KR101667363B1 - Endonuclease for Targeting blood coagulation factor and Composition for Treating Hemophilia Comprising the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정상 혈액 응고인자 Ⅷ(F8) 유전자의 역위 유발 방법, 역위가 발생한 혈액 응고인자 Ⅷ(F8) 유전자의 역위 교정 방법 및 이를 이용하여 제작된 역위가 교정된 A형 혈우병 환자-유래 유도만능 줄기세포에 관한 것이다.
본 발명의 방법은 중증 A형 혈우병의 원인 중 하나인 F8 유전자의 인트론 1의 역위를 효율적으로 재현함으로써, A형 혈우병의 발병기작 연구 및 치료제 스크리닝을 위한 리서치 툴(research tool)로서 유용하게 이용될 수 있다. 또한, 본 발명의 방법으로 제작된 역위-교정 유도만능 줄기세포는 정상 유전자 또는 단백질 전달을 통한 제한적인 방법에 의하지 않고 돌연변이가 발생한 유전자형을 야생형과 같은 상태로 복구시킴으로서, A형 혈우병에 대한 효율적이고 근원적인 치료가 가능하게 한다.
The present invention relates to a method for inversion of normal blood coagulation factor VIII (F8) gene, a method for inversion of blood coagulation factor VIII (F8) gene inversion, and a method for inversion Stem cells.
The method of the present invention effectively utilizes the inversion of intron 1 of the F8 gene, which is one of the causes of severe hemophilia A, and thus is usefully used as a research tool for studying the pathogenesis mechanism of type A hemophilia and for screening therapeutic agents . In addition, the inverse-proof inducible pluripotent stem cells prepared by the method of the present invention are effective for restoring type-A hemophilia by restoring the mutant genotype to a wild-type state without restricting the normal gene or protein transfer It enables the fundamental treatment.

Description

혈액 응고인자 Ⅷ 유전자를 타겟으로 하는 엔도뉴클레아제 및 이를 포함하는 혈우병 치료용 조성물{Endonuclease for Targeting blood coagulation factor Ⅷ and Composition for Treating Hemophilia Comprising the Same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to an endo-nuclease and a composition for treating hemophilia comprising the same, and a composition for treating hemophilia,

본 발명은 혈액 응고인자 Ⅷ 유전자를 타겟으로 하는 엔도뉴클레아제를 이용한 A형 혈우병 치료용 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a composition for treating type A hemophilia using an endocervical agent targeting a blood coagulation factor VIII gene.

A형 혈우병(Hemophilia A)은 전 세계적으로 남성 5000명 당 1명의 유병률을 가지는 흔한 유전적 출현질환(Bleeding Disorder) 중의 하나이다(1). 이 질환은 X-연관 응고인자 Ⅷ(F8)에서의 대량 삭제, 삽입, 역위 및 점 돌연변이를 포함하는 유전자 변이에 의해 유발된다(Haemophilia A mutation, Structure, Test and Resource Site; http://hadb.org.uk); 총 1,492개의 서로 다른 돌연변이가 A형 혈우병을 유발한다고 알려졌다. 임상적 증상은 유전자형에 따라 다양하다(2). A형 혈우병은 환자 혈장의 F8의 상대적 활성정도에 따라 중증(<1% 활성), 보통(1-5% 활성) 또는 경증(5-30% 활성)으로 나뉠 수 있다(1). 중증 A형 혈우병의 약 50%가 F8 유전자의 일부를 포함하는 두 가지 타입의 염색체 역위에 의해 유발된다(3-5).Hemophilia A is one of the most common genetic bleeding disorders worldwide with a prevalence of 1 in 5,000 men (1). This disease is caused by genetic mutations including mass deletion, insertion, inversion and point mutations in X-linked coagulation factor VIII (F8) (Haemophilia A mutation, Structure, Test and Resource Site; http: // hadb. org.uk); A total of 1,492 mutations were reported to cause type A hemophilia. Clinical symptoms vary according to genotype (2). Hemophilia A can be divided into severe (<1% active), moderate (1-5% active) or mild (5-30% active) depending on the relative activity of F8 in patient plasma (1). Approximately 50% of severe hemophilia A is caused by two types of chromosomal inversion, including some of the F8 gene (3-5).

현재, A형 혈우병의 현실적인 치료방법은 개발되지 못한 상태이다. 재조합 F8 단백질을 사용하여 치료를 시도하였으나, F8-불활성화 항체의 형성, 높은 비용 및 잦은 투여빈도로 인해 한계가 있었다. 유전자 치료는 혈우병 치료를 위한 유망한 선택이다. Nathwani 등은 보다 드문 X-연관 출혈 질환인 B형 혈우병을 가진 6명의 환자에게 AAV(adeno-associated virus) 벡터로 혈액 응고인자 Ⅸ를 인코딩하는 F9 cDNA를 전달하였다(6). 그러나, 불행하게도 AAV는 크기가 큰 F8 cDNA(∼8 kbp)가 탑재될 수 없어 이 벡터는 A형 혈우병 환자에게 전장 F8 cDNA를 전달하는 데에 이용될 수 없다. 반면, F9 cDNA는 보다 작다(∼1.4 kbp). 나아가, 유전자 치료는 내생의 조절 메카니즘에 의해 통제되지 않는 기능성 유전자를 전달하는 것 보다 유전적 결함을 고치는 데에 보다 이상적으로 적용될 수 있다.Currently, there is no realistic treatment method for type A hemophilia. Treatment with recombinant F8 protein was attempted, but limited due to the formation of F8-inactivated antibody, high cost and frequent administration frequency. Gene therapy is a promising option for treating hemophilia. Nathwani et al. (6) have transferred six F9 cDNAs encoding the coagulation factor IX into adeno-associated virus (AAV) vectors in six patients with hemophilia B, a more rare X-related hemorrhagic disease. Unfortunately, AAV can not be loaded with a large F8 cDNA (~8 kbp) and this vector can not be used to deliver full-length F8 cDNA to patients with type A haemophilia. On the other hand, the F9 cDNA is smaller (~ 1.4 kbp). Furthermore, gene therapy can ideally be applied to repair genetic defects rather than delivering functional genes that are not controlled by endogenous regulatory mechanisms.

환자 유래 유도만능 줄기세포(induced pluripotent stem cells, iPSCs)는 혈우병 치료를 위한 또 다른 유망한 방법이 될 수 있다. 그러나, 환자유래 iPSCs 자체는 유전적 결함을 그대로 가지고 있으므로 세포 치료에 사용할 수 없다. 중요한 것은, 결함이 있는 유전자는 ZFNs(zinc finger nucleases)(7-10), TALENs(transcription activator-like effector nucleases)(11-13) 및 CRISPR(clusters of regularly interspaced palindromic repeats)/Cas-유래 RGENs(RNA-guided endonucleases)(14-21) 등의 프로그램 가능한 뉴클레아제(programmable nucleases, 유전자 가위)를 이용하여 고쳐질 수 있다. 이들 유전자 가위는 염색체 DNA의 특정 부위를 타겟팅하여 절단함으로써 DNA 이중가닥 절단(DNA double-strand breaks, DSBs)을 유발하며, 이는 HR(homologous recombination) 또는 NHEJ (nonhomologous end-joining)로 알려진 내재적 메카니즘을 통해 고쳐질 수 있다. 이러한 유전자 가위는 타겟팅된 돌연변이 생성 및 삭제(22, 23), 중복 및 역위(24)와 같은 염색체 재배열을 일으킨다. 유전자-교정된 iPSC는 이후 적절한 체세포로 분화되어 환자에게 이식된 후 교정된 유전자를 발현함으로써 환자에서의 테라토마 형성을 방지할 수 있다. Patient-derived induced pluripotent stem cells (iPSCs) can be another promising method for treating hemophilia. However, patient-derived iPSCs themselves can not be used for cell therapy because they have genetic defects intact. Importantly, defective genes include zinc finger nucleases (7-10), transcription activator-like effector nucleases (11-13) and clusters of regularly interspaced palindromic repeats (CRISPR) / Cas-derived RGENs RNA-guided endonucleases (14-21) and the like. These gene scissors target specific regions of the chromosomal DNA to produce DNA double-strand breaks (DSBs) by cutting, which is an inherent mechanism known as homologous recombination (HR) or nonhomologous end-joining (NHEJ) Can be fixed through. These gene scars cause chromosome rearrangements such as targeted mutagenesis and deletion (22, 23), redundancy and inversion (24). The genetically-calibrated iPSCs can then prevent teratoma formation in the patient by expressing the calibrated gene after being transplanted into the patient with proper somatic cell differentiation.

본 발명자들은 TALEN이 인간 iPSC의 140-kbp 염색체 분절에 역위를 일으켜 A형 혈우병의 가장 흔한 유전자형을 모방하는 A형 혈우병 모델 세포주를 제작하고, 상기 역위부위를 flip-flop하여 야생형으로 되돌리는 데에 이용될 수 있음을 발견하였다. 무엇보다도, F8 mRNA가 혈우병 모델 iPSC에서 분화된 세포가 아닌 귀선 유전된(reverted), 즉 유전자 교정된 iPSC로부터 분화된 세포에서 발현되었다. 이는 유전자 가위가 iPSC의 큰 유전자 분절을 재배열하고 이러한 유전자 재배열을 함유하는 클론을 분리하는 데에 사용될 수 있음을 보고하는 최초의 연구결과이며, 이는 iPSC의 유전자 재배열로 야기된 유전적 결함을 교정하는 원리 증명을 제공한다.
The present inventors produced a type-A hemophilia model cell line in which TALEN inverted the 140-kbp chromosomal segment of human iPSC to mimic the most common genotype of hemophilia A and flipped the inverted region back to the wild type Can be used. Above all, F8 mRNA was expressed in cells that were differentiated from reverted, i. E., Genetically modified iPSC, but not cells differentiated in the hemopoietic model iPSC. This is the first to report that gene scissors can be used to rearrange large gene segments of iPSCs and isolate clones containing these gene rearrangements, which is a genetic defect caused by genetic rearrangement of iPSC To provide a proof of principle to correct.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

본 발명자들은 혈액 응고인자 Ⅷ(F8)에서의 유전자 변이에 의해 유발되는 A형 혈우병에 대한 효율적이고 근원적인 치료방법을 개발하기 위하여 예의 연구 노력하였다. 그 결과, F8 유전자의 역위가 역위 발생 부위를 타겟팅하는 TAL 이펙터 도메인 및 상기 도메인과 각각 결합하여 상기 도메인에 의해 타겟팅된 유전자 부위를 절단하는 한 쌍의 엔도뉴클레아제를 이용하여 성공적으로 복구(correction)될 수 있음을 발견함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have made extensive efforts to develop an efficient and fundamental treatment method for hemophilia A caused by gene mutation in blood coagulation factor VIII (F8). As a result, the T8 effector domain, in which the inverse of the F8 gene targets the inversion site, and a pair of endonuclease that binds to each of the domains and cleaves the gene site targeted by the domain, ), Thereby completing the present invention.

따라서 본 발명의 목적은 혈액 응고인자 Ⅷ(F8) 유전자의 역위 교정용 조성물 및 이를 이용한 역위 교정 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a composition for inversion of blood coagulation factor VIII (F8) gene and an inversion correction method using the same.

본 발명의 다른 목적은 혈액 응고인자 Ⅷ(F8) 유전자의 역위가 교정된 유도만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell)의 제조방법, 이를 이용하여 제조된 유도만능 줄기세포 및 이를 유효성분으로 포함하는 A형 혈우병 치료용 조성물을 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to provide a method for producing inducible pluripotent stem cells in which the inverse of blood coagulation factor VIII (F8) gene is calibrated, inducible pluripotent stem cells prepared therefrom, and A And to provide a composition for treating hemophilia.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 폴리펩타이드 또는 상기 폴리펩타이드를 인코딩하는 뉴클레오타이드를 포함하는 혈액 응고인자 Ⅷ(F8) 유전자의 역위 교정용 조성물:According to one aspect of the present invention, the present invention provides a composition for inversion of blood coagulation factor VIII (F8) gene comprising a polypeptide comprising the following or a nucleotide encoding said polypeptide:

(a) 한 쌍의 엔도뉴클레아제; 및(a) a pair of endonuclease; And

(b) 상기 엔도뉴클레아제 중 하나에 각각 연결되고, F8 유전자의 역위 발생 부위를 특이적으로 인식하는 아미노산 서열을 포함하는 한 쌍의 TAL(transcription activator-like) 이펙터 도메인.(b) a pair of transcriptional activator-like (TAL) effector domains, each of which is linked to one of the endonuclease and comprises an amino acid sequence that specifically recognizes the inversion site of the F8 gene.

본 발명자들은 혈액 응고인자 Ⅷ(F8)에서의 유전자 변이에 의해 유발되는 A형 혈우병에 대한 효율적이고 근원적인 치료방법을 개발하기 위하여 예의 연구 노력하였다. 그 결과, F8 유전자의 역위가 역위 발생 부위를 타겟팅하는 TAL 이펙터 도메인 및 상기 도메인과 각각 결합하여 상기 도메인에 의해 타겟팅된 유전자 부위를 절단하는 한 쌍의 엔도뉴클레아제를 이용하여 성공적으로 복구(correction)될 수 있음을 발견하였다. The present inventors have made extensive efforts to develop an efficient and fundamental treatment method for hemophilia A caused by gene mutation in blood coagulation factor VIII (F8). As a result, the T8 effector domain, in which the inverse of the F8 gene targets the inversion site, and a pair of endonuclease that binds to each of the domains and cleaves the gene site targeted by the domain, ). &Lt; / RTI &gt;

본 발명에 따르면, 본 발명은 F8 유전자의 역위 발생 부위를 특이적으로 인식하는 TAL 이펙터 도메인을 이용하여 타겟 부위가 가이딩 되며, 상기 부위를 상기 도메인과 결합한 엔도뉴클레아제가 정확하게 절단함으로써 역위로 인해 뒤집힌 유전자 부분의 양끝 부위가 절단된다. 절단된 유전자 부위는 일정 빈도로 재역위를 일으킴으로서 결과적으로 역위의 교정(correction)이 달성되게 된다. According to the present invention, the target site is guided using the TAL effector domain that specifically recognizes the inversion site of the F8 gene, and the endonuclease that binds the site to the domain is precisely cleaved Both ends of the inverted gene segment are cleaved. The cleaved gene site causes re-circulation at a certain frequency, resulting in correction of the inversion.

본 명세서에서, 용어“뉴클레오타이드”는 단일가닥 또는 이중가닥 형태로 존재하는 디옥시리보뉴클레오타이드 또는 리보뉴클레오타이드이며, 다르게 특별하게 언급되어 있지 않은 한 자연의 뉴클레오타이드의 유사체를 포함한다(Scheit, Nucleotide Analogs, John Wiley, New York(1980); Uhlman 및 Peyman, Chemical Reviews, 90:543-584(1990)).As used herein, the term &quot; nucleotide &quot; is a deoxyribonucleotide or ribonucleotide present in single-stranded or double-stranded form and includes analogs of natural nucleotides unless otherwise specifically mentioned (Scheit, Nucleotide Analogs, John Wiley, New York (1980); Uhlman and Peyman, Chemical Reviews , 90: 543-584 (1990)).

본 발명에서 용어“특이적으로 인식”은 본 발명의 타겟 서열과의 상호작용에 의하여 이를 선택적으로 인식하는 것을 의미하며, 이에 “특이적으로 결합(binding)”과 동일한 의미로 사용된다. 본 발명에서 이용되는 TAL 이펙터는 34개 아미노산으로 이루어진 중심 반복 도메인(central repeat domain)을 가지면서, 12 및 13번째 아미노산 잔기는 다양한 아미노산으로 이루어져 있어 RVD(repeat variable diresidue)로 불리운다. 각각의 RVD는 특정 DNA의 염기를 식별하는 역할을 하며, NI = A, NN = G, NG = T, 및 HD = C를 인식하여 이와 특이적으로 결합한다(Boch J, et al. Science 326 (5959):1509-1512(2009)). 따라서, 타겟 DNA 서열에 대한 정보가 있을 경우 이러한 코드에 기초하여 타겟 DNA 서열과 특이적으로 결합하는 TAL 이펙터 아미노산 서열을 결정할 수 있다. The term &quot; specifically recognized &quot; in the present invention means selectively recognizing it by interaction with the target sequence of the present invention, and is used in the same sense as &quot; specifically binding &quot;. The TAL effector used in the present invention has a central repeat domain consisting of 34 amino acids, and the 12th and 13th amino acid residues are composed of various amino acids and are called RVD (repeat variable diresidue). Each RVD serves to identify a specific DNA base and recognizes and binds specifically to NI = A, NN = G, NG = T, and HD = C (Boch J, et al. Science 326 5959): 1509-1512 (2009)). Thus, if there is information about the target DNA sequence, a TAL effector amino acid sequence that specifically binds to the target DNA sequence can be determined based on such a code.

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 본 발명에 의해 교정되는 F8 유전자의 역위는 F8 유전자의 1번 인트론에서의 역위이며, 상기 한 쌍의 TAL(transcription activator-like) 이펙터 도메인은 각각 서열목록 제5서열의 뉴클레오타이드 서열 내에 포함되는 제1 위치 및 제2 위치의 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 결합하고, 상기 제1 위치 및 제2 위치의 뉴클레오타이드 서열은 각각 15-25 bp 길이를 가지면서 서로 10-20bp 떨어져 있다. 본 발명에 따르면, 서열목록 제5서열의 뉴클레오타이드 서열은 F8 유전자의 1번 인트론의 상동체 1의 뉴클레오타이드 서열(약 1kb)이다. 따라서, 제1 위치 및 제2 위치는 각각 좌측 TAL 이펙터 및 우측 TAL 이펙터가 결합하게 되고, 여기에 각각 연결된 한쌍의 엔도뉴클레아제는 제1 위치 및 제2 위치 사이의 10-20bp (스페이서) 부분을 정확하게 절단하게 된다. According to a specific embodiment of the present invention, the inverse of the F8 gene corrected by the present invention is the inverse of the F8 gene in the intron 1, and the pair of transcriptional activator-like effector domains are as shown in SEQ ID NO: Wherein the nucleotide sequences at the first and second positions are 10-20 bp apart from each other with a length of 15-25 bp, have. According to the present invention, the nucleotide sequence of Sequence Listing 5 is the nucleotide sequence of Homolog 1 of the intron 1 of the F8 gene (approximately 1 kb). Thus, the first position and the second position are each coupled to the left TAL effector and the right TAL effector, wherein a pair of endo-nuclease, each of which is connected thereto, has a 10-20 bp (spacer) portion between the first and second positions .

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 상기 제1 위치 및 제2 위치의 뉴클레오타이드 서열은 각각 서열목록 제1서열 및 제2서열의 뉴클레오타이드 서열이다.According to a specific embodiment of the present invention, the nucleotide sequence at the first position and the second position is the nucleotide sequence of the first and second sequences of the sequence listing, respectively.

보다 구체적으로는, 본 발명의 서열목록 제1서열의 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열은 서열목록 제3서열의 아미노산 서열을 포함한다.More specifically, the amino acid sequence that specifically binds to the nucleotide sequence of the first sequence of the sequence listing of the present invention includes the amino acid sequence of the third sequence of the sequence listing.

보다 구체적으로는, 본 발명의 서열목록 제2서열의 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열은 서열목록 제4서열의 아미노산 서열을 포함한다.More specifically, the amino acid sequence that specifically binds to the nucleotide sequence of the second sequence of the Sequence Listing of the present invention comprises the amino acid sequence of Sequence Listing 4.

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 본 발명에서 이용되는 엔도뉴클레아제는 FokI 엔도뉴클레아제이다. According to a specific embodiment of the present invention, the endonuclease used in the present invention is FokI endonuclease.

본 발명에 따르면, 본 발명의 엔도뉴클레아제 및 TAL 이펙터는 각각 단백질의 형태로 이용될 수도 있고, 이들을 각각 코딩하는 DNA가 탑재된 벡터로 형질전환함으로써 목적 세포에 전달될 수도 있다. According to the present invention, the endonuclease and the TAL effector of the present invention may be used in the form of protein, respectively, or may be transferred to a target cell by transformation with a vector carrying the DNA encoding them.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 혈액 응고인자 Ⅷ(F8) 유전자의 역위가 교정된 유도만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell)의 제조방법을 제공한다:According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for producing an induced pluripotent stem cell in which the inverse of the blood coagulation factor VIII (F8) gene is calibrated, comprising the following steps:

(a) A형 혈우병 환자로부터 분리된 체세포를 역분화시켜 유도만능 줄기세포를 수득하는 단계; 및 (a) reverse-differentiating somatic cells isolated from patients suffering from type A hemophilia to obtain induced pluripotent stem cells; And

(b) 상기 유도만능 줄기세포를 본 발명의 상술한 조성물과 접촉시키거나 상기 조성물이 삽입된 유전자 전달체로 형질전환시키는 단계.(b) contacting the induced pluripotent stem cells with the above-described composition of the present invention or transforming the above-mentioned composition into a gene carrier into which the composition is inserted.

A형 혈우병 환자로부터 분리된 체세포를 역분화시켜 수득한 유도만능 줄기세포는 환자 고유의 역위된 유전자를 간직하고 있으며, 이는 상술한 본 발명의 방법을 통해 인 비트로에서 교정될 수 있다. 즉, 역위가 발생한 부분을 조사한 뒤 상기 역위발생 부위를 특이적으로 인식하는 TAL 이펙터 도메인을 이용한다면, 일정 빈도로 역위가 교정되어 야생형과 동일한 유전자형을 가지는 환자 맞춤형 유도만능 줄기세포를 수득할 수 있는 것이다. The induced pluripotent stem cells obtained by repopulating somatic cells isolated from patients suffering from type A haemophilia retain the patient-specific inverted genes, which can be calibrated in vitro by the method of the present invention described above. In other words, if the TAL effector domain that specifically recognizes the inversion site after the inversion is investigated, inverted inverted at a certain frequency can be used to obtain patient-customized induced pluripotent stem cells having the same genotype as the wild type will be.

본 명세서에서 용어“유도만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell)”는 분화된 세포들로부터 인위적인 역분화 과정을 통해 다능성 분화능을 가지도록 유도된 세포를 지칭하며, 역분화 유도만능 줄기세포로도 지칭된다. 유도만능 줄기세포는 배아줄기세포와 거의 같은 특성을 가지며, 구체적으로 세포 외형, 유전자, 단백질 발현 패턴이 유사하고, 인 비트로 및 인 비보에서 전분화능을 가지며, 테라토마(teratoma)를 형성하고, 유전자의 생식선 전이(germline transmission)가 가능하다. 본 발명의 유도만능 줄기세포로는 인간, 원숭이, 돼지, 말, 소, 양, 개, 고양이, 생쥐, 토끼 등의 모든 포유류 유래의 역분화 유도만능 줄기세포를 포함하나, 구체적으로는 인간 유래의 유도만능 줄기세포이며, 가장 구체적으로는 A형 혈우병 환자로부터 유래한 유도 만능 줄기세포이다.As used herein, the term &quot; induced pluripotent stem cell &quot; refers to a cell that has been induced to have pluripotent differentiation potential through artificial reprogramming from differentiated cells, and is also referred to as a degeneration inducing pluripotent stem cell do. IPS cells has substantially the same properties as ES cells, in particular cell appearance, it has a pre multipotential in gene and protein expression pattern is similar, in and to the bit vivo, to form a teratoma (teratoma), Gene Of germline transmission is possible. The inducible pluripotent stem cells of the present invention include stem cells derived from all mammals such as human, monkey, pig, horse, cattle, sheep, dog, cat, mouse, rabbit and the like, Induced pluripotent stem cells, most specifically induced pluripotent stem cells derived from patients with type A haemophilia.

본 명세서에서 용어“역분화”는 존재하는 분화 세포들을 미분화 상태로 되돌려 새로운 분화 조직 형성이 가능하도록 하는 후성학적인 역행과정을 의미하는 것으로 리프로그래밍 과정이라고도 말하며 세포 유전체의 후성학적인 변형(epigenetic changes)의 가역성에 기초한 것이다. 본 발명에서의 목적에 따라, 상기“역분화”란 0% 이상 내지 100% 미만의 분화능을 가지는 분화된 세포들을 미분화 상태로 되돌리는 과정이라면 모두 이에 포함되고 예를 들어 0%의 분화능을 가지는 분화된 세포를 1%의 분화능을 가지는 분화된 세포로 미분화시키는 과정도 이에 포함될 수 있다.As used herein, the term &quot; de-differentiation &quot; refers to the epigenetic regression process that renders existing differentiated cells into an undifferentiated state to enable the formation of new differentiated tissues. It is also referred to as a reprogramming process and refers to epigenetic changes ). &Lt; / RTI &gt; According to the purpose of the present invention, the term &quot; infertile &quot; is any process for returning differentiated cells having a differentiation ability of 0% or more to less than 100% to undifferentiated state. For example, And dividing the transformed cells into differentiated cells having 1% differentiation potential.

본 발명의 역분화는 이미 분화된 세포의 분화능을 회복시킬 수 있는 당업계에 알려진 다양한 방법을 통해 수행될 수 있으며, 예를 들어 상기 A형 혈우병 환자로부터 분리된 체세포에 OCT4, NANOG, SOX2, LIN28, KLF4 및 c-MYC로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유전자를 형질전환함으로써 이루어질 수 있다.The degeneration of the present invention can be carried out through various methods known in the art that can restore the differentiation ability of already differentiated cells. For example, OCT4, NANOG, SOX2, LIN28 , KLF4, and c-MYC. &Lt; / RTI &gt;

유도만능 줄기세포를 얻기 위해 인간 체세포를 배양하는 데에 이용되는 배지는 통상적인 어떠한 배지도 포함한다. 예를 들어, Eagles's MEM (Eagle's minimum essential medium, Eagle, H. Science 130:432(1959)), α-MEM (Stanner, C.P. et al., Nat. New Biol. 230:52(1971)), Iscove's MEM (Iscove, N. et al., J. Exp. Med. 147:923(1978)), 199 배지(Morgan et al., Proc. Soc. Exp. Bio. Med., 73:1(1950)), CMRL 1066, RPMI 1640(Moore et al., J. Amer. Med. Assoc. 199:519(1967)), F12 (Ham, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 53:288(1965)), F10 (Ham, R.G. Exp. Cell Res. 29:515(1963)), DMEM (Dulbecco's modification of Eagle's medium, Dulbecco, R. et al., Virology 8:396(1959)), DMEM과 F12의 혼합물 (Barnes, D. et al., Anal. Biochem. 102:255(1980)), Way-mouth's MB752/1 (Waymouth, C. J. Natl. Cancer Inst. 22:1003(1959)), McCoy's 5A (McCoy, T.A., et al., Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 100:115(1959)) 및 MCDB 시리즈 (Ham, R.G. et al., In Vitro 14:11(1978)) 등이 이용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The medium used for culturing human somatic cells to obtain the induced pluripotent stem cells includes any conventional medium. (Stanner, CP et al., Nat. New Biol. 230: 52 (1971)), Iscove's (Eagle's minimum essential medium, Eagle, H. Science 130: 73: 1 (1950)), 199 medium (Morgan et al., Proc. Soc. Exp. Bio. Med., 73: , CMRL 1066, RPMI 1640 (Moore et al., J. Amer. Med. Assoc. 199: 519 (1967)), F12 (Ham, Proc Natl Acad Sci USA 53: 288 (Dulbecco's modification of Eagle's medium, Dulbecco, R. et al., Virology 8: 396 (1959)), a mixture of DMEM and F12 (Barnes, RG Exp. Cell Res. 29: 515 McCoy ' s 5A (McCoy, TA, et al., &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; And the MCDB series (Ham, RG et al., In Vitro 14: 11 (1978)) can be used, but the present invention is not limited thereto .

본 명세서에서 용어 “유전자 전달체”는 원하는 타겟 유전자를 대상 세포에 도입하여 발현시키기 위한 매개체를 의미한다. 이상적인 유전자 전달체는 인체 또는 세포에 무해하고 대량생산이 용이하며 효율적으로 유전자를 전달할 수 있어야 한다.As used herein, the term &quot; gene transporter &quot; means an agent for introducing and expressing a desired target gene into a target cell. The ideal gene transducer is harmless to the human body or the cell, it is easy to mass-produce, and it is necessary to be able to efficiently transfer the gene.

본 명세서에서, 용어“유전자 전달”은 유전자가 세포 내로 운반되는 것을 의미하며, 유전자의 세포내 침투(transduction)와 동일한 의미를 가진다. 조직 수준에서, 상기 용어 유전자 전달은 유전자의 확산(spread)과 동일한 의미를 가진다. 따라서, 본 발명의 유전자 전달체는 유전자 침투 시스템 및 유전자 확산 시스템으로 기재될 수 있다.As used herein, the term &quot; gene transfer &quot; means that a gene is carried into a cell and has the same meaning as transduction of a gene into a cell. At the tissue level, the term gene transfer has the same meaning as the spread of a gene. Accordingly, the gene carrier of the present invention can be described as a gene penetration system and a gene diffusion system.

본 발명의 유전자 전달체을 제조하기 위해, 본 발명의 뉴클레오타이드 서열은 적합한 발현 컨스트럭트(expression construct) 내에 존재하는 것이 바람직하다. 상기 발현 컨스트럭트에서, 본 발명의 뉴클레오타이드 서열은 프로모터에 작동적으로 연결되는 것이 바람직하다. 본 명세서에서, 용어 “작동적으로 결합된”은 핵산 발현 조절 서열 (예: 프로모터, 시그널 서열, 또는 전사조절인자 결합 위치의 어레이)과 다른 핵산 서열사이의 기능적인 결합을 의미하며, 이에 의해 상기 조절 서열은 상기 다른 핵산 서열의 전사 및/또는 해독을 조절하게 된다. 본 발명에 있어서, 본 발명의 뉴클레오타이드 서열에 결합된 프로모터는, 바람직하게는 동물세포, 보다 바람직하게는 포유동물 세포에서 작동하여 릴랙신 유전자의 전사를 조절할 수 있는 것으로서, 포유동물 바이러스로부터 유래된 프로모터 및 포유동물 세포의 지놈으로부터 유래된 프로모터를 포함하며, 예컨대 CMV(포유동물 사이토 메갈로 바이러스) 프로모터, 아데노바이러스 후기 프로모터, 백시니아 바이러스 7.5K 프로모터, SV40 프로모터, U6 프로모터, HSV의 tk 프로모터, RSV 프로모터, EF1 알파 프로모터, 메탈로티오닌 프로모터, 베타-액틴 프로모터, 인간 IL-2 유전자의 프로모터, 인간 IFN 유전자의 프로모터, 인간 IL-4 유전자의 프로모터, 인간 림포톡신 유전자의 프로모터 및 인간 GM-CSF 유전자의 프로모터를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가장 바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 프로모터는 CMV 프로모터 및/또는 U6 프로모터이다.To prepare the gene delivery vehicle of the present invention, the nucleotide sequence of the present invention is preferably present in a suitable expression construct. In such expression constructs, the nucleotide sequence of the invention is preferably operatively linked to a promoter. As used herein, the term &quot; operably linked &quot; means a functional linkage between a nucleic acid expression control sequence (e.g., an array of promoter, signal sequence, or transcription factor binding site) and another nucleic acid sequence, The regulatory sequence will regulate transcription and / or translation of the other nucleic acid sequences. In the present invention, the promoter bound to the nucleotide sequence of the present invention is preferably capable of regulating transcription of the rilacsin gene by operating in an animal cell, more preferably a mammalian cell, and includes a promoter derived from a mammalian virus And a promoter derived from the genome of a mammalian cell, such as CMV (mammalian cytomegalovirus) promoter, adenovirus late promoter, vaccinia virus 7.5K promoter, SV40 promoter, U6 promoter, HSV tk promoter, RSV promoter , Promoter of human IL-4 gene, promoter of human IL-4 gene, promoter of human lymphotoxin gene, promoter of human IL-2 gene, promoter of human IL-4 gene, promoter of human IL-2 gene, promoter of EF1 alpha promoter, metallothionein promoter, beta -actin promoter, human IL- But are not limited thereto. Most preferably, the promoter used in the present invention is a CMV promoter and / or a U6 promoter.

본 발명의 유전자 전달체는 다양한 형태로 제작할 수 있는 데, 이는 (ⅰ) 내이키드(naked) 재조합 DNA 분자, (ⅱ) 플라스미드, (ⅲ) 바이러스 벡터, 그리고, (ⅳ) 상기 내이키드 재조합 DNA 분자 또는 플라스미드를 내포하는 리포좀 또는 니오좀의 형태로 제작할 수 있다. The gene carrier of the present invention can be produced in various forms including (i) naked recombinant DNA molecules, (ii) plasmids, (iii) viral vectors, and (iv) the naked recombinant DNA molecule or Or in the form of a liposome or a niozyme containing a plasmid.

본 발명의 뉴클레오타이드 서열은 통상적인 동물 형질전환에 이용되는 모든 유전자 전달 시스템에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 플라스미드, 아데노바이러스(Lockett LJ, et al., Clin. Cancer Res. 3:2075-2080(1997)), 아데노-관련 바이러스(Adeno-associated viruses: AAV, Lashford LS., et al., Gene Therapy Technologies, Applications and Regulations Ed. A. Meager, 1999), 레트로바이러스(Gunzburg WH, et al., Retroviral vectors. Gene Therapy Technologies, Applications and Regulations Ed. A. Meager, 1999), 렌티바이러스(Wang G. et al., J. Clin. Invest. 104(11):R55-62(1999)), 헤르페스 심플렉스 바이러스(Chamber R., et al., Proc. Natl. Act . Sci USA 92:1411-1415(1995)), 배시니아 바이러스(Puhlmann M. et al., Human Gene Therapy 10:649-657(1999)), 리포좀(Metho s in Molecular Biology, Vol 199, S.C. Basu and M. Basu (Eds.), Human Press 2002) 또는 니오좀에 적용될 수 있다. 가장 구체적으로는, 본 발명의 유전자 전달체는 플라스미드이다.The nucleotide sequence of the present invention can be applied to all gene delivery systems used for conventional animal transformation and is preferably a plasmid, an adenovirus (Lockett LJ, et al., Clin. Cancer Res. 3: 2075-2080 ), Adeno-associated viruses (AAV, Lashford LS., Et al., Gene Therapy Technologies, Applications and Regulations Ed. A. Meager, 1999), retrovirus (Gunzburg WH, et al., Retroviral ( Gene Therapy Technologies, Applications and Regulations Ed. A. Meager, 1999), lentivirus (Wang G. et al., J. Clin. Invest. 104 (11): R55-62 Viruses (Puhlmann M. et al., Human Gene Therapy 10: 649-657 (1999)), viruses (Chamber R., et al., Proc. Natl. Act. Sci. USA 92: 1411-1415 ), Liposomes (Methosin in Molecular Biology, Vol. 199, SC Basu and M. Basu (Eds.), Human Press 2002) or niosomes. More specifically, the gene carrier of the present invention is a plasmid.

본 발명에서, 유전자 전달체가 바이러스 벡터에 기초하여 제작된 경우에는, 상기 접촉시키는 단계는 당업계에 공지된 바이러스 감염 방법에 따라 실시된다. 바이러스 벡터를 이용한 숙주 세포의 감염은 상술한 인용문헌에 기재되어 있다.In the present invention, when the gene carrier is prepared based on a viral vector, the contacting step is carried out according to a virus infection method known in the art. Infection of host cells with viral vectors is described in the above cited documents.

본 발명에서 유전자 전달체가 내이키드(naked) 재조합 DNA 분자 또는 플라스미드인 경우에는, 미세 주입법(Capecchi, M.R., Cell, 22:479(1980); 및 Harland와 Weintraub, J. Cell Biol. 101:1094-1099(1985)), 칼슘 포스페이트 침전법 (Graham, F.L. et al., Virology, 52:456(1973); 및 Chen과 Okayama, Mol. Cell. Biol. 7:2745-2752(1987)), 전기 천공법(Neumann, E. et al., EMBO J., 1:841(1982); 및 Tur-Kaspa et al., Mol. Cell Biol., 6:716-718(1986)), 리포좀-매개 형질감염법(Wong, T.K. et al., Gene, 10:87(1980); Nicolau 및 Sene, Biochim. Biophys. Acta, 721:185-190(1982); 및 Nicolau et al., Methods Enzymol., 149:157-176(1987)), DEAE-덱스트란 처리법(Gopal, Mol. Cell Biol., 5:1188-1190(1985)) 및 유전자 밤바드먼트(Yang et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 87:9568-9572(1990)) 방법에 의해 유전자를 세포내로 도입시킬 수 있으며, 가장 구체적으로는 전기 천공법을 이용할 수 있다. If the gene delivery system in the present invention is a kit inner (naked) or recombinant DNA molecule is a plasmid, microinjection (Capecchi, MR, Cell, 22 :. 479 (1980); and Harland and Weintraub, J. Cell Biol 101: 1094- 1099 (1985)), calcium phosphate precipitation method (Graham, FL et al., Virology , 52: 456 (1973), and Chen and Okayama, Mol. Cell. Biol. 7: 2745-2752 6: 716-718 (1986)), liposome-mediated transfection (Eugene et al., EMBO J. , 1: 841 (1982), and Tur-Kaspa et al., Mol. Cell Biol. method (Wong, TK et al, Gene , 10:87 (1980); Nicolau and Sene, Biochim Biophys Acta, 721: .... 185-190 (1982); and Nicolau et al, methods Enzymol, 149 :. 157 (1987)) and DEAE-dextran treatment (Gopal, MoI. Cell Biol. , 5: 1188-1190 (1985)) and gene bendardment (Yang et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 87: 9568-9572 (1990)), and most specifically, electroporation can be used.

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 본 발명의 한 쌍의 TAL 이펙터 도메인은 각각 F8 유전자 상에서 절단하고자 하는 부위를 사이에 두고 10-20 bp 떨어져 있으며, 보다 구체적으로는 12-16 bp 떨어져 있고, 가장 구체적으로는 12-14 bp 떨어져 있다.According to a specific embodiment of the present invention, the pair of TAL effector domains of the present invention are 10-20 bp apart, more specifically 12-16 bp apart, over the region to be cleaved on the F8 gene, Specifically, it is 12-14 bp away.

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 상기 A형 혈우병은 F8 유전자의 1번 인트론에서 역위가 발행한 A형 혈우병이며, 상기 한 쌍의 TAL(transcription activator-like) 이펙터 도메인은 각각 서열목록 제1서열 및 제 2 서열의 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열을 포함한다.According to a specific embodiment of the present invention, the type A hemophilia is type A haemophilia issued by inversion of intron 1 of the F8 gene, and the pair of transcriptional activator-like effector domains are selected from the group consisting of SEQ ID NO: And an amino acid sequence that specifically binds to the nucleotide sequence of the second sequence.

본 구현예는 A형 혈우병 중 F8 유전자의 1번 인트론에서 역위가 발생한 A형 혈우병의 역위가 교정된 유도만능 줄기세포를 제작하기 위한 구현예이며, 이의 각 구성 및 단계는 이미 상술하였으므로 과도한 중복을 피하기 위하여 그 기재를 생략한다. This embodiment is an embodiment for producing an induced pluripotent stem cell in which the inversion of the type A hemophilia in which the inversion occurs in the first intron of the F8 gene in the type A hemophilia is calibrated and its constitution and steps have already been described. The description thereof is omitted.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명의 방법에 의하여 제조된 유도만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell)를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an induced pluripotent stem cell produced by the method of the present invention.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명의 유도만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell)를 유효성분으로 포함하는 A형 혈우병 치료용 조성물을 제공한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a composition for treating type A hemophilia comprising the induced pluripotent stem cell of the present invention as an active ingredient.

본 발명의 유도만능 줄기세포는 혈우병 환자의 유전자 역위가 교정된 세포로써, 이후 적절한 체세포로 분화되어 환자에게 이식된 후 교정된 유전자를 발현함으로써 난치병인 A형 혈우병에 대한 유용한 세포치료용 조성물이 될 수 있다. 따라서, 본 발명의 조성물은 직접 체내 이식된 채 인 비보에서 목적세포로 분화를 유도할 수도 있고, 혹은 인 비트로에서 목적세포로 분화를 완료한 뒤 체내에 이식할 수도 있다. The induced pluripotent stem cells of the present invention are cells that have been corrected for the gene inversion in hemophilia patients and then are differentiated into appropriate somatic cells to be transplanted into a patient and express the corrected gene to be a useful cell therapy composition for hemophilia A, . Accordingly, the composition of the present invention can directly induce differentiation into a target cell from a non -humanized bovine graft, or can be transplanted into a human after completion of differentiation from an in vitro to a target cell.

구체적으로는, 본 발명에서 치료하고자 하는 A형 혈우병은 중증 A형 혈우병이다. 본 명세서에서 용어“중증 A형 혈우병(severe hemophilia A)”은 혈액 응고인자 Ⅷ(F8)의 활성이 정상인의 1% 미만인 경우를 의미한다.Specifically, the type A hemophilia to be treated in the present invention is severe A type hemophilia. As used herein, the term &quot; severe hemophilia A &quot; refers to a case where the activity of blood coagulation factor VIII (F8) is less than 1% of normal persons.

본 명세서에서 용어“치료”는 (a)질환, 질병 또는 증상의 발전의 억제; (b)질환, 질병 또는 증상의 경감; 또는 (c)질환, 질병 또는 증상을 제거하는 것을 의미한다. 본 발명의 조성물은 A 형 혈우병에 걸린 개체에서 교정되어 야생형과 동일한 유전자를 발현함으로써 유전자 역위로 유발되었던 증상의 발전을 억제하거나, 이를 제거하거나 또는 경감시키는 역할을 한다. 따라서, 본 발명의 조성물은 그 자체로 A형 혈우병의 치료 조성물이 될 수도 있고, 혹은 다른 약리성분과 함께 투여되어 상기 질환에 대한 치료 보조제로 적용될 수도 있다. 이에, 본 명세서에서 용어“치료”또는“치료제”는“치료 보조”또는“치료 보조제”의 의미를 포함한다. As used herein, the term &quot; treatment &quot; includes (a) inhibiting the development of a disease, disorder or condition; (b) relief of the disease, disorder or condition; Or (c) eliminating the disease, disease or condition. The composition of the present invention has a role of suppressing, eliminating or alleviating the development of a symptom that has been induced on the gene by correcting the same gene as the wild type that has been corrected in an individual afflicted with type A hemophilia. Therefore, the composition of the present invention may be a therapeutic composition of hemophilia type A by itself, or may be administered together with other pharmacological components to be used as a therapeutic aid for the disease. Herein, the term &quot; treatment &quot; or &quot; therapeutic agent &quot; includes the meaning of &quot; therapeutic aid &quot;

본 명세서에서 용어“투여”또는“투여하다”는 본 발명의 조성물의 치료적 유효량을 대상체에 직접적으로 투여함으로써 대상체의 체내에서 동일한 양이 형성되도록 하는 것을 말한다. 따라서, 용어“투여하다”는 본 발명의 유효성분인 유도만능 줄기세포 또는 이를 재분화시킨 성체세포를 주입 또는 이식(transplantation)하는 것을 포함하므로, 용어“투여하다”는“주입하다”또는“이식하다”와 같은 의미로 사용된다.The term &quot; administering &quot; or &quot; administering &quot; as used herein refers to the administration of a therapeutically effective amount of a composition of the present invention directly to a subject to form the same amount in the body of the subject. Thus, the term &quot; administering &quot; is used to refer to the use of the term &quot; injected &quot; or &quot; transplantation &quot; as it includes injecting or transplanting adult pluripotent stem cells "Is used in the same sense.

조성물의“치료적 유효량”은 조성물을 투여하고자 하는 대상체에게 치료적 또는 예방적 효과를 제공하기에 충분한 추출물의 함량을 의미하며, 이에 “예방적 유효량”을 포함하는 의미이다. 본 명세서에서 용어“대상체”는 제한없이 인간, 마우스, 래트, 기니아 피그, 개, 고양이, 말, 소, 돼지, 원숭이, 침팬지, 비비 또는 붉은털 원숭이를 포함한다. 구체적으로는, 본 발명의 대상체는 인간이다. A &quot; therapeutically effective amount &quot; of a composition means an amount of extract sufficient to provide a therapeutic or prophylactic effect to the subject to which the composition is to be administered, including a &quot; prophylactically effective amount &quot;. As used herein, the term &quot; subject &quot; includes without limitation humans, mice, rats, guinea pigs, dogs, cats, horses, cows, pigs, monkeys, chimpanzees, baboons or rhesus monkeys. Specifically, the object of the present invention is human.

본 발명의 조성물이 약제학적 조성물로 제조되는 경우, 본 발명의 약제학적 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체를 포함한다. 본 발명의 약제학적 조성물에 포함되는 약제학적으로 허용되는 담체는 제제 시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘, 미네랄 오일, 식염수, PBS(phosphate buffered saline) 또는 배지 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.When the composition of the present invention is manufactured from a pharmaceutical composition, the pharmaceutical composition of the present invention includes a pharmaceutically acceptable carrier. The pharmaceutically acceptable carriers to be contained in the pharmaceutical composition of the present invention are those conventionally used in the formulation and include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, acacia rubber, calcium phosphate, alginate, gelatin, But are not limited to, calcium silicate, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrup, methylcellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, mineral oil, saline, or a medium, but are not limited thereto.

본 발명의 약제학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약제학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다. The pharmaceutical composition of the present invention may further contain a lubricant, a wetting agent, a sweetening agent, a flavoring agent, an emulsifying agent, a suspending agent, a preservative, etc. in addition to the above components. Suitable pharmaceutically acceptable carriers and formulations are described in detail in Remington ' s Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995).

본 발명의 약제학적 조성물은 비경구 투여할 수 있으며, 구체적으로는 혈관 내(intravascular) 투여를 할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention can be administered parenterally, specifically, intravascularly.

본 발명의 약제학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있다. 본 발명의 약제학적 조성물의 일반적인 투여량은 성인 기준으로 1일 당 102-1010 세포이다.The appropriate dosage of the pharmaceutical composition of the present invention may vary depending on factors such as the formulation method, administration method, age, body weight, sex, pathological condition, food, administration time, administration route, excretion rate, . Typical dosages of the pharmaceutical compositions of this invention are 10 &lt; 2 &gt; -10 &lt; 10 &gt; cells per day on an adult basis.

본 발명의 약제학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액, 시럽제 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 산제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may be formulated into a unit dose form by formulating it using a pharmaceutically acceptable carrier and / or excipient according to a method which can be easily carried out by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Or by intrusion into a multi-dose container. The formulations may be in the form of solutions, suspensions, syrups or emulsions in oils or aqueous media, or in the form of excipients, powders, powders, granules, tablets or capsules, and may additionally contain dispersing or stabilizing agents.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 폴리펩타이드 또는 상기 폴리펩타이드를 인코딩하는 뉴클레오타이드를 포함하는 혈액 응고인자 Ⅷ(F8) 유전자의 역위 유도용 조성물을 제공한다:According to another aspect of the present invention, there is provided a composition for inducing the inverse of the blood coagulation factor VIII (F8) gene comprising a polypeptide comprising the nucleotide encoding the polypeptide or the polypeptide:

(a) 한 쌍의 엔도뉴클레아제; (a) a pair of endonuclease;

(b) 상기 (a)중의 하나에 연결되고, F8 유전자 상의 제1 위치의 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열을 포함하는 TAL(transcription activator-like) 이펙터 도메인: 및 (b) a transcription activator-like effector domain comprising an amino acid sequence linked to one of (a) and specifically binding to a nucleotide sequence at a first position on the F8 gene; and

(c) 상기 (a)중의 하나에 연결되고, F8 유전자 상의 제2 위치의 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열을 포함하는 TAL(transcription activator-like) 이펙터 도메인으로서, 상기 제1 위치 및 제2 위치는 각각 15-25 bp 길이를 가지며 서로 10-20bp 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 조성물.(c) a transcription activator-like (TAL) effector domain comprising an amino acid sequence linked to one of the abovementioned (a) and specifically binding to a nucleotide sequence at a second position on the F8 gene, 2 positions are each 15-25 bp in length and are 10-20 bp apart from each other.

본 발명에서 이용되는 각 구성에 대해서는 이미 상술하였으므로, 과도한 중복을 피하기 위해 그 기재를 생략한다.Since each configuration used in the present invention has already been described above, the description thereof will be omitted in order to avoid excessive duplication.

본 발명에 따르면, 본 발명의 방법을 역위가 발생한 환자 세포를 출발물질로 사용할 경우 발생한 역위의 재역위, 즉 교정을 유도할 수 있으나, 반대로 정상인의 세포를 출발물질로 이용할 경우 역위를 유도할 수 있다. 따라서, 정상 유전자형을 가지는 세포를 출발 세포로 이용함으로써 본 발명은 인위적 혈우병 세포를 효율적으로 수득하는 유용한 리서치 툴(research tool)이 될 수 있다. In accordance with the present invention, the method of the present invention can induce recurrence or correction of inversions occurring when a patient cell in which an inversion occurs is used as a starting material, but conversely, when using normal cells as a starting material, have. Therefore, by using a cell having a normal genotype as a starting cell, the present invention can be a useful research tool for efficiently obtaining an artificial hemophilia cell.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명의 조성물을 정상인의 체세포에 도입하는 단계를 포함하는 혈액 응고인자 Ⅷ(F8) 유전자의 역위 유도 방법을 제공한다. According to still another aspect of the present invention, there is provided a method for inducing an inverse of the blood coagulation factor VIII (F8) gene, comprising introducing the composition of the present invention into a somatic cell of a normal person.

본 발명에서 이용되는 각 조성물 및 단계에 대해서는 이미 상술하였으므로, 과도한 중복을 피하기 위해 그 기재를 생략한다.
Since each composition and step used in the present invention has already been described above, the description thereof is omitted in order to avoid excessive overlapping.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(a) 본 발명은 정상 혈액 응고인자 Ⅷ(F8) 유전자의 역위 유발 방법, 역위가 발생한 혈액 응고인자 Ⅷ(F8) 유전자의 역위 교정 방법 및 이를 이용하여 제작된 역위가 교정된 A형 혈우병 환자-유래 유도만능 줄기세포를 제공한다.(a) The present invention relates to a method for inversion of normal blood coagulation factor VIII (F8) gene, a method for inversion of blood coagulation factor VIII (F8) gene inversion, Derived derived pluripotent stem cells.

(b) 본 발명의 방법은 중증 A형 혈우병의 원인 중 하나인 F8 유전자의 인트론 1의 역위를 효율적으로 재현함으로써, A형 혈우병의 발병기작 연구 및 치료제 스크리닝을 위한 리서치 툴(research tool)로서 유용하게 이용될 수 있다. (b) The method of the present invention efficiently reproduces the inversion of intron 1 of the F8 gene, which is one of the causes of severe A-type hemophilia, and thus is useful as a research tool for investigating the pathogenesis mechanism of hemophilia A and for screening therapeutic agents Lt; / RTI &gt;

(c) 본 발명의 방법으로 제작된 역위-교정 유도만능 줄기세포는 정상 유전자 또는 단백질 전달을 통한 제한적인 방법에 의하지 않고 돌연변이가 발생한 유전자형을 야생형과 같은 상태로 복구시킴으로서, A형 혈우병에 대한 효율적이고 근원적인 치료가 가능하게 한다.
(c) The inverse-proof inducible pluripotent stem cells prepared by the method of the present invention are useful for restoring the mutant genotype to a wild-type state without restricting the normal gene or protein transfer, And enables the underlying treatment.

도 1은 에피좀 리프로그래밍 벡터를 이용하여 HDF로부터 iPSC 클론을 제작한 결과를 나타낸 그림이다. 도 1a는 확장된 인간 iPSC(Epi3 클론)의 형태를 보여주는 그림이다(스케일 바, 200μm). 도 1b는 iPSC(Epi3 클론)에 대한 알칼린 포스파타아제 염색결과이다(스케일 바, 500μm). 도 1c는 확립된 iPSC 세포주(Epi1tEpi8)에 남아있는 에피좀 벡터(EBNA-1) 서열을 검출한 결과를 보여준다. GAPDH 유전자는 분리된 전체 DNA에 대한 대조군으로 사용되었다. 전기천공 전(na)과 후(6일)에 세포로부터 분리된 전체 DNA가 각각 에피좀 벡터 DNA에 대한 음성 및 양성 대조군으로 각각 사용되었다. 레트로바이러스-유래 야생형 iPSC 세포주(iPSC1)도 음성 대조군으로서 분석되었다. 도 1d는 면역세포화학을 통해 인간 ESC-특이적 마커인 OCT4 및 SSEA-4의 발현을 검출한 결과를 보여준다. DAPI 신호는 이미지 내 전체 세포를 나타낸다(스케일 바, 100 μm). 도 1e는 OCT4, SOX2, LIN28, NANOG 및 GAPDH의 전사 수준을 측정하기 위해 유전자-특이적 프라이머(표 3)를 이용하여 RT-PCR 분석을 한 결과를 나타낸다. mRNA 수준은 HDFs, 인간 ES 세포주(H9), 야생형 iPSC 세포주(WT-iPSCEpi3) 및 WT-iPSCEpi3 세포주(1, HDFs; 2, H9; 3, WT-iPSC; 4, Inv 1; 5, Inv 2)에서 유래한 역위 클론(Inv 1 및 Inv 2) derived from the WT-iPSCEpi3 세포주(1, HDFs; 2, H9; 3, WT-iPSC; 4, Inv 1; 5, Inv 2)에서 측정하였다. 도 1f는 qPCR을 통해 각 세포에서의 OCT4, SOX2 및 LIN28 mRNA를 정량화한 결과로서, GAPDH 발현을 기준으로 표준화하였다. 도 1g는 외배엽(Nestin), 중배엽[α-SMA(α-smooth muscle actin), 및 내배엽[AFP(α-fetoprotein)] 마커 단백질의 발현을 보여준다(스케일 바, 50μm).
도 2는 HEK 293T 세포에서의 F8 유전자의 TALEN-매개 역위를 보여주는 그림이다. 도 2a는 A형 혈우병 환자에서 나타나는 염색체 역위의 예상 메카니즘이다. F8 유전자에 해당하는 140-kbp 염색체 분절의 역위는 반대방향에서 유래한 두 개의 상동부위(F8 유전자의 1번 인트론에 위치한 homolog 1 및 140-kbp 업스트림 부위에 위치하는 homolog 2)와 관련되어 있다. 붉은색 삼각형은 TALEN 타겟부위를, 화살표는 140-kbp 역위를 검출하기 위해 설계된 프라이머를 각각 나타낸다. 도 2b는 11개 TALEN 쌍의 T7E1 분석결과를 나타낸다. T7E1에 의해 절단된 DNA 밴드의 예상 위치는 별표로 표시하였다.
도 3은 iPSC의 F8 좌위의 TALEN-매개 역위를 보여주는 그림이다. 도 3a는 4개의 역위 클론의 지놈 DNA에 대한 PCR 분석결과를 나타낸다. A형 혈우병 환자 세포(Pa) 및 야생형 iPSC(WT)에서 분리한 지놈 DNA 시료를 각각 역위 또는 정상 유전자형에 대한 양성 대조군으로 이용하였다. 도 3b는 역위 클론의 변곡점 연결부(breakpoint junction)의 DNA 서열을 나타내는 그림이다. TALEN 결합부위는 붉은색(homolog 1) 또는 파란색(homolog 2)으로 표시하였다.
도 4는 F8 유전자 역위의 복구(reversion)를 보여주는 그림이다. 세 개의 반복 클론으로부터 수득한 지놈 DNA에 대해 PCR 분석을 수행하였다(도 4a). A형 혈우병 환자 세포(Pa) 또는 야생형 iPSC(WT)로부터 분리한 지놈 DNA를 역위 또는 정상 유전자형을 위한 양성 대조군으로 각각 사용하였다. 도 4b는 반복 클론에서의 변곡점 연결부(breakpoint junction) DNA 서열을 보여주는 그림이다. TALEN 결합부위는 붉은색(junction 1) 또는 파란색(junction 2)로 나타내었다. 대쉬는 삭제된 염기를 나타낸다. 도 4c는 반복 클론(클론 1 및 3)에서 두 개의 TALEN 결합부위 사이의 서열(각각 상동체 1 및 2)에 대한 크로마토그램을 각각 나타낸다.
도 5는 역위 및 반복 클론의 특성을 분석한 결과를 보여주는 그림이다. 도 5a는 역위 및 반복 클론에서 유래된 세포에서의 F8 유전자 발현을 보여준다. PCR을 통해 야생형 iPSCs(WT), 역위 클론 (Inv 1 및 2) 및 반복 클론(Rev 1, 2, 및 3)에서 유래된 세포에서의 F8 및 외배엽 마커 유전자(FOXA2 및 Sox17)의 발현을 검출하였다. GAPDH를 로딩 대조군으로 사용하였다. 도 5b는 역위 및 반복 클론에서 분화된 상피세포의 F8 단백질 발현을 보여주는 그림이다. 분화된 세포를 고정하고 지시된 항체로 염색하였다. DAPI 신호는 이미지 내 전체 세포를 나타낸다(FⅧ, F8 단백질; vWF, von Willebrand factor(성숙 상피마커 단백질); 스케일 바, 100 μm).
도 6은 에피솜 리프로그래밍 벡터를 이용하여 제작된 인간 iPSCs의 특성을 분석한 결과를 나타내는 그림이다. 핵형 분석은 10계대(Epi3) 및 12계대(Epi8)의 WT-iPSC 세포주의 염색체에 대하여 수행하였다(도 6a). 인간 ESC-특이적 표면 마커인 Nanog 및 TRA-1-60의 발현을 면역세포화학 분석을 통해 측정하였다(도 6b). DAPI 신호는 이미지 내 전체 세포를 나타낸다(스케일 바, 100 μm). 도 6c는 외배엽(Pax6), 중배엽(Brachyury) 및 내배엽(HNF3β) 표지 단백질의 발현을 보여준다(스케일 바, 50 μm).
도 7은 타겟팅된 역위의 빈도를 보여주는 그림이다. 타겟팅된 역위의 빈도를 디지털 PCR을 이용하여 측정하였다(도 7a). TALEN-인코딩 플라스미드로 형질전환된 세포에서 분리한 지놈 DNA 시료를 순차적으로 희석하여 디지털 PCR 분석을 수행하였다. ZFNs(zinc-finger nucleases) 또는 TALEN으로 유발된 염색체 역위의 빈도를 측정하였다(도 7b). Z10은 F8 유전자의 1번 인트론 상동체를 타겟팅하는 ZFN 쌍이다. 140-kbp 역위의 빈도는 디지털 PCR로 측정하였다. 상한과 하한은 신뢰구간 95%를 나타낸다.
도 8은 TALEN 오프-타겟 효과를 분석한 결과를 보여주는 그림이다. 본 발명에서 설계된 TALEN의 잠재적인 오프-타겟 부위는 인 실리코에서 탐색하였다. TALEN 타겟 부위와 가장 유사한 3개의 잠재적인 오프-타겟 부위를 선정하여 T7E1 분석을 수행함으로써 이들 부위에서의 오프-타겟 절단여부를 확인하였다.
도 9는 역위 및 반복 클론에서의 인간 ES 마커의 발현을 보여주는 그림이다. 야생형 iPSC 세포주(WT-iPSCEpi3), 역위 클론(Inv 1) 및 반복 클론(Rev 1, 2 및 3)의 Oct4, Sox2 및 Lin28 mRNA 수준을 정량적 PCR (qPCR)로 측정하였다. GAPDH mRNA를 표준화에 사용하였다.
도 10은 역위 및 반복 클론의 인 비트로 분화를 보여주는 그림이다. 마커 단백질의 발현은 각각 역위 클론(상단) 및 반복 클론(하단)에서의 외배엽(βⅢ-튜불린), 중배엽[α-SMA(α-smooth muscle actin)] 및 내배엽[AFP(α-feto단백질) 및 HNF3β]을 나타낸다(스케일 바, 50 μm).
FIG. 1 is a diagram showing the result of producing an iPSC clone from HDF using an episomal reprogramming vector. 1A is a diagram showing the shape of an extended human iPSC (Epi3 clone) (scale bar, 200 mu m). Figure Ib is the result of alkaline phosphatase staining for iPSC (Epi3 clone) (scale bar, 500 mu m). Figure 1c shows the detection of the remaining episomal vector (EBNA-1) sequence in the established iPSC cell line (Epi1tEpi8). The GAPDH gene was used as a control for the isolated total DNA. Total DNA isolated from cells before and after electrophoresis (na) and after (6 days), respectively, were used as negative and positive control for episomal vector DNA, respectively. The retrovirus-derived wild type iPSC cell line (iPSC1) was also analyzed as a negative control. FIG. 1d shows the results of detecting the expression of human ESC-specific markers OCT4 and SSEA-4 through immunocytochemistry. The DAPI signal represents the entire cell in the image (scale bar, 100 μm). Figure 1e shows the results of RT-PCR analysis using gene-specific primers (Table 3) to measure the transcription levels of OCT4, SOX2, LIN28, NANOG and GAPDH. 3, WT-iPSC; 4, Inv 1; 5, Inv 2) and the wild type iPSC cell line (WT-iPSCEpi3) and the WT-iPSCEpi3 cell line (1, HDFs; 2, H9; 3, WT-iPSC; 4, Inv 1; 5, Inv 2) derived from the inverted clone (Inv 1 and Inv 2) derived from the WT-iPSCEpi3 cell line (1, HDFs; Figure 1f normalizes the expression of GAPDH as a result of quantifying OCT4, SOX2 and LIN28 mRNA in each cell via qPCR. Figure 1g shows the expression of ectoderm (Nestin), mesenchymal (? -Smooth muscle actin), and endoderm [AFP (? -Fetoprotein)] marker proteins (scale bar, 50 μm).
Figure 2 is a graph showing the TALEN-mediated inversion of the F8 gene in HEK 293T cells. Figure 2a is a predictive mechanism of chromosome inversion in patients with type A haemophilia. The inverse of the 140-kbp chromosomal segment corresponding to the F8 gene is associated with two homologous sites from the opposite direction (homolog 1 located in the intron 1 of the F8 gene and homolog 2 located in the 140-kbp upstream region). Red triangles represent the TALEN target site, and arrows represent the primers designed to detect the 140-kbp inversion, respectively. Figure 2b shows the T7E1 assay results for 11 TALEN pairs. The predicted positions of the DNA bands cleaved by T7E1 are marked with an asterisk.
Fig. 3 is a diagram showing the TALEN-mediated inversion of the F8 seat of the iPSC. FIG. 3A shows PCR analysis results of genomic DNA of four inverted clones. Genomic DNA samples isolated from type A haemophilia patient (Pa) and wild type iPSC (WT) were used as a positive control for inverse or normal genotype, respectively. FIG. 3B is a diagram showing a DNA sequence of a breakpoint junction of an inverted clone. The TALEN binding site was designated as red (homolog 1) or blue (homolog 2).
Figure 4 is a diagram showing the reversion of the F8 gene inversion. PCR analysis was performed on genomic DNA obtained from three repeat clones (Fig. 4A). Genomic DNA isolated from type A haemophilia patient cells (Pa) or wild type iPSC (WT) was used as a positive control for inverted or normal genotype, respectively. FIG. 4B is a view showing a DNA sequence of a breakpoint junction in a repeated clone. FIG. The TALEN binding site is shown as red (junction 1) or blue (junction 2). The dash represents deleted bases. Figure 4C shows chromatograms for sequences between two TALEN binding sites (homologs 1 and 2, respectively) in repeated clones (clones 1 and 3).
FIG. 5 is a graph showing the results of analysis of inverse and repeated clone characteristics. FIG. Figure 5A shows F8 gene expression in cells derived from inverted and repeated clones. Expression of F8 and ectodermal marker genes (FOXA2 and Sox17) in cells derived from wild-type iPSCs (WT), inverted clones (Inv 1 and 2) and repeated clones (Rev 1, 2, and 3) . GAPDH was used as a loading control. FIG. 5B is a graph showing F8 protein expression of epithelial cells differentiated in inverse and repeated clones. The differentiated cells were fixed and stained with the indicated antibody. The DAPI signal represents the entire cell in the image (FVIII, F8 protein, vWF, von Willebrand factor (mature epithelial marker protein);
FIG. 6 is a graph showing the results of analyzing characteristics of human iPSCs prepared using an episomal programming vector. Karyotype analysis was performed on the chromosomes of the WT-iPSC cell line of Episodes 10 (Epi3) and Epis8 (Epi8) (Fig. 6A). Expression of human ESC-specific surface markers Nanog and TRA-1-60 was measured by immunocytochemistry (Fig. 6b). The DAPI signal represents the entire cell in the image (scale bar, 100 μm). Figure 6c shows the expression of ectoderm (Pax6), mesenchymal (Brachyury) and endoderm (HNF3 [beta]) labeled proteins (scale bar, 50 [mu] m).
Figure 7 is a graph showing the frequency of the targeted inversions. The frequency of the targeted inversion was measured using digital PCR (Fig. 7A). Genomic DNA samples isolated from TALEN-encoding plasmid-transformed cells were serially diluted and subjected to digital PCR analysis. The frequency of chromosome inversions induced by ZFNs (zinc-finger nucleases) or TALEN was measured (Fig. 7B). Z10 is a ZFN pair targeting the intron homolog of homology with the F8 gene. The frequency of the 140-kbp inversion was measured by digital PCR. The upper and lower limits represent the confidence interval of 95%.
FIG. 8 is a graph showing the result of analyzing the TALEN off-target effect. FIG. The potential off-target sites of TALEN designed in the present invention have been explored in the in silico . Three potential off-target sites that were most similar to the TALEN target site were selected and subjected to T7E1 analysis to confirm off-target cleavage at these sites.
Figure 9 shows the expression of human ES markers in inverted and repeated clones. Oct4, Sox2 and Lin28 mRNA levels of wild-type iPSC cell line (WT-iPSCEpi3), inverted clone (Inv 1) and repeated clones (Rev 1, 2 and 3) were measured by quantitative PCR (qPCR). GAPDH mRNA was used for standardization.
10 is an illustration showing the in vitro differentiation of the inverted and repeated clones. The expression of the marker protein is expressed in ectoderm (α-smooth muscle actin) and endoderm (AFP (α-feto protein) in the inverse clone (upper) and repeated clones And HNF3 [beta]] (scale bar, 50 [mu] m).

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. 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 in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

실험방법Experimental Method

플라스미드 인코딩 TALEN. Plasmid encoding TALEN.

본 발명에서 이용되는 TALEN 플라스미드는 원-스탑 Golden-Gate 어셈블리를 위해 구축된 TAL 이펙터 어레이 플라스미드를 이용하여 종래에 보고된 방법으로 합성하였다(12). 각각의 TALEN 플라스미드는 RVD 모듈의 어레이인 AvrBs3의 N-말단 135 아미노산, 4개의 RVD halfrepeats 중의 하나, 그리고 Sharkey FokI 도메인을 인코딩한다(45). TALEN 사이트는 F8 유전자의 1번 인트론 상동체를 타겟팅하도록 설계되었다; 잠재적인 오프-타겟 사이트는 종래 보고된 방법에 따라 동정하였다(12).
The TALEN plasmid used in the present invention was synthesized by a conventionally reported method using a TAL effector array plasmid constructed for a one-stop Golden-Gate assembly (12). Each TALEN plasmid encodes the N-terminal 135 amino acids of AvrBs3, an array of RVD modules, one of the four RVD halfrepeats, and the Sharkey FokI domain (45). The TALEN site was designed to target the intron homolog of the F8 gene, intron 1; Potential off-target sites were identified according to previously reported methods (12).

A형 혈우병 환자로부터 지놈 DNA의 분리.Isolation of genomic DNA from patients with type A haemophilia.

서울대학교 연구윤리 심의위원회의 승인 하에 A형 혈우병 환자의 혈액 세포를 분석하였다. 혈액 시료는 한국 혈우재단에서 제공받았으며, 지놈 DNA는 종래에 보고된 방법으로 분리하였다(24).
Blood cells of type A hemophilia patients were analyzed under the approval of Seoul National University Research Ethics Review Committee. Blood samples were obtained from the Korea Hemophilia Foundation, and genomic DNA was isolated by conventional methods (24).

타겟팅된 역위의 빈도 측정. Measures the frequency of targeted inversions.

타겟팅된 역위의 빈도를 디지털 PCR 분석을 통해 종래에 보고된 방법으로 측정하였다(23). TALEN 플라스미드로 형질전환된 세포에서 분리한 지놈 DNA 시료를 순차적으로 희석하고, 희석한 시료에 대해 적절한 프라이머를 사용하여 nested PCR을 수행하였다(표 1). 각 희석 시점에서의 양성 밴드의 분절을 카운팅하였고, 결과를 Extreme Limiting Dilution Analysis 프로그램을 이용하여 분석하였다(46).
The frequency of the targeted inversion was measured by digital PCR analysis in a conventionally reported method (23). Genomic DNA samples isolated from TALEN plasmid-transformed cells were sequentially diluted and nested PCR was performed on the diluted samples using appropriate primers (Table 1). Positive band segments at each dilution were counted and the results were analyzed using the Extreme Limiting Dilution Analysis program (46).

본 발명에서 사용된 프라이머The primers used in the present invention 프라이머 명칭Name of the primer 서열(5’ to 3’)The sequence (5 'to 3') 사용된 실험Experiments used homolog 1-1Fhomolog 1-1F AAATCACCCAAGGAAGCACAAAATCACCCAAGGAAGCACA Inversion and ReversionInversion and Reversion homolog 1-1Rhomologue 1 R TGGCATTAACGTATTACTTGGAGATGGCATTAACGTATTACTTGGAGA Inversion and ReversionInversion and Reversion homolog 2-2Fhomolog 2-2F GGCAGGGATCTTGTTGGTAAAGGCAGGGATCTTGTTGGTAAA Inversion and ReversionInversion and Reversion homolog 2-2Rhomolog 2-2R TGCTGAGCTAGCAGGTTTAATGTGCTGAGCTAGCAGGTTTAATG Inversion and ReversionInversion and Reversion GAPDH-F GAPDH- F CCCCTCAAGGGCATCCTGGGCTACCCCTCAAGGGCATCCTGGGCTA qPCR and RT-PCRqPCR and RT-PCR GAPDH-R GAPDH -R GAGGTCCACCACCCTGTTGCTGTAGAGGTCCACCACCCTGTTGCTGTA qPCR and RT-PCRqPCR and RT-PCR Oct4-F Oct4- F CCTCACTTCACTGCACTGTACCTCACTTCACTGCACTGTA qPCRqPCR Oct4-R Oct4- R CAGGTTTTCTTTCCCTAGCTCAGGTTTTCTTTCCCTAGCT qPCRqPCR Sox2-F Sox2- F CCCAGCAGACTTCACATGTCCCAGCAGACTTCACATGT qPCRqPCR Sox2-R Sox2- R CCTCCCATTTCCCTCGTTTTCCTCCCATTTCCCTCGTTTT qPCRqPCR Lin28-F Lin28- F AGCCAAGCCACTACATTCAGCCAAGCCACTACATTC qPCRqPCR Lin28-R Lin28- R AGATACGTCATTCGCACAAGATACGTCATTCGCACA qPCRqPCR Nanog-F Nanog- F TGAACCTCAGCTACAAACAGTGAACCTCAGCTACAAACAG qPCRqPCR Nanog-R Nanog- R TGGTGGTAGGAAGAGTAAAGTGGTGGTAGGAAGAGTAAAG qPCRqPCR F8-F F8- F CTGCTTTAGTGCCACCAGAAGACTGCTTTAGTGCCACCAGAAGA RT-PCRRT-PCR F8-R F8- R GACTGACAGGATGGGAAGCCGACTGACAGGATGGGAAGCC RT-PCRRT-PCR FOXA2-F FOXA2- F CTACGCCAACATGAACTCCACTACGCCAACATGAACTCCA RT-PCRRT-PCR FOXA2-R FOXA2- R AAGGGGAAGAGGTCCATGATAAGGGGAAGAGGTCCATGAT RT-PCRRT-PCR Sox17-F Sox17- F AGCGCCCTTCACGTGTACTAAGCGCCCTTCACGTGTACTA RT-PCRRT-PCR Sox17-R Sox17- R CTTGCACACGAAGTGCAGATCTTGCACACGAAGTGCAGAT RT-PCRRT-PCR GAPDH-F GAPDH- F GAACATCATCCCTGCCTCTACTGGAACATCATCCCTGCCTCTACTG iPS generation (PCR)iPS generation (PCR) GAPDH-R GAPDH -R CAGGAAATGAGCTTGACAAAGTGGCAGGAAATGAGCTTGACAAAGTGG iPS generation (PCR)iPS generation (PCR) EBNA-1-F EBNA-1- F ATGGACGAGGACGGGGAAGAATGGACGAGGACGGGGAAGA iPS generation (PCR)iPS generation (PCR) EBNA-1-R EBNA-1- R GCCAATGCAACTTGGACGTTGCCAATGCAACTTGGACGTT iPS generation (PCR)iPS generation (PCR) 293-F293-F GAGCAGGGAGGCAAGAATTAGAGCAGGGAGGCAAGAATTA TALENs activity screeningTALENs activity screening 293-R293-R TGAGGGAAAACGCATCTAGGTGAGGGAAAACGCATCTAGG TALENs activity screeningTALENs activity screening

세포 배양 Cell culture

HEK 293T/17(ATCC; CRL-11268) 및 성인 HDFs(Invitrogen; C-004-5C)를 FBS(10% vol/vol) 및 항생제(1%)가 보충된 DMEM에서 배양하였다. WiCell에서 구입한 인간 ESC(hESC) 세포주(H9), 레트로바이러스-유래 야생형 iPSCs(iPSC1), 및 본 발명에서 제작한 iPSC는 20%(vol/vol) 녹아웃 혈청 대체물(Invitrogen), 4.5 g/L L-글루타민, 1% 비필수 아미노산, 0.1 mM 2-머캅토에탄올 및 4 ng/mL bFGF(basic fibroblast growth factor, PeproTech)가 보충된 DMEM/F12 배지로 구성된 hESC 배양액에서 종래에 보고된 방법대로 유지하였다(47, 48).
HEK 293T / 17 (ATCC; CRL-11268) and adult HDFs (Invitrogen; C-004-5C) were cultured in DMEM supplemented with FBS (10% vol / vol) and antibiotic (1%). The human ESC (hESC) cell line (H9) purchased from WiCell, the retrovirus-derived wild-type iPSCs (iPSC1) and the iPSCs prepared in the present invention were cultured in a 20% (vol / vol) knockout serum substitute (Invitrogen), 4.5 g / HESC culture medium consisting of DMEM / F12 medium supplemented with L-glutamine, 1% nonessential amino acid, 0.1 mM 2-mercaptoethanol and 4 ng / ml bFGF (basic fibroblast growth factor, PeproTech) (47, 48).

HEK 293T 세포에서 F8 좌위를 타겟팅하는 TALEN의 확인Identification of TALEN targeting F8 locus in HEK 293T cells

본 발명에서 설계된 TALEN의 유전자-조작 활성을 확인하기 위하여, 각각의 TALEN 쌍을 HEK 293T 세포에 형질전환하고, 이들의 활성을 T7E1 분석을 통해 측정하였다(10). F8 좌위를 타겟팅하는 TALEN에 의해 유도된 역위의 빈도를 측정하기 위하여, HEK 293T/17 세포를 80% 컨플루언시로 씨딩하고 이후 리포펙타민 2000(Invitrogen)을 이용하여 TALEN-인코딩 플라스미드로 형질전환하였다. 지놈 DNA 시료를 분리하고 종래 보고된 방법으로 PCR 분석을 하여 염색체 역위를 확인하였다(23).
To confirm the gene-manipulated activity of TALEN designed in the present invention, each TALEN pair was transformed into HEK 293T cells and their activity was measured by T7E1 analysis (10). HEK 293T / 17 cells were seeded at 80% confluence and then transfected with a TALEN-encoding plasmid using Lipofectamine 2000 (Invitrogen) to measure the frequency of TALEN-induced inversion targeting the F8 locus Respectively. Genomic DNA samples were isolated and the chromosomal inversion was confirmed by PCR analysis using a previously reported method (23).

iPSC의 제작 및 세 개의 배엽으로의 인 비트로 분화 Production of iPSC and differentiation into in vitro into three embryos

특정 리프로그래밍 인자를 인코딩하는 에피좀 벡터를 보고된 방법에 따라 사용하였다(49). 요약하면, 10% FBS가 보충된 DMEM에서 자란 HDF를 미세천공 시스템(Neon; Invitrogen)을 통해 제조사의 설명서에 따라 에피좀 벡터(총 3μg)를 전기천공하였다. 1,650볼트 전압으로 10분간 3회 펄스를 가한 뒤, 세포를 DMEM(10% FBS 포함)에서 추가로 배양하였다. 형질전환 7일 뒤, 세포를 피더 층으로 옮겼다. hESC와 유사한 형태를 보이는 iPSC 콜로니를 기계장치로 집어올려 특성분석을 위해 더 배양하였다. Episomal vectors encoding specific reprogramming factors were used according to the reported method (49). In summary, HDF grown in DMEM supplemented with 10% FBS was electroporated with an episome vector (total 3 μg) according to the manufacturer's instructions through a micropore system (Neon; Invitrogen). After a pulse of 3 times for 10 minutes at a voltage of 1,650 volts, the cells were further cultured in DMEM (10% FBS). After 7 days of transformation, the cells were transferred to the feeder layer. iPSC colonies, which resemble hESCs, were picked up as machinery and further cultured for characterization.

iPSC는 인 비트로에서 공지의 방법을 이용하여 세 개의 배엽으로 분화시켰다(50, 51). Ⅳ형 콜라게나아제(Invitrogen)를 통해 부분적으로 iPSC를 분리시킴으로써 형성된 배아체(Embryoid bodies, EBs)를 초저흡착 플레이트((Ultralow attachment plate, Corning)으로 옮기고 20%(vol/vol) 녹아웃 혈청(Invitrogen), 4.5 g/L L-글루타민, 1% 비필수 아미노산, 0.1 mM 2-머캅토에탄올 및 5% FBS가 보충된 DMEM/F12 (1:1) 배지에서 배양하였다. 상기 조건에서 1주일 간 배양 후, EB를 마트리젤-코팅 디쉬에 부착시키고 10일간 더 배양하였다. EB가 세가지 배엽을 대표하는 세포로 자발적으로 분화되는지 여부는 적절한 항체를 이용한 면역염색을 통해 조사하였다.
The iPSC is expressed in vitro using three well known methods: (50, 51). Embryoid bodies (EBs) formed by partially isolating iPSCs via type IV collagenase (Invitrogen) were transferred to an ultralow attachment plate (Corning) and resuspended in 20% (vol / vol) knockout serum (Invitrogen ), 4.5 g / L L-glutamine, 1% non-essential amino acid, 0.1 mM 2-mercaptoethanol and 5% FBS in DMEM / F12 (1: After that, the EBs were attached to a matrigel-coated dish and cultured for another 10 days. Whether or not EBs were spontaneously differentiated into cells representative of three embryos were examined through immunostaining using an appropriate antibody.

iPSC의 분화. Differentiation of iPSC.

종래 보고된 방법에 따라 iPSC를 내배엽 계열로 분화시켰다(52). 요약하면, iPSC 콜로니를 mTeSR-1 hESC 성장배지(StemCell Technology)에서 무 지지세포 환경(feeder free)으로 배양하였다. 확실한 내배엽 세포를 수득하기 위해 미분화 iPCS를 100 ng/mL 액티빈 A(PeproTech) 및 5μM 포스파티딜이노시톨 3-카이네이즈 억제제(LY-294002; Sigma)가 보충된 RPMI/B27 (RPMI-1640는 Sigma, B27은 Invitrogen에서 구입) 배지에서 5일 간 배양하였다. 내배엽으로 분화된 세포를 채집하여 총 RNA를 분리하고, cDNA 합성을 위한 주형으로 사용하였다. IPSCs were differentiated into endoderm lines according to the previously reported method (52). In summary, iPSC colonies were cultured in mTeSR-1 hESC growth medium (StemCell Technology) in a feeder-free environment. To obtain definite endoderm cells, undifferentiated iPCS was suspended in RPMI / B27 (RPMI-1640, Sigma, B27) supplemented with 100 ng / mL ofactin A (PeproTech) and 5 μM phosphatidylinositol 3-canine inhibitor (LY-294002; Sigma) Gt; Invitrogen) &lt; / RTI &gt; medium for 5 days. Cells differentiated into endoderm were collected and total RNA was isolated and used as a template for cDNA synthesis.

종래 보고된 방법을 조금 변형하여 iPSC를 내배엽 상피 세포로 분화시켰다(54). 요약하면, EB를 20 ng/mL BMP4(bone morphogenic protein 4, R&D Systems) 및 10 ng/mL 액티빈 A(PeproTech)가 보충된 hESC 배지에서 배양하고, EB 형성 3일 째에 EB를 마트리젤-코팅된 디쉬에 부착시킨 후 10일간 100 ng/mL VEGF(PeproTech) 및 50 ng/mL basic FGF(R&D Systems)가 보충된 배지에서 상피 세포로의 분화를 유도하였다.
IPSCs were differentiated into endodermal epithelial cells (54). Briefly, EBs were cultured in hESC medium supplemented with 20 ng / mL BMP4 (bone morphogenic protein 4, R & D Systems) and 10 ng / mL actin A (PeproTech) And then differentiated into epithelial cells in medium supplemented with 100 ng / mL VEGF (PeproTech) and 50 ng / mL basic FGF (R & D Systems) for 10 days.

iPSC의 역위 및 복구 유도를 위한 TALEN 형질전환 TALEN transformation for iPSC inversion and recovery induction

Ⅳ형 콜라겐을 처리함으로써 배양된 iPSC를 수집하였다. PBS로 세척한 뒤, 세포를 Accutase(Invitrogen)로 추가적으로 처리하여 단일세포 부유물을 생성하였다(55). 이들 단일 세포는 TALEN-인코딩 플라스미드(5 μg의 각각의 플라스미드)와 혼합하여 850 전압으로 30분 동안 펄스를 가하였다. 이후 세포를 피더 세포에 세포를 씨딩하고 10일간 배양하였다. 지놈 역위 또는 복구를 검출하기 위하여, 각각의 콜로니에서 얻은 세포를 라이시스 완충액[프로티네이즈 K를 함유하는 1× Ex-taq 완충액(pH 8.0)]에서 3시간 동안 56℃에서 파쇄하였다. 프로티네이즈 K를 불활성화한 뒤, 2μL지놈 DNA 용액을 Ex-taq DNA 중합효소(Takara) 및 특이적 프라이머를 이용하여 PCR을 하였다. PCR 산물은 아가로스젤 전기영동으로 분석하였으며, 사용된 프라이머는 표 3에 표시하였다.
The cultured iPSCs were collected by treating type IV collagen. After washing with PBS, cells were further treated with Accutase (Invitrogen) to produce single cell suspensions (55). These single cells were mixed with a TALEN-encoding plasmid (5 μg of each plasmid) and pulsed with 850 voltage for 30 minutes. Cells were then seeded into feeder cells and cultured for 10 days. To detect the genome inversion or restoration, the cells obtained from each colony were disrupted at 56 [deg.] C for 3 hours in lysis buffer [1x Ex-taq buffer (pH 8.0) containing Proteinase K]. After inactivating the proteinase K, 2 μL of the genomic DNA solution was subjected to PCR using Ex-taq DNA polymerase (Takara) and a specific primer. The PCR products were analyzed by agarose gel electrophoresis and the primers used were shown in Table 3.

세포의 클로날 퍼퓰레이션의 분리, PCR 분석 및 변곡점의 DNA 시퀀싱. Isolation of cell clonal perforations, PCR analysis and DNA sequencing of inflection points.

역위(또는 반복) 세포의 클로날 퍼퓰레이션을 분리하기 위하여, PCR을 통해 원하는 유전자 변형이 이루어진 것으로 동정된 각 콜로니를 공지된 방법을 통해 콜라게나아제 및 Accutase를 이용하여 단일 세포로 분리하고, 리플레이팅하였다. 세 번의 계대배양 후, 몇몇 클론(역위 6 클론 및 복구 4 클론)을 선정하여 시퀀싱 및 추가실험을 진행하였다. 서열 결정을 위하여, 증폭된 PCR 산물을 전기영동하고, Gel Extraction kit(SolGent)을 이용하여 아가로스젤에서 용출하고, pGEM-T 벡터(Promega)에 클로닝하였다. 클로닝된 PCR 산물은 T7 프라이머를 이용하여 시퀀싱하였다.
In order to isolate the clonal perturbation of the inverted (or repeated) cells, each of the colonies identified as having the desired gene modification by PCR was separated into single cells using collagenase and Accutase by a known method, Respectively. After three passages, several clones (6 inverted and 4 restored) were selected for sequencing and further experiments. For sequencing, amplified PCR products were electrophoresed and eluted from agarose gel using Gel Extraction kit (SolGent) and cloned into pGEM-T vector (Promega). The cloned PCR products were sequenced using T7 primers.

RNA 분리, RT-PCR 및 qPCR. RNA isolation, RT-PCR and qPCR.

TRIzol 시약(Invitrogen)을 이용하여 제조사의 설명서에 따라 세포로부터 전체 RNA를 정제하였다. DiaStar cDNA 합성 킷(SolGent)을 이용하여 총 RNA(1μg)로부터 cDNA를 합성하였다. Factor Ⅷ, FOXA2, Sox17 및 GAPDH의 발현을 확인하기 위하여, 합성된 cDNA를 주형으로 Ex-Taq (Takara)를 이용하여 PCR을 수행하였다. qPCR을 위하여, 제조사의 설명서에 따라 SYBR Premix Ex-Taq (Takara)을 사용하였다. RT-PCR 또는 qPCR을 위한 특이적 프라이머는 표 3에 나열하였다.
Total RNA was purified from the cells according to the manufacturer's instructions using TRIzol reagent (Invitrogen). CDNA was synthesized from total RNA (1 μg) using a DiaStar cDNA synthesis kit (SolGent). In order to confirm the expression of Factor VIII, FOXA2, Sox17 and GAPDH, PCR was performed using Ex-Taq (Takara) as a template for the synthesized cDNA. For qPCR, SYBR Premix Ex-Taq (Takara) was used according to the manufacturer's instructions. Specific primers for RT-PCR or qPCR are listed in Table 3.

알칼린 포스파타아제 염색 및 면역염색 Alkaline phosphatase staining and immunostaining

백혈구 알칼린 포스파타아제 염색 킷(Sigma)을 이용하여 제조사의 설명서에 따라 알칼린 포스파타아제 활성을 측정하였다. 다능성 줄기세포 마커 염색을 위해, 세포를 4% 포름알데히드 용액에 고정시키고 0.2% Triton X-100로 투과화시켰다. PBS로 세척한 뒤, 세포를 5% 정상고트 혈청 및 2% BSA를 포함하는 PBS 용액에서 배양하였다. 이후 세포를 1차 항체와 함께 2시간 동안 상온에서 배양하고, PBS로 세척한 뒤, 상온에서 1시간 동안 형광-접합 2차 항체(Alexa Fluor 488 or 594; Invitrogen)와 함께 배양하였다. 핵을 시각화하기 위해 세포를 DAPI(Vector Laboratories)를 포함하는 안티페이드 마운팅 배지에 마운팅하였다. 이미지를 캡쳐하여 Olympus IX71 현미경 또는 FSX 시스템을 통해 분석하였다.
Alkaline phosphatase activity was measured using a leukocyte alkaline phosphatase staining kit (Sigma) according to the manufacturer's instructions. For pluripotent stem cell marker staining, cells were fixed in 4% formaldehyde solution and permeabilized with 0.2% Triton X-100. After washing with PBS, cells were incubated in PBS solution containing 5% normal goat serum and 2% BSA. Cells were then incubated with primary antibody for 2 hours at room temperature, washed with PBS and incubated with fluorescent-conjugated secondary antibody (Alexa Fluor 488 or 594; Invitrogen) for 1 hour at room temperature. To visualize the nuclei, cells were mounted on an antifade mounting medium containing DAPI (Vector Laboratories). Images were captured and analyzed using an Olympus IX71 microscope or FSX system.

DNA 지문분석 및 핵형 분석. DNA fingerprint analysis and karyotype analysis.

iPSC 세포주의 피부 섬유아세포 기원을 확인하기 위하여, Gene-Analysis Institute of Human Pass Inc.에서 PCR-기반 STR(short tandem repeat) 분석을 수행하였다. 요약하면, iPSC 세포주 및 이들의 부모세포로부터 분리된 지놈서 PCR-료로부터 AmpFISTR PCR 시스템(Applied Biosystems)을 이용하여 STR 좌위를 증폭하였다. 증폭 산물은 ABI PRISM 3130XLSTR P분석기 및 Genemapper(Version 3.2; Applied Biosystems)를 이용하여 분석하였다. 핵형 조사를 위해, 염색체를 Giemsa로 염색하여 G-밴딩 분석을 하였으며, 분석에는 Chromosome Image Processing System을 사용하였다.
PCR-based STR (short tandem repeat) assays were performed at the Gene-Analysis Institute of Human Pass Inc. to identify the source of dermal fibroblasts in the iPSC cell line. Briefly, STR loci were amplified using AmpFISTR PCR system (Applied Biosystems) from iPSC cell lines and genomic PCR-products isolated from their parental cells. Amplification products were analyzed using an ABI PRISM 3130XLSTR P analyzer and Genemapper (Version 3.2; Applied Biosystems). For karyotyping, chromosomes were stained with Giemsa and analyzed by G-banding. Chromosome Image Processing System was used for analysis.

통계적 분석 Statistical analysis

데이터는 평균±표준오차로 나타내었다. 통계적 분석에 스튜던트 t 검정을 적용하였으며, P<0.05인 경우 통계적 유의성을 가지는 것으로 간주하였다.
Data are presented as means ± standard error. Student's t-test was used for statistical analysis and P <0.05 was considered statistically significant.

실험결과Experiment result

인간 iPSCs의 제작 및 특성분석.Fabrication and characterization of human iPSCs.

네가지 Yamanaka 인자를 인코딩하는 에피솜 벡터를 전기천공하여 인간 피부 섬유아세포(human dermal fibroblasts, HDFs)로부터 야생형 iPSCs를 수득하였다. 배아줄기세포(ESC)-유사 콜로니는 형질전환된 세포를 피더 세포층에 리플레이팅한 후 10일 뒤에 나타났다. 알칼린 포스파타아제 활성을 가지는 총 8개의 콜로니(Epi1-Epi8로 명명)를 선정하였다(도 1a 및 1b). 7 또는 8 계대 후 이들 클론에 에피솜 벡터가 존재하지 않음을 확인하기 위하여, 벡터 내 EBNA-1 서열에 특이적인 프라이머를 이용한 PCR을 수행하였다. 하나의 클론(Epi1)만이 EBNA-1 서열을 함유하였으며, 이에 이후 분석에서 제외되었다(도 1c). 다음으로, 두 개의 iPSC 세포주(Epi3 및 Epi8)의 핵형을 확인하였으며, 도 6a에서 보는 바와 같이 이들은 정상적인 핵형을 가졌다. 이들 iPSC가 부모 HDF로부터 유래한 것인지를 확인하기 위하여 DNA 지문 분석을 수행하였다(표 2). 이러한 초기 특성분석 후, 본 발명자들은 Epi3 세포주를 추가 실험의 대상으로 선정하였다. Wild type iPSCs were obtained from human dermal fibroblasts (HDFs) by electroporation of episomal vectors encoding four Yamanaka factors. Embryonic stem cells (ESC) -like colonies appeared 10 days after the transfected cells were replicated in the feeder cell layer. A total of eight colonies (designated Epi1-Epi8) with alkaline phosphatase activity were selected (Figures 1a and 1b). After 7 or 8 passages, PCR was carried out using a primer specific for the EBNA-1 sequence in the vector to confirm that no episome vector was present in these clones. Only one clone (Epi1) contained the EBNA-1 sequence and was subsequently excluded from analysis (Figure 1c). Next, karyotypes of two iPSC cell lines (Epi3 and Epi8) were identified and they had a normal karyotype, as shown in Figure 6a. DNA fingerprint analysis was performed to determine whether these iPSCs were derived from parental HDF (Table 2). After such initial characterization, the present inventors selected the Epi3 cell line as a subject of further experiments.

iPS 세포주에 대한 STR(short tandem repeat) 분석STR (short tandem repeat) assay for iPS cell line 좌위/세포주Locus / cell line HDFHDF Epi3Epi3 Epi4Epi4 Epi8Epi8 D8S1179D8S1179 11 1511 15 11 1511 15 11 1511 15 11 1511 15 D21S11D21S11 29 3029 30 29 3029 30 29 3029 30 29 3029 30 D7S820D7S820 10 1110 11 10 1110 11 10 1110 11 10 1110 11 CSF1POCSF1PO 11 1311 13 11 1311 13 11 1311 13 11 1311 13 D3S1358D3S1358 16 1816 18 16 1816 18 16 1816 18 16 1816 18 TH01TH01 8 98 9 8 98 9 8 98 9 8 98 9 D13S317D13S317 8 108 10 8 108 10 8 108 10 8 108 10 D16S539D16S539 9 139 13 9 139 13 9 139 13 9 139 13 D2S1338D2S1338 20 2320 23 20 2320 23 20 2320 23 20 2320 23 D19S433D19S433 13 1413 14 13 1413 14 13 1413 14 13 1413 14 vWAvWA 14 1814 18 14 1814 18 14 1814 18 14 1814 18 TPOXTPOX 8 118 11 8 118 11 8 118 11 8 118 11 D18S51D18S51 14 2414 24 14 2414 24 14 2414 24 14 2414 24 D5S818D5S818 12 1212 12 12 1212 12 12 1212 12 12 1212 12 FGAFGA 23 2623 26 23 2623 26 23 2623 26 23 2623 26

이 iPSC 세포주는 OCT4, NANOG, SSEA-4 및 TRA-1-60와 같은 전형적인 ESC 마커 단백질을 발현하였다(도 1d 및 도 6b). RT-PCR 및 정량적 PCR(qPCR) 분석결과 인간 ESC 세포주인 H9보다 Epi3 세포주에서 다능성 마커 유전자가 고발현됨을 알 수 있었다(도 1e 및 1f). 다음으로, Epi3 세포주의 분화 능력을 조사하였다. 배아체를 수득하여 젤라틴-코팅 배양접시에 부착시켜 인 비트로에서 3개의 배엽으로 자발적으로 분화되도록 하였다. 예상대로, 외배엽(Nestin 및 Pax6), 중배엽[α-SMA(α-smooth muscle actin) 및 Brachyury] 및 내배엽[AFP(α-feto단백질) 및 HNF3β(hepatocyte nuclear factor 3-β)] 계열의 마커 단백질들이 분화된 세포에서 발현되었다(도 1g 및 도 6c). 이들 데이터는 성인 HDF로부터 유래된 Epi3 세포주가 다능성을 가짐을 보여준다.
This iPSC cell line expressed a typical ESC marker protein such as OCT4, NANOG, SSEA-4 and TRA-1-60 (Fig. 1d and Fig. 6b). RT-PCR and quantitative PCR (qPCR) analysis revealed that the polyposis marker gene was highly expressed in the Epi3 cell line than the human ESC cell line H9 (FIGS. 1E and 1F). Next, the differentiation ability of Epi3 cell line was examined. To give a gelatin embryoid bodies were to spontaneously differentiate into the three germ layers in vitro coating to adhere to the culture plate. As expected, the marker proteins of the ectoderm (Nestin and Pax6), α-smooth muscle actin and Brachyury and endoderm [AFP (α-feto protein) and HNF3β (hepatocyte nuclear factor 3-β) Were expressed in differentiated cells (Fig. Ig and Fig. 6c). These data show that Epi3 cell lines derived from adult HDF have pluripotency.

TALEN 쌍을 이용한 iPSCs의 F8 좌위의 타게팅된 역위.Targeted inverted inverted F8 locus of iPSCs using TALEN pairs.

역위(역위)와 같은 구조 변이(Structural variations, SVs)는 A형 혈우병을 포함하는 유전적 질환과 관련이 있다(25). 거의 절반에 달하는 중증 A형 혈우병은 X-연관 F8 유전자를 손상시키는 두 개의 서로 다른 역위에 의해 유발된다. 이들 역위는 1번 인트론(중증 A형 혈우병의 1-4%) 또는 22번 인트론(중증 A형 혈우병의 약 50%) 내의 서열을 포함하는 비대립성 HR(nonallelic HR, NAHR) 및 이들의 상응하는 상동 서열(각각 1번 또는 2번 인트론 역위로 명명)로부터 발생한다(3, 4). 본 발명자들은 1번 인트론 역위에 초점을 맞추어 1번 인트론 상동체를 타겟으로 하는 11쌍의 TALEN을 구축하였다(도 2a). 이들 TALEN의 유전자 조작 활성을 T7E1(T7 endonuclease I) 분석을 이용하여 HEK 293T 세포를 통해 시험하였다(10) (도 2b). 타겟 부위에서 33%의 빈도로 돌연변이를 유도하여 가장 활성이 높은 TALEN 쌍(TALEN 01이라 명명)을 선정하였다. 상기 TALEN은 1.9%의 빈도로 HEK 293T 세포에서 1번 인트론 상동체를 포함하는 140-kb 역위를 유도하였다(도 7). 다음으로, 본 발명자들은 상기 TALEN이 상동성이 높은 부위에서 오프-타겟 효과를 보이는지를 조사한 결과, T7E1 분석을 통해 이들 부위에서 오프-타겟 돌연변이가 검출되지 않음을 확인하였다(도 8 및 표 3).
Structural variations (SVs), such as inversions, are associated with genetic disorders including type A haemophilia (25). Nearly half of severe hemophilia A is caused by two different inversions that damage the X-linked F8 gene. These inversions are nonallelic HR (NAHR) comprising sequences within the intron (1-4% of severe A-type hemophilia) or within the 22nd intron (about 50% of severe A-type hemophilia) and their corresponding Originating from homologous sequences (named 1 or 2 intron positions, respectively) (3, 4). The present inventors constructed eleven pairs of TALEN targeting the intron homology No. 1 with focus on intron 1 inversion (Fig. 2A). The genetically engineered activity of these TALENs was tested through HEK 293T cells using T7E1 (T7 endonuclease I) assay (10) (FIG. 2B). The most active TALEN pair (named TALEN 01) was selected by inducing a mutation at the target site at a frequency of 33%. The TALEN induced a 140-kb inversion involving the intron homologous number 1 in HEK 293T cells at a frequency of 1.9% (FIG. 7). Next, the present inventors examined whether the TALEN showed off-target effect in a region having high homology. As a result, it was confirmed through T7E1 analysis that off-target mutation was not detected in these regions (FIG. 8 and Table 3) .

TALEN 01의 잠재적인 오프-타겟 부위Potential off-target areas of TALEN 01 염색체 번호Chromosome number 유전자 명칭Gene name Left-half 사이트
(5’to 3’)
Left-half site
(5 'to 3')
스페이서(bp)Spacer (bp) Right-half 사이트
(5’ to 3’)
Right-half site
(5 'to 3')
chr.9chr.9 N/AN / A TATAGATTtGCCAtTtTCTCTATAGATTtGCCAtTtTCTC 1313 TAAAaTATAAaGAAAAgTtTTAAAaTATAAaGAAAAgTtT chr.14chr.14 PRKD1PRKD1 TgTAGATTGGtCAGTgTCTCTgTAGATTGGtCAGTgTCTC 1212 aAAAGcAaAcTcAAAACTGTaAAAGcAaAcTcAAAACTGT chr.4chr.4 N/AN / A TtTtGATTGGCCAGcCTCTCTtTtGATTGGCCAGcCTCTC 1212 aAAAGaAaAcTGAAAACaGaaAAAGaAaAcTGAAAACaGa

이후 본 발명자들은 혈우병 모델 세포주를 제작하기 위하여 동일한 TALEN 쌍을 이용하여 iPSC에서 140-kb 역위를 유도하였다. 야생형 iPSC에 TALEN 플라스미드를 전기천공하여 10일 간 배양함으로써 콜로니를 형성시켰다. 역위를 검출할 수 있는 특이적 프라이머를 이용하여 각 콜로니에서 분리된 지놈 DNA 시료에 대한 PCR을 수행하였다. 432개 중 6개 콜로니(1.4%, HEK 293 세포에 필적)가 두 개의 역위 변곡점 연결부(breakpoint junction)에서 양성 PCR 밴드를 나타냈다. 4개의 콜로니를 추가적으로 배양하여 단일세포 클론을 만들었다. 이들 클론은 140-kb 역위의 진단기준이 되는 PCR 밴드를 형성하였으나, 야생형의 유전자형에 해당하는 PCR 밴드를 생성하지는 않았다(도 3a). 다음으로, 본 발명자들은 이들 PCR 산물을 클로닝하여 DNA 서열을 조사함으로써 역위 유전자형을 확인하였다. TALEN의 타겟 부위에서 indel(삽입 혹은 삭제)은 발견되지 않았으며(도 3b), 이는 1번 또는 2번 인트론 유사체에서 TALEN에 의해 유도된 단일 DSB가 무오류(error-free) NAHR를 통해 DNA 역위를 촉발하였음을 시사한다. 그러나, TALEN이 인트론 상동체 1에서 하나, 상동체 2에서 또 하나로 총 2개의 DSB를 생성하고 이들 DSB가 2차 돌연변이를 남기지 않은 채 NHEJ에 의해 끊어진 사이사이로 결합하였을 가능성을 배제할 수 없다.
The present inventors then induced 140-kb inversion in iPSC using the same TALEN pair to produce hemophilia model cell lines. The TALEN plasmid was electroporated into the wild type iPSC and cultured for 10 days to form colonies. PCR was performed on genomic DNA samples isolated from each colony using specific primers capable of detecting inversions. Six of the 432 colonies (1.4%, comparable to HEK 293 cells) exhibited positive PCR bands at the two breakpoint junctions. Four colonies were further cultured to produce single cell clones. These clones formed PCR bands that were diagnostic criteria for 140-kb inversion, but did not generate PCR bands corresponding to the wild-type genotype (Fig. 3a). Next, the inventors cloned these PCR products and examined the DNA sequence to confirm the inverted genotype. No indel (insertions or deletions) were found in the target site of TALEN (Fig. 3b), indicating that a single DSB induced by TALEN in the intron analog 1 or 2 had DNA inversion through error-free NAHR . However, it is not possible to exclude the possibility that TALEN produced a total of two DSBs, one in intron homolog 1 and one in homolog 2, and that these DSBs bound to each other between NHEJs without leaving a second mutation.

iPSC 시스템에서의 역위 분절의 타겟팅된 역위. Targeted inversions of inverse segments in an iPSC system.

앞선 연구에서, 본 발명자들은 ZFN 쌍을 이용하여 HEK 293 세포의 1번 인트론 상동체를 포함하는 타겟팅된 염색체 역위를 유도하여 역위를 가지는 이형접합 클론을 분리한 바 있다(24). 그러나, HEK 293 세포는 F8 유전자를 발현하지 않으며 세포치료에 사용될 수 없다. 나아가, HEK 293 세포는 세 카피의 X 염색체를 가진다. 이러한 한계는 역위 부위를 복구하여 F8 유전자의 발현을 회복시킴으로써 치료적 적용을 하려는 시도에 장애가 된다. In a previous study, we used a ZFN pair to induce a targeted chromosome inversion involving the intron homology of No. 1 of HEK 293 cells to isolate heterozygous clones with inverse (24). However, HEK 293 cells do not express the F8 gene and can not be used for cell therapy. Furthermore, HEK 293 cells have three copies of the X chromosome. This limitation hinders attempts to restore therapeutic expression by restoring the expression of the F8 gene by restoring the inverted region.

본 발명자들은 혈우병 모델 iPSC 세포주의 역위 140-kbp 분절이 TALEN 쌍을 이용한 복구(reversion)에 의해 교정될 수 있는지를 조사하였다(TALEN 부위는 질환모델 세포주에서 완전히 보존된다). TALEN 플라스미드를 역위를 포함하는 두 개의 iPSC 클론(이하“역위 클론”)에 형질전환하였고, 몇몇 콜로니로부터 분리한 지놈 DNA 시료에 대해 PCR 분석을 함으로써 반복 세포를 동정하고자 하였다. 본 발명자들은 총 300개의 콜로니를 스크리닝한 뒤 각각의 iPSC 클론으로부터 두 개의 반복 클론을 수득하였다. 따라서, 복구 빈도는 1.3% (300 중 4) 였으며, 이는 역위 빈도와 동일하다. PCR 분석을 통해 이들 반복 클론의 유전자형이 야생형으로 복구된 유전자형과 일치함을 알 수 있었다: 이들 클론의 시료에서는 역위 특이적 PCR 밴드는 검출되지 않았다(도 4a). 이후 상동체 1 및 2를 포함하는 이들 PCR 산물을 클로닝하고 시퀀싱하였다. 두 클론에는 추가적인 돌연변이가 없었으나, 나머지 두 클론에는 상동체 1 및 2 모두에서 두 TALEN 부위에 2-bp 삭제가 일어났다(도 4b). 이러한 결과는 중증 A형 혈우병에서 나타나는 역위 유전자형이 질환 모델을 생성하는 데 사용된 것과 동일한 TALEN 쌍을 이용하여 교정될 수 있음을 보여준다. We examined whether the inverted 140-kbp segment of the hemopoietic model iPSC cell line could be corrected by reversion with the TALEN pair (the TALEN site is completely conserved in the disease model cell line). The TALEN plasmid was transformed into two iPSC clones (hereinafter &quot; inverted clones &quot;) containing invertase and PCR was performed on genomic DNA samples isolated from several colonies to identify repeat cells. The present inventors screened a total of 300 colonies and then obtained two repeated clones from each iPSC clone. Therefore, the recovery frequency was 1.3% (4 out of 300), which is the same as the inversion frequency. PCR analysis showed that the genotypes of these repeat clones were consistent with the genotypes restored to the wild type: Inverse clone specific PCR bands were not detected in these clone samples (FIG. 4A). These PCR products containing homologues 1 and 2 were then cloned and sequenced. There were no additional mutations in the two clones, but in the other two clones, 2-bp deletion occurred in both TALEN sites in both homologues 1 and 2 (FIG. 4B). These results show that inverted genotypes in severe hemophilia A can be corrected using the same TALEN pair used to generate the disease model.

뿐만 아니라, 본 발명자들은 인간 ES 마커를 발현하는지 및 이들이 3가지 1차 배엽으로 분화하는 능력을 가지는지를 확인함으로써 역위 클론 및 반복 클론이 여전히 다능성 세포로 남아있는지를 조사하였다. 이들 클론은 줄기세포 마커를 야생형 iPSC에 필적하는 수준으로 발현하였으며(도 1f 및 S4), 인 비트로에서 3개의 배엽으로 분화하였다(도 10). 이러한 결과는 TALEN-매개 유전체 공학이 iPSC의 다능성에 부정적인 영향을 미치지 않음을 보여준다. In addition, we examined whether the inverse clones and repeat clones remain pluripotent cells by confirming whether they express human ES markers and whether they have the ability to differentiate into three primary primary lobules. These clones were expressed at levels comparable to wild-type stem cell marker iPSC were differentiated (Fig. 1f and S4), of 3 germ layers in vitro (Fig. 10). These results show that TALEN-mediated genetic engineering does not negatively affect the versatility of the iPSC.

반복 iPSC로부터 분화된 세포에서의 F8 유전자 발현. F8 gene expression in cells differentiated from repeated iPSCs.

F8 유전자는 각각 내배엽 및 중배엽에서 유래하는 간세포 및 상피 세포에서 발현된다(26-29). 우선, 본 발명자들은 F8 유전자가 야생형 및 반복 iPSC 클론에서 유래하는 내배엽 세포에서 발현될 수 있는지를 조사하였다. iPSC를 내배엽으로 분화시킨 후 RT-PCR 분석하여 F8 mRNA를 측정한 결과, 예상대로 F8 mRNA가 야생형 및 반복 iPSC 클론으로부터 분화된 세포에서 검출되었다(도 5a). 반면, 역위를 가지는 iPSC로부터 분화한 세포에서는 야생형 및 반복 iPSC 만큼 효율적으로 내배엽으로 분화되었음에도 불구하고 F8 mRNA는 검출되지 않았다. 다음으로, F8 단백질의 주 생산원인 상피 세포에서의 F8 단백질 발현을 조사하였다(28). iPSC를 상피 세포로 분화시킨 뒤 F8 단백질 검출을 위한 면역염색을 수행하였다. 예상대로, 야생형 및 반복 iPSC 클론에서 분화된 세포는 F8 단백질을 발현하였다(도 5b). 그러나, 역위 클론에서 분화된 세포는 이들 iPSC가 성공적으로 상피 세포로 분화하였음이 성숙 상피세포 표지 단백질인 von Willebrand 인자의 발현을 통해 확인되었음에도 F8 단백질은 발현되지 않았다. 이러한 결과는 F8 유전자의 보전성이 반복 iPSC에서 유지됨을 입증하는 것이다.
The F8 gene is expressed in endothelial and mesoderm-derived hepatocytes and epithelial cells, respectively (26-29). First, the present inventors investigated whether the F8 gene can be expressed in endoderm cells derived from wild-type and repeated iPSC clones. As a result of F8 mRNA measurement by RT-PCR analysis after iPSC differentiated into endoderm, F8 mRNA was detected in cells differentiated from wild-type and repeated iPSC clones as expected (Fig. 5A). On the other hand, F8 mRNA was not detected in the cells differentiated from inverted iPSC, although it was differentiated into endoderm as efficiently as wild type and repeated iPSC. Next, we examined the expression of F8 protein in the epithelial cells, the main producer of F8 protein (28). After iPSCs were differentiated into epithelial cells, immunostaining for F8 protein detection was performed. As expected, cells differentiated in wild-type and repeated iPSC clones expressed F8 protein (Fig. 5B). However, the cells differentiated from the inverse clone were successfully expressed by epithelial cells of these iPSCs, but the expression of the F8 protein was not expressed even though it was confirmed by expression of von Willebrand factor, a mature epithelial cell marker protein. These results demonstrate that the integrity of the F8 gene is maintained in repeated iPSCs.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

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    290 295 300 Gln Ala His Gly Leu Thr Pro Ala Gln Val Val Ala Ile Ala Ser His 305 310 315 320 Asp Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val                 325 330 335 Leu Cys Gln Asp His Gly Leu Thr Pro Asp Gln Val Val Ala Ile Ala             340 345 350 Ser His Asp Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu         355 360 365 Pro Val Leu Cys Gln Ala His Gly Leu Thr Pro Asp Gln Val Val Ala     370 375 380 Ile Ala Ser Asn Ile Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg 385 390 395 400 Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Ala His Gly Leu Thr Pro Ala Gln Val                 405 410 415 Val Ala Ile Ala Ser Asn Asn Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val             420 425 430 Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Asp His Gly Leu Thr Pro Ala         435 440 445 Gln Val Val Ala Ile Ala Ser Asn Gly Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu     450 455 460 Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Ala His Gly Leu Thr 465 470 475 480 Pro Asp Gln Val Val Ala Ile Ala Ser His Asp Gly Gly Lys Gln Ala                 485 490 495 Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Asp His Gly             500 505 510 Leu Thr Pro Glu Gln Val Val Ala Ile Ala Ser Asn Gly Gly Gly Lys         515 520 525 Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Ala     530 535 540 His Gly Leu Thr Pro Asp Gln Val Val Ala Ile Ala Ser His Asp Gly 545 550 555 560 Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys                 565 570 575 Gln Asp His Gly Leu Thr Pro Asp Gln Val Val Ala Ile Ala Ser Asn             580 585 590 Gly Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val         595 600 605 Leu Cys Gln Ala His Gly Leu Thr Pro Glu Gln Val Val Ala Ile Ala     610 615 620 Ser His Asp Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Ser Ile Val Ala Gln Leu 625 630 635 640 Ser Arg Pro Asp Pro Ala Leu Ala Ala Leu                 645 650 <210> 4 <211> 648 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> right TAL effector <400> 4 Leu Asn Leu Thr Pro Asp Gln Val Val Ala Ile Ala Ser Asn Ile Gly   1 5 10 15 Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys              20 25 30 Gln Ala His Gly Leu Thr Pro Ala Gln Val Val Ala Ile Ala Ser Asn          35 40 45 Ile Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val      50 55 60 Leu Cys Gln Asp His Gly Leu Thr Pro Ala Gln Val Val Ala Ile Ala  65 70 75 80 Ser Asn Ile Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu                  85 90 95 Pro Val Leu Cys Gln Ala His Gly Leu Thr Pro Asp Gln Val Val Ala             100 105 110 Ile Ala Ser Asn Asn Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg         115 120 125 Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Ala His Gly Leu Thr Pro Ala Gln Val     130 135 140 Val Ala Ile Ala Ser Asn Gly Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val 145 150 155 160 Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Asp His Gly Leu Thr Pro Ala                 165 170 175 Gln Val Val Ala Ile Ala Ser Asn Ile Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu             180 185 190 Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Ala His Gly Leu Thr         195 200 205 Pro Glu Gln Val Val Ala Ile Ala Ser Asn Gly Gly Gly Lys Gln Ala     210 215 220 Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Ala His Gly 225 230 235 240 Leu Thr Pro Ala Gln Val Val Ala Ile Ala Ser Asn Ile Gly Gly Lys                 245 250 255 Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Asp             260 265 270 His Gly Leu Thr Pro Ala Gln Val Val Ala Ile Ala Ser Asn Ile Gly         275 280 285 Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys     290 295 300 Gln Ala His Gly Leu Thr Pro Ala Gln Val Val Ala Ile Ala Ser Asn 305 310 315 320 Gly Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val                 325 330 335 Leu Cys Gln Ala His Gly Leu Thr Pro Ala Gln Val Val Ala Ile Ala             340 345 350 Ser Asn Asn Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu         355 360 365 Pro Val Leu Cys Gln Asp His Gly Leu Thr Pro Ala Gln Val Val Ala     370 375 380 Ile Ala Ser Asn Ile Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg 385 390 395 400 Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Asp His Gly Leu Thr Pro Asp Gln Val                 405 410 415 Val Ala Ile Ala Ser Asn Ile Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val             420 425 430 Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Ala His Gly Leu Thr Pro Ala         435 440 445 Gln Val Val Ala Ile Ala Ser Asn Ile Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu     450 455 460 Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Asp His Gly Leu Thr 465 470 475 480 Pro Ala Gln Val Val Ala Ile Ala Ser Asn Ile Gly Gly Lys Gln Ala                 485 490 495 Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Ala His Gly             500 505 510 Leu Thr Pro Ala Gln Val Val Ala Ile Ala Ser His Asp Gly Gly Lys         515 520 525 Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys Gln Ala     530 535 540 His Gly Leu Thr Pro Ala Gln Val Val Ala Ile Ala Ser Asn Gly Gly 545 550 555 560 Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Cys                 565 570 575 Gln Asp His Gly Leu Thr Pro Asp Gln Val Val Ala Ile Ala Ser Asn             580 585 590 Asn Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Thr Val Gln Arg Leu Leu Pro Val         595 600 605 Leu Cys Gln Asp His Gly Leu Thr Pro Glu Gln Val Val Ala Ile Ala     610 615 620 Ser Gly Gly Lys Gln Ala Leu Glu Ser Ile Val Ala Gln Leu Ser Arg 625 630 635 640 Pro Asp Pro Ala Leu Ala Ala Leu                 645 <210> 5 <211> 1041 <212> DNA <213> homo sapiens <400> 5 cagttgtcag tatgtgaaca atgttggaaa catgttattt tgtctgattt cctttgggag 60 aattcattgc cagctataaa tctgtggaaa cgctgccaca caatcttagc acacaagatt 120 ggcagaaaat cgcttagaaa cactgaaaac atgtgacaaa gtgctttccg tgaaaagggt 180 ggatgcgaag cagtaaggac ccccttcatg aagcacgcgg tcaccctcca gccaccagaa 240 ccagaggaac gctgtggtaa ctgagggaaa acgcatctag gcacacgtca cggtggcacc 300 ttccagcagg tccccggggt tgtgcccctg gagctctgac aaagagtgtg gcccggaaat 360 gtgatgtttg gactgcaagt tttggtgaga aataacaatg catcaggttg cagacaaagc 420 agaccctgct ctgtgcgttt atgggagccg cgcccaacag gaaccacagg gaatgatcga 480 aaggagaggg acggacacaa acagacacac cagagagagg ttctcaggag gaggctctgt 540 ggcctccaga ccacgtcaaa gccaaggcag aaaggatgaa ctgaggaaag gaggaaaatt 600 tccccttaag gaaggtaaaa tccagaaggg atccctaaaa tggtgagcag tttaaaccta 660 gcagttttgc attaattcac ataaagtata atgaaaactg ttggacacac aaggagagac 720 tggccaatct atagtcacag aggaagacct tcacacccct tcacaggatc tcgcagcaga 780 ttggctgaaa agtctccttg aaactgcaga cctctctcaa ggagacccac tgagttgggc 840 aaaggtgggg ccgacttaat tcttgcctcc ctgctctccc acgtagccct gcatttcact 900 ccattccagg gtttctggga cacccgagaa agcacgtagt ccagggagca cgtctgccaa 960 ctgaaggcct tgacaaatga ctttctgtac tggctgaggg ccagggccca gcgtactgat 1020 aaggaagctc ttccagaaaa a 1041 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> homolog 1-1 F <400> 6 aaatcaccca aggaagcaca 20 <210> 7 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> homologous 1 R <400> 7 tggcattaac gtattacttg gaga 24 <210> 8 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> homolog 2-2F <400> 8 ggcagggatc ttgttggtaa a 21 <210> 9 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> homologous 2-2R <400> 9 tgctgagcta gcaggtttaa tg 22 <210> 10 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH-F <400> 10 cccctcaagg gcatcctggg cta 23 <210> 11 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH-R <400> 11 gaggtccacc accctgttgc tgta 24 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oct4-F <400> 12 cctcacttca ctgcactgta 20 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oct4-R <400> 13 caggttttct ttccctagct 20 <210> 14 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Sox2-F <400> 14 cccagcagac ttcacatgt 19 <210> 15 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Sox2-R <400> 15 cctcccattt ccctcgtttt 20 <210> 16 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Lin28-F <400> 16 agccaagcca ctacattc 18 <210> 17 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Lin28-R <400> 17 agatacgtca ttcgcaca 18 <210> 18 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Nanog-F <400> 18 tgaacctcag ctacaaacag 20 <210> 19 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Nanog-R <400> 19 tggtggtagg aagagtaaag 20 <210> 20 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> F8-F <400> 20 ctgctttagt gccaccagaa ga 22 <210> 21 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> F8-R <400> 21 gactgacagg atgggaagcc 20 <210> 22 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FOXA2-F <400> 22 ctacgccaac atgaactcca 20 <210> 23 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FOXA2-R <400> 23 aaggggaaga ggtccatgat 20 <210> 24 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Sox17-F <400> 24 agcgcccttc acgtgtacta 20 <210> 25 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Sox17-R <400> 25 cttgcacacg aagtgcagat 20 <210> 26 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH-F for iPSC generation <400> 26 gaacatcatc cctgcctcta ctg 23 <210> 27 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH-R for iPSC generation <400> 27 caggaaatga gcttgacaaa gtgg 24 <210> 28 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> EBNA-1-F <400> 28 atggacgagg acggggaaga 20 <210> 29 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> EBNA-1-R <400> 29 gccaatgcaa cttggacgtt 20 <210> 30 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 293-F <400> 30 gagcagggag gcaagaatta 20 <210> 31 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 293-R <400> 31 tgagggaaaa cgcatctagg 20

Claims (15)

다음을 포함하는 폴리펩타이드 또는 상기 폴리펩타이드를 인코딩하는 뉴클레오타이드를 포함하는 인간 유래의 유도만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell)에서의 혈액 응고인자 Ⅷ(F8) 유전자의 역위 교정용 조성물:
(a) 한 쌍의 FokI 엔도뉴클레아제; 및
(b) 상기 엔도뉴클레아제 중 하나에 각각 연결되고, F8 유전자의 역위 발생 부위를 특이적으로 인식하는 아미노산 서열을 포함하는 한 쌍의 TAL(transcription activator-like) 이펙터 도메인; 그리고,
상기 F8 유전자의 역위는 F8 유전자의 1번 인트론에서의 역위이며, 상기 한 쌍의 TAL(transcription activator-like) 이펙터 도메인은 각각 서열목록 제5서열의 뉴클레오타이드 서열 내에 포함되는 제1 위치 및 제2 위치의 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 결합하고, 상기 제1 위치 및 제2 위치의 뉴클레오타이드 서열은 각각 15-25 bp 길이를 가지면서 서로 10-20bp 떨어져 있으며,
상기 제1 위치 및 제2 위치의 뉴클레오타이드 서열은 각각 서열목록 제1서열 및 제2서열의 뉴클레오타이드 서열이고,
상기 서열목록 제1서열의 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열은 서열목록 제3서열의 아미노산 서열을 포함하며,
상기 서열목록 제2서열의 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열은 서열목록 제4서열의 아미노산 서열을 포함한다.
Composition for inversion of blood coagulation factor VIII (F8) gene in a human derived inducible pluripotent stem cell comprising a polypeptide comprising the following or a nucleotide encoding said polypeptide:
(a) a pair of FokI endonuclease; And
(b) a pair of transcriptional activator-like (TAL) effector domains, each of which is linked to one of the endonuclease and comprises an amino acid sequence that specifically recognizes the inversion site of the F8 gene; And,
The inverse of the F8 gene is the inverse of the F8 gene in intron 1, and the pair of transcriptional activator-like (TAL) effector domains are respectively in a first position and a second position contained within the nucleotide sequence of SEQ ID No. 5 Wherein the nucleotide sequences at the first and second positions are 15-25 bp in length and are 10-20 bp apart from each other,
The nucleotide sequence at the first position and the second position is the nucleotide sequence of the first and second sequences of the sequence listing,
Wherein the amino acid sequence that specifically binds to the nucleotide sequence of the first sequence of the sequence listing comprises the amino acid sequence of the third sequence of the sequence listing,
The amino acid sequence that specifically binds to the nucleotide sequence of the second sequence of the sequence listing includes the amino acid sequence of the fourth sequence of Sequence Listing.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 다음 단계를 포함하는 혈액 응고인자 Ⅷ(F8) 유전자의 역위가 교정된 유도만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell)의 제조방법:
(a) A형 혈우병 환자로부터 분리된 체세포를 역분화시켜 유도만능 줄기세포를 수득하는 단계; 및
(b) 상기 유도만능 줄기세포를 제 1 항의 조성물과 접촉시키거나 상기 조성물이 삽입된 유전자 전달체로 형질전환시키는 단계.
A method for producing an induced pluripotent stem cell in which the inverse of the blood coagulation factor VIII (F8) gene comprising the following steps is calibrated:
(a) reverse-differentiating somatic cells isolated from patients suffering from type A hemophilia to obtain induced pluripotent stem cells; And
(b) contacting the inducible pluripotent stem cell with the composition of claim 1 or transforming the gene transduction product into which the composition is inserted.
제 7 항에 있어서, 상기 단계 (a)는 상기 A형 혈우병 환자로부터 분리된 체세포에 OCT4, NANOG, SOX2, LIN28, KLF4 및 c-MYC로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유전자를 형질전환함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 7, wherein the step (a) comprises transforming somatic cells isolated from the patient with type A hemophilia by one or more genes selected from the group consisting of OCT4, NANOG, SOX2, LIN28, KLF4 and c-MYC Lt; / RTI &gt;
제 7 항의 방법에 의하여 제조된 유도만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell).
An induced pluripotent stem cell produced by the method of claim 7.
제 9 항의 유도만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell)를 유효성분으로 포함하는 A형 혈우병 치료용 조성물.
A composition for treating type A hemophilia comprising the induced pluripotent stem cell of claim 9 as an active ingredient.
다음을 포함하는 폴리펩타이드 또는 상기 폴리펩타이드를 인코딩하는 뉴클레오타이드를 포함하는 인간 유래의 유도만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell)에서의 혈액 응고인자 Ⅷ(F8) 유전자의 역위 유도용 조성물:
(a) 한 쌍의 FokI 엔도뉴클레아제;
(b) 상기 (a)중의 하나에 연결되고, F8 유전자 상의 제1 위치의 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열을 포함하는 TAL(transcription activator-like) 이펙터 도메인: 및
(c) 상기 (a)중의 하나에 연결되고, F8 유전자 상의 제2 위치의 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열을 포함하는 TAL(transcription activator-like) 이펙터 도메인으로서, 상기 제1 위치 및 제2 위치는 각각 15-25 bp 길이를 가지며 서로 10-20bp 떨어져 있고,
상기 제1 위치 및 제2 위치의 뉴클레오타이드 서열은 서열목록 제5서열의 뉴클레오타이드 서열 내에 포함되며,
상기 제1 위치 및 제2 위치의 뉴클레오타이드 서열은 각각 서열목록 제1서열 및 서열목록 제2서열의 뉴클레오타이드 서열로 이루어지고,
상기 제1 위치의 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열 및 제2 위치의 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열은 각각 서열목록 제3서열 및 서열목록 제4서열의 아미노산 서열을 포함하며,
상기 F8 유전자의 역위는 F8 유전자의 1번 인트론에서의 역위이다.
A composition for inducing inversion of the blood coagulation factor VIII (F8) gene in a human derived inducible pluripotent stem cell comprising a polypeptide comprising the following or a nucleotide encoding said polypeptide:
(a) a pair of FokI endonuclease;
(b) a transcription activator-like effector domain comprising an amino acid sequence linked to one of (a) and specifically binding to a nucleotide sequence at a first position on the F8 gene; and
(c) a transcription activator-like (TAL) effector domain comprising an amino acid sequence linked to one of the abovementioned (a) and specifically binding to a nucleotide sequence at a second position on the F8 gene, The two positions are 15-25 bp long, 10-20 bp apart from each other,
Wherein the nucleotide sequence at the first and second positions is contained within the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5,
Wherein the nucleotide sequence at the first position and the second position consists of a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO:
An amino acid sequence that specifically binds to the nucleotide sequence at the first position and an amino acid sequence that specifically binds to the nucleotide sequence at the second position each include an amino acid sequence of SEQ ID No. 3 and SEQ ID No. 4,
The inverse of the F8 gene is the inverse of the F8 gene in the intron 1.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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