KR102675880B1

KR102675880B1 - SARS-CoV-2 스파이크 단백질 및 면역글로불린의 Fc 유래 단백질을 포함하는 재조합 단백질 및 이의 용도

Info

Publication number: KR102675880B1
Application number: KR1020210038974A
Authority: KR
Inventors: 신현진; 유지훈
Original assignee: (주)셀엔백스
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2024-06-17
Anticipated expiration: 2041-03-25
Also published as: KR20220133631A

Abstract

본 발명은 SARS-CoV-2(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2) 스파이크 단백질 S1 유래 단백질, 면역글로불린의 Fc(Fragment crystallizable region) 유래 단백질 및 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S2 유래 단백질을 포함하는, 재조합 단백질 및 상기 재조합 단백질을 포함하는 백신 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 재조합 단백질은 항원 단백질인 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질 S1 및 S2 도메인을 Fc의 양쪽에 제시되는 4가 이중특이적 형태의 항원 단백질을 형성할 수 있는 바, 이를 포함하는 백신 조성물을 이용하면 SARS-CoV-2에 대한 특이 항체를 효과적으로 생성할 수 있다.

Description

SARS-CoV-2 스파이크 단백질 및 면역글로불린의 Fc 유래 단백질을 포함하는 재조합 단백질 및 이의 용도 {Recombinant protein comprising spike protein of SARS-CoV-2-derived protein and Fc of immunoglobulin-derived protein and use thereof}

본 발명은 SARS-CoV-2(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2) 스파이크 단백질 S1 유래 단백질, 면역글로불린의 Fc(Fragment crystallizable region) 유래 단백질 및 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S2 유래 단백질을 포함하는, 재조합 단백질 및 상기 재조합 단백질을 포함하는 백신 조성물에 관한 것이다.

신종코로나바이러스(2019 novel Coronavirus, 2019-nCoV)는 2019년 12월 발생한 신종코로나바이러스감염증(우한 폐렴)의 원인 바이러스로, 인체 감염 7개 코로나바이러스 중 하나다. 신종코로나바이러스는 감염자의 비말(침방울)이 호흡기나 눈·코·입의 점막으로 침투될 때 전염되는 것으로 보고되었으며, 감염되면 약 2~14일(추정)의 잠복기를 거친 뒤 발열(37.5도) 및 기침이나 호흡곤란 등 호흡기 증상, 폐렴이 주 증상으로 나타나지만 무증상 감염 사례도 드물게 나오고 있다. 세계보건기구(WHO)는 2020년 1월 24일 신종코로나바이러스의 전파력이 사스(SARS, 중증급성호흡기증후군)보다는 낮지만, 메르스(MERS, 중동호흡기증후군)보다는 높은 것으로 파악한다고 밝혔다.

질병관리본부의 보고에 따르면 신종코로나바이러스의 유전자 염기서열은 박쥐 유래 유사 코로나바이러스와 가장 높은 상동성(89.1%)을 보였으며, 메르스와는 50%, 사스와는 77.5%의 상동성이 나타났다. 코로나바이러스는 알파(Alpha)·베타(Beta)·감마(Gamma)·델타(Delta) 등 4속(屬)으로 분류되는데, 신종코로나바이러스는 베타(Beta)군에 속하는 것으로 분류되었다. 현재까지 확인된 인체 전염 코로나바이러스는 총 7종으로 HCoV 229E, HCoV NL63, HCoV OC43, HCoV HKU1, SARS-CoV, MERS-CoV, 2019-nCoV가 이에 해당한다.

코로나바이러스는 계절유행성 감기를 유발하는 바이러스 중 하나다. 하지만 가볍게 여길 것은 결코 아니다. 그간 대규모 감염사태가 벌어졌던 2002년 사스(SARS-중증급성호흡기증후군)와 2015년 메르스(MERS-중동호흡기증후군)의 원인 역시 코로나바이러스였다. 이번에 발견된 2019-nCoV도 빠른 전파와 함께 심각한 호흡기증후군 증상을 나타내는 환자 수가 늘어나면서 전 세계적으로 큰 사회적 문제를 야기하고 있다.

코로나바이러스를 투과전자현미경(TEM)으로 관찰하면, 바이러스 막 바깥쪽 표면에 돌기형태의 단백질(스파이크단백질)이 촘촘히 달려있는 구조를 볼 수 있다. 그 형태가 태양의 코로나와 비슷해 코로나바이러스라는 이름이 붙었다. 축구화 밑바닥의 스파이크가 미끄러짐을 방지하는 것처럼, 스파이크 단백질은 숙주세포와 강하게 결합하여 바이러스가 숙주세포로 빠르게 침투하도록 지지해준다. 따라서, 스파이크 단백질은 초기에 바이러스가 인체에 감염되는 데에 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있다.

한편, 백신이란 감염증의 예방을 위하여 동물을 능동적으로 면역하기 위하여 쓰이는 항원(antigen), 또는 항원을 유효성분으로 함유한 생물학적 제제로서 프랑스의 미생물학자 L. 파스퇴르에 의하여 제창되었다. 특히 생물학 제제로서의 백신은 감염성 질병 예방을 목적으로 동물에게 투여되어 생체에 면역이 생기게 하는 면역원을 지칭한다. 통상 백신을 투여하면 생체에서는 해당 항체가 만들어져 면역이 획득되며, 일단 생성된 항체는 비교적 오랫동안 생체 안에 남아있게 되어, 해당 질병의 원인균에 의한 감염이 발생하더라도 이에 대한 방어가 가능하여 결과적으로 질병을 예방할 수 있는 것이다.

통상적으로 백신제제에는 세균을 사멸시켜 사용하는 사균백신(killed vaccine), 불활성 백신 (inactivated vaccine), 살아있는 세균을 그대로 사용하는 생균백신(live vaccine), 생균을 약화시킨 약독균주 (attenuated strain)를 사용하는 약독화 백신 (attenuated vaccine), 세균의 톡소이드(toxoid) 또는 이것의 유도체 등 다양한 종류가 존재하며, 효과적인 백신 개발을 위해서는 질병을 일으키는 원인체에 대해 항체의 형성을 원활하게 하여 생체 내 면역반응이 적절히 유도되도록 해야 하기 때문에, 가능한 질병 원인체에 유사한 형태로 개발되는 것이 바람직하다. 이 때문에 아무 처리도 하지 않고 생균을 그대로 사용하는 생균백신이 백신으로서는 가장 좋은 효과를 나타낼 수 있다.

하지만, 생균백신의 경우 질병을 야기하는 질병 원인체를 살아 있는 채로 이용하는 것이기 때문에, 향후 독성이 있는 균주로 전환되어 오히려 질병을 유발할 수 있는 위험성을 가지고 있어 극히 일부 감염성 질환에 있어서만 사용되고 있는 실정이다. 이런 단점을 극복하기 위한 대안으로 생균을 약독화시킨 약독화백신이 개발되어 사용되고 있지만, 이 경우 일반적으로 항원성이 생균백신에 비해 약화되어 백신으로서의 효과가 떨어지고, 또한 여전히 안전하다고도 할 수 없는 문제점을 가지고 있다. 사용상 안전성 때문에 개발된 사균백신은 비록 상기의 안전성 관점에서의 문제점을 해결할 수는 있지만 항원성이 생균백신이나 약독백신에 비해 크게 떨어지는 것이 일반적이다. 이에 따라, 사균백신처럼 사용상 안전하면서도 생균백신처럼 항원성이 뛰어난 이상적인 새로운 백신제제의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

이러한 배경 하에, 본 발명자들은 SARS-CoV-2(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2) 스파이크 단백질 및 면역글로불린의 Fc 유래 단백질을 포함하는 재조합 단백질 및 이를 포함하는 백신을 개발하고, 상기 백신의 우수한 항원성을 검증하여 본 발명을 완성하였다.

일 양상은 SARS-CoV-2(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2) 스파이크 단백질 S1 유래 단백질, 면역글로불린의 Fc(Fragment crystallizable region) 유래 단백질 및 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S2 유래 단백질을 포함하는, 재조합 단백질을 제공한다.

다른 양상은 상기 재조합 단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오타이드를 제공한다.

또 다른 양상은 상기 재조합 단백질을 유효성분으로 포함하는, SARS-CoV-2 감염 질환 예방 또는 치료용 백신 조성물을 제공한다.

일 양상은 SARS-CoV-2(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2) 스파이크 단백질 S1 유래 단백질, 면역글로불린의 Fc(Fragment crystallizable region) 유래 단백질 및 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S2 유래 단백질을 포함하는, 재조합 단백질을 제공하는 것이다.

본 명세서에서의 용어, "SARS-CoV-2(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2)"은 사스코로나바이러스-2 또는 임시 명칭 2019년 신종 코로나바이러스(2019 novel coronavirus, 2019-nCoV)는 유전적 배열(DNA sequencing)상 전도 기능(Positive sense) 단일 가닥 RNA(single-stranded RNA) 코로나바이러스로서, 인간에게 전염성이 있고 코로나바이러스감염증-19의 원인으로 알려져 있다. SARS-CoV-2는 중국 우한시에서 일어나 국제적 공중보건 비상사태로 나아간 코로나바이러스감염증-19 유행의 원인이다.

본 명세서에서의 용어, "스파이크(spike) 단백질"은 바이러스의 표면에 배열돼 있는 돌기상(突起狀) 구조물로서, 길이는 10~15nm로 세포막에 있는 단백질 수용체와 결합해 우리 몸에 침투하는 일을 전담하고 있다. 따라서, 바이러스가 사람의 세포 속으로 들어갈 때 중요한 역할을 하고 있는 것이 상기 스파이크 단백질이다. 특히 바이러스는 스파이크 단백질의 결합 능력에 따라 감염되는 숙주가 달라진다. 따라서, 스파이크 단백질을 이용해 바이러스 치료용 백신, 항체 및 진단 개발에 활용할 수 있다.

상기 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질은 스파이크 1(spike 1, S1) 도메인과 스파이크 2(spike 2, S2) 도메인으로 구분되며, 이 중 S1이 세포 흡착에 관여하는 부위로서 수용체 결합부위가 포함되어 있고, S2는 융합에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

본 명세서에서의 용어, "면역글로불린(immunoglobulin, Ig)"은 항원과 특이적 결합을 하여 항원-항체 반응을 일으키는 물질을 의미하는 것으로서, '항체'와 동일한 의미로 사용된다. 면역글로불린은 IgA, IgE, IgM, IgD, IgY, IgNAR, heavy chain antibody 및 IgG로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 항체는 경쇄(light chain)와 중쇄(heavy chain) 각각 2개씩 모여 이루어지며, 각각의 사슬은 아미노산 서열이 가변적인 가변영역(variable domain)과 일정한 서열을 가지는 고정영역(constant domain)으로 이루어져 있다. 상기 항체는 가변영역의 3차원구조 말단에 항원이 결합하는 부위가 위치하며, 이 부위는 경쇄와 중쇄에 각각 3개씩 존재하는 상보성결정부위 (complementarity determining region)들이 모여서 형성된다. 상기 상보성결정부위는 가변영역 중에서도 아미노산 서열의 가변성이 특히 높은 부분이며, 이러한 높은 가변성에 의해 다양한 항원에 대해 특이적 항체가 찾아질 수 있다. 본원의 범위에는 완전한 항체 형태뿐 아니라, 상기 항체 분자의 항원 결합 단편도 포함된다.

본 명세서에서의 용어, "Fc(fragment crystallizable) 영역"은 면역글로불린의 중쇄와 경쇄 가변 영역, 중쇄 불변영역 1(CH1)과 경쇄 불변영역(CL1)을 제외한, 중쇄 불변영역 2(CH2) 및 중쇄 불변영역 3(CH3) 부분을 의미하며, 중쇄 불변영역에 힌지(hinge) 부분을 포함하기도 한다. 상기 항체 Fc 영역은 생체 내에서 대사되는 생분해성의 폴리펩타이드이기 때문에, 약물의 캐리어로 사용하기에 안전하다. 또한, 면역글로불린 Fc 영역은 면역글로불린 전체 분자에 비해 상대적으로 분자량이 적기 때문에 결합체의 제조, 정제 및 수율 면에서 유리할 뿐만 아니라 아미노산 서열이 항체마다 다르기 때문에 높은 비균질성을 나타내는 Fab 부분을 제거함으로써 물질의 동질성이 크게 증가되고 혈중 항원성의 유발 가능성도 낮아지게 되는 효과도 기대할 수 있다.

상기 면역글로불린은 인간 면역글로불린일 수 있고, 면역글로불린의 Fc 영역은 IgG1, IgG2, IgA, IgD, IgE, IgM 유래 또는 이들의 조합(combination) 또는 이들의 혼성 (hybrid)에 의한 Fc 영역 일 수 있으며, 구체적으로 인간 IgG1의 Fc 영역일 수 있다.

상기 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S1 유래 단백질, 면역글로불린의 Fc 유래 단백질 및 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S2 유래 단백질은 직접적으로 또는 간접적으로 연결된 것일 수 있으며, 구체적으로 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S1 유래 단백질, 면역글로불린의 Fc 유래 단백질은 힌지 영역을 통해 연결된 것일 수 있으며, 면역글로불린의 Fc 유래 단백질과 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S2 유래 단백질은 링커를 통해 연결된 것일 수 있다.

상기 재조합 단백질은 힌지 영역 및/또는 링커를 추가로 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 상기 힌지 영역은 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S1 유래 단백질 및 면역글로불린의 Fc 유래 단백질 사이에 위치하는 것일 수 있으며, 상기 링커는 면역글로불린의 Fc 유래 단백질 및 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S2 유래 단백질 사이에 위치하는 것일 수 있다. 상기 힌지 영역 및 링커는 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 유래 단백질 및 Fc 유래 단백질을 연결하여 재조합 단백질을 만드는 경우 이들 단백질의 구조적 유연성을 증가시키거나 각 단백질의 활성이 증진될 수 있도록, 단백질과 단백질 사이에 삽입하는 펩타이드일 수 있다. 상기 힌지 영역 및 링커는 융합되는 각 단백질의 활성을 저해하지 않으면서 불필요한 면역반응을 일으키지 않는 것이라면 제한이 없으나, 바람직하게는 아미노산 1개 내지 20개, 보다 바람직하게는 아미노산 1개 내지 5개로 구성된 펩타이드일 수 있다.

상기 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S1 또는 S2 유래 단백질은 면역글로불린의 Fc 유래 단백질의 C-말단 또는 N-말단에 연결된 것일 수 있으며, 구체적으로 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S1은 면역글로불린의 Fc 유래 단백질의 N-말단에, SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S2는 면역글로불린의 Fc 유래 단백질의 C-말단에 연결된 것일 수 있다.

상기 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S1 유래 단백질은 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 서열번호 1의 아미노산 서열로 구성되는 것일 수 있다. 또한, 상기 서열번호 1로 구성된 아미노산 서열뿐만 아니라, 상기 서열과 80% 이상, 구체적으로는 90% 이상, 보다 구체적으로는 95% 이상, 더욱 구체적으로는 98% 이상, 가장 구체적으로는 99% 이상의 상동성을 나타내는 아미노산 서열로서 실질적으로 상기 단백질과 동일하거나 상응하는 효능을 나타내는 아미노산 서열이라면 제한 없이 포함한다. 또한, 이러한 상동성을 갖는 아미노산 서열이라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환 또는 부가된 아미노산 서열도 본 발명의 범위 내에 포함됨은 자명하다.

상기 면역글로불린의 Fc 유래 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 서열번호 2의 아미노산 서열로 구성되는 것일 수 있다. 또한, 상기 서열번호 2로 구성된 아미노산 서열뿐만 아니라, 상기 서열과 80% 이상, 구체적으로는 90% 이상, 보다 구체적으로는 95% 이상, 더욱 구체적으로는 98% 이상, 가장 구체적으로는 99% 이상의 상동성을 나타내는 아미노산 서열로서 실질적으로 상기 단백질과 동일하거나 상응하는 효능을 나타내는 아미노산 서열이라면 제한 없이 포함한다. 또한, 이러한 상동성을 갖는 아미노산 서열이라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환 또는 부가된 아미노산 서열도 본 발명의 범위 내에 포함됨은 자명하다.

상기 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S2 유래 단백질은 서열번호 의 아미노산 서열을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 서열번호 3의 아미노산 서열로 구성되는 것일 수 있다. 또한, 상기 서열번호 3으로 구성된 아미노산 서열뿐만 아니라, 상기 서열과 80% 이상, 구체적으로는 90% 이상, 보다 구체적으로는 95% 이상, 더욱 구체적으로는 98% 이상, 가장 구체적으로는 99% 이상의 상동성을 나타내는 아미노산 서열로서 실질적으로 상기 단백질과 동일하거나 상응하는 효능을 나타내는 아미노산 서열이라면 제한 없이 포함한다. 또한, 이러한 상동성을 갖는 아미노산 서열이라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환 또는 부가된 아미노산 서열도 본 발명의 범위 내에 포함됨은 자명하다.

상기 재조합 단백질은 면역글로불린 Fc 영역-접합 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S1 및 S2 도메인을 포함하는 단백질로서, 서열번호 4의 아미노산 서열을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 서열번호 4의 아미노산 서열로 구성되는 것일 수 있다. 또한, 상기 서열번호 4로 구성된 아미노산 서열뿐만 아니라, 상기 서열과 80% 이상, 구체적으로는 90% 이상, 보다 구체적으로는 95% 이상, 더욱 구체적으로는 98% 이상, 가장 구체적으로는 99% 이상의 상동성을 나타내는 아미노산 서열로서 실질적으로 상기 단백질과 동일하거나 상응하는 효능을 나타내는 아미노산 서열이라면 제한 없이 포함한다. 또한, 이러한 상동성을 갖는 아미노산 서열이라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환 또는 부가된 아미노산 서열도 본 발명의 범위 내에 포함됨은 자명하다.

상기 재조합 단백질은 항원 펩타이드인 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S1 과 S2 도메인 사이에 인간 IgG1 Fc 영역을 삽입함으로서, 4가 항체 유사 구조를 형성할 수 있으므로 항원성 및 항체 형성능을 우수한 바, 상기 재조합 단백질은 SARS-CoV-2의 감염을 예방하거나, SARS-CoV-2 감염 질환을 예방 또는 치료하는 조성물 및 방법 등에 이용될 수 있다.

본 명세서에서의 용어 "상동성" 이란, 단백질을 암호화하는 염기 서열이나 단백질을 구성하는 아미노산 서열의 유사한 정도를 의미하는데, 상동성이 충분히 높은 경우 해당 유전자의 발현 산물 및 단백질은 동일하거나 유사한 활성을 가질 수 있다. 또한, 상동성은 주어진 아미노산 서열 또는 염기 서열과 일치하는 정도에 따라 백분율로 표시될 수 있다. 본 명세서에서, 주어진 아미노산 서열 또는 뉴클레오티드 서열과 동일하거나 유사한 활성을 가지는 그의 상동성 서열이 "% 상동성"으로 표시된다. 예를 들면, 점수(score), 동일성(identity) 및 유사도(similarity) 등의 매개 변수(parameter)들을 계산하는 표준 소프트웨어, 구체적으로 BLAST 2.0을 이용하거나, 정의된 엄격한 조건(stringent condition)하에서 썼던 혼성화 실험에 의해 서열을 비교함으로써 확인할 수 있으며, 정의되는 적절한 혼성화 조건은 해당 기술 범위 내이고, 당업자에게 잘 알려진 방법(예컨대, J. Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory press, Cold Spring Harbor,New York, 1989; F.M. Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Inc., New York)으로 결정될 수 있다.

다른 양상은 본 발명의 재조합 단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오타이드를 제공하는 것이다. 상기에서 설명한 내용과 동일한 부분은 상기 폴리뉴클레오타이드에도 공히 적용된다.

본 명세서에서의 용어 "폴리뉴클레오티드"란, 뉴클레오티드가 결합한 고분자 물질로서, 유전 정보를 코딩하고 있는 DNA를 의미한다.

본 발명에서 상기 단백질들을 암호화하는 폴리뉴클레오타이드를 구성하는 염기 서열은 각 서열번호로 기재한 아미노산을 코딩하는 염기 서열뿐만 아니라, 상기 서열과 80% 이상, 구체적으로는 90% 이상, 보다 구체적으로는 95% 이상, 더욱 구체적으로는 98% 이상, 가장 구체적으로는 99% 이상의 상동성을 나타내는 염기 서열로서 실질적으로 상기 각 단백질과 동일하거나 상응하는 효능을 나타내는 단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오타이드를 구성하는 염기 서열이라면 제한 없이 포함한다.

또한, 상기 단백질들을 암호화하는 폴리뉴클레오티드는 코돈의 축퇴성(degeneracy)으로 인하여 상기 단백질을 발현시키고자 하는 생물에서 선호되는 코돈을 고려하여, 코딩영역으로부터 발현되는 단백질의 아미노산 서열을 변화시키지 않는 범위 내에서 코딩영역에 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 폴리뉴클레오티드는 각 단백질들을 암호화하는 염기 서열이면 제한 없이 포함될 수 있다. 또한, 공지의 서열로부터 조제될 수 있는 프로브, 예를 들면, 상기 폴리뉴클레오티드 서열의 전체 또는 일부에 대한 상보 서열과 엄격한 조건 하에 하이브리드화하여, 상기 단백질과 동일한 활성을 가지는 단백질을 암호화하는 서열이라면 제한 없이 포함될 수 있다.

상기 "엄격한 조건"이란 폴리뉴클레오티드 간의 특이적 혼성화를 가능하게 하는 조건을 의미한다. 이러한 조건은 문헌 (예컨대, J. Sambrook et al., 상동)에 구체적으로 기재되어 있다. 예를 들어, 상동성이 높은 유전자끼리, 40% 이상, 구체적으로는 90% 이상, 보다 구체적으로는 95% 이상, 더욱 구체적으로는 97% 이상, 특히 구체적으로는 99% 이상의 상동성을 갖는 유전자끼리 하이브리드화하고, 그보다 상동성이 낮은 유전자끼리 하이브리드화하지 않는 조건, 또는 통상의 써던 하이브리드화의 세척 조건인 60℃ 1XSSC, 0.1% SDS, 구체적으로는 60℃ 0.1XSSC, 0.1% SDS, 보다 구체적으로는 68℃ 0.1XSSC, 0.1% SDS에 상당하는 염 농도 및 온도에서, 1회, 구체적으로는 2회 내지 3회 세정하는 조건을 열거할 수 있다.

혼성화는 비록 혼성화의 엄격도에 따라 염기 간의 미스매치 (mismatch)가 가능할지라도, 두 개의 폴리뉴클레오티드가 상보적 서열을 가질 것을 요구한다. 용어, "상보적"은 서로 혼성화가 가능한 뉴클레오티드 염기 간의 관계를 기술하는데 사용된다. 예를 들면, DNA에 관하여, 아데노신은 티민에 상보적이며 시토신은 구아닌에 상보적이다. 따라서, 본 출원은 또한 실질적으로 유사한 폴리뉴클레오티드 서열뿐만 아니라 전체 서열에 상보적인 단리된 폴리뉴클레오티드 단편을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상동성을 가지는 폴리뉴클레오티드는 55 ℃ 의 Tm 값에서 혼성화 단계를 포함하는 혼성화 조건을 사용하고 상술한 조건을 사용하여 탐지할 수 있다. 또한, 상기 Tm 값은 60 ℃, 63 ℃ 또는 65 ℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 그 목적에 따라 당업자에 의해 적절히 조절될 수 있다. 폴리뉴클레오티드를 혼성화하는 적절한 엄격도는 폴리뉴클레오티드의 길이 및 상보성 정도에 의존하고 변수는 해당기술분야에 잘 알려져 있다(Sambrook et al., supra, 9.50-9.51, 11.7-11.8 참조).

상기 폴리뉴클레오타이드는 발현 벡터의 형태로 제공되는 것일 수 있다.

본 명세서에서의 용어 "발현벡터"란, 적당한 숙주세포에 도입되어 목적 단백질을 발현할 수 있는 재조합 벡터로서, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동가능하게 연결된 필수적인 조절 요소를 포함하는 유전자 작제물을 말한다. 상기 용어 "작동가능하게 연결된(operably linked)"이란, 일반적 기능을 수행하도록 핵산 발현 조절 서열과 목적하는 단백질을 코딩하는 핵산 서열이 기능적으로 연결되어 있는 것을 의미한다. 재조합 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.

본 발명의 적합한 발현 벡터는 프로모터, 개시코돈, 종결코돈, 폴리아데닐화 시그널 및 인핸서 같은 발현 조절 엘리먼트 외에도 막 표적화 또는 분비를 위한 시그널 서열을 포함할 수 있다. 개시 코돈 및 종결 코돈은 일반적으로 면역원성 표적 단백질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열의 일부로 간주되며, 유전자 작제물이 투여되었을 때 개체에서 반드시 작용을 나타내야 하며 코딩 서열과 인프레임(in frame)에 있어야 한다. 일반 프로모터는 구성적 또는 유도성일 수 있고, 원핵 세포의 경우에는 lac, tac, T3 및 T7 프로모터, 진핵세포의 경우에는 원숭이 바이러스 40(SV40), 마우스 유방 종양 바이러스(MMTV) 프로모터, 사람 면역 결핍 바이러스(HIV), 예를 들어 HIV의 긴 말단 반복부(LTR) 프로모터, 몰로니 바이러스, 시토메갈로바이러스(CMV), 엡스타인 바 바이러스(EBV), 로우스 사코마 바이러스(RSV) 프로모터뿐만 아니라, β-액틴 프로모터, 사람 헤로글로빈, 사람 근육 크레아틴, 사람 메탈로티오네인 유래의 프로모터 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다.

또한, 상기 발현벡터는 벡터를 함유하는 숙주 세포를 선택하기 위한 선택성 마커를 포함할 수 있다. 선택마커는 벡터로 형질전환된 세포를 선별하기 위한 것으로, 약물 내성, 영양 요구성, 세포 독성제에 대한 내성 또는 표면 단백질의 발현과 같은 선택가능 표현형을 부여하는 마커들이 사용될 수 있다. 선택제(selective agent)가 처리된 환경에서는 선별 마커를 발현하는 세포만 생존하므로 형질전환된 세포가 선별 가능하다. 또한, 벡터가 복제가능한 발현벡터인 경우, 복제가 개시되는 특정 핵산 서열인 복제원점(replication origin)을 포함할 수 있다.

외래 유전자를 삽입하기 위한 재조합 발현 벡터로는 플라스미드, 바이러스, 코즈미드 등 다양한 형태의 벡터를 사용할 수 있다. 재조합 벡터의 종류는 원핵세포 및 진핵세포의 각종 숙주세포에서 원하는 유전자를 발현하고 원하는 단백질을 생산하는 기능을 하는 한 특별히 제한되지 않지만, 구체적으로 강력한 활성을 나타내는 프로모터와 강한 발현력을 보유하면서 자연 상태와 유사한 형태의 외래 단백질을 대량으로 생산할 수 있는 벡터가 이용될 수 있다.

본 발명의 재조합 단백질을 발현시키기 위하여, 다양한 숙주와 벡터의 조합이 이용될 수 있다. 진핵숙주에 적합한 발현 벡터로는 이에 제한되지 않지만, SV40, 소 유두종바이러스, 아네노바이러스, 아데노-연관 바이러스 (adenoassociated virus), 시토메갈로바이러스 및 레트로바이러스로부터 유래된 발현 조절 서열 등이 포함될 수 있다. 세균 숙주에 사용할 수 있는 발현 벡터로는 이에 제한되지 않지만, pcDNA3.1, pET, pRSET, pBluescript, pGEX2T, pUC 벡터, col E1, pCR1, pBR322, pMB9 또는 이들의 유도체 등을 포함하는 대장균(Escherichia coli)에서 얻어지는 세균성 플라스미드, RP4와 같이 보다 넓은 숙주 범위를 갖는 플라스미드, λgt10, λgt11 또는 NM989 등의 파지 람다(phage lambda) 유도체로 예시될 수 있는 파지 DNA, 및 M13과 필라멘트성 단일가닥의 DNA 파지와 같은 기타 다른 DNA 파지 등이 포함될 수 있다. 효모 세포에는 2℃ 플라스미드 또는 그의 유도체 등이 사용될 수 있으며, 곤충 세포에는 pVL941 등이 사용될 수 있다.

또 다른 양상은 본 발명의 재조합 단백질을 유효성분으로 포함하는, SARS-CoV-2 감염 질환 예방 또는 치료용 백신 조성물을 제공하는 것이다. 상기에서 설명한 내용과 동일한 부분은 상기 조성물에도 공히 적용된다.

본 명세서에서의 용어 "백신"은 동물에서 면역학적 반응을 유도하는 적어도 하나의 면역학적으로 활성인 성분을 함유하는 약학적 조성물을 의미한다. 백신의 면역학적으로 활성인 성분은 살아있는 바이러스 또는 죽은 바이러스의 적절한 요소를 함유할 수 있고(서브유니트 백신), 이에 의해 이들 요소는 전체 바이러스 또는 이의 성장 배양물을 파괴하고, 이어서 원하는 구조물(들)을 수득하는 정제 단계에 의해, 또는 제한되는 것은 아니지만 박테리아, 곤충, 포유동물 또는 다른 종과 같은 적절한 시스템의 적절한 조작에 의해 유도된 합성과정 및 이어서 단리 및 정제과정에 의해, 또는 적절한 약학적 조성물을 사용하여 유전자 물질의 직접적인 혼입에 의한 백신을 필요로 하는 동물에서 상기 합성 과정의 유도에 의해 (폴리뉴클레오타이드 백신화) 제조된다. 백신은 상기 기술된 요소의 하나 또는 동시에 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 명세서에서의 용어 "예방"은 SARS-CoV-2 백신 조성물의 투여로 인해 SARS-CoV-2의 감염 및 상기 감염에 의한 질환 발병을 억제 또는 지연시키는 모든 행위를 의미한다.

본 명세서에서의 용어 "치료"는 SARS-CoV-2 백신 조성물의 투여로 인해 SARS-CoV-2의 감염에 의해 이미 유발된 질환의 증세가 호전되거나 이롭게 되는 모든 행위를 의미한다.

상기 재조합 단백질은 2 이상이 조립되어 구조체를 형성하는 것일 수 있다. 상기 구조체는 면역글로불린과 유사한 형태의 구조체일 수 있으며, 구체적으로 4가 이중 특이적(tetravalent bispecific) 형태의 구조체일 수 있다.

상기 구조체는 항원 펩타이드인 SARS-CoV-2 스파이크 단백질의 S1 도메인 및 S2 도메인 사이에 IgG1의 Fc 영역이 삽입되어 4가 항체의 구조를 형성함으로, 항원성을 향상시킬 수 있다.

상기 백신 조성물은 약학적으로 허용 가능한 부형제, 희석제 또는 담체를 추가로 포함할 수 있다. 상기 "약학적으로 허용 가능한 부형제, 희석제 또는 담체"란 생물체를 자극하지 않으면서, 주입되는 화합물의 생물학적 활성 및 특성을 저해하지 않는 부형제, 희석제 또는 담체를 의미할 수 있다. 여기서 "약학적으로 허용되는" 의미는 유효성분의 활성을 억제하지 않으면서 적용(처방) 대상이 적응 가능한 이상의 독성을 지니지 않는다는 의미이다.

백신에 적합한 담체는 기술분야의 당업자에게 공지되어 있으며, 단백질, 당 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기의 담체는 수용액, 또는 비-수용액, 현탁액 또는 에멀젼일 수 있다. 면역원성을 증가시키기 위한 면역보조제로서 정형 또는 비정형 유기 또는 무기 고분자등이 사용될 수 있다. 면역보조제는 일반적으로 항원에 대한 화학적 물리적 결합을 통해 면역반응을 촉진시키는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 면역보조제로서는 비정형 알루미늄 겔, 오일 에멀젼, 또는 이중 오일 에멀젼 그리고 이뮤노졸 등이 사용될 수 있다. 또한, 면역반응의 촉진을 위해 다양한 식물 유래 사포닌, 레바미솔, CpG 다이뉴클레오티드, RNA, DNA, LPS, 다양한 종류의 사이토카인 등이 사용될 수 있다. 상기와 같은 면역 조성물은 다양한 보조제와 면역반응 촉진 첨가물의 조합에 의해 최적의 면역반응 유도를 위한 조성으로 사용될 수 있다. 또한 백신에 추가될 있는 조성물로는 안정제, 불활화제, 항생제, 보존제, 등이 사용될 수 있다. 백신의 투여 경로에 따라 백신 항원은 증류수, 완충용액 등과도 혼합하여 사용될 수 있다.

상기 백신 조성물은 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 또는 단위 투약 앰플 또는 다수회 투약 형태의 주사제의 형태로 제제화하여 사용될 수 있다. 상기 백신 조성물을 제제화할 경우, 일반적으로 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 또는 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 추가하여 조제될 수 있다.

상기 백신 조성물이 비경구용 제형으로 제조될 경우, 적합한 담체와 함께 당업계에 공지된 방법에 따라 주사제, 경피 투여제, 비강 흡입제 및 좌제의 형태로 제제화될 수 있다. 주사제로 제제화활 경우 적합한 담체로서는 멸균수, 에탄올, 글리세롤이나 프로필렌 글리콜 등의 폴리올 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으며, 바람직하게는 링거 용액, 트리에탄올 아민이 함유된 PBS(phosphate buffered saline)나 주사용 멸균수, 5% 덱스트로스 같은 등장 용액 등을 사용할 수 있다. 경피 투여제로 제제화할 경우 연고제, 크림제, 로션제, 겔제, 외용액제, 파스타제, 리니멘트제, 에어롤제 등의 형태로 제제화될 수 있다. 비강 흡입제의 경우 디클로로플루오로메탄, 트리클로로플루오로메탄, 디클로로테트라플루오로에탄, 이산화탄소 등의 적합한 추진제를 사용하여 에어로졸 스프레이 형태로 제제화될 수 있으며, 좌제로 제제화할 경우 그 기제로는 위텝솔(witepsol), 트윈(tween) 61, 폴리에틸렌글리콜류, 카카오지, 라우린지, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르류, 폴리옥시에틸렌 스테아레이트류, 소르비탄 지방산 에스테르류 등이 사용될 수 있다.

상기 백신 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있으며, 구체적으로 상기 백신 조성물은 근육 투여용, 피하 투여용, 복강 투여용, 정맥 투여용, 경구 투여용, 진피 투여용, 안구 투여용, 및 뇌 내 투여용 조성물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.

상기 백신 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여될 수 있는데, 상기 용어 "약학적으로 유효한 양"이란 의학적 치료 또는 예방에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료 또는 예방하기에 충분한 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 질환의 중증도, 약물의 활성, 환자의 연령, 체중, 건강, 성별, 환자의 약물에 대한 민감도, 사용된 본 발명 조성물의 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율 치료기간, 사용된 본 발명 조성물과 배합 또는 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 상기 백신 조성물은 단독으로 투여하거나 공지된 SARS-CoV-2 감염 또는 감염 질환에 대한 예방 또는 치료 효과를 나타내는 것으로 알려진 성분과 병용하여 투여될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하다.

상기 백신 조성물의 투여량은 사용목적, 질환의 중독도, 환자의 연령, 체중, 성별, 기왕력, 또는 유효성분으로서 사용되는 물질의 종류 등을 고려하여 당업자가 결정할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 백신 조성물은 성인 1인당 약 0.1ng 내지 약 1,000 mg/kg, 바람직하게는 1 ng 내지 약 100 mg/kg로 투여할 수 있고, 본 발명의 조성물의 투여빈도는 특별히 이에 제한되지 않으나, 1일 1회 투여하거나 또는 용량을 분할하여 수회 투여할 수 있다. 상기 투여량 또는 투여횟수는 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

또 다른 양상은 상기 백신 조성물을 개체에 투여하는 단계를 포함하는 SARS-CoV-2 감염을 예방하거나, SARS-CoV-2 감염 질환을 예방 또는 치료하는 방법을 제공한다. 상기에서 설명한 내용과 동일한 부분은 상기 방법에도 공히 적용된다.

상기 개체는 SARS-CoV-2 감염 및 상기 감염에 의한 질환이 발병되거나 발병할 위험이 있는 소, 말, 양, 돼지, 염소, 낙타, 영양, 개, 고양이, 쥐, 가축, 인간 등을 포함하는 포유동물, 양식어류 등을 제한 없이 포함할 수 있다.

본 명세서에서의 용어 "투여"란, 적절한 방법으로 개체에게 소정의 물질을 도입하는 것을 의미하며, 본 발명의 백신 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있다. 복강내 투여, 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 피내 투여, 경구 투여, 국소 투여, 비내 투여, 폐내 투여, 직장내 투여될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 그러나 경구 투여시, 단백질은 소화가 되기 때문에 경구용 조성물은 활성 약제를 코팅하거나 위에서의 분해로부터 보호되도록 제형화 하는 것이 바람직하다. 또한, 제약 조성물은 활성 물질이 표적 세포로 이동할 수 있는 임의의 장치에 의해 투여될 수 있다.

상기 백신 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있다. 그리고 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.

본 발명의 재조합 단백질은 항원 단백질인 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질 S1 및 S2 도메인을 Fc의 양쪽에 제시되는 4가 이중특이적 형태의 항원 단백질을 형성할 수 있는 바, 이를 포함하는 백신 조성물을 이용하면 SARS-CoV-2에 대한 특이 항체를 효과적으로 생성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 재조합 단백질의 구성을 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 2의 본 발명의 재조합 단백질을 포함하는 백신 조성물의 항체 형성 효과를 확인한 도면이다.

이하 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 재조합 단백질 제작

본 발명의 재조합 단백질을 제작하기 위해, 하기와 같은 실험을 수행하였다.

구체적으로, SARS-CoV-2에 대한 백신 반응을 유도할 수 있는 항원 펩타이드로서, SARS-CoV-2의 스파이크 단백질 S1 유래 단백질 및 S2 유래 단백질을 이용하였으며, 상기 단백질의 아미노산 서열은 서열번호 1 및 3으로 기재하였다. 다음으로, 상기 항원 펩타이드의 항체 형성을 효과적으로 유도하기 위해, IgG의 Fc 유래 단백질을 이용하였으며, 상기 단백질의 아미노산 서열을 서열번호 3으로 기재하였다. 상기 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질 S1 유래 단백질은 힌지 영역을 이용하여 Fc 유래 단백질의 N-말단에 연결하고, 상기 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질 S2 유래 단백질은 링커를 이용하여 Fc 유래 단백질의 C-말단에 연결하여 재조합 단백질을 구성하였다. 상기 재조합 단백질의 아미노산 서열은 서열번호 4로 기재하였다.

단백질	아미노산 서열	서열 번호
SARS-CoV-2의 스파이크 단백질 S1 유래 단백질	MFVFLVLLPLVSSQCVNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYE	1
IgG의 Fc 유래 단백질	DKTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSRDELTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK	2
SARS-CoV-2의 스파이크 단백질 S2 유래 단백질	CDIPIGAGICASYQTQTNSPRRARSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSFIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGAALQIPFAMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTASALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDKVEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHTSPDVDLGDISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQELGKYEQYIKWPWYIWLGFIAGLIAIVMVTIMLCCMTSCCSCLKGCCSCGSCCKFDEDDSEPVLKGVKLHYT	3
재조합 단백질	MFVFLVLLPLVSSQCVNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYEDKTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSRDELTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGKSSGCDIPIGAGICASYQTQTNSPRRARSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSFIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGAALQIPFAMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTASALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDKVEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHTSPDVDLGDISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQELGKYEQYIKWPWYIWLGFIAGLIAIVMVTIMLCCMTSCCSCLKGCCSCGSCCKFDEDDSEPVLKGVKLHYT	4

상기 재조합 단백질은 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질 S1 유래 단백질 및 S2 유래 단백질을 양 말단에 제시하는 4가 이중특이적 항체 형태의 구조체를 형성할 수 있다(도 1).

실시예 2: 재조합 단백질의 SARS-CoV-2 스파이크 단백질에 대한 특이항체 생성능 확인

상기 실시예 1에서 제작한 재조합 단백질의 SARS-CoV-2 스파이크 단백질에 대한 특이 항체 생성능을 확인하기 위해, 하기와 같은 실험을 수행하였다.

구체적으로, Balb/c 마우스를 구입하여 다음과 같은 그룹으로 나누었다. 각각의 그룹은 5마리의 마우스를 사용하였다. 첫번째 그룹은 음성 대조군으로서 PBS만을 접종한 그룹(N.C.), 두번째 그룹은 SARS-CoV-2 스파이크 단백질을 접종한 그룹(SARS-CoV-2 spike), 세번째 그룹은 IgG Fc 접합 SARS-CoV-2 스파이크 단백질을 포함하는 본 발명의 재조합 단백질을 접종한 그룹(S1FcS2)으로 분류하였다.

각각의 실험군과 대조군에 맞추어서 접종을 실시하였고, 1차 접종 2주 후에, 추가 접종(boosting)을 실시하였다. 2차 접종 2주 후, 모든 마우스로부터 혈청을 채취하여, ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)를 이용하여 특이 항체 생성 정도를 측정하였고, SARS-CoV-2 spike 그룹의 생성 정도를 기준으로 하여 상대적인 수준을 비교하였다.

상기 실험 결과, S1FcS2 그룹에서 특이 항체 생성 정도가 가장 우수하며, SARS-CoV-2 spike 그룹보다 약 3.6배 높은 것을 확인하였는 바, SARS-CoV-2 스파이크 단백질 만을 접종한 것보다 본 발명의 재조합 단백질을 접종한 경우 보다 우수한 면역원성을 나타내는 것을 알 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

<110> The Industry & Academic Cooperation in Chungnam National University (IAC) <120> Recombinant protein comprising spike protein of SARS-CoV-2-derived protein and Fc of immunoglobulin-derived protein and use thereof <130> PN136679KR <160> 4 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 661 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> SARS-CoV-2 spike s1 <400> 1 Met Phe Val Phe Leu Val Leu Leu Pro Leu Val Ser Ser Gln Cys Val 1 5 10 15 Asn Leu Thr Thr Arg Thr Gln Leu Pro Pro Ala Tyr Thr Asn Ser Phe 20 25 30 Thr Arg Gly Val Tyr Tyr Pro Asp Lys Val Phe Arg Ser Ser Val Leu 35 40 45 His Ser Thr Gln Asp Leu Phe Leu Pro Phe Phe Ser Asn Val Thr Trp 50 55 60 Phe His Ala Ile His Val Ser Gly Thr Asn Gly Thr Lys Arg Phe Asp 65 70 75 80 Asn Pro Val Leu Pro Phe Asn Asp Gly Val Tyr Phe Ala Ser Thr Glu 85 90 95 Lys Ser Asn Ile Ile Arg Gly Trp Ile Phe Gly Thr Thr Leu Asp Ser 100 105 110 Lys Thr Gln Ser Leu Leu Ile Val Asn Asn Ala Thr Asn Val Val Ile 115 120 125 Lys Val Cys Glu Phe Gln Phe Cys Asn Asp Pro Phe Leu Gly Val Tyr 130 135 140 Tyr His Lys Asn Asn Lys Ser Trp Met Glu Ser Glu Phe Arg Val Tyr 145 150 155 160 Ser Ser Ala Asn Asn Cys Thr Phe Glu Tyr Val Ser Gln Pro Phe Leu 165 170 175 Met Asp Leu Glu Gly Lys Gln Gly Asn Phe Lys Asn Leu Arg Glu Phe 180 185 190 Val Phe Lys Asn Ile Asp Gly Tyr Phe Lys Ile Tyr Ser Lys His Thr 195 200 205 Pro Ile Asn Leu Val Arg Asp Leu Pro Gln Gly Phe Ser Ala Leu Glu 210 215 220 Pro Leu Val Asp Leu Pro Ile Gly Ile Asn Ile Thr Arg Phe Gln Thr 225 230 235 240 Leu Leu Ala Leu His Arg Ser Tyr Leu Thr Pro Gly Asp Ser Ser Ser 245 250 255 Gly Trp Thr Ala Gly Ala Ala Ala Tyr Tyr Val Gly Tyr Leu Gln Pro 260 265 270 Arg Thr Phe Leu Leu Lys Tyr Asn Glu Asn Gly Thr Ile Thr Asp Ala 275 280 285 Val Asp Cys Ala Leu Asp Pro Leu Ser Glu Thr Lys Cys Thr Leu Lys 290 295 300 Ser Phe Thr Val Glu Lys Gly Ile Tyr Gln Thr Ser Asn Phe Arg Val 305 310 315 320 Gln Pro Thr Glu Ser Ile Val Arg Phe Pro Asn Ile Thr Asn Leu Cys 325 330 335 Pro Phe Gly Glu Val Phe Asn Ala Thr Arg Phe Ala Ser Val Tyr Ala 340 345 350 Trp Asn Arg Lys Arg Ile Ser Asn Cys Val Ala Asp Tyr Ser Val Leu 355 360 365 Tyr Asn Ser Ala Ser Phe Ser Thr Phe Lys Cys Tyr Gly Val Ser Pro 370 375 380 Thr Lys Leu Asn Asp Leu Cys Phe Thr Asn Val Tyr Ala Asp Ser Phe 385 390 395 400 Val Ile Arg Gly Asp Glu Val Arg Gln Ile Ala Pro Gly Gln Thr Gly 405 410 415 Lys Ile Ala Asp Tyr Asn Tyr Lys Leu Pro Asp Asp Phe Thr Gly Cys 420 425 430 Val Ile Ala Trp Asn Ser Asn Asn Leu Asp Ser Lys Val Gly Gly Asn 435 440 445 Tyr Asn Tyr Leu Tyr Arg Leu Phe Arg Lys Ser Asn Leu Lys Pro Phe 450 455 460 Glu Arg Asp Ile Ser Thr Glu Ile Tyr Gln Ala Gly Ser Thr Pro Cys 465 470 475 480 Asn Gly Val Glu Gly Phe Asn Cys Tyr Phe Pro Leu Gln Ser Tyr Gly 485 490 495 Phe Gln Pro Thr Asn Gly Val Gly Tyr Gln Pro Tyr Arg Val Val Val 500 505 510 Leu Ser Phe Glu Leu Leu His Ala Pro Ala Thr Val Cys Gly Pro Lys 515 520 525 Lys Ser Thr Asn Leu Val Lys Asn Lys Cys Val Asn Phe Asn Phe Asn 530 535 540 Gly Leu Thr Gly Thr Gly Val Leu Thr Glu Ser Asn Lys 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Claims

SARS-CoV-2(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2) 스파이크 단백질 S1 유래 단백질, 면역글로불린의 Fc(Fragment crystallizable region) 유래 단백질 및 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S2 유래 단백질을 포함하는, 재조합 단백질로서,
상기 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S1 유래 단백질은 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어지고,
상기 면역글로불린의 Fc 유래 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어지고,
상기 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S2 유래 단백질은 서열번호 3의 아미노산 서열로 이루어지며,
상기 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S1 유래 단백질은 면역글로불린의 Fc 유래 단백질의 N-말단에 연결되고, 상기 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 S2 유래 단백질은 면역글로불린의 Fc 유래 단백질의 C-말단에 연결된 것인, 재조합 단백질.
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청구항 1에 있어서, 상기 재조합 단백질은 서열번호 4의 아미노산 서열로 이루어진 것인, 재조합 단백질.
청구항 1 및 5 중 어느 한 항의 재조합 단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오타이드.
청구항 1 및 5 중 어느 한 항의 재조합 단백질을 유효성분으로 포함하는, SARS-CoV-2 감염 질환 예방 또는 치료용 백신 조성물.
청구항 7에 있어서, 상기 재조합 단백질은 2개가 조립되어 구조체를 형성하는 것인, 백신 조성물.
청구항 8에 있어서, 상기 구조체는 4가 이중 특이적(tetravalent bispecific) 형태인 것인, 백신 조성물.
청구항 7에 있어서, 상기 백신 조성물은 근육 투여용, 피하 투여용, 복강 투여용, 정맥 투여용, 정맥 투여용, 진피 투여용, 안구 투여용 및 뇌 투여용 조성물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 백신 조성물.
청구항 7에 있어서, 상기 백신 조성물은 약학적으로 허용 가능한 부형제, 희석제 또는 담체를 추가로 포함하는 것인, 백신 조성물.