miniVec™ Plasmid

VectorBuilder의 독자 기술인 miniVec™ plasmid는 소형화된 백본을 제공하여 유전의학, 백신 제제, 식품 기술 분야에 탁월한 효능, 안전성 및 제조가능성을 제공합니다. 기존 plasmid에 비해 miniVec™ plasmid는 plasmid 제조 수율과 형질전환 유전자 발현율이 높고, 바이러스 패키징, CRISPR 유전자 편집, transposon 전달 등 다양한 응용에서 성능을 향상시키며, 안전성 프로파일도 우수합니다. miniVec™ 백본은 antibiotic-free 및 supplement (보충제)-free 선별을 지원하며, 렌티바이러스, AAV, IVT (in vitro transcription), 비바이러스 regular plasmid 및 transposon 시스템 등 다양한 발현 시스템에 적용될 수 있습니다.

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Learn MoreminiVec™ 기술
miniVec™ plasmid는 SeqA 서열 다운스트림에 성장 억제 (growth inhibitor) 유전자와 성장 억제제를 중화하여 세포 증식을 지원하는 단백질을 암호화하는 해독제 (antidote) 유전자를 포함하는 엔지니어링된 E. coli 균주인 miniHost™ 박테리아 호스트 균주 내에서 작동합니다. 해독제 유전자의 발현은 특정 배지 보충제에 의해 유도됩니다.
보충제를 제거하고 miniVec™ plasmid를 miniHost™ 세포에 형질전환시키면, miniVec™에 존재하는 SeqB 유전자가 성장 억제제 전사체의 SeqA 영역에 상보적인 작은 noncoding RNA를 생성하여, 성장 억제제의 translation을 억제하고 세포 증식을 가능하게 합니다. 결과적으로, 성공적으로 형질전환된 호스트 세포만이 강력하게 증식하여 miniVec™ plasmid를 다량 생산합니다. 이 기술은 항생제와 보충제의 필요성을 완전히 없애, 대규모 발효 및 제조 확장성을 크게 간소화하고 최종 의약품 또는 식품의 안전성을 크게 향상시킵니다.

Figure 1. miniVec™ 백본을 사용한 선택 메커니즘.
Plasmid 수율 대폭 증가
실험실 및 산업 규모 발효 조건 모두에서 miniVec™은 테스트된 모든 유전자 전달 시스템에서 기존 plasmid에 비해 plasmid 생산 및 제조 수율이 크게 향상되었습니다. 이러한 현저한 증가는 높은 복제 수를 선호하는 발효, 더욱 효율적인 복제, 그리고 대사 부담 감소를 포함한 몇 가지 핵심 메커니즘에 기인합니다.

Figure 2. miniVec™은 기존 plasmid에 비해 plasmid 수율이 증가했습니다. (A) 실험실 규모 (200 ml) 또는 (B) 산업 규모 (2.7L)에서 다양한 발현 시스템의 기존 plasmid 또는 miniVec™ plasmid로 형질전환된 대장균 배양액을 동일한 조건에서 발효하여 plasmid 수율을 측정했습니다.
다양한 벡터 시스템에서 향상된 효율
In vitro 검증
miniVec™은 박테리아 백본을 최소화하여, 포유류 세포의 면역 반응 위험을 줄여 숙주 세포 스트레스를 최소화하고 세포 흡수 및 수송을 증가시킵니다. miniVec™은 광범위한 유전자 전달 응용 분야에서 기존 백본과 비교하여, 효율성과 효능 면에서 상당한 개선을 입증하였습니다.
- 일시적인 transfection
- 바이러스 패키징
- Transposon 전달
- CRISPR 유전체 편집

Figure 3. 기존 plasmid와 miniVec™ plasmid를 이용한 일시적 유전자 발현 비교. HEK293T 세포에 EGFP를 암호화하는 동일 몰 농도의 miniVec™ plasmid 또는 기존 plasmid를 transfection 시켰습니다. Transfection 48시간 후 flow cytometry와 대표적인 형광 현미경 이미지를 통해 EGFP 발현을 측정하였습니다. mCherry 발현 plasmid를 transfection 대조군으로 co-transfection 하였습니다. 모든 생존 세포의 평균 형광 강도 (MFI)를 계산하였습니다.

Figure 4. 기존 plasmid와 miniVec™ plasmid를 사용한 렌티바이러스 패키징 비교. (A) miniVec™ packaging plasmid를 사용한 경우, 동일한 패키징 스케일의 기존 plasmid보다 더 높은 기능적 역가 (qPCR 기반)를 달성했습니다. (B) 기존 plasmid와 miniVec™ plasmid를 사용하여 병렬 생산한 렌티바이러스의 동일 부피 형질도입을 통해 HEK293T 세포에서 EGFP 발현을 비교했습니다. 모든 생존 세포의 평균 형광 강도 (MFI)를 계산했습니다.

Figure 5. 기존 plasmid와 miniVec™ plasmid의 transposition 효율 비교. HEK293T 세포에 (A) piggyBac 또는 (B) Sleeping Beauty 시스템을 이용하여 EGFP를 암호화하는 기존 plasmid 또는 miniVec™ plasmid를 동일 몰 조건에서 transfection 시켰습니다. 계대 초기와 계대 후기에 해당 대조군 샘플 (표시하지 않음)의 형광이 거의 남아 있지 않을 때 대표적인 형광 이미지를 촬영하였고 flow cytometry 분석을 통해 평균 형광 강도를 측정하였습니다.

Figure 6. 기존 plasmid와 miniVec™ plasmid를 이용한 CRISPR-매개 EGFP knockin 비교. HEK293T 세포에 기존 또는 miniVec™ 기반 hCas9과 EGFP를 발현하는 donor plasmid를 동일 몰 농도 조건에서 transfection시켜 HITI (homology-independent targeted insertion)를 통한 AAVS1 locus에서의 EGFP 유전체 통합 효율을 조사했습니다. 대조군 샘플에서 무시할 수 있는 형광이 남을 때까지 지정된 시점에서 flow cytometry를 이용하여 세포의 평균 형광 강도를 측정했습니다(표시하지 않음).
In vivo 검증
이러한 향상된 효율은 in vivo 적용에서도 확인되었는데, miniVec™ plasmid를 투여한 결과 유전자 전달 모델에서 형질전환 유전자 발현이 증가하고 지속되었으며, 백신 전달 모델에서는 급성 및 장기 면역반응을 성공적으로 자극했습니다. 중요한 것은 모든 in vivo 연구에서 물리적 또는 생리적 부작용이 나타나지 않았다는 점입니다. 이는 유전자 치료 및 백신 적용 분야에서 miniVec™이 유용하게 사용될 수 있음을 뒷받침합니다.
- 유전자 전달
- 백신 전달

Figure 7. in vivo 기존 plasmid와 miniVec™ plasmid의 형질전환 유전자 발현 비교. 동일 몰 plasmid (CAG>Luc2)를 마우스에 (A) intravenous 또는 (B) intramuscular 주사로 투여했습니다. Luciferase 발현은 표시된 시점에서 측정했습니다.

Figure 8. COVID-19 스파이크 단백질을 발현하는 기존 plasmid와 miniVec™ plasmid 간의 naked DNA 백신 접종에 대한 면역 반응 비교. BALB/c 마우스에 기존 백신 또는 miniVec™ 기반 백신, 음성 대조군 (PBS), 또는 vehicle 대조군 (empty기존 plasmid 또는 miniVec™ plasmid)을 2주 간격으로 3회 동일 몰 용량으로 근육 주사하였습니다. (A) 각 주사 후 2주 후에 다음 면역 접종 전에 동물에서 채혈한 혈액에서 특이 항체 역가를 측정하였습니다. 42일째에 비장세포를 채취하였고, 비장세포의 배양 상층액을 사용하여, (B) 스파이크 단백질 자극 시 총 IFN-γ 분비량을 측정하였습니다.
향상되고 신뢰할 수 있는 안전성 프로파일
세포 및 유전자 치료의 다양한 응용 분야에서 입증된 이점 외에도, VectorBuilder의 혁신적인 miniVec™ 플랫폼은 항생제 잔류물의 가능성을 제거하고, 수평 유전자 전달 위험을 완화하며, 최종 제품의 순도를 보장함으로써 GMP 의약품 생산 과정에서 기존 항생제 의존 plasmid 보다 훨씬 안전한 대안을 제공합니다. miniVec™ plasmid를 투여한 동물의 독성 분석 결과, 동물 건강에 대한 부작용이 나타나지 않았으며, empty miniVec™ 컨스트럭트에서도 면역 반응이 나타나지 않는 등 별도의 in vivo 검증에서도 탁월한 안전성 프로파일이 확인되었습니다. 중요한 점은, 이 시스템의 설계 원칙이 FDA와 EMA의 치료제 제조 관련 규제 기준을 준수한다는 것입니다.
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CRISPR 방법: 전달 시스템 중에서 선택
Keywords: CRISPR delivery, plasmid, virus, mRNA, RNP
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