말벌 Vespula vulgaris의 독에서 나온 마스토파란들은 다양한 세균에 대한 강력한 항균 작용이 있다. 그러나 산업화를 위해 활용할 경우에는 말벌 독으로부터 추출을 통한 대량생산은 한계가 있어 산업화에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 마스토파란들의 기초연구를 강화하고, 산업화를 위한 대량 생산을 유도하기 위해 수행하였다.
마스토파란 6종의 MIC를 분석한 결과, MP-A, MP-V1, MP-X 등이 상대적으로 활성이 높았다. 이들의 결과는 6종 마스토파란의 화학적 조성과 이차구조와 연관되는 것으로 나타났다. 특히, 이중에서 MP-V1이 가장 강력한 활성을 나타내는 것으로 나타났다.
이 연구에서 protease inhibitor를 사용하여 증가된 Salmonella 균체량에 대한 합성 MP-V1의 항균 활성을 성공적으로 조절하고 더 나아가 MP-V1을 효율적으로 생산하는 Escherichia coli 분비 시스템을 개발했다. 펩스타틴 A를 제외한 protease inhibitor는 세 가지 Salmonella 혈청형인 Gallinarum, Typhimurium, Enteritidis의 증가된 균체량 (108 CFU/mL)에 대한 MIC(106 CFU/mL에 대해 결정됨)에서 합성 MP-V1의 항균 활성을 증가시켰다. 한편, OmpA SS::MP-V1유전자를 함유한 E. coli 균주는 MP-V1을 성공적으로 분비하는 것으로 확인되었으며, 항균 활성은 protease inhibitor cocktail을 첨가하여 Salmonella Typhimurium의 증가된 균체량(108 CFU/mL)에서 저하되는 것을 보완하였다.
따라서, 대장균 분비 시스템을 사용하여 MP-V1을 생산하고 높은 균체량에서 항균활성이 저하되는 것은 protease inhibitor를 사용하여 활성을 증가 시켰다. protease inhibitor는 MP-V1과 같은 펩타이드의 실제 적용을 위해 효과적으로 활용하는 것이 가능한 것으로 나타났다. 또한 고스트 백신은 MP-V1을 포함한 무세포 상등액을 사용하여 살모넬라 고스트 백신 후보를 생성하고 유도된 고스트 셀은 전자 현미경 사진으로 확인하였다.
고스트화 된 Salmonella 세포 침전물은 백신 후보물로 평가 되었다. 시험 동물 마우스를 이용한 실험에서는 40마리의 BAL / C 마우스를 4 개의 그룹으로 나누어 각 그룹에 대해 10 마리씩 나누었다. 그룹 A는 PBS만 접종되었으며 나머지 B, C 및 D 그룹은 약 1.0 × 107 cells, 1.0 × 108 cells, 1.0 × 109 cells의 고스트 백신을 투여 받았다.
그 결과 Salmonella-outer membrane proteins(OMPs)에서 특정 혈청 IgG의 수치는 A 그룹보다 B-D에서 더 높게 측정되었다. 이 그룹들은 도전 감염에 대한 면역 반응에서 최고 수준을 보여 주었다.
닭을 이용한 목적 동물 실험에서 접종 그룹은 S. Gallinrum에 대한 보호 능력을 보여 주었고, 현재 시장에 나와 있는 사균 백신, 항균제, 포르말린 백신과 비교했을 때 고스트 백신이 보호 효과가 뛰어나며 안정성 있다는 것을 보여 주었다.
본 결과로부터 MP-V1을 포함한 무세포 상등액으로 고스트 백신을 제조하여 사용하는 것이 S. Typhimurium과 S. Gallinarum의 감염을 방어하는 데 효과적인 것을 제의한다. 또한 시장에 출시되어 있는 타 백신들과 비교하여도 보호 효과와 안정성이 입증되어 앞으로 산업화에 가능성이 높은 것으로 나타났다.