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영어

Production of therapeutic proteins by transgenic plant cell suspension cultures is an attractive system alternative to the other expression system. However, plant cell cultures have shown low expression level of foreign proteins and decreased cell viability by the changes of culture conditions. Therefore, it is necessary to enhance cell viability during the culture period. In
this study, a quantitative analysis technique was designed to measure relative cell viability for plant suspension cells which have cell wall and aggregates. It was found that the programmed cell death of plant cells by apoptosis was essentially linked with the apoptotic pathway of animal cells. Therefore, effects of nicotinamide, 3-aminobenzamide and antioxidants on cell viability and apoptosis were examined in transgenic Nicotiana tabacum cells producing hGM-CSF. With those additives, cell viability could be maintained and apoptosis could be redued. In the result, the extracellular production of hGM-CSF could be enhanced 2.5 fold. It was also found that the supplementation of glutathione and ascorbic acid suppressed both the cold stress-induced decrease in cell viability and the increase of total genomic DNA fragmentation.

한국어

형질전환된 현탁 식물세포 배양을 통한 의료용 단백질의 생산은 post-translational modification, 동물유래 바이러스에 대한 안전성, 저가의 배양 배지, 쉬운 정제과정, 대규모 생산 등의 장점을 가지고 있지만 외래 단백질의 낮은 발현율, 배양환경 변화에 따른 세포 생존율의 저하 등 해결해야할 과제가 많다. 따라서 배양공정 개발을 통한 세포 생존율 증진에 관한 연구가 수행되어야 하며, 이를 토대로 상업적 생산을 위한 대량 배양에 응용되어야 할 것이다. 본 연구에서는 먼저, 두꺼운 세포벽과 응집체를 형성하고 있어 생존 단일세포의 정량이 어려운 형질전환된 현탁 식물세포의 상대적 생존율 정량법을 구축하였으며, 세포의 형태적 변화, DNA 절편화, caspase-3 정량 등을 통하여 현탁 식물세포에서도 동물세포에서와 마찬가지로 여러 스트레스에 의해 apoptosis가 일어남을 확인하였다. 또한 배양환경 변화에 따른 세포생존율의 저하 및 apoptosis의 증가를 억제하기 위하여 여러 가지 배지 첨가물 (nicotinamide, 3-aminobenzamide, 항산화제 등)을 선택하여 다양한 시기와 환경에서 첨가함으로써 목적 유용 단백질인 hGM-CSF의 생산성을 최대 2.5배까지 증진시켰다. 부가적으로 cold stress에 의한 급격한 세포생존율 감소와 apoptosis 증가는 ascorbic acid와 glutathione에 의해 억제됨을 확인할 수 있었다. 결과적으로 형질전환된 현탁 식물세포의 생존율과 apoptosis 정량법을 기초로 하여 항산화제를 배지에 첨가함으로써 세포 생존도 증진과 apoptosis 억제를 통한 재조합된 의료용 단백질인 hGM-CSF 생산성을 증진시킬 수 있었다.