D의 이종 생산

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8551(2023) 이 기사 인용

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결핵(TB)은 코로나19에 이어 단일 전염병으로 인한 사망 원인 2위입니다. 100년 간의 노력에도 불구하고 현재의 결핵 백신은 폐결핵을 효과적으로 예방하거나 집단 면역을 촉진하거나 전염을 예방하지 못합니다. 따라서 대안적인 접근 방식이 필요합니다. 우리는 결핵 감염에 대응하여 효과적인 항생제를 생산하는 세포 치료법을 개발하고자 합니다. D-사이클로세린(D-CS)은 박테리아 세포벽 합성을 억제하는 결핵의 2차 항생제입니다. 우리는 D-CS가 결핵에 대한 효과, 상대적으로 짧은 생합성 경로 및 낮은 저항성 발생률로 인해 항결핵 세포 치료를 위한 최적의 후보라고 판단했습니다. D-CS 합성을 위한 첫 번째 단계는 L-세린과 아세틸-CoA를 O-아세틸-L-세린(L-OAS)으로 전환시키는 L-세린-O-아세틸트랜스퍼라제(DcsE)에 의해 촉매됩니다. D-CS 경로가 결핵에 대한 효과적인 예방이 될 수 있는지 테스트하기 위해 우리는 A549 세포에서 기능성 DcsE를 인간 폐 모델로 표현하려고 노력했습니다. 우리는 형광 현미경을 사용하여 DcsE-FLAG-GFP 발현을 관찰했습니다. A549 세포에서 정제된 DcsE는 HPLC-MS에서 관찰한 바와 같이 L-OAS의 합성을 촉매했습니다. 따라서 인간 세포는 L-세린과 아세틸-CoA를 L-OAS로 전환할 수 있는 기능성 DcsE를 합성하여 인간 세포에서 D-CS 생산을 향한 첫 번째 단계를 보여줍니다.

결핵(TB)은 결핵균(Mycobacterium tuberculosis, Mtb)1에 의해 발생하는 주요 호흡기 감염 질환입니다. 결핵은 전 세계적으로 전염병으로 인한 주요 사망 원인 중 하나로 남아 있으며, 2021년 기준으로 1,000만 명이 감염되고 150만 명이 사망합니다. 결핵용 Bacillus Calmette-Guérin(BCG) 백신은 성인기까지 지속되지 않고 부작용을 초래할 수 있는 폐결핵에 대한 보호율이 다양합니다(검토는 참조 3 참조). MVA85A 백신과 같은 다른 백신 시도는 BCG를 보충하기 위해 개발되었지만 IIIb상 시험에서 실패했기 때문에 결핵 예방은 여전히 ​​어렵습니다4.

효과적인 결핵 예방 방법을 개발하는 것은 대안적 접근법에 대한 중요한 기회를 제공합니다. 화학 예방 요법과 새로운 유전자 치료법의 성공적인 역사는 인간 세포에서 항생제를 생성하는 유전 예방 요법(유전 화학 예방 요법)을 개발할 수 있는 가능성의 토대를 마련했습니다. 이소니아지드는 2년 이상에 걸쳐 결핵 발생 확률을 40%까지 감소시키는 화학적 예방제로 사용되어 왔습니다5. 최근 유전자 치료법이 암에 효과적인 것으로 밝혀졌습니다. 키메라 항원 수용체 T세포(CAR-T) 치료법은 키메라 항원 수용체를 포함하도록 T세포를 유전적으로 변형합니다. 이는 T세포가 암세포, 특히 급성 림프구성 백혈병과 대형 B세포 림프종을 표적으로 삼는 데 도움이 됩니다6. CAR T-22 치료를 위해 B급 급성 림프구성 백혈병 어린이를 등록한 임상 시험에서 참가자 20명 중 17명이 최소 1년의 관해를 달성했습니다7. CAR-T 치료가 암세포를 표적으로 삼도록 세포를 유전적으로 변형하는 것이 가능하다는 것이 입증된 후, 수많은 대체 전달 방법과 세포 기반 치료법이 개발되었습니다8. 화학적 예방의 효과와 유전자 치료의 출현으로 인해 우리는 결핵을 예방하기 위한 항생제를 생산하는 유전적 화학적 예방의 타당성을 탐구하려고 합니다.

모든 1차 및 2차 결핵 항생제를 평가한 후, 우리는 유전적 화학예방을 위한 최적의 후보로 D-cycloserine(D-CS) 생합성 경로를 선택했습니다. 본 연구에서 우리는 L-세린과 아세틸-CoA9로부터 O-아세틸-L-세린(L-OAS)을 생산하는 생합성 경로의 첫 번째 효소인 L-세린-O-아세틸트랜스퍼라제(DcsE)에 초점을 맞췄습니다. . 1). 우리는 기능성 DcsE가 인간 제2형 폐 세포 모델인 A549 세포에서 발현될 수 있는지 테스트하려고 했습니다. 우리는 A549 세포에서 FLAG 및 녹색 형광 단백질(GFP)이 태그된 DcsE를 형질감염시키고 형광 현미경을 사용하여 DcsE-FLAG-GFP의 높은 수준의 생산을 관찰했습니다. 우리는 HPLC-MS를 사용하여 정제된 DcsE에 의해 L-OAS의 시험관 내 합성을 구체적으로 관찰했습니다. 우리는 예방적 D-CS 합성을 위한 첫 번째 단계로 기능성 DcsE가 인간 세포에서 합성될 수 있다는 증거를 제공합니다.