Expression and Purification of Engineered Recombinant Human Alpha-1 Antitrypsin for Collagen Targeting

Abstract

알파-1 항트립신은 전 세계적으로 약 110만명의 환자와 1억 1600만명이 돌연변이를 갖는 흔한 유전질환 중 하나이다. 그러나 이에 대한 치료제로는 사람의 혈액에서 정제된 알파-1 항트립신을 정맥 주사 투여로만 환자에게 사용된다. 따라서, 본 연구는 간에서 생성되어 폐에서 작용하는 알파-1 항트립신의 특성을 살려 콜라겐 분자의 얽힌 부분에 결합하는 능력을 갖는 콜라겐 모방 펩타이드를 재조합 알파-1 항트립신에 결합시켜 폐의 콜라겐을 타게팅하여 오랜 시간 작용시키기 위한 연구를 진행했다. 재조합 알파-1 항트립신에 콜라겐 모방 펩타이드가 접합된 재조합 알파-1 항트립신은 대장균에서 발현시켰고, 최적화된 단백질 정제 방법을 확립하여 정제했다. 정제된 단백질은 폴리아크릴아마이드 겔 전기 영동법과 매트릭스-보조 레이저 탈착/이온화-비행시간을 통해 확인하였다. 이후 엘라스타제를 이용하여 재조합 단백질의 활성도를 평가하였으며, 사람 혈액에서 정제된 알파-1 항트립신과 비교하였을 때 본 연구에서 생산한 재조합 단백질들이 유사한 활성을 갖는 것을 알 수 있었다. pH에 따라 콜라겐 조립 구조의 변화가 발생하는 것을 이용하여 정상 구조와 파괴된 구조를 갖는 콜라겐 코팅된 필름을 제작하였으며, 이를 이용하여 콜라겐 모방 펩타이드가 접합된 재조합 알파-1 항트립신의 콜라겐 결합능을 평가하였으며, 콜라겐 모방 펩타이드가 접합된 재조합 알파-1 항트립신이 콜라겐 모방 펩타이드는 두 가지 구조의 콜라겐에 대하여 모두 콜라겐 결합능이 높은 것을 확인하였다. 콜라겐 모방 펩타이드가 접합된 재조합 단백질의 개발은 약물 전달 방식으로서 다양한 콜라겐 표적화 치료에 응용 가능할 것이다.