In the last several decades, the abuse of antibiotics have results in appearance of antibiotic-resistant bacteria, so called super bacteria. Among the several-known super bacteria, methicillin-resistant staphylococcus aureus (MRSA) which is also called multidrug-resistant S.aureus. It is one of human pathogen in hospital-related and society-acquired infections and is considered as the most threatening pathogen in the world. Although many researchers are conducting to develop the effective drug for treatment of MRSA infection, but the use of stronger antibiotic drug may cause the appearance of more resistant super bacteria. So, it is highly required to develop new non-antibiotic drug like as antibody or antimicrobial peptide. Recently, it was reported that the wall teichoic acid (WTA) of MRSA is closely related to human immune system and so it is considered as an important target for development of antibody neutralizing MRSA infection. Here, we developed the single chain variable antibody fragments (scFv) against WTA in MRSA for therapeutic purpose. First, both human synthetic antibody library and mouse immune antibody library were constructed in Escherichia coli host. For antibody (scFv) screening, anchored periplasmic expression (APEx) system in which antibodies are displayed on inner membrane of E.coli was employed. After labeling spheroplast cells with WTA-FITC conjugated probes, highly fluorescent cells were selectively sorted by FACS sorter with high speed. After 3rd round sorting with immune library, two antibodies which showed higher affinity to WTA target were finally isolated. Both isolated antibodies were purified with high purity and then their binding affinities to real S.aureus cells were also confirmed.
메티실린 내성 포도상구균은 페니실린과 세팔로스포린을 포함한 베타-락탐계의 항생제의 물질에 내성을 가지는 포도상구균의 한 종류이다. 이 메티실린 내성 포도상구균은 항생제를 남용할 수 있는 여지가 있는 병원에서 주로 발병된다. 이 균의 감염을 치료하기 위해 반코마이신이라는 매우 강력한 항생제가 사용되고 있으나, 이는 또 다른 슈퍼박테리아, 즉 반코마이신 내성 포도상구균을 또 다시 만들고 있으므로 항생제에 의한 치료는 장기적으로 보았을 때, 매우 부적절하다고 볼 수 있다.
인간이 어떤 독소에 감염이 되면 가장 먼저 내재 면역 체계가 발동하며, 만노즈 바인딩 렉틴이라는 물질은 메티실린 내성 포도상구균 당고분자의 N-아세틸글루코사민 분자에 결합한다고 알려져 있다. 하지만 메티실린 내성 포도상구균이 가지고 있는 당고분자의 종류와 그 구조가 매우 다양하여, 만노즈 바인딩 렉틴이 당고분자의 정확히 어디에 붙는 지는 밝혀지지 않고 있었지만, 만노즈 바인딩 렉틴과 메티실린 내성 포도상구균의 테이코이산의 상호관계가 규명되었다.
본 연구에서는, 메티실린 내성 포도상구균을 진단 또는 치유하기 위한 항체를 개발하는 목적으로 시작하였으며, 두 가지의 항체 단편 형태의 라이브러리를 제작하였다. 먼저 합성 항체 라이브러리는 특정 항원을 목적으로 하지 않고, 모든 항원에 접목시켜 볼 수 있는 라이브러리로써, 3.3 x 106의 라이브러리 크기를 가지고 있으며, 10개의 콜로니를 확인해 본 결과, 모두가 다른 아미노산 서열을 가지고 있었고, 발현율도 상당히 높았다. 한편, 이뮨 항체 단편 라이브러리는 테이코이산을 쥐에 주입시켜, 면역성을 가지게 한 뒤, 그 비장 세포에서부터 전체 리보핵산을 추출한 뒤, 그것을 기반으로 상보 디옥시리보 핵산을 합성하는 데에 성공하였다. 항체 단편 형태로 각각 중쇄과 경쇄를 증폭시켜 최종적으로 3 x 106의 크기를 가지는 이뮨 라이브러리를 제작하였다.
각각의 항체 라이브러리를 대장균의 내막에 발현시켜 외막을 제거하는 과정을 거쳐 테이코이산과 특이적으로 결합하는 항체 단편을 유세포분석기를 이용해 초고속으로 스크리닝하였고, 최종적으로 테이코이산과 결합하는 새로운 항체 후보를 발굴하는데에 성공하였다.
이는 기존에 없는 새로운 항체 그리고 새로운 염기서열을 가지는 항체 단편을 발굴한 것이며, 항생제에 의존하고 있는 현재의 상황에서, 새로운 신약개발의 가능성을 제시하고 있다. 또한, 그 재조합 항체를 대장균에서 빠르고, 간단하게 생산할 수 있다는 점에서 그 의의가 있다.
