽입, 비보전적 또는 보전적 치환 또는 이들의 조합에 의한 유도체를 포함한다. 삽입은 통상적으로 약 1개 내지 20개 아미노산의 연속 서열로 이루어지나, 보다 큰 삽입도 가능하다. 결실은 통상적으로 약 1개 내지 30개의 잔기로 이루어진다. 분자의 활성을 전체적으로 변경시키지 않는 단백질 및 펩티드에서의 아미노산 교환은 당해 분야에 공지되어 있다(H.Neurath, R.L.Hill, The Proteins, Academic Press, New York, 1979). 가장 통상적으로 일어나는 교환은 아미노산 잔기 Ala/Ser, Val/Ile, Asp/Glu, Thr/Ser, Ala/Gly, Ala/Thr, Ser/Asn, Ala/Val, Ser/Gly, Thy/Phe, Ala/Pro, Lys/Arg, Asp/Asn, Leu/Ile, Leu/Val, Ala/Glu, Asp/Gly 간의 교환이다. 이런 유도체는 당해 분야에 공지된 화학적 펩티드 합성방법 또는 DNA 서열을 기본으로 하는 재조합 방법에 의해 제조될 수 있다(Sambrook et al., Molecular Cloning, Cold Spring Harbour Laboratory Press, New York, USA, 2판, 1989).The immunoglobulin Fc region of this invention contains an amino acid sequence derivative. Amino acid sequence derivatives mean that a natural amino acid sequence and one or more amino acid residues have a different sequence and can occur naturally or artificially. Fc regions of immunoglobulins include derivatives by deletions, insertions, non-conservative or conservative substitutions or combinations thereof. Insertions typically consist of a contiguous sequence of about 1 to 20 amino acids, although larger insertions are also possible. Deletion typically consists of about 1 to 30 residues. Amino acid exchanges in proteins and peptides that do not alter the activity of the molecule as a whole are known in the art (H. Neurode, R. L. Hill, The Proteins, Academic Press, New York, 1979). The most commonly occurring exchanges are amino acid residues Ala / Ser, Val / Ile, Asp / Glu, Thr / Ser, Ala / Gly, Ala / Thr, Ser / Asn, Ala / Val, Ser / Gly, Thy / Phe, Ala / Exchange between Pro, Lys / Arg, Asp / Asn, Leu / Ile, Leu / Val, Ala / Glu, Asp / Gly. Such derivatives may be prepared by chemical peptide synthesis methods known in the art or by recombinant methods based on DNA sequences (Sambrook et al., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, USA, 2nd edition, 1989).

경우에 따라서는 인산화(phosphorylation), 황화(sulfation), 아크릴화(acrylation), 당화(glycosylation), 메틸화(methylation), 파네실화(farnesylation) 등으로 수식(modification)될 수도 있다. In some cases, it may be modified by phosphorylation, sulfation, acrylation, glycosylation, methylation, farnesylation, or the like.

상기 면역글로불린 유도체는 천연 단백질과 동일한 생물학적 활성을 나타내는 기능적 등가물이나, 필요에 따라서는 이의 단백질의 특성을 변형시킨 유도체일 수 있다. 바람직하게는 면역글로불린 Fc 영역 유도체는 생성되는 유도체의 단백질 서열이 인간의 것과 너무나 상이하지 않아 면역반응을 유발하지 않는 범위내에서, 아미노산 서열상의 유도와 수식에 의해서 단백질의 열, pH등에 대한 구조적 안정성 또는 가용성이 증가하거나, 황화 결합 형성, 발현 숙주와의 친화성, 보체와의 결합, Fc 수용체와의 결합, 항체 의존성 세포독성 등이 개선된 유도체일 수 있다. 이 때, Fc 영역 유도체에서 변화시킨 부위가 인간의 것과 상이하여 인간에 투여시 면역반응을 유발해서는 안 되며, 바람직한 유도체의 예로, 항체 의존성 세포독성을 유발하는 Fc 수용체에 대하여 감소된 결합력을 나타내도록 IgG1 Fc 영역의 특정 잔기를 유도시킬 수 있다. 상기 유도체는 IgG1 CH2 서열에 존재하는 234 번의 류신 잔기를 (numbering은 Kobat database의 서열을 참고) 결실 또는 다른 잔기로의 치환을 포함할 수 있는데, 가장 바람직한 유도는 IgG4에서 동일한 위치에 해당하는 아미노산 잔기인 페닐알라닌으로 치환하는 것이다.The immunoglobulin derivatives may be functional equivalents that exhibit the same biological activity as natural proteins, or derivatives whose properties are modified as necessary. Preferably, the immunoglobulin Fc region derivatives are structurally stable to the heat, pH, etc. of the protein by induction and modification on the amino acid sequence within a range in which the protein sequence of the resulting derivative is not too different from that of the human to induce an immune response. Or derivatives that have increased solubility, improved sulfide bond formation, affinity with the expression host, binding with complement, binding with Fc receptors, antibody dependent cytotoxicity, and the like. At this time, the site of change in the Fc region derivatives is different from that of humans and should not induce an immune response when administered to humans. Examples of preferred derivatives include reduced binding to Fc receptors that cause antibody dependent cytotoxicity. Specific residues of the IgG1 Fc region can be derived. The derivative may include the deletion of 234 leucine residues present in the IgG1 CH2 sequence (see numbering in the Kobat database for substitution) or substitution with other residues, with the most preferred induction being an amino acid residue corresponding to the same position in IgG4. It is substituted with phosphorus phenylalanine.

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면역글로불린 Fc 영역에 따라 결합하는 힌지 영역은 선택될 수 있으며, 바람직하게는 면역글로불린 Fc 영역과 동일한 기원의 힌지 영역을 사용하도록 한다. 본 발명의 구체적인 실시에서는, IgG4 유래의 Fc 영역에 서열번호 18, 19, 20 또는 21의 아미노산 서열을 가지는 힌지 영역이 연결된, 서열번호 7, 9, 11 또는 13 의 아미노산 서열을 가지는 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 코딩하는 핵산 서열을 제조하였다. 상기 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 코딩하는 핵산은 바람직하게는 각각 서열번호 6, 8, 10 또는 12로 기재된다.The hinge region that binds according to the immunoglobulin Fc region can be selected, preferably using a hinge region of the same origin as the immunoglobulin Fc region. In a specific embodiment of the present invention, a recombinant immunoglobulin Fc having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 7, 9, 11 or 13 is linked to a hinge region having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 18, 19, 20 or 21 to an Fc region derived from IgG4. Nucleic acid sequences encoding the regions were prepared. The nucleic acid encoding said recombinant immunoglobulin Fc region is preferably set forth in SEQ ID NO: 6, 8, 10 or 12, respectively.

또한 본 발명의 구체적인 실시예서는, IgG1 유래의 Fc 영역에 서열번호 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54 또는 55의 아미노산 서열을 가지는 힌지 영역이 연결된, 서열번호 23, 25, 27, 29, 31, 33, 35 또는 37의 아미노산 서열을 가지는 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 코딩하는 핵산 서열을 제조하였다. 상기 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 코딩하는 핵산은 바람직하게는 각각 서열번호 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 또는 36으로 기재된다. In a specific embodiment of the present invention, SEQ ID NOs: 23, 25, 27, in which a hinge region having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54 or 55 is linked to an Fc region derived from IgG1 Nucleic acid sequences encoding recombinant immunoglobulin Fc regions having amino acid sequences of 29, 31, 33, 35, or 37 were prepared. The nucleic acid encoding the recombinant immunoglobulin Fc region is preferably described by SEQ ID NOs: 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 or 36, respectively.

또한 본 발명의 구체적인 실시예서는, IgG2 유래의 Fc 영역에 서열번호 56, 57, 58, 59 또는 60의 아미노산 서열을 가지는 힌지 영역이 연결된, 서열번호 39, 41, 43, 45 또는 47의 아미노산 서열을 가지는 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 코딩하는 핵산 서열을 제조하였다. 상기 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 코딩하는 핵산은 바람직하게는 각각 서열번호 38, 40, 42, 44 또는 46으로 기재된다. In a specific embodiment of the present invention, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 39, 41, 43, 45 or 47 is linked to the hinge region having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 56, 57, 58, 59 or 60 to the Fc region derived from IgG2 A nucleic acid sequence encoding a recombinant immunoglobulin Fc region having was prepared. The nucleic acid encoding said recombinant immunoglobulin Fc region is preferably set forth in SEQ ID NO: 38, 40, 42, 44 or 46, respectively.

상기의 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 코딩하는 핵산 서열은 이를 발현할 수 있는 벡터에 작동적으로 연결시켜 제공된다. The nucleic acid sequence encoding the recombinant immunoglobulin Fc region is provided by operably linked to a vector capable of expressing it.

본 발명에서 “벡터”란 적당한 숙주세포에서 목적 단백질을 발현할 수 있는 재조합 벡터로서, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동가능하게 연결된 필수적인 조절 요소를 포함하는 유전자 작제물을 말한다. As used herein, the term "vector" refers to a gene construct that is capable of expressing a protein of interest in a suitable host cell, and includes a gene construct comprising essential regulatory elements operably linked to express a gene insert.

본 발명에서 “작동가능하게 연결된 (operably linked)"는 일반적 기능을 수 행하도록 핵산 발현조절 서열과 목적하는 단백질을 코딩하는 핵산 서열이 기능적으로 연결되어 있는 것을 말한다. 벡터와의 작동적 연결은 당해 기술분야에서 잘 알려진 유전자 재조합 기술을 이용하여 제조할 수 있으며, 부위-특이적 DNA 절단 및 연결은 당해 기술 분야에서 일반적으로 알려진 효소 등을 사용하여 용이하게 할 수 있다. 적합한 발현벡터는 프로모터, 개시코돈, 종결코돈, 폴리아데닐화 시그널 및 인핸서 같은 발현 조절 엘리먼트 서열을 포함할 수 있다. 개시 코돈 및 종결 코돈은 유전자 작제물이 투여되었을 때 개체에서 반드시 작용을 나타내야 하며 코딩 서열과 인프레임(in frame)에 있어야 한다. 일반 프로모터는 구성적 또는 유도성일 수 있다. 발현벡터는 또한 벡터를 함유하는 숙주 세포를 선택하기 위한 선택성 마커를 포함하고, 복제 가능한 발현벡터인 경우 복제 기원을 포함할 수 있다. 본 발명의 구체적인 실시에서는 pmSCPFc, pmPSCFc, pmCPSFc, pmCPFc, pMEPKFC1, pMSCKFc1, pMDKTFc1, pMCPAFc1, pMPKSFc1, pMCPPFc1, pMPPCFc, pMPCPFc, pmPPCG2Fc, pmPCPG2Fc, pmCPG2Fc, pmCCVG2Fc 및 pmCVE2Fc을 제조하였다.In the present invention, "operably linked" refers to a functional link between a nucleic acid expression control sequence and a nucleic acid sequence encoding a protein of interest to perform a general function. It can be prepared using genetic recombination techniques well known in the art, and site-specific DNA cleavage and ligation can be facilitated using enzymes generally known in the art, etc. Suitable expression vectors include promoters, Expression control element sequences such as codons, stop codons, polyadenylation signals, and enhancers.The initiation codon and stop codons must be functional in the individual when the gene construct is administered and must be in frame with the coding sequence. The general promoter can be either constitutive or inducible. And a selectable marker for selecting a host cell containing the vector, and a replication origin in the case of a replicable expression vector .. In specific embodiments of the present invention, pmSCPFc, pmPSCFc, pmCPSFc, pmCPFc, pMEPKFC1, pMSCKFc1, pMDKTFc1, pMCPAFc1, pMPKSFc1, pMCPPFc1, pMPPCFc, pMPCPFc, pmPPCG2Fc, pmPCPG2Fc, pmCPG2Fc, pmCCVG2Fc and pmCVE2Fc were prepared.

상기 단백질을 발현하는 재조합 발현벡터는 숙주세포로 형질전환된다. The recombinant expression vector expressing the protein is transformed into a host cell.

본 발명의 목적상, 숙주세포는 당쇄화가 일어나지 않는 원핵세포이다. 이러한 원핵세포에는 대장균 (Escherichia coli), 바실러스 서브틸리스 (Bacillus subtilis), 스트렙토마이세스 (Streptomyces), 슈도모나스 (Pseudomonas), 프로테우스 미라빌리스 (Proteus mirabilis) 또는 스타필로코쿠스 (Staphylococcus)등이 있이나, 바람직하게는 대장균이다. 대장균은 대장균 XL-1 블루, 대장균 BL21(DE3), 대장균 JM109, 대장균 DH 시리즈, 대장균 TOP10 및 대장균 HB101이고, 보다 바람직하게는 대장균 BL21(DE3)이나, 이로 제한되는 것은 아니다. 대장균을 숙주세포로 이용하는 경우에는 대장균이 당쇄를 단백질에 연결하는 체계가 없기 때문에 천연형 면역글로불린의 CH2 도메인에 존재하는 당이 원천적으로 결실된 형태로 면역글로불린의 Fc 영역을 생산할 수 있다. 면역글로불린의 CH2 도메인의 당은 면역글로불린의 구조적 안정성에는 영향을 미치지 않지만, 면역글로불린이 Fc 수용체를 발현하는 세포와 결합하여 항체-의존적 세포독성을 일으키고, 면역세포들이 사이토카인들을 분비시켜 염증반응을 일으키도록 하며, 보체의 C1q 요소와 결합하여 보체 고정반응을 유발하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 비당쇄화된 면역글로불린의 Fc 영역을 생산하여 치료용 단백질과 결합시키면 바람직하지 않은 면역글로불린의 이펙터 기능은 유발하지 않으면서 치료용 단백질의 혈중 농도를 오래 유지시킬 수 있다. For the purposes of the present invention, host cells are prokaryotic cells in which glycosylation does not occur. These prokaryotic cells include Escherichia coli, Bacillus subtilis, Streptomyces, Pseudomonas, Proteus mirabilis or Staphylococcus. Or, preferably E. coli. Escherichia coli is Escherichia coli XL-1 Blue, Escherichia coli BL21 (DE3), Escherichia coli JM109, Escherichia coli DH series, Escherichia coli TOP10 and Escherichia coli HB101, more preferably Escherichia coli BL21 (DE3), but is not limited thereto. When E. coli is used as a host cell, since E. coli has no system for linking sugar chains to proteins, the Fc region of immunoglobulins can be produced in a form in which sugar present in the CH2 domain of the native immunoglobulin is naturally deleted. Sugars in the immunoglobulin's CH2 domain do not affect the structural stability of immunoglobulins, but immunoglobulins bind to cells expressing Fc receptors, resulting in antibody-dependent cytotoxicity, and immune cells secrete cytokines to cause inflammatory reactions. It is known to cause the complement fixation reaction by binding to the C1q element of the complement. Thus, the production of Fc regions of unglycosylated immunoglobulins and binding to therapeutic proteins can maintain blood levels of therapeutic proteins for long periods of time without inducing the effector functions of undesirable immunoglobulins.

상기 벡터의 원핵세포로의 형질전환 방법은 핵산을 세포내로 도입하는 어떤 방법도 포함되며, 당 분야에서 공지된 바와 같이 숙주 세포에 따라 적합한 표준 기술을 선택하여 수행할 수 있다. 이런 방법에는 전기충격유전자전달법 (electroporation), 원형질 융합, 인산칼슘 (CaPO4) 침전, 염화칼슘(CaCl2) 침전, 실리콘 카바이드 섬유 이용한 교반, PEG, 덱스트란 설페이트, 리포펙타민 등이 포함되나 이로 제한되지 않는다. Methods of transforming the vector into prokaryotic cells include any method of introducing nucleic acids into cells, and may be carried out by selecting appropriate standard techniques according to host cells as known in the art. Such methods include, but are not limited to, electroporation, plasma fusion, calcium phosphate (CaPO4) precipitation, calcium chloride (CaCl2) precipitation, agitation with silicon carbide fibers, PEG, dextran sulfate, lipofectamine, and the like. Do not.

본 발명의 구체적인 실시 양태에서는, BL21/pmSCPFc(HM11200), BL21/pmPSCFc(HM11201), BL21/pmCPSFc(HM11204), BL21/pmCPAFc(HM11205), BL21/pMEPKFc1(HM11206), BL21/pMSCDFc1(HM11207), BL21/pMDKTFc1(HM11208), BL21/pMCPAFc1(HM11209), BL21/pMPKSFc1(HM11210), BL21/pMCPPFc1(HM11211), BL21/pMPPCFc1(HM11212), BL21/pMPCPFc1(HM11213), BL21/pmPPCPG2Fc(HM11214), BL21/pmPCPG2Fc(HM11215), BL21/pmCPG2Fc(HM11216) 및 BL21/pmCCVG2Fc(HM11217), BL21/pmCVEG2Fc(HM11218)을 제조하였다. In a specific embodiment of the present invention, BL21 / pmSCPFc (HM11200), BL21 / pmPSCFc (HM11201), BL21 / pmCPSFc (HM11204), BL21 / pmCPAFc (HM11205), BL21 / pMEPKFc1 (HM11206), BL21 / pMSCDFc1 (HM11207), BL21 / pMDKTFc1 (HM11208), BL21 / pMCPAFc1 (HM11209), BL21 / pMPKSFc1 (HM11210), BL21 / pMCPPFc1 (HM11211), BL21 / pMPPCFc1 (HM11212), BL21 / pMPCPFc1 (HM11213) BL21 / H21 / pmPCPG2Fc (HM11215), BL21 / pmCPG2Fc (HM11216) and BL21 / pmCCVG2Fc (HM11217), BL21 / pmCVEG2Fc (HM11218) were prepared.

상기 재조합 발현벡터로 형질전환된 형질전환체는 통상의 방법으로 배양된다. The transformant transformed with the recombinant expression vector is cultured in a conventional manner.

이러한 배양과정은 당업자라면 선택되는 균주에 따라 용이하게 조정하여 사용할 수 있다. 배양에 사용되는 배지는 일반적으로 세포의 성장과 생존에 필수적인 모든 영양소를 함유해야 한다. 상기 배지는 다양한 탄소원, 질소원 및 미량원소 성분을 포함한다. 사용될 수 있는 탄소원의 예에는, 포도당, 자당, 유당, 과당(fructose), 말토즈, 전분, 셀룰로즈와 같은 탄수화물, 대두유, 해바라기유, 피마자유, 코코넛유와 같은 지방, 팔미트산, 스테아린산, 리놀레산과 같은 지방산, 글리셀롤 및 에탄올과 같은 알코올, 아세트산과 같은 유기산이 포함된다. 이들 탄소원은 단독 또는 조합되어 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 질소원의 예에는, 펩톤, 효모 추출물, 육즙, 맥아 추출물, 옥수수 침지액(CSL), 및 대두밀과 같은 유기 질소원 및 요소, 황산암모늄, 염화암모늄, 인산암모늄, 탄산암모늄 및 질산암모늄과 같은 무기 질소원이 포함된다. 이들 질소원은 단독 또는 조합되어 사용될 수 있다. 상기 배지에는 인원으로서, 인산이수소칼륨, 인산수소이칼륨 및 대응되는 소 듐-함유 염이 포함될 수 있다. 또한, 황산마그네슘 또는 황산철과 같은 금속염을 포함할 수 있다. 그외에, 아미노산, 비타민, 및 적절한 전구체 등이 포함될 수 있다. 배양 중에 수산화암모늄, 수산화칼륨, 암모니아, 인산 및 황산과 같은 화합물을 배양물에 적절한 방식으로 첨가하여, 배양물의 pH를 조정할 수 있다. 또한, 배양 중에는 지방산 폴리글리콜 에스테르와 같은 소포제를 사용하여 기포 생성을 억제할 수 있다. 또한, 배양물의 호기상태를 유지하기 위하여, 배양물내로 산소 또는 산소-함유 기체 (예, 공기)를 주입한다. 배양물의 온도는 보통 20 ℃ 내지 45 ℃, 바람직하게는 25 ℃ 내지 40 ℃이다. 또한, 발효기를 이용할 수 있다. 발효기를 이용하여 단백질을 생산할 때는 숙주세포의 성장속도와 발현산물의 양 등 여러 인자를 고려해야 한다. 적절한 배양조건에서 IPTG 등을 투여하여 단백질의 발현을 유도할 수도 있다. This culture process can be used by those skilled in the art can be easily adjusted according to the strain selected. The medium used for culture should generally contain all the nutrients necessary for cell growth and survival. The medium contains various carbon sources, nitrogen sources and trace element components. Examples of carbon sources that can be used include glucose, sucrose, lactose, fructose, maltose, starch, carbohydrates such as cellulose, soybean oil, sunflower oil, castor oil, fats such as coconut oil, palmitic acid, stearic acid, linoleic acid Fatty acids such as, alcohols such as glycelol and ethanol, and organic acids such as acetic acid. These carbon sources may be used alone or in combination. Examples of nitrogen sources that can be used include organic nitrogen sources and urea such as peptone, yeast extract, gravy, malt extract, corn steep liquor (CSL), and soybean wheat, ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium phosphate, ammonium carbonate and ammonium nitrate Inorganic nitrogen sources are included. These nitrogen sources may be used alone or in combination. The medium may include potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate and the corresponding sodium-containing salts as a person. It may also include metal salts such as magnesium sulfate or iron sulfate. In addition, amino acids, vitamins, appropriate precursors, and the like can be included. During the culture, compounds such as ammonium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, phosphoric acid and sulfuric acid can be added to the culture in an appropriate manner to adjust the pH of the culture. In addition, during the culture, antifoaming agents such as fatty acid polyglycol esters can be used to suppress bubble generation. In addition, to maintain the aerobic state of the culture, oxygen or an oxygen-containing gas (eg, air) is injected into the culture. The temperature of the culture is usually 20 ° C to 45 ° C, preferably 25 ° C to 40 ° C. It is also possible to use fermenters. When producing proteins using fermenters, several factors, such as the growth rate of host cells and the amount of expression products, must be taken into account. In appropriate culture conditions, IPTG may be administered to induce the expression of proteins.

응집체 형태로 과다 발현되는 면역글로불린 Fc 영역은 통상의 방식으로 정제될 수 있다. 형질전환체로부터 생산된 면역글로불린 Fc 영역은 프렌치 프레스, 초음파 분쇄기 등의 방법을 이용하여 세포를 파쇄한 후, 면역글로불린 Fc 영역을 포함하는 불용성 응집체만을 원심분리기를 이용하여 분리한 후 분획을 용해 및 변성시켜서 요소, 구아니딘, 아르기닌 시스테인, 베타-머캅토에탄올 등의 재폴딩제로 재폴딩시킨 후 투석, 겔 여과, 이온 교환, 역상 칼럼 크로마토그래피와 같은 칼럼 크로마토그래피 및 한외여과 등의 기법을 단독 또는 조합으로 적용시켜 본 발명의 면역글로불린 불변영역을 코딩하는 단백질을 얻을 수 있다. 이러한 리폴딩 과정은 비교적 복잡한 공정이며, 단백질의 리폴딩 효율은 매우 낮고 리폴딩 후 단백질의 활성도 가용성 단백질에 비해 낮은 것으로 알려져 있다. Immunoglobulin Fc regions that are overexpressed in aggregate form can be purified in a conventional manner. The immunoglobulin Fc region produced from the transformant was crushed by using a French press, an ultrasonic mill, or the like. After separating only the insoluble aggregate containing the immunoglobulin Fc region using a centrifuge, the fractions were dissolved and By denaturation and refolding with refolding agents such as urea, guanidine, arginine cysteine, beta-mercaptoethanol and the like, or techniques such as column chromatography and ultrafiltration, such as dialysis, gel filtration, ion exchange, reverse phase column chromatography, etc. It can be applied to obtain a protein encoding the immunoglobulin constant region of the present invention. This refolding process is a relatively complex process, and the refolding efficiency of the protein is known to be very low and the activity of the protein after refolding is lower than that of the soluble protein.

그러나 본 발명의 방법을 이용할 경우 상기점을 극복하여 응집체로부터 개시 메티오닌이 제거된 활성형의 Fc 면역글로불린을 대용량으로 제조할 수 있다. 대장균에서 이종 단백질을 발현 생산하면 개시코돈인 메티오닌이 부가되어 있고 메티오닌이 부가된 단백질 산물을 치료를 목적으로 인체에 반복 혹은 과량 투여시 면역반응을 유발하여 효능을 감소시키며 독성을 일으킬 수 있다. 그러나 본 발명의 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 대장균에서 발현시키면 개시코돈에 의해 수식된 메티오닌 잔기가 대장균의 세포질내에 원래 존재하는 효소 중의 하나인 아미노펩티데이즈(aminopeptidase)라는 효소에 의해 절단되는 것을 N-말단 서열 분석 결과 알수 있었다(Adams et al., J. Mol. Biol. 33:571-589, 1968, Takeda, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 60:1487-1494, 1968) 이러한 아미노펩티데이즈의 활성은 단백질의 아미노산 서열과 구조에 의존적이므로(Moerschell et al., J. Biol. Chem. 265:19638-19643, 1990, James et al., Protein Expression and Purification 41:45-52, 2005), 힌지 영역이 면역글로불린 Fc 영역에 결합될 경우 아미노펩티데이즈 활성에 영향을 받아 개시 메티오닌 잔기가 프로세싱되는 것을 알 수 있고, 프로세싱되는 정도는 결합하는 힌지 영역의 아미노산 서열에 따라 차이가 난다. However, by using the method of the present invention, it is possible to prepare a large amount of the active type Fc immunoglobulin from which the starting methionine is removed from the aggregate by overcoming the above point. When E. coli expresses and produces a heterologous protein, an initiation codon, methionine, is added, and a methionine-added protein product may cause an immune response upon repeated or overdose in the human body for the purpose of treatment, thereby reducing its efficacy and causing toxicity. However, when the recombinant immunoglobulin Fc region of the present invention is expressed in E. coli, the N-terminal cleavage of the methionine residue modified by the initiation codon by an enzyme called aminopeptidase, one of the enzymes originally present in the cytoplasm of E. coli Sequence analysis showed that (Adams et al., J. Mol. Biol. 33: 571-589, 1968, Takeda, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 60: 1487-1494, 1968) activity of these aminopeptides Is dependent on the amino acid sequence and structure of the protein (Moerschell et al., J. Biol. Chem. 265: 19638-19643, 1990, James et al., Protein Expression and Purification 41: 45-52, 2005). When bound to this immunoglobulin Fc region, it can be seen that the starting methionine residue is processed by being affected by aminopeptidase activity, and the degree of processing depends on the amino acid sequence of the hinge region to which it binds.

부가되는 힌지 영역의 특징에 따라 프로테이즈에 의한 번역 후 프로세싱(post-translational modification)이 차이가 나므로 힌지영역을 적절하게 선택하여 사용함으로써 이합체 및 단량체의 생성 비율을 효과적으로 조절할 수 있다. 또한, 응집체를 리폴딩시킬 경우, 디설파이드 결합 형성시 시스테인의 미스매치 등 에 의하여 정확한 이합체의 형성이 장애를 받으나 본 발명의 방법을 이용하면 정확하게 디설파이드 결합을 형성한 활성형의 이합체를 생성할 수 있으므로 매우 바람직하다.Since post-translational modification by protease is different depending on the characteristics of the hinge region to be added, the ratio of dimers and monomers can be effectively controlled by appropriately selecting and using the hinge region. In addition, when the aggregates are refolded, the formation of accurate dimers is hindered by mismatch of cysteine when forming disulfide bonds, but the active type dimers can be produced correctly by using the method of the present invention. It is very desirable.

또한, 면역글로불린 Fc 영역을 대량생산하기 위한 기존의 발명보다 대용량으로 면역글로불린 Fc 영역을 생산할 수 있다. 구체적으로 유럽 특허 EP0227110에는 면역글로불린 G1 Fc 영역을 과발현시킨 후 수용성 상태 발현되는 산물(cell lysate)만을 취하여 면역글로불린 G1 Fc 영역을 15mg/L 수율로, 대한민국 특허 출원번호 제0092783호에는 면역글로불린 Fc 영역을 대장균 시그널 서열과 융합시킨 형태로 발현시켜 응집체가 아닌 수용성 형태로 발현시켜 50 내지 600mg/L 수율로 생산하였다. 그러나 본 발명의 힌지 영역을 포함하는 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 이용하여 응집체로부터 면역글로불린 Fc 영역을 생산시킬 경우, 무려 3 내지 6g/L의 수율로 생산가능하다. 따라서, 본 발명의 면역글로불린 Fc 영역을 생산하는 방법은 기존의 방법에 비하여 월등히 높은 수율로 산업용의 면역글로불린 Fc 영역을 생산하기 위한 매우 유용한 시스템이다.In addition, the immunoglobulin Fc region can be produced at a larger capacity than the existing invention for mass production of immunoglobulin Fc regions. Specifically, in European Patent EP0227110, the immunoglobulin G1 Fc region is overexpressed, and only the product that is expressed in water-soluble state (cell lysate) is used to obtain the immunoglobulin G1 Fc region in 15 mg / L yield. Was expressed in a fused form with the E. coli signal sequence and expressed in a water-soluble form rather than in aggregate to produce 50-600 mg / L yield. However, when the immunoglobulin Fc region is produced from the aggregates using the recombinant immunoglobulin Fc region including the hinge region of the present invention, it can be produced in a yield of 3 to 6 g / L. Therefore, the method for producing the immunoglobulin Fc region of the present invention is a very useful system for producing industrial immunoglobulin Fc region with a much higher yield than the conventional method.

또 다른 양태로서, 상기 방법으로 제조된 면역글로불린 Fc 영역에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to an immunoglobulin Fc region prepared by the above method.

상기 방법에 따라 대장균 등의 원핵세포에서 생산된 면역글로불린 Fc 영역의 산업적 적용은 특별히 제한되지 않는다. 한 가지 예시적 적용은 임의의 약물과 결합체 형성을 위한 케리어로 사용하는 것이다. 면역글로불린 Fc 영역과 약물이 결 합된 결합체의 형태는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 면역글로불린 Fc 영역과 약물은 다양한 비울로 결합가능하고, 링커등에 의하여 결합이 매개될 수도 있다. Industrial application of the immunoglobulin Fc region produced in prokaryotic cells such as Escherichia coli according to the above method is not particularly limited. One exemplary application is to use as a carrier for the formation of a conjugate with any drug. The form of the conjugate in which the immunoglobulin Fc region and the drug are combined is not particularly limited. For example, the immunoglobulin Fc region and the drug can be bound in a variety of blanks, and binding may be mediated by a linker or the like.

약물은 폴리펩타이드, 화합물, 추출물, 핵산 등을 포함하나, 바람직하게는, 폴리펩타이드(단백질과 동등한 용어로 사용) 약물이다. 링커는 펩타이드성 링커 또는 비펩타이드성 링커 모두를 포함하나, 바람직하게는 비펩타이드성 링커이며, 보다 바람직하게는 비펩타이드성 중합체이다. 면역글로불린 중쇄영역의 바람직한 예는 Fc이다. Drugs include polypeptides, compounds, extracts, nucleic acids, and the like, but are preferably polypeptides (used in terms equivalent to proteins). The linker includes both a peptidic linker or a nonpeptidic linker, but is preferably a nonpeptidic linker, more preferably a nonpeptidic polymer. A preferred example of an immunoglobulin heavy chain region is Fc.

본 발명의 방법으로 제조된 면역글로불린 Fc 영역과 결합되어 사용될 수 있는 생리활성 폴리펩타이드로는 혈중 반감기를 증가시킬 필요가 있는 것이면 어느 것이나 특별한 제한이 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 인간의 질병을 치료 또는 예방할 목적으로 사용되는 싸이토카인, 인터루킨, 인터루킨 결합 단백질, 효소, 항체, 성장인자, 전사조절인자, 혈액인자, 백신, 구조단백질, 리간드 단백질 또는 수용체, 세포표면항원, 수용체 길항물질과 같은 다양한 생리활성 폴리펩타이드, 이들의 유도체 및 유사체들을 예시할 수 있다.As the bioactive polypeptide that can be used in combination with the immunoglobulin Fc region prepared by the method of the present invention, any one that needs to increase blood half-life can be used without particular limitation. For example, cytokines, interleukins, interleukin binding proteins, enzymes, antibodies, growth factors, transcriptional regulators, blood factors, vaccines, structural proteins, ligand proteins or receptors, cell surface antigens used for the purpose of treating or preventing human diseases. And various bioactive polypeptides, such as receptor antagonists, derivatives and analogs thereof.

구체적으로, 생리활성 폴리펩타이드는 인간 성장호르몬, 성장호르몬 방출 호르몬, 성장호르몬 방출 펩타이드, 인터페론류와 인터페론 수용체류(예: 인터페론-알파, -베타 및 -감마, 수용성 타입 I 인터페론 수용체 등), 콜로니 자극인자, 인터루킨류(예: 인터루킨-1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9, -10, -11, -12, -13, -14, -15, -16, -17, -18, -19, -20, -21, -22, -23, -24, -25, -26, -27, -28, -29, -30 등)와 인터루킨 수용체류(예: IL-1 수용체, IL-4 수용체 등), 효소류(예: 글루코세레브로시다제(glucocerebrosidase), 이두로네이트-2-설파타제(iduronate-2-sulfatase), 알파-갈락토시다제-A, 아갈시다제 알파(agalsidase alpha), 베타, 알파-L-이두로니다제(alpha-L-iduronidase), 뷰티릴콜린에스터라제(butyrylcholinesterase), 키티나제(chitinase), 글루타메이트 디카르복실라제(glutamate decarboxylase), 이미글루세라제(imiglucerase), 리파제(lipase), 유리케이즈(uricase), 혈소판-활성인자 아세틸하이드롤라제(platelet-activating factor acetylhydrolase), 중성 엔도펩티다제(neutral endopeptidase), 마이엘로퍼옥시다제(myeloperoxidase) 등), 인터루킨 및 사이토카인 결합 단백질류(예: IL-18bp, TNF-결합 단백질 등), 마크로파지 활성인자, 마크로파지 펩타이드, B 세포인자, T 세포인자, 단백질 A, 알러지 억제인자, 세포 괴사 당단백질, 면역독소, 림포독소, 종양 괴사인자, 종양 억제인자, 전이 성장인자, 알파-1 안티트립신, 알부민, 알파-락트알부민(alpha-lactalbumin), 아포리포단백질-E, 적혈구 생성인자, 고 당쇄화 적혈구 생성인자, 안지오포이에틴류(angiopoietin), 헤모글로빈, 트롬빈(thrombin), 트롬빈 수용체 활성 펩타이드, 트롬보모듈린(thrombomodulin), 혈액인자 Ⅶ, 혈액인자 Ⅶa, 혈액인자 Ⅷ, 혈액인자 Ⅸ, 혈액인자 XIII, 플라즈미노겐 활성인자, 피브린-결합 펩타이드, 유로키나제, 스트렙토키나제, 히루딘(hirudin), 단백질 C, C-반응성 단백질, 레닌 억제제, 콜라게나제 억제제, 수퍼옥사이드 디스뮤타제, 렙틴, 혈소판 유래 성장인자, 상피세포 성장인자, 표피세포 성장인자, 안지오스타틴(angiostatin), 안지오텐신(angiotensin), 골 형성 성장인자, 골 형성 촉진 단백질, 칼시토닌, 인슐린, 아트리오펩틴, 연골 유도인자, 엘카토닌(elcatonin), 결합조직 활성인자, 조직인자 경로 억제제(tissue factor pathway inhibitor), 여포 자극 호르몬, 황체 형성 호르몬, 황체 형성 호르몬 방출 호르몬, 신경 성장인자류(예: 신경 성장인자, 모양체 신경영양인자(cilliary neurotrophic factor), 악소제네시스 인자-1(axogenesis factor-1), 뇌-나트륨 이뇨 펩타이드(brain-natriuretic peptide), 신경교 유래 신경영양인자(glial derived neurotrophic factor), 네트린(netrin), 중성구 억제인자(neurophil inhibitor factor), 신경영양인자, 뉴트린(neuturin) 등), 부갑상선 호르몬, 릴랙신, 시크레틴, 소마토메딘, 인슐린 유사 성장인자, 부신피질 호르몬, 글루카곤, 콜레시스토키닌, 췌장 폴리펩타이드, 가스트린 방출 펩타이드, 코티코트로핀 방출인자, 갑상선 자극호르몬, 오토탁신(autotaxin), 락토페린(lactoferrin), 미오스타틴(myostatin), 수용체류(예: TNFR(P75), TNFR(P55), IL-1 수용체, VEGF 수용체, B 세포 활성인자 수용체 등), 수용체 길항물질(예: IL1-Ra 등), 세포표면항원(예: CD 2, 3, 4, 5, 7, 11a, 11b, 18, 19, 20, 23, 25, 33, 38, 40, 45, 69 등), 단일클론 항체, 다중클론 항체, 항체 단편류(예: scFv, Fab, Fab', F(ab')2 및 Fd), 바이러스 유래 백신 항원 등을 예시할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 적용가능한 생리활성 폴리펩타이드는 천연형이거나, 대장균과 같은 원핵세포나 효모세포, 곤충세포 또는 동물세포와 같은 진핵세포에서 유전자 재조합에 의해 생산된 것일 수 있으며, 또한 천연형과 동등한 활성을 가지고 하나 이상의 아미노산 위치에서 돌연변이가 일어난 유도체일 수 있다. Specifically, the physiologically active polypeptides include human growth hormone, growth hormone releasing hormone, growth hormone releasing peptides, interferons and interferon receptors (e.g. interferon-alpha, -beta and -gamma, water soluble type I interferon receptors, etc.), colonies Stimulators, interleukins (e.g. interleukin-1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9, -10, -11, -12, -13, -14 , -15, -16, -17, -18, -19, -20, -21, -22, -23, -24, -25, -26, -27, -28, -29, -30, etc.) And interleukin receptors (e.g. IL-1 receptor, IL-4 receptor, etc.), enzymes (e.g. glucocerebrosidase, iduronate-2-sulfatase, alpha Galactosidase-A, agalsidase alpha, beta, alpha-L-iduronidase, butyrylcholinesterase, chitinase , Glutamate decarboxylase, imiglucerase, Lipase, uricase, platelet-activating factor acetylhydrolase, neutral endopeptidase, myeloperoxidase, etc., interleukin and Cytokine binding proteins (e.g. IL-18bp, TNF-binding protein, etc.), macrophage activators, macrophage peptides, B cell factor, T cell factor, protein A, allergic inhibitor, cell necrosis glycoprotein, immunotoxin, lympho Toxin, tumor necrosis factor, tumor suppressor, metastatic growth factor, alpha-1 antitrypsin, albumin, alpha-lactalbumin, apolipoprotein-E, erythropoietin, high glycated erythropoietin, anji Opoietin, hemoglobin, thrombin, thrombin receptor active peptide, thrombomodulin, blood factor Ⅶ, blood factor 혈액 a, blood factor Ⅷ, blood factor Ⅸ, blood factor XIII, Razminogen activator, fibrin-binding peptide, urokinase, streptokinase, hirudin, protein C, C-reactive protein, renin inhibitor, collagenase inhibitor, superoxide dismutase, leptin, platelet derived growth factor , Epidermal growth factor, epidermal growth factor, angiostatin, angiotensin, bone formation growth factor, bone formation promoting protein, calcitonin, insulin, atriopeptin, cartilage inducer, elcatonin, Connective tissue activators, tissue factor pathway inhibitors, follicle stimulating hormones, luteinizing hormones, luteinizing hormone releasing hormones, nerve growth factors (e.g. nerve growth factor, ciliary neurotrophic factor, Axogenesis factor-1, brain-natriuretic peptide, and glial derived neurotrophic factor trophic factor, netrin, neutrophil inhibitor factor, neurotrophic factor, neuturin, etc., parathyroid hormone, relaxin, secretin, somatomedin, insulin-like growth factor, adrenal cortex Hormones, glucagon, cholecystokinin, pancreatic polypeptide, gastrin releasing peptide, corticotropin releasing factor, thyroid stimulating hormone, autotaxin, lactoferrin, myostatin, receptors (e.g. TNFR (P75) , TNFR (P55), IL-1 receptor, VEGF receptor, B cell activator receptor, etc., receptor antagonists (eg IL1-Ra, etc.), cell surface antigens (eg CD 2, 3, 4, 5, 7) , 11a, 11b, 18, 19, 20, 23, 25, 33, 38, 40, 45, 69, etc.), monoclonal antibodies, polyclonal antibodies, antibody fragments (e.g. scFv, Fab, Fab ', F ( ab ') 2 and Fd), virus-derived vaccine antigens, and the like, but are not limited thereto. The physiologically active polypeptides applicable in the present invention may be natural or may be produced by genetic recombination in prokaryotic cells such as Escherichia coli or yeast cells, yeast cells, insect cells or animal cells, and may also have activity equivalent to that of the natural type. And derivatives in which mutations are made at one or more amino acid positions.

본 발명의 구체적인 실시에서는, 형질전환체 HM11201로부터 생산된 면역글로불린 Fc 영역을 폴리에틸렌 글리콜을 이용하여 인간 적혈구 생성 촉진인자(Erythropoietin; EPO)에 결합시켜 EPO-PEG-면역글로불린 Fc 영역 단백질 결합체를 제조하였고, 상기 단백질 결합체가 천연형 EPO 및 증가된 혈중 반감기를 나타내는 2세대 EPO로 알려진 아라네스프(Aranesp, Amgen사)보다 우수한 혈중 반감기를 나타내는 것을 확인하였다. 따라서, 본 발명에 따라 힌지 영역을 이용하여 응집체로부터 생성된 개시 메티오닌 잔기가 제거된 면역글로불린 Fc 영역은 면역반응을 유발할 위험성 없이 생리활성 폴리펩타이드의 혈중 반감기를 증가시키고 생리활성을 개선시키는데 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, an EPO-PEG-immunoglobulin Fc region protein conjugate was prepared by binding an immunoglobulin Fc region produced from transformant HM11201 to human erythropoietin (EPO) using polyethylene glycol. It was confirmed that the protein conjugate exhibited better blood half-life than Aranesp (Argensp, Amgen), known as second-generation EPO, which exhibits natural EPO and increased blood half-life. Thus, immunoglobulin Fc regions from which the starting methionine residues generated from aggregates using the hinge region have been removed can be usefully used to increase blood half-life and improve physiological activity of bioactive polypeptides without the risk of eliciting an immune response. It can be seen that.

이하, 하기 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<< 실시예Example 1> 인간 면역글로불린  1> human immunoglobulin IgG4IgG4 FcFc 영역 발현벡터의 제작,  Construction of region expression vectors, IgG4IgG4 FcFc 영역의 발현 및 정제 및 N-말단 서열 확인 Expression and Purification of Regions and Identification of N-terminal Sequences

<1-1> <1-1> IgG4IgG4 FcFc 영역 발현벡터의 제작 Construction of Region Expression Vector

IgG4의 힌지영역을 포함한 중쇄 Fc 영역을 클로닝하기 위해 인간의 혈액에서 수득한 혈구 세포의 RNA를 주형으로 하여 다음과 같이 RT-PCR을 수행하였다. 먼 저, Qiamp RNA 혈액 키트(Qiagen사)를 사용하여 약 6 ㎖의 혈액에서 전체 RNA를 분리한 후, 이 RNA를 주형으로 하고 One-Step RT-PCR 키트(Qiagen사)를 사용하여 유전자를 증폭하였다. 이때, 각기 다른 N-말단 서열의 유전자들을 증폭 하기위해서 서열번호 1 과 2, 3과 2, 4와 2 그리고 5와 2로 기재되는 시발체 쌍을 사용하였다. 이 후의 클로닝 과정을 용이하게 하기 위해 서열번호 1, 3, 4 그리고 5의 5’-시발체에는 NdeI 제한효소 인식부위와 단백질 발현을 위해 필요한 개시코돈인 ATG를 삽입하였고, 서열번호 2의 3’-시발체에는 종결 코돈을 포함하는 BamHI 제한효소 인식부위를 삽입하였다. 이로부터 증폭된 Fc 영역 산물을 각각 NdeI과 BamHI으로 절단한 후 동일한 제한효소로 처리된 플라스미드 pET22b(Novagen사)에 삽입하여 각각의 플라스미드를 제조하였다. 각각의 플라스미드는 IgG4 힌지의 전체 아미노산 서열인 Glu-Ser-Lys-Tyr-Gly-Pro-Pro-Cys-Pro-Ser-Cys-Pro중에서 다음과 같은 서열을 포함하도록 고안되었다.In order to clone the heavy chain Fc region including the hinge region of IgG4, RT-PCR was performed using RNA of blood cells obtained from human blood as a template. First, total RNA is isolated from about 6 ml of blood using the Qiamp RNA Blood Kit (Qiagen), which is then templated and amplified using the One-Step RT-PCR kit (Qiagen). It was. At this time, a primer pair described in SEQ ID NOs: 1 and 2, 3 and 2, 4 and 2, and 5 and 2 was used to amplify genes of different N-terminal sequences. In order to facilitate the subsequent cloning process, the 5'-promoter of SEQ ID NOS: 1, 3, 4 and 5 was inserted with the NdeI restriction enzyme recognition site and ATG, an initiation codon required for protein expression, and the 3'- of SEQ ID NO: 2 In the primer, a BamHI restriction enzyme recognition site including a stop codon was inserted. Fc region products amplified therefrom were digested with NdeI and BamHI, respectively, and then inserted into plasmid pET22b (Novagen) treated with the same restriction enzyme to prepare respective plasmids. Each plasmid was designed to contain the following sequence in Glu-Ser-Lys-Tyr-Gly-Pro-Pro-Cys-Pro-Ser-Cys-Pro, the full amino acid sequence of the IgG4 hinge.

서열번호 1과 2로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pmSCPFc이며 N-말단아미노산 서열이 메티오닌-세린-시스테인-프롤린으로 시작하는 DNA서열을 코딩하고 있으며 염기서열 분석 결과 서열번호 6의 염기서열을 갖으며, 발현시 서열번호 7의 아미노산 서열을 갖는다. 서열번호3과 2로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pmPSCFc이며 N-말단아미노산 서열이 메티오닌-프롤린-세린-시스테인-프롤린으로 시작하는 DNA서열을 코딩하고 있으며 염기서열 분석 결과 서열번호 8의 염기서열을 갖으며, 발현시 서열번호 9의 아미노산 서열을 갖는다. 서열번호 4와 2로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pmCPSFc이며 N-말단 아미노산 서열이 메티오 닌-시스테인-프롤린-세린-시스테인-프롤린으로 시작하는 DNA 서열을 코딩하고 있으며 염기서열 분석 결과 서열번호 10의 염기서열을 갖으며, 발현시 서열번호 11의 아미노산 서열을 갖는다. 서열번호 5와 2로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pmCPFc이며 N-말단 아미노산 서열이 메티오닌-시스테인-프롤린으로 시작하는 DNA 서열을 코딩하고 있으며 염기서열 분석 결과 서열번호 12의 염기서열을 갖으며, 발현시 서열번호 13의 아미노산 서열을 갖는다.The plasmid containing the genes amplified by SEQ ID NOS: 1 and 2 is pmSCPFc, which encodes a DNA sequence whose N-terminal amino acid sequence begins with methionine-serine-cysteine-proline, and has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6 as a result of sequencing analysis. It has an amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 in expression. The plasmid containing the genes amplified by SEQ ID NOs: 3 and 2 is pmPSCFc, and the N-terminal amino acid sequence encodes a DNA sequence starting with methionine-proline-serine-cysteine-proline, and the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 8 is shown by sequencing analysis. It has an amino acid sequence of SEQ ID NO: 9 in expression. The plasmid containing the genes amplified by SEQ ID NOs: 4 and 2 is pmCPSFc, whose N-terminal amino acid sequence encodes a DNA sequence starting with methionine-cysteine-proline-serine-cysteine-proline, and sequence analysis shows SEQ ID NO: It has a base sequence of 10 and has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 11 when expressed. The plasmid containing the genes amplified by SEQ ID NOs: 5 and 2 is pmCPFc, and the N-terminal amino acid sequence encodes a DNA sequence starting with methionine-cysteine-proline and has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 by sequencing analysis. When expressed it has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 13.

각기 제작된 발현벡터를 대장균 BL21(DE3)에 형질전환시켜 대장균 형질전환체 BL21/pmSCPFc(HM11200), BL21/pmPSCFc(HM11201), BL21/pmCPSFc(HM11204) 및 BL21/pmCPFc(HM11205)을 제조하였고, 한국미생물보존센타(KCCM)에 BL21/pmSCPFc(HM11200)와 BL21/pmPSCFc(HM11201)는 2005년 6월 20일자로 각각 기탁번호 KCCM-10659P와 KCCM-10660P로, BL21/pmCPSFc(HM11204)와 BL21/pmCPFc(HM11205)는 2005년 7월 28일자로 각각 기탁번호 KCCM-10665P와 KCCM-10666P로 기탁하였다.The E. coli transformants BL21 / pmSCPFc (HM11200), BL21 / pmPSCFc (HM11201), BL21 / pmCPSFc (HM11204), and BL21 / pmCPFc (HM11205) were prepared by transforming E. coli BL21 (DE3). BL21 / pmSCPFc (HM11200) and BL21 / pmPSCFc (HM11201) were assigned to Korea Microorganism Conservation Center (KCCM) with access numbers KCCM-10659P and KCCM-10660P as of June 20, 2005, respectively, BL21 / pmCPSFc (HM11204) and BL21 /. pmCPFc (HM11205) was deposited on July 28, 2005 under the accession numbers KCCM-10665P and KCCM-10666P, respectively.

<1-2> <1-2> IgG4IgG4 FcFc 영역의 발현 및 정제 Expression and Purification of Regions

상기 실시예 <1-1>에서 수득한 미생물 형질전환체들을 발효기(Marubishi사)에 접종하여 발효시킨 후 면역글로불린 Fc 영역 단편의 발현유무를 확인하였다. After inoculating the microbial transformants obtained in Example <1-1> into a fermentor (Marubishi), the expression of immunoglobulin Fc region fragments was confirmed.

먼저, LB 배지 100 ㎖에 상기 형질전환체들을 각각 밤새 진탕 배양한 후 발효기에 접종하여 본 배양을 진행하였다. 발효기의 온도는 35℃ 혹은 28℃를 유지하였으며, 혐기성 상태로 가는 것을 방지하기 위해 공기를 20 vvm으로 투입하면서 500 rpm으로 교반하였다. 발효가 진행됨에 따라 미생물의 성장을 위해 부족한 에너지원은 포도당(glucose)과 효모 추출액(yeast extract)을 미생물의 발효 상태에 따라 투여하였고, 흡광도 600 ㎚에서 OD값이 80이 되는 시기에 유도물질(inducer)인 IPTG를 투여하여 발현을 유도하였다. 이를 40 내지 45시간 동안 배양하여 흡광도 600 ㎚에서 OD값이 100 내지 120이 되도록 고농도로 배양하였다. First, the transformants were incubated overnight in 100 ml of LB medium, and then inoculated into a fermenter to carry out the main culture. The temperature of the fermenter was maintained at 35 ° C. or 28 ° C., and stirred at 500 rpm while introducing air at 20 vvm to prevent going into an anaerobic state. As fermentation progressed, insufficient energy sources for the growth of microorganisms were administered glucose and yeast extract according to the fermentation state of microorganisms, and when the OD value reached 80 at absorbance of 600 nm expression was induced by administering IPTG, an inducer). This was incubated for 40 to 45 hours and incubated at a high concentration so as to have an OD value of 100 to 120 at an absorbance of 600 nm.

상기에서 대장균 형질전환체로부터 면역글로불린 Fc의 발현 유무, 응집체 형성 유무 및 이합체 형성 유무를 확인하기 위하여 아래와 같은 시험을 실시하였다. 세포질내에서의 전체 발현 유무를 확인키 위해 상기 발효액 일부를 2x 단백질 점적 버퍼와 동량으로 섞은 후 15% SDS-PAGE ( Criterion Gel, Bio-Rad)에 전기 영동한 결과 제조한 형질전환체 모두에서 면역글로불린 Fc가 과발현됨을 확인하였다. 이 후 상기 발효액을 울트라-소니케이션 (Misonix사)을 사용하여 파쇄하여 세포 용해액(cell lysate)를 얻고, 그 세포 용해액을 원심분리하여 수용성 물질과 불용성 물질을 분리한 후 수용성 분획과 불용성 분획을 각각 15% SDS-PAGE에 전기 영동한 결과 발현된 산물의 대부분은 불용성 응집체로 존재함을 확인하였다. 응집체로부터 Fc의 리폴딩 정도와 이합체 형성 유무 및 형성 정도를 확인하기 위해 응집체를 다음과 같은 방법으로 리폴딩하였다. 먼저 세포 10g을 lysis 버퍼(10mM Tris, pH9.0, 1mM EDTA, 0.5% Triton X-100, 0.2M NaCl) 100mL에 녹여 울트라-소니케이션을 한다. 10,000rmp에서 20분간 원심분리하여 수용성 분획과 불용성 분획을 분리한 후 불용성 응집체 2g을 1M Tris(pH9.0) 20mL과 수용화 버퍼(solublization buffer, 6M Guanidine, 50mM Tris) 20mL에 녹인 후 4℃에서 30분간 가볍게 흔들면서 반응시킨 다. 반응이 완료되면 4℃에서 리폴딩 버퍼(2M urea, 50mM Trsi, 0.25M Arginine, 3mM cysteine, pH9.0)를 10배 첨가하여 희석한 후 밤새 가볍게 섞어주며 반응시킨다. 반응이 완료되면 DTT나 베타-머캅토에탄올과 같은 환원제를 제거한 단백질 점적 버퍼와 섞은 후 15% SDS-PAGE ( Criterion Gel, Bio-Rad)에 전기 영동하였다. 전기 영동이 끝난 젤은 coomassie brilliant 염색약으로 염색하여 단백질 밴드를 확인하였다. 도1은 각각의 형질전환체에서 응집체로 발현된 산물을 리폴딩하여 상기 조건으로 전기 영동하여 단백질 밴드를 확인한 것이다. 도1의 레인 1, 2는 형질전환체 HM11201을 각기 32℃와 28℃에서 생성된 응집체를 리폴딩한 것이고, 레인 3, 4는 M11200을 각기 28℃와 32℃에서 생성된 응집체를 리폴딩한 것이고, 레인 5, 6은 HM11204를 각기 28℃와 32℃에서 생성된 응집체를 리폴딩한 것이고, 그리고 레인 7, 8은 HM11205를 32℃와 28℃에서 생성된 응집체를 리폴딩한 것이다. 대조군으로 사용한 레인 C는 이전 연구자들이 대장균에서 정제한 Fc를 사용하였다. 전체 단백질 중 Fc 단백질이 많은 비율을 차지함을 알 수 있으며, 또한 리폴딩 후에도 이합체를 형성함을 알 수 있다. 그러나 형질전환체의 종류 즉 형질전환체에 코딩된 Fc 단백질의 N-말단 아미노산 서열의 차이에 의해 이합체와 단량체의 비율이 다름을 알 수 있다. 즉 HM11201의 산물인 메티오닌-프로린-세린-시스테인-프롤린-CH2-CH3로 시작하는 Fc 단백질은 상당 수가 이합체로 존재하며, HM11205의 발현 산물인 메티오닌-시스테인-프롤린-CH2-CH3로 시작하는 Fc 단백질은 이합체는 거의 존재하지 않으며 모두 단량체로 존재함을 알 수 있다. 이는 Fc N-말단 서열의 차이에 의한 대장균 숙주 세포에서 숙주 세포의 아미노펩티데이즈 단백질의 프로세싱의 차이 로 생각되어 진다. In order to confirm the expression of the immunoglobulin Fc from the E. coli transformants, aggregate formation and dimer formation, the following tests were performed. In order to confirm the total expression in the cytoplasm, a portion of the fermentation broth was mixed in the same amount with 2x protein drop buffer and subjected to electrophoresis on 15% SDS-PAGE (Criterion Gel, Bio-Rad). It was confirmed that globulin Fc was overexpressed. Thereafter, the fermentation broth was crushed using ultra-sonication (Misonix) to obtain cell lysates, and the cell lysates were centrifuged to separate the water-soluble and insoluble materials, and then the water-soluble and insoluble fractions. After electrophoresis on 15% SDS-PAGE, it was confirmed that most of the expressed products exist as insoluble aggregates. The aggregates were refolded in the following manner to confirm the degree of Fc refolding, the presence of dimers, and the degree of formation from the aggregates. First, 10 g of cells are dissolved in 100 mL of lysis buffer (10 mM Tris, pH9.0, 1 mM EDTA, 0.5% Triton X-100, 0.2 M NaCl) for ultra-sonication. After centrifugation at 10,000 rpm for 20 minutes, the aqueous and insoluble fractions were separated, and 2 g of insoluble aggregate was dissolved in 20 mL of 1M Tris (pH9.0) and 20mL of solublization buffer (6M Guanidine, 50mM Tris). React lightly for 30 minutes. After the reaction was completed, the mixture was diluted with 10 times the refolding buffer (2M urea, 50mM Trsi, 0.25M Arginine, 3mM cysteine, pH9.0) at 4 ° C, and reacted by mixing lightly overnight. When the reaction was completed, the mixture was mixed with a protein drop buffer in which a reducing agent such as DTT or beta-mercaptoethanol was removed, followed by electrophoresis on 15% SDS-PAGE (Criterion Gel, Bio-Rad). After the electrophoresis gel was stained with coomassie brilliant dye, the protein band was confirmed. Figure 1 shows the protein bands by refolding the product expressed as aggregates in each transformant and electrophoresed under the above conditions. Lanes 1 and 2 of FIG. 1 refold the aggregates generated at 32 ° C and 28 ° C of transformant HM11201, respectively, and lanes 3 and 4 refold the aggregates generated at 28 ° C and 32 ° C, respectively, of M11200. Lanes 5 and 6 refold the aggregates produced by HM11204 at 28 ° C and 32 ° C respectively, and lanes 7 and 8 refold the aggregates produced by HM11205 at 32 ° C and 28 ° C. Lane C used as a control was Fc purified from E. coli previous researchers. It can be seen that the Fc protein accounts for a large proportion of the total protein, and also forms a dimer after refolding. However, it can be seen that the ratio of dimers and monomers is different due to the difference in the N-terminal amino acid sequence of the Fc protein encoded in the transformant. That is, the Fc protein starting with methionine-proline-serine-cysteine-proline-CH2-CH3, a product of HM11201, exists in a large number of dimers, and the Fc protein starting with methionine-cysteine-proline-CH2-CH3, an expression product of HM11205. It is understood that silver dimers are rarely present and all exist as monomers. This is thought to be a difference in the processing of the aminopeptide proteins of the host cell in E. coli host cells due to differences in the Fc N-terminal sequence.

<1-3> N-말단 서열 확인<1-3> N-terminal sequence identification

상기 실시예에서 응집체를 리폴딩하여 이합체 형태로 발현되는 Fc는 개시코돈인 메티오닌이 부가되어 있기 때문에 천연형과는 다른 서열을 갖게 된다. 이러한 메티오닌 잔기가 대장균 프로테이즈에의해 프라세싱 되는지를 확인하기 위해 기초과학 지원연구소 서울 분소에 상기 단백질들의 N-말단 서열 분석을 의뢰하였으며, 분석할 시료는 하기와 같이 준비하였다. In the above embodiment, the Fc expressed in the dimeric form by refolding the aggregate has a sequence different from that of the natural type because methionine, which is a start codon, is added. In order to confirm whether these methionine residues were processed by Escherichia coli protease, N-terminal sequence analysis of the proteins was commissioned at the Seoul Institute of Basic Science Support, and samples to be analyzed were prepared as follows.

먼저, PVDF 막 (Bio Rad사)을 메탄올에 약 2-3초간 담구어 활성화시킨 후 차단 완충용액 (170 mM 글리신, 25 mM Tris-HCl (pH 8), 20% 메탄올)에 충분히 적셔주었다. 실시예 <1-2>에서 전개된 비-환원조건의 SDS-PAGE 겔을 상기와 같이 준비된 PVDF 막에 블럿팅 키트 ( Hoefer Semi-Dry Transfer unit, Amersham)를 이용하여 1시간 가량 블럿팅을 수행하였다. PVDF 막으로 이동된 단백질을 단백질 염색약인 쿠마시블루 R-250 (Amnesco사)으로 잠깐 (3-4 초간) 염색한 후 탈색용액 (물 : 아세트 산: 메탄올이 5 : 1 : 4)으로 세척하였다. 세척이 끝난 막에서 단백질이 포함되어 있는 부위(이량체 와 단량체 각각)를 가위로 절단하여 N-말단 서열 분석을 의뢰하였다. First, PVDF membrane (Bio Rad) was activated by soaking in methanol for about 2-3 seconds and sufficiently wetted with blocking buffer (170 mM glycine, 25 mM Tris-HCl (pH 8), 20% methanol). The non-reducing SDS-PAGE gel developed in Example <1-2> was blotted on the PVDF membrane prepared as above using a blotting kit (Hoefer Semi-Dry Transfer unit, Amersham) for about 1 hour. It was. Proteins transferred to PVDF membranes were stained briefly (3-4 seconds) with Coomassie Blue R-250 (Amnesco), a protein dye, and washed with decolorizing solution (water: acetic acid: methanol 5: 1: 4). . N-terminal sequencing was requested by cutting the site containing the protein (dimer and monomer, respectively) from the washed membrane with scissors.

힌지를 포함한 IgG4 Fc 단백질 서열은 Glu-Ser-Lys-Tyr-Gly-Pro-Pro-Cys Pro-Ser-Cys-Pro-CH2-CH3이며 각기 형질전환체에 코딩한 아미노산 서열과 N-말단 서열 분석결과는 아래의 표와 같다.  The IgG4 Fc protein sequence including the hinge is Glu-Ser-Lys-Tyr-Gly-Pro-Pro-Cys Pro-Ser-Cys-Pro-CH2-CH3 and the amino acid sequence and N-terminal sequence analysis of each transformant The results are shown in the table below.

Figure 112006058342035-pat00001
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이상과 같은 아미노산 서열 분석 결과, 본 발명의 대장균 형질전환체로부터 응집체 형태로 발현되어 리폴딩된 Fc 단편들중 이합체를 형성하는 산물들은 메티오닌이 프라세싱되어 정확한 N-말단 서열을 갖는 것으로 확인되었으며, 리폴딩하여도 단량체로 남아있는 단백질 산물들은 이합체 형성에 필요한 시스테인 잔기가 제거되어 이합체를 형성치 못하는 것으로 생각되어 진다. 또한 도 1에서 알 수 있듯이 각기 형질전환체마다 단량체의 비율이 다르며 HM11205의 경우 이합체는 존재하지 않는 것으로 보아 N-말단 서열의 아미노산 서열이 N-말단의 프라세싱에 영향을 미치며 이를 조절함으로써 응집체로부터 단백질의 생산시 원하는 N-말단 서열을 수득할 수 있음을 알 수 있다. 또한 동일한 서열을 가지고 있는 단백질이라도 단백질을 생산하는 대장균 숙주의 배양 조건, 특히 온도에 따라 그 프라세싱되는 것이 틀림을 아래와 같은 시험을 통해 알 수 있다. HM11200의 경우 낮은 온도 (28℃-32℃)에서 배양할 경우 응집체로 존재하는 것만큼 수용화 형태로 존재하는 것을 알 수 있으며 이러한 수용화 형태는 N-말단의 아미노산인 메티오닌-세린-시스테인이 절단되어 단량체로 존재하게 됨을 알 수 있다. 따라서 본 발명자들은 N-말단의 아미노산 서열과 숙주 세포의 배양 조건에 따라 단량체의 면역글로불린 Fc 혹은 이량체의 면역글로불린 Fc를 조절하여 수득할 수 있음을 확인하였다.As a result of the amino acid sequence analysis as described above, it was confirmed that the products forming the dimers of the Fc fragments which are expressed in the aggregate form from the E. coli transformant of the present invention and have the correct N-terminal sequence by methionine processing. Protein products that remain as monomers even after refolding are considered to be unable to form dimers by removing cysteine residues necessary for dimer formation. In addition, as shown in FIG. 1, the ratio of monomers is different for each transformant, and in the case of HM11205, the dimer is not present. Therefore, the amino acid sequence of the N-terminal sequence affects the processing of N-terminal and regulates it from the aggregates. It can be seen that the desired N-terminal sequence can be obtained in the production of the protein. In addition, it can be seen from the following test that even a protein having the same sequence is processed according to the culture conditions of the E. coli host producing the protein, particularly the temperature. In the case of HM11200, when it is cultured at a low temperature (28 ℃-32 ℃), it can be seen that it is in the form of an accepting form as it is in the aggregate. It can be seen that it is present as a monomer. Therefore, the present inventors confirmed that the immunoglobulin Fc of the monomer or the immunoglobulin Fc of the dimer can be obtained by adjusting the amino acid sequence of the N-terminal and the culture conditions of the host cell.

상기에서 대장균 형질전환체로부터 발현된 면역글로불린 Fc 영역의 발현양을 정량적으로 확인하기 리폴딩한 용액에서 면역글로불린 Fc 영역에 강한 친화성이 있다고 알려진 단백질-A 컬럼(protein-A affinity column)을 사용하여 하기와 같은 방법으로 정제하였다. To quantitatively confirm the expression level of the immunoglobulin Fc region expressed from the E. coli transformant Using a protein-A affinity column known to have a strong affinity for the immunoglobulin Fc region in the refolded solution It was purified by the following method.

상기의 방법으로 원심분리에 의해 회수된 응집체를 리폴딩 후 컬럼 크로마토그래피를 실시하여 정제하였다. 단백질-A 친화 컬럼(Pharmacia사) 5 ㎖을 PBS로 평형화시킨 후, 세포 용해액을 5 ㎖/분의 유속으로 부하하였다. 결합하지 않은 분획은 PBS로 세척한 후, 100 mM 시트레이트 용액(pH 3.0)으로 용출하였다. 용출된 분획을 탈염 컬럼(desalting column HiPrep 26/10, Pharmacia사)을 사용하여 10 mM Tris 완충액(pH 8.0)으로 교환하였다. Q HP 26/10 컬럼(Pharmacia사) 50 ㎖을 사용하여 2차 음이온 교환 컬럼 크로마토그래피를 실시하였는데, 1차 정제된 재조합 면역글로불린 Fc 영역 분획을 결합시킨 후 10 mM Tris 완충액(pH 8.0) 조건에서 직선 농도구배(염화나트륨 농도 0 M→0.2 M) 방법으로 흘려 고순도의 분획을 얻을 수 있었다. 각 산물을 단백질-A 컬럼을 통해 부분 정제한 후의 발현양을 하기 표 2에 나타내었다.The aggregate recovered by centrifugation by the above method was purified by column chromatography after refolding. After 5 ml of protein-A affinity column (Pharmacia) was equilibrated with PBS, the cell lysate was loaded at a flow rate of 5 ml / min. Unbound fractions were washed with PBS and eluted with 100 mM citrate solution (pH 3.0). The eluted fractions were exchanged with 10 mM Tris buffer (pH 8.0) using a desalting column HiPrep 26/10, Pharmacia. Secondary anion exchange column chromatography was performed using 50 ml of Q HP 26/10 column (Pharmacia), which was bound to primary purified recombinant immunoglobulin Fc region fractions and then in 10 mM Tris buffer (pH 8.0). Fractions of high purity were obtained by flowing in a linear concentration gradient (sodium chloride concentration from 0 M to 0.2 M). The amount of expression after partial purification of each product through a Protein-A column is shown in Table 2 below.

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<< 실시예Example 2> 인간 면역글로불린  2> human immunoglobulin IgG1IgG1 FcFc 영역 발현벡터의 제작,  Construction of region expression vectors, IgG1IgG1 FcFc 영역의 발현 및 정제 및 N-말단 서열 확인 Expression and Purification of Regions and Identification of N-terminal Sequences

<2-1> <2-1> IgG1IgG1 FcFc 영역 발현벡터의 제작 Construction of Region Expression Vector

IgG1의 힌지영역을 포함한 중쇄 Fc 영역을 클로닝하기 위해 상기 실시예 <1-1>에서 IgG4 Fc 영역을 클로닝하기 위해 실시한 방법과 동일한 RT-PCR을 수행하였다. 이때, 서로 다른 N-말단 서열을 갖는 유전자를 증폭하기 위하여 하기와 같은 서열의 프라이머를 사용하였다.In order to clone the heavy chain Fc region including the hinge region of IgG1, the same RT-PCR was performed as the method performed for cloning the IgG4 Fc region in Example <1-1>. At this time, primers of the following sequences were used to amplify genes having different N-terminal sequences.

사용한 5' 프라이머의 서열Sequence of 5 'primer used 5'프라이머 서열5 'primer sequence MEPKMEPK 5'GGA ATT CCA TAT GGA GCC CAA ATC TTG TGA CAA AAC TCA C 3'5 'GGA ATT CCA TAT GGA GCC CAA ATC TTG TGA CAA AAC TCA C 3' MSCDMSCD 5'GGA ATT CCA TAT GTC TTG TGA CAA AAC TCA CAC ATG CCC 3'5'GGA ATT CCA TAT GTC TTG TGA CAA AAC TCA CAC ATG CCC 3 ' MDKTMDKT 5'GGA ATT CCA TAT GGA CAA AAC TCA CAC ATG CCC ACC GTG C 3'5 'GGA ATT CCA TAT GGA CAA AAC TCA CAC ATG CCC ACC GTG C 3' MCPAMCPA 5'GGG AAT TCC ATA TGT GCC CAG CAC CTG AAC TCC TGG GG5'GGG AAT TCC ATA TGT GCC CAG CAC CTG AAC TCC TGG GG MPKSMPKS 5'GGG AAT TCC ATA TGC CCA AAT CTT GTG ACA AAA CTC AC5'GGG AAT TCC ATA TGC CCA AAT CTT GTG ACA AAA CTC AC MCPPMCPP 5'GGG AAT TCC ATA TGT GCC CAC CGT GCC CAG CAC CTG AAC TCC5'GGG AAT TCC ATA TGT GCC CAC CGT GCC CAG CAC CTG AAC TCC MPPCMPPC 5'GGA ATT CCA TAT GCC ACC GTG CCC AGC ACC TGA ACT CCT G 3'5'GGA ATT CCA TAT GCC ACC GTG CCC AGC ACC TGA ACT CCT G 3 ' MPCPMPCP 5'GGA ATT CCA TAT GCC GTG CCC AGC ACC TGA ACT CCT GGG G 3'5'GGA ATT CCA TAT GCC GTG CCC AGC ACC TGA ACT CCT GGG G 3 '

3'프라이머는 5' CGC GGA TCC TCA TTT ACC CGG AGA CAG GGA GAG GCT CTT C 3'를 사용하였으며 각기 다른 N-말단를 갖는 유전자를 증폭시 동일하게 사용하였다. 이 후의 벡터로의 클로닝을 용이하게 하기 위해 5' 프라이머에는 NdeI 인식부위를, 3'프라이머에는 BamHI 인식부위를 삽입하였다. 위의 프라이머쌍으로 증폭하여 IgG4 Fc 영역을 클로닝할 때 사용한 벡터에 삽입하여 발현시키면 IgG1 Fc의 전체 힌지 아미노산 서열인 Glu-Pro-Lys-Ser-Cys-Asp-Lys-Thr-His-Thr-Cys-Pro-Pro-Cys-Pro중 다음과 같은 서열을 포함한다. MEPK 프라이머로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pMEPKFc1이며 N-말단아미노산 서열이 메티오닌-글루타메이트-프롤린-라이신으로 시작하여 IgG1의 CH2와 CH3의 DNA서열을 코딩하고 있고, 염기서열 분석 결과 서열번호 22의 염기서열을 가지며, 발현시 서열번호 23의 아미노산 서열을 가진다. MSCD 프라이머로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pMSCKFc1이며 N-말단 아미노산 서열이 메티오닌-세린-시스테인-아스파테이트으로 시작하여 IgG1의 CH2와 CH3의 DNA서열을 코딩하고 있고, 염기서열 분석 결과 서열번호 24의 염기서열을 가지며, 발현시 서열번호 25의 아미노산 서열을 가진다. MDKT 프라이머로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pMDKTFc1이며 N-말단아미노산 서열이 메티오닌-아스파테이트-라이신-트레오닌으로 시작하여 IgG1의 CH2와 CH3의 DNA서열을 코딩하고 있으며 염기서열 분석 결과 서열번호 26의 염기서열을 가지며, 발현시 서열번호 27의 아미노산 서열을 가진다. MCPA 프라이머로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pMCPAFc1이며 N-말단 아미노산 서열이 메티오닌-시스테인-프롤린으로 시작하여 IgG1의 CH2와 CH3의 DNA서열을 코딩하고 있으며 염기서열 분석 결과 서열번호 28의 염기서열을 가지며, 발현시 서열번호 29의 아미노산 서열을 가진다. MPKS 프라이머로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pMPKSFc1이며 N-말단 아미노산 서열이 메티오닌-프롤린-라이신-세린으로 시작하여 IgG1의 CH2와 CH3의 DNA서열을 코딩하고 있고, 염기서열 분석 결과 서열번호 30의 염기서열을 가지며, 발현시 서열번호 31의 아미노산 서열을 가진다. MCPP 프라이머로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pMCPPFc1이며 N-말단 아미노산 서열이 메티오닌-시스테인-프롤린-프롤린으로 시작하여 IgG1의 CH2와 CH3의 DNA서열을 코딩하고 있고, 염기서열 분석 결과 서열번호 32의 염기서열을 가지며, 발현시 서열번호 33의 아미노산 서열을 가진다. MPPC 프라이머로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pMPPCFc이며 N-말단 아미노산 서열이 메티오닌-프롤린-프롤린-시스테인으로 시작하여 IgG1의 CH2와 CH3의 DNA서열을 코딩하고 있고, 염기서열 분석 결과 서열번호 34의 염기서열을 가지며, 발현시 서열번호 35의 아미노산 서열을 가진다. MPCP 프라이머로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pMPCPFc이며 N-말단 아미노산 서열이 메티오닌-프롤린-시스테인-프롤린으로 시작하여 IgG1의 CH2와 CH3의 DNA서열을 코딩하고 있으며 염기서열 분석 결과 서열번호 36의 염기서열을 가지며, 발현시 서열번호 37의 아미노산 서열을 가진다. 각기 제작된 발현벡터를 대장균 BL21(DE3)에 형질전환시켜 대장균 형질전환체 BL21/pMEPKFc1(HM11206), BL21/pMSCDFc1(HM11207), BL21/pMDKTFc1(HM11208) 및 BL21/pMCPAFc1(HM11209) BL21/pMPKSFc1(HM11210), BL21/pMCPPFc1(HM11211), BL21/pMPPCFc1(HM11212) BL21/pMPCPFc1(HM11213)을 제조하였다. The 3 'primer used 5' CGC GGA TCC TCA TTT ACC CGG AGA CAG GGA GAG GCT CTT C 3 'and used the same for amplification of genes with different N-terminus. In order to facilitate cloning into the vector afterwards, a NdeI recognition site was inserted into the 5 'primer and a BamHI recognition site was inserted into the 3' primer. When amplified with the above primer pairs, the IgG4 Fc region was inserted into the vector used for cloning and expressed. Glu-Pro-Lys-Ser-Cys-Asp-Lys-Thr-His-Thr-Cys, which is the entire hinge amino acid sequence of IgG1 Fc, was expressed. The following sequence of -Pro-Pro-Cys-Pro is included. The plasmid containing the gene amplified by the MEPK primer was pMEPKFc1, and the N-terminal amino acid sequence encoded DNA sequences of CH2 and CH3 of IgG1, starting with methionine-glutamate-proline-lysine. Has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 23 when expressed. The plasmid containing the gene amplified by the MSCD primer is pMSCKFc1, and the N-terminal amino acid sequence starts with methionine-serine-cysteine-aspartate and encodes the DNA sequences of CH2 and CH3 of IgG1. Has the nucleotide sequence of and has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 25 at the time of expression. The plasmid containing the gene amplified by the MDKT primer is pMDKTFc1, and the N-terminal amino acid sequence starts with methionine-aspartate-lysine-threonine, and encodes DNA sequences of CH2 and CH3 of IgG1. Has the nucleotide sequence and has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 27 at the time of expression. The plasmid containing the gene amplified by the MCPA primer is pMCPAFc1, and the N-terminal amino acid sequence starts with methionine-cysteine-proline and encodes the DNA sequence of CH2 and CH3 of IgG1. Has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 29 at the time of expression. The plasmid containing the gene amplified by the MPKS primer was pMPKSFc1, and the N-terminal amino acid sequence started with methionine-proline-lysine-serine, encoding the DNA sequences of CH2 and CH3 of IgG1. Has the nucleotide sequence and, when expressed, has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 31. The plasmid containing the gene amplified by the MCPP primer is pMCPPFc1, and the N-terminal amino acid sequence starts with methionine-cysteine-proline-proline and encodes the DNA sequences of CH2 and CH3 of IgG1. Has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 33 when expressed. The plasmid containing the gene amplified by the MPPC primer is pMPPCFc and the N-terminal amino acid sequence starts with methionine-proline-proline-cysteine and encodes the DNA sequences of CH2 and CH3 of IgG1, Has the nucleotide sequence and, when expressed, has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35. The plasmid containing the gene amplified by the MPCP primer is pMPCPFc, whose N-terminal amino acid sequence starts with methionine-proline-cysteine-proline and encodes the DNA sequences of CH2 and CH3 of IgG1, and the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 36 is shown by sequencing. Has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 37 when expressed. The E. coli transformants BL21 / pMEPKFc1 (HM11206), BL21 / pMSCDFc1 (HM11207), BL21 / pMDKTFc1 (HM11208), and BL21 / pMCPAFc1 (HM11209) BL21 / pMPKSF HM11210), BL21 / pMCPPFc1 (HM11211), BL21 / pMPPCFc1 (HM11212) BL21 / pMPCPFc1 (HM11213).

<2-2> <2-2> IgG1IgG1 FcFc 영역의 발현 및 정제 Expression and Purification of Regions

IgG4 Fc와 같이 상기 실시예 <2-1>에서 수득한 미생물 형질전환체들을 발효기(Marubishi사)에 접종하여 발효시킨 후 면역글로불린 Fc 영역 단편의 발현 유무를 확인하였다. Like the IgG4 Fc, the microbial transformants obtained in Example <2-1> were inoculated and fermented in a fermentor (Marubishi Co., Ltd.) to confirm the expression of immunoglobulin Fc region fragments.

먼저, LB 배지 100 ㎖에 상기 형질전환체들을 각각 밤새 진탕 배양한 후 발효기에 접종하여 본 배양을 진행하였다. 발효기의 온도는 35℃ 혹은 28℃를 유지하였으며, 혐기성 상태로 가는 것을 방지하기 위해 공기를 20 vvm으로 투입하면서 500 rpm으로 교반하였다. 발효가 진행됨에 따라 미생물의 성장을 위해 부족한 에너지원은 포도당(glucose)과 효모 추출액(yeast extract)을 미생물의 발효 상태에 따라 투여하였고, 흡광도 600 ㎚에서 OD값이 80이 되는 시기에 유도물질(inducer)인 IPTG를 투여하여 발현을 유도하였다. 이를 40 내지 45시간 동안 배양하여 흡광도 600 ㎚에서 OD값이 100 내지 120이 되도록 고농도로 배양하였다. First, the transformants were incubated overnight in 100 ml of LB medium, and then inoculated into a fermenter to carry out the main culture. The temperature of the fermenter was maintained at 35 ° C. or 28 ° C., and stirred at 500 rpm while introducing air at 20 vvm to prevent going into an anaerobic state. As fermentation progressed, insufficient energy sources for the growth of microorganisms were administered glucose and yeast extract according to the fermentation state of microorganisms, and when the OD value reached 80 at absorbance of 600 nm expression was induced by administering IPTG, an inducer). This was incubated for 40 to 45 hours and incubated at a high concentration so as to have an OD value of 100 to 120 at an absorbance of 600 nm.

상기에서 대장균 형질전환체로부터 면역글로불린 Fc의 발현 유무, 응집체 형성 유무 및 이합체 형성 유무를 확인하기 위하여 아래와 같은 시험을 실시하였다. 세포질 내에서의 전체 발현 유무를 확인키 위해 도입(induction) 전후의 발효액을 등분(aliquot) 하여 아래와 같은 reducing 조건의 SDS-PAGE를 수행하였다. In order to confirm the expression of the immunoglobulin Fc from the E. coli transformants, aggregate formation and dimer formation, the following tests were performed. In order to confirm the total expression in the cytoplasm, the fermentation broth before and after the induction was aliquoted, and SDS-PAGE was performed under the following reducing conditions.

상기 발효액 일부를 2x 단백질 점적 버퍼와 동량으로 섞은 후 15% SDS-PAGE ( Criterion Gel, Bio-Rad)에 전기 영동한 결과를 도 7에 나타내었다. 레인 1은 대조군으로 사용한 IgG4 Fc이며 레인 2에서 4는 HM11208 형질전환체의 시간별 발현양이고, 레인 5에서 7은 HM11206 형질전환체의 시간별 발현양이고, 레인 8에서 13은 각기 HM11207, HM11212, HM11209, HM11210, HM11213 그리고 HM11211 형질진환체의 발현을 본 것이다. 도 7에 잘 나타났듯이 발현시험에 사용한 시료 모두에서 도입 전에는 볼 수 없었던 약 30KDa에 해당하는 밴드 (Fc 영역)가 도입 후 매우 선명하게 보여 재조합 IgG1 Fc가 발현되었음을 G4Fc 대조군과 대비하여 확인하였다. 발현된 Fc 영역의 양은 전체 단백질 양의 약 30% 이상으로 과발현됨을 확인하였다. A portion of the fermentation broth was mixed with 2x protein drop buffer in the same amount and electrophoresed in 15% SDS-PAGE (Criterion Gel, Bio-Rad) is shown in FIG. 7. Lane 1 is IgG4 Fc used as a control, lanes 2 to 4 are the hourly expression of HM11208 transformant, lanes 5 to 7 are the hourly expression of HM11206 transformant, lanes 8 to 13 are HM11207, HM11212 and HM11209, respectively. , HM11210, HM11213 and HM11211 transgenic expression is shown. As shown in FIG. 7, a band (Fc region) corresponding to about 30 KDa, which was not seen before introduction, was clearly seen after introduction in all of the samples used in the expression test, and it was confirmed that the recombinant IgG1 Fc was expressed in comparison with the G4Fc control group. It was confirmed that the amount of the expressed Fc region is overexpressed by about 30% or more of the total protein amount.

상기의 IgG1 Fc 영역들의 발현양을 정량적으로 확인하기 위해 리폴딩한 용액에서 면역글로불린 Fc 영역에 강한 친화성이 있다고 알려진 단백질-A 컬럼(protein-A affinity column)을 사용하여 IgG4 Fc를 정제한 방법과 동일한 방법으로 정제하였다. Method for purifying IgG4 Fc using a protein-A affinity column known to have a strong affinity for immunoglobulin Fc regions in a refolded solution to quantitatively confirm the expression level of the IgG1 Fc regions. Purification in the same manner as

발현이 확인된 pMDKTFc, pMEPKFc, pMSCDFc, pMPPCFc 및 pMPCPFc 형질전환체의 발현율은 응집체 10g당 133.3mg, 159mg, 340mg, 110mg, 120mg으로 측정되었으며 pMSCDFc 플라스미드 형질전환체가 가장 많은 발현율을 보여주고 있다. The expression rates of pMDKTFc, pMEPKFc, pMSCDFc, pMPPCFc, and pMPCPFc transformants with confirmed expression were measured at 133.3 mg, 159 mg, 340 mg, 110 mg, and 120 mg per 10 g of aggregate, and the pMSCDFc plasmid transformant showed the highest expression rate.

상기 실시예의 IgG4 Fc에서 이합체의 함량을 측정한 것과 동일한 방법으로 상기 IgG1 Fc들의 발현 산물의 이합체의 함량을 조사하였다. 상기 발효액을 울트라-소니케이션 (Misonix사)을 사용하여 파쇄하여 세포 용해액(cell lysate)를 얻고, 그 세포 용해액을 원심분리하여 수용성 물질과 불용성 물질을 분리한 후 수용성 분획과 불용성 분획을 각각 15% SDS-PAGE에 전기 영동한 결과 발현된 산물의 대부분은 불용성 응집체로 존재함을 확인하였다. 응집체로부터 Fc의 리폴딩 정도와 이합체 형성 유무 및 형성 정도를 확인하기 위해 응집체를 리폴딩하였다. 리폴딩 반응이 완료되면 단백질 A 컬럼을 통해 정제 후 DTT나 베타-머캅토에탄올과 같은 환원제를 제거한 단백질 점적 버퍼와 섞은 후 15% SDS-PAGE ( Criterion Gel, Bio-Rad)에 전기 영동 하였다. 전기 영동이 끝난 젤은 coomassie brilliant 염색약으로 염색하여 단백질 밴드를 확인하였다. 도 8은 각각의 형질전환체에서 응집체로 발현된 산물을 리폴딩하여 상기 조건으로 전기 영동 하여 단백질 밴드를 확인한 것이다. The content of the dimer of the expression product of the IgG1 Fc was investigated in the same manner as the content of the dimer in the IgG4 Fc of the above example. The fermentation broth was crushed using ultra-sonication (Misonix) to obtain cell lysates, and the cell lysates were centrifuged to separate the water-soluble and insoluble materials, and then the water-soluble and insoluble fractions, respectively. Electrophoresis on 15% SDS-PAGE confirmed that most of the expressed products exist as insoluble aggregates. The aggregates were refolded to confirm the degree of refolding, dimer formation, and the degree of formation of Fc from the aggregates. When the refolding reaction was completed, purified through a Protein A column, mixed with a protein drop buffer, such as DTT or beta-mercaptoethanol, and then subjected to electrophoresis on 15% SDS-PAGE (Criterion Gel, Bio-Rad). After the electrophoresis gel was stained with coomassie brilliant dye, the protein band was confirmed. FIG. 8 shows the protein bands by refolding the products expressed as aggregates in each transformant and electrophoresing under the above conditions.

도 8의 레인 3, 6, 그리고 8은 대조군으로 사용한 IgG4 Fc를 비환원조건으로 전기영동 한 것이고, 레인 1, 2, 4, 5, 그리고 7은 각기 HM11208, HM11206, HM11207, HM11212 그리고 HM11213 형질전환체의 발효산물을 단백질 A 컬럼을 통해 정제한 산물을 비환원 조건에서 전기영동 한 것이다. 상기 도 8에서 알 수 있듯이 실험에 사용한 IgG1 Fc 단편들은 그 양에 있어서 다소의 차이는 있지만 모두 이합체를 형성함을 알 수 있다. Lanes 3, 6, and 8 of FIG. 8 are electrophoresed using non-reducing IgG4 Fc as a control group, and lanes 1, 2, 4, 5, and 7 are transformed into HM11208, HM11206, HM11207, HM11212 and HM11213, respectively. The fermented product of the sieve was purified through a Protein A column and electrophoresed under non-reducing conditions. As can be seen in FIG. 8, the IgG1 Fc fragments used in the experiments can be seen to form dimers although there are some differences in the amount.

<2-3> N-말단 서열 확인<2-3> N-terminal sequence identification

또한 IgG4 Fc의 경우에서 알 수 있듯이 N-말단 서열의 차이에 의해 개시코돈인 메티오닌이 부가되거나 정확히 프라세싱 혹은 부가된 메티오닌 이외의 다른 잔기 까지 절단되어 원하는 단백질 서열과 다른 서열을 갖게 됨을 알 수 있다. IgG1 Fc의 경우도 상기 실시예에서 제조한 서로 다른 N-말단을 갖는 IgG1 Fc 영역들이 이러한 메티오닌 잔기가 대장균 프로테이즈에 의해 프라세싱 되어 천연형 서열을 유지하는지를 확인하기 위해 IgG4 Fc의 N-말단 서열을 확인한 것과 동일한 방법으로 기초과학 지원연구소 서울 분소에 상기 단백질들의 N-말단 서열 분석을 의뢰하였다. 각 N-말단 서열 분석결과는 아래의 표와 같다. In addition, as can be seen in the case of IgG4 Fc, the difference in the N-terminal sequence indicates that the start codon methionine is added, or is cleaved to residues other than the correctly processed or added methionine to have a sequence different from the desired protein sequence. . In the case of IgG1 Fc, IgG1 Fc regions having different N-terminus prepared in the above examples are also N-terminus of IgG4 Fc to confirm that these methionine residues are processed by E. coli protease to maintain the native sequence. In the same way as the sequence was confirmed, the N-terminal sequence analysis of the proteins was commissioned at the Seoul Institute of Basic Science. Each N-terminal sequence analysis results are shown in the table below.

형질전환체Transformant N-말단서열분석결과 (이합체)N-terminal sequence analysis result (dimer) HM11208HM11208 MetMet HM11206HM11206 MetMet HM11207HM11207 SerSer HM11212HM11212 ProPro HM11213HM11213 ProPro

과발현되어 정상적인 이합체로 존재하는 HM11208와 HM11206의 형질전환체는 N-말단의 메티오닌 잔기가 프라세싱 되지 않은 채 존재하나 HM11207, HM11212 및 HM11213의 형질전환체 발효 산물은 개시코돈인 메티오닌이 정확히 프라세싱되어 N-말단 메티오닌 잔기가 없는 것으로 확인되었다. The transformants of HM11208 and HM11206 overexpressed and present as normal dimers exist without the N-terminal methionine residues being processed, but the transformant fermentation products of HM11207, HM11212 and HM11213 are correctly processed with the initiation codon methionine. It was confirmed that there was no N-terminal methionine residue.

이상과 같은 실험들을 통해 IgG1 Fc 영역을 대장균에서 발현시 N-말단 서열의 차이에 의해 발현유무, 발현양, 이합체의 형성비율, N-말단 프라세싱 등에 차이가 나며 또한 이를 이용함으로써 개시 메티오닌 잔기가 제거된 Fc 영역을 대량으로 수득할 수 있음을 알 수 있다. 이렇게 수득된 IgG1 Fc 영역들은 생리활성 펩타이드에 결합되어 외래 아미노산의 부가에 의한 면역반응이 없이 생리활성 펩타이드의 혈중 반감기를 증가시키고 생리활성을 개선시키는데 유용하게 사용될 수 있다. Through the experiments described above, the expression of IgG1 Fc region in E. coli differs depending on the presence or absence of expression, amount of expression, formation rate of dimers, N-terminal processing, and the like. It can be seen that the removed Fc region can be obtained in large quantities. The IgG1 Fc regions thus obtained can be usefully used to increase the blood half-life and improve the physiological activity of the physiologically active peptide without the immune response by the addition of foreign amino acids.

<< 실시예Example 3> 인간 면역글로불린  3> human immunoglobulin IgG2IgG2 FcFc 영역의 발현벡터의 제작 Construction of Expression Vectors of Regions

<3-1> <3-1> IgG2IgG2 FcFc 영역의 발현벡터의 제작 Construction of Expression Vectors of Regions

IgG2의 힌지영역을 포함한 중쇄 Fc 영역을 클로닝하기 위해 상기 실시예에서 IgG4 Fc 영역을 클로닝하기 위해 실시한 방법과 동일한 RT-PCR을 수행하였다. 이때 서로 다른 N-말단 서열을 갖는 유전자를 증폭하기 위하여 하기와 같은 서열의 프라이머를 사용하였다.In order to clone the heavy chain Fc region including the hinge region of IgG2, the same RT-PCR was performed as in the above example to clone the IgG4 Fc region. In this case, primers of the following sequences were used to amplify genes having different N-terminal sequences.

5' 프라이머 서열5 'primer sequence G2MPPCSSG2MPPCSS 5' GGG AAT TCC ATA TGC CAC CGT GCC CAG CAC CAC CTG TGG CAG G 3'5 'GGG AAT TCC ATA TGC CAC CGT GCC CAG CAC CAC CTG TGG CAG G 3' G2MPCPSSG2MPCPSS 5' GGG AAT TCC ATA TGC CGT GCC CAG CAC CAC CTG TGG CAG GAC 3'5 'GGG AAT TCC ATA TGC CGT GCC CAG CAC CAC CTG TGG CAG GAC 3' G2MCPSSG2MCPSS 5' GGG AAT TCC ATA TGT GCC CAG CAC CAC CTG TGG CAG GAC 3'5 'GGG AAT TCC ATA TGT GCC CAG CAC CAC CTG TGG CAG GAC 3' G2MCCVSSG2MCCVSS 5' GGG AAT TCC ATA TGT GTT GTG TCG AGT GCC CAC CGT GCC CAG C 3'5 'GGG AAT TCC ATA TGT GTT GTG TCG AGT GCC CAC CGT GCC CAG C 3' G2MCVESSG2MCVESS 5' GGG AAT TCC ATA TGT GTG TCG AGT GCC CAC CGT GCC CAG CAC C 3'5 'GGG AAT TCC ATA TGT GTG TCG AGT GCC CAC CGT GCC CAG CAC C 3'

3' 프라이머는 5' CGC GGA TCC TCA TTT ACC CGG AGA CAG GGA GAG GCT CTT C 3'를 사용하였으며 각기 다른 N-말단를 갖는 유전자를 증폭시 동일하게 사용하였다. 이 후의 벡터로의 클로닝을 용이하게 하기 위해 5' 프라이머에는 NdeI 인식부위를, 3' 프라이머에는 BamHI 인식부위를 삽입하였다. 위의 프라이머쌍으로 증폭하여 IgG4 Fc 영역을 클로닝 할 때 사용한 벡터에 삽입하여 발현시키면 IgG2 Fc의 전체 힌지 아미노산 서열인 Glu-Arg-Lys-Cys-Cys-Val-Glu-Cys-Pro-Pro-Cys-Pro중 다음과 같은 서열을 포함한다. G2MPPCSS 프라이머로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pmPPCG2Fc이며 N-말단아미노산 서열이 메티오닌-프롤린-프롤린-시스테인으로 시작하여 IgG2의 CH2와 CH3의 DNA서열을 코딩하고 있고, 염기서열 분석 결과 서열번호 38의 염기서열을 가지며, 발현시 서열번호 39의 아미노산 서열을 가진다. G2MPCPSS 프라이머로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pmPCPG2Fc이며 N-말단 아미노산 서열이 메티오닌-프롤린-시스테인-프롤린으로 시작하여 IgG2의 CH2와 CH3의 DNA서열을 코딩하고 있고, 염기서열 분석 결과 서열번호 40의 염기서열을 가지며, 발현시 서열번호 41의 아미노산 서열을 갖는다. G2MCPSS 프라이머로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pmCPG2Fc이며 N-말단아미노산 서열이 메티오닌-시스테인-프롤린으로 시작하여 IgG2의 CH2와 CH3의 DNA서열을 코딩하고 있고, 염기서열 분석 결과 서열번호 42의 염기서열을 가지며, 발현시 서열번호 43의 아미노산 서열을 가진다. G2MCCVSS 프라이머로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pmCCVG2Fc이며 N-말단 아미노산 서열이 메티오닌-시스테인-시스테인-발린-글루타메이트-시스테인-프롤린-프롤린-시스테인-프롤린으로 시작하여 IgG2의 CH2와 CH3의DNA 서열을 코딩하고 있고, 염기서열 분석 결과 서열번호 44의 염기서열을 가지며, 발현시 서열번호 45의 아미노산 서열을 가진다. G2MCVESS 프라이머로 증폭된 유전자를 포함하는 플라스미드는 pmCVEG2Fc이며 N-말단 아미노산 서열이 메티오닌-시스테인-발린-글루타메이트-시스테인-프롤린-프롤린-시스테인-프롤린으로 시작하여 IgG2의 CH2와 CH3의 DNA 서열을 코딩하고 있고, 염기서열 분석 결과 서열번호 46의 염기서열을 가지며, 발현시 서열번호 47의 아미노산 서열을 가진다. 각기 제작된 발현벡터를 대장균 BL21(DE3)에 형질전환시켜 대장균 형질전환체 BL21/pmPPCPG2Fc(HM11214), BL21/pmPCPG2Fc(HM11215), BL21/pmCPG2Fc(HM11216) 및 BL21/pmCCVG2Fc(HM11217), BL21/pmCVEG2Fc(HM11218)을 제조하였다.The 3 'primer was used as 5' CGC GGA TCC TCA TTT ACC CGG AGA CAG GGA GAG GCT CTT C 3 'and the same gene was used for amplification with different N-terminus. In order to facilitate cloning into the vector afterwards, a NdeI recognition site was inserted into the 5 'primer and a BamHI recognition site was inserted into the 3' primer. When amplified with the above primer pairs, the IgG4 Fc region was inserted into the vector used for cloning and expressed. Glu-Arg-Lys-Cys-Cys-Val-Glu-Cys-Pro-Pro-Cys, which is the entire hinge amino acid sequence of IgG2 Fc, was expressed. -Pro includes the following sequence. The plasmid containing the gene amplified with the G2MPPCSS primer is pmPPCG2Fc, and the N-terminal amino acid sequence starts with methionine-proline-proline-cysteine and encodes the DNA sequences of CH2 and CH3 of IgG2. Has the nucleotide sequence and has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 39 at the time of expression. The plasmid containing the gene amplified by the G2MPCPSS primer was pmPCPG2Fc, and the N-terminal amino acid sequence of the DNA sequence of CH2 and CH3 of IgG2, starting with methionine-proline-cysteine-proline, was analyzed by SEQ ID NO: 40. Has the nucleotide sequence and, when expressed, has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 41. The plasmid containing the gene amplified with the G2MCPSS primer is pmCPG2Fc, and the N-terminal amino acid sequence starts with methionine-cysteine-proline, and encodes the DNA sequence of CH2 and CH3 of IgG2. Has an amino acid sequence of SEQ ID NO: 43 at the time of expression. The plasmid containing the gene amplified with the G2MCCVSS primer is pmCCVG2Fc and the N-terminal amino acid sequence starts with methionine-cysteine-cysteine-valine-glutamate-cysteine-proline-proline-cysteine-proline, starting with the DNA sequences of CH2 and CH3 of IgG2. It encodes and has the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 44 as a result of nucleotide sequence analysis, and has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 45 at the time of expression. The plasmid containing the gene amplified with the G2MCVESS primer is pmCVEG2Fc and the N-terminal amino acid sequence encodes the DNA sequences of CH2 and CH3 of IgG2 starting with methionine-cysteine-valine-glutamate-cysteine-proline-proline-cysteine-proline And, as a result of nucleotide sequence analysis, it has the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 46, and has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 47 at the time of expression. E. coli BL21 (DE3) was transformed into the E. coli transformants BL21 / pmPPCPG2Fc (HM11214), BL21 / pmPCPG2Fc (HM11215), BL21 / pmCPG2Fc (HM11216) and BL21 / pmCCVG2Fc (HM11217), BL2FpmC. (HM11218) was prepared.

<3-2> 발현 및 정제, N-말단 서열 확인<3-2> Expression and Purification, N-terminal Sequence Identification

IgG4 Fc와 같이 상기 실시예에서 수득한 미생물 형질전환체들을 발효기(Marubishi사)에 접종하여 발효시킨 후 면역글로불린 Fc 영역 단편의 발현 유무를 확인하였다. 발현조건은 상기 실시예들에서 실시한 방법과 크게 다르지 않으며 발현시 온도, 발현배지 조성, 발현유도물질의 농도 등 다양한 조건으로 발현을 유도하여 과발현됨을 환원조건의 SDS-PAGE 전기영동을 통해 확인하였다. 도 9는 발효액 일부를 2 x 단백질 점적 버퍼와 동량으로 섞은 후 15% SDS-PAGE에 전기영동 한 것으로서 레인 1은 대조군으로 사용한 IgG4 Fc 단편이며 레인 2-6은 HM11214, HM11215, HM11216, HM11217 및 HM11218 형질전환체의 발현을 본 것이다. 도 9에서 알 수 있듯이 실험에 사용한 다섯 종류의 형질전환체 모두 과발현됨을 알 수 있다. 각 발현산물의 이량체의 함량을 조사하기 위해 상기 실시예와 동일한 방법으로 세포를 파쇄 후 불용성 분획을 리폴딩 한 뒤 단백질 A 컬럼을 통해 Fc 단편영역만을 정제하였다. 정제된 각기 발현 산물들은 DTT나 베타-머캅토에탄올과 같은 환원제를 제거한 단백질 점적 버퍼와 섞은 후 15% SDS-PAGE ( Criterion Gel, Bio-Rad)에 전기 영동하였다. 전기 영동이 끝난 젤은 coomassie brilliant 염색약으로 염색하여 단백질 밴드를 확인하였다. 도 10은 전기영동 한 결과를 나타낸 것으로 레인 1과 7은 대조군으로 사용한 IgG4 Fc 단편이며, 레인 2-6은 각기 HM11214, HM11215, HM11216, HM11217 그리고 HM11218 형질전환체의 이량체를 나타내고 있다. 도 10에서 알 수 있듯이 각 형질전환체로부터 발현되는 산물들은 N-말단 서열의 차이 혹은 발현 조건의 차이 등에 따라 약간의 차이를 보이고 있으나 이량체를 형성함을 알 수 있다. 이렇게 형성되는 이량체들의 N-말단 서열에서 개시 메티오닌 잔기가 프라세싱 되는지를 확인키 위해 앞서 수행했던 동일한 방법으로 기초과학 지원연구소 서울 분소에 이량체의 N-말단 서열을 의뢰한 결과 두 번째 아미노산 잔기가 프롤린으로 시작하는 서열을 갖는 HM11214, HM11215 형질전환체의 산물이 개시 메티오닌잔기가 제거됨을 확인하였다. 이상과 같은 실험들을 통해 IgG2 Fc 영역들도 대장균에서 대량으로 발현시킬 수 있으며 N-말단 서열의 차이에 의해 발현 유무, 발현양, 이량체의 형성비율, N-말단 프라세싱 등에 차이가 나며 또한 이를 이용함으로써 개시 메티오닌 잔기가 제거된 Fc 영역을 대량으로 수득할 수 있음을 알 수 있다. 이렇게 수득된 IgG2 Fc 영역들은 생리활성 펩타이드에 결합되어 외래 아미노산의 부가에 의한 면역반응이 없이 생리활성 펩타이드의 혈중 반감기를 증가시키고 생리활성을 개선시키는데 유용하게 사용될 수 있다.After inoculating the microbial transformants obtained in the above example with IgG4 Fc in a fermentor (Marubishi), the expression of immunoglobulin Fc region fragments was confirmed. The expression conditions were not significantly different from the methods performed in the above examples, and it was confirmed by SDS-PAGE electrophoresis of reducing conditions that the expression was induced by a variety of conditions such as temperature, expression medium composition, the concentration of the expression inducer. FIG. 9 shows the same amount of fermentation broth mixed with 2 x protein drop buffer and electrophoresed on 15% SDS-PAGE. Lane 1 is an IgG4 Fc fragment used as a control and lanes 2-6 are HM11214, HM11215, HM11216, HM11217 and HM11218. The expression of the transformants is seen. As can be seen in Figure 9 it can be seen that all five kinds of transformants used in the experiment is overexpressed. In order to examine the dimer content of each expression product, the cells were crushed in the same manner as in the above example, and after refolding the insoluble fraction, only the Fc fragment region was purified through the Protein A column. Purified individual expression products were electrophoresed on 15% SDS-PAGE (Criterion Gel, Bio-Rad) after mixing with protein drop buffer which had been reduced with reducing agents such as DTT or beta-mercaptoethanol. After the electrophoresis gel was stained with coomassie brilliant dye, the protein band was confirmed. 10 shows the results of electrophoresis, lanes 1 and 7 are IgG4 Fc fragments used as controls, and lanes 2-6 represent dimers of HM11214, HM11215, HM11216, HM11217 and HM11218 transformants, respectively. As can be seen in Figure 10, the products expressed from each transformant showed a slight difference depending on the difference in the N-terminal sequence or the expression conditions, but it can be seen that forms a dimer. The second amino acid residue was obtained by requesting the N-terminal sequence of the dimer to the Seoul Institute of Basic Science in the same manner as previously performed to confirm whether the starting methionine residue was processed in the N-terminal sequence of the dimers thus formed. It was confirmed that the products of the HM11214 and HM11215 transformants having sequences starting with proline are removed from the starting methionine residue. Through the above experiments, IgG2 Fc regions can also be expressed in E. coli in a large amount, and there are differences in the presence or absence of expression, the amount of expression, the formation rate of dimers, and the N-terminal processing by the difference of N-terminal sequence. It can be seen that a large amount of the Fc region from which the starting methionine residue has been removed can be obtained. The IgG2 Fc regions thus obtained can be usefully used to increase the blood half-life and improve the physiological activity of the physiologically active peptide without the immune response by the addition of foreign amino acids.

<< 실시예Example 4> 활성효소 면역측정에 의한  4> By activating enzyme immunoassay C1qC1q 결합능Binding capacity 확인 Confirm

상기 실시예 <1-2>에서 대장균 형질전환체로부터 발현되어 정제된 면역글로불린 Fc 영역 단백질들이 인간 C1q와 결합하는지 여부를 확인하기 위해, 하기와 같이 활성효소 면역측정 분석법(ELISA)을 수행하였다. 형질전환체 HM11200, HM11201으로부터 생산된 면역글로불린 Fc 영역 시료와 비교군으로 당이 결합되어 있는 면역글로불린(IVIGG-글로불린 에스, 녹십자 PBM)을 10 mM 카보네이트 완충액(pH 9.6)에 1 ㎍/㎖의 농도로 준비하였다. 준비된 시료를 96-웰 플레이트(Nunc)에 웰당 200 ng의 양으로 분주한 후 4℃에서 밤새 코팅한 다음, 웰 플레이트를 PBS-T 용액(137 mM NaCl, 2 mM KCl, 10 mM Na2HPO4, 2 mM KH2PO4, 0.05% 트윈 20)으로 3번 세척하였다. 소 혈청 알부민을 1%의 농도로 PBS-T 용액에 용해시켜 준비한 차단(blocking) 완충액 250 ㎕를 각 웰에 첨가한 후, 상온에서 1시간 동안 방치하고 동일한 PBS-T 용액으로 3번 세척하였다. 표준액과 시료를 적당한 농도로 PBS-T 용액으로 희석한 후 항체가 코팅된 웰에 점적하여 상온에서 1시간 동안 방치시켜 반응시킨 후 다시 PBS-T 용액으로 3번 세척하였다. 차단반응이 완료된 플레이트에 2 ㎍/㎖ C1q(R&D systems사)를 첨가한 후 2시간 동안 상온에서 반응시켰으며, 반응이 완료된 플레이트를 상기 PBS-T 용액으로 6번 세척하였다. 인간의 항-인간 C1q 항체-퍼옥시다제 컨쥬게이트(Biogenesis사, 미국)를 차단 완충용액에 1000:1로 희석하여 각 웰에 200 ㎕씩 점적한 후 1시간 동안 상온에서 반응시켰다. 반응이 끝난 뒤 각 웰을 PBS-T 용액으로 3번 세척한 후 발색용액 A와 B(칼라-A-안정화 퍼옥시다제 [Color A-Stabilized peroxide] 용액 및 칼라 B-안정화 크로모젠 [Color B-stabilized chromogen] 용액, DY 999, R&D Systems사)를 동량으로 혼합하여 각 웰에 200 ㎕씩 첨가하고 30분간 방치하였다. 그 후에 반응 정지용액인 2 M 황산을 50 ㎕씩 첨가하여 반응을 정지시켰다. 반응이 완료된 웰 플레이트는 마이크로플레이트 판독기(Molecular Device사)를 이용하여 450 ㎚ 파장에서 표준액과 검액의 흡광도를 측정하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다. In order to confirm whether the immunoglobulin Fc region proteins expressed and purified from the E. coli transformants in Example <1-2> bind human C1q, an activator immunoassay assay (ELISA) was performed as follows. The immunoglobulin Fc region samples produced from the transformants HM11200 and HM11201 were compared with the immunoglobulin (IVIGG-globulin S, green cross PBM) to which the sugar was bound as a control group in a concentration of 1 μg / ml in 10 mM carbonate buffer (pH 9.6). It was prepared. Prepared samples were dispensed in 96-well plates (Nunc) at an amount of 200 ng per well and coated overnight at 4 ° C., and the well plates were then coated with PBS-T solution (137 mM NaCl, 2 mM KCl, 10 mM Na 2 HPO 4). , 2 mM KH 2 PO 4 , 0.05% Tween 20). 250 μl of blocking buffer prepared by dissolving bovine serum albumin in PBS-T solution at a concentration of 1% was added to each well, then left at room temperature for 1 hour and washed three times with the same PBS-T solution. After diluting the standard solution and the sample with an appropriate concentration of PBS-T solution, it was added dropwise to the antibody-coated wells and allowed to react at room temperature for 1 hour and then washed three times with PBS-T solution. After addition of 2 μg / ml C1q (R & D systems) to the plate, the reaction was performed at room temperature for 2 hours, and the plate was washed 6 times with the PBS-T solution. Human anti-human C1q antibody-peroxidase conjugate (Biogenesis, USA) was diluted 1000: 1 in blocking buffer, and 200 μl was added to each well and allowed to react at room temperature for 1 hour. After completion of the reaction, each well was washed three times with PBS-T solution, followed by color solution A and B (Color A-Stabilized peroxide solution and color B-stabilized chromogen [Color B- stabilized chromogen] solution, DY 999, R & D Systems, Inc. was mixed in the same amount, and 200 μl was added to each well and left for 30 minutes. Thereafter, 50 µl of 2 M sulfuric acid, the reaction terminating solution, was added to stop the reaction. The reaction well plate was measured by using a microplate reader (Molecular Device), the absorbance of the standard solution and the sample at 450 nm wavelength, the results are shown in FIG.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 대장균에서 생산된 면역글로불린 Fc 영역 단백질들은 당이 있는 것에 비해 현저히 저하된 C1q에 대한 결합능을 나타내기 때문에, 생리활성 폴리펩타이드와의 결합단백질 형성시 캐리어로 사용되어 인체에 투여되는 경우에도 세포독성, 염증 등의 면역반응을 유발할 위험성이 매우 낮음을 알 수 있다.As shown in Figure 2, the immunoglobulin Fc region proteins produced in Escherichia coli according to the present invention shows a markedly lower binding ability to C1q compared to the presence of sugar, so as a carrier when forming a binding protein with a physiologically active polypeptide. Even when used and administered to the human body can be seen that the risk of causing an immune response, such as cytotoxicity, inflammation is very low.

<< 실시예Example 5> 활성 효소 면역 측정에 의한 인간  5> Human by enzyme activity immunoassay FcFc γγ RIRI , , RcRc γγ RIIIRIII , , FcRnFcRn αβαβ 22 과의 Of 결합능Binding capacity 확인 Confirm

면역글로불린 Fc는 생체내 혈액세포의 수용체인 FcγRI, RcγRIII와 결합하여 항체 의존적 세포독성과 같은 이펙터 기능을 수행하는 것으로 알려져 있다. 대장균에서 생산한 면역글로불린 Fc도 이와 같은 이펙터 기능을 일으키는지를 알아보기 위해 각 수용체를 수득 후 활성 효소 면역 측정법을 하여 그 결합능을 확인하였다. 또한 면역글로불린의 생체 내 대사에 영향을 미치는 것으로 알려진 FcRn 수용체와의 결합능을 확인하기 위해 동일한 방법으로 시험을 수행하였다Immunoglobulin Fc binds to FcγRI and RcγRIII receptors for blood cells in vivo It is known to perform effector functions such as antibody dependent cytotoxicity. In order to determine whether the immunoglobulin Fc produced in E. coli also causes such effector function, the binding capacity was confirmed by activating enzyme immunoassay after obtaining each receptor. In addition, tests were performed in the same manner to confirm the binding ability with FcRn receptors known to affect the in vivo metabolism of immunoglobulins.

<5-1> 인간 <5-1> human FcFc γγ RIRI , , RcRc γγ RIIIRIII , , FcRnFcRn αβαβ 22 발현 세포주의 확립  Establishment of Expression Cell Lines

인간 말초혈액 단핵구로부터 전체 리보뉴클레오타이드를 키트(Quiagen, Cat. no. )를 사용하여 분리한 후, 이것을 모체로 하여 역전사 중합반응과 중합반응으로 인간 FcγRI, RcγRIII, FcRnαβ2의 세포 밖 리간드 결합 부분의 유전자 서열을 얻어 GST(glutathione S-transferase) 유전자와 연결하여 디하이드로포레이트 리덕테이즈 발현 유전자가 들어있는 동물세포 발현용 벡터로 클로닝하였다. 상기 제조된 pHM000 플라즈미드로 중국 햄스터 난소 세포를 형질 전환하기 위해 6cm 배양 접시에 1×106세포를 접종하여 37℃, 5% CO2 항온기에서 24시간 배양 한 후, Opti-MEM (Gibco., Cat. no. 31985-070)으로 2회 세척하였다. 10ug의 pHM000 플라즈미드가 들어있는 1ml의 Opti-MEM에 LipofectamineTM Reagent(Invitrogen, Cat. no. 18324-020) 1ml을 혼합하여 상온에서 20분간 반응시킨 후, 준비된 중국 햄스터 난소 세포에 골고루 넣어주고, 18시간 동안 37℃, 5% CO2 항온기에서 배양한 후, 다시 10% 소태아 혈청과 1% 페니실린-스트렙토마이신이 포함된 DMEM/F12 배양배지로 교환하여 48시간 동안 배양하였다. 형질 전환된 세포주를 선별하기 위해 10% 투석 소태아 혈청(dialyzed fetal bovine serum)과 1% 페니실린-스트렙토마이신, 그리고 800ug/ml의 geneticin(Mediatech, Cat. No. 61-234RG)이 들어있는 α-MEM(Welgene, Cat. no. LM008-02) 선별 배지에 0.5% 트립신(trypsin, Gibco., Cat. no. 15400-054) 처리와 원심분리를 통해 얻어진 세포주를 모두 T25 배양용기 (Nunc)로 옮겨 접종한 후, 37℃, 5% CO2 항온기에서 배양하고, 형질 전환되어 선별된 세포주가 배양 용기에 90% 이상 되도록 배양하였다. 선별된 세포주의 FcγRI, RcγRIII, 그리고 FcRnαβ2 발현 양을 증가시키기 위해 메토트렉세이트(MTX, Sigma, Cat. no. M-8407)를 20nM부터 20nM 단위로 2주마다 증가시키며 37℃, 5% CO2 항온기에서 배양하였다. Whole ribonucleotides were isolated from human peripheral blood monocytes using a kit (Quiagen, Cat. No.), Followed by reverse transcription and polymerization of the extracellular ligand binding portion of human FcγRI, RcγRIII, and FcRnαβ 2 . Gene sequences were obtained and linked to the GST (glutathione S-transferase) gene and cloned into an animal cell expression vector containing a dihydrofolate reductase expression gene. In order to transform Chinese hamster ovary cells with the prepared pHM000 plasmid, 1 × 10 6 cells were inoculated in a 6 cm culture dish and incubated in a 37 ° C., 5% CO 2 incubator for 24 hours, followed by Opti-MEM (Gibco., Cat no. 31985-070). 1ml of LipofectamineTM Reagent (Invitrogen, Cat. No. 18324-020) was mixed with 1ml Opti-MEM containing 10ug of pHM000 plasmid and reacted at room temperature for 20 minutes, and then evenly put into prepared Chinese hamster ovary cells, and 18 hours After incubation in a 37 ° C., 5% CO 2 incubator, it was further replaced with DMEM / F12 culture medium containing 10% fetal calf serum and 1% penicillin-streptomycin and cultured for 48 hours. Α- containing 10% dialyzed fetal bovine serum, 1% penicillin-streptomycin, and 800 ug / ml geneticin (Mediatech, Cat. No. 61-234RG) for selection of transformed cell lines. Cell lines obtained through 0.5% trypsin (trypsin, Gibco., Cat. No. 15400-054) treatment and centrifugation in MEM (Welgene, Cat. No.LM008-02) selection medium were transferred to T25 culture vessel (Nunc). After inoculation, the cells were cultured at 37 ° C. in a 5% CO 2 incubator, and cultured so that the transformed and selected cell lines were 90% or more in the culture vessel. To increase the amount of FcγRI, RcγRIII, and FcRnαβ 2 expression in selected cell lines, methotrexate (MTX, Sigma, Cat. No.M-8407) was increased every 20 weeks from 20nM to 20nM in 37 ° C, 5% CO 2 thermostat. Incubated at.

<5-2> 인간 <5-2> human FcFc γγ RIRI , , RcRc γγ RIIIRIII , , FcRnFcRn αβαβ 22 의 생산 및 정제Production and refining

FcγRI, RcγRIII, 그리고 FcRnαβ2를 얻기위해 Cell Factory(Nunc, Cat. no. 170009)에 factory당 3.5×108세포를 접종하여 37℃, 5% CO2 항온기에서 48시간 동안 배양하고, PBS로 Factory 1개당 1리터씩 2번씩 수세한 후, 0.3mM sodium butyrate(Sigma, Cat. no. B-5887)가 포함된 생산 배지인 CHO-A-SFM을 1리터씩 넣어주고 33℃, 5% CO2 항온기에서 배양하며 2일 마다 7회 동안 발현 상등액을 회수하였다. 회수한 발현 상등액은 원심분리하여 0.22um 여과 장치(Corning)로 여과하고 농축장치(PALL, Cat. no. PN OS010C70)로 농축한 후, chelating sepharose FF resin(Amersharm pharmacia, Cat. no. 17-0575-02)에 0.1M 황화니켈(Sigma, Cat. no. N4887)을 결합시킨 컬럼에 흘려 FcγRI, RcγRIII, FcRnαβ2의 GST가 니켈에 결합되도록 하였다. 결합된 FcγRI, RcγRIII, FcRnαβ2는 50mM NaPi(pH 8.0), 300mM NaCl, 250mM imidazole을 이용하여 컬럼으로부터 분리하여 정제하였다. Inoculate 3.5 × 10 8 cells per factory at Cell Factory (Nunc, Cat. No. 170009) to obtain FcγRI, RcγRIII, and FcRnαβ 2 , and incubate for 48 hours at 37 ° C., 5% CO 2 incubator, and factory with PBS. After washing twice with 1 liter of water, add 1 liter of CHO-A-SFM, a production medium containing 0.3mM sodium butyrate (Sigma, Cat. No.B-5887), 33 ℃, 5% CO 2 The culture supernatant was recovered for 7 times every 2 days while incubating in a thermostat. The recovered supernatant was centrifuged, filtered through a 0.22um filtration device (Corning), concentrated with a concentrator (PALL, Cat. No. PN OS010C70), and then chelating sepharose FF resin (Amersharm pharmacia, Cat. No. 17-0575). G02 of FcγRI, RcγRIII, FcRnαβ 2 was allowed to bind to nickel by flowing a column bound to 0.1 M nickel sulfide (Sigma, Cat. No. N4887). Bound FcγRI, RcγRIII, FcRnαβ 2 were purified from the column using 50 mM NaPi (pH 8.0), 300 mM NaCl, 250 mM imidazole.

<5-3> <5-3> FcFc γγ RIRI 과의  Of 결합능Binding capacity 확인 Confirm

실시예 <6-2>에서 정제된 FcγRI을 0.75ug/ml의 농도로 PBS(pH 7.4)로 희석한 후, 96-well 플레이트(Nunc, Maxisorp)에 웰 당 100ul씩 분주하여 4℃ 냉장 상태에서 18시간 동안 반응시켜 웰의 바닥에 결합되도록 하였다. 96-well 플레이트를 PBS(pH 7.4)에 0.05% Tween-20(Amresco, Cat. no. 0777))이 첨가된 수세용 완충용액을 웰당 300ul씩 분주하여 3번 수세한 후, 웰의 바닥에 불필요한 물질의 결합을 막이 위해 PBS(pH 7.4)에 0.1% Tween-20과 3% BSA(bovine serum albumin, Amresco, Cat. no. 0332)이 첨가된 분석용 완충용액을 웰 당 300ul씩 분주하여 37℃ 항온기에서 1시간 동안 반응시키고, 반응액을 웰로부터 모두 제거하였다. 실시예 2에서 정제된 HM11200과 HM11201 산물, 그리고 대조군으로 당쇄가 존재하는 사람 유래 serum IgG와 serum IgG를 papain 처리하여 분리한 Fc를 분석용 완충용액에 9ug/ml의 농도로 희석한 후, 다시 분석용 완충용액으로 1/3씩 7단계까지 희석하여 96-well 플레이트에 웰 당 100ul씩 분주하여 25℃에서 일정하게 흔들어주면서 2시간 동안 반응시키고, 수세용 완충용액으로 6번 수세하였다. 웰 바닥의 FcγRI에 결합한 HM11200과 HM11201 산물, 그리고 대조군을 확인하기 위해 이러한 물질들과 결합할 수 있는 HRP가 붙어있는 염소 유래의 인간항체 중쇄에 대한 항체(Chemicon, AP309P)를 분석용 완충용액에 1/10000으로 희석하여 웰당 100ul씩 분주하여 25℃에서 일정하게 흔들어주며 2시간 동안 반응시킨 후, 수세용 완충용액으로 6번 수세하고, 항체에 붙어있는 HRP와 반응할 수 있는 기질(BD bioscience, Cat. no. 555214)을 웰당 100ul씩 넣어주어 25℃에서 20분 동안 반응시켰다. 반응이 끝나면 더 이상 반응이 되지 않도록 2N 황산용액인 반응 정지용액을 넣어주고 ELISA reader(Molecular Devices, microplate reader)를 이용하여 450nm의 파장에서 발색 정도를 측정하였다. 도 3에서 알 수 있듯이 대장균에서 생산한 Fc는 FcγRI와 거의 결합하지 않으며 당쇄가 있는 사람 유래 IgG와 Fc의 경우는 강하게 결합함을 알 수 있다.The FcγRI purified in Example <6-2> was diluted with PBS (pH 7.4) at a concentration of 0.75 ug / ml, and then dispensed by 100ul per well into a 96-well plate (Nunc, Maxisorp) at 4 ° C. in a cold state. The reaction was allowed to bind for 18 hours to the bottom of the well. Dispense a 96-well plate in PBS (pH 7.4) and wash three times with 300 ul per well of flushing buffer with 0.05% Tween-20 (Amresco, Cat. No. 0777)). In order to prevent the binding of substances, analytical buffer solution containing 0.1% Tween-20 and 3% BSA (bovine serum albumin, Amresco, Cat. No. 0332) was added to PBS (pH 7.4) at 300 ul per well. The reaction was continued for 1 hour in a thermostat and the reaction solution was removed from the wells. HC11200 and HM11201 products purified in Example 2, and Fc separated by papain treatment of human-derived serum IgG and serum IgG with sugar chains as a control were diluted to 9 ug / ml in assay buffer, and then analyzed again. Diluted to 7 steps of 1/3 each with a buffer solution, and dispensed 100ul per well to a 96-well plate and reacted for 2 hours with constant shaking at 25 ℃, and washed with a wash buffer six times. HM11200 and HM11201 products bound to FcγRI at the bottom of the well, and antibodies to the goat-derived human antibody heavy chain (Chemicon, AP309P) with HRP attached to identify these controls in assay buffer 1 Dilute with 10000 / well and dispense 100ul per well, shake at 25 ℃ for 2 hours, wash with water buffer 6 times, and react with HRP attached to the antibody (BD bioscience, Cat no.555214) was added to 100ul per well and reacted at 25 ° C for 20 minutes. After the reaction, the reaction stop solution of 2N sulfuric acid solution was added to stop the reaction. The color development was measured at 450 nm using an ELISA reader (Molecular Devices, microplate reader). As can be seen in Figure 3 Fc produced in Escherichia coli hardly binds to FcγRI, it can be seen that in the case of human-derived IgG and Fc with a sugar chain strongly bind.

<5-4> <5-4> FcFc γγ RIIIRIII 결합능Binding capacity 확인 Confirm

실시예 <1-2>에서 정제된 HM11200과 HM11201 산물, 그리고 대조군으로 당쇄가 존재하는 사람 유래 serum IgG와 serum IgG를 파파인(papain) 처리하여 분리한 Fc를 각각 9ug/ml의 농도로 카보네이트 완충용액(pH 9.0)으로 희석한 후, 다시 카보네이트 완충용액으로 1/3씩 7단계 희석하여 96-well 플레이트(Nunc, Maxisorp)에 웰당 100ul씩 분주하여 4℃ 냉장 상태에서 18시간 동안 반응시켜 웰의 바닥에 결합되도록 하였다. 96-웰 플레이트를 PBS(pH 7.4)에 0.05% Tween-20(Amresco, Cat. no. 0777))이 첨가된 수세용 완충용액을 300ul씩 분주하여 3번 수세한 후, 웰의 바닥에 불필요한 물질의 결합을 막이 위해 PBS(pH 7.4)에 0.05% Tween-20과 5% 탈지분유(Difco, Cat. no. 232100)이 첨가된 분석용 완충용액을 웰당 300ul씩 분주하여 37℃ 항온기에서 1시간 동안 반응시키고, 반응액을 웰로부터 모두 제거하였다. 실시예 4-2에서 정제된 FcγRIII를 분석용액에 1ug/ml의 농도로 희석하여 96-well 플레이트에 웰당 100ul씩 분주하여 25℃에서 일정하게 흔들어주면서 2시간 동안 반응시키고, 수세용 완충용액으로 6번 수세한 후, HM11200과 HM11201 산물, 그리고 대조군에 결합한 FcγRIII의 GST(glutathion s-transferase)와 결합할 수 있는 토끼 유래의 항-GST 항체(Chemicon, AB3282)를 분석용 완충용액에 1/10000으로 희석하여 웰당 100ul씩 분주하고 25℃에서 일정하게 흔들어주며 2시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 후, 수세용 완충용액으로 6번 수세하고 항체에 결합할 수 있는 토끼항체에 대한 항체를 분석용 완충용액에 1/7500되게 희석하여 웰당 100ul씩 분주하였다. Products of HM11200 and HM11201 purified in Example <1-2>, and Fc separated by papain treatment of serum IgG and serum IgG derived from humans with sugar chain as a control group at a concentration of 9 ug / ml After diluting with (pH 9.0), diluting with 1/3 steps of carbonate buffer solution 7 times and dispensing 100ul per well to 96-well plate (Nunc, Maxisorp) and reacting for 4 hours at 4 ℃ refrigerated state It was bound to. The 96-well plate was washed three times by dispensing 300 ul of washing buffer with PBS (pH 7.4) and 0.05% Tween-20 (Amresco, Cat. No. 0777)) and washing three times. In order to prevent the binding of PBS (pH 7.4), 0.05% Tween-20 and 5% skim milk powder (Difco, Cat. No. 232100) were added to the assay buffer solution at 300ul per well for 1 hour in a 37 ℃ thermostat. The reaction was removed from the wells. The FcγRIII purified in Example 4-2 was diluted in the assay solution at a concentration of 1 ug / ml, and 100ul per well was dispensed into a 96-well plate and reacted for 2 hours with constant shaking at 25 ° C. After washing, the rabbit-derived anti-GST antibody (Chemicon, AB3282) capable of binding to HM11200 and HM11201 products and FcγRIII GST (glutathion s-transferase) bound to the control was assayed at 1/10000 in the assay buffer. After diluting, aliquot 100ul per well and constantly reacting at 25 ° C for 2 hours. After completion of the reaction, the cells were washed six times with a washing buffer and the antibody against the rabbit antibody capable of binding to the antibody was diluted to 1/7500 in the assay buffer and dispensed by 100ul per well.

25℃에서 일정하게 흔들어주면서 2시간 동안 반응시킨 후, 수세용 완충용액으로 6번 수세하여 실시예 <6-4>에서와 같이 기질을 넣고 ELISA reader로 발색 정도를 측정하였다. 도 4에서 알 수 있듯이 대장균에서 생산한 Fc는 FcγRIII와 거의 결합하지 않으며 당쇄가 있는 사람 유래 IgG와 Fc의 경우는 강하게 결합함을 알 수 있다.After the reaction for 2 hours with a constant shaking at 25 ℃, washed six times with a wash buffer solution to put the substrate as in Example <6-4> and the color development was measured by ELISA reader. As can be seen in Figure 4 Fc produced in Escherichia coli hardly binds to FcγRIII, and human-derived IgG with Fc chains can be seen that the strong binding.

<5-5> <5-5> FcRnFcRn αβαβ 22 결합능Binding capacity 확인 Confirm

실시예 <1-2>에서 정제된 HM11200과 HM11201 산물, 그리고 대조군으로 당쇄가 존재하는 사람 유래 serum IgG와 serum IgG를 papain 처리하여 분리한 Fc를 각각 20ug/ml의 농도로 카보네이트 완충용액(pH 9.0)으로 희석한 후, 다시 카보네이트 완충용액으로 1/3씩 7단계 희석하여 96-well 플레이트(Nunc, Maxisorp)에 웰당 100ul씩 분주하여 4℃ 냉장 상태에서 18시간 동안 반응시켜 웰의 바닥에 결합되도록 하였다. 96-well 플레이트를 PBS(pH 7.4)에 0.05% Tween-20(Amresco, Cat. no. 0777))이 첨가된 수세용 완충용액을 300ul씩 분주하여 3번 수세한 후, 웰의 바닥에 불필요한 물질의 결합을 막이 위해 PBS(pH 7.4)에 0.05% Tween-20과 0.5% BSA(bovine serum albumin, Amresco, Cat. no. 0332)이 첨가된 분석용 완충용액을 웰당 300ul씩 분주하여 37℃ 항온기에서 1시간 동안 반응시키고, 반응 액을 웰로부터 모두 제거하였다. 실시예 6-2에서 정제된 FcRnαβ2를 분석용액에 3ug/ml의 농도로 희석하여 96-웰 플레이트에 웰당 100ul씩 분주하여 25℃에서 일정하게 흔들어주면서 2시간 동안 반응시키고, 수세용 완충용액으로 6번 수세한 후, HM11200과 HM11201 산물, 그리고 대조군에 결합한 FcRnαβ2의 GST(glutathion s-transferase)와 결합할 수 있는 토끼 유래의 항-GST 항체(Chemicon, AB3282)를 분석용 완충용액에 1/10000으로 희석하여 웰 당 100ul씩 분주하고 25℃에서 일정하게 흔들어주며 2시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 후, 수세용 완충용액으로 6번 수세하고 항체에 결합할 수 있는 토끼항체에 대한 항체를 분석용 완충용액에 1/7500되게 희석하여 웰당 100ul씩 분주하였다. 25℃에서 일정하게 흔들어주면서 2시간 동안 반응시킨 후, 수세용 완충용액으로 6번 수세하여 실시예 2에서와 같이 기질을 넣고 ELISA reader로 발색 정도를 측정하였다. 도 5에서 알 수 있듯이 대장균에서 생산한 Fc도 사람 유래 천연형 IgG와 당쇄가 존재하는 Fc의 경우와 마찬가지로 강하게 결합함을 알 수 있다.HM11200 and HM11201 products purified in Example <1-2>, and Fc isolated from papain treatment with serum-derived and IgG-derived human serum IgG as a control group at a concentration of 20 ug / ml (pH 9.0) ), Then dilute 7 times with 1/3 steps of carbonate buffer solution and dispense 100ul per well into 96-well plate (Nunc, Maxisorp) and react for 18 hours at 4 ℃ refrigerated to bind to the bottom of well. It was. Dispose of 96-well plates in PBS (pH 7.4) and washing them three times by dispensing 300 ul of washing buffer with 0.05% Tween-20 (Amresco, Cat. No. 0777)) and washing them three times. In order to prevent the binding of PBS (pH 7.4), 0.05% Tween-20 and 0.5% BSA (bovine serum albumin, Amresco, Cat. No. 0332) were added to the assay buffer at 300ul per well. The reaction was carried out for 1 hour, and the reaction solution was removed from the wells. Dilute FcRnαβ 2 purified in Example 6-2 to a concentration of 3 ug / ml in the assay solution and dispense 100 ul per well into a 96-well plate and react for 2 hours with constant shaking at 25 ° C. After washing six times, rabbit-derived anti-GST antibody (Chemicon, AB3282) capable of binding to HM11200 and HM11201 products and FcRnαβ 2 GST (glutathion s-transferase) bound to the control group was added to the assay buffer. Diluted to 10000 and dispensed 100ul per well and stirred for 2 hours at constant shaking at 25 ℃. After completion of the reaction, the cells were washed six times with a washing buffer and the antibody against the rabbit antibody capable of binding to the antibody was diluted to 1/7500 in the assay buffer and dispensed by 100ul per well. After the reaction for 2 hours with constant shaking at 25 ℃, washed six times with water-washing buffer solution to put the substrate as in Example 2 and the color development was measured by ELISA reader. As can be seen in Figure 5 Fc produced in E. coli also strongly binds to human-derived native IgG and Fc as in the presence of sugar chains.

<< 실시예Example 6> 인간 적혈구 생성 촉진인자 결합체 제조 및  6> Preparation of human erythrocyte production promoter 약물동력학Pharmacokinetics

<6-1> 인간 적혈구 생성 촉진인자의 제조<6-1> Preparation of Human Red Blood Cell Promoting Factor

인간 적혈구 생성 촉진인자(Erythropoietin; EPO)의 결합체를 제조하기 위해, 우선 EPO 유전자를 혈액으로부터 RT-PCR로 얻은 후, pBluescript Ⅱ(Stratagen사) 벡터에 클로닝하여 pBlueEP 벡터를 제작하였다. EPO 유전자를 동물세포 발현벡터인 pCMV/dhfr-(pCDNA3.1(Invitrogen사)에 dhfr 유전자를 삽입한 벡터)로 옮기기 위해 상기 벡터 pBlueEP를 HindⅢ와 BamHI 제한효소로 절단하여 EPO 유전자를 포함하는 절편을 얻은 후 동일한 제한효소로 처리된 상기 동물세포 발현벡터에 삽입하여 pcmvEP를 제작하였다. EPO 유전자가 삽입된 pCMV/dhfr- 발현벡터를 리포펙타민(Lipofectamine, Gibco사)을 이용하여 단백질 발현 세포주인 CHO 세포주에 형질감염시키고, 발현 양을 증가시키기 위해 MTX의 농도를 120 nM까지 단계적으로 올려 ℓ당 100 ㎎ 이상의 EPO 발현을 확인하였다. To prepare a conjugate of human erythropoietin (EPO), first, an EPO gene was obtained from the blood by RT-PCR, and then cloned into a pBluescript II (Stratagen) vector to prepare a pBlueEP vector. To transfer the EPO gene to the animal cell expression vector pCMV / dhfr- (a vector in which the dhfr gene was inserted into pCDNA3.1 (Invitrogen)), the vector pBlueEP was cut with HindIII and BamHI restriction enzymes, and the fragment containing the EPO gene was cut. After obtaining, it was inserted into the animal cell expression vector treated with the same restriction enzyme to prepare pcmvEP. The pCMV / dhfr- expression vector into which the EPO gene was inserted was transfected into the CHO cell line, which is a protein-expressing cell line, using Lipofectamine (Gibco), and the concentration of MTX was increased to 120 nM in order to increase the expression level. The EPO expression was confirmed at 100 mg or more per liter.

<6-2> 인간 적혈구 <6-2> human red blood cells 생성인자Constructor -- PEGPEG 연결체의Connected 제조 Produce

양쪽 말단에 알데히드 반응기를 가진 분자량 3.4 kDa의 폴리에틸렌 글리콜인 ALD-PEG-ALD(Shearwater사)를 상기에서 생산된 EPO가 5 ㎎/㎖ 농도로 용해된 100 mM 인산염 완충액에 EPO:PEG의 몰비가 1:1, 1:2.5, 1:5, 1:10 및 1:20이 되도록 첨가하였다. 여기에 환원제인 나트륨 시아노 보로하이드라이드(NaCNBH3, Sigma사)를 최종 농도 20 mM이 되도록 첨가하고, 4℃에서 천천히 교반하면서 2시간 동안 반응시켰다. EPO의 아미노 말단부위에 선택적으로 PEG가 연결되고, PEG와 인터페론 알파가 1:1로 결합된 연결체를 얻기 위하여 상기 반응 혼합물을 가지고 슈퍼덱스(SuperdexR, Pharmacia사) 크기 배제(size exclusion) 크로마토그래피를 실시하였다. 용출액으로 10 mM 칼륨-포스페이트 완충액(pH 6.0)을 사용하여 EPO-PEG 연결체를 정제하였고, PEG와 결합하지 않은 EPO, 미반응 PEG 및 2개의 EPO가 PEG와 연결된 이량체 부산물을 제거하였다. 정제된 EPO-PEG 연결체를 5 ㎎/㎖ 농도로 농축하였다. 이로부터 반응성이 가장 좋고 이량체 등과 같은 부산물이 적은 EPO:PEG의 최적 반응 몰비는 1:2.5 내지 1:5임을 확인하였다. ALD-PEG-ALD (Shearwater), a polyethylene glycol having a molecular weight of 3.4 kDa having an aldehyde reactor at both ends, was used in a 100 mM phosphate buffer in which EPO produced above was dissolved at a concentration of 5 mg / ml. It was added to be 1: 1, 1: 2.5, 1: 5, 1:10 and 1:20. To this was added sodium cyano borohydride (NaCNBH 3 , Sigma) as a reducing agent to a final concentration of 20 mM, and reacted for 2 hours with gentle stirring at 4 ° C. A size exclusion chromatography with Superdex® (Pharmacia) was used with the reaction mixture to obtain a linker optionally PEG-linked to the amino terminus of EPO and a PEG-to-interferon alpha 1: 1 linkage. Was carried out. EPO-PEG conjugates were purified using 10 mM potassium-phosphate buffer (pH 6.0) as eluent and the dimer by-products with PEG unlinked EPO, unreacted PEG and two EPO were removed. Purified EPO-PEG conjugate was concentrated to 5 mg / ml concentration. From this, it was confirmed that the optimal reaction molar ratio of EPO: PEG having the highest reactivity and low by-products such as dimers was 1: 2.5 to 1: 5.

<6-3> 인간 적혈구 <6-3> human red blood cells 생성인자Constructor -- PEGPEG 연결체와With connectors 재조합 면역글로불린  Recombinant immunoglobulin FcFc 영역의 결합체 제조 Manufacture of conjugates in the region

상기 실시예 <6-2>에서 제조한 EPO-PEG 연결체와 실시예 <1-3>에서 HM11201 형질전환체에서 생산한 면역글로불린 Fc 영역을 결합시켰다. 구체적으로, 실시예<1-3>에서 준비된 면역글로불린 Fc 영역 단편(약 53 kDa)을 10 mM 인산염 완충액에 용해시킨 후, EPO-PEG 연결체: Fc 영역 단편의 몰비가 각각 1:1, 1:2, 1:4 및 1:8이 되도록 EPO-PEG 연결체와 혼합하여 반응시켰다. 반응액을 100 mM 인산염 완충액 상태로 만들었고, 환원제로서 NaCNBH3를 최종 농도가 20 mM이 되도록 첨가한 후 4℃에서 20시간 동안 천천히 교반하면서 반응시켰다. 이로부터 반응성이 가장 좋고 이량체 등과 같은 부산물이 적은 EPO-PEG 연결체: Fc 영역 단편의 최적 반응 몰비는 1:2임을 확인하였다.The EPO-PEG conjugate prepared in Example <6-2> and the immunoglobulin Fc region produced by the HM11201 transformant in Example <1-3> were combined. Specifically, after dissolving the immunoglobulin Fc region fragment (about 53 kDa) prepared in Example <1-3> in 10 mM phosphate buffer, the molar ratio of EPO-PEG conjugate: Fc region fragment was 1: 1, 1, respectively. The reaction was carried out by mixing with EPO-PEG conjugates such that: 2, 1: 4 and 1: 8. The reaction solution was brought to 100 mM phosphate buffer, and NaCNBH 3 was added as a reducing agent to a final concentration of 20 mM, followed by slow stirring at 4 ° C. for 20 hours. From this, it was confirmed that the optimal reaction molar ratio of the EPO-PEG conjugate: Fc region fragment having the highest reactivity and low by-products such as dimers was 1: 2.

결합반응 후 미반응 물질 및 부산물을 제거하고 생성된 EPO-PEG-면역글로불린 Fc 영역 단백질 결합체를 정제하기 위하여, 고압 액체 크로마토그래피를 실시하였다. 커플링 반응액을 탈염 컬럼 HiPrep 26/10(Pharmacia사)을 사용하여 10 mM Tris 완충액(pH 8.0)으로 교환한 다음 Q HP 26/10 컬럼(Pharmacia사) 50 ㎖에 8 ㎖/분의 유속으로 부하하여 결합시킨 후, 직선 농도구배(염화나트륨 농도 0 M→0.2 M) 방법으로 원하는 분획을 얻었다. 용출된 분획을 10 mM 아세트산 완충액(pH 5.2)으로 평형화된 polyCAT 21.5×250 컬럼(polyLC사)에 15 ㎖/분의 유속으로 다시 결합시킨 후 직선 농도 구배(염화나트륨 농도 0.1 M→0.3 M) 방법으로 용출하여 고순도의 분획을 얻을 수 있었다.High pressure liquid chromatography was performed to remove unreacted substances and by-products after the binding reaction and to purify the resulting EPO-PEG-immunoglobulin Fc region protein conjugate. The coupling reaction was exchanged with 10 mM Tris buffer (pH 8.0) using a desalted column HiPrep 26/10 (Pharmacia) and then at 50 ml Q HP 26/10 column (Pharmacia) at a flow rate of 8 ml / min. After binding under load, the desired fraction was obtained by a linear concentration gradient (sodium chloride concentration 0 M → 0.2 M). The eluted fractions were rebound to a polyCAT 21.5 × 250 column (polyLC) equilibrated with 10 mM acetic acid buffer (pH 5.2) at a flow rate of 15 ml / min, followed by a linear concentration gradient (sodium chloride concentration 0.1 M → 0.3 M). It was eluted to obtain a high purity fraction.

<6-4> <6-4> 약물동력학Pharmacokinetics

각 군당 3마리의 SD 랫트(Rat)에 상기 실시예 <4-3>에서 얻은 천연형 EPO와 시알리산 양을 늘려 반감기를 증가시킨 아라네스프(Aranesp, Amgen사), 그리고 상기 실시예 <5-3>에서 제조한 EPO-PEG-Fc 결합체(시험군)를 100 ㎍/㎏이 되도록 피하주사하였다. 대조군은 주사 후 0.5, 1, 2, 4, 6, 12, 24 및 48시간 후에 채혈하였고, 시험군은 주사 후 1, 12, 24, 30, 48, 72, 96, 120, 144, 168, 192, 240, 288, 336 및 384시간 후에 채혈하였다. 혈액시료는 1.5 ㎖ 튜브에 모아서 응고시킨 후 에펜도르프 고속 마이크로 원심분리기에서 10분간 원심분리하여 혈구 세포를 제거하였다. 혈청 내 단백질의 양은 EPO에 대한 항체를 이용한 ELISA 방법으로 측정하였다. Three SD rats in each group (Aratsp, Amgen) having increased half-life by increasing the amount of natural EPO and sialic acid obtained in Example <4-3>, and Example <5-3 The EPO-PEG-Fc conjugate (test group) prepared in > The control group was bled 0.5, 1, 2, 4, 6, 12, 24 and 48 hours after injection, and the test group was 1, 12, 24, 30, 48, 72, 96, 120, 144, 168, 192 after injection. Blood was collected after 240, 288, 336 and 384 hours. Blood samples were collected and coagulated in a 1.5 ml tube and centrifuged for 10 minutes in an Eppendorf high speed microcentrifuge to remove blood cells. The amount of protein in the serum was measured by ELISA method using an antibody against EPO.

표 6 및 도 6은 각 천연형 단백질과 결합단백질의 혈중 반감기를 나타낸 것으로, 본 발명에 따라 생산된 면역글로불린 Fc 영역을 케리어로 사용하여 제조된 결합단백질 EPO-PEG-Fc 결합체가 천연형 EPO에 비해 월등하게 증가된 혈중 반감기를 나타내었고, 이는 증가된 혈중 반감기를 나타내는 2세대 EPO로 알려진 아라네스프보다도 우수한 것으로 확인되었다. Table 6 and FIG. 6 show blood half-lives of each native protein and binding protein. The binding protein EPO-PEG-Fc conjugate prepared using the immunoglobulin Fc region produced according to the present invention as a carrier was expressed in the native EPO. It showed a significantly increased blood half-life compared to Aranesp known as second-generation EPO, which shows an increased blood half-life.

Figure 112006058342035-pat00003
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상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 힌지 영역을 포함하는 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 이용하여 대장균에서 응집체 형태로 면역글로불린 Fc 영역을 대량으로 생산할 수 있으며, 생산된 면역글로불린 Fc 영역은 생리활성 펩타이드에 결합되어 면역반응을 유발할 위험성 없이 생리활성 폴리펩타이드의 혈중 반감기를 증가시키고 생리활성을 개선시키는데 유용하게 사용될 수 있다.As described above, the recombinant immunoglobulin Fc region comprising the hinge region of the present invention can be used to produce a large amount of immunoglobulin Fc in aggregate form in E. coli, and the produced immunoglobulin Fc region binds to a bioactive peptide. Can be usefully used to increase blood half-life and improve physiological activity of bioactive polypeptides without the risk of eliciting an immune response.

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Claims (15)

N-말단이 시스테인, 세린 또는 프롤린으로 시작하는 면역글로불린 힌지의 단편을 포함하는 재조합 면역글로불린 Fc 영역을 코딩하는 핵산 서열을 포함하는 벡터를 제조하는 단계; 상기 벡터를 원핵세포로 형질전환하는 단계; 상기 형질전환체를 배양하는 단계; 및 형질전환체로부터 응집체 형태로 발현된 면역글로불린 Fc 영역을 분리 정제하는 단계를 포함하는, 개시 메티오닌 잔기가 제거된 면역글로불린 Fc 영역을 대량 생산하는 방법.Preparing a vector comprising a nucleic acid sequence encoding a recombinant immunoglobulin Fc region whose N-terminus comprises a fragment of an immunoglobulin hinge starting with cysteine, serine or proline; Transforming the vector into prokaryotic cells; Culturing the transformant; And separating and purifying the immunoglobulin Fc region expressed in aggregate form from the transformant, wherein the mass production of the immunoglobulin Fc region from which the starting methionine residue has been removed. 제1항에 있어서, 단량체 또는 이합체 형태의 면역글로불린 Fc 영역인 방법.The method of claim 1, which is an immunoglobulin Fc region in monomeric or dimeric form. 제1항에 있어서, 힌지 영역이 IgG, IgA, IgM, IgE 또는 IgD의 힌지 영역에서 유래한 2개 이상의 연속 아미노산 서열을 갖는 단편인 방법.The method of claim 1 wherein the hinge region is a fragment having two or more consecutive amino acid sequences derived from the hinge region of IgG, IgA, IgM, IgE or IgD. 삭제delete 제3항에 있어서, IgG가 IgG1, IgG2, IgG3 또는 IgG4인 방법.The method of claim 3, wherein the IgG is IgG1, IgG2, IgG3 or IgG4. 제5항에 있어서, 힌지 영역이 서열번호 18, 19, 20, 21, 49, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 또는 60의 서열을 갖는 방법.The method of claim 5, wherein the hinge region has a sequence of SEQ ID NOs: 18, 19, 20, 21, 49, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, or 60. 제1항에 있어서, 면역글로불린 Fc 영역이 IgG, IgA, IgM, IgE, IgD, 이들의 조합 및 이들의 하이브리드인 Fc 영역으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.The method of claim 1, wherein the immunoglobulin Fc region is selected from the group consisting of Fc regions that are IgG, IgA, IgM, IgE, IgD, combinations thereof, and hybrids thereof. 제7항에 있어서, IgG가 IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 및 이들의 조합인 Fc 영역으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.8. The method of claim 7, wherein the IgG is selected from the group consisting of Fc regions that are IgGl, IgG2, IgG3, IgG4, and combinations thereof. 제1항에 있어서, 면역글로불린 Fc 영역이 CH2, CH3 및 CH4 도메인으로 이루어진 군으로부터 1개 내지 3개 선택되는 도메인으로 이루어진 방법.The method of claim 1, wherein the immunoglobulin Fc region consists of one to three domains selected from the group consisting of CH2, CH3 and CH4 domains. 제1항에 있어서, 재조합 면역글로불린 Fc 영역이 서열번호 7, 9, 11, 13, 25, 29, 31, 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45 또는 47 의 아미노산 서열을 갖는 방법.The method of claim 1, wherein the recombinant immunoglobulin Fc region has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7, 9, 11, 13, 25, 29, 31, 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45, or 47. 제1항에 있어서, 벡터가 서열번호 7, 9, 11, 13, 25, 29, 31, 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45 및 47 로 구성되는 군에서 선택되는 아미노산 서열을 코딩하는 핵산서열을 포함하는 벡터인 방법.The vector of claim 1, wherein the vector encodes an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 7, 9, 11, 13, 25, 29, 31, 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45, and 47 Method that is a vector comprising a nucleic acid sequence. 제1항에 있어서, 원핵세포가 대장균인 방법.The method of claim 1, wherein the prokaryotic cell is Escherichia coli. 제1항에 있어서, 형질전환체가 서열번호 7, 9, 11, 13, 25, 29, 31, 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45 및 47 로 구성되는 군에서 선택되는 아미노산 서열을 코딩하는 핵산서열을 포함하는 벡터로 형질전환된 것인 방법.The amino acid sequence of claim 1, wherein the transformant is selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 7, 9, 11, 13, 25, 29, 31, 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45, and 47. Transformed with a vector comprising a nucleic acid sequence encoding. 삭제delete 제13항에 있어서, 형질전환체가 수탁번호KCCM-10659P, KCCM-10660P, KCCM-10665P 및 KCCM-10666P 으로 구성되는 군에서 선택되는 것인 방법.The method of claim 13, wherein the transformant is selected from the group consisting of accession numbers KCCM-10659P, KCCM-10660P, KCCM-10665P, and KCCM-10666P.
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