Pharmacokinetics and biodistribution of human papillomavirus DNA vaccine delivered in human endogenous retrovirus envelope-coated baculovirus vector

Abstract

We aimed to test the pharmacokinetics and biodistribution of an human papillomavirus(HPV)16L1 DNA vaccine delivered in human endogenous retrovirus envelope protein (HERV)-expressing baculovirus (AcHERV) and those of naked plasmid vaccine. The HPV16L1 gene was administrated as a naked plasmid or in AcHERV to mice via intravenous and intramuscular routes. The HPV16L1 gene was extracted and assayed by quantitative real-time polymerase chain reaction, which was determined to have a detection limit of 50 copies per microgram genomic DNA. The mean residence times of HPV16L1 in AcHERV were 4.8- and 272.2-fold higher than those of naked HPV16L1 DNA vaccines after intramuscular and intravenous administration, respectively. Naked HPV16L1 DNA levels 1 month after injection were more than 3 orders of magnitude lower in each tissue tested than AcHERV-delivered HPV16L1, which was retained in most tissues without specific tissue tropism. AcHERV-delivered HPV16L1 administered intramuscularly persisted at the injection sites. However, the levels of copy numbers in muscle after 1 month were low (1,800/mg genomic DNA), and undetectable after 6 months. HPV16L1 delivered via AcHERV resides longer in the body than does HPV16L1 in naked form. The lack of tissue tropism ensures the safety of AcHERV vectors for further development.

인유두종 바이러스 (Human pailloma virus) 16형의 표면 단백질인 L1에 대한 DNA 백신(HPV16L1)을 사람에 존재하는 내인성 레트로 바이러스(Human endogenous retro virus, HERV)의 표면 단백질을 발현하는 배큘로바이러스 (Baculovirus)를 전달체로 하여 전달체를 이용한 실험군과 전달체를 이용하지 않은 대조군 사이의 약물동태와 생체내분포를 비교하였다. HPV16L1의 유전자는 전달체를 이용하지 않은 그룹과 배큘로 바이러스 전달체를 이용한 그룹으로 정맥주사와 근육주사 두 가지 투여경로로 실험용 쥐에 주사되었다. HPV16L1은 각 조직에서 축출된 뒤에 정량한계로 마이크로그람당 50 카피수까지 측정할 수 있는 정량적 중합효소연쇄반응 (Quantitative real-time polymerase chain reaction)을 이용하여 분석되었다. 전달체를 이용한 그룹이 전달체를 이용하지 않은 그룹에 비하여 평균체류시간 (Mean residence time)이 근육주사의 경우 4.8배, 정맥주사의 경우 272.2배, 각각 높았다. 주사된 지 한 달째의 전달체를 이용하지 않은 HPV16L1은 전달체를 이용한 HPV16L1보다 실험된 모든 조직에서 3배 이하로 측정되었고 특정 장기에 더 전달되는 경향은 없었다. 전달체를 이용한 HPV16L1는 근육주사한 부분에 지속적으로 존재했지만 한 달 뒤 마이크로그람당 1800 카피수로 감소했으며 여섯 달 뒤에는 측정되지 않았다. 전달체를 이용한 HPV16L1이 전달체를 이용하지 않은 HPV16L1보다 몸에 더 오래 지속되었다. 특정 장기로 전달되지 않는 경향과 숙주의 염색체에 삽입되지 않는 것을 간접적으로 확인하여 HERV의 표면 단백질을 발현하는 배큘로바이러스 전달체가 미래에 안정성있는 전달체로 개발될 수 있음을 제시하였다.