Hematopoietic stem cell (HSC)과 분화된 세포류 (예, primary T cell, macrophage 등) 와 같은 대부분의 hematopoietic stem cell은 virus를 이용한 유전자 전달이 어렵기 때문에 다양한 혈액관련 질병의
유전자 치료를 위한 연구에 걸림돌이 될 수 있다.
Lentivirus, retrovirus를 이용한 hematopoietic stem cell의 유전자 도입효율은 타겟 세포의 주기 상태, 세포표면의 receptor 발현 정도 등 다양한 요인
Enhanced virus-cell colocalization
RetroNectin
®은 human fibronectin protein에서 유래한 3가지 도메인으로 구성되어 있는 polypeptide이다. Virus 입자가 RetroNectin
®의 heparin binding domain과 결합함으로써 virus 입자와
조혈모세포간의 위치를 물리적으로 가깝게 하여 transduction 효율을 높이는 원리로, 조혈모세포는 주로 세포 표면의 integrin receptor인 VLA-4와 RetroNectin
®의 CS-1 사이트가 결합한다.
그림 1. Hypothesized mechanism of RetroNectin®-mediated enhancement of transduction
High-efficiency transduction of hematopoietic cells
RetroNectin
®은 물리적으로 세포와 바이러스 입자를 가깝게 하여 세포독성은 최소화하며 유전자의 도입효율을 높이므로, 다양한 조혈모세포에 적용할 수 있다.
Gene transfer efficiency for hematopoietic cells1 |
Cell type |
Efficiency (%) |
Human CD34+ CD38- BMC2 |
95.5 |
Human PBMC3 |
91.2 |
TF-1 |
97.9 |
SupT1 |
97.3 |
Jurkat |
80.1 |
K-562 |
90.4 |
HL-60 |
86.1 |
Monkey CD34+ BMC |
72.0 |
Monkey CD4+ T-cell |
85.0 |
1 Transduction은 RetroNectin
® 제품매뉴얼에 기재된 RetroNectin
®-Bound Virus (RBV) Method을 사용함.
자세한 내용은 제품매뉴얼 (링크) 참조.
2 Bone marrow cells.
3 Peripheral blood mononuclear cells.
Improved transduction compared with conventional methods
RetroNectin
®을 이용하면 기존의 Polybrene을 사용한 transduction 방법에 비해 효율이 낮은 세포 타입에도 유전자 도입효율을 높일 수 있다.
Human CD34
+세포에서 RetroNectin
®은 transduction 효율을 50~70% 높일 수 있을 뿐만 아니라 (그림 1), 세포독성도 거의 없는 것을 확인하였다.
그림 2. RetroNectin®과 Polybrene의 retrovirus transduction 효율 비교
Retrovirus 도입효율을 비교하기 위해, Polybrene과 RetroNectin
®의 각 매뉴얼에 따라 Retrovirus transduction을 진행하여 human CD34
+ HSC에 GFP 유전자를 발현시키고, flow cytometry로 형광을 측정하였다.
GFP 발현량을 그래프의 X축에, GFP를 발현하는 CD34
+ 세포의 비율을 %로 표기하였다.
그 결과, RetroNectin
®을 이용한 경우 Polybrene 보다 transduction 효율이 86배 높은 것을 확인하였다 (각각 25.8%, 0.3%).
이와 같이 기존에 유전자 도입효율이 낮아 어려움을 겪었던 조혈모 세포 연구에 RetroNectin
®을 이용함으로써 조혈모세포와 lentivirus 또는 retrovirus의 co-localization을 촉진하여 세포 독성 없이 높은 효율로
유전자를 도입할 수 있다.
Comparison of retroviral transduction of a K562 cell line using transduction enhancers from different companies
그림 3. 다양한 transduction enhancer의 retroviral transduction 효율 비교
다양한 Transduction enhancer를 이용하여 K562 cell line의 retrovirus 도입효율을 비교한 결과,
RetroNectin
®을 이용하였을 때, Polybrene, protamine 및 타사 human fibronectin보다 월등히 높은 효율로 transduction 되는 것을 확인하였다.
