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The therapeutic effect of myostatin oral vaccine in Duchenne muscular dystrophy mice model : 듀셴 근디스트로피 동물모델에서의 마이오스타틴 경구용 백신의 치료 효과

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Authors
이지훈
Advisor
황용승
Major
의과대학 의학과
Issue Date
2012-08
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
Duchenne muscular dystrophymdx mousemyostatinvaccine
Description
학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 의학과 뇌신경과학 전공, 2012. 8. 황용승.
Abstract
연구 배경: 듀셴 근디스트로피는 X염색체와 연관하여 유전되는 가장 흔한 근디스트로피로 아직까지 이에 대한 근본적인 치료방법은 없다. 이에 대한 대체치료로서 마이오스타틴(myostatin)에 대한 단클론항체가 개발되어 동물실험에서 그 효과를 입증하였으나, 성인의 근디스트로피 환자를 대상으로 한 임상시험에서는 효과적인 결과를 제시하지 못하였다. 최근 마이오스타틴의 항원성 부위를 Lactobacillus casei에 연결한 마이오스타틴 경구용 백신이 개발되어 마이오스타틴을 효과적으로 억제하여 근디스트로피의 치료에 이용될 것으로 기대되고 있다.
연구 목적: 저자는 마이오스타틴 경구용 백신을 듀셴 근디스트로피 쥐 모델에 투여하여 혈청 항체가 생성되는 지 관찰하고 이에 의해 근디스트로피의 기능적 및 조직학적 호전이 발생하는 지 확인하고자 하였다.
연구 대상 및 방법: 생후 6주된 남성 mdx 마우스 (C57BL/10ScSn-Dmdmdx/J)를 무작위로 대조군과 실험군으로 나누고 각각 3%의 Lactobacillus casei에 벡터가 연결된 Lactobacillus casei with pgsA 혹은 Lactobacillus casei에 벡터 및 마이오스타틴 항원이 연결된 Lactobacillus casei with pgsA-myostatin이 포함된 사료를 10주간 투여하였다. 2주 간격으로 체중과 혈청 크레아틴키나아제(creatine kinase)를 측정하였고 실험 종료 후 로타-로드(Rota-rod)검사를 시행하였다. Mdx 마우스를 희생한 후 혈청과 근육을 분리하여 단위 근육의 무게, 혈청 크레아틴키나아제, 항마이오스타틴 항체가를 측정하였다. 수집된 근육을 이용하여 조직학적 분석을 실시하였다.
연구 결과: 실험군에서 실험기간 동안 유의한 몸무게의 증가를 보였다 (P=0.001). 실험군의 혈청 크레아틴 카이네이즈는 대조군의 약 14%정도로 감소하였으며 (P=0.001), 혈청 항마이오스타틴 항체는 대조군보다 5.5배 증가하였다 (P=0.001). 로타-로드검사에서는 실험군이 대조군에 비해 약 5.8배 긴 시간 동안 머무는 것이 관찰되었다 (P=0.003). 조직학적 분석에서 실험군의 경우 세포크기의 다양성이 감소하고, 섬유화가 줄어들었으며, 근세포의 비대가 관찰되었다. 실험기간 동안 마이오스타틴 경구용 백신과 연관된 부작용은 관찰되지 않았다.
결론: Lactobacillus casei 표면에 벡터인 pgsA를 통해 마이오스타틴 항원성부위가 연결된 마이오스타틴 경구용 백신은 혈청 항체를 생성하여 효과적으로 마이오스타틴을 억제하였으며, 이를 통해 근디스트로피가 기능적 및 조직학적으로 개선되었다.
Introduction: Duchenne muscular dystrophy is the most common muscular dystrophy inherited in an X-linked manner. There is no effective therapy to cure the causative patho-mechanism. As an alternative therapy, the blockade of myostatin with monoclonal antibody was reported to improve the dystrophic features in animal models, but failed to prove efficacy in human adults with muscular dystrophy. Recently, myostatin oral vaccine which presents the myostatin antigenic moiety linked to Lactobacillus casei was developed. This vaccine is expected to effectively inhibit myostatin and is anticipated to be used for the treatment of muscular dystrophy.
Objectives: The author hypothesized that myostatin oral vaccine can produce circulatory antibodies and can reduce the level of myostatin, which in turn can bring about the functional and histologic improvements of dystrophic features in the mouse model of Duchenne muscular dystrophy (mdx mouse).
Materials and Methods: Six-week-old male mdx mice (C57BL/10ScSn-Dmdmdx/J) were randomized into control or treated groups. Mdx mice of the control and treated groups began to be fed with the feed containing 3% of Lactobacillus casei with pgsA (for the control group) or Lactobacillus casei with pgsA-myostatin (for the treated group). Serial measurement of body weight and serum creatine kinase was done at two weeks intervals. At end point, the Rota-rod test was executed. After scarification, measurements of individual muscle weight, serum creatine kinase, serum anti-myostatin IgG antibodies were done. Histologic analysis was done with the gastrocnemius and soleus muscles.
Results: A significant difference was observed in the change of body weight between the control and treated mdx groups (P=0.001). Serum creatine kinase of the treated mdx mice decreased to about 14% of the control group (P=0.001). Serum anti-myostatin antibody titer increased about 5.5 fold more than that of the control group (P=0.001). In the Rota-rod test, the treated mdx group showed 5.8 fold longer duration than the control group at 20 rpm (P=0.003). Histology revealed decreased size variation and fibrosis with remarkable hypertrophy of myocytes. There were no remarkable adverse effects associated with myostatin oral vaccine.
Conclusions: Myostatin oral vaccine which was made via the presentation of myostatin antigenic moiety conjoined to the pgsA vector to the surface of Lactobacillus casei successfully blocked myostatin via producing circulatory antibodies in mdx mice. The myostatin blockade resulted in the functional and histologic improvements of dystrophic features in mdx mice.
Language
English
URI
https://hdl.handle.net/10371/121835
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