KR20190038449A - klotho knock-out porcine Models for klotho deficiency disease and the Use thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 klotho 결핍(deficiency) 질환 모델용 형질전환 돼지 및 이의 제조방법, 그리고 이의 이용에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 klotho 유전자를 넉아웃(knock-out)시킨 형질전환 돼지를 질환 동물 모델로 이용하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a transgenic pig for a klotho deficiency disease model, a method for producing the same, and a use thereof, and more particularly, to a transgenic pig using a klotho gene knock-out transformed pig as an animal model of disease .
큰 DNA 구축물의 합리적(rational) 조작은 현재의 합성 생물학 및 게놈 조작 노력에 대한 주된 도전과제이다. 최근에, 이 도전과제를 다루고 돌연변이가 생성될 수 있는 특이성 및 속도를 증가시키기 위해 다양한 기술들이 개발되었다.The rational manipulation of large DNA constructs is a major challenge to current synthetic biology and genome manipulation efforts. Recently, a variety of techniques have been developed to address this challenge and to increase the specificity and rate at which mutations can be generated.
그러나, 효과적인 질환 모델로 사용 가능할 만큼 사람의 질환 증상을 모두 발현하는 모델동물은 좀처럼 찾기 어려운 실정이다. However, it is difficult to find a model animal that expresses all the disease symptoms of a human enough to be used as an effective disease model.
인간과의 디멘존, 번식, 수명 및 행동양상의 확연한 차이로 인해 보다 인간과 가까운 종을 이용한 질환동물 모델에 대한 필요성이 제기되었고, 영장류의 경우 그 희소성 및 사육관리의 비용 및 어려움으로 인해 극히 제한적인 분야에서만 질환연구에 돼지는 해부 생리학적으로 인간과 유사성이 인정되어 이미 각종 질환의 병리학적 기전과 치료를 위한 연구에 이용되고 있으며, 특히 오랫동안 경제 동물로 가치가 인정되어 다른 중/대 동물을 질환모델로 사용할 때보다 윤리적인 문제점을 피해갈 수 있으며, 안정적인 사육 시스템이 구축되어 있어 실험동물 모델 개발시 유지 및 관리가 용이한 장점이 있다. Due to the marked differences in dimenomening, breeding, lifespan and behavior with humans, the need for animal models using more closely related species has been raised, and in the case of primates, extremely limited due to the scarcity and cost and difficulties of breeding management Pigs have been recognized as similar to human anatomy physiologically in disease studies, and have already been used for the pathological mechanism and treatment of various diseases. In particular, It is possible to avoid ethical problems as compared with the case of using as a disease model, and a stable breeding system is established, so that it is easy to maintain and manage when developing an animal model.
이에, 본 발명자들은 인간 유전자와 유사성이 인정되는 돼지를 이용하되, 인간 Klotho 유전자의 특이 서열 인식하여 절단하는 CRISPR 시스템을 이용하여 형질전환 체세포 복제 기법으로 적용함으로써, Klotho 유전자를 넉아웃 시켜 효과적인 질환 동물모델을 제작할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have found that, by using a pig recognized to have similarity with a human gene, the Klotho gene is knocked out by applying the transformed somatic cell cloning technique using the CRISPR system which recognizes and cleaves a specific sequence of the human Klotho gene, And the present invention has been completed.
본 발명의 목적은 klotho 결핍(deficiency) 질환 모델용 돼지 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a pig for a model of klotho deficiency disease and a method for producing the same.
본 발명의 다른 목적은 상기 질환 모델용 돼지의 제조방법에 필요한, CRISPR 시스템을 이용하는 유전자 넉아웃 또는 넉다운 방법을 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide a gene knockout or knockdown method using the CRISPR system, which is necessary for the method for producing a pig for disease model.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 klotho 결핍 질환 모델용 돼지의 다양한 용도를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide various uses of pigs for the klotho deficiency disease model.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 In order to solve the above problems,
klotho 결핍 질환 모델용 돼지의 생산을 위한, klotho 유전자의 인위적 조작 및 이의 이용을 제공한다. 보다 구체적으로, klotho 유전자의 인위적인 조작 또는 변형을 이용하여 klotho 결핍 표현형을 가지는 돼지를 생산하는 방법 및 이의 이용에 관한 것이다. provides an artificial manipulation of the klotho gene and its use for the production of pigs for the klotho-deficient disease model. More particularly, the present invention relates to a method of producing pigs having a klotho deficient phenotype and their use by artificial manipulation or modification of the klotho gene.
본 발명은 특정 목적을 위해 klotho 유전자의 조작 또는 변형용 조성물 및 이를 이용하는 방법을를 제공한다. The present invention provides a composition for manipulating or modifying the klotho gene and a method of using the same for a specific purpose.
"klotho 유전자"는 포유동물에서 노화관련 병의 전개와 노화를 조절하는 결정적인 역할을 한다. Klotho는 KL 유전자에 의해 생성되는 효소로서, 상기 유전자는 β-글루쿠로니다아제와 관련된 I형 막 단백질을 생성한다. 사람의 klotho 유전자는 13번 염색체의 33.59-33.64 Mb에 위치하고, 예컨대, NM_004795의 mRNA 서열을 갖는 것이다. 또한, NP_004786의 단백질 서열을 갖는 것이다The " klotho gene " plays a crucial role in regulating the development and aging of aging-related diseases in mammals. Klotho is an enzyme produced by the KL gene, which produces I-type membrane proteins associated with [beta] -glucuronidase. The human klotho gene is located at 33.59-33.64 Mb of chromosome 13, for example, having the mRNA sequence of NM_004795. It also has the protein sequence of NP_004786
Klotho 결핍 질환은 동맥경화, 골다공증, 뇌졸중 및 알츠하이머로 구성된 군에서 선택되는 1이상의 질환일 수 있다.Klotho deficiency disease may be one or more diseases selected from the group consisting of atherosclerosis, osteoporosis, stroke and Alzheimer's.
본 발명의 일 구현예에서는, klotho 유전자의 핵산서열 내 변형에 의해 klotho 유전자가 넉아웃된, klotho 단백질 발현이 불활성화된, Klotho 결핍 질환 돼지 모델을 제공한다.In one embodiment of the present invention, a Klotho-deficient disease pig model is provided in which the expression of klotho protein is knocked out by deformation in the nucleic acid sequence of the klotho gene.
상기 핵산서열 내 변형은 하나 이상의 핵산의 결실, 치환, 삽입 또는 역위를 포함할 수 있다. Modifications in the nucleic acid sequence may include deletion, substitution, insertion or inversion of one or more nucleic acids.
본 발명의 일 구체예에서는, 상기 핵산의 변형은 klotho 유전자의 엑손 3 영역에 일어난 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the modification of the nucleic acid may occur in the exon 3 region of the klotho gene.
본 발명의 일 구체예에서는, 핵산서열 내 변형은 뉴클레아제 제제에 의해 인위적으로 일으킬 수 있다.In one embodiment of the invention, a modification in a nucleic acid sequence can be artificially caused by a nuclease agent.
예를 들어, 상기 뉴클레아제 제제는 하기의 뉴클레아제 중 1 이상을 사용할 수 있다.:For example, the nuclease agent may use one or more of the following nuclease agents:
(a) 징크 핑거 뉴클레아제(ZFN);(a) zinc finger nuclease (ZFN);
(b) 전사 활성화 인자 유사 이펙터 뉴클레아제(TALEN); (b) transcription activator-like effector nuclease (TALEN);
(c) 메가뉴클레아제; 또는(c) meganuclease; or
(d) RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN)(d) RNA-Guided Endonuclease (RGEN)
일 실시예에서, 상기 핵산서열 내 변형은 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN)에 의해 인위적으로 조작될 수 있다. 대상은 표적 핵산, 유전자, 염색체 또는 단백질일 수 있다.In one embodiment, the modification in the nucleic acid sequence can be artificially manipulated by RNA-Guided Endonuclease (RGEN). The subject can be a target nucleic acid, gene, chromosome or protein.
상기 엔도뉴클레아제는 스트렙토코커스 피오게네스(Streptococcus pyogenes), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus), 스트렙토코커스 속(Streptococcus sp.), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 노카르디옵The endonuclease may be selected from the group consisting of Streptococcus pyogenes, Streptococcus thermophilus, Streptococcus sp., Staphylococcus aureus,
시스 다손빌레이(Nocardiopsis dassonvillei), 스트렙토마이세스 프리스티네스피랄리스(Streptomyces pristinaespiralis), 스트렙토마이세스 비리도크로모게네스(Streptomyces viridochromogenes), 스트렙토마이세스 비리도크로모게네스(Streptomyces viridochromogenes), 스트렙토스포랑기움 로세움(Streptosporangium roseum), 스트렙토스포랑기움 로세움(Streptosporangium roseum), 알리사이클로바클루스 아시도칼다리우스(AlicyclobacHlus acidocaldarius), 바실러스 슈도마이코이데스(Bacillus pseudomycoides), 바실러스 셀레니티레두센스(Bacillus selenitireducens), 엑시구오박테리움 시비리쿰(Exiguobacterium sibiricum), 락토바실러스 델브루에키이(Lactobacillus delbrueckii), 락토바실러스 살리바리우스(Lactobacillus salivarius), 미크로스킬라 마리나(Microscilla marina), 부르크홀데리아레스 박테리움(Burkholderiales bacterium), 폴라로모나스 나프탈레니보란스(Polaromonas naphthalenivorans), 폴라로모나스 속(Polaromonas sp.), 크로코스파에라 와트소니이(Crocosphaera watsonii), 시아노테세 속(Cyanothece sp.), 마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa), 시네코코커스 속(Synechococcus sp.), 아세토할로비움 아라바티쿰(Acetohalobium arabaticum), 암모니펙스 데겐시이(Ammonifex degensii), 칼디셀룰로시럽토 베시이(Caldicelulosiruptor bescii), 칸디다투스 데술포루디스(Candidatus Desulforudis), 클로스트리듐 보툴리눔(Clostridium botulinum), 클로스트리듐 디피실레(Clostridium difficile), 피네골디아 마그나(Finegoldia magna), 나트라나에로비우스 써모필러스 (Natranaerobius thermophilus), 펠로토마쿨럼 써모프로피오니쿰(Pelotomaculum thermopropionicum), 아시디티오바실러스 칼두스(Acidithiobacillus caldus), 아시디티오바실러스 페로옥시단스(Acidithiobacillus ferrooxidans), 알로크로마티움 비노숨(Allochromatium vinosum), 마리노박터 속(Marinobacter sp.), 니트로소코커스 할로필러스(Nitrosococcus halophilus), 니트로소코커스 와트소니(Nitrosococcus watsoni), 슈도알테로 모나스 할로플란크티스(Pseudoalteromonas haloplanktis), 크테도노박테르 라세미페르(Ktedonobacter racemifer), 메타노할로비움 에베스티가툼(Methanohalobium evestigatum), 아나베나 바리아빌리스(Anabaena variabilis), 노둘라리아 스푸미게나(Nodularia spumigena), 노스톡 속(Nostoc sp.), 아르트로스피라 맥시마(Arthrospira maxima), 아르트로스피라 플라텐시스(Arthrospira platensis), 아르트로스피라 속(Arthrospira sp.), 링비아속(Lyngbya sp.), 마이크로콜레우스 크토노플라스테스(Microcoleus chthonoplastes), 오실라토리아 속(Oscillatoria sp.), 페트로토가 모빌리스(Petrotoga mobilis), 써모시포 아프리카누스(Thermosipho africanus) 또는 아카리오클로리스 마리나(Acaryochloris marina)로부터 유래될 수 있다. Cas9 패밀리의 추가의 예는 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함되는 WO 2014/131833에 기재되어 있다. 스트렙토코커스 피오게네스(Streptococcus pyogenes)유래의 Cas9 단백질일 수 있다.Nocardiopsis dassonvillei, Streptomyces pristinaespiralis, Streptomyces viridochromogenes, Streptomyces viridochromogenes, Streptomyces spp. Streptosporangium roseum, Streptosporangium roseum, Alicyclobaclus acidocaldarius, Bacillus pseudomycoides, Bacillus selenitireducens, Bacillus spp. ), Exiguobacterium sibiricum, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus salivarius, Microscilla marina, Burkholderiales bacterium, and the like. , Polaromonas na For example, Polaromonas naphthalenivorans, Polaromonas sp., Crocosphaera watsonii, Cyanothece sp., Microcystis aeruginosa, , Synechococcus sp., Acetohalobium arabaticum, Ammonifex degensii, Caldicelulosiruptor bescii, Candidatus de sulphorus (Candida albicans), Candida albicans Candidatus desulforudis, Clostridium botulinum, Clostridium difficile, Finegoldia magna, Natranaerobius thermophilus, Peltomaculorum thermoprofus, Pelotomaculum thermopropionicum, Acidithiobacillus caldus, Acidithiobacillus ferrooxidans, Allochromatium vinosum, Marinobacter sp., Nitrosococcus halophilus, Nitrosococcus watsoni, Pseudoalteromonas spp., Pseudoalteromonas spp. haloplanktis, Ktedonobacter racemifer, Methanohalobium evestigatum, Anabaena variabilis, Nodularia spumigena, Nodularia spumigena, Nostoc sp., Arthrospira maxima, Arthrospira platensis, Arthrospira sp., Lyngbya sp., Microorganisms such as < RTI ID = 0.0 & Microcoleus chthonoplastes, Oscillatoria sp., Petrotoga mobilis, Thermosipho africanus or Acari sp. It can be derived from keulroriseu Marina (Acaryochloris marina). Additional examples of the Cas9 family are described in WO 2014/131833, the entire contents of which are incorporated herein by reference. It may be a Cas9 protein derived from Streptococcus pyogenes.
예를 들어, 상기 Klotho 유전자는 RNA-가이드 엔도뉴클레아제에 의해 유전적으로 조작될 수 있는데, For example, the Klotho gene can be genetically engineered by an RNA-guided endonuclease,
상기 Klotho 유전자를 구성하는 핵산서열 내 PAM(proto-spacer-adjacent Motif) 서열 중 또는 이의 5' 말단 및/또는 3' 말단에 인접하여 위치하는 연속하는 3bp 내지 25bp의 염기 서열 부위 내의 In a sequence sequence of 3 bp to 25 bp adjacent to the 5 'end and / or the 3' end of the proto-spacer-adjacent Motif (PAM) sequence in the nucleic acid sequence constituting the Klotho gene
하나 이상의 뉴클레오타이드의 결실 또는 삽입; Deletion or insertion of one or more nucleotides;
야생형 유전자와 상이한 하나 이상의 뉴클레오타이드로의 치환; Substitution with one or more nucleotides that is different from the wild type gene;
외부 유래의 하나 이상의 뉴클레오타이드 삽입Insert one or more nucleotides from outside
중 하나 이상의 핵산의 변형을 포함할 수 있다. Lt; RTI ID = 0.0 > of < / RTI >
상기 PAM 서열은 Cas 단백질의 유래 미생물에 따라 상이할 수 있다. 구체적인 설명은 이후 기술하기로 한다. 대표적인 예로서, 상기 RNA-가이드 엔도뉴클레아제가 스트렙토코커스 피오게네스(Streptococcus pyogenes) 유래 Cas9 단백질이고, 상기 PAM 서열이 NGG(N은 A, T, C 또는 G임)인 것을 이용할 수 있다.The PAM sequence may differ depending on the microorganism from which the Cas protein is derived. A detailed description will be given later. As a representative example, the RNA-guide endonuclease may be a Cas9 protein derived from Streptococcus pyogenes, and the PAM sequence may be NGG (N is A, T, C or G).
상기 핵산의 변형은 염색체 전체 게놈 서열에서 2 이상의 복수 부위에서 일어날 수 있다. 구체적인 실시 형태에서, 적어도 한 부위 이상에서, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10개 또는 그 이상의 뉴클레오티드가 Klotho 유전자 핵산서열에서 변화될 수 있다. 이에 의해 Klotho 유전자는 넉아웃(knock out) 또는 넉다운(knock down)될 수 있다. The modification of the nucleic acid may occur at two or more sites in the whole genome sequence of the chromosome. In a specific embodiment, at least one or more sites, at least 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10 or more nucleotides may be altered in the Klotho gene nucleic acid sequence. Whereby the Klotho gene can be knocked out or knocked down.
상기 핵산의 변형은 유전자의 프로모터 영역에서 일어날 수 있다. Modifications of the nucleic acid can occur in the promoter region of the gene.
상기 핵산의 변형은 유전자의 엑손 영역에서 일어날 수 있다. Modifications of the nucleic acid can occur in the exon region of the gene.
상기 핵산의 변형은 유전자의 인트론 영역에서 일어날 수 있다. Modifications of the nucleic acid can occur in the intron region of the gene.
상기 핵산의 변형은 유전자의 인핸서 영역에서 일어날 수 있다. The modification of the nucleic acid may occur in the enhancer region of the gene.
또한, 다른 구현예에서, 본 발명은 생식조절인자, 예를 들어, Klotho 유전자의 핵산 서열 중 타겟 서열에 각각 상보적인 결합을 형성할 수 있는 가이드 핵산을 제공한다. 상기 타겟 서열은 Klotho 유전자의 핵산 서열 중 1이상의 부위일 수 있다.Further, in another embodiment, the present invention provides a guide nucleic acid capable of forming a complementary bond, respectively, to a target sequence of a reprogramming factor, for example, a nucleic acid sequence of Klotho gene. The target sequence may be at least one of the nucleotide sequences of the Klotho gene.
상기 가이드 핵산은 비제한적으로, 18 내지 25 bp, 18 내지 24 bp, 18 내지 23 bp, 19 내지 23 bp, 19 내지 23 bp, 또는 20 내지 23 bp의 뉴클레오타이드일 수 있다. The guide nucleic acid may be, without limitation, a nucleotide of 18-25 bp, 18-24 bp, 18-23 bp, 19-23 bp, 19-23 bp, or 20-23 bp.
예를 들어, 이하의 가이드 핵산을 제공할 수 있다: For example, the following guide nucleic acids can be provided:
5'-TAGAACAAGGCTGAAGACTTCGG-3′(서열번호 1)5'-TAGAACAAGGCTGAAGACTTCGG-3 '(SEQ ID NO: 1)
또한, 구현예에서, 본 발명은 상기 인위적으로 조작된 Klotho 유전자 및 이로부터 발현되는 산물 중 1이상을 포함하는, 인위적으로 조작된 세포 또는 배아를 제공할 수 있다.Also, in an embodiment, the present invention may provide an artificially engineered cell or embryo comprising said artificially engineered Klotho gene and at least one of the products expressed therefrom.
상기 세포 또는 배아는 핵산서열 내 변형이 일어난 불활성화된 Klotho 유전자를 포함하고, 이의 표현형을 가지는 개체로 발달할 수 있다.The cell or embryo may contain an inactivated Klotho gene that has undergone transformation in the nucleic acid sequence and may develop into an individual having a phenotype of the Klotho gene.
또한, 구현예에서, 본 발명은 Klotho 유전자를 유전적으로 조작하기 위한 조성물 및 이의 이용을 제공할 수 있다. Further, in an embodiment, the present invention can provide a composition and a use thereof for genetically manipulating Klotho genes.
일 실시예에서, Klotho 유전자를 구성하는 핵산 서열 중 1 이상의 부위에 상보적인 결합을 형성할 수 있는 가이드 핵산; 및 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 또는 이를 암호화하는 핵산을 포함하는 Klotho 유전자 조작용 조성물을 제공한다.In one embodiment, a guide nucleic acid capable of forming a complementary bond to at least one site of the nucleic acid sequence constituting the Klotho gene; And an RNA-guide endonuclease or a nucleic acid encoding the same.
관련 구성 설명은 상기 기술한 바와 같다. The description of the relevant configuration is as described above.
구현예에서, 본 발명은 In an embodiment,
Klotho 유전자 상의 표적 게놈 유전자좌를 포함하는 세포 또는 배아에, In cells or embryos containing the target genomic locus on the Klotho gene,
(a) 상기 표적 게놈 유전자좌 부위와 상보적으로 결합할 수 있는 가이드 RNA; 및 (a) a guide RNA capable of complementarily binding to the target genomic locus region; And
(b)RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN)을 (b) RNA-Guided Endonuclease (RGEN)
접촉시키는 단계를 포함하는, Klotho 유전자의 핵산 서열이 변경된 세포 또는 배아를 제조하는 방법을 제공할 수 있다. Contacting the transformed cells or embryos with a nucleic acid sequence of the Klotho gene.
상기 가이드 RNA 및 엔도뉴클레아제는, 각각 핵산 서열의 형태로 1 이상의 벡터에 존재하거나, 또는 가이드 핵산과 RNA-가이드 엔도뉴클레아제의 결합으로 복합체를 형성하여 존재할 수 있다.The guide RNA and the endonuclease may be present in one or more vectors each in the form of a nucleic acid sequence or may be present by complexing with a guide nucleic acid and the binding of an RNA-guide endonuclease.
상기 접촉시키는 단계는 생체 내 또는 생체 외에서 수행될 수 있다. The contacting step may be carried out in vivo or ex vivo.
일 구체예에서, 상기 접촉시키는 단계는 Cas9 단백질 및 가이드 RNA로 구성되는 RNP(ribonucleoprotein) 형태로 in vitro에서 돼지 세포에 도입될 수 있다.In one embodiment, the step of contacting may be introduced into pig cells in vitro in the form of RNP (ribonucleoprotein) consisting of Cas9 protein and guide RNA.
접촉시키는 단계는 전기천공법 (electroporation), 리포좀, 플라스미드, 바이러스벡터, 나노파티클(nanoparticles) 및 PTD (Protein translocation domain) 융합 단백질 방법 중 선택되는 1이상의 방법으로 수행될 수 있다. The step of contacting may be carried out by one or more methods selected from electroporation, liposomes, plasmids, viral vectors, nanoparticles and protein translocation domain (PTD) fusion protein methods.
바이러스 벡터는 레트로바이러스, 렌티바이러스, 아데노바이러스, 아데노-연관 바이러스(AAV), 백시니아바이러스, 폭스바이러스 및 단순포진 바이러스로 구성된 군에서 선택되는 1이상일 수 있다. The viral vector may be one or more selected from the group consisting of retrovirus, lentivirus, adenovirus, adeno-associated virus (AAV), vaccinia virus, poxvirus and herpes simplex virus.
구현예에서, 본 발명은In an embodiment,
Klotho 유전자를 넉아웃(knock-out) 시키는 질환 돼지모델 제작용 재조합 벡터로 형질전환된 세포주, 및 이를 이용한 Klotho 유전자가 넉아웃된 질환 모델용 돼지를 제공한다. 이 때, 상기 형질전환은 체세포 핵 이식 기술(somatic cell nuclear transfer, SCNT)에 의해 이루어질 수 있다. The present invention provides a cell line transformed with a recombinant vector for producing a disease pig model in which the Klotho gene is knocked out, and a pig for a disease model in which the Klotho gene is knocked out. At this time, the transformation can be performed by somatic cell nuclear transfer (SCNT).
본 발명은 상기 Klotho 결핍 질환 모델용 돼지의 제조방법의 과정에서 수득될 수 있는 Klotho 결핍 질환 모델 제작에 필요한 형질전환 벡터, 세포 및 핵 이식란 등을 모두 포함한다. The present invention includes all the transformation vectors, cells, and nuclear transfer embryos necessary for the production of a Klotho-deficient disease model, which can be obtained in the process of the method for producing pigs for the Klotho-deficient disease model.
즉, 본 발명은 또 다른 구체예로서, That is, according to another embodiment of the present invention,
Klotho 유전자 특정 서열을 인식하여 절단하는 활성을 가지는 가이드 핵산 및 RNA-가이드 엔도뉴클레아제를 코딩하는 서열을 함유하는 Klotho 결핍 질환 돼지모델 제작용 재조합 벡터가 도입된, 형질전환 세포를 제공할 수 있고, A transformed cell into which a recombinant vector for constructing a Klotho-deficient disease pig model containing a sequence encoding a guide nucleic acid having an activity of cleaving and cleaving a Klotho gene-specific sequence and an RNA-guide endonuclease is introduced can be provided ,
상기 형질전환된 돼지 유래 세포의 핵을, 탈핵된 난자에 이식하여 형성된 돼지의 핵 이식란도 제공할 수 있다. The nucleus of the transfected porcine-derived cells can also be provided with a porcine nuclear transfer embryo formed by implantation into a enucleated oocyte.
구현예에서, 본 발명은 상기 방법에 의해 생산된 개체를 수득하는 방법 및 그러한 개체를 제공할 수 있다. In an embodiment, the invention can provide a method and such an entity for obtaining an individual produced by said method.
상기 개체는 비-인간 영장류, 소, 말, 돼지, 양, 닭, 조류, 토끼, 염소, 개, 고양이 및 어류로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1이상의 동물일 수 있다. The subject may be one or more animals selected from the group consisting of non-human primates, cows, horses, pigs, sheep, chickens, birds, rabbits, goats, dogs, cats and fish.
또한, 본 발명은 상기 Klotho 결핍 질환 모델용 돼지의 다양한 용도를 제공한다.The present invention also provides various uses of pigs for the Klotho deficiency disease model.
일 예로써, 다음을 포함하는, Klotho 결핍 질환 예방 및 치료제를 스크리닝하는 방법을 제공한다:As an example, there is provided a method of screening for a preventive and therapeutic agent for Klotho deficiency disease, comprising:
상기 Klotho 결핍 질환 모델용 돼지에 예방 및 치료제 후보물질을 투여하는 단계; 및Administering a prophylactic and therapeutic agent candidate to the pig for the Klotho deficiency disease model; And
후보물질 투여 후, 상기 돼지의 조직을 후보물질을 투여하지 않은 대조군과 비교하여 분석하는 단계.After administration of the candidate substance, the tissue of the pig is analyzed in comparison with a control group to which the candidate substance is not administered.
이처럼, 본 발명은 생리학적으로 사람과 가장 유사한 동물인 돼지를 이용한 Klotho 결핍 질환 동물모델 및 이의 다양한 용도를 제공한다. Thus, the present invention provides animal models of Klotho deficiency disease using pigs that are the most physiologically similar to humans, and their various uses.
본 발명의 Klotho 결핍 질환 모델용 돼지는, 인간과 유전적으로 유사하고 유전적 분석이 유용하며 정확한 질병원인과 기전을 연구하기에 유용할 뿐 아니라 독성 및 안전성 평가에도 최적 동물모델로서, Klotho 결핍 질병 기전의 규명, 치료물질의 탐색, 진단법의 개발 등에 다양하게 활용될 수 있으므로, Klotho 결핍 질환 동물 모델로서 매우 유용할 것이다. The Klotho-deficient model pig of the present invention is an animal model that is genetically similar to humans, useful for genetic analysis and useful for studying precise cause and mechanism of disease, and also suitable for toxicity and safety assessment. Klotho deficiency disease mechanism , It is very useful as an animal model of Klotho deficiency disease since it can be used variously for identification of therapeutic substances, development of diagnostic methods, and the like.
도 1은 돼지 Klotho 유전자의 엑손 3에 특이적인 sgRNA의 도식적인 표현이다. sgRNA 표적 서열은 적색으로 강조되고 protospacer 인접 모티프 (PAM)는 파란색으로 표시함.
도 2는 Cas9-sgRNA RNP로 형질 감염되지 않은 돼지 섬유아세포를 사용하여 SCNT에 의한 klotho 유전자 녹아웃 포배기 생성에 대하여, T7 endonuclease I (T7E1) assay 분석 결과이다.[T7E1 assay는 20 개의 복제 blastocyst에서 genomic DNA를 사용하여 수행됨 (M, Marker, WT, 야생형, BL, 배반포)]
도 3은 상기 도 2에 있어서, 배반포의 klotho 유전자의 엑손 3 에디팅 계획을 보여주는 다이어그램이다.
도 4는 임신 28 일째에 수혜자의 자궁(A) 및 태아(B)의 사진이다.
도 5는 Cas9-sgRNA RNP로 형질 감염된 비선택된 돼지 섬유아세포를 사용하여 SCNT에 의해 생성된 태아의 klotho 유전자의 엑손 3에 대한 에디팅 계획을 도식화한 표이다(Fetus A, absorbed fetus; Fetus L, living fetus).
도 6은 klotho monallelic knockout 태아 섬유아세포에서 노화와 세포 자멸 관련 유전자 발현를 나타낸 그래프로, (A) IGF1 신호 유전자 (IGF1 및 IGF1R), (B) FOXO1 및 항산화 유전자 (MnSOD 및 CAT), (C) Apoptosis 관련 유전자 (Bax / Bcl2 비율 및 Caspase3)에 관한 그래프이다. 데이터는 평균 ± SEM으로 표시되며, 각 범주 내에서 다른 문자로 표시된 그룹은 유의미한 차이를 보였다(P <0.05). 실험은 최소 세 번 반복되었다(WT, wild type; Fetus L2, living fetus 2 (WT/-17bp,+12bp)).
도 7은 klotho monallelic knockout과 야생형 태반 사이의 노화 관련 유전자와 klotho 단백질의 발현을 비교한 그래프로, (A) IGF1 신호 유전자 (IGF1 및 IGF1R), (B) FOXO1 및 항산화 유전자 (MnSOD 및 CAT), (C) Apoptosis 관련 유전자 (Bax / Bcl2 비율 및 Caspase3)에 관한 그래프이다. 데이터는 평균 ± SEM으로 표시되며, 각 범주 내에서 다른 문자로 표시된 그룹은 유의미한 차이를 보였다 (P <0.05). 실험은 최소 세 번 반복되었다. (D) 웨스턴 블롯 분석에 의해 검출된 klotho monallelic knockout 돼지 태반에서 klotho 단백질의 발현을 확인한 결과이다(WT, wild type; Fetus L2, living fetus 2 (WT/-17bp,+12bp)).Figure 1 is a schematic representation of sgRNA specific for exon 3 of the porcine Klotho gene. The sgRNA target sequence is highlighted in red and the protospacer proximal motif (PAM) in blue.
Figure 2 shows the results of assay of T7 endonuclease I (T7E1) assay for generation of klotho gene knockout blastocyst by SCNT using porcine fibroblasts not transfected with Cas9-sgRNA RNP [T7E1 assay was performed in 20 replicate blastocysts with genomic DNA (M, Marker, WT, wild type, BL, blastocyst)]
Fig. 3 is a diagram showing the exon 3 editing plan of the klotho gene of the blastocyst in Fig. 2; Fig.
Fig. 4 is a photograph of the recipient's uterus (A) and fetus (B) on the 28th day of pregnancy.
FIG. 5 is a graphical representation of the editing scheme for exon 3 of the fetal klotho gene produced by SCNT using non-selected porcine fibroblasts transfected with Cas9-sgRNA RNP (Fetus A, absorbed fetus; Fetus L, living fetus).
(A) IGF1 signaling genes (IGF1 and IGF1R), (B) FOXO1 and antioxidant genes (MnSOD and CAT), (C) Apoptosis Related genes (Bax / Bcl2 ratio and Caspase3). Data were presented as mean ± SEM, with significant differences between the groups indicated by different letters within each category (P <0.05). The experiment was repeated at least three times (WT, wild type; Fetus L2, living fetus 2 (WT / -17 bp, + 12 bp)).
(A) IGF1 signaling genes (IGF1 and IGF1R), (B) FOXO1 and antioxidant genes (MnSOD and CAT), and (C) Apoptosis-related genes (Bax / Bcl2 ratio and Caspase3). Data were presented as mean ± SEM, with significant differences between the groups indicated by different letters within each category (P <0.05). The experiment was repeated at least three times. (WT, wild type; Fetus L2, living fetus 2 (WT / -17bp, + 12bp)) was detected in the clotho monallelic knockout pig placenta detected by Western blot analysis.
정의Justice
"세포", "숙주 세포", "변형 숙주 세포" 등은 특정 대상 세포뿐만 아니라 이런 세포의 자손 또는 잠재적 자손을 의미한다. 특정 변형은 돌연변이 또는 환경 영향에 의해 후대에서 일어날 수 있기 때문에, 이런 자손은, 사실상, 부모 세포와 동일하지 않을 것이나 본 발명에 사용된 용어와 범위 내에 여전히 포함된다.&Quot; Cell ", " host cell ", " transformed host cell " and the like refer to a progeny or potential progeny of such a cell as well as a specific target cell. Such a offspring, in fact, would not be identical to the parent cell, but is still included within the scope and range of terms used in the present invention, since certain modifications may occur later in time by mutation or environmental effects.
핵산에 대해 적용된 용어 "변형된" 또는 "조작된"은 본 발명에서 교환적으로 사용되며, 이는 유전자를 구성하는 핵산서열 내 인위적인 변경을 가한 것을 의미한다. 상기 변경은 하나 이상의 핵산의 결실, 치환, 삽입 또는 역위 등을 포함할 수 있다. 변형된 또는 조작된 핵산 서열은 이들 핵산 또는 이의 발현 생성물의 발현 및/또는 기능적 활성의 변경, 예를 들어, 증가, 촉진, 감소 또는 소실 등의 양태로나타날 수 있다. The term " modified " or " engineered ", as applied to nucleic acids, is used interchangeably herein to refer to the artificial alteration of a nucleic acid sequence constituting a gene. Such alterations may include deletion, substitution, insertion or inversion of one or more nucleic acids, and the like. A modified or engineered nucleic acid sequence may appear as an alteration, for example, an increase, enhancement, decrease or loss of expression and / or functional activity of these nucleic acids or an expression product thereof.
특히, 핵산에 대해 적용된 용어 "손상" 및 "파괴"는 본 발명에서 교환적으로 사용되어 핵산 또는 이의 발현 생성물의 발현 및/또는 기능적 활성을 감소 또는 제거하는 임의의 유전자 변형을 의미한다. 예를 들어, 유전자의 파괴는 유전자의 발현 및/또는 상응하는 유전자 생성물(예를 들어, mRNA 및/또는 단백질)의 기능적 활성을 감소 또는 제거하는 임의의 유전자 변형의 범위 내에 포함된다. 유전자 변형은 핵산(예를 들어, 유전자)의 완전 또는 부분 불활성화, 억제, 결실, 방해, 봉쇄 또는 하강 조절을 포함한다. 본 발명의 일 구체예에서는 생식 유전자의 활성 또는 생식 유전자의 발현 생성물의 수준 또는 기능적 활성을 억제하는 임의의 다른 분자의 사용을 포함하나 이에 제한되지 않는다.In particular, the terms "damage" and "destruction" as applied to nucleic acids are used interchangeably herein to refer to any genetic modification that reduces or eliminates the expression and / or functional activity of a nucleic acid or an expression product thereof. For example, destruction of a gene is included within the scope of any genetic modification that reduces or eliminates the expression of the gene and / or the functional activity of the corresponding gene product (e.g., mRNA and / or protein). Genetic modification includes complete or partial inactivation, repression, deletion, disruption, containment or downregulation of a nucleic acid (e.g., a gene). One embodiment of the invention includes, but is not limited to, the use of reproductive gene activity or any other molecule that inhibits the level or functional activity of the expression product of the reproductive gene.
'질환 모델 동물'이란 사람의 질병과 아주 유사한 형태의 질병을 가진 동물을 말한다. 사람의 질병 연구에 있어 질환 모델 동물이 의미를 갖는 것은 사람과 동물들 간의 생리적 또는 유전적인 유사성에 의한다. 질병 연구에 있어 생체의학 질환모델동물은 질병의 다양한 원인과 발병과정 및 진단에 대한 연구용 재료를 제공해주고, 질환모델 동물의 연구를 통해 질병에 관련된 유전자들을 알아내고, 유전자들 간의 상호작용을 이해할 수 있게 하고, 개발된 신약후보물질의 실제 효능 및 독성 검사를 통해 실용화 가능성의 여부를 판단하는 기초 자료를 얻을 수 있다."Disease model animal" refers to an animal with a disease that closely resembles a human disease. Diseases in the study of human disease The significance of model animals is due to their physiological or genetic similarities between humans and animals. Biomedical disease models in disease studies Animals provide research materials for various causes of diseases, pathogenesis and diagnosis, and research on disease-related animals to identify disease-related genes and understand the interactions between genes And the basic efficacy and toxicity test of the developed new drug candidates will provide basic data for judging the possibility of practical use.
'동물' 또는 '실험동물'은 인간 이외의 임의의 포유류 동물을 의미한다. 상기 동물은 배아, 태아, 신생아 및 성인을 포함하는 모든 연령의 동물을 포함한다. 본 발명에서 사용하기 위한 동물들은, 예를 들어, 상업용 소스로부터 이용할 수 있다. 이런 동물들은 실험용 동물 또는 다른 동물, 토끼, 설치류(예를 들어, 생쥐, 쥐, 햄스터, 게르빌루스 및 기니피그), 소,양, 돼지, 염소, 말, 개, 고양이, 새(예를 들어, 닭, 칠면조, 오리, 거위), 영장류(예를 들어, 침팬지, 원숭이, 붉은털원숭이)를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 가장 바람직한 동물은 돼지이다.An "animal" or "laboratory animal" means any mammal other than a human. The animal includes animals of all ages, including embryos, fetuses, neonates and adults. Animals for use in the present invention can be used, for example, from commercial sources. Such animals include, but are not limited to, laboratory animals or other animals, rabbits, rodents (such as mice, rats, hamsters, gerbils and guinea pigs), cows, sheep, pigs, goats, horses, (Eg, chickens, turkeys, ducks, geese), primates (eg, chimpanzees, monkeys, rhesus monkeys). The most preferred animal is a pig.
'녹아웃(knock-out)'은 표적 유전자의 기능 저하를 가져다 주는 유전자 서열 상의 변형을 의미하는데, 바람직하게는 이로써 표적 유전자 발현이 탐지 가능하지 않거나 무의미하다. 본 발명에서 Klotho 유전자의 녹아웃은 Klotho 유전자의 기능이 실질적으로 저하되어 발현이 탐지될 수 없거나 또는 무의미한 수준으로만 존재하는 것을 의미한다. 녹아웃 형질전환체는 Klotho 유전자의 이형 접합성 녹아웃 또는 Klotho 유전자의 동형 접합성 녹아웃을 갖는 형질전환성 동물일 수 있다. 녹아웃에는 예를 들어, 표적 유전자 변형을 증진시키는 물질에 해당동물을 노출시키거나, 표적 유전자 부위에서 재조합을 증진시키는 효소를 도입시키거나 또는 출생 후에 표적 유전자 변형을 지시하는 기타 방법시, 표적 유전자의 변형이 일어날 수 있는 조건적 녹아웃이 또한 포함된다.&Quot; Knock-out " refers to a modification of a gene sequence that results in a degradation of a target gene, preferably by which target gene expression is not detectable or meaningless. In the present invention, knockout of the Klotho gene means that the function of the Klotho gene is substantially lowered so that the expression can not be detected or exists only at a meaningless level. The knockout transformant may be a transgenic animal having a heterozygous knockout of the Klotho gene or a homozygous knockout of the Klotho gene. In knock-outs, for example, in the case of exposing the animal to a substance that promotes target gene degeneration, introducing an enzyme that promotes recombination at the target gene site, or other methods of directing target gene modification after birth, Conditional knock-outs in which deformation can occur are also included.
'표적 유전자'는, 구체적으로 달리 명시되지 않는 한, 세포 내 폴리펩티드를 인코딩하는 핵산을 가리킨다. "표적 서열"은, 구체적으로 달리 명시되지 않는 한, 표적 유전자의 일부분, 예를 들어, 표적 유전자의 하나 이상의 엑손 서열, 표적 유전자의 인트론 서열 또는 조절 서열, 또는 표적 유전자의 엑손 및 인트론 서열, 인트론 및 조절 서열, 엑손 및 조절 서열, 또는 엑손, 인트론 및 조절 서열의 조합을 가리킨다.A " target gene " refers to a nucleic acid encoding an intracellular polypeptide unless specifically stated otherwise. The term " target sequence ", as used herein, refers to a portion of a target gene, for example, one or more exon sequences of a target gene, an intron sequence or a control sequence of a target gene or an exon and intron sequence of a target gene, And control sequences, exons and control sequences, or combinations of exons, introns, and control sequences.
'서열-특이적 엔도뉴클레아제' 또는 '서열-특이적 뉴클레아제'는, 구체적으로 달리 명시되지 않는 한, 특정 뉴클레오티드 서열에서 폴리뉴클레오티드, 예컨대, 표적 유전자를 인식하고 결합하여, 상기 폴리뉴클레오티드에서의 단일- 또는 이중-가닥 파손을 촉매하는 단백질을 가리킨다."Sequence-specific endonuclease" or "sequence-specific nuclease" refers to a polynucleotide that recognizes and binds a polynucleotide, eg, a target gene, in a particular nucleotide sequence, unless specifically stated otherwise, ≪ / RTI > refers to a protein that catalyzes single- or double-strand breaks in E. coli.
"벡터"는 핵산 서열이 그 내부로 삽입되거나 복제될 수 있는, 예를 들어 플라스미드, 박테리오파지, 식물 바이러스로부터 유래된 핵산 분자, 적절하게는 DNA 분자를 의미한다. 벡터는 통상적으로 하나 이상의 독특한 제한 부위(restriction site)를 함유하고, 표적 세포 또는 조직 또는 그의 자손 세포(progenitor cell) 또는 조직을 포함하는 정의된 숙주 세포에서 자율적으로 복제할 수 있거나, 또는 복제된 서열이 재생가능하도록 정의된 숙주의 게놈에 통합될 수 있다.&Quot; Vector " means a nucleic acid molecule, preferably a DNA molecule, derived from, for example, a plasmid, bacteriophage, or plant virus, into which a nucleic acid sequence can be inserted or replicated. The vector typically contains one or more unique restriction sites and may autonomously replicate in a defined host cell comprising a target cell or tissue or a progenitor cell or tissue, Can be integrated into the genome of the host defined to be regenerable.
"야생형"은 자연적으로 발생하는 서열로부터 분리될 때 그 유전자 또는 유전자 생성물의 특징을 가지는 유전자 또는 유전자 생성물을 의미한다. 야생형 유전자는 집단에서 가장 빈번하게 관찰되며, 따라서 임의적으로 유전자의 "정상" 또는 "야생형" 형태를 나타내는 것이다.&Quot; Wild type " means a gene or gene product having the characteristics of the gene or gene product when separated from a naturally occurring sequence. Wild-type genes are most frequently observed in populations, and thus are arbitrarily representative of the "normal" or "wild-type" form of the gene.
"변형된", "변형체" 또는 "돌연변이체"는 야생형 유전자 또는 유전자 생성물과 비교할 때 서열 및/또는 기능적 특성에 변형을 나타내는 유전자 또는 유전자 생성물을 의미한다.&Quot; Modified ", " modified " or " mutant " refers to a gene or gene product that exhibits a change in sequence and / or functional properties as compared to a wild-type gene or gene product.
"단백질", "폴리펩티드", 및 "펩티드"는 암호화 및 비암호화된 아미노산, 및 화학적으로 또는 생화학적으로 변형되거나 유도체화된 아미노산을 비롯하여, 임의의 길이의 아미노산의 폴리머 형태를 포함한다. 상기 용어는 또한 변형된 폴리머, 예컨대 변형된 펩티드 골격을 갖는 폴리펩티드를 포함한다. 이들 용어는 상호 교환적으로 사용될 수 있다. &Quot; Protein ", " polypeptide ", and " peptide " include polymeric forms of amino acids of any length, including encoded and unencrypted amino acids and chemically or biochemically modified or derivatized amino acids. The term also includes modified polymers, such as polypeptides having a modified peptide backbone. These terms may be used interchangeably.
"핵산" 및 "폴리뉴클레오티드"는 리보뉴클레오티드, 데옥시리보뉴클레오티드, 또는 이들의 유사체 또는 변형된 형태를 비롯한 임의의 길이의 뉴클레오티드의 폴리머 형태를 포함한다. 이들은 단일 가닥, 이중 가닥, 및 다중 가닥 DNA 또는 RNA, 게놈 DNA, cDNA, DNA-RNA 하이브리드, 및 푸린 염기, 피리미딘 염기, 또는 다른 천연, 화학적으로 변형된, 생화학적으로 변형된, 비천연, 또는 유도체화된 뉴클레오티드 염기를 포함하는 폴리머를 포함한다. 편의상, 핵산 크기는 핵산이 이중 가닥 형태이든지 단일 가닥 형태이든지 간에 bp로 나타낼 수 있다.&Quot; Nucleic acid " and " polynucleotide " include polymer forms of nucleotides of any length, including ribonucleotides, deoxyribonucleotides, or analogs or modified forms thereof. These include single stranded, double stranded, and multi-stranded DNA or RNA, genomic DNA, cDNA, DNA-RNA hybrids, and purine bases, pyrimidine bases, or other natural, chemically modified, biochemically modified, Or a polymer comprising a derivatized nucleotide base. For convenience, the nucleic acid size may be expressed in bp, whether the nucleic acid is double stranded or single stranded.
핵산의 "상보성"은 하나의 핵산 가닥의 뉴클레오티드 서열이 이의 핵산 염기 그룹의 배향으로 인해, 대향하는 핵산 가닥 상의 다른 서열과 수소 결합을 형성한다는 것을 의미한다. DNA의 상보적 염기는 전형적으로 A와 T, C와 G이다. RNA에서, 이들은 전형적으로 C와 G, U와 A이다.By " complementarity " of a nucleic acid is meant that the nucleotide sequence of one nucleic acid strand forms a hydrogen bond with another sequence on the opposite nucleic acid strand due to the orientation of its nucleotide base group. The complementary bases of DNA are typically A, T, C, and G. In RNA, these are typically C and G, U and A.
혼성화는 염기 간의 미스매치(mismatch)가 가능하더라도, 두 핵산이 상보적 서열을 포함하는 것을 요한다. 두 핵산 간의 혼성화에 적합한 조건은 당업계에 주지된 변수인 핵산 길이 및 상보성 정도에 따라 다르다.Hybridization requires that both nucleic acids contain complementary sequences, although mismatches between bases are possible. Conditions suitable for hybridization between two nucleic acids depend on the nucleic acid length and degree of complementarity, which are well known in the art.
'핵 이식'은 탈핵된 난자에 다른 세포 또는 핵을 인공적으로 결합시켜 동일한 형질을 갖도록 하는 유전자 조작기술을 말한다.'핵 이식란'은 핵 공여 세포가 도입 또는 융합된 난자를 말한다. 'Nuclear transplantation' refers to a genetic manipulation technique that allows an enucleated oocyte to artificially bind other cells or nuclei to the same trait. "Nuclear oocyte" refers to an oocyte into which nuclear donor cells are introduced or fused.
'핵 공여 세포'는 핵 수용체인 수핵 난자로 핵을 전달하는 세포 또는 세포의 핵을 말한다. '난자'는 바람직하게는 제2차 감수분열 중기까지 도달한 성숙난자를 말한다. 본 발명에서 상기 핵 공여 세포로는 돼지의 체세포 또는 줄기세포를 사용할 수 있다.'Nuclear donor cells' refers to nuclei of cells or cells that deliver nuclei to recipient oocytes, which are nuclear receptors. The term " oocyte " preferably refers to a mature oocyte that has reached the middle stage of the second meiosis. In the present invention, porcine somatic cells or stem cells can be used as the nuclear donor cells.
'체세포(somatic cell)'란, 다세포 생물을 구성하는 세포 중 생식 세포 이외의 세포이며, 어떤 목적으로 특화하여 그 이외의 세포는 되지 않는 분화된 세포와, 몇종류인가의 다른 기능을 갖는 세포로 분화되는 능력을 갖는 세포를 포함한다.The term "somatic cell" refers to a cell other than a germ cell that constitutes a multicellular organism, a cell that is specialized for a specific purpose and does not become any other cell, and a cell having several different functions Cells that have the ability to differentiate.
'줄기세포(stem cell)'는 어떤 조직으로든 발달할 수 있는 세포를 의미한다. 기본적인 특징으로는 두 가지가 있는데, 우선 반복 분열하여 자신을 만들어 내는 자기 재생산(self-renewal), 그리고 환경에 따라 특정한 기능을 지닌 세포로 분화할 수 있는 다분화 능력을 갖는다. "Stem cell" refers to a cell that can develop into any tissue. There are two basic features: self-renewal, which creates itself by repeated division, and the ability to differentiate into cells with specific functions depending on the environment.
'산자(living offspring)'는 자궁 밖에서 생존할 수 있는 동물을 말한다. 바람직하게는, 1초, 1분, 한 시간, 하루, 한 주, 한달, 6달 또는 일년 이상 생존할 수 있는 동물을 말한다. 상기 동물은 생존을 위해 자궁 내 환경을 필요로 하지 않는다."Living offspring" refers to an animal that can survive outside the uterus. Preferably, it refers to an animal that can survive for 1 second, 1 minute, 1 hour, 1 day, 1 week, 1 month, 6 months, or 1 year. The animal does not require an intrauterine environment for survival.
'약'이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.By "about" is meant a reference quantity, level, value, number, frequency, percentage, dimension, size, quantity, weight or length of 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 , Level, value, number, frequency, percent, dimension, size, quantity, weight, or length that varies from one to three, two, or one percent.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "함유하다" 및 "포함하다"란 말은 제시된 단계 또는 원소, 또는 단계 또는 원소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 원소, 또는 단계 또는 원소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.Throughout this specification, the words " comprises " and " comprising ", when not explicitly required in the context, include a stated step or element, or group of steps or elements, but not to any other step or element, And that they are not excluded.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 Klotho 결핍 질환 동물모델에 관한 것이다. The present invention relates to an animal model of Klotho deficiency disease.
보다 구체적으로, Klotho의 핵산서열을 인위적으로 변형시키는 방법 및 이의 이용한, Klotho 결핍 질환 동물모델에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for artificially transforming a nucleic acid sequence of Klotho and an animal model of Klotho deficiency disease using the same.
[Klotho 결핍 돼지 모델][Klotho-deficient pig model]
모델 동물로서의 돼지는 기존의 설치류 모델에 비해 생존 기간이 길며, 인간과 유사한 생체 메카니즘을 지니고 있다고 알려져있어 기존의 한계성을 극복 가능할 차세대 질환모델 동물 종으로서 각광받고 있다. As a model animal, pigs have a longer survival period than conventional rodent models and are known to have a similar biological mechanism to humans, and are thus attracting attention as a next-generation disease model animal species that can overcome the limitations of the prior art.
따라서 본 발명자들은 대동물인 돼지를 이용하여 설치류 모델을 뛰어넘는 질환 모델의 생산, 행동을 통해 Klotho 결핍 질환의 유발을 확인함으로써, 보다 신뢰성있는 Klotho 결핍 질환 동물 모델을 개발하고 이를 활용하고자 하였다. Therefore, the present inventors have developed a more reliable animal model of Klotho deficiency disease by utilizing the large animal pig, confirming the induction of Klotho deficiency disease through the production and behavior of a disease model which goes beyond the rodent model, and to utilize it.
Klotho 결핍 질환 동물 모델은, klotho 유전자 발현의 결함으로 인해 인간 조기 노화 증후군과 유사한 여러 노화와 같은 표현형을 나타낸다. 성장 지연, 불임, 동맥 경화, 골다공증 및 조기 사망과 같은 여러 노화와 같은 표현형을 나타낸다. Klotho deficient disease animal models exhibit phenotypes such as multiple aging similar to human premature aging syndrome due to defects in klotho gene expression. Growth retardation, infertility, arteriosclerosis, osteoporosis, and premature death.
Klotho의 단일염기 다형성은 수명단축, 골다공증, 뇌졸중 및 관상동맥질환과 연관되어 있음이 보고된 바 있다(Arking et al., 2002, Kawano et al., 2002; Mullin et al., 2005, Ogata et al., 2002; Yamada et al., 2005). 또한, Klotho 단백질 수치가 높으면 뇌세포 수명이 연장되고 심장질환 등 관련 질환의 발병을 감소시키며 주의력, 기억력, 인지력 등 인식 능력을 강화시켜 주고, 이 단백질이 부족하면 노화 과정이 촉진되는 것으로 나타났다. 그러므로, Klotho 결핍 질환은 예를 들어, 동맥경화, 골다공증, 뇌졸중 또는 알츠하이머 등일 수 있다.It has been reported that Klotho's single nucleotide polymorphisms are associated with shortened lifespan, osteoporosis, stroke and coronary artery disease (Arking et al., 2002, Kawano et al., 2002; Mullin et al., 2005, Ogata et al , 2002; Yamada et al., 2005). In addition, higher levels of Klotho protein may prolong the life span of brain cells, reduce the incidence of related diseases such as heart disease, strengthen cognition such as attention, memory, cognition, and accelerate the aging process. Therefore, Klotho deficiency diseases can be, for example, arteriosclerosis, osteoporosis, stroke or Alzheimer's.
본 발명은 일 관점에서, Klotho 유전자를 넉아웃 시킨 유전자 변형 동물모델, 바람직하게는 Klotho 결핍 질환의 돼지 모델에 관한 것이다. 본 발명의 일 구현예는 Klotho 유전자의 조작 및 변형에 관한 것이다In one aspect, the invention relates to a transgenic animal model knocked out of Klotho gene, preferably a pig model of Klotho deficiency disease. One embodiment of the present invention relates to the manipulation and modification of the Klotho gene
즉, 유전적으로 변형된 동물, 그 중에서도 Klotho 유전자를 넉아웃 시킨 재조합 돼지에 관한 것이다. That is, it relates to a genetically modified animal, in particular a recombinant pig knockout Klotho gene.
돼지는 해부학적으로 장기의 크기가 인간과 비슷하여 이종 장기모델로서 적합할 뿐만 아니라 생리, 유전학적으로도 인간과 유사한 점이 아주 많다. 또한 높은 번식능력을 가지고 있으므로 생산 및 치료용 생물 신소재 개발에 있어서도 적합할 뿐만 아니라 독성 및 안전성 평가에 좋은 동물모델이라 할 수 있다.Pigs are anatomically similar in size to organs and are suitable as heterogeneous organs, as well as physiologically and genetically similar to humans. In addition, it has high breeding capacity, which makes it suitable for the development of biological materials for production and treatment as well as an animal model that is good for toxicity and safety evaluation.
본 발명에서 사용되는 돼지는 당업자가 적절히 선택하여 사용할 수 있는, 공지된 임의의 종류를 사용할 수 있다.The pigs to be used in the present invention can be any known kind which can be appropriately selected and used by a person skilled in the art.
돼지(학명 :SusscrofPDomestica)는 수아강, 진수하강, 맹수유제구 측추상목구, 우제목(소,염소를 포함), 멧돼지과에 속하며, 염색체 수는 2n=38이다. 본래 돼지는 육용 가축으로 육성된 잡식동물이나, 생리 해부학적 소견이 사람과 유사한 점과 근년 동물복지에 대한 높은 관심과 함께 실험동물로서도 크게 주목받고 있다. 돼지는 생리 해부학적으로서도 크게 주목받고 있다. 돼지는 생리 해부학적으로 많은 점에 있어 사람과 유사하므로 연구 전반에 넓게 이용되고 있다. Pigs (Scientific name: SusscrofPDomestica) belong to the subspecies, descent descent, emerald-side subspecies, right titles (including cattle, chlorine) and wild boar, and the number of chromosomes is 2n = 38. Originally, pigs have attracted much attention as experimental animals as well as ovarian animals raised with cattle, with a similar interest in physiological anatomical findings and a high interest in animal welfare in recent years. The pigs are attracting much attention as physiological anatomy. Pigs are widely used throughout the study because they are similar to humans in many physiological and anatomical points.
일 구체예에서, 성숙시의 최대 체중이 사람에 가까운 60-70kg의 미니돼지(대표예:피트만,무어)를 사용하거나, 실험에 사용하기 더 쉬운 소형돈(성체중: 30-40kg) 괴팅겐계, 근교계 미니돼지(NIH계), 유카탄계 미니돼지, 마이크로 돼지 등을 사용할 수도 있다. In one embodiment, a small pig (typical example: Pittman, Moore) of 60-70 kg of maximum body weight at maturity is used, or a small money (adult: 30-40 kg) (NIH system), a Yucatan mini-pig, a micro-pig, or the like may be used.
[Klotho 유전자 조작 또는 변형][Klotho genetic modification or modification]
본 발명의 Klotho 결핍 질환 돼지 모델은 Klotho 단백질 발현이 불활성화된 돼지일 수 있다.The Klotho-deficient disease pig model of the present invention may be a pig in which Klotho protein expression is inactivated.
본 발명의 구현예들은 Klotho 유전자를 유전적으로 조작(engineering)하는 것을 포함한다. Klotho 유전자를 발현될 수 없도록 변경시킴으로써 일어날 수 있거나, 유전자의 전사 또는 해독을 억제할 인자들을 유전적으로 발현함으로써 일어날 수 있다.Embodiments of the invention include genetically engineering Klotho genes. By altering the Klotho gene such that it can not be expressed, or by genetically expressing factors that would inhibit transcription or translation of the gene.
구체적인 실시 형태에서, Klotho 단백질의 농도 및/또는 활성은 Klotho 단백질의 레벨 및/또는 활성을 저하시키기 위한 변형이 유도되지 않은 대조군 세포에 비해, 적어도 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 또는 90% 저하된다.In a specific embodiment, the concentration and / or activity of the Klotho protein is at least 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 30%, 30% %, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% or 90%.
Klotho는 KL 유전자에 의해 생성되는 효소로서, 상기 유전자는 β-글루쿠로니다아제와 관련된 I형 막 단백질을 생성한다. 사람의 klotho 유전자는 13번 염색체의 33.59-33.64 Mb에 위치하고, 예컨대, NM_004795의 mRNA 서열을 갖는 것이다. 또한, NP_004786의 단백질 서열을 갖는 것이다Klotho is an enzyme produced by the KL gene, which produces I-type membrane proteins associated with [beta] -glucuronidase. The human klotho gene is located at 33.59-33.64 Mb of chromosome 13, for example, having the mRNA sequence of NM_004795. It also has the protein sequence of NP_004786
임의의 구체예에서, Klotho 유전자를 넉아웃하도록 형질전환시켜 사용할 수 있다. In certain embodiments, the Klotho gene can be used to transform into knockout.
상기 Klotho을 암호화하는 각 핵산은 당업계에 공지된 Klotho를 암호화하는 염기서열을 가지는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. Each of the nucleic acids encoding Klotho can be used without limitation as long as it has a nucleotide sequence encoding Klotho known in the art.
상기 Klotho을 암호화하는 핵산은 당업계에 공지된 유전자 재조합 방법에 의하여 제조될 수 있다. 예컨대, 게놈으로부터 핵산을 증폭시키기 위한 PCR 증폭, 화학적 합성법 또는 cDNA 서열을 제조하는 기술 등이 있다.The nucleic acid encoding Klotho can be prepared by a recombinant method known in the art. For example, PCR amplification for amplifying a nucleic acid from a genome, chemical synthesis, or a technique for producing a cDNA sequence.
또한 상기 핵산은 Klotho의 각 기능적 동등물을 암호화하는 염기서열을 가질 수 있다. The nucleic acid may also have a nucleotide sequence encoding each functional equivalent of Klotho.
상기 기능적 동등물이란, 아미노산의 부가, 치환 또는 결실의 결과, 서열번호 1,2,3으로 표시되는 아미노산 서열과 적어도 70%, 바람직하게는 80%,보다 바람직하게는 90% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로서 본 발명의 본 발명의 SNCA와 실질적으로 동등한 생리활성을 나타내는 폴리펩티드를 말한다. The functional equivalent means a sequence homology of at least 70%, preferably 80%, more preferably 90% or more with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, 2 or 3 as a result of addition, substitution or deletion of amino acids Refers to a polypeptide having physiological activity substantially equivalent to the SNCA of the present invention of the present invention.
이 때, 아미노산의 결실 또는 치환은 바람직하게는 본 발명의 폴리펩티드의 생리활성에 직접적으로 관련되지 않은 영역에 위치해있다. At this time, deletion or substitution of the amino acid is preferably located in a region that is not directly related to the physiological activity of the polypeptide of the present invention.
공지의 임의의 방법을 이용하여 Klotho 유전자를 넉아웃할 수 있고, 예를 들어, RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN)를 이용할 수 있다. Any of the known methods can be used to knock out the Klotho gene and use, for example, RNA-Guided Endonuclease (RGEN).
다른 구체예에서, Klotho 유전자의 조작은 불활성화시키기 위해 세포 또는 배아에 적용될 수 있다. In other embodiments, manipulation of the Klotho gene can be applied to cells or embryos to inactivate.
일 실시예에서, 세포 또는 배아의 염색체 표적부위에 특이적으로 결합하여, 이중가닥 DNA 파괴를 일으켜서 유전자를 방해하여 생식세포 형성과정을 선택적으로 방해하는 제제를 포함하는 시험관내 세포 또는 배아이며, 상기 제제는 표적화 엔도뉴클레아제 및 재조합효소 융합 단백질로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.In one embodiment, the cell or embryo is an in vitro cell or embryo that specifically binds to a chromosomal target site of a cell or an embryo to cause double stranded DNA breakage to interfere with the gene to selectively inhibit the germ cell formation process, The agent may be selected from the group consisting of a targeting endonuclease and a recombinant enzyme fusion protein.
다른 구체예에서, Klotho 유전자의 조작은 In other embodiments, manipulation of the Klotho gene
예를 들어, Klotho 유전자의 표적화된 변화 또는 다른 원하는 폴리뉴클레오티드의 표적화된 변화를 비롯한 대상으로 하는 폴리뉴클레오티드의 표적화된 변화를 포함할 수 있다.For example, targeted changes in a polynucleotide of interest, including targeted changes in the Klotho gene or targeted changes in other desired polynucleotides.
이러한 표적화된 변형은 하나 이상의 뉴클레오티드의 부가, 하나 이상의 뉴클레오티드의 결실, 하나 이상의 뉴클레오티드의 치환, 대상으로 하는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 부분의 녹아웃, 대상으로 하는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 부분의 녹인, 내인성 핵산 서열의 이종 핵산 서열로의 치환, 또는 그 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 구체적인 실시 형태에서, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10개 또는 그 이상의 뉴클레오티드가 변화되어 표적화된 게놈 변형을 형성한다Such targeted modifications include the addition of one or more nucleotides, deletion of one or more nucleotides, substitution of one or more nucleotides, knockout of the polynucleotide of interest or a portion thereof, dissolution of the polynucleotide of interest or a portion thereof, Substitution with a nucleic acid sequence, or combinations thereof. In a specific embodiment, at least 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10 or more nucleotides are altered to form a targeted genomic modification
예시적 예에서, 표적 서열은 생식 유전자의 뉴클레오티드 서열에 적어도 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99% 상동성을 나타낸다.In an illustrative example, the target sequence is at least 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77 in the nucleotide sequence of the reproductive gene. , 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99%.
[유전적 조작 방법][Genetic manipulation method]
본 발명의 Klotho 유전자 조작은 유전자 발현 조절 과정을 고려하여 이루어질 수 있다.The Klotho gene manipulation of the present invention can be performed considering the gene expression regulatory process.
구현예에서, 전사조절, RNA 가공 조절, RNA 수송 조절, RNA 분해 조절, 번역 조절 또는 단백질 변형 조절 단계에서 각 단계에 적합한 조작수단을 선택하여 이루어질 수 있다. In embodiments, selection may be made of suitable manipulation means for each step in transcription regulation, RNA processing regulation, RNA transport regulation, RNA degradation regulation, translational regulation or protein modification regulation.
구현예에서, RNAi (RNA 간섭 or RNA silencing)을 이용하여, small RNA(sRNAs)가 mRNA를 방해하거나 안정성을 저하시키며, 경우에 따라서는 파괴하여 단백질 합성정보가 중간에서 전달되지 못하게 함으로써 유전정보의 발현을 제어할 수 있다. 예시적 예에서, 발현 생성물은 생식 유전자의 뉴클레오티드 서열에 상응하는 표적 지역을 포함하며 생식 유전자의 발현을 약화 또는 파괴하는 RNA 분자(예를들어, siRNA, shRNA, miRNA, dsRNA 등)이다.In embodiments, RNAi (RNA interference or RNA silencing) can be used to prevent small RNAs (sRNAs) from interfering with mRNA, degrading stability and, in some cases, destroying protein synthesis information, Expression can be controlled. In an illustrative example, the expression product is an RNA molecule (e.g., siRNA, shRNA, miRNA, dsRNA, etc.) that contains a target region corresponding to the nucleotide sequence of the reproductive gene and weakens or destroys the expression of the reproductive gene.
구현예에서, DNA 또는 RNA 분자, 바람직하게는 DNA 분자 내 핵산들 사이의 결합들(bonds)의 가수분해(절단(cleavage))을 촉매화할 수 있는 야생형 또는 변종(variant) 효소를 이용할 수 있다. In embodiments, wild-type or variant enzymes that can catalyze the hydrolysis (cleavage) of DNA or RNA molecules, preferably bonds between nucleic acids in DNA molecules, can be used.
임의의 구체예로서, 메가뉴클레아제(meganuclease); 징크핑거(Zinc finger) 뉴클레아제; TALE-뉴클레아제; RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN), 예를 들어, CRISPR/Cas9 (Cas9 단백질), CRISPR-Cpf1(Cpf1 단백질) 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 뉴클레아제를 이용하여 유전자를 조작하여 유전정보의 발현을 제어할 수 있다.In certain embodiments, a meganuclease; Zinc finger nuclease; TALE-nuclease; RNA-Guided Endonuclease (RGEN), for example, one or more nucleases selected from the group consisting of CRISPR / Cas9 (Cas9 protein), CRISPR-Cpf1 (Cpf1 protein) The expression of the genetic information can be controlled.
일 양태에서, Klotho 유전자의 비 암호 또는 암호 영역의 일부 또는 전부를 타겟팅하여 유전자 조작하는 조성물 및 방법을 제공할 수 있다. In one aspect, compositions and methods for targeting and genetically manipulating some or all of the non-coding or coding regions of the Klotho gene can be provided.
상기 조성물 및 방법은The composition and method
구현예에서, 목적하는 Klotho 불활성화를 위해, 이에 관여하는 Klotho 유전자 핵산 서열 중 일부를 조작하거나 변형시킬 수 있다. 조작 결과로서, 넉다운(knock down), 넉아웃(knock out), 넉인(knock in) 형태를 모두 포함한다. In embodiments, for the desired Klotho inactivation, some of the Klotho gene nucleic acid sequences involved may be engineered or modified. As a result of the operation, it includes knock down, knock out, and knock in forms.
구현예에서, 프로모터 영역, 또는 전사 서열, 예를 들어 인트론 또는 엑손 서열을 타겟으로 할 수 있다. 암호 서열, 예를 들어 암호 영역, 초기 암호 영역은 발현의 변경 및 넉아웃을 위해 표적화될 수 있다.In embodiments, a promoter region, or a transcription sequence, such as an intron or exon sequence, may be targeted. A cipher sequence, for example a cipher region, an initial cipher region, can be targeted for alteration of expression and knockout.
구현예에서, 핵산 변형은 하나 이상의 뉴클레오타이드, 예컨대, 1 내지 30bp, 1 내지 27bp, 1 내지 25bp, 1 내지 23bp, 1 내지 20bp, 1 내지 15bp, 1 내지 10bp, 1 내지 5bp, 1 내지 3bp, 또는 1bp의 뉴클레오타이드의 치환, 결실, 및/또는 삽입일 수 있다.In an embodiment, the nucleic acid modification is carried out in the presence of one or more nucleotides, such as 1 to 30 bp, 1 to 27 bp, 1 to 25 bp, 1 to 23 bp, 1 to 20 bp, 1 to 15 bp, 1 to 10 bp, 1 to 5 bp, Deletion, and / or insertion of 1 bp nucleotides.
구현예에서, Klotho 유전자 중 하나 이상 영역에서의 결실 또는 돌연변이를 포함하도록 표적화될 수 있다.In an embodiment, it can be targeted to include deletions or mutations in one or more of the Klotho genes.
구현예에서, 유전자 넉다운은 원치않는 Klotho 유전자의 전사 부위가 표적화될 수 있다. 이 때, 엑손 영역을 표적화할 수 있다.In an embodiment, the gene knockdown can target the transcription site of the unwanted Klotho gene. At this time, the exon region can be targeted.
구현예에서, 프로모터, 인핸서, 인트론, 3'UTR, 및/또는 폴리아데닐화 신호의 비 암호 서열을 표적화함으로써 Klotho 유전자의 발현 또는 활성을 변경하기 위해 사용될 수 있다.In an embodiment, it can be used to alter the expression or activity of the Klotho gene by targeting a non-coding sequence of a promoter, enhancer, intron, 3'UTR, and / or polyadenylation signal.
상기 유전자 변형은 유전자의 전부 또는 일부 (예컨대, 하나 이상의 뉴클레오타이드)의 결실, 치환, 및/또는 하나 이상의 뉴클레오타이드의 삽입에 의한 유전자의 활성 조절, 예컨대, 불활성화를 의미하는 것일 수 있다. 상기 유전자 불활성화는 유전자의 발현 억제 또는 발현 감소 (downregulation) 또는 본래의 기능을 상실한 단백질을 코딩하도록 변형된 것을 의미한다. 또한 유전자 조절은 타겟 유전자의 하나 이상의 Exon을 둘러싸고 있는 양쪽 intron 부위를 동시에targeting함으로 인한 Exon 부위의 결실로 인해 얻어지는 단백질의 구조 변형, Dominant negative 형태의 단백질 발현, soluble 형태로 분비되는 경쟁적 저해제발현 등의 결과에 의한 유전자의 기능 변화를 의미하는 것일 수 있다The genetic modification may be a regulation, eg, inactivation, of a gene by deletion, substitution, and / or insertion of one or more nucleotides, all or a portion of the gene (eg, one or more nucleotides). The gene inactivation means that the gene is inhibited from expression or downregulation of the gene or modified to encode a protein whose original function is lost. In addition, gene regulation can be achieved by simultaneously targeting both intron regions surrounding one or more exons of the target gene, resulting in structural modification of the protein resulting from deletion of the exon region, expression of dominant negative forms of protein, and expression of competitive inhibitors secreted in soluble form This may be a change in function of the gene due to the result
상기 유전자 변형은 유전자를 불활성화시킴으로써 이 유전자로부터 코딩되는 단백질이 본래의 기능을 갖는 단백질 형태로 발현되지 않도록 하는 것일 수 있다The gene modification may be to inactivate the gene so that the protein encoded from the gene is not expressed in the form of a protein having the original function
일 예에서, 상기 유전자 변형은 절단 엔도뉴클레아제를 포함하는 유전체 교정 시스템에 의하여 타겟된 유전자 내의 특정 부위의 단일가닥 또는 이중가닥 절단(cleavage)을 촉매화하여 타겟된 유전자를 불활성화시키는 것일 수 있다. In one example, the transgenesis may be by inactivating the targeted gene by catalyzing a single stranded or double stranded cleavage of a specific site in a gene targeted by a genetic correction system comprising a truncation endonuclease .
절단 엔도뉴클레아제에 의하여 촉매되는 핵산 가닥 손상(breaks)은 상동(homologous) 재조합(recombination) 또는 비상동 말단 연결(nonhomologous end joining; NHEJ) 등의 메커니즘들을 통하여 수선될 수 있다. 이 경우, NHEJ 메커니즘이 일어나면, 절단 위치(cleavage site)에서 DNA 서열에 변화가 유발되고, 이에 의하여 유전자가 불활성화될 수 있다.Nucleic acid strand breaks catalyzed by truncated endonucleases can be repaired through mechanisms such as homologous recombination or nonhomologous end joining (NHEJ). In this case, when the NHEJ mechanism occurs, a change is made in the DNA sequence at the cleavage site, whereby the gene can be inactivated.
이 경우, NHEJ 메커니즘이 일어나면, 절단 위치(cleavage site)에서 DNA 서열에 변화가 유발되고, 이에 의하여 유전자가 불활성화될 수 있다. NHEJ을 통한 수선은 짧은 유전자 단편의 치환들, 삽입들 또는 결실을 야기하고, 해당 유전자 넉아웃(knockouts)의 유도에 사용될 수 있다. In this case, when the NHEJ mechanism occurs, a change is made in the DNA sequence at the cleavage site, whereby the gene can be inactivated. Repair via NHEJ results in short gene fragment substitutions, insertions or deletions and can be used to induce corresponding gene knockouts.
상기 Klotho 유전자의 변형은 다음 중 하나 이상에 의하여 유도된 것일 수 있다:Modifications of the Klotho gene may be derived from one or more of the following:
1) 변형 대상 유전자 (이하, '타겟 유전자')의 전부 또는 일부 결실, 예컨대, 타겟 유전자의 1bp 이상의 뉴클레오타이드, 예컨대, 1 내지 30개, 1 내지 27개, 1 내지 25개, 1 내지 23개, 1 내지 20개, 1 내지 15개, 1 내지 10개, 1 내지 5개, 1 내지 3개, 또는 1개의 뉴클레오타이드의 결실,(1) deletion of all or part of the target gene (hereinafter referred to as a "target gene"), such as 1 to 30 nucleotides, 1 to 27 nucleotides, 1 to 25 nucleotides, 1 to 23 nucleotides, 1 to 20, 1 to 15, 1 to 10, 1 to 5, 1 to 3, or 1 nucleotide,
2) 타겟 유전자의 1bp 이상의 뉴클레오타이드, 예컨대, 1 내지 30개, 1 내지 27개, 1 내지 25개, 1 내지 23개, 1 내지 20개, 1 내지 15개, 1 내지 10개, 1 내지 5개, 1 내지 3개, 또는 1개의 뉴클레오타이드의 원래(야생형)와 상이한 뉴클레오타이드로의 치환, 및2) a nucleotide of 1 bp or more, such as 1 to 30, 1 to 27, 1 to 25, 1 to 23, 1 to 20, 1 to 15, 1 to 10, 1 to 5 , One to three, or one nucleotide to the original (wild type) and to a different nucleotide, and
3) 하나 이상의 뉴클레오타이드, 예컨대, 1 내지 30개, 1 내지 7개, 1 내지 25개, 1 내지 23개, 1 내지 20개, 1 내지 15개, 1 내지 10개, 1 내지 5개, 1 내지 3개, 또는 1개의 뉴클레오타이드 (각각 독립적으로 A, T, C 및 G 중에 서 선택됨)의 타겟 유전자의 임의의 위치에의 삽입.3) one or more nucleotides, such as from 1 to 30, from 1 to 7, from 1 to 25, from 1 to 23, from 1 to 20, from 1 to 15, from 1 to 10, from 1 to 5, 3, or 1 nucleotide (each independently selected from A, T, C, and G) at any position of the target gene.
상기 타겟 유전자의 변형되는 일부 ('타겟 부위')는 상기 유전자 중의 1bp 이상, 3bp 이상, 5bp 이상, 7bp 이상, 10bp 이상, 12bp 이상, 15bp 이상, 17bp 이상, 20bp 이상, 예컨대, 1bp 내지 30bp, 3bp 내지 30bp, 5bp 내지 30bp, 7bp 내지 30bp, 10bp 내지 30bp, 12bp 내지 30bp, 15bp 내지 30bp, 17bp 내지 30bp, 20bp 내지 30bp, 1bp 내지 27bp, 3bp 내지 27bp, 5bp 내지 27bp, 7bp 내지 27bp, 10bp 내지 27bp, 12bp 내지 27bp, 15bp 내지 27bp, 17bp 내지 27bp, 20bp 내지 27bp, 1bp 내지 25bp, 3bp 내지 25bp, 5bp 내지 25bp, 7bp 내지 25bp, 10bp 내지 25bp, 12bp 내지 25bp, 15bp 내지 25bp, 17bp 내지 25bp, 20bp 내지 25bp, 1bp 내지 23bp, 3bp 내지 23bp, 5bp 내지 23bp, 7bp 내지 23bp, 10bp 내지 23bp, 12bp 내지 23bp, 15bp 내지 23bp, 17bp 내지 23bp, 20bp 내지 23bp, 1bp 내지 20bp, 3bp 내지 20bp, 5bp 내지 20bp, 7bp 내지 20bp, 10bp 내지 20bp, 12bp 내지 20bp, 15bp 내지 20bp, 17bp 내지 20bp, 21bp 내지 25bp, 18bp 내지 22bp, 또는 21bp 내지 23bp의 연속하는 염기서열 부위일 수 있다.A portion of the target gene that is modified (the 'target site') may be at least 1 bp, 3 bp, 5 bp, 7 bp, 10 bp, 12 bp, 15 bp, 17 bp, 20 bp, 3bp to 30bp, 5bp to 30bp, 10bp to 30bp, 12bp to 30bp, 15bp to 30bp, 17bp to 30bp, 20bp to 30bp, 1bp to 27bp, 3bp to 27bp, 5bp to 27bp, 7bp to 27bp, 27bp, 15bp to 27bp, 17bp to 27bp, 20bp to 27bp, 1bp to 25bp, 3bp to 25bp, 5bp to 25bp, 7bp to 25bp, 10bp to 25bp, 12bp to 25bp, 15bp to 25bp, 17bp to 25bp, 20 bp to 23 bp, 3 bp to 23 bp, 5 bp to 23 bp, 7 bp to 23 bp, 10 bp to 23 bp, 12 bp to 23 bp, 15 bp to 23 bp, 17 bp to 23 bp, 20 bp to 23 bp, 1 bp to 20 bp, 3 bp to 20 bp, 20bp, 7bp to 20bp, 10bp to 20bp, 12bp to 20bp, 15bp to 20bp, 17bp to 20bp, 21bp 25 bp, 18 bp to 22 bp, or 21 bp to 23 bp.
상기 Klotho 유전자 변형이 Cas9 단백질에 의하여 유도되는 경우, 상기 유전자 변형은 각 유전자의 염기서열 중 유래 미생물에 따른 Cas9 단백질 고유의 PAM(proto-spacer-adjacent Motif) 서열의 5' 말단에 인접하여 위치하는 연속하는 17bp 내지 25bp, 20bp 내지 25bp, 17bp 내지 23bp, 20bp 내지 23bp, 17bp 내지 20bp, 21bp 내지 25bp, 18bp 내지 22bp, 또는 21bp 내지 23bp의 염기서열 부위의 절단, 예컨대, 단일가닥 또는 이중가닥 절단, 또는 상기 절단이 수선되는 과정에서 하나 이상의 뉴클레오타이드의 결실 및/또는 삽입일 수 있다.When the Klotho gene modification is induced by the Cas9 protein, the gene modification is located adjacent to the 5 'end of the PAM (proto-spacer-adjacent motif) sequence unique to Cas9 protein according to the microorganism derived from the nucleotide sequence of each gene Such as single stranded or double stranded, single stranded or double stranded, single stranded or double stranded, single stranded or double stranded, single stranded or double stranded, single stranded or double stranded, single stranded or double stranded, single stranded or double stranded, Or deletion and / or insertion of one or more nucleotides in the course of repairing said cleavage.
일 예에서, 상기 Cas9 단백질이 스트렙토코커스 피요게네스(Streptococcus pyogenes) 유래의 것인 경우, 상기 PAM 서열은 5'-NGG-3' (N은 A,T, G, 또는 C임)이다.In one example, when the Cas9 protein is from Streptococcus pyogenes, the PAM sequence is 5'-NGG-3 '(N is A, T, G, or C).
다른 예에서, 상기 Cas9 단백질이 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophiles) 유래의 것인 경우, 상기 PAM 서열은 5'-NNAGAAW-3' (N은 각각 독립적으로 A, T, C 또는 G이고, W는 A 또는 T임)이다.In another example, when the Cas9 protein is from Streptococcus thermophiles, the PAM sequence is 5'-NNAGAAW-3 '(wherein each N is independently A, T, C or G and W Is A or T).
다른 예에서, 상기 Cas9 단백질이 네이세리아 메닝기디티스 (Neisseria meningitidis) 유래의 것인 경우, 상기 PAM 서열은 5'-NNNNGATT-3'(N은 각각 독립적으로 A, T, C 또는 G임)이다.In another example, when the Cas9 protein is from Neisseria meningitidis, the PAM sequence is 5'-NNNNGATT-3 '(wherein each N is independently A, T, C, or G) .
다른 예에서, 상기 Cas9 단백질이 스트렙토코커스 아우레우스(Streptocuccus aureus) 유래의 것인 경우, 상기 PAM 서열은 5'-NNGRR(T)-3'(N은 각각 독립적으로 A, T, C 또는 G이고, R은 A또는 G이고, (T)는 임의로 포함가능한 서열을 의미함)이다.In another example, when the Cas9 protein is from Streptococcus aureus, the PAM sequence is 5'-NNGRR (T) -3 ', where N is each independently A, T, C or G , R is A or G, and (T) means an optionally included sequence).
다른 예에서, Cpf1 단백질이 사용되는 경우, 상기 PAM 서열은 5'-TTN-3'(N은 A, T, C 또는 G임)이다.In another example, when a Cpf1 protein is used, the PAM sequence is 5'-TTN-3 '(N is A, T, C or G).
그러므로, 본 발명의 대표적인 구현예에서는,Therefore, in an exemplary embodiment of the present invention,
Klotho 유전자를 구성하는 핵산 서열 중 1 이상의 부위를 타겟 서열 부위, 즉, 핵산 변형이 일어날 수 있는 부위를 유전적으로 변형 또는 조작함으로써, Klotho 유전자의 기능을 감소 또는 제거한다.The function of the Klotho gene is reduced or eliminated by genetically modifying or manipulating a target sequence region, that is, a site at which nucleic acid modification can occur, in at least one region of the nucleic acid sequence constituting the Klotho gene.
상기 타겟 서열은 Klotho 유전자를 구성하는 핵산 서열 중 2 이상의 부위를 동시에 타겟으로 할 수 있다.The target sequence may target two or more sites of the nucleic acid sequence constituting the Klotho gene at the same time.
일 실시예에서는 1종의 가이드 RNA를 이용하여 Klotho 유전자를 구성하는 핵산 서열 중 1이상의 부위를 타겟으로 할 수 있다. 이에 의해 Klotho 유전자를 넉아웃 또는 넉다운할 수 있다.In one embodiment, one or more of the nucleotide sequences constituting the Klotho gene may be targeted using one kind of guide RNA. This allows the Klotho gene to knock out or knock down.
일 실시예에서는 2종 이상의 가이드 RNA를 이용하여 Klotho 유전자를 구성하는 핵산 서열 중 1이상의 부위를 타겟으로 할 수 있다. 이에 의해 Klotho 유전자를 넉아웃 또는 넉다운할 수 있다.In one embodiment, two or more kinds of guide RNAs can be used to target one or more of the nucleotide sequences constituting the Klotho gene. This allows the Klotho gene to knock out or knock down.
일 구체예에서, Klotho 유전자의 레벨 및/또는 활성 저하는 Klotho 유전자를 구성하는 핵산서열의 변형, 예를 들어, 비암호화 영역, 암호화 영역, 및/또는 인트론 등에서의 변형 등에 기인할 수 있다. In one embodiment, the level and / or degradation of the Klotho gene may be due to variations in the nucleic acid sequence that make up the Klotho gene, such as a noncoding region, a coding region, and / or a modification in an intron or the like.
이러한 Klotho 유전자 핵산서열 변형은 뉴클레오티드의 부가, 결실 또는 게놈으로의 치환을 포함하나 이에 한정되지 않는다.Such Klotho gene nucleic acid sequence modifications include, but are not limited to, addition, deletion or substitution of nucleotides into the genome.
Klotho 유전자 핵산서열로의 하나 이상의 뉴클레오티드의 삽입, Insertion of one or more nucleotides into Klotho gene nucleic acid sequences,
Klotho 유전자 핵산서열로부터의 하나 이상의 뉴클레오티드의 결실, Deletion of one or more nucleotides from the Klotho gene nucleic acid sequence,
Klotho 유전자 핵산서열에서의 하나 이상의 뉴클레오티드의 치환, Substitution of one or more nucleotides in Klotho gene nucleic acid sequence,
Klotho 유전자 핵산서열 또는 이의 부분의 녹아웃, Knockout of a Klotho gene nucleic acid sequence or a portion thereof,
Klotho 유전자 핵산서열 또는 이의 부분의 녹인, 내인성 핵산 서열의 이종 핵산 서열로의 치환, 또는 Substitution of the endogenous nucleic acid sequence with a heterologous nucleic acid sequence which is the dissolution of a Klotho gene nucleic acid sequence or a portion thereof,
그 조합을 포함한 Klotho 유전자 핵산서열 변화를 포함할 수 있다. Lt; RTI ID = 0.0 > Klotho < / RTI >
따라서, 구체적인 실시 형태에서, Klotho 유전자의 활성을 가지는 단백질 또는 폴리펩티드를 암호화하는 유전자 등을 파괴함으로써 저하되거나 제거될 수 있다. 구체적인 실시 형태에서, 적어도 한 부위 이상에서, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10개 또는 그 이상의 뉴클레오티드가 Klotho 유전자 핵산서열에서 변화된다. 다양한 방법을 사용하여, 추가의 표적화된 변형을 일으킬 수 있다.Thus, in a specific embodiment, it can be reduced or eliminated by destroying a gene or the like that encodes a protein or polypeptide having the activity of a Klotho gene. In a specific embodiment, at least one or more sites, at least 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10 or more nucleotides are changed in the Klotho gene nucleic acid sequence. Using various methods, it is possible to cause additional targeted deformations.
일 구체예에서, Klotho 단백질의 레벨 및/또는 활성 저하는 Klotho 유전자의 유전자 변형(즉, 조절 영역, 암호화 영역, 및/또는 인트론 등에서의 유전자 변형)에 기인할 수 있다. In one embodiment, the level and / or degradation of the Klotho protein may be due to genetic modification (i. E., Regulatory region, coding region, and / or genetic modification in the intron, etc.) of the Klotho gene.
이러한 유전자 변형은 뉴클레오티드의 부가, 결실 또는 게놈으로의 치환을 포함하나 이에 한정되지 않는다.Such genetic modifications include, but are not limited to, addition, deletion or substitution of nucleotides into the genome.
이러한 유전자 변형은 예를 들어, Such genetic modification can be used, for example,
Klotho 유전자로의 하나 이상의 뉴클레오티드의 삽입, Insertion of one or more nucleotides into the Klotho gene,
Klotho 유전자로부터의 하나 이상의 뉴클레오티드의 결실, Deletion of one or more nucleotides from the Klotho gene,
Klotho 유전자에서의 하나 이상의 뉴클레오티드의 치환, Substitution of one or more nucleotides in the Klotho gene,
Klotho 유전자 또는 이의 부분의 녹아웃, Knockout of the Klotho gene or a portion thereof,
Klotho 유전자 또는 이의 부분의 녹인, 내인성 핵산 서열의 이종 핵산 서열로의 치환, 또는 그 조합을 포함한 Klotho 유전자 변화를 포함할 수 있다. Substitution of the endogenous nucleic acid sequence with a heterologous nucleic acid sequence, or a combination thereof, which is the dissolution of the Klotho gene or a portion thereof.
따라서, 구체적인 실시 형태에서, Klotho 폴리펩티드의 활성은 Klotho 폴리펩티드를 암호화하는 유전자를 파괴함으로써 저하되거나 제거될 수 있다. 구체적인 실시 형태에서, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10개 또는 그 이상의 뉴클레오티드가 Klotho 유전자에서 변화된다. 다양한 방법을 사용하여, 추가의 표적화된 유전자 변형을 일으킬 수 있다.Thus, in a specific embodiment, the activity of the Klotho polypeptide can be reduced or eliminated by disrupting the gene encoding the Klotho polypeptide. In a specific embodiment, at least 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10 or more nucleotides are changed in the Klotho gene. Using a variety of methods, additional targeted genetic modifications can be made.
[뉴클레아제 시스템][NUCLEASE SYSTEM]
본 발명의 대표적인 구현예에서, Klotho 유전자의 게놈을 변형시키기 위해 절단 뉴클레아제 시스템 또는 이러한 시스템의 성분을 이용할 수 있다. 뉴클레아제 제제로 총칭힌다. 바람직한 예에서, RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN) 시스템을 이용할 수 있다.In an exemplary embodiment of the invention, a truncation nuclease system or a component of such a system may be used to modify the genome of the Klotho gene. It is collectively referred to as nuclease preparation. In a preferred example, an RNA-Guided Endonuclease (RGEN) system can be used.
CRISPRCRISPR // CasCas 시스템 system
본 발명의 대표적인 구현예는 CRISPR 관련 뉴클레아제(nuclease) Cas9 및 서열 특이적 가이드(guide) RNA(gRNA)를 비롯한 CRISPR 시스템의 성분을 세포 내로 도입함으로써, 서열-유도된 이중 가닥 절단을 유도하는 CRISPR 시스템의 능력을 이용하여 상기 절단을 유도하는 단계를 포함한다.Exemplary embodiments of the present invention include methods of inducing sequence-directed double-strand breaks by introducing components of a CRISPR system, including CRISPR-related nuclease Cas9 and sequence-specific guide RNA (gRNA) And utilizing the capabilities of the CRISPR system to induce said cleavage.
CRISPR 관련 뉴클레아제 Cas9 및 서열 특이적 가이드 RNA(gRNA)를 비롯한 CRISPR 시스템의 성분은 하나 이상의 벡터, 예컨대, 플라스미드 상에 코딩된 상태로 세포 내로 도입될 수 있다.The components of the CRISPR system, including the CRISPR-related nuclease Cas9 and the sequence-specific guide RNA (gRNA), can be introduced into cells in one or more vectors, e.g., coded on a plasmid.
CRISPR/Cas 시스템은 Cas 유전자의 발현 또는 활성 유도에 관여하는 전사물 및 다른 요소를 포함한다. CRISPR/Cas 시스템은 타입 I, 타입 II 또는 타입 III 시스템일 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법 및 조성물은 핵산의 부위 특이적 절단을 위해 CRISPR 복합체(Cas 단백질과 복합체를 형성한 가이드RNA(gRNA)를 포함함)를 이용함으로써 CRISPR/Cas 시스템을 사용한다.The CRISPR / Cas system includes transcripts and other elements involved in the expression or activation of Cas genes. The CRISPR / Cas system may be a Type I, Type II or Type III system. The methods and compositions disclosed herein use the CRISPR / Cas system by using the CRISPR complex (including the guide RNA (gRNA) complexed with the Cas protein) for site-specific cleavage of the nucleic acid.
RNA 가이드 RNA guide 엔도뉴클레아제Endonuclease
Cas 단백질은 일반적으로 적어도 하나의 RNA 인식 또는 결합 도메인을 포함한다. 이러한 도메인은 가이드 RNA(gRNA, 이하에 더욱 상세히 기술됨)와 상호작용할 수 있다.Cas proteins generally comprise at least one RNA recognition or binding domain. These domains can interact with the guide RNA (gRNA, described in more detail below).
뉴클레아제 도메인은 핵산 절단을 위한 촉매 활성을 갖는다. 절단은 핵산 분자의 공유 결합의 파괴를 포함한다. 절단은 평활 말단 또는 스태거된 말단을 생성할 수 있으며, 단일 가닥 또는 이중 가닥으로 될 수 있다.The nuclease domain has catalytic activity for nucleic acid cleavage. Cleavage involves the destruction of the covalent bond of a nucleic acid molecule. Cleavage can produce a smooth or staggered end and can be single-stranded or double-stranded.
Cas 단백질의 예로는 Cas1, Cas1B, Cas2, Cas3, Cas4, Cas5, Cas5e(CasD), Cas6, Cas6e, Cas6f, Cas7, Cas8a1, Cas8a2, Cas8b, Cas8c, Cas9(Csn1 또는 Csx12), Cas10, Casl0d, CasF, CasG, CasH, Csy1, Csy2, Csy3, Cse1(CasA), Cse2(CasB), Cse3(CasE), Cse4(CasC), Csc1, Csc2, Csa5, Csn2, Csm2, Csm3, Csm4, Csm5, Csm6, Cmr1, Cmr3, Cmr4, Cmr5, Cmr6, Csb1, Csb2, Csb3, Csx17, Csx14, Csx10, Csx16, CsaX, Csx3, Csx1, Csx15, Csf1, Csf2, Csf3, Csf4, Cpf1 및 Cu1966, 및 이들의 상동체 또는 변형된 버전(modified version)을 들 수 있다.Examples of Cas proteins include Cas1, Cas1B, Cas2, Cas3, Cas4, Cas5, Cas5e (CasD), Cas6, Cas6e, Cas6f, Cas7, Cas8a1, Cas8a2, Cas8b, Cas8c, Cas9 (Csn1 or Csx12) (CasC), Csc1, Csc2, Csa5, Csn2, Csm2, Csm3, Csm4, Csm5, Csm6, Cmr1 (CasA), Casse, CasH, Csy1, Csy2, Csy3, Cse1 , Cmr3, Cmr4, Cmr5, Cmr6, Csb1, Csb2, Csb3, Csx17, Csx14, Csx10, Csx16, CsaX, Csx3, Csx1, Csx15, Csf1, Csf2, Csf3, Csf4, Cpf1 and Cu1966, A modified version.
Cas 단백질은 타입 II CRISPR/Cas 시스템으로부터 유래될 수 있다. 예를 들어, Cas 단백질은 Cas9 단백질이거나, Cas9 단백질로부터 유래될 수 있다.Cas proteins can be derived from a Type II CRISPR / Cas system. For example, the Cas protein may be a Cas9 protein or may be derived from a Cas9 protein.
Cas9 단백질은 예를 들어, 스트렙토코커스 피오게네스(Streptococcus pyogenes), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus), 스트렙토코커스 속(Streptococcus sp.), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 노카르디옵The Cas9 protein can be, for example, a protein selected from the group consisting of Streptococcus pyogenes, Streptococcus thermophilus, Streptococcus sp., Staphylococcus aureus,
시스 다손빌레이(Nocardiopsis dassonvillei), 스트렙토마이세스 프리스티네스피랄리스(Streptomyces pristinaespiralis), 스트렙토마이세스 비리도크로모게네스(Streptomyces viridochromogenes), 스트렙토마이세스 비리도크로모게네스(Streptomyces viridochromogenes), 스트렙토스포랑기움 로세움(Streptosporangium roseum), 스트렙토스포랑기움 로세움(Streptosporangium roseum), 알리사이클로바클루스 아시도칼다리우스(AlicyclobacHlus acidocaldarius), 바실러스 슈도마이코이데스(Bacillus pseudomycoides), 바실러스 셀레니티레두센스(Bacillus selenitireducens), 엑시구오박테리움 시비리쿰(Exiguobacterium sibiricum), 락토바실러스 델브루에키이(Lactobacillus delbrueckii), 락토바실러스 살리바리우스(Lactobacillus salivarius), 미크로스Nocardiopsis dassonvillei, Streptomyces pristinaespiralis, Streptomyces viridochromogenes, Streptomyces viridochromogenes, Streptomyces spp. Streptosporangium roseum, Streptosporangium roseum, Alicyclobaclus acidocaldarius, Bacillus pseudomycoides, Bacillus selenitireducens, Bacillus spp. ), Exiguobacterium sibiricum, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus salivarius, Mucrose,
킬라 마리나(Microscilla marina), 부르크홀데리아레스 박테리움(Burkholderiales bacterium), 폴라로모나스 나프탈레니보란스(Polaromonas naphthalenivorans), 폴라로모나스 속(Polaromonas sp.), 크로코스파에라 와트소니이(Crocosphaera watsonii), 시아노테세 속(Cyanothece sp.), 마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa), 시네코코커스 속(Synechococcus sp.), 아세토할로비움 아라바티쿰(Acetohalobium arabaticum), 암모니펙스 데겐시이(Ammonifex degensii), 칼디셀룰로시럽토 베시이(Caldicelulosiruptor bescii), 칸디다투스 데술포루디스(Candidatus Desulforudis), 클로스트리듐 보툴리눔(Clostridium botulinum), 클로스트리듐 디피실레(Clostridium difficile), 피네골디아 마그나(Finegoldia magna), 나트라나에로비우스 써모필러스 (Natranaerobius thermophilus), 펠로토마쿨럼 써모프로피오니쿰(Pelotomaculum thermopropionicum), 아시디티오바실러스 칼두스(Acidithiobacillus caldus), 아시디티오바실러스 페로옥시단스(Acidithiobacillus ferrooxidans), 알로크로마티움 비노숨(Allochromatium vinosum), 마리노박터 속(Marinobacter sp.), 니트로소코커스 할로필러스(Nitrosococcus halophilus), 니트로소코커스 와트소니(Nitrosococcus watsoni), 슈도알테로 모나스 할로플란크티스(Pseudoalteromonas haloplanktis), 크테도노박테르 라세미페르(Ktedonobacter racemifer), 메타노할로비움 에베스티가툼(Methanohalobium evestigatum), 아나베나 바리아빌리스(Anabaena variabilis), 노둘라리아 스푸미게나(Nodularia spumigena), 노스톡 속(Nostoc sp.), 아르트로스피라 맥시마(Arthrospira maxima), 아르트로스피라 플라텐시스(Arthrospira platensis), 아르트로스피라 속(Arthrospira sp.), 링비아속(Lyngbya sp.), 마이크로콜레우스 크토노플라스테스(Microcoleus chthonoplastes), 오실라토리아 속(Oscillatoria sp.), 페트로토가 모빌리스(Petrotoga mobilis), 써모시포 아프리카누스(Thermosipho africanus) 또는 아카리오클로리스 마리나(Acaryochloris marina)로부터 유래될 수 있다. Cas9 패밀리의 추가의 예는 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함되는 WO 2014/131833에 기재되어 있다. 스트렙토코커스 피오게네스(Streptococcus pyogenes)유래의 Cas9 단백질 또는 이의 유도체는 바람직한 효소이다.Microscilla marina, Burkholderiales bacterium, Polaromonas naphthalenivorans, Polaromonas sp., Crocosphaera watsonii, and the like. ), Cyanothece sp., Microcystis aeruginosa, Synechococcus sp., Acetohalobium arabaticum, Ammonipex degeneration Ammonifex degensii, Caldicelulosiruptor bescii, Candidatus desulforudis, Clostridium botulinum, Clostridium difficile, Pinegoldia magna ( Finegoldia magna, Natranaerobius thermophilus, Pelotomaculum thermopropionicum, For example, Acidithiobacillus caldus, Acidithiobacillus ferrooxidans, Allochromatium vinosum, Marinobacter sp., Nitrosococcus halophilus, Nitrosococcus watsoni, Pseudoalteromonas haloplanktis, Ktedonobacter racemifer, Methanohalobium evestigatum, Anna spp. For example, Anabaena variabilis, Nodularia spumigena, Nostoc sp., Arthrospira maxima, Arthrospira platensis, Such as Arthrospira sp., Lyngbya sp., Microcoleus chthonoplastes, Oscillatori sp. a sp.), Petrotoga mobilis, Thermosipho africanus or Acaryochloris marina. Additional examples of the Cas9 family are described in WO 2014/131833, the entire contents of which are incorporated herein by reference. The Cas9 protein or derivative thereof from Streptococcus pyogenes is a preferred enzyme.
Cpf1 단백질은 Parcubacteria bacterium (GWC2011_GWC2_44_17), Lachnospiraceae bacterium (MC2017), Butyrivibrio proteoclasiicus, Peregrinibacteria bacterium (GW2011_GWA_33_10), Acidaminococcus sp. (BV3L6), Porphyromonas macacae, Lachnospiraceae bacterium (ND2006), Porphyromonas crevioricanis, Prevotella disiens, Moraxella bovoculi (237), Smiihella sp. (SC_KO8D17), Leptospira inadai, Lachnospiraceae bacterium (MA2020), Francisella novicida (U112), Candidatus Methanoplasma termitum, Eubacterium eligens 등의 미생물 유래의 것일 수 있으며, 예컨대, Parcubacteria bacterium (GWC2011_GWC2_44_17), Peregrinibacteria bacterium (GW2011_GWA_33_10), Acidaminococcus sp. (BV3L6), Porphyromonas macacae, Lachnospiraceae bacterium (ND2006), Porphyromonas crevioricanis, Prevotella disiens, Moraxella bovoculi (237), Leptospira inadai, Lachnospiraceae bacterium (MA2020), Francisella novicida (U112), Candidatus Methanoplasma termitum, 또는 Eubacterium eligens 유래의 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The Cpf1 protein may be selected from the group consisting of Parcubacteria bacterium (GWC2011_GWC2_44_17), Lachnospiraceae bacterium (MC2017), Butyrivibrio proteoclasicus, Peregrinibacteria bacterium (GW2011_GWA_33_10), Acidaminococcus sp. (BV3L6), Porphyromonas macacae, Lachnospiraceae bacterium (ND2006), Porphyromonas crevioricanis, Prevotella disiens, Moraxella bovoculi (237), Smiihella sp. For example, Parcubacteria bacterium (GWC2011_GWC2_44_17), Peregrinibacteria bacterium (GW2011_GWA_33_10), Acidaminococcus sp (GW2011_GWA_33_10), Leptospira inadai, Lachnospiraceae bacterium (MA2020), Francisella novicida (U112), Candidatus methanoplasma termitum and Eubacterium eligens. . (BV3L6), Porphyromonas macacae, Lachnospiraceae bacterium (ND2006), Porphyromonas crevioricanis, Prevotella disiens, Moraxella bovoculi (237), Leptospira inadai, Lachnospiraceae bacterium (MA2020), Francisella novicida (U112), Candidatus Methanoplasma termitum, or Eubacterium eligens But is not limited thereto.
Cas 단백질은 야생형 단백질(즉, 천연에서 발생하는 것), 변형된 Cas 단백질(즉, Cas 단백질 변이체) 또는 야생형 또는 변형된 Cas 단백질의 단편일 수 있다. Cas 단백질은 또한 야생형 또는 변형된 Cas 단백질의 활성 변이체 또는 단편일 수 있다. 활성 변이체 또는 단편은 야생형 또는 변형된 Cas 단백질 또는 이의 부분에 대하여, 적어도 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% 또는 그 이상의 서열 동일성을 포함할수 있으며, 여기서 활성 변이체는 원하는 절단 부위에서 절단하는 능력을 보유하므로, 닉 유도 또는 이중 가닥절단 유도 활성을 보유한다. 닉 유도 또는 이중 가닥 절단 유도 활성의 측정법은 공지되어 있다.The Cas protein can be a wild-type protein (i.e., one that occurs in nature), a modified Cas protein (i.e., a Cas protein variant), or a fragment of a wild-type or modified Cas protein. The Cas protein may also be an active variant or fragment of the wild type or modified Cas protein. The active variant or fragment is at least 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% , 99% or more sequence identity, wherein the active variant retains the ability to cleave at the desired cleavage site, thus retaining nick-inducing or double-strand break inducing activity. Methods for measuring nick induction or double-strand break induction activity are known.
Cas 단백질은 핵산 결합 친화성, 핵산 결합 특이성 및/또는 효소 활성을 증가시키거나 감소시키도록 변형될 수 있다. Cas 단백질은 또한 단백질의 다른 활성이나 특성, 예를 들어 안정성을 변화시키도록 변형될 수 있다. 예를 들어, Cas 단백질의 하나 이상의 뉴클레아제 도메인을 변형, 결실 또는 불활성화시킬 수 있거나, Cas 단백질을 절단하여 단백질의 기능에 필수적이지 않은 도메인을 제거하거나 Cas 단백질의 활성을 최적화시킬 수 있다.The Cas protein may be modified to increase or decrease nucleic acid binding affinity, nucleic acid binding specificity and / or enzyme activity. Cas proteins may also be modified to alter other activities or properties of the protein, such as stability. For example, one or more nucleotide domains of the Cas protein may be modified, deleted or inactivated, or the Cas protein may be cleaved to remove domains that are not essential for protein function or to optimize the activity of the Cas protein.
1개 또는 2개의 뉴클레아제 도메인이 결실되거나 돌연변이되어, 더 이상 기능적이지 않거나 뉴클레아제 활성 저하를 가져올 수 있다. One or two nucleases domains may be deleted or mutated, resulting in either no longer functional or a decrease in nuclease activity.
1개의 뉴클레아제 도메인이 결실되거나 돌연변이되는 경우, 생성된 Cas 단백질(예를 들어, Cas9)은 닉카아제(nickase)로 지칭될 수 있으며, 이중 가닥 DNA 내의 CRISPR RNA 인식 서열에서 단일 가닥 절단을 생성할 수 있다. When one nucleotide domain is deleted or mutated, the resulting Cas protein (e. G., Cas9) may be referred to as a nickase and single strand cleavage in a CRISPR RNA recognition sequence in double- Can be generated.
2개의 뉴클레아제 도메인이 결실되거나 돌연변이되는 경우, 생성된 Cas 단백질(예를들어, Cas9)은 이중 가닥 DNA의 두 가닥을 절단하는 능력이 저하될 것이다. Cas9를 닉카아제로 전환시키는 돌연변이의 예로는 sp.Cas9의 RuvC 도메인에서의 D10A 또는 H939A 또는 H840A가 있을 수 있다. When two nuclease domains are deleted or mutated, the resulting Cas protein (e. G. Cas9) will degrade the ability to cleave two strands of double stranded DNA. An example of a mutation that converts Cas9 to nick carase is D10A or H939A or H840A in the RuvC domain of sp. Cas9.
Cas 단백질은 또한 융합 단백질일 수 있다. 예를 들어, Cas 단백질은 절단 도메인, 후성적 변형 도메인, 전사활성화 도메인 또는 전사 억제인자 도메인에 융합될 수 있다. 융합된 도메인 또는 이종 폴리 펩티드는 N 말단, C 말단, 또는 Cas 단백질 내부에 위치할 수 있다.The Cas protein may also be a fusion protein. For example, the Cas protein can be fused to a cleavage domain, a reproductive deformation domain, a transcription activation domain, or a transcription repression factor domain. The fused domain or heterologous polypeptide may be located at the N-terminus, the C-terminus, or within the Cas protein.
또한, Cas 단백질은 이종 폴리펩티드에 융합될 수 있다. 이종 펩티드는 예를 들어, 핵을 표적화하기 위한 SV40 NLS와 같은 핵 국재화 시그널 (NLS), 미토콘드리아를 표적화하기 위한 미토콘드리아 국재화 시그널, ER 보류 시그널(retention signal) 등을 포함한다. 이러한 시그널은 N 말단, C 말단 또는 Cas 단백질 내의 어디에도 위치할 수 있다.In addition, the Cas protein can be fused to a heterologous polypeptide. Heterologous peptides include, for example, a nuclear localization signal (NLS) such as the SV40 NLS for targeting the nucleus, a mitochondrial localization signal for targeting mitochondria, an ER retention signal, and the like. Such a signal may be located anywhere in the N-terminus, the C-terminus or the Cas protein.
Cas 단백질은 또한 세포 투과성 도메인에 연결될 수 있다. 예를 들어, 세포 투과성 도메인은 HIV-1 TAT단백질, 인간 B형 간염 바이러스 유래의 TLM 세포 투과성 모티프, MPG, Pep-1, VP22, 단순 헤르페스 바이러스 유래의 세포 투과성 펩티드, 또는 폴리아르기닌 펩티드 서열로부터 유래될 수 있다.Cas proteins can also be linked to the cell permeability domain. For example, the transmembrane domain may be derived from a HIV-1 TAT protein, a TLM cell permeable motif from human hepatitis B virus, MPG, Pep-1, VP22, a cell permeable peptide from simple herpes virus, or a polyarginine peptide sequence .
Cas 단백질은 또한 추적 또는 정제를 용이하게 하기 위한 이종 폴리펩티드, 예를 들어 형광 단백질, 정제 태그 또는 에피토프 태그를 포함할 수 있다.The Cas protein may also comprise a heterologous polypeptide, e. G. A fluorescent protein, a purified tag or an epitope tag, to facilitate tracking or purification.
Cas 단백질은 임의의 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, Cas 단백질은 gRNA와 복합체를 형성한 Cas 단백질과 같은 단백질의 형태로 제공될 수 있다. 대안적으로, Cas 단백질은 RNA(예를 들어, 메신저 RNA(mRNA)) 또는 DNA와 같은, Cas 단백질을 암호화하는 핵산의 형태로 제공될 수 있다. 임의로, Cas 단백질을 암호화하는 핵산은 특정 세포 또는 유기체에서 단백질로의 효율적인 번역을 위해 코돈 최적화될 수 있다.The Cas protein may be provided in any form. For example, the cas protein may be provided in the form of a protein such as a Cas protein complexed with a gRNA. Alternatively, the Cas protein may be provided in the form of a nucleic acid encoding a Cas protein, such as RNA (e. G., Messenger RNA (mRNA)) or DNA. Optionally, the nucleic acid encoding the Cas protein can be codon-optimized for efficient translation into a protein from a particular cell or organism.
Cas 단백질을 암호화하는 핵산은 세포의 게놈에 안정하게 통합될 수 있으며, 세포에서 활성인 프로모터에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 대안적으로, Cas 단백질을 암호화하는 핵산은 발현 구축물의 프로모터에 작동가능하게 연결될 수 있다.The nucleic acid encoding the Cas protein can be stably integrated into the genome of the cell and can be operably linked to a promoter that is active in the cell. Alternatively, the nucleic acid encoding the Cas protein can be operably linked to the promoter of the expression construct.
가이드 RNA(The guide RNA ( gRNAgRNA ))
"가이드 RNA" 또는 "gRNA"는 Cas 단백질에 결합하고, 표적 DNA 내의 특정 위치의 Cas 단백질을 표적으로 하는 RNA 분자를 포함한다. 가이드 RNA는 2개의 세그먼트, 즉, "DNA 표적 세그먼트"와 "단백질 결합 세그먼트"를 포함할 수 있다. "세그먼트"는 RNA의 뉴클레오티드의 연속 스트레치와 같은, 분자의 세그먼트, 섹션 또는 영역을 포함한다. 일부 gRNA는 2개의 분리된 RNA 분자, 즉, "활성화(activator)-RNA"인 crRNA와 "표적화(targeter)-RNA"인 tracrRNA를 포함한다. 다른 gRNA는 "단일 분자 gRNA", "단일 가이드 RNA" 또는 "sgRNA"로도 지칭되는 단일 RNA 분자(단일 RNA 폴리뉴클레오티드)이다.A " guide RNA " or " gRNA " includes RNA molecules that bind Cas proteins and target Cas proteins at specific locations within the target DNA. The guide RNA may comprise two segments, a " DNA target segment " and a " protein binding segment. &Quot; A " segment " includes a segment, section or region of a molecule, such as a continuous stretch of nucleotides of RNA. Some gRNAs include two separate RNA molecules: the "activator-RNA" crRNA and the "targeter-RNA" tracrRNA. Another gRNA is a single RNA molecule (a single RNA polynucleotide), also referred to as a "single molecule gRNA", "single guide RNA" or "sgRNA".
crRNA와 대응하는 tracrRNA는 혼성화하여, gRNA를 형성한다. crRNA는 CRISPR RNA 인식 서열에 혼성화하는 단일 가닥 DNA 표적화 세그먼트를 제공한다.세포 내에서의 변형에 사용된다면, 주어진 crRNA 또는 tracrRNA 분자의 완전 서열은 RNA 분자가 사용될 종류에 특이적이도록 설계될 수 있다.The crRNA and the corresponding tracrRNA hybridize to form gRNA. The crRNA provides a single stranded DNA targeting segment that hybridizes to a CRISPR RNA recognition sequence. If used for transformation in a cell, the complete sequence of a given crRNA or tracrRNA molecule can be designed such that the RNA molecule is specific to the species in which it will be used.
주어진 gRNA의 DNA 표적화 세그먼트(crRNA)는 표적 DNA의 서열과 상보적인 뉴클레오티드 서열을 포함한다.The DNA targeting segment (crRNA) of a given gRNA contains a nucleotide sequence complementary to the sequence of the target DNA.
gRNA의 DNA 표적화 세그먼트는 혼성화를 통해 서열 특이적으로 표적 DNA와 상호 작용한다(즉, 염기쌍 형성). 이와 같이, DNA 표적화 세그먼트의 뉴클레오티드 서열은 달라질 수 있으며, gRNA 및 표적 DNA가 상호 작용할 표적 DNA 내의 위치를 결정한다. 대상 gRNA의 DNA 표적화 세그먼트는 표적 DNA 내의 원하는 서열에 혼성화되도록 변형될 수 있다.The DNA targeting segment of the gRNA interacts with the target DNA in a sequence-specific manner through hybridization (i.e., base pairing). As such, the nucleotide sequence of the DNA targeting segment can be different and determines the location in the target DNA with which the gRNA and the target DNA will interact. The DNA targeting segment of the subject gRNA may be modified to hybridize to the desired sequence in the target DNA.
DNA 표적화 세그먼트는 약 12개의 뉴클레오티드 내지 약 100개의 뉴클레오티드의 길이를 가질 수 있다. 예를들어, DNA 표적화 세그먼트는 약 12개의 뉴클레오티드(nt) 내지 약 80개의 nt, 약 12개의 nt 내지 약 50개의nt, 약 12개의 nt 내지 약 40개의 nt, 약 12개의 nt 내지 약 30개의 nt, 약 12개의 nt 내지 약 25개의 nt, 약 12개의 nt 내지 약 20개의 nt, 또는 약 12개의 nt 내지 약 19개의 nt의 길이를 가질 수 있다.The DNA targeting segment may have a length of from about 12 nucleotides to about 100 nucleotides. For example, the DNA targeting segment may comprise about 12 nucleotides (nt) to about 80 nt, about 12 nt to about 50 nt, about 12 nt to about 40 nt, about 12 nt to about 30 nt , From about 12 nt to about 25 nt, from about 12 nt to about 20 nt, or from about 12 nt to about 19 nt.
tracrRNA는 임의의 형태(예를 들어, 전장 tracrRNA 또는 활성 부분 tracrRNA) 및 다양한 길이로 될 수 있다.The tracrRNA can be in any form (e. g., full-length tracrRNA or active tracrRNA) and in various lengths.
표적 DNA 내의 DNA 표적화 서열과 CRISPR RNA 인식 서열 사이의 상보성 비율은 적어도 60%(예를 들어, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 또는 100%)일 수 있다.The complementarity ratio between the DNA targeting sequence in the target DNA and the CRISPR RNA recognition sequence is at least 60% (e.g., at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90% , At least 97%, at least 98%, at least 99%, or 100%).
가이드 RNA는 추가의 바람직한 특징, 예를 들어, 변형되거나 조절된 안정성; 세포내 표적화; 형광 표지를 이용한 추적; 단백질 또는 단백질 복합체에 대한 결합 부위 등을 제공하는 변형 또는 서열을 포함할 수 있다. The guide RNA may have additional desirable characteristics, for example, modified or controlled stability; Intracellular targeting; Tracking with fluorescent labels; A binding site for a protein or protein complex, and the like.
이러한 변형의 예로는 예를 들어, 5' 캡(예를 들어, 7-메틸구아닐레이트 캡(m7G)); 3' 폴리아데닐화된 테일(즉, 3' 폴리(A) 테일); 리보스위치(riboswitch) 서열(예를 들어, 단백질 및/또는 단백질 복합체에 의한 조절된 안정성 및/또는 조절된 접근성을 고려함); 안정성 제어 서열; dsRNA 이중 나선 구조(즉, 헤어핀)를 형성하는 서열 등을 포함할 수 있다.Examples of such modifications include, for example, 5 'caps (e.g., 7-methyl guanylate cap (m7G)); 3 'polyadenylated tail (i.e., 3' poly (A) tail); Riboswitch sequences (e.g., considering controlled stability and / or controlled access by protein and / or protein complexes); Stability control sequence; dsRNA < / RTI > duplex structure (i. e., a hairpin), and the like.
가이드 RNA는 임의의 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, gRNA는 2개의 분자(분리된 crRNA 및 tracrRNA) 또는 1개의 분자(sgRNA)로서의 RNA 형태 및 임의로 Cas 단백질과의 복합체 형태로 제공될 수 있다. gRNA는 또한 RNA를 암호화하는 DNA의 형태로 제공될 수 있다. gRNA를 암호화하는 DNA는 단일 RNA 분자(sgRNA) 또는 분리된 RNA 분자(예를 들어, 분리된 crRNA 및 tracrRNA)를 암호화할 수 있다.The guide RNA can be provided in any form. For example, a gRNA may be provided in the form of a complex of two molecules (isolated crRNA and tracrRNA) or an RNA form as one molecule (sgRNA) and optionally a Cas protein. gRNA can also be provided in the form of DNA encoding RNA. The DNA encoding the gRNA can encode a single RNA molecule (sgRNA) or a separate RNA molecule (e. g., isolated crRNA and tracrRNA).
gRNA를 암호화하는 DNA는 세포의 게놈에 안정하게 통합될 수 있으며, 세포에서 활성인 프로모터에 작동가능하게 연결될 수 있다. 대안적으로, gRNA를 암호화하는 DNA는 발현 구축물의 프로모터에 작동가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 인간 U6 프로모터를 이용할 수 있다. The DNA encoding the gRNA can be stably integrated into the genome of the cell and can be operably linked to a promoter that is active in the cell. Alternatively, the DNA encoding the gRNA may be operably linked to the promoter of the expression construct. For example, a human U6 promoter can be used.
핵산의 절단Cleavage of nucleic acid
Cas 단백질은 gRNA의 DNA 표적화 세그먼트가 결합할 표적 DNA에 존재하는 핵산 서열의 내부 또는 외부의 부위에서 핵산을 절단할 수 있다.The Cas protein can cleave nucleic acids within or outside the nucleic acid sequence present in the target DNA to which the DNA targeting segment of the gRNA will bind.
"절단 부위"는 Cas 단백질이 단일 가닥 절단 또는 이중 가닥 절단을 일으키는 핵산위치를 포함한다. 예를 들어, CRISPR 복합체 형성은 gRNA의 DNA 표적화 세그먼트가 결합될 표적 DNA 내에 존재하는 핵산 서열 또는 그 부근에(예를 들어, 상기 핵산 서열로부터 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50개 또는 그 이상의 염기쌍 내에) 한 가닥 또는 두 가닥의 절단을 일으킬 수 있다.&Quot; Cleavage site " includes nucleic acid sites where the Cas protein causes single strand breaks or double strand breaks. For example, CRISPR complex formation may be performed at or near the nucleic acid sequence present in the target DNA to which the DNA targeting segment of the gRNA will bind (e.g., 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50 or more base pairs).
절단 부위는 핵산의 한 가닥에만 또는 두 가닥에 있을 수 있다. 절단 부위는 핵산의 두 가닥의 동일한 위치에 있을 수 있거나(평활 말단을 생성함), 각 가닥의 상이한 부위에 있을 수 있다(스태거된 말단을 생성함).The cleavage site may be on only one or two strands of the nucleic acid. The cleavage site may be at the same position (producing a smooth end) of the two strands of the nucleic acid, or at different sites of each strand (creating a staggered terminus).
Cas9에 의한 표적 DNA의 부위 특이적 절단은 표적 DNA에서, (i) gRNA와 표적 DNA 사이의 염기쌍 형성 상보성과 (ii) PAM으로 지칭되는 짧은 모티프에 의해 결정되는 위치에서 발생할 수 있다. Site-specific cleavage of the target DNA by Cas9 can occur in the target DNA at positions determined by (i) base pairing complementarity between the gRNA and the target DNA and (ii) short motifs referred to as PAM.
PAM(Protospacer adjacent motif)은 CRISPR RNA 인식 서열에 플랭킹될 수 있다. 임의로, CRISPR RNA 인식 서열은 PAM이 플랭킹될 수 있다. 예를 들어, Cas9의 절단 부위는 PAM 서열의 상류 또는 하류에 약 1 내지 약 10개, 또는 약 2 내지 약 5개의 염기쌍(예를 들어, 3개의 염기쌍)으로 될 수 있다.PAM (Protospacer adjacent motif) can be flanked by CRISPR RNA recognition sequences. Optionally, CRISPR RNA recognition sequences can be flanked by PAM. For example, the cleavage site of Cas9 can be from about 1 to about 10, or from about 2 to about 5 base pairs (e.g., three base pairs) upstream or downstream of the PAM sequence.
KlothoKlotho 유전자 조작을 위한 가이드 RNA Guide RNA for gene manipulation
본 발명의 일 구체예에서, Klotho 유전자의 유전적인 조작을 위한 가이드 RNA 서열이 제공된다. 예를 들어, Klotho 유전자 타겟서열에 상응하는 가이드 RNA 서열이 제공된다. 예를 들어, 도 1에 도시하고 있는 가이드 RNA 서열을 제공할 수 있다.In one embodiment of the invention, a guide RNA sequence is provided for genetic manipulation of the Klotho gene. For example, a guide RNA sequence corresponding to the Klotho gene target sequence is provided. For example, the guide RNA sequence shown in Fig. 1 can be provided.
본 발명의 일 구체예에서, Klotho 유전자의 유전적 조작을 위해 타겟서열에 상응하는 가이드 RNA와 상호작용하는, 예를 들어 복합체를 형성하는 CRISPR 관련 뉴클레아제가 제공된다.In one embodiment of the invention, a CRISPR-related nuclease that interacts with, for example, forms a complex with a guide RNA corresponding to the target sequence for genetic manipulation of the Klotho gene is provided.
본 발명의 일 구체예에서, Klotho 유전자의 상기 타겟서열 부위에서 인위적인 유전적 조작이 일어난 각 핵산 변형 산물 및 이의 발현 산물이 제공된다. In one embodiment of the invention, each nucleic acid modification product and an expression product thereof, wherein an artificial genetic manipulation has occurred in the target sequence region of the Klotho gene, are provided.
또한, 일 구체예에서, 본 발명은 Klotho 유전자의 타겟 부위에서의 핵산 변형을 위해 사용되는 '가이드 RNA - CRISPR 관련 뉴클레아제'의 복합체(complex)를 제공한다.In addition, in one embodiment, the present invention provides a nucleic acid Provides a complex of 'guide RNA-CRISPR-related nuclease' used for transformation.
특히, 유전자로부터의 표적 부위와 상보적 결합을 할 수 있는 도메인을 포함하는 gRNA 분자, 예를 들어 단리된 또는 비천연 유래 gRNA 분자 및 이를 암호화하는 DNA를 제공할 수 있다. In particular, it is possible to provide a gRNA molecule including a domain capable of complementary binding with a target site from the gene, for example, an isolated or non-native gRNA molecule and a DNA encoding the same.
또한, 2 개 이상의 gRNA가 표적 핵산에서 2 개 이상의 절단 사건, 예를 들어 이중 가닥 또는 단일 가닥 파손을 위치시키기 위해 사용될 때, 2 개 이상의 절단 사건이 동일 또는 상이한 Cas9 단백질에 의해 생성될 수 있다.In addition, when two or more gRNAs are used to locate two or more cleavage events in the target nucleic acid, such as double or single strand breaks, two or more cleavage events can be generated by the same or different Cas9 proteins.
상기 gRNA 는 예를 들어, The gRNA may be, for example,
Klotho 유전자에서 2이상의 부위를 타겟으로 할 수 있고, Two or more sites in the Klotho gene can be targeted,
Klotho 유전자 각각에 대하여 2이상의 부위를 타겟으로 할 수 있고, Two or more sites may be targeted for each of the Klotho genes,
Klotho 유전자의 이중 가닥 및/또는 단일 가닥 절단을 독립적으로 유도할 수 있고It is possible to independently induce double stranded and / or single strand breaks of the Klotho gene
Klotho 유전자의 절단 부위에 하나 외부 유래 뉴클레오타이드의 삽입을 유도할 수도 있다.It is also possible to induce the insertion of one exogenous nucleotide at the cleavage site of the Klotho gene.
또한, 본 발명의 다른 구체예로서 '가이드 RNA - CRISPR 관련 뉴클레아제'의 복합체(complex)를 구성하는 핵산은 In another embodiment of the present invention, the nucleic acid constituting the complex of 'guide RNA-CRISPR-related nuclease'
(a) 본 명세서에 개시된 바와 같은 Klotho 유전자에서 타겟 부위 서열에 상보성인 gRNA 분자를 암호화하는 서열; 및(a) a sequence encoding a gRNA molecule complementary to a target site sequence in a Klotho gene as disclosed herein; And
(b) CRISPR 관련 뉴클레아제를 암호화하는 서열을 포함할 수 있다. (b) a sequence encoding a CRISPR-related nuclease.
이때, 상기 (a)는 타겟 부위에 따라 2 이상 존재할 수 있고, (b)는 동종 또는 2종 이상의 뉴클레아제를 사용할 수 있다. At this time, the above (a) may exist in two or more depending on the target site, and (b) may be homologous or two or more kinds of nuclease.
구현예에서, 핵산은 Klotho 유전자의 기능 또는 발현을 감소시키거나, 줄이거나 또는 억제하기 위해 넉다운 표적 위치에 충분히 가까운 효소적으로 불활성인 에디터단백질 또는 이의 융합단백질(예를 들어, 전사 리프레서 도메인 융합)을 표적화하도록 구성할 수 있다.In an embodiment, the nucleic acid is an enzymatically inactive enzyme protein or its fusion protein close enough to the knockdown target position to reduce, reduce or suppress the function or expression of the Klotho gene (e. G., Transcriptional repressor domain fusion ). ≪ / RTI >
TALENTALEN 시스템 system
TALEN은 전사 활성인자-유사(TAL) 이펙터 결합 도메인 및 뉴클레아제 도메인을 포함하는 단백질을 의미하며, 그 자체로 기능성인 모노머 TALEN 뿐만 아니라, 다른 모노머 TALEN과의 다이머화를 요구하는 다른 것들을 포함한다.TALEN refers to a protein comprising a transcriptional activator-like (TAL) effector binding domain and a nuclease domain and includes, as such, a functional monomer TALEN as well as others requiring dimerization with other monomer TALEN .
TALEN은 동일한 부위에서 DNA를 제거하기 위해 함께 작업하도록 조작된 한 TALEN 또는 한쌍의 TALEN들을 의미하도록 사용된다. 함께 작업하는 TALEN은 왼쪽-TALEN 및 오른쪽-TALEN으로 언급될 수 있으며, DNA 또는 TALEN-쌍의 잘쓰는 손(handedness)을 참조한다.TALEN is used to mean one TALEN or a pair of TALENs that have been engineered to work together to remove DNA at the same site. TALEN working together can be referred to as left -TALEN and right -TALEN and refers to the handedness of DNA or TALEN-pair.
TALEN은 2개의 주요 진핵 DNA 수선 경로들, 비-상동 단부 결합(NHEJ) 및 상동직통 수선에 의해, 불멸의 사람 세포들의 유전자 조작을 유도한다.TALEN induces genetic manipulation of immortal human cells by two major eukaryotic DNA repair pathways, non-homologous end binding (NHEJ) and homologous direct repair.
일부 구현예에서, TAL 이펙터는 특정 뉴클레오티드 서열에 대하여 다른 단백질 도메인들(예를 들면, 비-뉴클레아제 단백질 도메인)을 타겟팅하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, TAL 이펙터는 제한없이, DNA 20 상호작용 효소(예를 들면, 메틸라제, 토포아이소머라제, 인테그라아제, 트란스포사제 또는 리가아제), 전사 활성인자 또는 억제인자, 또는 히스톤과 같은 다른 단백질들과 상호작용하거나 변형시키는 단백질로부터의 단백질 도메인에 결합될 수 있다. 상기 TAL 이펙터 융합의 적용예는 예를 들면 후생적 조절요소들을 생산 또는 변형시키는 것, DNA내 부위-특이적 삽입, 결실, 또는 수선을 하는 것, 유전자 발현을 조절하는 것, 및 크로마틴 구조를 변경시키는 것을 포함한다.In some embodiments, the TAL effector can be used to target other protein domains (e. G., Non-nuclease protein domains) for a particular nucleotide sequence. For example, the TAL effector may be, without limitation, a DNA 20 interacting enzyme (e.g., methylase, topoisomerase, integrase, transposase or ligase), a transcriptional or repressor, Can be coupled to protein domains from proteins that interact with or modify other proteins. Examples of such TAL effector fusion applications include, for example, producing or transforming welfare regulatory elements, site-specific insertion, deletion, or repair in DNA, regulating gene expression, and chromatin structure .
아연 zinc 핑거Finger 뉴클레아제 시스템 Nuclease system
아연-핑거 뉴클레아제(ZFN)는 아연 핑거 DNA-결합 도메인을 융합시킴으로써 생성된 인공 제한효소이다. 아연 핑거 도메인은 원하는 DNA 서열들을 타겟팅하기 위해 조작될 수 있으며, 이것은 아연-핑거 뉴클레아제가 복합 게놈내 특별한 서열들을 타겟팅할 수 있게 한다. 내인성 DNA 수선 기계의 잇점을 취하여, 상기 시약들은 고등 유기체의 게놈을 변형시키기 위해 사용될 수 있다. ZFN은 유전자들을 불활성화시키는 방법에 사용될 수 있다.Zinc-Finger Nuclease (ZFN) is an artificial restriction enzyme created by fusion of zinc finger DNA-binding domains. The zinc finger domain can be engineered to target the desired DNA sequences, which allows the zinc-finger nuclease to target specific sequences within the complex genome. Taking the advantage of an endogenous DNA repair machine, the reagents can be used to transform the genome of higher organisms. ZFN can be used to inactivate genes.
아연 핑거 DNA-결합 도메인은 약 30개의 아미노산들을 가지며, 안정한 구조로 접힌다. 각 핑거는 DNA 기질내에서 1차적으로 삼중체에 결합한다. 중요한 위치에서의 아미노산 잔기들은 DNA 부위와의 서열-특이적 상호작용의 대부분에 기여한다. 이들 아미노산들은 필수 구조를 보존하기 위해 남은 아미노산들을 유지하면서 변화될 수 있다. The zinc finger DNA-binding domain has about 30 amino acids and folds into a stable structure. Each finger binds primarily to the triplet in the DNA matrix. Amino acid residues at critical locations contribute to most of the sequence-specific interactions with DNA sites. These amino acids can be changed while preserving the remaining amino acids to preserve the essential structure.
더 긴 DNA 서열들에 결합하는 것은 여러 도메인들을 동시에 결합시킴으로써 이루어진다. 비-특이적 FokI 분열 도메인(N), 전사활성인자 도메인(A), 전사 억제인자 도메인(R) 및 메틸라아제(M)와 같은 다른 작용기들은 ZFP에 융합되어, 각각 ZFN, 아연 핑거 전사 활성인자(ZFA), 아연 핑거 전사 억제인자(ZFR), 및 아연 핑거 메틸라아제(ZFM)를 형성할 수 있다. Binding to longer DNA sequences is accomplished by binding several domains simultaneously. Other functional groups such as non-specific FokI cleavage domain (N), transcriptional activator domain (A), transcriptional repressor domain (R), and methylase (M) are fused to ZFP to produce ZFN, A factor (ZFA), a zinc finger transfer inhibitory factor (ZFR), and zinc finger methylase (ZFM).
유전자조작 동물을 생산하기 위해 아연 핑거 및 아연 핑거 뉴클레아제를 사용하기 위한 물질 및 방법들은 예를 들면, 미국특허 제8,106,255호, 미국특허 제2012/0192298호, 미국특허 2011/0023159, 및 미국특허 제2011/0281306호에 개시되어 있다.Materials and methods for using zinc finger and zinc finger nuclease to produce genetically engineered animals are described, for example, in U.S. Patent No. 8,106,255, U.S. Patent Application No. 2012/0192298, U.S. Patent No. 2011/0023159, 0.0 > 2011/0281306. ≪ / RTI >
유전자 조작용 조성물Genetic engineering composition
본 발명의 일 구현예에서, Klotho 유전자의 유전적 조작 또는 변형용 조성물 및 이의 이용방법을 제공한다. In one embodiment of the invention, compositions for genetic manipulation or modification of the Klotho gene and methods for their use are provided.
일 구체예에서, Klotho 유전자의 유전적 조작 또는 변형용 조성물은 상기 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN) 시스템의 구성성분을 포함할 수 있다. In one embodiment, a composition for genetic manipulation or modification of the Klotho gene may comprise a component of the RNA-Guided Endonuclease (RGEN) system.
예를 들어, 가이드 RNA 또는 이를 암호화하는 핵산 분자와 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN) 또는 이를 암호화하는 핵산 분자를 포함하는 유전체 조작용 조성물을 제공한다.For example, there is provided a genomic engineering composition comprising a guide RNA or a nucleic acid molecule encoding it and an RNA-Guided Endonuclease (RGEN) or a nucleic acid molecule encoding the same.
예를 들어, (i) 가이드 RNA 또는 상기 가이드 RNA를 암호화하는 DNA 분자, 또는 (ii) 상기 가이드 RNA 또는 상기 가이드 RNA를 암호화하는 DNA 분자 및 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 또는 상기 RNA-가이드 엔도뉴클레아제를 암호화하는 유전자를 포함하는, Klotho 유전자 불활성화 조성물을 제공한다.For example, (i) a guide RNA or a DNA molecule encoding the guide RNA, or (ii) a DNA molecule encoding the guide RNA or the guide RNA and an RNA-guide endonuclease or the RNA- There is provided a Klotho gene inactivating composition comprising a gene encoding a cysteine protease.
예를 들어, (i) 가이드 RNA 또는 상기 가이드 RNA를 암호화하는 DNA 분자,For example, (i) a guide RNA or a DNA molecule encoding the guide RNA,
또는 (ii) 상기 가이드 RNA 또는 상기 가이드 RNA를 암호화하는 DNA 분자 및 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 또는 상기 RNA-가이드 엔도뉴클레아제를 암호화하는 유전자를 포함하는 조성물을 제공한다.Or (ii) a DNA molecule encoding the guide RNA or the guide RNA and a gene encoding an RNA-guide endonuclease or the RNA-guide endonuclease.
상기 조성물은 발현 카세트 형태로 제공될 수 있다.The composition may be provided in the form of an expression cassette.
[세포로의 도입][Introduction to Cells]
본 발명의 일 구체예는, Klotho 유전자의 유전적 조작 또는 변형용 조성물을 돼지의 세포에 도입하는 방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a method for introducing a composition for genetic manipulation or modification of Klotho gene into cells of pigs.
예를 들어, 일시적 형질감염(transient transfection), 미세주사, 형질도입(transduction), 세포융합, 칼슘 포스페이트 침전법, 리포좀 매개된 형질감염(liposome-mediated transfection), DEAE 덱스트란-매개된 형질감염(DEAEDextran- mediated transfection), 폴리브렌-매개된 형질감염(polybrene-mediated transfection), 전기침공법(electroporation), 유전자 총(gene gun) 및 세포 내로 핵산을 유입시키기 위한 다른 공지의 방법에 의해 형질전환 동물 제작을 위한 세포 내로 도입할 수 있다. For example, transient transfection, microinjection, transduction, cell fusion, calcium phosphate precipitation, liposome-mediated transfection, DEAE dextran-mediated transfection Transgenic animals can be transfected by DEAEDextran-mediated transfection, polybrene-mediated transfection, electroporation, gene gun, and other known methods for introducing nucleic acid into cells. Can be introduced into cells for production.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 유전적 조작 또는 변형을 위해, 예를 들어, 넉아웃, 유전자 불활성화, 또는 특정 유전자의 발현을 얻기 위해, 또는 다른 목적을 위해, 세포에 다양한 핵산들이 도입될 수 있다. In one embodiment of the invention, various nucleic acids are introduced into the cell for the genetic manipulation or modification, for example to obtain knockout, gene inactivation, or expression of a particular gene, or for other purposes .
핵산은 예를 들면, cDNA, 게놈 DNA, 합성(예를 들면, 화학합성된) DNA 뿐만 아니라, 자연발생 및 화학변형 핵산들, 예를 들면 합성 염기 또는 교대 백본들을 포함하는 RNA 및 DNA 둘다 의미한다. 핵산 분자는 이중-가닥 또는 단일-가닥일 수 있다.Nucleic acid means both RNA and DNA, including, for example, cDNA, genomic DNA, synthetic (e.g., chemically synthesized) DNA as well as naturally occurring and chemically modified nucleic acids, such as synthetic bases or alternating backbones . The nucleic acid molecule may be double-stranded or single-stranded.
상기 핵산은 벡터에 포함될 수 있다. The nucleic acid may be included in a vector.
벡터는 발현 벡터 또는 벡터 시스템을 의미할 수 있으며, 에피솜, 플라스미드, 또는 심지어 바이러스/파지 DNA 세그먼트와 같은, 게놈 또는 다른 타겟팅되는 DNA 서열로 DNA 삽입을 일으키는 데 필요한 성분들의 셋트이다. A vector can refer to an expression vector or vector system and is a set of components necessary to cause DNA insertion into a genomic or other targeted DNA sequence, such as an episome, a plasmid, or even a virus / phage DNA segment.
동물에서 유전자 전달을 위해 사용되는 바이러스 벡터를 사용할 수 있다. 또한, 비-바이러스 벡터를 사용할 수 있다. Viral vectors used for gene transfer in animals can be used. Non-viral vectors may also be used.
많은 다른 종류의 벡터들이 알려져 있다. 예를 들면, 플라스미드 및 바이러스 벡터, 예를 들면 레트로바이러스 벡터가 알려져 있다. 포유류 발현 플라스미드는 전형적으로, 복제기원, 적당한 프로모터, 및 선택적인 인핸서, 및 임의의 필수 리보솜 결합부위, 폴리아데닐화 부위, 스플라이스 도너 및 수용체 부위, 전사종결서열, 및 5'플랭킹 비-전사서열을 가진다. 벡터들의 예들은: 플라스미드(벡터의 다른 타입의 담체일 수도 있음), 아데노바이러스, 아데노-관련 바이러스(AAV), 렌티바이러스(예를 들면, 변형된 HIV-1, SIV 또는 FIV), 레트로바이러스(예를 들면, ASV, ALV 또는 MoMLV), 및 트랜스포손(예를 들면, Sleeping Beauty, P-elements, Tol-2, Frog Prince, piggyBac)을 포함한다.Many different kinds of vectors are known. For example, plasmids and viral vectors, such as retroviral vectors, are known. Mammalian expression plasmids are typically derived from a recombinant plasmid containing a replication origin, a suitable promoter, and an optional enhancer, and any necessary ribosome binding sites, polyadenylation sites, splice donor and acceptor sites, transcription termination sequences, and 5 ' Sequence. Examples of vectors are: plasmids (which may be carriers of other types of vectors), adenoviruses, adeno-associated viruses (AAV), lentiviruses (e.g., modified HIV-1, SIV or FIV), retroviruses (E.g., ASV, ALV or MoMLV), and transposons (e.g., Sleeping Beauty, P-elements, Tol-2, Frog Prince, piggyBac).
일 구체예에서, 표적 핵산서열은 프로모터와 같은 조절영역에 조작가능하게 결합될 수 있다In one embodiment, the target nucleic acid sequence can be operably linked to a regulatory region, such as a promoter
일 구체예에서, 추가의 조절영역들을 함께 도입할 수 있다. 폴리아세틸화 서열, 해독조절서열들(예를 들면, 내부 리보솜 유입 세그먼트, IRES), 인핸서, 유도성 요소들 또는 인트론들을 포함하며, 여기에 국한되지 않는다.In one embodiment, additional regulatory regions may be introduced together. But are not limited to, polyacetylation sequences, detoxification control sequences (e.g., an internal ribosome entry segment, IRES), enhancers, inducible elements or introns.
일 구체예에서, 신호 펩티드 또는 선택가능한 마커들을 인코딩하는 핵산 구조물들이 사용될 수 있다.In one embodiment, nucleic acid constructs encoding signal peptides or selectable markers may be used.
일 구체예에서, 외인성 핵산은 폴리펩티드를 인코딩한다. "tag"를 인코딩하는 tag 서열을 포함할 수 있다.In one embodiment, the exogenous nucleic acid encodes a polypeptide. and may include a tag sequence encoding " tag ".
상기 핵산은 non-viral 벡터 전달 방식으로 전달될 수 있다., The nucleic acid may be delivered in a non-viral vector delivery mode.
예를 들어, mRNA형태의 Cas9과 sgRNA를 지질 나노 입자에 패키지하여 전달할 수 있다. 음이온을 띠는 CRISPR/Cas9을 이루는 DNA 혹은 핵산은 양이온을 띠는 물질들과 electrostatic하게 결합(electrostatically complexed)하여 나노입자 (nanoparticles)를 형성할 수 있고, 이는 세포로 receptor-mediated endocytosis 혹은 phagocytosis 등으로 침투할 수 있다. 핵산을 전달함에 있어 가장 널리 알려진 양이온 물질에는 천연 폴리머(naturally-occurring polymer), 합성 폴리머(synthetic polymer) 그리고 지질(lipids)이 있다 For example, Cas9 and sgRNA in the form of mRNA can be packaged and delivered to lipid nanoparticles. DNA or nucleic acids that make up the anion CRISPR / Cas9 can be electrostatically complexed with cationic materials to form nanoparticles, which can be expressed in cells as receptor-mediated endocytosis or phagocytosis It can penetrate. The most widely known cationic materials for delivering nucleic acids are naturally-occurring polymers, synthetic polymers and lipids
예를 들어, Cas9/sgRNA 복합체(Complex)의 형태로 전달할 수 있다. For example, it can be delivered in the form of a Cas9 / sgRNA complex (Complex).
Cas9 단백질과 sgRNA를 투여 전에 RNP(ribonucleoprotein)형태로 만든 후에 리포좀(liposome)과 같은 전달물질을 이용하여 원하는 세포로 전달하는 방법이다. RNP 형태는 세포 내로 전달과 동시에 발현하여 앞서 말한 mRNA 형태로 전달하였을 때 단백질로 translate 되기까지의 지체가 없고 발현이 일시적인 장점이 있다. sgRNA와 Cas9 단백질을 RNP complex 형태로 세포에 도입함으로써 Active Cas9 protein 상태로 도입하게 되므로, 보다 빠르고 오프 타겟 효과(off-target effect)를 최소화한 에디팅(editing)이 가능한 장점이 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 sgRNA와 Cas9 단백질을 RNP(Ribonucleoprotein) 복합체 형태로 돼지 배아세포에 도입하였다Cas9 protein and sgRNA are made into RNP (ribonucleoprotein) form before administration and then delivered to desired cells using a carrier such as liposome. RNP is expressed at the same time as it is transduced into the cell and there is no delay in translocation to the protein when it is transferred into the aforementioned mRNA form, and there is a temporary advantage of the expression. Since sgRNA and Cas9 protein are introduced into the cells in the form of RNP complex, they are introduced into the active Cas9 protein state, so that it is possible to perform the editing with a quicker off-target effect. In one embodiment of the present invention, sgRNA and Cas9 protein were introduced into porcine germ cells in the form of RNP (Ribonucleoprotein) complex
일 구체예에서, 본 발명은 불활성화된 또는 제거된 Klotho 유전자를 가진 돼지 세포를 제공할 수 있다. In one embodiment, the present invention can provide porcine cells with an inactivated or removed Klotho gene.
예를 들어, Klotho 넉아웃용 조성물을 포함하는 재조합 벡터를 핵 공여 세포로 도입하는 방법 및 상기 재조합 벡터가 도입된 세포에 관한 것이다. For example, a recombinant vector comprising a composition for Klotho knockout is introduced into a nuclear donor cell, and a cell into which the recombinant vector is introduced.
예를 들어, Klotho 넉아웃용 조성물을 포함하는 RNP 복합체를 핵 공여 세포로 도입하는 방법 및 상기 RNP 복합체가 도입된 세포에 관한 것이다. For example, a method for introducing an RNP complex containing a composition for Klotho knockout into a nuclear donor cell, and a cell into which the RNP complex is introduced.
일 구체예에서, 상기 세포는 돼지의 배아세포, 체세포 또는 줄기세포일 수 있다. In one embodiment, the cell may be an embryonic cell, somatic cell, or stem cell of a porcine.
임의의 구체예에서, 예를 들면, 이에 한정되지는 않으나 난구세포, 상피세포, 섬유아세포, 신경세포, 각질세포, 조혈세포, 멜라닌 세포, 연골세포, 마크로파지, 단구세포, 근육세포, B 림프구, T 림프구, 배아 줄기세포, 배아 생식세포, 태아 유래 세포, 태좌세포 및 배아세포 등이 있다. 또한, 다양한 기원 조직으로부터 유래된 성체 줄기세포, 예를 들어, 지방, 자궁, 골수, 근육, 태반, 제대혈 또는 피부(상피) 등의 조직 유래 줄기세포를 사용할 수 있다. 비-인간 숙주 배아는 일반적으로 2-세포 단계, 4-세포 단계, 8-세포 단계, 16-세포 단계, 32-세포 단계, 64-세포 단계, 상실배, 또는 배반포를 포함하는 배아일 수 있다. In certain embodiments, for example, but not limited to, cumulus cells, epithelial cells, fibroblasts, neurons, keratinocytes, hematopoietic cells, melanocytes, cartilage cells, macrophages, monocytes, muscle cells, B lymphocytes, T lymphocytes, embryonic stem cells, embryonic germ cells, fetal derived cells, embryonic cells and embryonic cells. Also, adult stem cells derived from various origins can be used, such as adult stem cells such as fat, uterus, bone marrow, muscle, placenta, cord blood or skin (epithelium). Non-human host embryos can generally be embryos comprising a 2-cell stage, a 4-cell stage, an 8-cell stage, a 16-cell stage, a 32-cell stage, a 64-cell stage, .
보다 바람직하게는, 태아 유래 세포 및 성체 섬유아세포, 난구세포일 수 있다. 가장 바람직하게는, 돼지의 태아 및 성체에서 분리한 섬유아세포를 이용한다. 이 세포의 특징은 초기 분리시 다수의 세포를 얻을 수 있고, 세포 배양도 비교적 쉬우며 체외에서 배양 및 조작이 용이하다는 장점을 지니고 있다. More preferably, it may be a fetal-derived cell, an adult fibroblast, or a cumulus cell. Most preferably, fibroblasts isolated from fetal and adult pigs are used. The characteristics of these cells are that they can obtain a large number of cells at the initial separation, have relatively easy cell culture, and are easy to cultivate and manipulate in vitro.
핵 공여 세포로서 제공되는 상기 배아세포, 체세포 또는 줄기세포는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법을 사용하여 외과용 표본 또는 생체검사용 표본을 제조하는 방법으로부터 수득될 수 있다. The embryonic cells, somatic cells or stem cells provided as nuclear donor cells can be obtained from a method for preparing surgical specimens or biopsy specimens using conventional methods known in the art.
한편, 본 발명에 따른 Klotho 유전자 결핍 질환 돼지 모델 제작용의, Klotho 유전자를 넉아웃용 벡터로 형질전환된 핵 공여 세포는 당업계에 공지된 방법에 따라 증식 및 배양될 수 있다. Meanwhile, the nuclear donor cell transformed with the Klotho gene knockout vector for producing a Klotho gene deficient disease pig model according to the present invention can be proliferated and cultured according to a method known in the art.
적절한 배지는 동물 세포 및 특히, 포유동물 세포의 배양을 위해 개발되거나, 또는 동물 세포 성장에 필요한 적절한 성분, 예컨대 동화성 탄소, 질소 및/또는 미량 영양소와 함께 실험실 내에서 제조될 수 있는 임의의 이용 가능한 배지를 사용할 수 있다. Suitable media are those which have been developed for the cultivation of animal cells and in particular mammalian cells, or for any use which may be produced in the laboratory together with suitable components necessary for animal cell growth, such as assimilable carbon, nitrogen and / or micronutrients Possible media can be used.
상기 배지는 동물 세포 성장에 적절한 임의의 기본 배지, 비제한적인 예로서, 일반적으로 배양에 이용되는 기본 배지로는 MEM(Minimal Essential Medium), DMEM(Dulbecco modified Eagle Medium), RPMI(Roswell Park Memorial Institute Medium), K-SFM(Keratinocyte Serum Free Medium)이 있으며, 이 외에도 당해 업계에서 이용되는 배지라면 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게는, α-MEM 배지(GIBCO), K-SFM 배지, DMEM배지(Welgene), MCDB 131배지(Welgene), IMEM배지(GIBCO), DMEM/F12 배지, PCM 배지, M199/F12(mixture)(GIBCO), 및 MSC 확장배지(Chemicon)로 구성된 군에서 선택될 수 있다. The medium may be any basic medium suitable for animal cell growth, including but not limited to MEM (Minimal Essential Medium), DMEM (Dulbecco modified Eagle Medium), RPMI (Roswell Park Memorial Institute Medium) and K-SFM (Keratinocyte Serum Free Medium). In addition, there is no limit to the use of any medium used in the industry. Preferably, the cells are cultured in a culture medium such as? -MEM medium (GIBCO), K-SFM medium, DMEM medium (Welgene), MCDB 131 medium (Welgene), IMEM medium (GIBCO), DMEM / F12 medium, PCM medium, M199 / (GIBCO), and MSC expansion medium (Chemicon).
이러한 기본 배지에, 탄소, 질소 및 미량 영양소의 동화성 공급원, 비제한적인 예로서, 혈청 공급원, 성장 인자, 아미노산, 항생제, 비타민, 환원제, 및/또는 당 공급원이 첨가될 수 있다. To this base medium may be added an assimilative source of carbon, nitrogen and micronutrients, as a non-limiting example, a serum source, a growth factor, an amino acid, an antibiotic, a vitamin, a reducing agent, and / or a sugar source.
당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 적합한 배지를 선택 또는 조합하여 공지의 방법으로 적절히 배양할 수 있음은 자명할 것이다. 또한, 이 분야의 통상의 지식에 기초하여 적합한 배양 환경, 시간, 온도 등의 조건을 조절하면서 배양할 수 있음은 자명하다. It will be apparent to those skilled in the art that suitable media may be selected or combined and cultured appropriately in a known manner. In addition, it is apparent that culturing can be carried out while adjusting conditions such as a suitable culture environment, time, temperature and the like on the basis of ordinary knowledge in this field.
[형질전환 동물][Transgenic Animal]
키메릭Chimeric 동물 animal
본 발명의 일 구현예에서, klotho 단백질 발현이 불활성화된 돼지를 생산하기 위해, 적합한 조건하에서 배아를 임신시킬 수 있다. In one embodiment of the invention, the embryo can be conceived under suitable conditions to produce pigs in which klotho protein expression is inactivated.
예를 들어, 형질전환된 돼지의 체세포를 사용하여 상기의 체세포핵 이식법(SCNT)을 이용할 수 있다. For example, the somatic cell nuclear transfer method (SCNT) described above can be used using somatic cells transformed into pigs.
본 발명은 일 구체예에서, 체세포핵 이식법(SCNT)에 의해 산자를 생산함으로써, Klotho 유전자을 넉아웃 시킨 Klotho 결핍 질환 모델용 형질전환 돼지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 Klotho 결핍 질환 모델용 돼지에 관한 것이다. In one embodiment, the present invention relates to a method for producing a transformed pig for a Klotho-deficient disease model in which a Klotho gene has been knocked out by producing a live body by somatic cell nuclear transfer (SCNT), and a pig for the Klotho- will be.
체세포핵 이식법(SCNT)은 공지의 방법을 이용할 수 있다. For somatic cell nuclear transfer (SCNT), known methods can be used.
본 발명은 일 구체예로서, Klotho 유전자를 넉아웃시키는 조성물로 형질전환된 돼지 유래 체세포, 배아세포 또는 줄기세포의 핵을, 탈핵된 난자에 이식하여 형성된 돼지의 핵 이식란 제조방법 및 이에 의해 제조된 핵 이식란을 제공할 수 있다.In one embodiment, the present invention provides a method for preparing a porcine-derived somatic cell transformed with a composition knocking Klotho gene, a nucleus of an embryo cell or a stem cell into a enucleated oocyte, Nuclear transfer embryos can be provided.
본 발명은 다른 구체예로서, 상기 핵 이식란을 대리모의 난관에 이식하여 산자를 생산하는 단계를 포함하는 Klotho 유전자을 넉아웃 시킨 Klotho 결핍 질환 모델용 형질전환 돼지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 Klotho 유전자가 넉아웃 된 것을 특징으로 하는 Klotho 결핍 질환 모델용 돼지를 제공한다.In another embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a transformed pig for a Klotho-deficient disease model in which a Klotho gene is knocked out, comprising the step of transplanting the nuclear transfer embryo into a tubulus of a surrogate mother to produce a live egg, and a Klotho gene Wherein the knockout animal is a knockout animal.
임의의 구체예에서, 본 발명은 유전자조작 동물의 생산방법을 포함하며, In certain embodiments, the invention encompasses a method of producing a GM animal,
상기 방법은 배아 또는 세포를 타겟팅 뉴클레아제(예를 들면, 메가뉴클레아제, 아연 핑거, TALEN, 안내 RNA, 재조합효소 융합 분자들)를 인코딩하는 mRNA에 노출시키는 단계, The method includes exposing an embryo or cell to an mRNA encoding a targeting nuclease (e.g., a meganuclease, zinc finger, TALEN, promoter RNA, recombinant enzyme fusion molecules)
대리모내 세포를 클로닝하거나, 대리모내 배아들을 이식하는 단계를 포함하며, 상기 타겟팅 뉴클레아제는 배아 또는 세포내 표적 염색체 부위에 특이적으로 결합하여 세포 염색체에 변화를 일으키며, 대리모는 표적 염색체 부위에서 유전자조작된 동물을 임신시킬 수 있다. Cloning a cell in a surrogate mother, or transplanting embryos in a surrogate mother, wherein the targeting nuclease specifically binds to an embryonic or intracellular target chromosomal region to cause a change in a cell chromosome, Genetically engineered animals can be conceived.
[용도][Usage]
본 발명의 일 구체예는 klotho 유전자의 핵산서열 내 변형에 의해 klotho 유전자가 넉아웃된, klotho 단백질 발현이 불활성화된 돼지의 용도를 제공한다. One embodiment of the present invention provides for the use of pigs in which the expression of klotho protein is inactivated, in which the klotho gene is knocked out by a modification in the nucleic acid sequence of the klotho gene.
본 발명에 따른 klotho 유전자 넉아웃된 klotho 결핍 질환 모델용 돼지는 교배를 통해 산자 생산이 가능하며, 후대로 상기 외부 유전자의 전달이 가능하다.The klotho gene knockout pig model for the klotho deficiency disease model according to the present invention is capable of production of live plants through crosses and is capable of transferring the foreign gene later.
그러므로, 본 발명의 klotho유전자가 넉아웃 된 것을 특징으로 하는 돼지는 용이한 재현 가능성을 장점으로 가지고 있는 바, klotho 결핍 질환 동물 모델로서 매우 유용하다.Therefore, pigs characterized by knockout of the klotho gene of the present invention are very useful as an animal model of klotho deficiency disease, because they have an advantage of reproducibility.
즉, 본 발명의 klotho 결핍 질환 모델 돼지를 이용하여 klotho 결핍 질병 기전의 규명, 치료물질의 탐색, 진단법의 개발 등 다양한 활용이 가능할 것이다.That is, the present invention can be applied to the identification of the mechanism of klotho deficiency disease, the search for therapeutic substances, and the development of diagnostic methods using pig model of klotho deficiency disease.
그러므로, 본 발명은 다른 관점에서, 상기 방법으로 제작한 klotho 결핍 질환 모델용 돼지의 다양한 용도를 포함한다.Therefore, the present invention, in a different aspect, encompasses various uses of pigs for the model of klotho deficiency diseases produced by the method.
예를 들어, 본 발명에 따른 동물모델은 klotho 결핍 질환을 치료하거나 예방하는데 필요한 연구에, 예를 들어 피험 약제를 스크리닝하는 방법으로 사용될 수 있다. For example, an animal model according to the present invention can be used in a research required to treat or prevent klotho-deficient disease, for example, as a method of screening a test drug.
일 구체예로서, 본 발명의 상기 스크리닝 방법은In one embodiment, the screening method of the present invention comprises
1) klotho 결핍 질환 모델 돼지에 예방 및 치료제 후보물질을 투여하는 단계;1) administering a prophylactic and therapeutic agent candidate to a pig model of klotho deficiency disease;
2) 후보물질 투여 후, 상기 돼지의 조직을 후보물질을 투여하지 않은 대조군과 비교하여 분석하는 단계를 포함할 수 있다. 2) After administration of the candidate substance, the tissue of the pig may be analyzed in comparison with a control group to which the candidate substance is not administered.
후보 물질은 펩티드, 단백질, 비펩티드성 화합물, 합성 화합물, 발효 생산물,세포 추출액, 식물 추출액, 동물 조직 추출액 및 혈장으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 화합물은 신규 화합물이어도 되고, 널리 알려진 화합물이어도 된다. 이러한 후보 물질은 염을 형성하고 있어도 된다. Preferably, the candidate substance is any one selected from the group consisting of peptides, proteins, non-peptidic compounds, synthetic compounds, fermentation products, cell extracts, plant extracts, animal tissue extracts and plasma. The compound may be a novel compound or a well-known compound. These candidate substances may form salts.
상기와 같은 후보 물질을 투여하는 방법으로는 예를 들면, 경구투여, 정맥주사, 피하투여, 피내투여 또는 복강 투여 등 중에서 대상 동물의 증상, 후보 물질의 성질 등에 맞추어 적당히 선택할 수 있다. 또한, 후보 물질의 투여량은 투여 방법 또는 후보 물질의 성질 등에 맞추어 적당히 선택할 수 있다.The method of administering the candidate substance may be suitably selected in accordance with the symptoms of the subject animal, the nature of the candidate substance, etc., for example, by oral administration, intravenous injection, subcutaneous administration, intradermal administration or intraperitoneal administration. The dose of the candidate substance can be appropriately selected in accordance with the method of administration, the nature of the candidate substance, and the like.
[실시예][Example]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 자명할 것이다.It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments.
1One 동물과 시약Animals and reagents
이 연구에서 사용된 동물들은 R&F농장(보령, 한국)과 경기 가축 수의 연구 농장 (오산, 한국)에 의해 유지되었다. 모든 동물실험은 서울대학교병원 동물실험실 사용설명서(SNU-160613-16)의 승인을 받아 수행하였다.The animals used in this study were maintained by the R & F farm (Boryeong, Korea) and the Livestock Farm (Osan, Korea). All animal studies were conducted with the approval of SNU-160613-16, SNU-160613-16.
2.2. CRISPRCRISPR // Cas9Cas9 시스템을 System 타겟으로Target 하는 doing Klotho의Klotho's 디자인 및 설계 Design and Design
돼지 klotho 유전자를 인식할 수 있는 sgRNA는 온라인 CRISPR 디자인 도구 (http :/ zifit.partners.org/ZiFiT/Disclaimer.aspx)를 사용하여 설계하였다. 설계한 sgRNA의 염기서열 정보는 5'-TAGAACAAGGCTGAAGACTTCGG-3 '(서열번호 1)이다.The sgRNAs capable of recognizing the pig klotho gene were designed using an online CRISPR design tool (http: / zifit.partners.org/ZiFiT/Disclaimer.aspx). The nucleotide sequence information of the designed sgRNA is 5'-TAGAACAAGGCTGAAGACTTCGG-3 '(SEQ ID NO: 1).
protospacer 인접 모티프(PAM) 및 sgRNA 표적 서열은 각각 청색 및 적색 글꼴로 식별 할 수 있다 (도 1). 설계된 sgRNA의 특이성은 GenBank에서 유사한 돼지서열을 검색하여 확인하였다. sgRNA는 klotho의 exon 3에서 이중 가닥 절단을 위해 설계하였다.The protospacer proximal motif (PAM) and sgRNA target sequences can be identified by blue and red fonts, respectively (Figure 1). The specificity of the designed sgRNA was verified by searching for similar pig sequences in GenBank. sgRNA was designed for double strand cleavage in exon 3 of klotho.
3. 3. CRISPRCRISPR // Cas9Cas9 ribonucleoproteins의ribonucleoproteins 전달 relay
ribonucleotroteins (RNPs)를 사용하여 야생형 돼지태아 섬유아세포에서 이중 가닥 절단 (DSBs)를 유도하기 위해, 9x105 세포는 1400 V, 30 ms 펄스 폭 및 펄스 번호 1 로 설정한 뉴클레오펙션(nucleofection) (Neon, Invitrogen)을 통해 생체외 전사된 sgRNA (7.2 μg)와 미리 혼합한 Cas9 단백질(28.8 μg)로 형질감염 하였다. 형질 감염된 세포는 4-웰 세포 배양 접시에서 수행하였다. 형질 감염 1~2일 후, 비 선택된 세포 집단을 체세포 핵이식에 직접 사용하였다. 보관 용액(20mM HEPES pH 7.5, 150mM KCl, 1mM DTT 및 10 % glycerol)의 Cas9 단백질을 nuclease-free 물에 용해된 sgRNA와 혼합하고 사용 전에 상온에서 10분간 배양하였다To induce double strand breaks (DSBs) in wild-type porcine fetal fibroblasts using ribonucleotroteins (RNPs), 9x10 5 cells were incubated with a nucleofection (Neon) set at 1400 V, 30 ms pulse width and pulse number 1 , Invitrogen) and in vitro transfected sgRNA (7.2 μg) and premixed Cas9 protein (28.8 μg). Transfected cells were performed in 4-well cell culture dishes. One to two days after transfection, a non-selected cell population was directly used for somatic cell nuclear transfer. The Cas9 protein from the stock solution (20 mM HEPES pH 7.5, 150 mM KCl, 1 mM DTT and 10% glycerol) was mixed with sgRNA dissolved in nuclease-free water and incubated at room temperature for 10 minutes before use
4. 체세포 4. Somatic cells 핵이식과Nuclear transfer 배아이식Embryo implantation
체외 성숙 배양 40시간 뒤, 0.1% 히알루로니다아제로 부드럽게 피펫팅하여 난구 난자 복합체(COC)를 제거하였다. 탈피된 난모세포는 5μg/mL의 Hoechst 33342를 포함하는 Tyrode의 알부민 락테이트 피루베이트(TALP)배지에서 10분 동안 배양하고 epifluorescence가 장착된 도립 현미경 하에서 관찰하였다. Forty hours after in vitro maturation, the oocyte complex (COC) was removed by gentle pipetting with 0.1% hyaluronidase. The oocytes were cultured in Tyrode's albumin lactate pyruvate (TALP) medium containing 5 μg / mL of Hoechst 33342 for 10 minutes and observed under an inverted microscope equipped with epifluorescence.
난모세포를 지주용 마이크로 피펫으로 고정시키고 투명대를 미세한 유리 바늘로 부분적으로 해부하여 제1극체 부근에 슬릿을 만들었다. The oocytes were fixed with a micropipette for holding and a transparent rod was partially dissected with a fine glass needle to form a slit near the first polar body.
탈핵은 7.5μg/mL의 cytochalasin B를 함유하는 TALP 배지에서 흡인 피펫으로 중기 II 염색체를 함유한 첫번째 극체와 인접한 세포질을 흡인하여 수행하였다. 그 다음, 미세 피펫을 사용하여, 매끈한 세포 표면을 가진 트립신 처리된 태아 섬유아세포를 탈핵된 난모세포의 위란강으로 옮겼다. Enucleation was performed by aspirating the cytoplasm adjacent to the first polar body containing Medium II chromosome with a suction pipette in a TALP medium containing 7.5 μg / mL cytochalasin B. Next, using a fine pipette, trypsinized fetal fibroblasts with a smooth cell surface were transferred to the Uranium river of enucleated oocytes.
이들을 4분간 융합용액 (0.5mM HEPES 및 MgSO4를 함유하는 0.26M mannitol 용액)으로 균형화시킨 다음, 전기적 펄스 기계를 사용하여 30μs동안 1.2kV/cm의 단일 DC펄스로 융합용액 20㎕로 융합시켰다 (LF101; NepaGene, Chiba, Japan). 30분 뒤, 융합된 couplet을 활성화용액(0.5 mM HEPES, 0.1 mM CaCl2 및 MgSO4를 함유하는 0.28 M mannitol 용액)으로 4분간 균형화시켰고, 활성화 용액이 담긴 2개의 전극이 있는 챔버로 옮긴 다음, BTX Electro-Cell Manipulator 2001 (BTX, Inc., San Diego, CA, USA)을 사용하여 30μs동안 1.5kV/ cm의 단일 DC펄스로 활성화시켰다.They were balanced for 4 min with a fusion solution (0.26 M mannitol solution containing 0.5 mM HEPES and MgSO4) and then fused to 20 μl of fusion solution with a single DC pulse of 1.2 kV / cm for 30 μs using an electrical pulse machine (LF101 ; NepaGene, Chiba, Japan). After 30 minutes, the fused couplet was equilibrated for 4 minutes with the activation solution (0.28 M mannitol solution containing 0.5 mM HEPES, 0.1 mM CaCl 2 and MgSO 4 ), transferred to a chamber with two electrodes containing the activation solution, Was activated with a single DC pulse of 1.5 kV / cm for 30 μs using a BTX Electro-Cell Manipulator 2001 (BTX, Inc., San Diego, CA, USA).
전기적으로 활성화된 배아를 7일 동안 5% O2, 5% CO2 및 90% N2의 39°C에서, Porcine Zygote Medium-5 (PZM-5, Funakoshi Corporation, Tokyo, Japan)으로 배양하였다.Electrically activated embryos were cultured for 7 days at 39 ° C in 5% O2, 5% CO2 and 90% N2 on Porcine Zygote Medium-5 (PZM-5, Funakoshi Corporation, Tokyo, Japan).
5. 5. 배아이식Embryo implantation 및 태아회수 And fetal recovery
활성화 후 1~2일째에 서기 발정이 관찰된 후 2일째에 1-4 세포 단계 SCNT 태아를 자연 순환하는 수령 돼지로 옮겼다. Isoflurane(아이소플루레인)을 이용한 전신 마취 하에서 midventral 개복술을 시행하였다. On the second day after ovarian hornings were observed on
생식 기관을 노출시키고 SCNT 태아 (150-250 배아)를 수령 돼지의 난관으로 옮겼다. 임신 25일째(SCNT의 날은 0일로 간주) 초음파검사를 통해 태아를 진단하였고, 태아는 옮긴 후 28일째에 회복되었다.The reproductive organs were exposed and SCNT embryos (150-250 embryos) were transferred to the oviducts of the receiving pigs. On the 25th day of pregnancy (SCNT day was regarded as 0 day), the fetus was diagnosed by ultrasound. The fetus was recovered on the 28th day after the transfer.
6. 돼지 태아 섬유아세포의 일차배양6. Primary culture of porcine fetal fibroblast
7개의 복제된 돼지 태아에서 복제된 태아 섬유아세포를 분리하고 배양하였다.Cloned fetal fibroblasts were isolated and cultured in 7 replicated pig embryos.
안락사시킨 태아를 머리, 몸, 꼬리의 세 부분으로 해부하였다.The euthanized fetus was dissected into three parts: head, body, and tail.
태아의 몸 부분만 1% Penicillin/Streptomycin (P/S; Gibco)이 함유된 phosphate-buffered saline (PBS; Gibco, Carlsbad, CA)으로 3회 세척하고 Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM; Gibco)이 담긴 60 mm 디쉬에서 작은 조각으로 잘랐다.The fetal body was washed three times with phosphate-buffered saline (PBS; Gibco, Carlsbad, Calif.) Containing 1% Penicillin / Streptomycin (P / S; Gibco) and incubated with Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM; Gibco) I cut into small pieces in a mm dish.
잘 해리된 조직을 1,500rpm으로 2분간 원심분리하였다. 상층액을 버리고, 펠렛은 DMEM으로 재현탁 시킨 다음 1,500rpm으로 2분간 원심 분리하였다. 이러한 과정들을 2회 반복하였다. 최종적으로, 상층액을 버리고 펠렛을 튜브를 여러번 뒤집어서 20% 소태아혈청 (FBS, Gibco), 1% P/S, 1% 비필수아미노산(NEAA, Gibco) 및 100mM β- mercaptoethanol(β-ME)이 포함된 DMEM에 재현탁 시켰다. 현탁액을 ~10일 동안 2-3일마다 배양배지를 교환하여 세포배양 접시로 옮겼다. 이들 1 차 세포를 배양하고, 늘이고, 추후 사용을 위해 -196℃에서 동결시켰다. 세포배양은 20% FBS, 1% P/S, 1% NEAA, 및 100 mM β-ME이 포함된 DMEM으로 유지하였다.The well dissociated tissue was centrifuged at 1,500 rpm for 2 minutes. The supernatant was discarded and the pellet was resuspended in DMEM and centrifuged at 1,500 rpm for 2 minutes. These procedures were repeated twice. Finally, the supernatant was discarded and the pellet was inverted several times with tubes containing 20% fetal bovine serum (FBS, Gibco), 1% P / S, 1% non essential amino acid (NEAA, Gibco) and 100 mM β- mercaptoethanol ≪ / RTI > was resuspended in DMEM. The suspension was transferred to a cell culture dish by changing the culture medium every 2-3 days for ~ 10 days. These primary cells were cultured, expanded, and frozen at -196 ° C for later use. Cell culture was maintained in DMEM containing 20% FBS, 1% P / S, 1% NEAA, and 100 mM β-ME.
7. 7. T7E1T7E1 분석 analysis
제조사의 지시에 따라 ExgeneTM cell SV (GeneAll Biotech, Seoul, Korea)를 이용하여 게놈 DNA를 추출하였다. 표1에 기재한 프라이머를 사용하여 CRISPR/Cas9 표적부위를 포함하는 PCR 증폭물을 생성 하였다. T7E1 분석은 이전에 기술한대로 분석하였다 (Kim et al., 2009). 요약하자면, PCR 증폭물을 95℃에서 변성시키고 어낼링하여 heteroduplex DNA를 형성시킨 다음 T7 endonuclease 1 (ToolGen Inc., Seoul)을 5단위로 37℃에서 20분간 처리한 뒤 2 % 아가로오스 겔 전기 영동으로 분석하였다.Genomic DNA was extracted using Exgene ™ cell SV (GeneAll Biotech, Seoul, Korea) according to the manufacturer's instructions. The primers set forth in Table 1 were used to generate PCR amplifications containing CRISPR / Cas9 target sites. The T7E1 assay was analyzed as previously described (Kim et al., 2009). In summary, the PCR amplification was denatured at 95 ° C and subjected to agarization to form heteroduplex DNA. T7 endonuclease 1 (ToolGen Inc., Seoul) was then treated at 5 ° C for 20 minutes at 37 ° C, followed by 2% agarose gel electrophoresis Respectively.
8. 딥 시퀀싱(Deep sequencing)8. Deep sequencing
온타겟 영역은 게놈 DNA로 증폭하여 라이브러리 구축에 사용하였다. The target region was amplified by genomic DNA and used for library construction.
동일한 양의 PCR 증폭물을 Illumina MiSeq (v2, 300 주기)을 사용하여 쌍방향 읽기 시퀀싱을 수행하였다. 시퀀싱 반응 및 증폭과 관련된 오류 제거를 위해 한 번만 발생하는 희귀 서열 판독을 제외하였다. CRISPR/Cas9 절단부위(PAM의 3bp 상류)주위에 삽입 또는 결실된 것은 CRISPR/ Cas9에 의해 유도된 돌연변이로 간주되었다.Bi-directional read sequencing was performed using the same amount of PCR amplification using Illumina MiSeq (v2, 300 cycles). Except for rare sequence readings that occur only once for sequencing reactions and for errors associated with amplification. Insertions or deletions around the CRISPR / Cas9 cleavage site (3 bp upstream of PAM) were considered CRISPR / Cas9-induced mutations.
[표 1] [Table 1]
T7E1 assay 및 딥 시퀀싱에 사용된 프라이머Primers used for T7E1 assay and dip sequencing
9. 정량 실시간 PCR(Quantitative real-time PCR)9. Quantitative real-time PCR
모든 시료는 분석 할 때까지 -80℃에서 보관하였다. Easy-Spin Total RNA Extraction Kit (iNtRON)를 사용하여 제조업체의 프로토콜에 따라 총 RNA를 추출하고, 총 RNA 농도를 NanoDrop 2000 분광 광도계 (Thermo Fisher Scientific)를 사용하여 정량화하였다. 제조사의 프로토콜에 따라 Maxime RT Premix (iNtRON)를 사용하여 cDNA를 합성하였다. cDNA 1 ㎕, 정방향 프라이머 0.4 ㎕ (10 pmol/㎕), 역방향 프라이머 0.4 ㎕ (10 pmol/㎕), SYBR Premix Ex Taq (Takara) 10 ㎕ 및 Nuclease-free water (Ambion) 8.2 ㎕를 첨가하여 PCR 플레이트 (MicroAmp optical 96-well reaction plate)를 만들었다. 반응은 40 사이클 동안 수행되었고, 사이클링 파라미터는 다음과 같다: 95 ℃에서 15 초 동안 변성, 60 ℃에서 1 분간 어닐링 및 72 ℃에서 1 분간 연장. 모든 올리고 뉴클레오티드 프라이머 서열을 표 2에 나타내었다. 각각의 표적 유전자의 발현은 R = 2-[ΔCt 샘플 -ΔCt 대조군] 방정식을 사용하여 내부 대조 유전자(GAPDH)의 발현과 비교하여 정량화 하였다.All samples were stored at -80 ° C until analysis. Total RNA was extracted according to the manufacturer's protocol using the Easy-Spin Total RNA Extraction Kit (iNtRON) and the total RNA concentration was quantified using a NanoDrop 2000 spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific). CDNA was synthesized using Maxime RT Premix (iNtRON) according to the manufacturer's protocol. 1 μl of the cDNA, 0.4 μl (10 pmol / μl) of the forward primer, 0.4 μl (10 pmol / μl) of the reverse primer, 10 μl of the SYBR Premix Ex Taq (Takara) and 8.2 μl of the Nuclease- (MicroAmp optical 96-well reaction plate). The reaction was carried out for 40 cycles and the cycling parameters were: denaturation at 95 ° C for 15 sec, annealing at 60 ° C for 1 min and extension at 72 ° C for 1 min. All oligonucleotide primer sequences are shown in Table 2. Expression of each of the target genes was quantified relative to the expression of the internal control gene (GAPDH) using the equation R = 2- [? Ct sample-? CT control] .
[표 2] [Table 2]
Real-time PCR 프라이머 리스트Real-time PCR primer list
10. 웨스턴 블롯 분석(Western blot analysis)10. Western blot analysis
조직을 균질화기에 의해 미세하게 분쇄하고 인산 완충액 (PBS, pH 7.4)으로 세척하고 빙냉 용해 완충액 (50 mM Tris-HCl, pH 7.2, 150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 1 % Triton X-100 0.1 % 아프로 티닌, 0.1 % SDS, 1mM PMSF)으로 용해하였다. 용해물을 원심 분리(13,000 rpm, 4 ℃에서 10 분)하였다. 상청액으로부터 10 ㎍의 단백질을 10 % SDS-PAGE로 분획하고 PVDF 멤브레인 상으로 전기 이동시켰다. 블롯은 4 % C에서 5 % 탈지유로 밤새 블로킹하였다. 다음날, 0.1 % Tween 20을 함유 한 5 % 탈지유 Tris- 완충 식염수 (TBST)에 희석한 rabbit anti-klotho polyclonal antibody (1 : 1000) 및 rabbit anti-β-actin (1:5000)과 함께 PVDF 멤브레인을 2 시간동안 인큐베이션하였다. 그 다음, 멤브레인을 TBST로 10 분 동안 3 회 각각 세척한 후 horseradish peroxidase가 콘쥬게이트 된 goat anti-rabbit IgG (1 : 5000)와 함께 1 시간 동안 인큐베이션하였다. 블롯은 Pierce SuperSignal West Pico Chemiluminescent System (Thermo Fisher Scientific)을 사용하여 확인하였다. Immunoblot의 밀도는 이미지 획득 시스템 (VilberLourmat, Fusion SL3500)으로 스캔하였다.The tissues were finely pulverized by a homogenizer and washed with phosphate buffer (PBS, pH 7.4) and resuspended in ice-cold lysis buffer (50 mM Tris-HCl, pH 7.2, 150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 1% Triton X- Thymine, 0.1% SDS, 1 mM PMSF). The lysates were centrifuged (13,000 rpm, 4 ° C for 10 min). Ten micrograms of protein from the supernatant was fractionated by 10% SDS-PAGE and electroporated onto a PVDF membrane. The blot was blocked with 4% C to 5% skim milk overnight. The next day, a PVDF membrane was incubated with rabbit anti-klotho polyclonal antibody (1: 1000) and rabbit anti-β-actin (1: 5000) diluted in 5% skim milk Tris-buffered saline containing 0.1% Tween 20 And incubated for 2 hours. Membranes were then washed three times for 10 minutes each with TBST and incubated with horseradish peroxidase conjugated goat anti-rabbit IgG (1: 5000) for 1 hour. Blots were identified using Pierce SuperSignal West Pico Chemiluminescent System (Thermo Fisher Scientific). Immunoblot density was scanned with an image acquisition system (VilberLourmat, Fusion SL3500).
11. 통계 분석11. Statistical Analysis
통계 분석은 SPSS 22.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL, USA)를 사용하여 분석하였다.Statistical analysis was performed using SPSS 22.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL, USA).
Man-Whitney's 테스트로 백분율 데이터(에를 들어, 융합, 절단 및 배반포 생성속도)를 실험군과 비교하였다. 데이터는 평균±SEM으로 표시하였다. <0.05는 통계적으로 유의하다고 판단하였다.Percentage data (for example, fusion, cleavage and blastocyst production rates) were compared with the experimental group by Man-Whitney's test. Data were expressed as mean ± SEM. <0.05 was considered statistically significant.
실시예 : 1Examples: 1 CRISPRCRISPR -- sgRNAsgRNA RNPs를RNPs 표적으로 하는 Targeted klotho로by klotho 형질감염된 Transfected 비선택된Non-selected 선별세포를 이용한 Using selective cells SCNT후After SCNT 배아발달Embryo development 및 And 게놈편집Genome editing 효율평가 Efficiency evaluation
SCNT 이후의 배아의 이식 전 발달을 Cas9-sgRNA RNPs(klotho 유전자 표적화) 또는 형질전환되지 않은 섬유아세포(표 3)와 비교했다. Pre-implantation development of embryos after SCNT was compared with Cas9-sgRNA RNPs (klotho gene targeting) or untransformed fibroblasts (Table 3).
[표 3][Table 3]
SCNT 후 돼지 태아의 이식전 발달과 Cas9-sgRNA RNPs (klotho 유전자를 표적으로 함)로 트랜스펙션된 또는 비트랜스펙션된 섬유아세포의 비교Comparison of pre-transplantation development of fetal embryos after SCNT and transfected or bitransfected fibroblasts with Cas9-sgRNA RNPs (targeting the klotho gene)
형질전환되지 않은 공여세포(n=58)와 형질전환된 공여세포(n=195)을 사용하여 총 253개의 SCNT 배아를 만들었다. 그들 중 일부는 낭포로 발전하였고 (n=6 및 20), 낭포 형성속도에는 유의한 차이가 없었다. A total of 253 SCNT embryos were generated using untransformed donor cells (n = 58) and transformed donor cells (n = 195). Some of them developed into cysts (n = 6 and 20) and there was no significant difference in cyst formation rate.
그러나, 형질감염되지 않은 군과 형질감염된 군간의 융합률에는 유의한 차이가 있었다. However, there was a significant difference in the fusion rate between the transfected and transfected groups.
T7E1 분석에서, Cas9-sgRNA RNPs 형질감염 세포에서 유래된 낭포 중 20개 (65%)가 klotho 유전자 변형을 보였다(도 2A). 수정을 확인하기 위해 우리는 심층 시퀀싱 분석을 수행하였고 8개의 낭포는 40.0%의 단일성 변형을 보였고 5개의 낭포는 25.0%의 이중대립을 보였다(표 4 및 도 2B).In the T7E1 assay, 20 (65%) of the cysts derived from Cas9-sgRNA RNPs transfected cells showed klotho gene modification (Fig. 2A). To confirm the correction, we performed in-depth sequencing analysis. Eight cysts showed 40.0% unilateral deformity and five cysts showed 25.0% double confrontation (Table 4 and Figure 2B).
[표 4] [Table 4]
Cas9-sgRNA RNP로 트랜스펙션되지 않은 돼지 섬유 아세포를 사용하여 SCNT에 의해 생성된 배반포의 klotho 유전자에 대한 DNA 에디팅 비율The DNA editing ratio of the blot analysis of the blot analysis of the blot analysis of the clot gene of blastocysts produced by SCNT using porcine fibroblasts not transfected with Cas9-sgRNA RNP
실시예Example 2 : 2 : 배아이식Embryo implantation 및 And klothoklotho 넉아웃Knockout 태아세포주Fetal cell line 확립 후 게놈 편집 효율 평가 Evaluation of genome editing efficiency after establishment
이식 전 배아에서의 높은 수정률에 기반하여, CRISPR-sgRNA RNP를 표적으로 하는 Klotho로 형질감염된 비선택된 공여세포를 SCNT후에 배아이식하였다.Based on the high fertilization rate in the pre-implantation embryo, Klotho-transfected non-selected donor cells targeting CRISPR-sgRNA RNP were embryo-implanted after SCNT.
총936개의 SCNT 배아를 5명의 수혜자에게 양도하였으며, 1명의 수혜자는 임신을했다(표 5). A total of 936 SCNT embryos were transferred to 5 beneficiaries, and one beneficiary conceived (Table 5).
[표 5][Table 5]
수혜자에게 배아 이식을 위한 체세포 핵 이식 결과Result of somatic cell nuclear transfer for embryo transfer to beneficiary
28일 후에 복제된 16개의 태아가 회수되었다. Sixteen embryos cloned after 28 days were recovered.
그들 중 9 마리는 흡수되었고 그 중 7 마리는 생존했다 (도 3). 우리는 7개의 살아있는 태아의 신체 부위를 사용하여 일차 배양을 하여 klotho 넉아웃 태아세포주를 만들고 살아서 생존한 태아의 남아있는 조직을 사용하여 딥 시퀀싱을 수행했다. Nine of them were absorbed and 7 of them survived (Figure 3). We performed a primary culture using 7 live fetal body parts to make a klotho knockout fetal cell line and dip sequencing using the surviving remaining fetal tissue.
심층 서열 분석에서, 9 마리의 흡수된 태아 중 4 마리(44.4 %)과 7 마리의 생존한 태아 조직 중 3마리(42.9 마리)은 단일차 수정을 보였다(표 6 및 도 4).In deep-seated sequencing, four of the nine absorbed fetuses (44.4%) and three of the seven viable fetal tissues (42.9) showed single-phase modifications (Table 6 and Figure 4).
[표 6][Table 6]
실시예 3 : 태아 섬유 아세포의 유전자 발현 및 세포주에서 복제 된 배아의 착상 전 발달에서 klotho monallelic knockout의 효과Example 3: Gene expression of fetal fibroblasts and the effect of klotho monallelic knockout on the developmental development of embryos cloned in cell lines
Klotho monallelic knockout 태아 섬유 아세포 (Fetus L2)와 야생형 태아 섬유 아세포의 유전자 발현을 비교 하였다. 이 실험에서는 노화 (IGF1 신호 유전자, FOXO1 및 항산화 유전자) 및 세포 사멸과 관련된 유전자의 발현을 평가하였다. 도 6에 나타낸 바와 같이, IGF1 및 IGF1R의 발현은 태아 (Fetus) L2 섬유 아세포에서 유의하게 감소하였다. 또한, Fetus L2 섬유 아세포는 FOXO1 및 항산화 기능으로 그 하류 표적 유전자(MnSOD 및 CAT)의 발현을 유의적으로 감소시켰다. 세포 자멸 관련 유전자와 관련하여, Fetus L2 섬유 아세포에서 Bax / Bcl2 비율과 Caspase3의 발현이 유의하게 증가하였다. klotho monallelic knockout fetal fibroblast에서 노화 관련 유전자의 발현에는 유의한 변화가 있었지만, wild type과 Fetus L2 섬유 모세포에서 유래 된 복제 배아 사이에는 절단 비율과 배반포 생성 속도에 유의한 차이가 없었다(각각 82.8 %와 15.2 % vs. 85.5 % 및 14.3 %)(표 7).Klotho monallelic knockout Fetal fibroblasts (Fetus L2) and wild-type fetal fibroblasts were compared for gene expression. In this experiment we evaluated the expression of genes related to senescence (IGF1 signaling gene, FOXO1 and antioxidant genes) and apoptosis. As shown in Figure 6, the expression of IGF1 and IGF1R was significantly reduced in Fetus L2 fibroblasts. In addition, Fetus L2 fibroblasts significantly reduced the expression of downstream target genes (MnSOD and CAT) by FOXO1 and antioxidant function. Regarding the apoptosis related gene, the expression of Bax / Bcl2 and Caspase3 was significantly increased in Fetus L2 fibroblasts. There was a significant change in the expression of aging-related genes in the klotho monallelic knockout fetal fibroblast, but there was no significant difference in the rate of cleavage and the rate of blastocyst formation between wild-type and cloned embryos derived from Fetus L2 fibroblasts (82.8% and 15.2%, respectively) % vs. 85.5% and 14.3%) (Table 7).
[표 7][Table 7]
야생형 및 klotho monallelic knockout 돼지 섬유아세포에서 유래 한 SCNT 배아의 이식 전 발달 비교Comparison of pre-implantation development of SCNT embryos derived from wild-type and klotho monallelic knockout pig fibroblasts
실시예 4 : klotho monallelic knockout fetal fibroblast로부터 복제 된 SCNT 배아의 전이 및 태아 유래 태반의 노화 관련 유전자와 klotho 단백질의 발현 비교 결과Example 4: Comparison of expression of klotho protein and senescence-related genes of fetal-derived placenta and SCNT embryo transferred from klotho monallelic knockout fetal fibroblast
표 8에서 볼 수 있듯이, klotho monallelic knockout pigcine fibroblast (Fetus L2 및 L3)에서 복제 된 총 2088 개의 SCNT 배아를 11 개체의 동기화 된 수혜개체에게 전달했다. 11 개의 수혜개체 중 7 개체(63.6 %)가 임신하였다. 하지만 그들 모두는 중단되었다. klotho monallelic knockout 태아가 왜 낙태되었는지 알아보기 위해, 4 ~ 5 주에 klotho monallelic 태아와 야생형 (인위적으로 수정된) 태아로 부터 태반을 회수하고 노화 관련 유전자와 klotho 단백질의 발현을 조사하였다(도 7). Fetus L2 태반에서 IGF1, FOXO1 및 하류 표적 유전자 (MnSOD 및 CAT)의 발현을 유의하게 감소하였다. 세포 자멸 관련 유전자의 경우, Fetus L2 태반에서 Bax / Bcl2 비율과 Caspase3 발현이 유의하게 증가하였다. 웨스턴 블 랏팅을 사용하여 Fetus L2 섬유 아세포에서 복제 한 태아의 태반에서 klotho 단백질 발현을 확인한 결과, klotho의 발현이 상대적으로 낮았다(도 7).As shown in Table 8, a total of 2088 SCNT embryos replicated in klotho monallelic knockout pigcine fibroblasts (Fetus L2 and L3) were delivered to 11 synchronized recipients. Seven out of 11 recipients (63.6%) were pregnant. But they all stopped. To determine why the fetus was aborted, the placenta was recovered from the klotho monallelic fetus and the wild-type (artificially fertilized) fetus at 4-5 weeks and the expression of aging-related genes and klotho protein was investigated (Fig. 7) . Fetus L2 placenta significantly decreased the expression of IGF1, FOXO1 and downstream target genes (MnSOD and CAT). Bax / Bcl2 ratio and Caspase3 expression were significantly increased in Fetus L2 placenta. The expression of klotho protein was confirmed in placenta of fetus cloned in Fetus L2 fibroblasts using Western blotting, and the expression of klotho was relatively low (Fig. 7).
[표 8][Table 8]
klotho monallelic knockout 돼지 태아 섬유 아세포에서 복제 된 SCNT 배아의 전달 결과klotho monallelic knockout Delivery of SCNT embryos cloned from fetal fibroblasts
Claims (16)
klotho 단백질 발현이 불활성화된, Klotho 결핍 질환 돼지 모델.
The knockout of the klotho gene by a modification of the nucleotide sequence of the klotho gene,
Klotho deficient disease pig model with inactivated klotho protein expression.
상기 핵산서열 내 변형은 하나 이상의 핵산의 결실, 치환, 삽입 또는 역위를 포함하는 것을 특징으로 하는 돼지 모델.
The method according to claim 1,
Wherein the strain in the nucleic acid sequence comprises deletion, substitution, insertion or inversion of one or more nucleic acids.
상기 핵산의 변형은 klotho 유전자의 엑손 3 영역에 일어난 것을 특징으로 하는 돼지 모델
The method according to claim 1,
Wherein the modification of the nucleic acid occurs in the exon 3 region of the klotho gene.
상기 핵산서열 내 변형은 뉴클레아제 제제에 의해 인위적으로 일어난 것을 특징으로 하는 돼지 모델
The method according to claim 1,
Wherein the strain in the nucleic acid sequence is artificially caused by a nuclease agent.
상기 klotho 유전자는 RNA-가이드 엔도뉴클레아제에 의해 유전적으로 조작되고,
상기 klotho 유전자를 구성하는 핵산서열 내 PAM(proto-spacer-adjacent Motif) 서열 중 또는 이의 5' 말단 및/또는 3' 말단에 인접하여 위치하는 연속하는 3bp 내지 25bp의 염기 서열 부위 내의
하나 이상의 뉴클레오타이드의 결실 또는 삽입;
야생형 유전자와 상이한 하나 이상의 뉴클레오타이드로의 치환;
외부 유래의 하나 이상의 뉴클레오타이드 삽입
중 하나 이상의 핵산의 변형
을 포함하는 것을 특징으로 하는 돼지 모델.
The method according to claim 1,
The klotho gene is genetically engineered by RNA-guided endonuclease,
(3bp to 25bp) nucleotide sequence located adjacent to the 5 'end and / or the 3' end of the proto-spacer-adjacent motif (PAM) sequence in the nucleic acid sequence constituting the klotho gene
Deletion or insertion of one or more nucleotides;
Substitution with one or more nucleotides that is different from the wild type gene;
Insert one or more nucleotides from outside
Lt; RTI ID = 0.0 >
And a pig model.
상기 RNA-가이드 엔도뉴클레아제가 스트렙토코커스 피오게네스(Streptococcus pyogenes) 유래 Cas9 단백질이고, 상기 PAM 서열이 NGG(N은 A, T, C 또는 G임)인 것을 특징으로 하는 돼지 모델.
6. The method of claim 5,
Wherein the RNA-guided endonuclease is a Cas9 protein derived from Streptococcus pyogenes, and the PAM sequence is NGG (N is A, T, C or G).
Klotho 결핍 질환은 동맥경화, 골다공증, 뇌졸중 및 알츠하이머로 구성된 군에서 선택되는 1이상의 질환인 것을 특징으로 하는 돼지 모델.
The method according to claim 1,
Wherein the Klotho deficiency disease is one or more diseases selected from the group consisting of atherosclerosis, osteoporosis, stroke, and Alzheimer's disease.
RNA-가이드 엔도뉴클레아제 또는 이를 암호화하는 핵산
을 포함하는 klotho 유전자 넉아웃용 조성물
a guide nucleic acid capable of forming a complementary bond to at least one site of the nucleic acid sequence constituting the klotho gene, or a nucleic acid encoding the guide nucleic acid; And
RNA-guided endonuclease or nucleic acid encoding it
Composition for klotho gene knockout
상기 RNA-가이드 엔도뉴클레아제는
스트렙토코커스 피요게네스(Streptococcus pyogenes) 유래의 Cas9 단백질, 캄필로박터 제주니 (Campylobacter jejuni) 유래의 Cas9 단백질, 스트렙토코커스 써모필러스 (Streptococcus thermophilus) 유래의 Cas9 단백질, 스트렙토코커스 아우레우스 (Streptococcus aureus) 유래의 Cas9 단백질, 네이세리아 메닝기디티스 (Neisseria meningitidis)유래의 Cas9 단백질, 및 Cpf1 단백질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 조성물
9. The method of claim 8,
The RNA-guided endonuclease is
Cas9 protein derived from Streptococcus pyogenes, Cas9 protein derived from Campylobacter jejuni, Cas9 protein derived from Streptococcus thermophilus, Streptococcus aureus (Streptococcus aureus) ), A Cas9 protein derived from Neisseria meningitidis, and a Cpf1 protein.
상기 가이드 핵산은 서열번호 1로 표시되는 염기서열을 가지는 것을 특징으로 하는 조성물
9. The method of claim 8,
Wherein the guide nucleic acid has the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.
상기 조성물은 Cas9 단백질 및 sgRNA로 구성되는 RNP(ribonucleoprotein) 형태인 것을 특징으로 하는 조성물
9. The method of claim 8,
Wherein the composition is in the form of a ribonucleoprotein (RNP) composed of Cas9 protein and sgRNA.
(a) 상기 표적 게놈 유전자좌 부위와 상보적으로 결합할 수 있는 가이드 RNA; 및
(b)RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN)을
접촉시키는 단계를 포함하는, klotho 유전자의 핵산 서열이 변경된 세포 또는 배아를 제조하는 방법
In pig cells or embryos containing the target genomic locus on the klotho gene,
(a) a guide RNA capable of complementarily binding to the target genomic locus region; And
(b) RNA-Guided Endonuclease (RGEN)
A method for producing a cell or an embryo in which the nucleic acid sequence of the klotho gene has been changed,
상기 접촉시키는 단계는 전기천공법 (electroporation), 리포좀, 플라스미드, 바이러스 벡터, 나노파티클(nanoparticles) 및 PTD (Protein translocation domain) 융합 단백질 방법 중 선택되는 1이상의 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the step of contacting is carried out by one or more methods selected from electroporation, liposomes, plasmids, viral vectors, nanoparticles and protein translocation domain (PTD) fusion protein methods.
상기 접촉시키는 단계는 Cas9 단백질 및 가이드 RNA로 구성되는 RNP(ribonucleoprotein) 형태로 in vitro에서 돼지 세포에 도입되는 것을 특징으로 하는 방법
13. The method of claim 12,
Characterized in that said step of contacting is introduced into pig cells in vitro in the form of RNP (ribonucleoprotein) consisting of Cas9 protein and guide RNA
상기 바이러스 벡터는 레트로바이러스, 렌티바이러스, 아데노바이러스, 및 아데노-연관 바이러스(AAV) 로 구성된 군에서 선택되는 1이상인 것을 특징으로 하는 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the viral vector is at least one selected from the group consisting of retrovirus, lentivirus, adenovirus, and adeno-associated virus (AAV).
상기 방법은 체세포 핵이식 기술(somatic cell nuclear transfer, SCNT)에 의해 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the method is performed by somatic cell nuclear transfer (SCNT).
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