Epidermal growth factor(EGF) known as a urgastrone is a powerful mitogen with a wide variety of possibilities for medical usages. A mature EGF coding region was isolated from human prepro-EGF sequence by a conventional PCR and cloned into pQE vector in which the gene product was supposed to be expressed with 6$\times$His tag for the subsequent purification. The recombinant mature EGF was expressed in M15[Rep4], an Escherichia coli host strain, in amount of 30-40% of total proteins pressent in E. coli extract by the addition of isopropylthio-$\beta$-galactopyranoside (IPTG). The recombinant EGF purified using a Ni2+-NTA affinity colume chromatography was active in its ability to induce phosphorylation on tyrosine residues of several substrate proteins when murine NH3T3 and human MRC-5 fibroblast cells were stimulated with it. This work may provide the basic technology and information for the production of recombinant EGF.
세포 분열 및 성장 촉진에 영향을 주는 상피세포 성장인자(Epidermal Growth Factor, EGF)는 다양한 의학적 용도를 갖고 있는 호르몬 단백질이다. 본 연구에서는 human EGF 유전자를 대장균 코돈에 최적화 하고 pRSET 벡터에 클로닝하여 발현벡터를 구축하였다. Human EGF를 봉입체가 아닌 활성이 있는 형태로의 과량 발현을 위해 코돈의 최적화와 더불어 최초로 샤페론 공발현이 시도되었다. 발현된 Native protein 형태의 재조합 human EGF는 고순도로 정제하기 위해 Ion Exchange Chromatography를 2번 연속적으로 수행하여 순수 분리 정제되었고, ELISA 분석결과 99% 이상으로 재조합 EGF의 활성도가 상업용 EGF와 유사하게 나타났으며, 세포증식시험 결과 인간 재조합 EGF는 인체 피부 섬유아세포의 세포증식을 촉진하는 것으로 확인 되었다. 본 연구의 인간 EGF 발현 시스템은 양적인 측면 뿐 아니라 성공적인 활성형태의 발현으로 추가적인 재접힘 과정 및 N 말단의 융합부분을 제거하기 위한 크로마토그래피 작업이 필요가 없다는 점에서 기존의 방법들에 대체 될 수 있는 효과적인 인간 EGF 발현 시스템을 제공하고 있다.
A novel HPLC method with electrochemical detection has been developed for the determination of recombinant human epidermal growth factor (rhEGF) in pharmaceutical products. rhEGF was separated from other components in formulation on a reversed-phase C18 column with 24% acetonitrile in 0.1 M phosphate buffer (pH 4.75). The optimum electrochemical oxidation of EGF was obtained at 0.85 V vs. Ag/AgCl in a glassy carbon working electrode due to electroactive tyrosine, tryptophan, methionine, and arginine residues. The quantitation range was from 1.0 to 200 ng of rhEGF with the linear correlation coefficient greater than 0.999. The method was successfully applied for the quantitation of rhEGF in a pharmaceutical preparation.
Park, In-Kyu;Seo, Seog-Jin;Akashi, Mitsuru;Akaike, Toshihiro;Cho, Chong-Su
Archives of Pharmacal Research
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제26권8호
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pp.649-652
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2003
Polymeric nanoparticles composed of polystyrene (PS) as core and poly(methacrylic acid) (PMA) as corona were prepared by the dispersion copolymerization. The potential of the nanoparticles as carriers for recombinant human epidermal growth factor (EGF) was investigated. The nanoparticles showed monodispersity and good water-dispersibility. The loading content of EGF to the nanoparticles was very high due to electrostatic interaction between EGF and nanoparticles. EGF was released as a pseudo-zero order pattern after initial burst effect. The nanoparticles were sufficient for A431 cells proliferation.
Recombinant human epidermal growth factor (rhEGF), a polypeptide of 53 amino acid residues, is subject to degradation by numerous enzymes, especially proteases, when it is applied on the skin for the treatment of open wound. Amastatin, aprotinin, bestatin, EDTA, EGTA, gabexate, gentamicin, leupeptin, and TPCK were investigated for the possible protease inhibitors, which may use to protect rhEGF from degradation by the enzymes in the skin. Skin homogenates containing protease inhibitors and rhEGF were incubated at $37^{\circ}C$ for 30 minutes. After the reaction was stopped with trifluoroacetic acid, the amount of rhEGF remaining in the sample was determined with an HPLC method. The percentages of rhEGF degraded, at the skin/PBS ratio of 0.25, in the mouse, rat, and human skin homogenate were 85%, 70%, and 46%, respectively. The degree of degradation of rhEGF in the cytosolic fraction was higher than that in the membrane fraction and these enzyme reactions were completed in 30 minutes. Bestatin, EGTA, and TPCK showed significant inhibitory effects on the degradation of rhEGF in the two fractions (p<0.05), while the other protease inhibitors had no significant inhibitory effects or, even resulted in deleterious effects. Therefore, the formulation containing one or several inhibitors among these effective inhibitors would be a promising topical preparation of rhEGF for the treatment of open wound.
Recombinant human epidermal growth factor (rhEGF) was produced by E. coli BL21 harboring a plasmid pYHB101. The maximum production was 68.7 mg/l when the E. coli strain was cultured at 25$\circ$C for 48 hours in the modified MBL medium containing 10 g/l glucose with 1 mM IPTG induction at 2 hours after inoculation. The rhEGF was purified upto 267 folds by Amberlite XAD- 7 chromatography, ultrafiltration, and DEAE Sepharose fast flow ion exchange chromatography with an overall yield of 66.6%. The purified rhEGF was further separated into two fractions by HPLC. The N-terminal amino acid sequence of the second fraction was Asn-Ser-Asp-Ser-Glu-Cys-Pro-Leu-Ser-His. The effect of rhEGF on the DNA synthesis was examined using in vitro biological assay based on the incorporation of 5'-bromo-2'- deoxy-uridine (BrdU). The purified rhEGF shows no difference with natural human epidermal growth factor (nhEGF) in N-terminal amino acids residues and biological activity. From the results, we concluded that rhEGF produced from E. coli harboring the plasmid pYHB101 was apparently the same as nhEGF.
목 적: 재조합 표피성장인자는(rhEGF) 다양한 표피와 상피 세포의 증식을 자극하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 방사선이 조사된 섬유아세포의 증식에 rhEGF의 효과를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 인간에서 기원한 섬유아세포를 초대배양(primary culture)한 세포를 이용하였다. 대웅제약에서 유전자 재조합하여 대장균에서 발현하여 생산한 rhEGF를 제공 받아 사용하였다. 방사선 조사는 4 MV 선형가속기(CLINAC 600C, Varian, Palo Alto, CA, USA)를 이용하여 분당 2 Gy 내외의 선량률로 균일하게 조사하였다. 조사된 방사선량은 8 Gy이었다. 생존세포수는 trypan blue 염색법을 이용하였고, rhEGF에 의한 세포주기의 변화를 관찰하기 위하여 유세포 분석법을 시행하였다. 결 과: 4 Gy의 방사선을 조사한 후 7일째까지 생존 세포수를 trypan blue 염색법을 이용하여 측정한 결과 모든 rhEGF 농도(1.0 nM, 10 nM, 100 nM, 1,000 nM )에서 방사선 조사 단독군보다 생존세포 수가 많았다. 방사선을 조사하지 않은 섬유아세포에서 rhEGF를 10 nM처리한 후 FACS scan을 시행한 결과 세포주기 중에서 S기 비율이 증가하였다. 결 론: 방사선이 조사된 섬유아세포에서 rhEGF를 투여하면 rhEGF를 투여하지 않은 섬유아세포에 비해서 세포증식이 가속됨을 확인할 수 있었다.
상피세포 성장인자(Epidermal Growth Factor, EGF)는 세포 분열을 자극하고 의약적 용도가 다양하다. EGF는 3개의 이황화 결합을 갖고 불용성으로, 대장균에서 고효율 발현에 대한 연구가 잘 이루어지지 않았다. EGF 유전자를 작은 유비퀴틴 관련 유전자(small ubiquitin-related modifier gene, SUMO)와 결합하고 DE3 대장균에서 발현시켰다. IPTG (Isopropyl-${\beta}$-D-Thiogalactopyranoside)로 유도하여 대장균 세포 단백질의 38.9%로 융합단백질이 발현되었고, Ni-NTA 친화성 크로마토그래피로 분리하였다. 그 후 유비퀴틴 분해효소반응으로 융합단백질에서 EGF를 얻은 후 다시 Ni-NTA 크로마토그래피로 분리 하였다. 최종적으로 정제된 EGF의 순도는 HPLC로 분석하였으며, 98%이상의 순도를 얻을 수 있었다.
재조합 인간상피세포 성장인자(rhEGF)가 E. coli BL21(pYHB101) 균주를 사용하여 발현되었다. 10g/L glucose를 첨가한 변형된 MBL 배지를 사용하여 10 $\mu\textrm{m}$ IPTG/lactose로 2시간 동안 유도배양한 후 27$^{\circ}C$에서 48시간 동안 배양하였을 때 44.5 mg/L의 rhEGF가 발현되었다. 상기의 결과는 E. coli BL2l(pYHB101)를 사용하여 rhEGF를 발현시 lactose를 IPTG와 동일한 유도 물질로 사용 가능하다는 것을 시사하는 것이다. 회분식 배양에서 glucose를 10 g/L 첨가한 변형된 MBL 배지에 유도물질로 10 $\mu\textrm{m}$ lactose를 사용하였으며 28시간 동안 배양하였을 때 최대 45 mg/L의 rhEGF가 발현되었다. 유가식 배양에서 정지기에 0.5%(w/v) lactose와 0.25%(w/v) yeast extract를 첨가하였을 때 160mg/L의 rhEGF가 발현되었으며 94.3%가 분비되었다. 이에 비하여 유도기에 lactose를 첨가한 경우는 120 mg/L의 rhEGF가 발현되었으며 cytoplasm으로 발현된 불용성 봉입체의 비율은 20.9%에 달하였다. 이것은 lactose의 첨가시기가 E. coli BL2l(pYHB101)로부터 soluble rhEGF의 생성에 중요하다는 것을 확인한 결과이다.
대한약학회 2002년도 Proceedings of the Convention of the Pharmaceutical Society of Korea Vol.2
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pp.415.3-416
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2002
To improve the stability of recombinant human epidermal growth factor (rhEGF) as therapeutic agent. the N-terminal PEGylated rhEGF (N-PEG-rhEGF) was prepared by site-specific bioconjugation and the stability was investigated in rat skin wound homogenates. Two different N-PEG-rhGEFs (N-PEG5K- and N-PEG20K-rhEGF) were successfully prepared with the yields of above 70%. The PEGylation site was directly confirmed by determining the molecular mass of Lys-C digested samples using MALDI- TOF MS. (omitted)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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