유산균 유래 P14 단백질과 약물전달체의 장 염증 조절 효능 평가

Abstract

Inflammatory bowel disease (IBD) is a chronic inflammatory condition of the intestine; the disorder is prevalent in the West and has been increasing in Asia and Korea recently. However, the pathogenesis of IBD is unclear and the treatment of IBD focuses on alleviating inflammatory condition of patients rather than targeting the fundamental cause. Probiotics are host-beneficial microorganisms, which have emerged as safe and promising therapeutics in many diseases including IBD. This study tests the use of probiotics to treat IBD. However, since the mode of action has not been clearly identified, there are limitations in the application of probiotics as a therapeutic agent. So, I use P14 protein. It is an active component of probiotics that was isolated from extract of the probiotic Lactobacillus casei. P14 alleviates atopic dermatitis by down-regulating serum levels of IL-4 and IgE. In this study, the ability of the P14 protein to modulate intestinal immunity and the effects of the intestinal inflammatory response in murine IBD model was confirmed. In addition, anti-inflammatory efficacy was evaluated in a mouse model of IBD using a recombinant lactobacillus drug delivery system (PP-P14) produced by transforming the P14 gene in Pediococcus pentosaceus. The results of this study demonstrate the immunomodulatory activity of P14 protein in terms of regulating intestinal immune cells and cytokines in steady state or IBD model. PP-P14 also showed anti-inflammatory activity in the murine colitis model. These results suggest that PP-P14 drug delivery system could be developed as a therapeutic agent for IBD.

염증성 장 질환(IBD)은 유전적, 환경적 요인에 의해서 장에서 발생하는 만성 염증질병으로 환자의 삶의 질을 저하시키는 것으로 알려져 있습니다. 과거에는 서구에서 주로 발병하는 질병으로 알려졌지만, 최근에는 아시아와 한국에서도 발병률이 증가하고 있습니다. 그러나 염증성 장 질환의 발병기전은 아직까지 명확히 밝혀지지 않았고 이로 인해 근본적인 치료제의 개발에 한계가 있습니다. 현재 사용되고 있는 치료제는 염증반응을 완화하는 효과만 있고, 염증성 장 질환의 근본 원인은 해결하지 못합니다. 또한 생체 내에서 이동성이 떨어지고, 질병이 발생한 부위 이 외의 전신에 영향을 준다는 단점이 있습니다. 이러한 단점을 해결하고자 최근에 제시되고 있는 것이 프로바이오틱스입니다. 프로바이오틱스는 숙주에게 유익한 미생물(Host-beneficial microorganism)로써 염증성 장 질환을 포함한 많은 질병에서 안전하고 유망한 치료제로 대두되고 있습니다. 최근 많은 임상시험, 동물실험에서 프로바이오틱스가 면역조절 능력을 가진다는 결과가 보고되고 있으며 염증성 장 질환을 완화시킬 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 그러나 프로바이오틱스는 인체에 무해하며 건강을 증진시키는 것으로 알려져 있지만, 유용한 물질이 무엇인지 알지 못하고 정확한 작용 방식을 알지 못하기 때문에 치료제로써 적용에 한계가 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 Lactobacillus casei 추출물에서 프로바이오틱스의 활성 성분인 P14단백질을 분리, 정제했습니다. 사전 연구를 통해서 P14 단백질은 IL-4와 IgE의 발현을 감소시킴으로써 아토피성 피부염을 완화시키는 효능을 보인다는 것을 알 수 있었습니다. 이 연구에서는 P14단백질이 장 면역 조절 능력과 염증성 장 질환 동물모델에서 장 염증반응을 완화하는 효과를 확인하고자 했습니다. 또한, 단백질 치료제의 안정성과 생체 내 이동성을 증가시키기 위해서 개발된 유산균 매개 약물전달체를 이용해서 항염증 효능을 확인하려고 했습니다. Pediococcus pentosaceu에 P14 유전자를 삽입시켜서 만든 재조합 유산균 약물전달시스템, PP-P14의 항염증 효능을 염증성 장 질환 동물모델에서 평가했습니다. 이 연구의 결과, 정상 상태 또는 염증성 장 질환 동물 모델에서 장 내 면역세포 및 면역 사이토카인을 조절한다는 측면에서 P14단백질이 면역조절 활성을 가지는 것을 확인했습니다. 또한 염증성 장 질환 동물모델에서 PP-P14의 경구투여가 장 염증을 완화시키는 항염증 활성을 보였습니다. 본 연구에서 사용한 P. pentosaceus를 이용한 새로운 유산균 약물전달시스템은 치료 단백질을 장 특이적으로 전달할 수 있다는 특징을 가지며 위장 장애의 치료에 사용이 가능하다는 잠재적인 능력을 가지고 있습니다. 이러한 결과는 P14단백질 또는 PP-P14 약물전달시스템이 염증성 장 질환을 위한 장 표적치료제로서 개발에 기여할 수 있음을 시사합니다.