CN116059378A - 用于治疗疾病的遗传修饰的细胞、组织和器官 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于治疗疾病的遗传修饰的细胞、组织和器官。公开了用于治疗或预防疾病的遗传修饰的细胞、组织和器官。还公开了制备遗传修饰的细胞和非人动物的方法。

Description

用于治疗疾病的遗传修饰的细胞、组织和器官
本申请是申请日为2015年12月10日，申请号为201580075877.X，发明名称为“用于治疗疾病的遗传修饰的细胞、组织和器官”的申请的分案申请。
交叉引用
本申请要求于2014年12月10日提交的美国临时专利申请号62/090,037和于2015年11月10日提交的美国临时专利申请号62/253,493的权益，这些申请均通过引用而全文并入本文。
序列表
本申请含有以ASCII格式电子提交的序列表，该序列表通过引用而全文并入于此。所述ASCII副本创建于2015年12月10日，命名为47190-701.601_SL.txt且大小为681,444个字节。
背景技术
在接受者如人类中，可用于移植的器官、组织或细胞存在短缺。将器官、组织或细胞异种移植或同种异体移植入人类有可能满足这一需要并每年帮助成千上万人。基于与人类的解剖和生理相似性，可选择非人动物作为器官供体。此外，异种移植不仅涉及人类，还涉及兽医应用。
然而，未经修饰的野生型非人动物组织可被接受者(诸如人类)通过免疫系统排斥。据认为，排斥反应至少部分地通过组织与抗体结合和细胞介导的免疫引起，从而导致移植物损失。例如，猪移植物可被由适应性免疫细胞介导的细胞机制所排斥。
援引并入
本文的所有出版物、专利和专利申请均通过引用而并入本文，其程度犹如特别地且单独地指出每个单独的出版物、专利或专利申请通过引用而并入。在本文的术语与并入的参考文献中的术语发生冲突的情况下，以本文的术语为准。
发明内容
本文公开了用于治疗或预防疾病的组合物和方法。还公开了用于治疗或预防疾病的遗传修饰的细胞和制备遗传修饰的细胞的方法。进一步公开了可用于治疗或预防疾病的遗传修饰的非人动物和制备遗传修饰的非人动物的方法，例如，通过随后从这些遗传修饰的非人动物提取细胞、组织或器官，并将它们移植入受试者中。本文还公开了使用遗传修饰的细胞、组织和器官治疗或预防疾病的方法。另外公开了使用来自遗传修饰的非人动物的细胞、组织和/或器官治疗或预防疾病的方法。
在一个方面，本文公开了一种遗传修饰的动物，其一种或多种第一基因的蛋白质表达降低，其中所述遗传修饰的动物为劳亚兽(Laurasiatheria)总目的成员或为非人灵长类动物，其中所述一种或多种第一基因包括a)主要组织相容性复合体(MHC)I特异性增强体的组分，b)MHC I结合肽的转运体，和/或c)补体成分3(C3)，其中所述蛋白质表达降低是与非遗传修饰的对应动物相比的。在一些情况下，所述劳亚兽总目的成员为有蹄类动物。在一些情况下，所述有蹄类动物为猪。在一些情况下，所述一种或多种第一基因的蛋白质表达在所述遗传修饰的动物中不存在。在一些情况下，所述蛋白质表达的降低使所述一种或多种第一基因的功能失活。在一些情况下，所述遗传修饰的动物的两种或更多种所述第一基因的蛋白质表达降低。在一些情况下，所述遗传修饰的动物包含MHC I特异性增强体的组分的表达降低，其中所述MHC I特异性增强体的组分为NOD样受体家族CARD结构域包含分子5(NLRC5)。在一些情况下，所述遗传修饰的动物包含MHC I结合肽的转运体的表达降低，其中所述转运体为抗原加工相关转运体1(TAP1)。在一些情况下，所述遗传修饰的动物包含C3的表达降低。在一些情况下，所述遗传修饰的动物的三种或更多种所述第一基因的蛋白质表达降低。
在一些情况下，所述遗传修饰的动物进一步包含一种或多种第二基因的蛋白质表达降低，其中所述一种或多种第二基因包括：a)自然杀伤细胞(NK)族2D配体，b)不在人类中表达的内源基因，c)CXC趋化因子受体(CXCR)3配体，和/或d)MHC II反式激活因子(CIITA)，其中所述蛋白质表达降低是与非遗传修饰的对应动物相比的。在一些情况下，所述一种或多种第二基因的蛋白质表达在所述遗传修饰的动物中不存在。在一些情况下，所述蛋白质表达的降低使所述一种或多种第二基因的功能失活。在一些情况下，所述遗传修饰的动物包含NK族2D配体的蛋白质表达降低，其中所述NK族2D配体为MHC I类多肽相关序列A(MICA)或MHC I类多肽相关序列B(MICB)。在一些情况下，所述遗传修饰的动物包含不在人类中表达的内源基因的蛋白质表达降低，其中所述不在人类中表达的内源基因是糖蛋白半乳糖基转移酶α1,3(GGTA1)、推定的胞苷一磷酸-N-乙酰神经氨酸羟化酶样蛋白(CMAH)或β1,4N-乙酰氨基半乳糖基转移酶(B4GALNT2)。在一些情况下，所述遗传修饰的动物包含CXCR3配体的蛋白质表达降低，其中所述CXCR3配体为C-X-C基序趋化因子10(CXCL10)。
在一些情况下，所述遗传修饰的动物进一步包含编码一种或多种蛋白质或其功能片段的一种或多种外源多核苷酸，其中所述一种或多种蛋白质包括：a)MHC I形成阻抑因子，b)补体激活调节因子，c)NK细胞的抑制性配体，d)B7家族成员，e)CD47，f)丝氨酸蛋白酶抑制剂，和/或g)半乳凝素。在一些情况下，所述一种或多种蛋白质为人蛋白质。在一些情况下，所述遗传修饰的动物包含编码MHC I形成阻抑因子的一种或多种外源多核苷酸，其中所述MHC I形成阻抑因子为感染性细胞蛋白47(ICP47)。在一些情况下，所述遗传修饰的动物包含编码补体激活调节因子的一种或多种外源多核苷酸，其中所述补体激活调节因子为分化群46(CD46)、分化群55(CD55)或分化群59(CD59)。在一些情况下，所述遗传修饰的动物包含编码NK细胞的抑制性配体的一种或多种外源多核苷酸，其中所述NK细胞的抑制性配体为白细胞抗原E(HLA-E)、人白细胞抗原G(HLA-G)或β-2-微球蛋白(B2M)。在一些情况下，所述遗传修饰的动物包含编码HLA-G的一种或多种外源多核苷酸，其中所述HLA-G为HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7。在一些情况下，所述HLA-G为HLA-G1。在一些情况下，所述遗传修饰的动物包含编码B7家族成员的一种或多种外源多核苷酸，其中所述B7家族成员为程序性死亡配体。在一些情况下，所述程序性死亡配体为程序性死亡配体1(PD-L1)或程序性死亡配体2(PD-L2)。在一些情况下，所述一种或多种外源多核苷酸编码PD-L1和PD-L2两者。在一些情况下，所述遗传修饰的动物包含编码丝氨酸蛋白酶抑制剂的一种或多种外源多核苷酸，其中所述丝氨酸蛋白酶抑制剂为丝氨酸蛋白酶抑制剂9(Spi9)。在一些情况下，所述遗传修饰的动物包含编码半乳凝素的一种或多种外源多核苷酸，其中所述半乳凝素为半乳凝素-9。
在一些情况下，所述遗传修饰的动物包含NLRC5或TAP1、C3的蛋白质表达降低；CXCL10、GGTA1、CMAH和/或B4GALNT2的蛋白质表达降低；和/或编码HLA-G1、HLA-E或其功能片段、PD-L1或其功能片段、PD-L2或其功能片段和/或CD47或其功能片段的一种或多种外源多核苷酸。在一些情况下，所述一种或多种外源多核苷酸插入到普遍存在的启动子附近。在一些情况下，所述普遍存在的启动子为Rosa26启动子。在一些情况下，所述一种或多种外源多核苷酸插入到靶基因的启动子附近或所述靶基因内。在一些情况下，所述靶基因是所述第一基因中的一种或所述第二基因中的一种。在一些情况下，使用CRISPR/cas系统降低所述一种或多种第一基因的蛋白质表达。在一些情况下，使用CRISPR/cas系统降低所述一种或多种第二基因的蛋白质表达。
在另一个方面，本文公开了为劳亚兽总目成员或非人灵长类动物的遗传修饰的动物，该遗传修饰的动物包含：编码NK细胞的抑制性配体或其功能片段的外源多核苷酸，以及内源基因的蛋白质表达降低，其中所述蛋白质表达降低是与非遗传修饰的对应动物相比的。在一些情况下，所述NK细胞的抑制性配体为HLA-E或HLA-G。在一些情况下，所述NK细胞的抑制性配体为HLA-G，其中所述HLA-G为HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7。在一些情况下，所述HLA-G为HLA-G。在一些情况下，所述内源基因是不在人类中表达的基因。在一些情况下，所述内源基因是GGTA1、CMAH和/或B4GALNT2。
在一些情况下，所述遗传修饰的动物进一步包含外源多核苷酸，该外源多核苷酸编码：a)PD-L1或其功能片段，b)PD-L2或其功能片段，和/或c)CD47或其功能片段。在一些情况下，所述外源多核苷酸插入到普遍存在的启动子附近。在一些情况下，所述普遍存在的启动子为Rosa26启动子。在一些情况下，所述外源多核苷酸插入到所述内源基因的启动子附近或所述内源基因内。在一些情况下，使用CRISPR/cas系统降低所述内源基因的蛋白质表达。
本文进一步公开了包含本申请中公开的两种或更多种动物的遗传修饰的动物的群体。在一些情况下，至少两种或更多种动物具有相同的表型。在一些情况下，至少两种或更多种动物具有相同的基因型。
在另一个方面，本文公开了来自劳亚兽总目成员或非人灵长类动物的遗传修饰的细胞，该遗传修饰的细胞包含一种或多种第一基因的蛋白质表达降低，其中所述一种或多种第一基因包括：a)MHC I特异性增强体的组分，b)MHC I结合肽的转运体，和/或c)C3，其中所述蛋白质表达降低是与非遗传修饰的对应细胞相比的。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞包含MHC I特异性增强体的组分的蛋白质表达降低，其中所述MHC I特异性增强体的组分为NLRC5。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞包含MHC I结合肽的转运体的蛋白质表达降低，其中所述MHC I结合肽的转运体为TAP1。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞包含C3的蛋白质表达降低。
在一些情况下，所述遗传修饰的细胞进一步包含一种或多种第二基因的蛋白质表达降低，其中所述一种或多种第二基因包括：a)NK族2D配体，b)不在人类中表达的内源基因，c)CXCR3配体，和/或d)CIITA，其中所述蛋白质表达降低是与非遗传修饰的对应细胞相比的。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞包含NK族2D配体的蛋白质表达降低，其中所述NK族2D配体为MICA和/或MICB。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞包含不在人类中表达的内源基因的蛋白质表达降低，其中所述不在人类中表达的内源基因是GGTA1、CMAH和/或B4GALNT2。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞包含CXCR3配体的蛋白质表达降低，其中所述CXCR3配体为CXCL10。
在一些情况下，所述遗传修饰的细胞进一步包含编码一种或多种蛋白质或其功能片段的一种或多种外源多核苷酸，其中所述一种或多种蛋白质或其功能片段包括：MHC I形成阻抑因子、补体激活调节因子、NK细胞的抑制性配体、B7家族成员、CD47、丝氨酸蛋白酶抑制剂和/或半乳凝素。在一些情况下，所述一种或多种蛋白质或其功能片段为人蛋白质。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞包含编码MHC I形成阻抑因子的一种或多种外源多核苷酸，其中所述MHC I形成阻抑因子为ICP47。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞包含编码补体激活调节因子的一种或多种外源多核苷酸，其中所述补体激活调节因子为CD46、CD55和/或CD59。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞包含编码NK细胞的抑制性配体的一种或多种外源多核苷酸，其中所述NK细胞的抑制性配体为HLA-E、HLA-G和/或B2M。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞包含NK细胞的抑制性配体，该NK细胞的抑制性配体为HLA-G，并且所述HLA-G为HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6和/或HLA-G7。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞包含编码B7家族成员的一种或多种外源多核苷酸，其中所述B7家族成员为程序性死亡配体。在一些情况下，所述HLA-G为HLA-G1。在一些情况下，所述程序性死亡配体为程序性死亡配体1(PD-L1)和/或程序性死亡配体2(PD-L2)。在一些情况下，所述程序性死亡配体为PD-L1和PD-L2。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞包含编码丝氨酸蛋白酶抑制剂的一种或多种外源多核苷酸，其中所述丝氨酸蛋白酶抑制剂为丝氨酸蛋白酶抑制剂9(Spi9)。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞包含编码半乳凝素的一种或多种外源多核苷酸，其中所述半乳凝素为半乳凝素-9。
在一些情况下，所述遗传修饰的细胞包含NLRC5或TAP1、C3、CXCL10、GGTA1、CMAH和/或B4GALNT2的蛋白质表达降低；和/或外源多核苷酸，该外源多核苷酸编码i)HLA-G1、HLA-E或其功能片段，ii)PD-L1或其功能片段，iii)PD-L2或其功能片段，和/或iv)CD47或其功能片段。在一些情况下，所述一种或多种外源多核苷酸插入到普遍存在的启动子附近。在一些情况下，所述普遍存在的启动子为Rosa26启动子。在一些情况下，所述一种或多种外源多核苷酸插入到靶基因的启动子附近或所述靶基因内。在一些情况下，所述靶基因是所述第一基因中的一种或所述第二基因中的一种。在一些情况下，使用CRISPR/cas系统降低所述一种或多种第一基因的蛋白质表达。在一些情况下，使用CRISPR/cas系统降低所述一种或多种第二基因的蛋白质表达。
在另一个方面，本文公开了来自劳亚兽总目成员或非人灵长类动物的遗传修饰的细胞，该遗传修饰的细胞包含：a)编码NK细胞的抑制性配体或其功能片段的外源多核苷酸，以及b)内源基因的蛋白质表达降低，其中所述蛋白质表达降低是与非遗传修饰的对应细胞相比的。
在一些情况下，所述NK细胞的抑制性配体为HLA-E或HLA-G。在一些情况下，所述NK细胞的抑制性配体为HLA-G，且所述HLA-G为HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7。在一些情况下，所述HLA-G为HLA-G1。在一些情况下，所述内源基因不在人类中表达。在一些情况下，所述内源基因是GGTA1、CMAH和/或B4GALNT2。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞进一步包含外源多核苷酸，该外源多核苷酸编码：a)PD-L1或其功能片段，b)PD-L2或其功能片段，和/或c)CD47或其功能片段。在一些情况下，所述外源多核苷酸插入到普遍存在的启动子附近。在一些情况下，所述普遍存在的启动子为Rosa26启动子。在一些情况下，所述外源多核苷酸插入到所述内源基因的启动子附近或所述内源基因内。在一些情况下，使用CRISPR/cas系统降低所述内源基因的蛋白质表达。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞为胰腺、肾、眼、肝、小肠、肺或心脏细胞。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞为胰岛细胞。在一些情况下，所述胰岛细胞为胰腺β细胞。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞为脾、肝、外周血、淋巴结、胸腺或骨髓细胞。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞为猪细胞。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞来自胚胎组织、非人胎儿动物、围产期非人动物、新生儿非人动物、断奶前非人动物、青年非人动物或成年非人动物。
在另一个方面，本文还公开了适用于在受试者中产生对移植的细胞、组织或器官的耐受性的疫苗，所述疫苗包括包含如本申请中定义的细胞的可注射组合物。本文还公开了包含本申请中所述的遗传修饰的细胞的耐受性疫苗。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞为凋亡细胞。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞为固定细胞。在一些情况下，所述疫苗进一步包含非固定细胞。在一些情况下，所述固定细胞和所述非固定细胞是遗传上相同的。在一些情况下，通过化学品固定所述固定细胞，并且/或者所述固定细胞诱导所述受试者的免疫细胞的无反应性。在一些情况下，所述遗传修饰的细胞为1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(ECDI)固定的细胞。
在另一个方面，本文公开了包含本申请中所述的遗传修饰的细胞的组织或器官。
在另一个方面，本文公开了包含本文所述的遗传修饰的细胞的胰腺或胰岛。
在另一个方面，本文公开了包含本文所述的遗传修饰的细胞和药学上可接受的赋形剂的药物组合物。
在另一个方面，本文公开了用于移植到有需要的受试者中以治疗所述受试者的状况的遗传修饰的细胞、包含遗传修饰的细胞的组织或器官，其中所述受试者通过使用疫苗对所述遗传修饰的细胞、组织或器官耐受。在一些情况下，向所述受试者施用抑制T细胞活化、B细胞活化和/或树突细胞活化的一种或多种药剂。
在另一个方面，本文公开了用于治疗有需要的受试者的状况的方法，该方法包括a)移植本申请中所述的遗传修饰的细胞、组织或器官；b)向所述受试者施用本申请中所述的疫苗；和/或c)向所述受试者施用抑制T细胞活化、B细胞活化和/或树突细胞活化的一种或多种药剂。
在另一个方面，本文公开了用于治疗有需要的受试者的状况的方法，该方法包括：a)向所述受试者施用疫苗；以及b)将遗传修饰的细胞、包含遗传修饰的细胞的组织或器官移植到所述受试者中。在一些情况下，向所述受试者施用抑制T细胞活化、B细胞活化和/或树突细胞活化的一种或多种药剂。在一些情况下，所述移植的遗传修饰的细胞为本申请中所述的遗传修饰的细胞。在一些情况下，所述疫苗为本申请中所述的疫苗。在一些情况下，所述疫苗包含0.001至1.0个内毒素单位/kg所述受试者体重或包含约0.001至1.0个内毒素单位/kg所述受试者体重。在一些情况下，所述疫苗包含1至10个聚集体/μl或包含约1至10个聚集体/μl。在一些情况下，在所述移植前7天和所述移植后1天施用所述疫苗。在一些情况下，所述疫苗包含至少1x108至4x108个脾细胞或脾B细胞/kg所述受试者体重或至少约1x108至4x108个脾细胞或脾B细胞/kg所述受试者体重。在一些情况下，所述脾细胞或脾B细胞包含80％至100％的CD21阳性SLA II类阳性B细胞或包含约80％至100％的CD21阳性SLAII类阳性B细胞。在一些情况下，静脉内提供所述疫苗。在一些情况下，所述移植的细胞、组织或器官在移植入所述受试者后至少7天是功能性的。在一些情况下，所述移植为异种移植。在一些情况下，所述药剂包含第一剂量的抗CD40抗体。在一些情况下，在所述移植前约8天给予所述受试者所述第一剂量。在一些情况下，所述第一剂量包含30mg至70mg的抗CD40抗体/kg所述受试者体重或包含约30mg至70mg的抗CD40抗体/kg所述受试者体重。在一些情况下，所述方法进一步包括向所述受试者施用一种或多种额外的免疫抑制剂。在一些情况下，所述一种或多种额外的免疫抑制剂包括B细胞消耗性抗体、mTOR抑制剂、TNF-α抑制剂、IL-6抑制剂、补体C3或C5抑制剂和/或氮芥烷化剂。在一些情况下，所述额外的免疫抑制剂中的一种为氮芥烷化剂。在一些情况下，所述氮芥烷化剂中的一种为环磷酰胺。在一些情况下，在所述疫苗施用后2天或3天施用所述环磷酰胺。
在一些情况下，所述环磷酰胺以50mg/kg/天至60mg/kg/天或约50mg/kg/天至60mg/kg/天的剂量进行施用。在一些情况下，所述受试者为人类受试者。在一些情况下，所述受试者为非人动物。在一些情况下，所述非人动物为猫或狗。在一些情况下，所述状况为疾病。在一些情况下，所述疾病为糖尿病。在一些情况下，所述糖尿病为1型糖尿病、2型糖尿病、外科手术糖尿病、囊性纤维化相关糖尿病和/或线粒体糖尿病。
在另一个方面，本文公开了用于使接受者对移植物免疫耐受的方法，该方法包括向所述接受者提供本申请中所述的疫苗。
在另一个方面，本文公开了用于治疗有需要的受试者的状况的方法，该方法包括移植本申请中所述的遗传修饰的细胞。
在另一个方面，本文公开了用于移植到有需要的受试者中以治疗所述受试者的状况的本申请中所述的遗传修饰的细胞，或包含所述遗传修饰的细胞的组织或器官，其中所述受试者通过本申请中所述的疫苗对所述遗传修饰的细胞、组织或器官耐受，并且其中向所述受试者施用抑制T细胞活化、B细胞活化和/或树突细胞活化的一种或多种药剂。在一些情况下，所述移植为异种移植。
在另一个方面，本文公开了用于施用于有需要的受试者以治疗所述受试者的状况的本申请中所述的遗传修饰的细胞，或包含所述遗传修饰的细胞的组织或器官。
在另一个方面，本文公开了用于使接受者对移植物免疫耐受的本申请中所述的疫苗。
在另一个方面，本文公开了用于制备本申请中所述的遗传修饰的动物的方法，该方法包括：a)获得其中MHC I特异性增强体的组分、MHC I结合肽的转运体和/或C3中的一种或多种的表达降低的细胞；b)从所述细胞产生胚胎；以及c)使所述胚胎生长成所述遗传修饰的动物。在一些情况下，所述细胞为合子。
在另一个方面，本文公开了用于制备本申请中所述的遗传修饰的动物的方法，该方法包括：a)获得其中MHC I特异性增强体的组分、MHC I结合肽的转运体和/或C3中的一种或多种的表达降低的第一细胞；b)将所述第一细胞的细胞核转移到第二细胞以产生胚胎；以及c)使所述胚胎生长成所述遗传修饰的动物。在一些情况下，通过基因编辑进行所述降低。在一些情况下，使用CRISPR/cas系统进行所述基因编辑。
附图说明
本发明的新颖特征在所附的权利要求书中特别地提出。通过参考以下对利用本发明原理的说明性实施方案加以阐述的详细描述以及附图，将会获得对本发明的特征和优点的更好的理解，在这些附图中：
图1示出了以缺乏MHC I类功能性表达的遗传修饰的细胞和器官移植物的使用为中心的免疫治疗策略。当遗传修饰的细胞和器官的移植与拮抗性抗CD40抗体的瞬时使用组合时，对于防止移植物排斥反应所需的维持免疫抑制的需要逐渐减少(或细胞和器官异种移植物的移植以及来源于干细胞的细胞同种异体移植物和异种移植物的移植的适用性逐渐增加)，并且当在抗CD40抗体掩蔽下与包含凋亡供体细胞的耐受性疫苗的施用组合时减少更多。
图2示出了一种制备遗传修饰的猪胰岛细胞和耐受性疫苗的策略。产生了猪的两个克隆群体。具有至少GGTA1敲除的一个群体可用于产生耐受性疫苗。具有至少GGTA1和MHCI基因(例如，NRLC5)敲除的猪的另一个克隆群体可用于细胞、组织和/或器官供体。
图3示出了阳性疫苗和耐受性疫苗(也称为阴性疫苗)的使用。
图4示出了在瞬时免疫抑制的掩蔽下，通过输注用于对疫苗接种耐受的凋亡供体脾细胞来延长受试者中异种移植物的存活的示例性方法。
图5示出了在不存在异种移植接受者的慢性和全身性免疫抑制的情况下防止接受者中异种移植物的排斥反应或延长异种移植物的存活的示例性方法。该示例性方法包括并整合了三个组分：i)具有αGal、MHC I类、补体C3和CXCL10的表达缺乏和/或降低以及具有HLA-G转基因表达的遗传工程化胰岛；ii)具有αGal、Neu5Gc和Sda/CAD的表达缺乏和/或降低以及具有或不具有人CD47、人PD-L1、人PD-L2的HLA-G转基因表达的遗传工程化供体凋亡和非凋亡单核细胞(例如脾细胞)(例如，遗传工程化疫苗)；以及iii)对包括拮抗性抗CD40mAb、抗CD20 mAb、雷帕霉素的瞬时免疫抑制以及包括compstatin(例如，compstatin衍生物APL-2)、抗IL-6受体mAb和可溶性TNF受体的瞬时抗炎治疗的施用。
图6示出了在猪到食蟹猴胰岛异种移植中用于预防移植排斥反应的示例性方案。IE：胰岛等同物；sTNFR：可溶性TNF受体(例如，依那西普)；α-IL-6R：抗白介素6受体；Tx’d：移植的。
图7A-7E示出了用于克隆靶向GGTA1的px330-Gal2-1质粒的策略。图7A示出了用于制备靶向GGTA1的指导RNA的克隆策略和寡核苷酸。图7B示出了px330质粒上的插入位点。图7C示出了显示克隆和验证策略的流程图。图7D示出了克隆位点和测序引物。图7E示出了测序结果。
图8A-8E示出了用于克隆靶向CMAH的px330-CM1F质粒的策略。图8A示出了用于制备靶向CMAH1的指导RNA的克隆策略和寡核苷酸。图8B示出了px330质粒上的插入位点。图8C示出了显示克隆和验证策略的流程图。图8D示出了克隆位点和测序引物。图8E示出了测序结果。
图9A-9E示出了用于克隆靶向NLRC5的px330-NL1_FIRST质粒的策略。图9A示出了用于制备靶向NLRC5的指导RNA的克隆策略和寡核苷酸。图9B示出了px330质粒上的插入位点。图9C示出了显示克隆和验证策略的流程图。图9D示出了克隆位点和测序引物。图9E示出了测序结果。
图10A-10E示出了用于克隆靶向C3的px330/C3-5质粒的策略。图10A示出了用于制备靶向C3的指导RNA的克隆策略和寡核苷酸。图10B示出了px330质粒上的插入位点。图10C示出了显示克隆和验证策略的流程图。图10D示出了克隆位点和测序引物。图10E示出了测序结果。
图11A-11E示出了用于克隆靶向B4GALNT2的px330/B41_second质粒的策略。图11A示出了用于制备靶向B4GALNT2的指导RNA的克隆策略和寡核苷酸。图11B示出了px330质粒上的插入位点。图11C示出了显示克隆和验证策略的流程图。图11D示出了克隆位点和测序引物。图11E示出了测序结果。
图12示出了在实施例2中测序的Rosa26基因座的图谱。
图13A-13E示出了用于克隆靶向Rosa26的px330/Rosa外显子1质粒的策略。图13A示出了用于制备靶向Rosa26的指导RNA的克隆策略和寡核苷酸。图13B示出了px330质粒上的插入位点。图13C示出了显示克隆和验证策略的流程图。图13D示出了克隆位点和测序引物。图13E示出了测序结果。
图14A示出了GGTA1的基因组序列的图谱。图14B示出了GGTA1的cDNA序列的图谱。
图15示出了用pSpCas9(BB)-2A-GFP转染的猪胎儿成纤维细胞的示例性显微镜视图。
图16示出了通过揭示染色体1上位置的特异性探针与GGTA1基因的荧光原位杂交(FISH)。
图17的A图-B图示出了具有cas9/sgRNA介导的GGTA1/NLCR5破坏的细胞的表型选择的实例。图17的A图示出了不表达α-半乳糖苷酶的遗传修饰的细胞。图17的B图示出了表达α-半乳糖苷酶并用同工凝集素B4(IB)连接的亚铁珠标记的非遗传修饰的细胞。
图18A-18C示出了对猪细胞中GGTA1、CMAH和NLRC5破坏的验证。图18A示出了对猪细胞中GGTA1破坏的验证。图18B示出了对猪细胞中CMAH破坏的验证。图18C示出了对猪细胞中NLRC5破坏的验证。
图19的A图-B图示出了抗SLA抗体对猪胰岛诱导的人CD8+T细胞活化的抑制作用。图19的A图示出了在存在(黑色柱)或不存在(白色柱)抗SLA抗体的情况下，CD8+T细胞、CD4T细胞和天然杀伤(NK)细胞在与成年猪胰岛的混合培养物中持续7天的增殖。图19的B图示出了在存在(黑色柱)或不存在(白色柱)抗SLA I类抗体的情况下，与或不与高度纯化的淋巴细胞一起培养的成年猪胰岛持续7天的活力(通过AO/PI染色评估)。
图20的A图-B图示出了通过猪胰岛诱导的T细胞活化。图20的A图示出了ELISPOT测定的结果。该结果示出了对食蟹猴中具有直接和间接特异性分泌IFN-γ的抗供体T细胞的移植后增加的抑制。在采用抗CD40单克隆抗体、雷帕霉素、sTNFR和抗IL-6R单克隆抗体的瞬时免疫抑制的掩蔽下，在第0天用来自GT-KO供体猪的凋亡供体脾细胞和来自同一供体猪的胰岛进行外周移植输注来对猴进行治疗。图20的B图示出了在移植后141天，经受排斥反应的门静脉内移植的成年猪胰岛的CD8染色。
图21的A图-D图示出了在没有维持免疫抑制的情况下，猴的猪胰岛移植物的存活。图21的A图示出了在移植前后的血糖水平和维持正常血糖水平所需的外源胰岛素。图21的B图示出了猴中的血清猪C肽水平。图21的C图示出了响应葡萄糖攻击的血糖水平。图21的D图示出了响应葡萄糖攻击的血清猪C肽水平。
图22的A图示出了移植胰岛并在移植后14天接受4次抗CD40抗体，并用CTLA4-Ig和雷帕霉素维持免疫抑制的猴对非遗传修饰的猪胰岛的排斥反应。图22的B图示出了在移植后14天接受4次抗CD40抗体并用CTLA4-Ig和雷帕霉素维持免疫抑制的猴中通过移植的猪胰岛对糖尿病的改善。
图23的左图示出了在移植后每周接受用雷帕霉素和抗CD40抗体维持免疫抑制的猴(ID#13CP7)中通过移植的猪胰岛对糖尿病的改善(恢复持续的正常血糖和胰岛素独立性)。从移植当天开始，给予猴抗CD40抗体和雷帕霉素持续21天。图23的右图示出了相同接受者(ID#13CP7)中的血清猪C肽水平(禁食、随机和刺激的)。
图24示出了与基线相比，处死时(推测的排斥反应后)两只食蟹猴中循环CD8+CD2hi CD28-效应记忆T细胞的增加，以及处死时肝单核细胞中CD8+T细胞区室内CD8+CD2hiCD28-效应记忆T细胞的高发病率。两只猴均接受了成年猪胰岛的门静脉内异种移植。PreTx：移植前；PBL：外周血白细胞；Sac：处死；Lym：淋巴细胞；LMNC：肝单核细胞。
图25示出了与接受相同瞬时免疫抑制但无凋亡供体脾细胞的对照(MX-ECDI对照)相比，通过外周移植输注凋亡供体脾细胞(MX-ECDI疫苗)对循环CD8+CD2hi CD28-效应记忆T细胞的抑制。Pre Tx：移植前；Sac：处死；Lym：淋巴细胞；LMNC：肝单核细胞。
图26示出了通过凋亡供体脾细胞和α-CD40抗体对循环CD8+CD2hi CD28-效应记忆T细胞的抑制。CM：食蟹猴；Pre Tx：移植前；D：天。
图27示出了通过凋亡供体脾细胞和α-CD40抗体对循环CD4+CD25hi FoxP3+CD127低调控T细胞的抑制。CM：食蟹猴；Pre Tx：移植前；D：天。
图28示出了通过凋亡供体脾细胞和α-CD40抗体对循环CD8+CD122+天然抑制细胞的抑制。CM：食蟹猴；Pre Tx：移植前；D：天。
图29A-29B示出了从经受GGTA1靶区域的PCR扩增(与野猪品种混合的染色体1，Sscrofa10.2 NCBI相比，参考序列：NC_010443.4)的两窝单独的幼崽(妊娠1：图29A或妊娠2：图29B)的胎儿细胞分离的DNA的测序，且所得扩增子在1％琼脂糖凝胶上进行分离。还通过使用来自每个反应仅用正向引物的桑格(sanger)测序分析扩增子。在图29A中，结果从妊娠1的胎儿1、2、4、5、6和7(在GGTA1的靶位点后截短的6个核苷酸)显示。胎儿3在切割位点后截短17个核苷酸，继以2,511(668-3179)个核苷酸缺失，继以单碱基置换。来自含有来自靶基因的两个拷贝的等位基因的单一测序实验的截短、缺失和置换仅可表明发生了基因修饰，而不揭示每个等位基因的确切序列。从该分析来看，所有7个胎儿似乎都具有GGTA1的单个等位基因修饰。图29B显示，妊娠2的胎儿DNA样品1、3、4和5从GGTA1基因靶位点截短3个核苷酸。胎儿2在桑格测序中具有变异性，表明DNA突变中的复杂变异性或较差的样品质量。然而，胎儿DNA模板质量足以用于产生如上所述的GGTA1基因筛选实验。
图30A-30B示出了从经受NLRC5(共有序列)靶区域的PCR扩增的两窝单独的幼崽(妊娠1：图30A或妊娠2：图30B)的胎儿细胞分离的DNA的测序，且所得扩增子在1％琼脂糖凝胶上进行分离。还通过使用来自每个反应仅用正向引物的桑格测序分析扩增子。来自妊娠1(图30A)的胎儿的NLRC5靶位点的序列分析不能显示一致的比对，表明在测序反应中未知的复杂化或NLRC5等位基因之间使桑格测序反应和分析复杂化的变化的DNA修饰。来自妊娠2(图30B)的NLRC5基因扩增子均在NLRC5基因切割位点的下游截短了120个核苷酸。
图31的A图-B图示出了来自从后肢活检物分离的胎儿DNA(wt和1-7(图31的A图：妊娠1)或1-5(图31的B图：妊娠2)的数据。通过PCR扩增靶基因，并在1％琼脂糖凝胶上分离PCR产物，并通过荧光DNA染色将PCR产物可视化。存在于wt泳道中的扩增子条带代表未修饰的DNA序列。扩增子大小的增大或减小分别表明扩增子内的插入或缺失。一个样品中等位基因之间DNA修饰的变化可使条带显得更分散。妊娠1(图31的A图)产生7只胎儿，而妊娠2(图31的B图)产生5只胎儿，分别在第45天和第43天收获。图31的A图的胎儿1、3和4中NLRC5凝胶(底部凝胶)中条带的缺乏表明靶区域的修饰已经破坏了DNA扩增引物的结合。图31的A图中GGTA 1中所有条带的存在(顶部凝胶)表明DNA质量足以在NLRC5靶向PCR反应中产生DNA扩增子。妊娠1(图31的A图)的胎儿1、2、4和5具有比WT更大的GGTA 1扩增子，表明在靶区域内插入。在妊娠1的胎儿3(图31的A图)中，GGTA 1扩增子比WT对照迁移更快，表明在靶区域内有缺失。在妊娠1的胎儿6和7(图31的A图)中，NLRC5扩增子比WT迁移更快，表明在靶区域内有缺失。与WT对照相比，胎儿1-5(图31的B图)的GGTA1扩增子难以通过大小解释并且是分散的。与野生型对照相比，胎儿1-5(图31的B图)的NLRC5扩增子的大小和密度均匀。
图32A-32B示出了来自两窝单独的猪幼崽的表型分析(图32A：妊娠1或图32B：妊娠2)。在第45天(妊娠1)或第43天(妊娠2)收获胎儿，并处理胎儿用于DNA和培养细胞分离。将组织碎片和细胞铺在培养基中2天，以使胎儿细胞附着并生长。从培养板移取野生型细胞(未经遗传修饰的胎儿细胞)和来自妊娠1和2的胎儿细胞，并将该胎儿细胞用与alexafluor 488偶联的IB4凝集素或与FITC偶联的抗猪MHC I类抗体进行标记。流式细胞分析显示为描绘测试细胞的标记强度的直方图。WT细胞的直方图包含在每幅中，以强调每组胎儿细胞总体强度的降低。在妊娠1(图32A)中存在αGal和MHC I类标记的降低，表示为峰强度的降低。在妊娠2(图32B)中，与WT胎儿细胞相比，胎儿1和3具有αgal标记的较大降低和MHC 1类标记的显著降低。
图33A-33B示出了与来自遗传克隆的野生型胎儿细胞相比，来自胎儿3(妊娠1)的细胞中MHC I类表达降低的影响。测量人CD8+细胞和CD4 T细胞相比于猪对照成纤维细胞和NLRC5敲除胎儿细胞的增殖反应。图33A.在评估增殖之前，将细胞门控为CD4或CD8。图33B.与对照未修饰猪成纤维细胞相比，在通过猪胎儿GGTA1/NLRC5敲除细胞的治疗刺激后，CD8T细胞增殖降低。当以1:1的比例用猪胎儿GGTA1/NLRC5敲除细胞治疗人响应者时，观察到CD8 T细胞增殖几乎55％的降低。野生型胎儿细胞在人CD8 T细胞中引起17.2％的增殖，而来自胎儿3(妊娠1)的MHC I类缺陷细胞仅诱导7.6％的增殖。与未修饰的胎儿细胞相比，在1:5和1:10比例下的CD8 T细胞增殖反应中未观察到差异。在研究的所有比例下，在响应NLRC5敲除的CD4 T细胞增殖和对照未修饰猪胎儿细胞中未观察到改变。
具体实施方式
以下描述和实例详细阐述了本发明的实施方案。应当理解，本发明不限于本文所述的特定实施方案，并因此可以变化。本领域技术人员将意识到，本发明存在许多变化和修改，这些变化和修改均包含在本发明的范围内。
器官和组织功能的衰竭可导致个体的早逝。移植可潜在地解决这一问题，其可延长许多个体的生命。然而，可用于移植的细胞、器官和/或组织存在短缺。
异种移植物或同种异体移植物(例如，胚胎或诱导性多能干细胞)可用于产生用于移植的细胞、器官和/或组织的无限供应。通常，一些移植可导致增强的免疫应答，这可最终导致移植排斥反应。同系移植物或自体移植物通常不导致排斥反应。然而，同种异体移植物和异种移植物可导致免疫反应并可最终导致移植物的破坏。在一些情况下，可通过抑制免疫应答来减小排斥反应的风险。
传统地，在移植后使用免疫抑制药物。然而，存在许多与长期用免疫抑制药物治疗相关的有害作用，包括但不限于癌症和感染提高的风险。寻找了防止移植排斥反应并抑制免疫系统的替代方法。可通过使用多种技术(包括本文所述的技术)缓和免疫应答。例如，本文所述的在或不在免疫抑制药物最小化使用的情况下防止移植排斥反应或延长到移植排斥反应的时间的一种方法，可例如在遗传上改变动物，例如，供体非人动物。随后，可收获改变的动物(例如，供体非人动物)的细胞、器官和/或组织并将其用于同种异体移植或异种移植。或者，可从动物例如人或非人动物(包括但不限于原代细胞)提取细胞，或细胞可以是先前提取的动物细胞，例如细胞系。这些细胞可用于产生遗传改变的细胞。
可通过慢性免疫抑制防止移植排斥反应(例如，T细胞介导的移植排斥反应)。然而，免疫抑制是昂贵的，且与严重副作用的风险相关。为了规避对于慢性免疫抑制的需要，开发了多方面的T细胞靶向的排斥反应预防法(图1)：
i)利用缺乏MHC I类功能性表达的遗传修饰的移植物，从而干扰具有直接特异性的CD8+T细胞的活化，并妨碍这些CD8+T细胞的细胞毒性效应子功能，
ii)使用包含拮抗性抗CD40 mAb的诱导免疫治疗(并消耗抗CD20 mAb和mTOR抑制剂)干扰B细胞(和其他APC)介导的抗供体T细胞的引发和记忆产生，和/或
iii)经由外周移植输注凋亡供体细胞疫苗除去具有间接特异性的抗供体T细胞。
本文描述了遗传修饰的非人动物(诸如非人灵长类动物或为劳亚兽总目成员的遗传修饰的动物，例如有蹄类动物)，和从该动物分离的器官、组织或细胞，耐受性疫苗，以及用于通过移植从非人动物分离的器官、组织或细胞治疗或预防有需要的接受者的疾病的方法。从非人动物(诸如非人灵长类动物或为劳亚兽总目成员的遗传修饰的动物，例如有蹄类动物)分离的器官、组织或细胞可移植到来自相同物种(同种异体移植)或不同物种(异种移植)的有需要的接受者中。可用耐受性疫苗和/或一种或多种免疫调节剂(例如，抗体)使接受者耐受。在涉及异种移植的实施方案中，接受者可以是人类。可治疗的合适疾病为接受者的器官、组织或细胞有缺陷或损伤的(例如，心脏、肺、肝、血管、皮肤或胰岛细胞)，且接受者可通过移植从非人动物分离的器官/组织或细胞进行治疗的任何疾病。
定义
如本文所用的，关于参考数值的术语“约”及其语法等同项可包括该数值自身和该数值正或负10％的值的范围。例如，量“约10”包括10和从9到11的任何量。例如，关于参考数值的术语“约”还可包括该数值正或负10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％的值的范围。
如本文所用的，术语“非人动物”及其语法等同项包括除人类之外的所有动物物种，包括非人哺乳动物，该动物可以是天然动物或遗传修饰的非人动物。非人哺乳动物包括，有蹄类动物，诸如偶蹄类动物(例如，猪、西貒、河马、骆驼、大羊驼、鼷鹿(鼠鹿)、鹿、长颈鹿、叉角羚、羚羊、羊(包括绵羊、山羊等)或牛)，或者奇蹄类动物(例如，马、貘和犀牛)，非人灵长类动物(例如，猴或黑猩猩)，犬科动物(例如，狗)或猫。非人动物可以是劳亚兽总目的成员。劳亚兽总目可包括如Waddell等人,Towards Resolving the InterordinalRelationships of Placental Mammals.Systematic Biology 48(1):1–5(1999)中所述的一组哺乳动物。劳亚兽总目的成员可包括真食虫目(Eulipotyphla)(刺猬、鼩鼱和鼹鼠)、奇蹄目(Perissodactyla)(犀牛、马和貘)、食肉目(Carnivora)(食肉动物)、鲸偶蹄目(Cetartiodactyla)(偶蹄类动物和鲸类动物)、翼手目(Chiroptera)(蝙蝠)和鳞甲目(Pholidota)(鲮鲤)。劳亚兽总目的成员可以是本文所述的有蹄类动物，例如奇蹄类动物或偶蹄类动物。有蹄类动物可以是猪。成员可以是食肉目的成员，诸如猫或狗。在一些情况下，劳亚兽总目的成员可以是猪。
如本文所用的，术语“猪”及其语法等同项可指属于偶蹄类动物的猪科(Suidae)中的猪属(Sus)的动物。例如，猪可以是野猪、家猪、小型猪、野猪(Sus scrofa)、家猪(Susscrofa domesticus)或同系繁殖猪。
如本文所用的，术语“转基因”及其语法等同项可指可转入生物体的基因或遗传物质。例如，转基因可以是含有引入生物体的基因的DNA的片段或区段。当转基因转入生物体时，该生物体随后可被称为转基因生物体。转基因可在转基因生物体中保持其产生RNA或多肽(例如，蛋白质)的能力。转基因可包含编码蛋白质或其片段(例如，功能片段)的多核苷酸。转基因的多核苷酸可以是外源多核苷酸。蛋白质的片段(例如，功能片段)可包含该蛋白质的氨基酸序列的至少或至少约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％。蛋白质的片段可以是蛋白质的功能片段。蛋白质的功能片段可保留蛋白质的部分或全部功能。
如本文所用的，术语“遗传修饰”及其语法等同项可指核酸(例如，位于生物体基因组内的核酸)的一个或多个改变。例如，遗传修饰可指基因的改变、添加和/或缺失。遗传修饰的细胞还可指具有添加、缺失和/或改变的基因的细胞。遗传修饰的细胞可来自遗传修饰的非人动物。来自遗传修饰的非人动物的遗传修饰的细胞可以是从这样的遗传修饰的非人动物分离的细胞。来自遗传修饰的非人动物的遗传修饰的细胞可以是源自这样的遗传修饰的非人动物的细胞。例如，细胞
如本文所用的，术语“胰岛”或“胰岛细胞”及其语法等同项可指存在于生物体的胰腺中的内分泌(例如，产生激素的)细胞。例如，胰岛细胞可包括不同类型的细胞，包括但不限于，胰腺α细胞、胰腺β细胞、胰腺δ细胞、胰腺F细胞和/或胰腺ε细胞。胰岛细胞还可指一组细胞、细胞簇等。
如本文所用的，术语“状况”及其语法等同项可指疾病、事件或健康状态的变化。
如本文所用的，术语“糖尿病”及其语法等同项可指特征在于长时间高血糖水平的疾病。例如，如本文所用的，术语“糖尿病”及其语法等同项可指糖尿病的所有或任何类型，包括但不限于，1型糖尿病、2型糖尿病、囊性纤维化相关糖尿病、外科手术糖尿病、妊娠期糖尿病和线粒体糖尿病。在一些情况下，糖尿病可以是遗传性糖尿病的形式。
如本文所用的，术语“表型”及其语法等同项可指生物体的可观察特征或特点的综合，诸如其形态学、发育、生物化学或生理性质、物候学、行为和行为的结果。根据上下文，术语“表型”有时可指群体的可观察特征或特点的综合。
如本文所用的，术语“破坏”及其语法等同项可指改变基因的过程，例如，通过缺失、插入、突变、重排或其任意组合。例如，可通过敲除破坏基因。破坏基因可以是部分降低或完全抑制该基因的表达(例如，mRNA和/或蛋白质表达)。破坏还可包括抑制技术，诸如shRNA、siRNA、微小RNA、显性失活或抑制基因或蛋白质的功能性或表达的任何其他方式。
如本文所用的，术语“基因编辑”及其语法等同项可指从基因组插入、替换或去除一个或多个核苷酸的基因工程。例如，可使用核酸酶(例如，天然存在的核酸酶或人工工程化的核酸酶)进行基因编辑。
如本文所用的，术语“移植排斥反应”及其语法等同项可指器官移植接受者的免疫应答对移植材料(例如，细胞、组织和/或器官)进行足以损害或破坏移植材料的功能的反应的一个或多个过程。
如本文所用的，术语“超急性排斥反应”及其语法等同项可指在移植后前24小时内发生或开始的移植材料或组织的排斥反应。例如，超急性排斥反应可包括但不限于，“急性体液性排斥反应”和“抗体介导的排斥反应”。
如本文所用的，术语“阴性疫苗”、“耐受性疫苗”及其语法等同项可互换使用。如果在适当免疫治疗的掩蔽下使用，则耐受性疫苗可使接受者对移植物耐受或有助于接受者对移植物的耐受。这可帮助防止移植排斥反应。
如本文所用的，术语“接受者”、“受试者”及其语法等同项可互换使用。接受者或受试者可以是人类或非人动物。接受者或受试者可以是将接受、正在接受或已经接受了移植物、耐受性疫苗和/或本申请中公开的其他组合物的人类或非人动物。接受者或受试者还可能需要移植物、耐受性疫苗和/或本申请中公开的其他组合物。在一些情况下，接受者可以是将接受、正在接受或已经接受了移植物的人类或非人动物。
全文公开的一些数值称为，例如，“X为至少或至少约100；
或200[或任何数目]。”该数值包括该数目自身和下列所有：
i)X为至少100；
ii)X为至少200；
iii)X为至少约100；以及
iv)X为至少约200。
通过全文公开的数值考虑到所有这些不同组合。除非另有明确相反指示，否则所有公开的数值均应以此方式进行解释，无论该数值是指施用治疗剂还是指天、月、年、重量、剂量等。
全文公开的范围有时称为，例如，“X在或在约第1天至第2天；或第2天至第3天[或任何数值范围]施用。”该范围包括该数目自身(例如，该范围的端点)和下列所有：
i)X在第1天与第2天之间施用；
ii)X在第2天与第3天之间施用；
iii)X在约第1天与第2天之间施用；
iv)X在约第2天与第3天之间施用；
v)X在第1天与约第2天之间施用；
vi)X在第2天与约第3天之间施用；
vii)X在约第1天与约第2天之间施用；以及
viii)X在约第2天与约第3天之间施用。
通过全文公开的范围考虑到所有这些不同组合。除非另有明确相反指示，否则所有公开的范围均应以此方式进行解释，无论该范围是指施用治疗剂还是指天、月、年、重量、剂量等。
如本文所用的，术语“和/或”和“其任意组合”及其语法等同项可互换使用。这些术语可表达，任意组合均为特别考虑到的。仅为了说明目的，下列短语“A、B和/或C”或“A、B、C或其任意组合”可指“单独A；单独B；单独C；A和B；B和C；A和C；以及A、B和C”。
I.遗传修饰的非人动物
本文提供了可成为用于移植的细胞、组织和/或器官的供体的遗传修饰的动物。遗传修饰的非人动物可以是任何期望的物种。例如，本文所述的遗传修饰的非人动物可以是遗传修饰的非人哺乳动物。遗传修饰的非人哺乳动物可以是遗传修饰的有蹄类动物，包括遗传修饰的偶蹄类动物(例如，猪、西貒、河马、骆驼、大羊驼、鼷鹿(鼠鹿)、鹿、长颈鹿、叉角羚、羚羊、羊(包括绵羊、山羊等)或牛)，或遗传修饰的奇蹄类动物(例如，马、貘和犀牛)，遗传修饰的非人灵长类动物(例如，猴或黑猩猩)，或遗传修饰的犬科动物(例如，狗)。遗传修饰的非人动物可以是劳亚兽总目的成员。遗传修饰的非人动物可以是非人灵长类动物，例如，猴或黑猩猩。如果非人动物为猪，该猪可以为至少或至少约5、50、100或300磅，例如，该猪可为或约为5磅至50磅；25磅至100磅；或75磅至300磅。在一些情况下，非人动物为产仔至少一次的猪。
遗传修饰的非人动物可为任何年龄。例如，遗传修饰的非人动物可为胎儿；为或为约1天至1个月；为或为约1个月至3个月；为或为约3个月至6个月；为或为约6个月至9个月；为或为约9个月至1年；为或为约1年至2年。遗传修饰的非人动物可以是非人胎儿动物、围产期非人动物、新生儿非人动物、断奶前非人动物、青年非人动物或成年非人动物。
与非遗传修饰的对应动物相比，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的一种或多种基因。非遗传修饰的对应动物可以是与遗传修饰的动物基本上相同但在基因组中没有遗传修饰的动物。例如，非遗传修饰的对应动物可以是与遗传修饰的动物相同物种的野生型动物。该非人动物可提供用于移植到有需要的接受者或受试者中的细胞、组织或器官。有需要的接受者或受试者可以是已知或怀疑具有状况的接受者或受试者。该状况可通过本文公开的方法和组合物进行治疗、预防、减少、消除或增强。接受者可对移植的细胞、组织或器官表现出低免疫应答或不表现出免疫应答。移植的细胞、组织或器官可不被接受者(例如，人类或另一种动物)的CD8+T细胞、NK细胞或CD4+T细胞识别。表达降低的基因可包括MHC分子、MHC分子表达调节因子和在供体非人动物和接受者(例如，人类或另一种动物)之间差异性表达的基因。降低的表达可以是一种或多种基因的mRNA表达或蛋白质表达。例如，降低的表达可以是一种或多种基因的蛋白质表达。降低的表达还可包括不表达。例如，具有基因的降低的表达的动物、细胞、组织或器官可不具有该基因的表达(例如，mRNA和/或蛋白质表达)。基因的表达降低可使基因的功能失活。在一些情况下，当遗传修饰的动物中基因的表达降低时，该遗传修饰的动物中不存在该基因的表达。
与非遗传修饰的对应动物相比，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的一种或多种MHC分子。例如，非人动物可以是有蹄类动物，例如，具有降低表达的一种或多种猪白细胞抗原(SLA)I类和/或SLA II类分子的猪。
与非遗传修饰的对应动物相比，遗传修饰的非人动物可包含调节主要组织相容性复合体(MHC)分子(例如，MHC I分子和/或MHC II分子)的降低表达的任何基因。这样的基因的降低表达可导致MHC分子(例如，MHC I分子和/或MHC II分子)的降低的表达和/或功能。在一些情况下，非人动物中表达降低的一种或多种基因可包括下列一种或多种：MHC I特异性增强体的组分、MHC I结合肽的转运体、自然杀伤细胞族2D配体、CXC化学受体(CXCR)3配体、补体成分3(C3)和主要组织相容性复合体II反式激活因子(CIITA)。在一些情况下，MHCI特异性增强体的组分可以是NLRC5。在一些情况下，MHC I特异性增强体的组分还可包括调节因子X(RFX)(例如，RFX1)、核转录因子Y(NFY)和cAMP应答元件结合蛋白(CREB)。在一些情况下，MHC I结合肽的转运体可以是抗原加工相关转运体1(TAP1)。在一些情况下，自然杀伤细胞(NK)族2D配体可包括MICA和MICB。例如，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的下列基因中的一种或多种：NOD样受体家族CARD结构域包含分子5(NLRC5)、抗原加工相关转运体1(TAP1)、C-X-C基序趋化因子10(CXCL10)、MHC I类多肽相关序列A(MICA)、MHC I类多肽相关序列B(MICB)、补体成分3(C3)和CIITA。遗传修饰的动物可包含降低表达的下列基因中的一种或多种：MHC I特异性增强体的组分(例如，NLRC5)、MHC I结合肽的转运体(TAP1)和C3。
与非遗传修饰的对应动物相比，遗传修饰的非人动物可包含在非人动物与从非人动物接受细胞、组织或器官的接受者之间以不同水平表达的一种或多种基因的降低的表达。例如，该一种或多种基因可在人类中比在非人动物中以更低水平表达。在一些情况下，该一种或多种基因可以是非人动物的内源基因。在一些情况下，该内源基因是不在另一物种中表达的基因。例如，非人动物的内源基因可以是不在人类中表达的基因。例如，在一些情况下，该一种或多种基因的同源物(例如，直系同源物)不存在于人类中。在另一个实例中，该一种或多种基因的同源物(例如，直系同源物)可存在于人类中但不表达。
在一些情况下，非人动物可以是猪，而接受者可以是人类。在这些情况下，该一种或多种基因可以是在猪中表达但不在人类中表达的任何基因。例如，该一种或多种基因可包括糖蛋白半乳糖基转移酶α1,3(GGTA1)、推定的胞苷一磷酸-N-乙酰神经氨酸羟化酶样蛋白(CMAH)和β1,4N-乙酰氨基半乳糖基转移酶(B4GALNT2)。遗传修饰的非人动物可包含降低表达的B4GALNT2、GGTA1或CMAH，其中该降低表达是与非遗传修饰的对应动物相比。遗传修饰的非人动物可包含降低表达的B4GALNT2和GGTA1，其中该降低表达是与非遗传修饰的对应动物相比。遗传修饰的非人动物可包含降低表达的B4GALNT2和CMAH，其中该降低表达是与非遗传修饰的对应动物相比。遗传修饰的非人动物可包含降低表达的B4GALNT2、GGTA1和CMAH，其中该降低表达是与非遗传修饰的对应动物相比。
与非遗传修饰的对应动物相比，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的本文公开的任何基因中的一种或多种，包括NLRC5、TAP1、CXCL10、MICA、MICB、C3、CIITA、GGTA1、CMAH和B4GALNT2。
遗传修饰的非人动物可包含表达降低(例如，基因表达降低)的一种或多种基因。表达降低的一种或多种基因包括但不限于，NOD样受体家族CARD结构域包含分子5(NLRC5)、抗原加工相关转运体1(TAP1)、糖蛋白半乳糖基转移酶α1,3(GGTA1)、推定的胞苷一磷酸-N-乙酰神经氨酸羟化酶样蛋白(CMAH)、C-X-C基序趋化因子10(CXCL10)、MHC I类多肽相关序列A(MICA)、MHC I类多肽相关序列B(MICB)、II类主要组织相容性复合体反式激活因子(CIITA)、β-1,4-N-乙酰氨基半乳糖基转移酶2(B4GALNT2)、补体成分3(C3)和/或其任意组合。
遗传修饰的非人动物可包含表达被破坏的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20种或更多种基因。为了说明目的，且不限制本领域技术人员可想象的多种不同组合，遗传修饰的非人动物可具有单独的被破坏的NLRC5和TAP1。遗传修饰的非人动物还可具有被破坏的NLRC5和TAP1两者。除了被破坏的下列GGTA1、CMAH、CXCL10、MICA、MICB、B4GALNT2或CIITA基因中的一种或多种之外，遗传修饰的非人动物还可具有被破坏的NLRC5和TAP1；例如“NLRC5、TAP1和GGTA1”或“NLRC5、TAP1和CMAH”可被破坏。遗传修饰的非人动物还可具有被破坏的NLRC5、TAP1、GGTA1和CMAH。或者，遗传修饰的非人动物还可具有被破坏的NLRC5、TAP1、GGTA1、B4GALNT2和CMAH。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可具有被破坏的C3和GGTA1。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可具有降低表达的NLRC5、C3、GGTA1、B4GALNT2、CMAH和CXCL10。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可具有降低表达的TAP1、C3、GGTA1、B4GALNT2、CMAH和CXCL10。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可具有降低表达的NLRC5、TAP1、C3、GGTA1、B4GALNT2、CMAH和CXCL10。
在移植的人类细胞上缺乏MHC I类表达可导致自然杀伤(NK)细胞被动激活(Ohlen等人，1989)。缺乏MHC I类表达可能是由于NLRC5、TAP1或B2M基因缺失。可通过人类MHC 1类基因HLA-E(其可刺激NK细胞上的抑制性受体CD94/NKG2A)的表达来克服NK细胞的细胞毒性，从而防止细胞杀伤(Weiss等人,2009；Lilienfeld等人,2007；Sasaki等人,1999)。HLA-E基因的成功表达可能取决于人B2M(β2微球蛋白)基因和同源肽的共表达(Weiss等人,2009；Lilienfeld等人,2007；Sasaki等人,1999；Pascasova等人,1999)。干细胞DNA中的核酸酶介导的断裂可允许一种或多种基因经由同源性定向修复而插入。连续的HLA-E和hB2M基因可整合到核酸酶介导的DNA断裂的区域中，从而防止在插入转基因时靶基因(例如NLRC5)的表达。
基因的表达水平可降低到多种不同程度。例如，一种或多种基因的表达可降低或降低约100％。在一些情况下，一种或多种基因的表达可降低或降低约正常表达的99％、95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％或50％，例如，与非修饰对照的表达相比。在一些情况下，一种或多种基因的表达可降低正常表达的至少或至少约99％至90％；89％至80％；79％至70％；69％至60％；59％至50％，例如，与非修饰对照的表达相比。例如，一种或多种基因的表达可降低正常表达的至少或至少约90％或者至少或至少约90％至99％。
可通过任何已知的方法测量表达，诸如定量PCR(qPCR)，包括但不限于PCR、实时PCR(例如，Sybr-green)和/或热PCR。在一些情况下，可通过检测基因的转录物水平来测量一种或多种基因的表达。例如，可通过RNA印迹法、核酸酶保护分析(例如，RNA酶保护分析)、逆转录PCR、定量PCR(例如，实时PCR，如实时定量逆转录PCR)、原位杂交(例如，荧光原位杂交(FISH))、斑点印迹分析、差别显示、基因表达的连续分析、消减式杂交、微阵列、纳米序列(nanostring)和/或测序(例如，下一代测序)来测量一种或多种基因的表达。在一些情况下，可通过检测由基因编码的蛋白质的水平来测量一种或多种基因的表达。例如，可通过蛋白质免疫染色、蛋白免疫沉淀、电泳(例如，SDS-PAGE)、蛋白质印迹法、二喹啉甲酸测定法、分光光度法、质谱分析法、酶测定(例如，酶联免疫吸附测定)、免疫组织化学、流式细胞术和/或免疫细胞化学来测量一种或多种基因的表达。还可通过显微术测量一种或多种基因的表达。显微术可以是光学、电子或扫描探针显微术。光学显微术可包括使用明场、倾斜照明、交叉偏振光、色散染色、暗场、相位对比、差异干涉对比、干涉反射显微术、荧光(例如，对颗粒例如细胞进行免疫染色时)、共聚焦、单平面照明显微术、光片荧光显微术、去卷积或连续时间编码放大显微术。还可通过如本文所述的用于测试表达的任何方法检测MHC I分子的表达。
被破坏的基因
发明人已经发现，具有被破坏的基因的不同组合的细胞、器官和/或组织可导致细胞、器官和/或组织在移植到接受者中时更不易受到排斥反应。例如，发明人已经发现，破坏(例如，降低表达)某些基因(诸如NLRC5、TAP1、GGTA1、B4GALNT2、CMAH、CXCL10、MICA、MICB、C3和/或CIITA)可提高移植物存活的可能性。
然而，破坏不仅限于这些基因。破坏可属于任何特定基因。考虑本申请中基因的遗传同源物(例如，基因的任何哺乳动物型式(version))均包含在内。例如，被破坏的基因可表现出与本文公开的基因(例如，NLRC5、TAP1、GGTA1、B4GALNT2、CMAH、CXCL10、MICA、MICB、C3和/或CIITA)的一定的同一性和/或同源性。因此，考虑可破坏表现出至少或至少约50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、99％或100％同源性(在核酸或蛋白质水平)的基因，例如，表现出至少或至少约50％至60％；60％至70％；70％至80％；80％至90％；或90％至99％同源性的基因。还考虑可破坏表现出至少或至少约50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、99％或100％同一性(在核酸或蛋白质水平)的基因，例如，表现出至少或至少约50％至60％；60％至70％；70％至80％；80％至90％；或90％至99％同一性的基因。一些遗传同源物是本领域已知的，然而在一些情况下，同源物是未知的。然而，可通过使用可公开获得的数据库如NCBI BLAST比较核酸(DNA或RNA)序列或蛋白质序列，找到哺乳动物之间的同源基因。示例性基因的基因组序列、cDNA和蛋白质序列示于表1中。
基因抑制还可通过多种方式进行。例如，可通过敲除、改变基因的启动子和/或通过施用干扰RNA(敲低)来降低基因表达。这可在生物体水平或在组织、器官和/或细胞水平进行。如果在非人动物、细胞、组织和/或器官中敲低一种或多种基因，则可通过施用RNA干扰试剂(例如，siRNA、shRNA或微小RNA)来减少该一种或多种基因。例如，可将可表达shRNA的核酸稳定地转染入细胞以敲低表达。此外，可将可表达shRNA的核酸插入到非人动物的基因组中，从而在非人动物中敲低基因。
破坏方法还可以包括过表达显性失活蛋白。该方法可导致功能野生型基因的功能整体降低。另外，表达显性失活基因可导致类似于敲除和/或敲低的表型的表型。
有时可在一个或多个基因中插入或产生(例如，通过核苷酸替换)终止密码子，这可导致非功能转录物或蛋白质(有时称为敲除)。例如，如果在一个或多个基因的中间产生终止密码子，则所产生的转录和/或蛋白质可被截短，并且可以是非功能性的。然而，在一些情况下，截短可导致活性(部分或过度活性的)蛋白。在一些情况下，如果蛋白质是过度活性的，则这可导致显性失活蛋白，例如，破坏野生型蛋白质活性的突变多肽。
该显性失活蛋白可在任何启动子控制下的核酸中表达。例如，启动子可以是普遍存在的启动子。启动子还可以是诱导型启动子、组织特异性启动子和/或发育特异性启动子。
然后，可将编码显性失活蛋白的核酸插入到细胞或非人动物中。可使用任何已知的方法。例如，可使用稳定转染。此外，编码显性失活蛋白的核酸可插入到非人动物的基因组中。
可使用本领域已知的任何方法敲除非人动物中的一种或多种基因。例如，敲除一种或多种基因可包括从非人动物的基因组删除一种或多种基因。敲除还可包括从非人动物去除全部或部分基因序列。还考虑，敲除可包括用一个或多个核苷酸替换非人动物基因组中的全部或部分基因。敲除一种或多种基因还可以包括在一种或多种基因中插入序列，从而破坏该一种或多种基因的表达。例如，插入序列可在一种或多种基因的中间产生终止密码子。插入序列还可移动该一种或多种基因的开放阅读框。
敲除可在非人动物的任何细胞、器官和/或组织中进行。例如，敲除可以是全身敲除，例如，一种或多种基因的表达在非人动物的所有细胞中均降低。敲除还可对非人动物的一种或多种细胞、组织和/或器官具有特异性。这可通过条件性基因敲除来实现，其中一种或多种基因的表达在一种或多种器官、组织或细胞类型中选择性降低。可通过Cre-lox系统进行条件性基因敲除，其中cre在细胞、组织和/或器官特异性启动子的控制下进行表达。例如，可在一种或多种组织或器官中敲除一种或多种基因(或可降低表达)，其中该一种或多种组织或器官可包括脑、肺、肝、心脏、脾、胰腺、小肠、大肠、骨骼肌、平滑肌、皮肤、骨骼、脂肪组织、毛发、甲状腺、气管、胆囊、肾、输尿管、膀胱、主动脉、静脉、食道、隔膜、胃、直肠、肾上腺、支气管、耳、眼、视网膜、生殖器、下丘脑、喉、鼻、舌、脊髓或输尿管、子宫、卵巢、睾丸和/或其任意组合。还可在一种类型的细胞中敲除一种或多种基因(或可降低表达)，其中一种或多种类型的细胞包括毛细胞、角质形成细胞、促性腺激素细胞、促肾上腺皮质激素细胞、促甲状腺素细胞、生长激素细胞、泌乳细胞、嗜铬细胞、滤泡旁细胞、球细胞、黑素细胞、痣细胞、梅克尔细胞、成牙本质细胞、成牙骨质细胞、角膜细胞、视网膜muller细胞、视网膜色素上皮细胞、神经元、神经胶质细胞(例如，少突胶质细胞、星形胶质细胞)、室管膜细胞、松果体细胞、肺细胞(例如，I型肺细胞和II型肺细胞)、克拉拉细胞、杯形细胞、G细胞、D细胞、肠嗜铬细胞样细胞、胃主细胞、壁细胞、凹细胞、K细胞、D细胞、I细胞、杯形细胞、帕内特细胞、肠上皮细胞、微皱褶细胞、肝细胞、肝星状细胞(例如，来自中胚层的枯否细胞)、胆囊细胞、泡心细胞、胰腺星状细胞、胰腺α细胞、胰腺β细胞、胰腺δ细胞、胰腺F细胞、胰腺ε细胞、甲状腺(例如，滤泡细胞)、甲状旁腺(例如，甲状旁腺主细胞)、嗜酸细胞、尿道上皮细胞、成骨细胞、骨细胞、成软骨细胞、软骨细胞、成纤维细胞、纤维细胞、成肌细胞、肌细胞、肌卫星细胞、腱细胞、心肌细胞、成脂肪细胞、脂肪细胞、cajal间质细胞、成血管细胞、内皮细胞、系膜细胞(例如，肾小球内系膜细胞和肾小球外系膜细胞)、肾小球旁细胞、致密斑细胞、基质细胞、间质细胞、端细胞简单上皮细胞、足细胞、肾近端小管刷状缘细胞、支持细胞、莱迪希细胞、颗粒细胞、胚栓细胞、生殖细胞、精子、卵子、淋巴细胞、骨髓细胞、内皮祖细胞、内皮干细胞、成血管细胞、中成血管细胞、周细胞壁细胞和/或其任意组合。
条件性基因敲除可以是诱导型的，例如通过使用四环素诱导型启动子、发育特异性启动子。这可允许在任何时间或在特定时间消除或抑制基因/蛋白质的表达。例如，在四环素诱导型启动子的情况下，可在出生后的任何时间给予非人动物四环素。如果非人动物是在子宫中发育的生命，则可通过在妊娠期间给予母亲四环素来诱导启动子。如果非人动物在卵中发育，则可通过注射四环素或在四环素中孵化来诱导启动子。一旦将四环素给予非人动物，四环素将导致cre的表达，这随后将导致感兴趣的基因的切除。
cre/lox系统还可处于发育特异性启动子的控制之下。例如，一些启动子在出生后，甚至在青春期开始后开启。这些启动子可用于控制cre表达，因此可用于发育特异性敲除。
还考虑，可将敲除技术的任意组合进行组合。例如，组织特异性敲除可与诱导技术组合，产生组织特异性诱导型敲除。此外，其它系统如发育特异性启动子可与组织特异性启动子和/或诱导型敲除组合使用。
敲除技术还可包括基因编辑。例如，可使用核酸酶进行基因编辑，该核酸酶包括CRISPR相关蛋白(Cas蛋白，例如Cas9)、锌指核酸酶(ZFN)、转录激活因子样效应物核酸酶(TALEN)和大范围核酸酶。核酸酶可以是天然存在的核酸酶、遗传修饰的核酸酶和/或重组核酸酶。例如，CRISPR/cas系统可适合作为基因编辑系统。
还考虑，可敲除非人动物的一种或多种基因的少于全部的等位基因。例如，在二倍体非人动物中，考虑敲除两个等位基因中的一个。这可导致基因的表达降低和蛋白质水平降低。与两个等位基因均起作用(例如，未敲除和/或敲低)时相比；总降低的表达可以是小于或小于约99％、95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％或20％；例如，是或是约99％至90％；90％至80％；80％至70％；70％至60％；60％至50％；50％至40％；40％至30％或30％至20％。此外，蛋白质水平的总降低可与总表达的降低相同。与两个等位基因均起作用(例如，未敲除和/或敲低)时相比；蛋白质水平的总降低可以是约或小于约99％、95％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％或20％，例如，是或是约99％至90％；90％至80％；80％至70％；70％至60％；60％至50％；50％至40％；40％至30％或30％至20％。然而，还考虑可敲除非人动物中的一种或多种基因的所有等位基因。
可通过基因分型验证一种或多种基因的敲除。用于基因分型的方法可包括测序、限制性片段长度多态性鉴定(RFLPI)、随机扩增多态性检测(RAPD)、扩增片段长度多态性检测(AFLPD)、PCR(例如，长片段PCR或分段(stepwise)PCR)、等位基因特异性寡核苷酸(ASO)探针，以及与DNA微阵列或珠子杂交。例如，可通过测序进行基因分型。在一些情况下，测序可以是高保真测序。测序方法可包括Maxam-Gilbert测序、链终止法(例如桑格测序)、鸟枪法测序和桥式PCR。在一些情况下，可通过下一代测序进行基因分型。下一代测序的方法可包括大规模平行标记测序、聚合酶克隆测序、焦磷酸测序(例如，454Life Sciences开发的焦磷酸测序)、单分子实时测序(例如，Pacific Biosciences)、离子半导体测序(例如，IonTorrent半导体测序)、合成测序(例如，Illumina的Solexa测序)、连接法测序(例如，Applied Biosystems的SOLiD测序)、DNA纳米球测序和heliscope单分子测序。在一些情况下，本文的非人动物的基因分型可包括全基因组测序分析。在一些情况下，可通过对一部分基因或全部基因进行测序(例如，下一代测序)来验证动物中基因的敲除。例如，可通过全部NLRC5的下一代测序验证猪中NLRC5基因的敲除。可使用例如正向引物5’-gctgtggcatatggcagttc-3’(SEQ ID No.1)和反向引物5’-tccatgtataagtctttta-3’(SEQID No.2)或正向引物5’-ggcaatgccagatcctcaac-3’(SEQ ID No.3)和反向引物5’-tgtctgatgtctttctcatg-3’(SEQ ID No.4)进行NLRC5的下一代测序。
表1.示例性破坏基因的基因组序列、cDNA和蛋白质
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转基因
转基因可用于以比没有转基因的情况下更高的水平过表达内源基因。此外，转基因可用于表达外源基因。转基因还可包括其他类型的基因，例如，显性失活基因。
蛋白质X的转基因可指包含编码蛋白质X的核苷酸序列的转基因。如本文所用，在一些情况下，编码蛋白质X的转基因可以是编码蛋白质X的100％或约100％的氨基酸序列的转基因。在一些情况下，编码蛋白质X的转基因可编码蛋白质X的全部或部分氨基酸序列。例如，转基因可编码蛋白质X的至少或至少约99％、95％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％或5％，例如为或为约99％至90％；90％至80％；80％至70％；70％至60％；或60％至50％的氨基酸序列。转基因的表达可最终产生功能蛋白质，例如，部分或全功能蛋白质。如上所讨论的，如果部分序列被表达，则在一些情况下最终的结果可以为非功能蛋白质或显性失活蛋白质。非功能蛋白质或显性失活蛋白质还可与功能(内源或外源)蛋白质竞争。转基因还可编码RNA(例如，mRNA、shRNA、siRNA或微小RNA)。在一些情况下，当转基因编码mRNA时，该mRNA转而可被翻译成多肽(例如蛋白质)。因此，考虑转基因可编码蛋白质。在一些情况下，转基因可编码蛋白质或蛋白质的一部分。此外，与野生型多肽相比，蛋白质可具有一种或多种突变(例如，缺失、插入、氨基酸置换或重排)。蛋白质可以是天然多肽或人工多肽(例如，重组多肽)。转基因可编码由两种或更多种多肽形成的融合蛋白。
可以以产生转基因产物的方式将转基因置于生物体、细胞、组织或器官中。例如，本文公开了包含一种或多种转基因的非人动物。一种或多种转基因可与如本文所述的一种或多种破坏相组合。转基因可并入细胞中。例如，转基因可并入生物体的生殖细胞系中。当插入细胞中时，转基因可以是互补DNA(cDNA)区段(其为信使RNA(mRNA)的拷贝)，或位于其基因组DNA原始区域(含有或不含有内含子)的基因本身。
非人动物可包含含有一种或多种多核苷酸插入片段的一种或多种转基因。多核苷酸插入片段可编码一种或多种蛋白质或其功能片段。在一些情况下，非人动物可包含一种或多种转基因，该转基因含有编码可降低MHC分子(例如，MHC I分子和/或MHC II分子)的表达和/或功能的蛋白质的一种或多种多核苷酸插入片段。一种或多种转基因可包含编码MHCI形成阻抑因子、补体激活调节因子、NK细胞的抑制性配体、B7家族成员、CD47、丝氨酸蛋白酶抑制剂、半乳凝素和/或其任何片段的一种或多种多核苷酸插入片段。在一些情况下，MHCI形成阻抑因子可以是感染性细胞蛋白47(ICP47)。在一些情况下，补体激活调节因子可包括分化群46(CD46)、分化群55(CD55)和分化群59(CD59)。在一些情况下，NK细胞的抑制性配体可包括白细胞抗原E(HLA-E)、人白细胞抗原G(HLA-G)和β-2-微球蛋白(B2M)。NK细胞的抑制性配体可以是HLA-G的同种型，例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7。例如，NK细胞的抑制性配体可以是HLA-G1。HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)的转基因可指包含编码HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)的核苷酸序列的转基因。如本文所用，在一些情况下，编码HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)的转基因可以是编码HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)的100％或约100％的氨基酸序列的转基因。在其他情况下，编码HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)的转基因可以是编码HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)的全部或部分序列的转基因。例如，转基因可编码HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)的至少或至少约99％、95％、90％、80％、70％、60％或50％的氨基酸序列。例如，转基因可编码90％的HLA-G氨基酸序列。转基因可包含编码功能性(例如，部分或全功能)HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)的多核苷酸。在一些情况下，一种或多种转基因可包含编码ICP47、CD46、CD55、CD59、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)和B2M中的一种或多种的多核苷酸插入片段。HLA-G基因组DNA序列可具有8个外显子，通过这些外显子，选择性剪接产生7个同种型。HLA-G1同种型可排除外显子7。HLA-G2同种型可排除外显子3和7。由于跨膜结构域表达的丧失，内含子2或内含子4的翻译可产生分泌型同种型。HLA-G的基因组序列和cDNA的图谱示于图14A-14B中。在一些情况下，B7家族成员可包括CD80、CD86、程序性死亡配体1(PD-L1)、程序性死亡配体2(PD-L2)、CD275、CD276、含V-set域的T细胞激活抑制因子1(VTCN1)、血小板受体Gi24、天然细胞毒性触发受体3配体1(NR3L1)和HERV-HLTR-相关2(HHLA2)。例如，B7家族成员可以是PD-L1或PD-L2。在一些情况下，丝氨酸蛋白酶抑制剂可以是丝氨酸蛋白酶抑制剂9(Spi9)。在一些情况下，半乳凝素可包括半乳凝素-1、半乳凝素-2、半乳凝素-3、半乳凝素-4、半乳凝素-5、半乳凝素-6、半乳凝素-7、半乳凝素-8、半乳凝素-9、半乳凝素-10、半乳凝素-11、半乳凝素-12、半乳凝素-13、半乳凝素-14和半乳凝素-15。例如，半乳凝素可以是半乳凝素-9。
遗传修饰的非人动物可包含本文公开的降低表达的一种或多种基因和一种或多种转基因。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的NLRC5、TAP1、CXCL10、MICA、MICB、C3、CIITA、GGTA1、CMAH和B4GALNT2中的一种或多种，以及包含编码ICP47、CD46、CD55、CD59、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M、PD-L1、PD-L2、CD47、Spi9和半乳凝素-9中的一种或多种的一种或多种多核苷酸插入片段的一种或多种转基因。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的GGTA1、CMAH和B4GALNT2，以及编码HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、CD47(例如，人CD47)、PD-L1(例如，人PD-L1)和PD-L2(例如，人PD-L2)的外源多核苷酸。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的GGTA1、CMAH和B4GALNT2，以及编码HLA-E、CD47(例如，人CD47)、PD-L1(例如，人PD-L1)和PD-L2(例如，人PD-L2)的外源多核苷酸。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的NLRC5、C3、CXC10、GGTA1、CMAH和B4GALNT2，以及编码HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、CD47(例如，人CD47)、PD-L1(例如，人PD-L1)和PD-L2(例如，人PD-L2)的外源多核苷酸。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的TAP1、C3、CXC10、GGTA1、CMAH和B4GALNT2，以及编码HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、CD47(例如，人CD47)、PD-L1(例如，人PD-L1)和PD-L2(例如，人PD-L2)的外源多核苷酸。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的NLRC5、C3、CXC10、GGTA1、CMAH和B4GALNT2，以及编码HLA-E、CD47(例如，人CD47)、PD-L1(例如，人PD-L1)和PD-L2(例如，人PD-L2)的外源多核苷酸。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的TAP1、C3、CXC10、GGTA1、CMAH和B4GALNT2，以及编码HLA-E的外源多核苷酸。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的GGTA1，以及包含编码HLA-E的一种或多种多核苷酸插入片段的转基因。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的GGTA1，以及包含编码HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)的一种或多种多核苷酸插入片段的转基因。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含含有一种或多种多核苷酸插入片段的转基因，该插入片段编码插入到Rosa26启动子，例如，猪Rosa26启动子附近的HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的NLRC5、C3、GGTA1、CMAH和B4GALNT2，以及含有编码蛋白质或其功能片段的多核苷酸的转基因，其中该蛋白质包括HLA-G1、Spi9、PD-L1、PD-L2、CD47和半乳凝素-9。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的TAP1、C3、GGTA1、CMAH和B4GALNT2，以及含有编码蛋白质或其功能片段的多核苷酸的转基因，其中该蛋白质包括HLA-G1、Spi9、PD-L1、PD-L2、CD47和半乳凝素-9。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含降低表达的NLRC5、TAP1、C3、GGTA1、CMAH和B4GALNT2，以及含有编码蛋白质或其功能片段的多核苷酸的转基因，其中该蛋白质包括HLA-G1、Spi9、PD-L1、PD-L2、CD47和半乳凝素-9。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含NLRC5、C3、GGTA1和CXCL10的蛋白质表达降低，以及含有编码蛋白质或其功能片段的多核苷酸的转基因，其中该蛋白质包括HLA-G1或HLA-E。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含TAP1、C3、GGTA1和CXCL10的蛋白质表达降低，以及含有编码蛋白质或其功能片段的多核苷酸的转基因，其中该蛋白质包括HLA-G1或HLA-E。在一些情况下，遗传修饰的非人动物可包含NLRC5、TAP1、C3、GGTA1和CXCL10的蛋白质表达降低，以及含有编码蛋白质或其功能片段的多核苷酸的转基因，其中该蛋白质包括HLA-G1或HLA-E。在一些情况下，由本文的转基因编码的CD47、PD-L1和PD-L2可以是人CD47、人PD-L1和人PD-L2。
遗传修饰的非人动物可包含插入动物基因组的基因座中的转基因。在一些情况下，转基因可插入到靶基因的启动子附近或插入靶基因内。在一些情况下，转基因的插入可降低靶基因的表达。靶基因可以是本文公开的表达降低的基因。例如，转基因可插入到NLRC5、TAP1、CXCL10、MICA、MICB、C3、CIITA、GGTA1、CMAH和B4GALNT2中的一种或多种的启动子附近或插入NLRC5、TAP1、CXCL10、MICA、MICB、C3、CIITA、GGTA1、CMAH和B4GALNT2中的一种或多种内。在一些情况下，转基因可插入到GGTA1的启动子附近或插入GGTA1内。
例如，非人动物可包含一种或多种转基因，该转基因含有感染性细胞蛋白47(ICP47)、分化群46(CD46)、分化群55(CD55)、分化群59(CD59)、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M、Spi9、PD-L1、PD-L2、CD47、半乳凝素-9、其任意功能片段或其任意组合中的一种或多种多核苷酸插入片段。编码ICP47、CD46、CD55、CD59、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)或B2M的多核苷酸可编码ICP47、CD46、CD55、CD59、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M、Spi9、PD-L1、PD-L2、CD47或半乳凝素-9人蛋白质中的一种或多种。非人动物可包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20种或更多种转基因。例如，非人动物可包含含有ICP47、CD46、CD55、CD59、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M、Spi9、PD-L1、PD-L2、CD47、半乳凝素-9、其任意功能片段或其任意组合的一种或多种转基因。非人动物还可包含编码ICP47的单个转基因。非人动物有时可包含编码CD59的单个转基因。非人动物有时可包含编码HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)的单个转基因。非人动物有时可包含编码HLA-E的单个转基因。非人动物有时可包含编码B2M的单个转基因。非人动物还可包含两种或更多种转基因，其中该两种或更多种转基因为ICP47、CD46、CD55、CD59和/或其任意组合。例如，两种或更多种转基因可包括CD59和CD46，或CD59和CD55。非人动物还可包含三种或更多种转基因，其中该三种或更多种转基因可包括ICP47、CD46、CD55、CD59或其任意组合。例如，三种或更多种转基因可包括CD59、CD46和CD55。非人动物还可包含四种或更多种转基因，其中该四种或更多种转基因可包括ICP47、CD46、CD55和CD59。非人动物可包含含有ICP47、CD46、CD55和CD59的四种或更多种转基因。
可使用转基因和基因破坏的组合。非人动物可包含一种或多种降低的基因和一种或多种转基因。例如，一种或多种表达降低的基因可包括NLRC5、TAP1、GGTA1、B4GALNT2、CMAH、CXCL10、MICA、MICB、C3、CIITA和/或其任意组合中的任一种，并且一种或多种转基因可包括ICP47、CD46、CD55、CD59、其任意功能片段和/或其任意组合。例如，仅仅为了说明各种组合，一种或多种表达被破坏的基因可包括NLRC5，并且一种或多种转基因包括ICP47。一种或多种表达被破坏的基因还可包括TAP1，并且一种或多种转基因包括ICP47。一种或多种表达被破坏的基因还可包括NLRC5和TAP1，并且一种或多种转基因包括ICP47。一种或多种表达被破坏的基因还可包括NLRC5、TAP1和GGTA1，并且一种或多种转基因包括ICP47。一种或多种表达被破坏的基因还可包括NLRC5、TAP1、B4GALNT2和CMAH，并且一种或多种转基因包括ICP47。一种或多种表达被破坏的基因还可包括NLRC5、TAP1、GGTA1、B4GALNT2和CMAH，并且一种或多种转基因包括ICP47。一种或多种表达被破坏的基因还可包括NLRC5，并且一种或多种转基因包括CD59。一种或多种表达被破坏的基因还可包括TAP1，并且一种或多种转基因包括CD59。一种或多种表达被破坏的基因还可包括NLRC5和TAP1，并且一种或多种转基因包括CD59。一种或多种表达被破坏的基因还可包括NLRC5、TAP1和GGTA1，并且一种或多种转基因包括CD59。一种或多种表达被破坏的基因还可包括NLRC5、TAP1、B4GALNT2和CMAH，并且一种或多种转基因包括CD59。一种或多种表达被破坏的基因还可包括NLRC5、TAP1、GGTA1、B4GALNT2和CMAH，并且一种或多种转基因包括CD59。
可以使用且特别考虑的转基因可包括表现出与本文所公开的基因，例如，ICP47、CD46、CD55、CD59、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M、Spi9、PD-L1、PD-L2、CD47、半乳凝素-9、其任意功能片段和/或其任意组合的一定的同一性和/或同源性的那些基因。因此，考虑，如果基因表现出至少或至少约60％、70％、80％、90％、95％、98％或99％的同源性，例如，至少或至少约99％至90％；90％至80％；80％至70％；70％至60％的同源性(在核酸或蛋白质水平)，则该基因可用作转基因。还考虑，表现出至少或至少约60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、98％或99％的同一性，例如，至少或至少约99％至90％；90％至80％；80％至70％；70％至60％的同一性(在核酸或蛋白质水平)的基因可用作转基因。
非人动物还可包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20种或更多种显性失活转基因。显性失活转基因的表达可抑制显性失活转基因的野生型对应物的表达和/或功能。因此，例如，包含显性失活转基因X的非人动物可具有与包含表达降低的X基因的不同非人动物相似的表型。一种或多种显性失活转基因可以是显性失活NLRC5、显性失活TAP1、显性失活GGTA1、显性失活CMAH、显性失活B4GALNT2、显性失活CXCL10、显性失活MICA、显性失活MICB、显性失活CIITA、显性失活C3或其任意组合。
还提供了包含一种或多种转基因的非人动物，该转基因编码一种或多种可抑制基因表达例如可敲低基因的核酸。抑制基因表达的RNA可包括但不限于shRNA、siRNA、RNAi和微小RNA。例如，可给予非人动物siRNA、RNAi和/或微小RNA以抑制基因表达。此外，非人动物可包含编码shRNA的一种或多种转基因。shRNA可以对特定基因具有特异性。例如，shRNA可以对本申请中所述的任何基因，包括但不限于NLRC5、TAP1、GGTA1、B4GALNT2、CMAH、CXCL10、MICA、MICB、B4GALNT2、CIITA、C3和/或其任意组合具有特异性。
当移植到受试者时，与来自非遗传修饰的对应动物的细胞、组织或器官相比，来自遗传修饰的非人动物的细胞、组织或器官可在受试者中触发较低的免疫应答(例如，移植排斥反应)。在一些情况下，免疫应答可包括T细胞(例如，CD8+T细胞和/或CD4+T细胞)和NK细胞的活化、增殖和细胞毒性。因此，可通过将本文公开的遗传修饰的细胞与NK细胞、T细胞(例如，CD8+T细胞或CD4+T细胞)共培养并测试NK细胞或T细胞的活化、增殖和细胞毒性来测量该遗传修饰的细胞的表型。在一些情况下，由遗传修饰的细胞诱导的T细胞或NK细胞活化、增殖和细胞毒性可以比非遗传修饰的细胞诱导的更低。在一些情况下，可通过酶联免疫斑点(ELISPOT)测定来测量本文的遗传修饰的细胞的表型。
一种或多种转基因可来自不同的物种。例如，一种或多种转基因可包括人基因、小鼠基因、大鼠基因、猪基因、牛基因、狗基因、猫基因、猴基因、黑猩猩基因或其任意组合。例如，转基因可来自人类，从而具有人基因序列。一种或多种转基因可包括人基因。在一些情况下，一种或多种转基因不是腺病毒基因。
转基因可以以随机或位点特异性方式插入非人动物的基因组中。例如，转基因可插入非人动物基因组中的随机基因座中。如果插入基因组中的任何位置，则这些转基因可以是全功能性的。例如，转基因可编码其自身的启动子，或者可插入处于内源启动子控制下的位置中。或者，转基因可插入基因中，如基因的内含子或基因的外显子、启动子或非编码区中。
有时，转基因的多于一个拷贝可插入基因组中的多于一个随机基因座中。例如，多个拷贝可插入基因组中的随机基因座中。与转基因随机插入一次时相比，这可导致整体表达增加。或者，转基因的一个拷贝可插入基因中，而转基因的另一个拷贝可插入不同的基因中。转基因可被靶向，以使其可插入非人动物基因组中的特定基因座。
转基因的表达可受一种或多种启动子控制。启动子可以是普遍存在的组织特异性启动子或诱导型启动子。被插入到启动子附近的转基因的表达可进行调控。例如，如果转基因插入到普遍存在的启动子附近或周围，则该转基因将会在非人动物的所有细胞中表达。一些普遍存在的启动子可以是CAGGS启动子、hCMV启动子、PGK启动子、SV40启动子或Rosa26启动子。
启动子可以是内源的或外源的。例如，一种或多种转基因可插入到内源或外源Rosa26启动子附近。此外，启动子可以对非人动物具有特异性。例如，一种或多种转基因可插入到猪Rosa26启动子附近。
组织特异性启动子(其可以是与细胞特异性启动子同义的)可用来控制表达的位置。例如，一种或多种转基因可插入到组织特异性启动子附近。组织特异性启动子可以是FABP启动子、Lck启动子、CamKII启动子、CD19启动子、角蛋白启动子、白蛋白启动子、aP2启动子、胰岛素启动子、MCK启动子、MyHC启动子、WAP启动子或Col2A启动子。例如，启动子可以是胰腺特异性启动子，例如胰岛素启动子。
也可以使用诱导型启动子。可以通过添加或去除诱导剂，在需要时开启和关闭这些诱导型启动子。考虑，诱导型启动子可以是Lac、tac、trc、trp、araBAD、phoA、recA、proU、cst-1、tetA、cadA、nar、PL、cspA、T7、VHB、Mx和/或Trex。
本文所述的非人动物或细胞可包含编码胰岛素的转基因。编码胰岛素的转基因可以是人基因、小鼠基因、大鼠基因、猪基因、牛基因、狗基因、猫基因、猴基因、黑猩猩基因或任何其他哺乳动物基因。例如，编码胰岛素的转基因可以是人基因。编码胰岛素的转基因还可以是嵌合基因，例如部分人基因。
可通过检测转基因的转录物水平来测量转基因的表达。例如，可通过RNA印迹法、核酸酶保护分析(例如，RNA酶保护分析)、逆转录PCR、定量PCR(例如，实时PCR如实时定量逆转录PCR)、原位杂交(例如，荧光原位杂交(FISH))、斑点印迹分析、差别显示、基因表达的连续分析、消减式杂交、微阵列、纳米序列和/或测序(例如，下一代测序)来测量转基因的表达。在一些情况下，可通过检测由基因编码的蛋白质来测量转基因的表达。例如，可通过蛋白质免疫染色、蛋白免疫沉淀、电泳(例如，SDS-PAGE)、蛋白质印迹法、二喹啉甲酸测定法、分光光度法、质谱分析法、酶测定(例如，酶联免疫吸附测定)、免疫组织化学、流式细胞术和/或免疫细胞化学来测量一种或多种基因的表达。在一些情况下，可通过显微术来测量转基因的表达。显微术可以是光学、电子或扫描探针显微术。在一些情况下，光学显微术包括使用明场、倾斜照明、交叉偏振光、色散染色、暗场、相位对比、差异干涉对比、干涉反射显微术、荧光(例如，对颗粒例如细胞进行免疫染色时)、共聚焦、单平面照明显微术、光片荧光显微术、去卷积或连续时间编码放大显微术。
可通过基因分型来验证转基因的插入。用于基因分型的方法可包括测序、限制性片段长度多态性鉴定(RFLPI)、随机扩增多态性检测(RAPD)、扩增片段长度多态性检测(AFLPD)、PCR(例如，长片段PCR或分段PCR)、等位基因特异性寡核苷酸(ASO)探针，以及与DNA微阵列或珠子杂交。在一些情况下，可通过测序进行基因分型。在一些情况下，测序可以是高保真测序。测序方法可包括Maxam-Gilbert测序、链终止法(例如，桑格测序)、鸟枪法测序和桥式PCR。在一些情况下，可通过下一代测序进行基因分型。下一代测序的方法可包括大规模平行标记测序、聚合酶克隆测序、焦磷酸测序(例如，454Life Sciences开发的焦磷酸测序)、单分子实时测序(例如，Pacific Biosciences)、离子半导体测序(例如，IonTorrent半导体测序)、合成测序(例如，Illumina的Solexa测序)、连接法测序(例如，Applied Biosystems的SOLiD测序)、DNA纳米球测序和heliscope单分子测序。在一些情况下，本文的非人动物的基因分型可包括全基因组测序分析。
在一些情况下，可通过对一部分转基因或全部转基因进行测序(例如，下一代测序)来验证动物中转基因的插入。例如，可通过例如使用正向引物5’-cgcctagagaagaggctgtg-3’(SEQ ID No.35)和反向引物5’-ctgctgtggctgtggtgtag-3’(SEQID No.36)对Rosa外显子1至4进行下一代测序，来验证转基因在猪的Rosa26启动子附近的插入。
表2.示例性转基因的cDNA序列
Figure BDA0003807363300000481
表3.由示例性转基因编码的蛋白质的序列
Figure BDA0003807363300000482
Figure BDA0003807363300000491
非人动物群体
本文提供了单个非人动物并且还提供了非人动物群体。非人动物群体可以是遗传上相同的。非人动物群体还可以是表型相同的。非人动物群体可以是表型和遗传上都相同的。
本文进一步提供了可被遗传修饰的非人动物群体。例如，群体可包含如本文所公开的至少或至少约2、5、10、50、100或200个非人动物。群体的非人动物可具有相同的表型。例如，群体的非人动物可以是克隆。非人动物群体可具有相同的物理特征。具有相同表型的群体的非人动物可包含相同的转基因。具有相同表型的群体的非人动物还可包含表达降低的相同基因。具有相同表型的群体的非人动物还可包含表达降低的相同基因并包含相同的转基因。非人动物群体可包含至少或至少约2、5、10、50、100或200个具有相同表型的非人动物。例如，任何特定幼崽群的表型可具有相同的表型(例如，在一个实例中，1至约20个非人动物中的任何个数)。群体的非人动物可以是具有相同表型的猪。
群体的非人动物可具有相同的基因型。例如，群体中非人动物染色体中的所有核酸序列可以是相同的。具有相同基因型的群体的非人动物可包含相同的转基因。具有相同基因型的群体的非人动物还可包含表达降低的相同基因。具有相同基因型的群体的非人动物还可包含表达降低的相同基因并包含相同的转基因。非人动物群体可包含至少或至少约2、5、50、100或200个具有相同基因型的非人动物。群体的非人动物可以是具有相同基因型的猪。
来自具有相同基因型和/或表型的两个或更多个非人动物的细胞可用于耐受性疫苗中。在一些情况下，本文公开的耐受性疫苗可包含来自具有相同基因型和/或表型的两个或更多个非人动物(例如，猪)的多个细胞(例如，遗传修饰的细胞)。用于使接受者对移植物免疫耐受的方法可包括向接受者施用包含来自具有相同基因型或表型的两个或更多个非人动物的多个细胞(例如，遗传修饰的细胞)的耐受性疫苗。
来自具有相同基因型和/或表型的两个或更多个非人动物的细胞可用于移植中。在一些情况下，移植物(例如，异种移植物或同种异体移植物)可包含来自具有相同基因型和/或表型的两个或更多个非人动物的多个细胞。在本文所述方法(例如，用于治疗有需要的受试者的疾病的方法)的实施方案中，可包括移植来自具有相同基因型和/或表型的两个或更多个非人动物的多个细胞(例如，遗传修饰的细胞)。
可使用本领域已知的任何方法产生非人动物群体。在一些情况下，可通过繁殖产生非人动物群体。例如，同系繁殖可用于产生表型或遗传上相同的非人动物或非人动物群体。可以使用同系繁殖，例如，兄弟姐妹与兄弟姐妹，或父母与子女，或孙子女与祖父母，或曾孙子女与曾祖父母。连续轮的同系繁殖可最终产生表型或遗传上相同的非人动物。例如，至少或至少约2、3、4、5、10、20、30、40或50代的同系繁殖可产生表型和/或遗传上相同的非人动物。认为，在10-20代的同系繁殖后，非人动物的遗传构成为至少99％纯。由于非人动物可以没有相同的双胞胎，因此连续同系繁殖可产生基本上为同基因的或接近同基因的非人动物。
可使用具有相同基因型的非人动物进行繁殖。例如，非人动物具有表达降低的相同基因并且/或者携带相同的转基因。还可使用具有不同基因型的非人动物进行繁殖。可使用遗传修饰的非人动物和非遗传修饰的非人动物，例如，遗传修饰的雌猪和野生型雄猪，或遗传修饰的雄猪和野生型雌猪进行繁殖。所有这些繁殖组合均可用于产生期望的非人动物。
还可通过克隆产生遗传修饰的非人动物的群体。例如，遗传修饰的非人动物细胞的群体可以以无性方式产生遗传或表型上相同的个体非人动物的类似群体。可通过各种方法，如孪生(twinning)(例如，从胚胎中分裂出一个或多个细胞并使其生长成新的胚胎)、体细胞核移植或人工授精进行克隆。在整个公开内容中提供了这些方法的更多细节。
II.遗传修饰的细胞
本文公开了可用于治疗或预防疾病的一种或多种遗传修饰的细胞。这些遗传修饰的细胞可来自遗传修饰的非人动物。例如，可对如上文公开的遗传修饰的非人动物进行处理，以便分离一个或多个细胞从而产生分离的遗传修饰的细胞。这些分离的细胞在一些情况下还可以是进一步遗传修饰的细胞。然而，可使用修饰的或非修饰的人类或非人动物细胞对细胞进行离体(例如，在动物外部)修饰。例如，可在培养物中对细胞(包括人类和非人动物细胞)进行修饰。还考虑，遗传修饰的细胞可用于产生本文所述的遗传修饰的非人动物。在一些情况下，可从遗传修饰的动物分离遗传修饰的细胞。在一些情况下，遗传修饰的细胞可衍生自来自非遗传修饰的动物的细胞。可通过本领域已知的方法，包括原代细胞分离和培养的方法进行细胞的分离。特别地考虑，遗传修饰的细胞并非提取自人类。
因此，可应用于遗传修饰的非人动物的任何方法，包括如本文全文所述的各种制备方法也可应用于本文。例如，所有被破坏的基因和过表达的转基因都可应用于制备本文所用的遗传修饰的细胞。此外，用于测试本文全文所述遗传修饰的非人动物中基因的基因型和表达的任何方法均可用于测试细胞的遗传修饰。
遗传修饰的细胞可来自劳亚兽总目的成员或非人灵长类动物。可从劳亚兽总目成员或非人灵长类动物分离这样的遗传修饰的细胞。或者，这样的遗传修饰的细胞可源自劳亚兽总目的成员或非人灵长类动物。例如，可以例如使用细胞培养或遗传修饰方法从分离自劳亚兽总目成员或非人灵长类动物的细胞制备遗传修饰的细胞。
可对遗传修饰的细胞，例如来自遗传修饰的动物的细胞或离体制备的细胞，进行分析和分选。在一些情况下，可通过流式细胞术，例如荧光激活细胞分选，对遗传修饰的细胞进行分析和分选。例如，可使用流式细胞术，基于识别由转基因编码的多肽的标记(例如，荧光标记)对表达转基因的遗传修饰的细胞进行检测并将该遗传修饰的细胞从其他细胞中纯化。
可使用干细胞，包括非人动物干细胞和人类干细胞。干细胞不具备产生活的人类的能力。例如，干细胞可以不可逆地分化，使得它们不能产生活的人类。干细胞可以是多能的，但注意到干细胞不能产生活的人类。
如上文在关于遗传修饰的非人动物的部分所讨论的，遗传修饰的细胞可包含表达降低的一种或多种基因。如上文所公开的用于遗传修饰的非人动物的相同基因可被破坏。例如，遗传修饰的细胞包含表达被破坏例如降低的一种或多种基因，其中该一种或多种基因包括NLRC5、TAP1、GGTA1、B4GALNT2、CMAH、CXCL10、MICA、MICB、C3、CIITA和/或其任意组合。此外，遗传修饰的细胞可包含含有一种或多种多核苷酸插入片段的一种或多种转基因。例如，遗传修饰的细胞可包含一种或多种转基因，该转基因含有ICP47、CD46、CD55、CD 59、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M、Spi9、PD-L1、PD-L2、CD47、半乳凝素-9、其任意功能片段或其任意组合中的一种或多种多核苷酸插入片段。遗传修饰的细胞可包含一种或多种降低的基因和一种或多种转基因。例如，一种或多种表达降低的基因可包括NLRC5、TAP1、GGTA1、B4GALNT2、CMAH、CXCL10、MICA、MICB、CIITA和/或其任意组合中的任一种，并且一种或多种转基因可包括ICP47、CD46、CD55、CD59、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M、Spi9、PD-L1、PD-L2、CD47、半乳凝素-9、其任意功能片段和/或其任意组合。在一些情况下，遗传修饰的细胞可包含降低表达的NLRC5、C3、GGTA1、CMAH和B4GALNT2，以及含有编码蛋白质或其功能片段的多核苷酸的转基因，其中该蛋白质包括HLA-G1、Spi9、PD-L1、PD-L2、CD47和半乳凝素-9。在一些情况下，遗传修饰的细胞可包含降低表达的TAP1、C3、GGTA1、CMAH和B4GALNT2，以及含有编码蛋白质或其功能片段的多核苷酸的转基因，其中该蛋白质包括HLA-G1、Spi9、PD-L1、PD-L2、CD47和半乳凝素-9。在一些情况下，遗传修饰的细胞可包含降低表达的NLRC5、TAP1、C3、GGTA1、CMAH和B4GALNT2，以及含有编码蛋白质或其功能片段的多核苷酸的转基因，其中该蛋白质包括HLA-G1、Spi9、PD-L1、PD-L2、CD47和半乳凝素-9。在一些情况下，由本文的转基因编码的CD47、PD-L1和PD-L2可以是人CD47、人PD-L1和人PD0-L2。在一些情况下，遗传修饰的细胞可在其表面上包覆有CD47。可通过使细胞表面生物素化，然后将该生物素化的细胞与链霉亲和素-CD47嵌合蛋白一起温育来实现细胞表面上CD47的包覆。包覆的CD47可以是人CD47。
如上文在关于遗传修饰的非人动物的部分所讨论的，遗传修饰的细胞可包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20种或更多种被破坏的基因。遗传修饰的细胞还可包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20种或更多种转基因。
如上文详细讨论的，遗传修饰的细胞，例如猪细胞，还可包含显性失活转基因和/或表达一种或多种敲低基因的转基因。同样如上文所讨论的，转基因的表达可受一种或多种启动子控制。
遗传修饰的细胞可以是来自组织或器官的一种或多种细胞，该组织或器官包括脑、肺、肝、心脏、脾、胰腺、小肠、大肠、骨骼肌、平滑肌、皮肤、骨骼、脂肪组织、毛发、甲状腺、气管、胆囊、肾、输尿管、膀胱、主动脉、静脉、食道、隔膜、胃、直肠、肾上腺、支气管、耳、眼、视网膜、生殖器、下丘脑、喉、鼻、舌、脊髓、或输尿管、子宫、卵巢和睾丸。例如，遗传修饰的细胞，例如猪细胞，可来自脑、心脏、肝、皮肤、肠、肺、肾、眼、小肠或胰腺。在一些情况下，遗传修饰的细胞可来自胰腺。更具体地，胰腺细胞可以是胰岛细胞。此外，一种或多种细胞可以是胰腺α细胞、胰腺β细胞、胰腺δ细胞、胰腺F细胞(例如PP细胞)或胰腺ε细胞。例如，遗传修饰的细胞可以是胰腺β细胞。本文公开的组织或器官可包含一种或多种遗传修饰的细胞。组织或器官可来自本申请中所描述的一种或多种遗传修饰的动物，例如，胰腺组织如胰岛来自一种或多种遗传修饰的猪。
遗传修饰的细胞，例如猪细胞，可包括一种或多种类型的细胞，其中该一种或多种类型的细胞包括毛细胞(Trichocytes)、角质形成细胞、促性腺激素细胞(gonadotropes)、促肾上腺皮质激素细胞(corticotropes)、促甲状腺素细胞(thyrotropes)、生长激素细胞(somatotropes)、泌乳细胞、嗜铬细胞、滤泡旁细胞、球细胞、黑素细胞、痣细胞、梅克尔细胞、成牙本质细胞、成牙骨质细胞、角膜细胞、视网膜muller细胞、视网膜色素上皮细胞、神经元、神经胶质细胞(例如，少突胶质细胞、星形胶质细胞)、室管膜细胞、松果体细胞、肺细胞(pneumocytes)(例如，I型肺细胞和II型肺细胞)、克拉拉细胞、杯形细胞、G细胞、D细胞、ECL细胞、胃主细胞、壁细胞、凹细胞(foveolar cells)、K细胞、D细胞、I细胞、杯形细胞、帕内特细胞、肠上皮细胞、微皱褶细胞、肝细胞、肝星状细胞(例如，来自中胚层的枯否细胞)、胆囊细胞、泡心细胞、胰腺星状细胞、胰腺α细胞、胰腺β细胞、胰腺δ细胞、胰腺F细胞(例如，PP细胞)、胰腺ε细胞、甲状腺(例如，滤泡细胞)、甲状旁腺(parathyroid)(例如，甲状旁腺主细胞)、嗜酸细胞、尿道上皮细胞、成骨细胞、骨细胞、成软骨细胞、软骨细胞、成纤维细胞、纤维细胞、成肌细胞、肌细胞、肌卫星细胞、腱细胞、心肌细胞、成脂肪细胞、脂肪细胞、cajal间质细胞(interstitial cells of cajal)、成血管细胞、内皮细胞、系膜细胞(例如，肾小球内系膜细胞和肾小球外系膜细胞)、肾小球旁细胞、致密斑细胞、基质细胞、间质细胞、端细胞简单上皮细胞、足细胞、肾近端小管刷状缘细胞、支持细胞、莱迪希细胞、颗粒细胞、胚栓细胞、生殖细胞、精子、卵子、淋巴细胞、骨髓细胞、内皮祖细胞、内皮干细胞、成血管细胞、中成血管细胞(mesoangioblasts)和周细胞壁细胞。遗传修饰的细胞可以潜在地为用于细胞治疗的任何细胞。例如，细胞治疗可以是针对疾病如糖尿病的胰腺β细胞补充或替换。
遗传修饰的细胞，例如猪细胞，可来自(例如，提取自)非人动物。一种或多种细胞可来自成熟的成年非人动物。然而，一种或多种细胞可来自胎儿或新生儿组织。
根据疾病，一种或多种细胞可来自已经生长到足够大小从而可用作成年供体，例如胰岛细胞供体的转基因非人动物。在一些情况下，非人动物可以经过了断奶年龄。例如，非人动物可以为至少或至少约六个月大。在一些情况下，非人动物可以为至少或至少约18个月大。在一些情况下，非人动物存活至达到繁殖年龄。例如，用于异种移植的胰岛可来自新生儿(例如，3-7天大)或断奶前(例如，14至21天大)供体猪。一种或多种遗传修饰的细胞，例如猪细胞，可以是培养的细胞。例如，培养的细胞可来自野生型细胞或来自遗传修饰的细胞(如本文所述)。此外，培养的细胞可以是原代细胞。原代细胞可进行提取并例如在液氮中或在-20℃至-80℃下进行冷冻。还可通过已知的方法使培养的细胞永生化，并且可以将该细胞，例如在液氮中或在-20℃至-80℃下进行冷冻和储存。
与移植野生型非遗传修饰的细胞时相比，如本文所述的遗传修饰的细胞，例如猪细胞，可具有更低的排斥反应风险。
本文公开了包含ICP47、CD46、CD55、CD59、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M、Spi9、PD-L1、PD-L2、CD47、半乳凝素-9、其任意功能片段或其任意组合的多核苷酸序列的载体。这些载体可插入细胞的基因组中(通过转染、转化、病毒递送或任何其他已知的方法)。这些载体可编码ICP47、CD46、CD55、CD59、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M、Spi9、PD-L1、PD-L2、CD47和/或半乳凝素-9蛋白质或其功能片段。
考虑的载体包括但不限于质粒载体、人造/小染色体、转座子和病毒载体。本文进一步公开了包含RNA的分离的或合成的核酸，其中该RNA由表2中的任何序列编码。RNA还可编码表现出与表2中的任何序列至少或至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或100％同源性的任何序列。RNA还可编码表现出与表2中的任何序列至少或至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或100％同一性的任何序列。
RNA可以是单链指导RNA。本公开内容还提供了包含表1中任何序列的分离的或合成的核酸。RNA还可提供表现出与表1中的任何序列至少或至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或100％同源性的分离的或合成的核酸。RNA还可提供表现出与表1中的任何序列至少或至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或100％同一性的分离的或合成的核酸。
指导RNA序列可用于靶向非人动物基因组中的一个或多个基因。例如，指导RNA序列可靶向非人动物基因组中的单个基因。在一些情况下，指导RNA序列可靶向非人动物基因组中一个或多个基因中的每一个的一个或多个靶位点。
遗传修饰的细胞还可以是白细胞、淋巴细胞、B淋巴细胞或任何其他细胞如胰岛细胞、胰岛β细胞或肝细胞。可通过本文公开的任何方法，例如通过ECDI固定来固定这些细胞或使这些细胞凋亡。
遗传修饰的细胞可衍生(例如，获取)自非人胎儿动物、围产期非人动物、新生儿非人动物、断奶前非人动物、青年非人动物、成年非人动物或其任意组合。在一些情况下，遗传修饰的非人动物细胞可衍生自胚胎组织，例如胚胎胰腺组织。例如，遗传修饰的细胞可衍生(例如，获取)自胚胎第42天(E42)的胚胎猪胰腺组织。
术语“胎儿动物”及其语法等同项可指动物的任何未出生子代。术语“围产期动物”及其语法等同项可指出生前或出生后不久的动物。例如，围产期可从妊娠第20周至第28周开始，并在出生后1至4周结束。术语“新生儿动物”及其语法等同项可指任何新出生的动物。例如，新生儿动物可以是一个月内出生的动物。术语“断奶前非人动物”及其语法等同项可指脱离母乳之前的任何动物。
遗传修饰的非人动物细胞可配制成药物组合物。例如，遗传修饰的非人动物细胞可与药学上可接受的赋形剂相组合。可以使用的赋形剂为盐水。药物组合物可用于治疗需要移植的患者。
遗传修饰的细胞可包含降低表达的任何基因和/或本文所公开的任何转基因。可通过使用与本文针对制备遗传修饰的动物所述的相同的方法来进行细胞的遗传修饰。在一些情况下，制备源自非人动物的遗传修饰的细胞的方法可包括降低一种或多种基因的表达和/或插入一种或多种转基因。可使用本申请所述的任何方法，例如基因编辑，进行基因表达的降低和/或转基因插入。
衍生自干细胞的遗传修饰的细胞
遗传修饰的细胞可以是干细胞。这些遗传修饰的干细胞可用于制备潜在无限供应的细胞，通过本文所公开的方法这些细胞随后可被加工成固定的或凋亡的细胞。如上文所讨论的，干细胞不能产生活的人类。
来自人类多能干细胞的数亿个产胰岛素的葡萄糖反应性胰腺β细胞的产生为糖尿病的细胞移植治疗提供了前所未有的细胞来源(Pagliuca等人，2014)。正在开发用于糖尿病和其他疾病的细胞移植治疗的其他人类干细胞(胚胎、多能、胎盘、诱导多能等)衍生的细胞来源。
这些干细胞衍生的细胞移植物容易产生排斥反应。排斥反应可由CD8+T细胞介导。在1型糖尿病接受者中，人类干细胞衍生的功能性β细胞容易产生排斥反应和自身免疫复发。两者均被认为由CD8+T细胞介导。
为了干扰这些同种反应性和自身反应性CD8+T细胞的活化和效应子功能，已建立的基因修饰分子方法，包括CRISP/Cas9基因靶向，可用于使人类干细胞中的NLRC5、TAP1和/或B2M基因突变，以达到防止干细胞衍生的、部分或完全分化的细胞移植物中功能性MHC I类的细胞表面表达的目的。因此，移植缺乏MHC I类功能性表达的人类干细胞衍生的细胞移植物可使对否则为防止排斥反应和自身免疫复发所需的免疫抑制的需求最小化。
然而，在移植的人类细胞上缺乏MHC I类表达将可能导致自然杀伤(NK)细胞被动激活(Ohlen等人，1989)。可通过人类MHC 1类基因HLA-E(其刺激NK细胞上的抑制性受体CD94/NKG2A)的表达来克服NK细胞的细胞毒性，从而防止细胞杀伤(Weiss等人,2009；Lilienfeld等人,2007；Sasaki等人,1999)。HLA-E基因的成功表达取决于人B2M(β2微球蛋白)基因和同源肽的共表达(Weiss等人,2009；Lilienfeld等人,2007；Sasaki等人,1999；Pascasova等人,1999)。干细胞DNA中的核酸酶介导的断裂允许一种或多种基因经由同源性定向修复而插入。HLA-E和hB2M基因可顺次整合到核酸酶介导的DNA断裂的区域中，从而防止在插入转基因时靶基因(例如，NLRC5)的表达。
为了进一步使对缺乏MHC I类功能性表达的干细胞衍生的细胞移植物的接受者中维持免疫抑制的需要最小化(如果不消除)，还可用本文公开的耐受性凋亡供体细胞治疗这些移植物的接受者。
用于产生产胰岛素的胰腺β细胞的方法(Pagliuca等人,2014)可潜在地应用于非人类(例如，猪)原代分离多能胚胎干细胞或干细胞样细胞(Goncalves等人,2014；Hall等人V.2008)。然而，这些产胰岛素的胰腺β细胞的接受者可能具有威胁移植成功的主动免疫应答。为了克服抗体介导的和CD8+T细胞的免疫攻击，可在原代非人类多能胚胎干细胞或干细胞样细胞的分离之前对供体动物进行遗传修饰，以防止如整个申请中所公开的GGTA1、CMAH、B4GalNT2或MHC I类相关基因的表达。从遗传修饰的动物中分离的多能胚胎干细胞或干细胞样细胞随后可分化成数百万产胰岛素的胰腺β细胞。
在一些情况下，异种干细胞衍生的细胞移植可能是期望的。例如，对接受者而言人类胚胎干细胞的使用可能在伦理上无法接受。因此，人类接受者可能对接受衍生自非人源胚胎干细胞的细胞移植物感觉更舒服。
非人类干细胞可包括猪干细胞。这些干细胞可衍生自野生型猪或基因工程猪。如果衍生自野生型猪，最好可在干细胞阶段进行使用已建立的基因修饰分子方法(包括CRISP/Cas9基因靶向)的基因工程。基因工程可以是靶向破坏表达的NLRC5、TAP1和/或B2M基因，以防止MHC I类的功能性表达。破坏移植物中的基因如NLRC5、TAP1和B2M可造成MHC I类在移植细胞上包括在胰岛β细胞上功能性表达的缺失，从而干扰自身反应性CD8+T细胞的移植后激活。因此，这可以保护移植物，例如，被移植的胰岛β细胞，免受自身反应性CD8+T细胞的溶细胞效应子功能的影响。
然而，由于干细胞的遗传工程可改变其分化潜力，因此一种方法可以是从基因工程猪(包括NLRC5、TAP1和/或B2M基因的表达已被破坏的那些猪)产生干细胞系。
来自经遗传修饰以同样防止GGTA1、CMAH、B4GalNT2基因的表达或来自经修饰以表达编码如整个申请中所公开的补体调节蛋白CD46、CD55或CD59的转基因的猪的干细胞的生成，可进一步改善产胰岛素的胰腺β细胞或其他细胞治疗产品的治疗用途。同样地，与本文所述的相同的策略可用于全文描述的其他方法和组合物。
如同在缺乏MHC I类功能性表达的人类干细胞衍生的细胞移植物的接受者中一样，通过采用耐受性凋亡供体细胞的外周移植治疗可进一步使对猪干细胞衍生的移植物的接受者中维持免疫抑制的需要最小化。
III.耐受性疫苗
传统上，疫苗用于赋予宿主免疫力。例如，在皮肤下注射具有佐剂的灭活病毒可产生对活性和/或恶性种类病毒的暂时或永久免疫力。这可被称为阳性疫苗(图3)。然而，静脉内注射的灭活细胞(例如，来自供体或与供体在遗传上不同的动物的细胞)可导致供体细胞或具有相似细胞标志物的细胞的耐受性。这可被称为耐受性疫苗(也称为阴性疫苗)(图3)。可在无佐剂的情况下注射无活性细胞。或者，可在有佐剂的情况下注射无活性细胞。这些耐受性疫苗通过使接受者耐受并防止排斥反应，从而在移植例如在异种移植中可以是有利的。可在不使用免疫抑制治疗的情况下赋予接受者耐受性。然而，在一些情况下，其他免疫抑制治疗与耐受性疫苗组合可降低移植排斥反应。
图4示出了延长被移植的移植物(例如，异种移植物)在受试者(例如，人或非人灵长类动物)中的存活的示例性方法，其中在瞬时免疫抑制的掩蔽下输注(例如，静脉内输注)来自供体的凋亡细胞用于使接种疫苗耐受。供体可提供用于移植的异种移植物(例如，胰岛)以及作为耐受性疫苗的细胞(例如，脾细胞)。耐受性疫苗细胞可以是凋亡细胞(例如，通过ECDI固定)并在移植之前(例如，第一疫苗，在移植前第7天)和之后(例如，加强疫苗，在移植后第1天)施用于接受者。耐受性疫苗可提供延长被移植的移植物(例如，胰岛)的存活时间的瞬时免疫抑制。
耐受性疫苗可包含以下类型的细胞中的一种或多种：i)凋亡细胞，其包括具有降低表达的仅GGTA1或具有降低表达的GGTA1和CMAH，或者GGTA1、CMAH和B4GALNT2的基因型相同的细胞。这可使对来自与凋亡细胞疫苗供体动物基因型相同的动物，或来自已经历了另外的遗传修饰(例如，NLRC5、TAP1、MICA、MICB、CXCL10、C3、CIITA基因的抑制或包含ICP47、CD46、CD55、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M、CD59或其任意功能片段中的两种或更多种多核苷酸插入片段的转基因的表达)但与衍生出凋亡细胞疫苗的供体动物基因型相似的动物的器官、组织、细胞和细胞系移植物(例如异种移植物)的细胞介导的免疫力和细胞依赖性抗体介导的免疫力最小化或消除；ii)凋亡干细胞(例如，胚胎、多能、胎盘、诱导多能等)衍生的供体细胞(例如，白细胞、淋巴细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、红细胞、移植细胞或任何其他供体细胞)，其用于使对来自与凋亡细胞疫苗供体动物基因型相同的动物，或来自已经历了另外的遗传修饰(例如，NLRC5、TAP1、MICA、MICB、CXCL10、C3、CIITA基因的抑制或包含ICP47、CD46、CD55、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M、CD59或其任意功能片段中的两种或更多种多核苷酸插入片段的转基因的表达)但与衍生出凋亡干细胞衍生细胞疫苗的供体动物基因型相似的动物的器官、组织、细胞和细胞系移植物(例如异种移植物)的细胞介导的免疫力和细胞依赖性抗体介导的免疫力最小化或消除；iii)凋亡干细胞(例如，胚胎、多能、胎盘、诱导多能等)衍生的供体细胞(白细胞、淋巴细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、红细胞、移植细胞如功能性胰岛β细胞，或任何其他供体细胞)，其用于使对与人类干细胞系基因型相同的器官、组织、细胞和细胞移植物(例如同种异体移植物)，或对衍生自已经历了遗传修饰(例如，NLRC5、TAP1、MICA、MICB、CXCL10、C3、CIITA基因的抑制)但在其他方面与凋亡人类干细胞衍生的供体细胞疫苗基因型相似的相同干细胞系的移植物(例如同种异体移植物)的细胞介导的免疫力和细胞依赖性抗体介导的免疫力最小化或消除；iv)凋亡供体细胞，其中通过UV辐照、γ辐照或不涉及ECDI存在下的温育的其他方法使这些细胞凋亡。在一些情况下，可向有需要的受试者施用，例如输注(在一些情况下重复输注)耐受性疫苗细胞。可通过破坏(例如，降低表达)来自细胞的一种或多种基因产生耐受性疫苗。例如，如整个申请中所述的遗传修饰的细胞可用于制备耐受性疫苗。例如，细胞可具有可被破坏(例如，降低的表达)的一种或多种基因，包括糖蛋白半乳糖基转移酶α1,3(GGTA1)、推定的胞苷一磷酸-N-乙酰神经氨酸羟化酶样蛋白(CMAH)、B4GALNT2和/或其任意组合。例如，细胞可仅具有被破坏的GGTA1，或仅具有被破坏的CMAH，或仅具有被破坏的B4GALNT2。细胞还可具有被破坏的GGTA1和CMAH，被破坏的GGTA1和B4GALNT2，或被破坏的CMAH和B4GALNT2。细胞可具有被破坏的GGTA1、CMAH和B4GALNT2。在一些情况下，被破坏的基因不包括GGTA1。细胞还可表达NLRC5(内源或外源)，而GGTA1和/或CMAH被破坏。细胞还可具有被破坏的C3。
可用包含额外表达的例如如整个申请中所述的一种或多种转基因的细胞产生耐受性疫苗。例如，耐受性疫苗可包括含有一种或多种转基因的细胞，该一种或多种转基因包含感染性细胞蛋白47(ICP47)、分化群46(CD46)、分化群55(CD55)、分化群59(CD59)、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M、PD-L1、PD-L2、CD47、其任意功能片段或其任意组合中的一种或多种多核苷酸插入片段。在一些情况下，耐受性疫苗可包含遗传修饰的细胞，该遗传修饰的细胞含有GGTA1、CMAH和B4GALNT2的蛋白质表达降低，以及含有编码蛋白质或其功能片段的多核苷酸的转基因，其中该蛋白质包括HLA-G1、PD-L1、PD-L2和CD47。在一些情况下，耐受性疫苗可包含遗传修饰的细胞，该遗传修饰的细胞含有GGTA1、CMAH和B4GALNT2的蛋白质表达降低，以及含有编码蛋白质或其功能片段的多核苷酸的转基因，其中该蛋白质包括HLA-E、PD-L1、PD-L2和CD47。在一些情况下，耐受性疫苗可包含表面上包覆有CD47的细胞。可通过使细胞表面生物素化，然后将这些生物素化的细胞与链霉亲和素-CD47嵌合蛋白一起温育来实现细胞表面上CD47的包覆。例如，耐受性疫苗可包含表面上包覆有CD47的细胞，其中该细胞含有GGTA1、CMAH和B4GALNT2的蛋白质表达降低，以及含有编码蛋白质或其功能片段的多核苷酸的转基因，其中该蛋白质包括HLA-G1、PD-L1和PD-L2。CD47包覆的细胞可以是非凋亡细胞。或者，CD47包覆的细胞可以是凋亡细胞。
当在受试者中施用时，耐受性疫苗的细胞可具有循环半衰期。耐受性疫苗的细胞可具有至少或至少约0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、18、24、36、48、60或72小时的循环半衰期。例如，耐受性疫苗的循环半衰期可以为或为约0.1至0.5；0.5至1.0；1.0至2.0；1.0至3.0；1.0至4.0；1.0至5.0；5至10；10至15；15至24；24至36；36至48；48至60；或60至72小时。可对耐受性疫苗中的细胞进行处理以增加其循环半衰期。这样的处理可包括用蛋白质例如CD47包覆细胞。经处理以增加其循环半衰期的细胞可以是非凋亡细胞。经处理以增加其循环半衰期的细胞可以是凋亡细胞。或者，可对耐受性疫苗中的细胞进行遗传修饰(例如，在其基因组中插入转基因如CD47)以增加其循环半衰期。经遗传修饰以增加其循环半衰期的细胞可以是非凋亡细胞。经遗传修饰以增加其循环半衰期的细胞可以是凋亡细胞。
耐受性疫苗可具有一种或多种被破坏的基因(例如，降低的表达)和一种或多种转基因。可以使用如本文所述的任何基因和/或转基因。
包含一种或多种被破坏的基因(例如，降低的表达)的细胞可用作耐受性疫苗或可以是耐受性疫苗的一部分。换句话说，包含一种或多种被破坏的基因的细胞可以是耐受性疫苗或可被制成耐受性疫苗。
耐受性疫苗可具有与移植中使用的细胞、器官和/或组织相同的基因型和/或表型。有时，耐受性疫苗和移植物的基因型和/或表型是不同的。用于移植接受者的耐受性疫苗可包含来自被移植的移植物供体的细胞。用于移植接受者的耐受性疫苗可包含在遗传和/或表型上与被移植的移植物不同的细胞。在一些情况下，用于移植接受者的耐受性疫苗可包含来自被移植的移植物供体的细胞和在遗传和/或表型上与被移植的移植物不同的细胞。与被移植的移植物在遗传和/或表型上不同的细胞可来自被移植的移植物供体的相同物种的动物。
用于耐受性疫苗的细胞的来源可来自人类或非人动物。
如整个申请中所公开的细胞可制成耐受性疫苗。例如，耐受性疫苗可由本文公开的一种或多种移植的细胞制成。或者，耐受性疫苗可由不同于任何移植细胞的一种或多种细胞制成。例如，制成耐受性疫苗的细胞可与任何移植细胞在基因型和/或表型上不同。然而，在一些情况下，耐受性疫苗将表达NLRC5(内源或外源)。耐受性疫苗可促进移植中细胞、器官和/或组织的存活。耐受性疫苗可衍生自与供体细胞、器官和/或组织在基因型上相同或相似的非人动物。例如，耐受性疫苗可以是衍生自与供体猪细胞、器官和/或组织在基因型上相同或相似的猪(例如，凋亡猪细胞)的细胞。随后，供体细胞、器官和/或组织可用于同种异体移植物或异种移植物。在一些情况下，用于耐受性疫苗的细胞可来自具有降低表达的GGTA1、CMAH和B4GalNT2，并具有编码HLA-G(或HLA-E)、人CD47、人PD-L1和人PD-L2的转基因的遗传修饰的动物(例如，猪)。可通过对用于耐受性疫苗细胞的动物(例如，猪)进行进一步遗传修饰来生成移植供体动物。例如，可通过破坏上述用于耐受性疫苗细胞的动物中的另外的基因(例如，NLRC5(或TAP1)、C3和CXCL10)来生成移植供体动物(图5)。
耐受性疫苗可包含非人动物细胞(例如，非人哺乳动物细胞)。例如，非人动物细胞可来自猪、猫、牛、鹿、狗、白鼬、印度野牛、山羊、马、小鼠、欧洲盘羊、骡、兔、大鼠、绵羊或灵长类动物。具体地，非人动物细胞可以是猪细胞。耐受性疫苗还可包含遗传修饰的非人动物细胞。例如，遗传修饰的非人动物细胞可以是死细胞(例如凋亡细胞)。耐受性疫苗还可包含本文公开的任何遗传修饰的细胞。
处理细胞以制备耐受性疫苗
耐受性疫苗可包含用化学品处理的细胞。在一些情况下，处理可诱导细胞凋亡。不受理论的束缚，凋亡细胞可被宿主抗原呈递细胞(例如，在脾中)摄取，并以非免疫原方式呈递给宿主免疫细胞(例如，T细胞)，从而导致诱导免疫细胞(例如，T细胞)中的无反应性。
耐受性疫苗可包含凋亡细胞和非凋亡细胞。耐受性疫苗中的凋亡细胞可与耐受性疫苗中的非凋亡细胞在遗传上相同。或者，耐受性疫苗中的凋亡细胞可与耐受性疫苗中的非凋亡细胞在遗传上不同。耐受性疫苗可包含固定细胞和非固定细胞。耐受性疫苗中的固定细胞可与耐受性疫苗中的非固定细胞在遗传上相同。或者，耐受性疫苗中的固定细胞可与耐受性疫苗中的非固定细胞在遗传上不同。在一些情况下，固定细胞可以是1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺(ECDI)固定的细胞。
可使用化学品例如ECDI来固定耐受性疫苗中的细胞。固定可使细胞凋亡。本文公开的耐受性疫苗、细胞、试剂盒和方法可包括ECDI和/或ECDI处理。例如，耐受性疫苗可以是用1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺(ECDI)处理的细胞，例如，如本文公开的遗传修饰的细胞。换句话说，可用ECDI处理如全文所述的遗传修饰的细胞以产生耐受性疫苗。然后可在移植中使用耐受性疫苗以促进被移植的细胞、器官和/或组织的存活。还考虑，ECDI衍生物、官能化ECDI和/或取代的ECDI也可用于处理用于耐受性疫苗的细胞。在一些情况下，可用任何合适的碳二亚胺衍生物，例如，ECDI、N,N’-二异丙基碳二亚胺(DIC)、N,N’-二环己基碳二亚胺(DCC)和本领域技术人员了解的其他碳二亚胺衍生物来处理用于耐受性疫苗的细胞。
还可用不涉及在ECDI存在下温育的方法，例如，其他化学品或辐照如UV辐照或γ辐照使用于耐受性疫苗的细胞凋亡。
ECDI可化学交联游离的胺和羧基基团，并可有效诱导例如来自产生耐受性疫苗和供体非人动物的动物的细胞、器官和/或组织中的凋亡。换句话说，相同的遗传修饰的动物可产生耐受性疫苗和用于移植的细胞、组织和/或器官。例如，可用ECDI处理如本文所公开的遗传修饰的细胞。这种ECDI固定可导致耐受性疫苗的产生。
可用于制备耐受性疫苗的遗传修饰的细胞可衍生自：脾(包括脾B细胞)、肝、外周血(包括外周血B细胞)、淋巴结、胸腺、骨髓或其任意组合。例如，细胞可以是脾细胞，例如猪脾细胞。在一些情况下，细胞可以离体扩充(expand)。在一些情况下，细胞可衍生自胎儿、围产期、新生儿、断奶前和/或青年非人动物。在一些情况下，细胞可衍生自非人动物的胚胎。
耐受性疫苗中的细胞还可包含两种或更多种被破坏的(例如，降低的表达)基因，其中两种或更多种被破坏的基因可以是糖蛋白半乳糖基转移酶α1,3(GGTA1)、推定的胞苷一磷酸-N-乙酰神经氨酸羟化酶样蛋白(CMAH)、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M和B4GALNT2、其任意功能片段或其任意组合。在一些情况下，两种或更多种被破坏的基因不包括GGTA1。如上文所述，破坏可以是基因表达的敲除或抑制。可通过基因编辑，例如，通过使用CRISPR/cas系统来进行敲除。或者，可通过敲低，例如，使用RNA干扰、shRNA、一种或多种显性失活转基因来进行基因表达的抑制。在一些情况下，细胞可进一步包含如本文所公开的一种或多种转基因。例如，一种或多种转基因可以是CD46、CD55、CD59或其任意组合。
耐受性疫苗中的细胞还可衍生自一种或多种供体非人动物。在一些情况下，细胞可衍生自相同的供体非人动物。细胞可衍生自一种或多种接受者非人动物。在一些情况下，细胞可衍生自两种或更多种非人动物(例如，猪)。
耐受性疫苗可包含或包含约0.001至约5.0，例如，包含或包含约0.001至1.0个内毒素单位/kg预期接受者体重。例如，耐受性疫苗可包含或包含约0.01至5.0；0.01至4.5；0.01至4.0；0.01至3.5；0.01至3.0；0.01至2.5；0.01至2.0；0.01至1.5；0.01至1.0；0.01至0.9；0.01至0.8；0.01至0.7；0.01至0.6；0.01至0.5；0.01至0.4；0.01至0.3；0.01至0.2；或0.01至0.1个内毒素单位/kg预期接受者体重。
耐受性疫苗可包含或包含约1至100个聚集体/μl。例如，耐受性疫苗可包含或包含约1至5；1至10或1至20个聚集体/μl。耐受性疫苗可包含至少或至少约1、5、10、20、50或100个聚集体。
当约50,000个冻结至解冻的人外周血单核细胞与约160,000个细胞的耐受性疫苗(例如，猪细胞)一起温育时，耐受性疫苗可引发或引发约0.001pg/ml至10.0pg/ml，例如，引发或引发约0.001pg/ml至1.0pg/ml IL-1β的释放。例如，当约50,000个冻结至解冻的人外周血单核细胞与约160,000个细胞的耐受性疫苗(例如，猪细胞)一起温育时，耐受性疫苗引发或引发约0.001至10.0；0.001至5.0；0.001至1.0；0.001至0.8；0.001至0.2；或0.001至0.1pg/ml IL-1β的释放。当约50,000个冻结至解冻的人外周血单核细胞与约160,000个细胞的耐受性疫苗(例如，猪细胞)一起温育时，耐受性疫苗可引发或引发约0.001至2.0pg/ml，例如，引发或引发约0.001至0.2pg/ml IL-6的释放。例如，当约50,000个冻结至解冻的人外周血单核细胞与约160,000个细胞的耐受性疫苗(例如，猪细胞)一起温育时，耐受性疫苗可引发或引发约0.001至2.0；0.001至1.0；0.001至0.5；或0.001至0.1pg/ml IL-6的释放。
耐受性疫苗在37℃下温育释放后4小时之后或约4小时之后可包含多于或多于约60％，例如，多于或多于约85％的膜联蛋白V阳性凋亡细胞。例如，耐受性疫苗在37℃下温育释放后约4小时之后包含多于60％、70％、80％、90％或99％的膜联蛋白V阳性凋亡细胞。
耐受性疫苗可包含或包含约0.01％至10％，例如，包含或包含约0.01％至2％的坏死细胞。例如，耐受性疫苗包含或包含约0.01％至10％；0.01％至7.5％；0.01％至5％；0.01％至2.5％；或0.01％至1％的坏死细胞。
在供体细胞施用之前、期间和/或之后施用包含经ECDI处理的细胞、器官和/或组织的耐受性疫苗可诱导接受者(例如，人类或非人动物)中对细胞、器官和/或组织的耐受性。可通过静脉内输注来施用经ECDI处理的细胞。
由输注包含经ECDI处理的脾细胞的耐受性疫苗所诱导的耐受性可能依赖于完整的程序性死亡1受体编程的死亡配体1信号传导途径与CD4+CD25+Foxp3+调节T细胞之间的协同效应。
不仅可通过ECDI固定，而且可通过其他方法将耐受性疫苗中的细胞制成凋亡细胞(例如，耐受性疫苗)。例如，可通过使遗传修饰的细胞暴露于紫外线辐照，而使如全文所公开的任何遗传修饰的细胞，例如，非人类动物细胞或人类细胞(包括干细胞)凋亡。还可通过使遗传修饰的细胞暴露于γ辐照而使该细胞凋亡。还考虑不涉及ECDI的其他方法，例如，通过EtOH固定。
耐受性疫苗中的细胞，例如，经ECDI处理的细胞、抗原偶联细胞和/或表位偶联细胞，可包括供体细胞(例如，来自被移植的移植物的供体的细胞)。耐受性疫苗中的细胞，例如，经ECDI处理的细胞、抗原偶联细胞和/或表位偶联细胞，可包括接受者细胞(例如，来自被移植的移植物的接受者的细胞)。耐受性疫苗中的细胞，例如，经ECDI处理的细胞、抗原偶联细胞和/或表位偶联细胞，可包括第三方(例如，既不是供体也不是接受者)细胞。在一些情况下，第三方细胞来自与接受者和/或供体相同物种的非人动物。在其他情况下，第三方细胞来自与接受者和/或供体不同物种的非人动物。
可在一种或多种抗原和/或表位存在的情况下进行细胞的ECDI处理。经ECDI处理的细胞可包括供体、接受者和/或第三方细胞。同样，抗原和/或表位可包括供体、接受者和/或第三方抗原和/或表位。在一些情况下，供体细胞与接受者抗原和/或表位偶联(例如，ECDI诱导的偶联)。例如，利用ECDI使衍生自基因工程化的基因型相同的供体细胞(例如，猪细胞)的可溶性供体抗原与接受者外周血单核细胞偶联，并经由静脉内输注施用ECDI偶联的细胞。
在一些情况下，接受者细胞与供体抗原和/或表位偶联(例如，ECDI诱导的偶联)。在一些情况下，接受者细胞与第三方抗原和/或表位偶联(例如，ECDI诱导的偶联)。在一些情况下，供体细胞与接受者抗原和/或表位偶联(例如，ECDI诱导的偶联)。在一些情况下，供体细胞与第三方抗原和/或表位偶联(例如，ECDI诱导的偶联)。在一些情况下，第三方细胞与供体抗原和/或表位偶联(例如，ECDI诱导的偶联)。在一些情况下，第三方细胞与接受者抗原和/或表位偶联(例如，ECDI诱导的偶联)。例如，利用ECDI使衍生自基因工程化的基因型相同的供体细胞(例如，猪细胞)的可溶性供体抗原与聚苯乙烯纳米颗粒偶联，并经由静脉内输注施用ECDI偶联的细胞。
可通过与细胞表面一种或多种以下分子进行偶联来进一步优化这些耐受性细胞疫苗中任一种的致耐受性效力：IFN-g、NF-kB抑制剂(如姜黄色素、雷公藤甲素、Bay-117085)、维生素D3、siCD40、原卟啉钴、胰岛素B9-23或改变宿主抗原呈递细胞和宿主淋巴细胞功能的其他免疫调节分子。
这些凋亡细胞疫苗还可由供体细胞来补充，该供体细胞被工程化以在其引发供体反应性细胞的凋亡性死亡的表面分子(如FasL、PD-L1、半乳凝素-9、CD8α)上显示。
本文公开的耐受性疫苗可增加移植物(例如，异种移植物或同种异体移植物)在接受者中存活的持续时间。本文公开的耐受性疫苗还可减少或消除对移植后免疫抑制的需要。异种移植物或同种异体移植物可以是器官、组织、细胞或细胞系。异种移植物和耐受性疫苗还可来自不同的物种。或者，异种移植物和耐受性疫苗可来自相同的物种。例如，异种移植物和耐受性疫苗可来自基本上在遗传上相同的个体(例如，相同的个体)。
经ECDI固定的细胞可配制成药物组合物。例如，经ECDI固定的细胞可与药学上可接受的赋形剂相组合。可以使用的赋形剂为盐水。可以使用的赋形剂为磷酸盐缓冲盐水(PBS)。药物组合物随后可用于治疗需要移植的患者。
由衍生自干细胞的细胞制成的耐受性疫苗
用于制备耐受性疫苗的细胞可衍生自干细胞。这样的细胞可包括耐受性凋亡供体细胞，该耐受性凋亡供体细胞为干细胞衍生的功能性胰岛素分泌胰岛β细胞或从相同或基因型相似的干细胞系分化的其他细胞。这些其他细胞可包括白细胞、淋巴细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、红细胞或任何其他供体细胞。
这些干细胞衍生的耐受性凋亡供体细胞不需要经过基因工程化使MHC I类的功能性表达缺失。MHC I类在凋亡供体细胞上的功能性表达可增强其致耐受性潜能。
可通过UV辐照、γ辐照或不涉及ECDI存在下温育的其他方法使干细胞衍生的细胞凋亡。
这些阴性细胞疫苗可分别在瞬时免疫抑制的掩蔽下，在移植前，或者在移植前和移植后以一定的间隔进行静脉内输注，其中瞬时免疫抑制包括但不限于拮抗性抗CD40抗体(例如，人源化2C10)、B细胞消耗或靶向抗体(例如，利妥昔单抗)、mTOR抑制剂(例如，雷帕霉素)和TNF-α抑制剂(例如，sTNFR，包括依那西普)以及IL-6抑制剂(例如，抗IL-6R抗体，包括托珠单抗)。
可通过与细胞表面一种或多种以下分子进行偶联来进一步优化这些耐受性细胞疫苗中任一种的致耐受性效力：IFN-g、NF-kB抑制剂(如姜黄色素、雷公藤甲素、Bay-117085)、维生素D3、siCD40、原卟啉钴、胰岛素B9-23或改变宿主抗原呈递细胞和宿主淋巴细胞功能的其他免疫调节分子。
这些凋亡细胞疫苗还可由供体细胞来补充，该供体细胞被工程化以在其引发供体反应性细胞的凋亡性死亡的表面分子(如FasL、PD-L1、半乳凝素-9、CD8α)上显示。
与人类干细胞衍生的耐受性疫苗一样，耐受性凋亡供体猪疫苗可衍生自相同的细胞来源，可表达MHC I类抗原，使用相同的方法制成凋亡的，通过与细胞表面的一种或多种免疫调节分子偶联进行优化，并且在伴随免疫治疗的掩蔽下在移植前或者在移植前和移植后以一定的间隔进行静脉内输注。
IV.制备遗传修饰的非人动物的方法
为了制备如上所述的遗传修饰的非人动物，可以使用各种技术。本文公开了产生遗传修饰的动物的一些实例。应当理解，本文公开的方法仅为实例，并不意在以任何方式进行限制。
基因破坏
可通过上述任何方法进行基因破坏，例如通过敲除、敲低、RNA干扰、显性失活等进行。在上文关于遗传修饰的非人动物的部分中公开了这些方法的详细描述。
CRISPR/cas系统
本文所述的方法可利用CRISPR/cas系统。例如，可使用CRISPR/cas系统，例如，II型CRISPR/cas系统，产生双链断裂(DSB)。本文公开的方法中所使用的Cas酶可以是催化DNA裂解的Cas9。衍生自酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes)的Cas9或任何密切相关的Cas9的酶促作用可在靶位点序列处产生双链断裂，该靶位点序列与指导序列的20个核苷酸杂交，并且具有位于该靶序列的20个核苷酸之后的前间区序列邻近基序(PAM)。
载体可以与编码CRISPR酶如Cas蛋白的酶编码序列可操作地连接。Cas蛋白的非限制性实例包括Cas1、Cas1B、Cas2、Cas3、Cas4、Cas5、Cas5d、Cas5t、Cas5h、Cas5a、Cas6、Cas7、Cas8、Cas9(也被称为Csn1或Csx12)、Cas10、Csy1、Csy2、Csy3、Csy4、Cse1、Cse2、Cse3、Cse4、Cse5e、Csc1、Csc2、Csa5、Csn1、Csn2、Csm1、Csm2、Csm3、Csm4、Csm5、Csm6、Cmr1、Cmr3、Cmr4、Cmr5、Cmr6、Csb1、Csb2、Csb3、Csx17、Csx14、Csx10、Csx16、CsaX、Csx3、Csx1、Csx1S、Csf1、Csf2、CsO、Csf4、Csd1、Csd2、Cst1、Cst2、Csh1、Csh2、Csa1、Csa2、Csa3、Csa4、Csa5、其同源物或其修饰型。未修饰的CRISPR酶可具有DNA裂解活性，如Cas9。CRISPR酶可引导靶序列处，如靶序列内和/或靶序列的互补序列内一条链或两条链的裂解。例如，CRISPR酶可引导在距离靶序列的第一个或最后一个核苷酸约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、50、100、200、500个或更多个碱基对内一条链或两条链的裂解。可以使用编码CRISPR酶的载体，该CRISPR酶相对于相应的野生型酶而发生突变，使得突变的CRISPR酶缺乏裂解含有靶序列的靶多核苷酸的一条链或两条链的能力。
可以使用编码包含一个或多个核定位序列(NLS)的CRISPR酶的载体。例如，可以使用或使用约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个NLS。CRISPR酶可包含在氨基末端或其附近的NLS，在羧基末端或其附近的约或多于约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个NLS，或这些的任何组合(例如，在氨基末端的一个或多个NLS和在羧基末端的一个或多个NLS)。当存在多于一个NLS时，每一个可独立于其他NLS而被选择，使得单个NLS可存在于多于一个拷贝中并且/或者与一个或多个其他NLS组合存在于一个或多个拷贝中。
该方法中所使用的CRISPR酶可包含至多6个NLS。当最接近NLS的氨基酸位于沿着多肽链距离N末端或C末端的约50个氨基酸内时，例如，位于1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、40或50个氨基酸内时，将NLS视为位于N末端或C末端附近。
指导RNA
如本文所用的术语“指导RNA”及其语法等同项可指可对靶DNA具有特异性并且可与Cas蛋白形成复合体的RNA。RNA/Cas复合体可协助将Cas蛋白“指导”至靶DNA。
本文公开的方法还可包括向细胞或胚胎中引入至少一种指导RNA或核酸，例如，编码至少一种指导RNA的DNA。指导RNA可与RNA指导的内切核酸酶相互作用以将该内切核酸酶引导至特定的靶位点，在该位点处，指导RNA的5’端与染色体序列中的特异性前间区序列碱基配对。
指导RNA可包含两种RNA，例如，CRISPR RNA(crRNA)和反式激活crRNA(tracrRNA)。指导RNA有时可包括通过crRNA和tracrRNA的一部分(例如，功能部分)融合而形成的单链RNA或单指导RNA(sgRNA)。指导RNA还可以是包含crRNA和tracrRNA的双重RNA。此外，crRNA可与靶DNA杂交。
如上文所讨论的，指导RNA可以是表达产物。例如，编码指导RNA的DNA可以是包含编码指导RNA的序列的载体。可通过用包含编码指导RNA的序列和启动子的分离的指导RNA或质粒DNA转染细胞或生物体，将指导RNA转移到细胞或生物体中。指导RNA还可以以其他方式，如使用病毒介导的基因递送转移到细胞或生物体中。
可以分离指导RNA。例如，可以以分离的RNA的形式将指导RNA转染到细胞或生物体中。可通过使用本领域已知的任何体外转录系统的体外转录来制备指导RNA。可以以分离的RNA的形式而不是以包含指导RNA编码序列的质粒形式将指导RNA转移到细胞中。
指导RNA可包含三个区域：可与染色体序列中的靶位点互补、位于5’端的第一区域，可形成茎环结构的第二内部区域，和可以是单链的第三3’区域。每个指导RNA的第一区域也可以是不同的，使得每个指导RNA将融合蛋白指导至特定的靶位点。此外，在所有指导RNA中，每个指导RNA的第二和第三区域可以是相同的。
指导RNA的第一区域可与染色体序列中靶位点处的序列互补，使得指导RNA的第一区域可与该靶位点碱基配对。在一些情况下，指导RNA的第一区域可包含或包含约10个核苷酸至25个核苷酸(即10nt至25nt；或约10nt至约25nt；或10nt至约25nt；或约10nt至25nt)或更多个核苷酸。例如，指导RNA的第一区域与染色体序列中的靶位点之间的碱基配对区域可以为或可以为约10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、22、23、24、25个或更多个核苷酸的长度。有时，指导RNA的第一区域可以为或可以为约19、20或21个核苷酸的长度。
指导RNA还可包含形成二级结构的第二区域。例如，由指导RNA形成的二级结构可包括茎(或发夹)和环。环和茎的长度可以变化。例如，环可以在约3至10个核苷酸长度的范围内，而茎可以在约6至20个碱基对长度的范围内。茎可包含一个或多个1至10个或约10个核苷酸的凸起。第二区域的总长度可以在或在约16至60个核苷酸长度的范围内。例如，环可以为或可以为约4个核苷酸的长度，而茎可以为或可以为约12个碱基对的长度。
指导RNA还可包含可以是基本上单链、位于3’端的第三区域。例如，第三区域有时不与感兴趣的细胞中的任何染色体序列互补，并且有时不与指导RNA的其余部分互补。此外，第三区域的长度可以变化。第三区域可以为多于或多于约4个核苷酸的长度。例如，第三区域的长度可以在或在约5至60个核苷酸长度的范围内。
指导RNA可作为RNA分子而引入细胞或胚胎中。例如，RNA分子可在体外转录并且/或者可以化学合成。可从合成的DNA分子，例如，
Figure BDA0003807363300000751
基因片段转录RNA。然后指导RNA可作为RNA分子引入细胞或胚胎中。指导RNA也可以以非RNA核酸分子，例如DNA分子的形式引入细胞或胚胎中。例如，编码指导RNA的DNA可以与启动子控制序列可操作地连接，以用于在感兴趣的细胞或胚胎中表达指导RNA。RNA编码序列可以与被RNA聚合酶III(Pol III)识别的启动子序列可操作地连接。可用于表达指导RNA的质粒载体包括但不限于px330载体和px333载体。在一些情况下，质粒载体(例如，px333载体)可包含两个编码指导RNA的DNA序列。
编码指导RNA的DNA序列也可以是载体的一部分。此外，载体可包含另外的表达控制序列(例如，增强子序列、Kozak序列、多聚腺苷化序列、转录终止序列等)、选择性标记序列(例如，抗生素抗性基因)、复制起点等。编码指导RNA的DNA分子还可以是线性的。编码指导RNA的DNA分子还可以是环形的。
当编码RNA指导的内切核酸酶和指导RNA的DNA序列被引入细胞中时，每种DNA序列可以是不同分子的一部分(例如，含有RNA指导的内切核酸酶编码序列的一个载体和含有指导RNA编码序列的第二载体)，或两者可以是相同分子的一部分(例如，含有RNA指导的内切核酸酶和指导RNA两者的编码(和调控)序列的一个载体)。
指导RNA可靶向猪或猪细胞中的基因。在一些情况下，指导RNA可靶向猪NLRC5基因，例如，表4所列的序列。在一些情况下，指导RNA可被设计用于靶向猪NLRC5、GGTA1或CMAH基因。用于制备指导RNA的示例性寡核苷酸在表5中列出。
表4.将被指导RNA靶向的NLRC5基因的示例性序列
SEQ ID No. 序列(5’-3’)
61 ggggaggaagaacttcacct
62 gtaggacgaccctctgtgtg
63 gaccctctgtgtggggtctg
64 ggctcggttccattgcaaga
65 gctcggttccattgcaagat
66 ggttccattgcaagatgggc
67 gtcccctcctgagtgtcgaa
68 gcctcaggtacagatcaaaa
69 ggacctgggtgccaggaacg
70 gtacccagagtcagatcacc
71 gtacccagagtcagatcacc
72 gtgcccttcgacactcagga
73 gtgcccttcgacactcagga
74 gtgcccttcgacactcagga
75 gggggccccaaggcagaaga
76 ggcagtcttccagtacctgg
表5.用于制备指导RNA构建体的示例性寡核苷酸
Figure BDA0003807363300000771
同源重组
同源重组也可用于如本文所公开的任何相关的遗传修饰。同源重组可允许内源基因中的位点特异性修饰，因此可将新型修饰工程化至基因组中。例如，同源重组(基因转变和经典的链断裂/重新连接)在DNA分子之间转移遗传序列信息的能力可以致使进行靶向同源重组，并且可成为基因工程和基因操作中强有力的方法。
可通过许多方法来鉴定已经历同源重组的细胞。例如，选择方法可以，例如，通过人抗gal抗体来检测针对细胞的免疫应答的不存在。选择方法还可包括评估暴露于细胞或组织时人血液中的凝血水平。经由抗生素抗性的选择可用于筛选。
制备转基因非人动物
随机插入
本文所述方法的一种或多种转基因可随机插入细胞基因组中的任何基因座中。当插入基因组中的任何位置时，这些转基因都可以是功能性的。例如，转基因可编码其自身的启动子，或者可插入处于内源启动子控制下的位置中。或者，转基因可插入基因中，如基因的内含子或基因的外显子、启动子或非编码区中。
编码转基因序列的DNA可随机插入细胞的染色体中。随机整合可由本领域技术人员已知的将DNA引入细胞中的任何方法产生。这可以包括但不限于电穿孔，声孔效应，基因枪的使用，脂质转染，磷酸钙转染，树枝状大分子的使用，显微注射，包括腺病毒、AAV和逆转录病毒载体在内的病毒载体的使用，和/或II族核酶。
编码转基因的DNA还可设计成包含报告基因，以便可经由报告基因的活化来检测转基因或其表达产物的存在。可以使用本领域已知的任何报告基因，如上文公开的那些。通过在细胞培养物中选择那些报告基因被激活的细胞，可选择含有转基因的细胞。
可经由电穿孔将编码转基因的DNA引入细胞中。还可经由脂质转染、感染或转化将DNA引入细胞中。电穿孔和/或脂质转染可用于转染成纤维细胞。
可通过表达测定法例如qPCR，或通过测量RNA水平来验证转基因的表达。表达水平还可指示拷贝数。例如，如果表达水平非常高，则这可指示转基因的多于一个拷贝整合到基因组中。或者，高表达可指示转基因整合到高转录区域中，例如，高度表达的启动子附近。还可通过测量蛋白质水平，如通过蛋白质印迹法来验证表达。
位点特异性插入
以本文公开的任何方法插入一种或多种转基因可以是位点特异性的。例如，一种或多种转基因可插入到启动子附近，例如，Rosa26启动子附近或接近Rosa26启动子。
可通过将DNA引入细胞中而产生细胞靶向基因座的修饰，其中该DNA与该靶基因座具有同源性。DNA可包含标记基因，从而允许对包含整合的构建体的细胞进行选择。靶载体中的同源DNA可与靶基因座上的染色体DNA进行重组。标记基因可通过同源DNA序列、3’重组臂和5’重组臂而位于两侧。
多种酶可催化外来DNA向宿主基因组中的插入。例如，位点特异性重组酶可簇集成具有不同生物化学性质的两个蛋白家族，即酪氨酸重组酶(其中DNA与酪氨酸残基共价连接)和丝氨酸重组酶(其中共价连接发生在丝氨酸残基处)。在一些情况下，重组酶可包括Cre fC31整合酶(衍生自链霉菌噬菌体fC31的丝氨酸重组酶)或细菌噬菌体衍生的位点特异性重组酶(包括Flpλ整合酶、细菌噬菌体HK022重组酶、细菌噬菌体R4整合酶和噬菌体TP901-1整合酶)。
表达控制序列也可用于构建体中。例如，表达控制序列可包含在很多种细胞类型中表达的组成型启动子。例如，合适的强组成型启动子和/或增强子是来自DNA病毒(例如，SV40、多瘤病毒、腺病毒、腺相关病毒、痘病毒、CMV、HSV等)或来自逆转录病毒LTR的表达控制序列。也可使用组织特异性启动子并且其可用于引导向特定细胞谱系的表达。虽然使用Rosa26基因启动子进行下文实施例中所讨论的实验，但本领域技术人员知晓可以使用能够引导基因表达的其他Rosa26相关启动子得到相似的结果。因此，本文的描述并不意在限制，而是公开许多可能实例中的一种。在一些情况下，可以使用较短的Rosa26 5’上游序列，其仍可实现相同程度的表达。同样有用的是Rosa26启动子的DNA序列次要变体(minorvariant)，如点突变、部分缺失或化学修饰。
Rosa26启动子可在哺乳动物中表达。例如，还可使用与猪Rosa26基因的5’侧翼序列相似的序列，包括但不限于其他物种(例如，人、牛、小鼠、绵羊、山羊、兔和大鼠)的Rosa26同源物的启动子。Rosa26基因在不同的哺乳动物物种中可以是充分保守的，并且也可使用其他哺乳动物Rosa26启动子。
CRISPR/Cas系统可用于进行位点特异性插入。例如，可通过CRISPR/cas在基因组的插入位点上制作切口，以促进转基因在插入位点处的插入。
本文所述的方法可以利用可用于允许DNA或RNA构建体进入宿主细胞中的技术，包括但不限于磷酸钙/DNA共沉淀、DNA向细胞核中的显微注射、电穿孔、细菌原生质体与完整细胞融合、转染、脂质转染、感染、粒子轰击、精子介导的基因转移或本领域技术人员已知的任何其他技术。
本文公开的某些方面可以利用载体。可以使用任何质粒和载体，只要它们在选择的宿主中是可复制的并具有活力。可将本领域已知的载体和可商购的载体(及其变体或衍生物)工程化为包含用于该方法的一个或多个重组位点。可以使用的载体包括但不限于真核表达载体，如pFastBac、pFastBacHT、pFastBacDUAL、pSFV、和pTet-Splice(Invitrogen)、pEUK-C1、pPUR、pMAM、pMAMneo、pBI101、pBI121、pDR2、pCMVEBNA、和pYACneo(Clontech)、pSVK3、pSVL、pMSG、pCH110、和pKK232-8(Pharmacia公司)、p3’SS、pXT1、pSG5、pPbac、pMbac、pMClneo、和pOG44(Stratagene公司)、和pYES2、pAC360、pBlueBa-cHisA、B和C、pVL1392、pBlueBac111、pCDM8、pcDNA1、pZeoSV、pcDNA3、pREP4、pCEP4和pEBVHis(Invitrogen公司)及其变体或衍生物。
这些载体可用于表达基因，例如转基因，或感兴趣的基因的一部分。可通过使用已知的方法如基于限制酶的技术插入基因的一部分或基因。
使用合子制备遗传修饰的非人动物
使用来自另一遗传修饰的非人动物的核酸制备遗传修饰的非人动物可以通过使用本领域已知的各种技术，例如通过合子操作来进行。
例如，合子可用于制备相似的遗传修饰的非人动物。制备相似的遗传修饰的非人动物的方法包括：a)产生具有降低表达的一种或多种基因和/或包含本文公开的外源多核苷酸的细胞；b)使用a)中所得的细胞产生胚胎；以及c)使胚胎生长成遗传修饰的非人动物。可通过破坏(例如，降低表达)细胞中的一种或多种基因(例如，如上所述在遗传修饰的非人动物中)而产生a)中的细胞。
该方法可用于制备本文公开的相似的遗传修饰的非人动物。例如，制备遗传修饰的非人动物的方法可包括：a)产生本文公开的(例如，如上文所公开的)具有降低表达的一种或多种基因的细胞，其中该一种或多种基因包括NLRC5、TAP1和/或C3；b)从a)中所得的细胞产生胚胎；以及c)使胚胎生长成遗传修饰的非人动物。
在该方法中使用的细胞可来自如本文所述的任何公开的遗传修饰的细胞。例如，被破坏的基因不限于NRLC5、TAP1和/或C3。可在本文的整个公开内容中找到基因破坏和转基因的其他组合。此外，遗传修饰的细胞可以是任何来源的，如来自非人动物(如本文所述的)或遗传修饰的细胞(如本文所述的)。
在本文公开的方法中，a)中的细胞可以是合子(例如，由精子和卵子的结合而形成的细胞)。合子可通过：i)野生型非人动物的精子和野生型非人动物的卵子；ii)野生型非人动物的精子和遗传修饰的非人动物的卵子；iii)遗传修饰的非人动物的精子和野生型非人动物的卵子；和/或iv)遗传修饰的非人动物的精子和遗传修饰的非人动物的卵子的结合而形成。非人动物可以是猪。
可通过在基因组所需位置处产生断裂来破坏本文公开的方法中a)中的细胞中的一种或多种基因。例如，断裂可以是双链断裂(DSB)。可使用核酸酶，包括Cas(例如Cas9)、ZFN、TALEN和大范围核酸酶来产生DSB。核酸酶可以是天然存在或经修饰的核酸酶。编码核酸酶的核酸也可被递送到细胞，在该细胞中核酸酶得以表达。
在DSB之后，可通过DNA修复机制，如同源重组(HR)和/或非同源末端连接(NHEJ)破坏一种或多种基因。
一种方法可包括将一种或多种转基因插入a)中的细胞的基因组中。一种或多种转基因可包含ICP47、CD46、CD55、CD59、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M、其任意功能片段和/或其任意组合。
本文提供的方法可包括插入一种或多种转基因，其中一种或多种转基因可以是本文公开的任何非人动物或遗传修饰的细胞中的任何转基因。如本文所述，转基因可以以随机或靶向的方式插入非人动物或遗传修饰的细胞的基因组中。
如本文所公开的，转基因还可插入非人动物或遗传修饰的细胞的基因组中的特定基因座中。例如，转基因可插入到启动子附近。转基因可插入到启动子附近，可以距离启动子至少或至少约1、10、50、100、500或1000个碱基对。在一些情况下，基因可插入不同的染色体中并且可以仍受启动子控制。转基因还可在启动子的有义链3’区域(例如，启动子的下游)处插入。或者，转基因可在启动子的有义链5’区域(例如，启动子的上游)处插入。转基因可插入到猪启动子附近。例如，转基因可插入到猪Rosa26启动子附近。
在整个申请中描述了可在本文中使用的启动子。例如，可在所述方法中使用的启动子可以是普遍存在的组织特异性启动子或诱导型启动子。被插入到启动子附近的转基因的表达可进行调控。例如，如果转基因插入到普遍存在的启动子附近或周围，则该转基因将在非人动物的所有细胞中表达。一些普遍存在的启动子可以是CAGGS启动子、hCMV启动子、PGK启动子、SV40启动子或Rosa26启动子。
启动子可与存在于人类或非人动物如猪、人、牛、绵羊、山羊、兔、小鼠或大鼠的基因组内的启动子序列同源。启动子可表现出与存在于人类或非人动物基因组内的启动子序列至少或至少约50％、60％、70％、80、90％、95％、96％、97％、98％或99％的同源性。启动子可表现出与存在于人类或非人动物基因组内的启动子序列100％的同源性。启动子还可表现出与存在于人类或非人动物基因组内的启动子序列至少或至少约50％、60％、70％、80、90％、95％、96％、97％、98％或99％的同一性。启动子还可表现出与存在于人类或非人动物基因组内的启动子序列100％的同一性。
使用细胞核移植制备相似的遗传修饰的非人动物
制备遗传修饰的非人动物的替代方法可以是通过细胞核移植。制备遗传修饰的非人动物的方法可包括：a)产生具有降低表达的一种或多种基因并且/或者包含本文公开的外源多核苷酸的细胞；b)提供第二细胞并将来自a)的所得细胞的细胞核转移到第二细胞以产生胚胎；c)使胚胎生长成遗传修饰的非人动物。该方法中的细胞可以是去核细胞。可使用任何方法，例如，本文所述或本领域已知的基因破坏和/或插入来制备a)中的细胞。
该方法可用于制备本文公开的相似的遗传修饰的非人动物。例如，制备遗传修饰的非人动物的方法可包括：a)产生具有降低表达的NLRC5、TAP1和/或C3的细胞；b)提供第二细胞并将来自a)的所得细胞的细胞核转移到第二细胞以产生胚胎；以及c)使胚胎生长成遗传修饰的非人动物。该方法中的细胞可以是去核细胞。
在该方法中使用的细胞可来自如本文所述的任何公开的遗传修饰的细胞。例如，被破坏的基因不限于NRLC5、TAP1和/或C3。可在本文的整个公开内容中找到基因破坏和转基因的其他组合。例如，方法可包括：提供来自本文公开的任何非人动物的第一细胞；提供第二细胞；将a)中的第一细胞的细胞核转移到b)中的第二细胞；从c)中的产物产生胚胎；以及使该胚胎生长成遗传修饰的非人动物。
在本文公开的方法中，a)中的细胞可以是合子。该合子可通过：i)野生型非人动物的精子和野生型非人动物的卵子；ii)野生型非人动物的精子和遗传修饰的非人动物的卵子；iii)遗传修饰的非人动物的精子和野生型非人动物的卵子；和/或iv)遗传修饰的非人动物的精子和遗传修饰的非人动物的卵子的结合而形成。非人动物可以是猪。
可通过在基因组所需位置处产生断裂来破坏本文公开的方法中a)中的细胞中的一种或多种基因。例如，断裂可以是双链断裂(DSB)。可使用核酸酶，包括Cas(例如Cas9)、ZFN、TALEN和大范围核酸酶来产生DSB。核酸酶可以是天然存在或经修饰的核酸酶。编码核酸酶的核酸可被递送到细胞，在该细胞中核酸酶得以表达。可将Cas9和靶向细胞中的基因的指导RNA递送至细胞。在一些情况下，可将编码Cas9的mRNA分子和指导RNA注入细胞中。在一些情况下，可将编码Cas9的质粒和编码指导RNA的不同质粒递送到细胞中(例如，通过感染)。在一些情况下，可将编码Cas9和指导RNA两者的质粒递送到细胞中(例如，通过感染)。
如上所述，在DSB之后，可通过DNA修复机制，如同源重组(HR)和/或非同源末端连接(NHEJ)破坏一种或多种基因。一种方法可包括将一种或多种转基因插入a)中的细胞的基因组中。一种或多种转基因可包含ICP47、CD46、CD55、CD59、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、B2M、其任意功能片段和/或其任意组合。
本文提供的方法可包括插入一种或多种转基因，其中该一种或多种转基因可以是本文公开的任何非人动物或遗传修饰的细胞中的任何转基因。
本文还公开了使用来自遗传修饰的非人动物的细胞制备非人动物的方法。细胞可来自本文公开的任何遗传修饰的非人动物。方法可包括：a)提供来自遗传修饰的非人动物的细胞；b)提供细胞；c)将a)中细胞的细胞核转移到b)中的细胞；c)从c)中的产物产生胚胎；以及d)使该胚胎生长成遗传修饰的非人动物。该方法中的细胞可以是去核细胞。
此外，所述方法中的a)中的细胞可以是来自遗传修饰的非人动物的任何细胞。例如，本文公开的方法中的a)中的细胞可以是体细胞，如成纤维细胞或胎儿成纤维细胞。
所述方法中的去核细胞可以是来自生物体的任何细胞。例如，去核细胞为猪细胞。去核细胞可以是卵子，例如，去核的未受精的卵子。
可使用本领域已知的任何合适的技术来制备本文公开的遗传修饰的非人动物。例如，这些技术包括但不限于显微注射(例如，前核的显微注射)、精子介导的基因转移、卵细胞或合子的电穿孔和/或细胞核移植。
制备相似的遗传修饰的非人动物的方法可包括：a)破坏细胞中的一种或多种基因；b)使用a)中所得的细胞产生胚胎；以及c)使胚胎生长成遗传修饰的非人动物。
本文公开的方法中的a)中的细胞可以是体细胞。对体细胞的类型或来源没有限制。例如，体细胞可来自猪或来自培养的细胞系或任何其他活细胞。细胞还可以是真皮细胞、神经细胞、卵丘细胞、输卵管上皮细胞、成纤维细胞(例如，胎儿成纤维细胞)或肝细胞。本文公开的方法中的a)中的细胞可来自野生型非人动物、遗传修饰的非人动物或遗传修饰的细胞。此外，b)中的细胞可以是去核卵子(例如，去核的未受精的卵子)。
还可通过已知的方法进行去核。例如，可将中期II期卵母细胞置于任选含有或含有约7-10微克/毫升细胞松弛素B的HECM中，以用于立即去核，或可将该卵母细胞置于合适的培养基(例如，胚胎培养基如CRla加10％发情期牛血清)中，再随后进行去核(例如，在不多于24小时或16-18小时之后去核)。还可使用微量移液管移取极体和附近的细胞质以显微手术方式完成去核。然后可对卵母细胞进行筛选以鉴定已经成功去核的卵母细胞。筛选卵母细胞的一种方式可以是在合适的保持培养基中用3-10微克/毫升或约3-10微克/毫升33342Hoechst染料对卵母细胞进行染色，然后在紫外线辐照下观察卵母细胞少于10秒。然后可将已经成功去核的卵母细胞置于合适的培养基，例如，CRlaa加10％血清中。还可对卵母细胞的处理进行优化以用于核移植。
可将本文产生的胚胎转移到代孕的非人动物(例如，猪)中以产生子代(例如，仔猪)。例如，胚胎可在发情期之后的当天或第1天，例如，在全身麻醉下的中线剖腹手术之后转移到接受者母猪的输卵管中。可以例如通过超声来诊断妊娠。可在距离转移28天或约28天之后诊断妊娠。然后可通过超声检查以2周或约2周的间隔检查妊娠。所有显微注射的子代(例如，仔猪)都可通过自然分娩而出生。可以记录妊娠和分娩的信息(例如，妊娠时间、妊娠率、子代数目、存活率等)。可使用本申请中描述的任何方法如测序(例如，下一代测序)来测量子代的基因型和表型。
培养的细胞可立即用于核移植(例如，体细胞核移植)、胚胎移植和/或诱导妊娠，从而允许衍生自健康稳定遗传修饰的胚胎产生子代(例如仔猪)。这样的方法可减少时间和成本，例如，可导致遗传修饰的细胞无法产生健康仔猪的数月昂贵的细胞筛选。
可使用胚胎生长和转移产业中所使用的标准程序进行胚胎生长和转移。例如，可以使用代孕母体。例如，还可通过使用培养箱使胚胎在培养中生长并转移。在一些情况下，可将胚胎移植到动物，例如代孕动物中，以建立妊娠。
可能期望复制或生成具有本文公开的相同基因型和/或表型的多个遗传修饰的非人动物。例如，可通过繁殖(例如，选择性繁殖)来复制遗传修饰的非人动物。可通过核移植(例如，体细胞核移植)或向细胞(例如，卵母细胞、精子、合子或胚胎干细胞)中引入DNA来复制遗传修饰的非人动物。这些方法可重复多次以复制或生成多个本文公开的遗传修饰的非人动物。在一些情况下，可从妊娠的遗传修饰的非人动物的胎儿分离细胞。所分离的细胞(例如，胎儿细胞)可用于生成多个与妊娠动物相似或相同的遗传修饰的非人动物。例如，所分离的胎儿细胞可通过核移植(例如，体细胞核移植)提供用于生成遗传修饰的动物的供体核。
V.使用方法
可从如本文所述的非人动物提取细胞、器官和/或组织。细胞、器官和/或组织可经离体遗传改变并相应地被使用。这些细胞、器官和/或组织可用于基于细胞的治疗。这些细胞、器官和/或组织可用于治疗或预防接受者(例如，人或非人动物)的疾病。出人意料地，如本文所述的遗传修饰可帮助防止排斥反应。此外，细胞、器官和/或组织可制成耐受性疫苗，以同样帮助免疫系统对移植耐受。此外，耐受性疫苗可缓和免疫系统，包括消除自身免疫应答。
本文公开了用于治疗有需要的受试者的疾病的方法，该方法可包括：向受试者施用耐受性疫苗；向受试者施用抑制T细胞活化的药剂；以及将遗传修饰的细胞移植到受试者中。抑制T细胞活化的药剂可以是抗体。抗体可以是本文公开的抗CD40抗体。移植到受试者中的细胞可以是整个申请中所述的任何遗传修饰的细胞。移植到受试者中的组织或器官可包含一种或多种遗传修饰的细胞。在一些情况下，该方法可进一步包括施用本申请中所述的一种或多种免疫抑制剂，如进一步包括向接受者提供B细胞消耗性抗体、mTOR抑制剂、TNF-α抑制剂、IL-6抑制剂、氮芥烷化剂(例如，环磷酰胺)和补体C3或C5抑制剂中的一种或多种。
本文还公开了用于治疗疾病的方法，该方法包括将一种或多种细胞移植到有需要的受试者中。一种或多种细胞可以是本文公开的任何遗传修饰的细胞。在一些情况下，该方法可包括将包含一种或多种细胞(例如，遗传修饰的细胞)的组织或器官移植到有需要的受试者中。
本文描述了治疗或预防接受者(例如，人或非人动物)的疾病的方法，该方法包括将衍生自包含具有降低的表达的一种或多种基因的遗传修饰的非人动物的一种或多种细胞(包括器官和/或组织)移植到接受者(例如，人或非人动物)中。一种或多种细胞可衍生自如全文所述的遗传修饰的非人动物。
本文公开的方法可用于治疗或预防疾病，包括但不限于糖尿病、心血管疾病、肺疾病、肝脏疾病、皮肤疾病或神经障碍。例如，该方法可用于治疗或预防帕金森病或阿尔茨海默病。该方法还可用于治疗或预防糖尿病，包括1型糖尿病、2型糖尿病、囊性纤维化相关糖尿病、外科手术糖尿病、妊娠期糖尿病、线粒体糖尿病或其组合。在一些情况下，该方法可用于治疗或预防遗传性糖尿病或遗传性糖尿病的形式。此外，该方法可用于治疗或预防1型糖尿病。该方法还可用于治疗或预防2型糖尿病。该方法可用于治疗或预防前驱糖尿病。
例如，当治疗糖尿病时，可用ECDI固定遗传修饰的脾细胞并将该脾细胞给予接受者。此外，可将遗传修饰的胰岛细胞移植到相同的接受者中以产生胰岛素。遗传修饰的脾细胞和胰岛细胞可以是遗传上相同的，并且还可衍生自相同的遗传修饰的非人动物。
本文提供的包括i)用于施用于有需要的受试者以治疗受试者的状况的遗传修饰的细胞、组织或器官；ii)用于使受试者对移植物免疫耐受的耐受性疫苗，其中该耐受性疫苗包含遗传修饰的细胞、组织或器官；iii)用于抑制受试者中的T细胞活化、B细胞活化、树突细胞活化或其组合的一种或多种药剂；或iv)其任意组合。
本文提供的还包括用于施用于有需要的受试者以治疗受试者的状况的遗传修饰的细胞、组织或器官。受试者可通过耐受性疫苗的使用成为或变得对遗传修饰的细胞、组织或器官耐受。此外，可向受试者施用抑制T细胞活化、B细胞活化、树突细胞活化或其组合的一种或多种药剂。
移植
本文公开的方法可包括移植。移植可以是自体移植、同种异体移植、异种移植或任何其他移植。例如，移植可以是异种移植。移植还可以是同种异体移植。
如本文所用的“异种移植”及其语法等同项可包括涉及将细胞、组织或器官移植、植入或输注到接受者中的任何程序，其中接受者和供体是不同的物种。本文所述的细胞、器官和/或组织的移植可用于进入人类中的异种移植。异种移植包括但不限于血管化异种移植、部分血管化异种移植、非血管化异种移植、异种敷料(xenodressings)、异种绷带(xenobandages)和异种结构。
如本文所用的“同种异体移植”及其语法等同项可包括涉及将细胞、组织或器官移植、植入或输注到接受者中的任何程序，其中接受者和供体是相同的物种。本文所述的细胞、器官和/或组织的移植可用于进入人类中的同种异体移植。同种异体移植包括但不限于血管化同种异体移植、部分血管化同种异体移植、非血管化同种异体移植、同种异体敷料(allodressings)、同种异体绷带(allobandages)和同种异体结构。
治疗(例如，如本文所公开的任何治疗)后，移植排斥反应与将一种或多种野生型细胞移植到接受者中相比可得到改善。例如，移植排斥反应可以是超急性排斥反应。移植排斥反应还可以是急性排斥反应。其他类型的排斥反应可包括慢性排斥反应。移植排斥反应还可以是细胞介导的排斥反应或T细胞介导的排斥反应。移植排斥反应还可以是自然杀伤细胞介导的排斥反应。
如本文所用的“改善”及其语法等同项可意指本领域技术人员所认识到的任何改善。例如，改善移植可意指减轻超急性排斥反应，其可包括不良作用或症状的减少、减轻或削弱。
本公开内容描述了治疗或预防糖尿病或前驱糖尿病的方法。例如，该方法包括但不限于向接受者或有需要的接受者施用来自本文所述的供体非人动物的一种或多种胰岛细胞。该方法可以是移植，或在一些情况下是异种移植。供体动物可以是非人动物。接受者可以是灵长类动物，例如，非人灵长类动物，包括但不限于猴。接受者可以是人，并且在一些情况下，是患有糖尿病或前驱糖尿病的人。在一些情况下，可使用例如，如Diabetes Care2015；38:1016–1029(其通过引用而整体并入本文)中所述的算法来确定是否可用移植来治疗患有糖尿病或前驱糖尿病的患者。
该方法还可包括异种移植的方法，其中将本文提供的转基因细胞、组织和/或器官，例如，胰腺组织或细胞移植到灵长类动物例如人中，并且在移植后，该灵长类动物需要较少的免疫抑制治疗或不需要免疫抑制治疗。需要较少的免疫抑制治疗或不需要免疫抑制治疗包括但不限于，免疫抑制药物/药剂的剂量与其他方法所需的剂量相比减少(或完全消除)；免疫抑制药物/药剂类型的数目与其他方法所需的数目相比减少(或完全消除)；免疫抑制治疗的持续时间与其他方法所需的持续时间相比减少(或完全消除)；和/或维持免疫抑制与其他方法所需的相比减少(或完全消除)。
本文公开的方法可用于治疗或预防接受者(例如，人或非人动物)的疾病。接受者可以是任何非人动物或人。例如，接受者可以是哺乳动物。接受者的其他实例包括但不限于灵长类动物，例如，猴、黑猩猩、倭黑猩猩(bamboo)或人。如果接受者是人，则接受者可以是有需要的人。本文所述的方法还可用于非灵长类非人接受者，例如，接受者可以是宠物动物，包括但不限于狗、猫、马、狼、兔、白鼬、沙鼠、仓鼠、南美洲栗鼠、褐鼠(fancy rat)、豚鼠、金丝雀、长尾鹦鹉或鹦鹉。如果接受者是宠物动物，则宠物动物可以是有需要的宠物动物。例如，接受者可以是有需要的狗或有需要的猫。
移植可以是本领域已知的任何移植。移植物可移植到接受者的各个部位。部位可包括但不限于肝囊下空间、脾囊下空间、肾囊下空间、网膜、胃或肠粘膜下层、小肠血管节段、静脉囊、睾丸、脑、脾或角膜。例如，移植可以是囊下移植。移植还可以是肌内移植。移植可以是门静脉内(intraportal)移植。
移植可以是来自人或非人动物的一种或多种细胞、组织和/或器官的移植。例如，组织和/或器官可以是，或者一种或多种细胞可来自脑、心脏、肺、眼、胃、胰腺、肾、肝、肠、子宫、膀胱、皮肤、毛发、指甲、耳、腺体、鼻、嘴、嘴唇、脾、牙龈、牙齿、舌头、唾液腺、扁桃体、咽、食管、大肠、小肠、直肠、肛门、甲状腺、胸腺、骨骼、软骨、肌腱、韧带、肾上囊(suprarenalcapsule)、骨骼肌、平滑肌、血管、血液、脊髓、气管、输尿管、尿道、下丘脑、垂体、幽门、肾上腺、卵巢、输卵管、子宫、阴道、乳腺、睾丸、精囊、阴茎、淋巴、淋巴结或淋巴管。一种或多种细胞还可来自脑、心脏、肝、皮肤、肠、肺、肾、眼、小肠或胰腺。一种或多种细胞来自胰腺、肾、眼、肝、小肠、肺或心脏。一种或多种细胞可来自胰腺。一种或多种细胞可以是胰岛细胞，例如，胰腺β细胞。此外，一种或多种细胞可以是胰岛细胞和/或细胞簇等，包括但不限于胰腺α细胞、胰腺β细胞、胰腺δ细胞、胰腺F细胞(例如，PP细胞)或胰腺ε细胞。在一个实例中，一种或多种细胞可以是胰腺α细胞。在另一个实例中，一种或多种细胞可以是胰腺β细胞。
如上文所讨论的，遗传修饰的非人动物可用于异种移植物(例如，细胞、组织和/或器官)捐赠。仅出于说明性目的，遗传修饰的非人动物例如猪可用作胰腺组织，包括但不限于胰岛和/或胰岛细胞的供体。胰腺组织或衍生自这种组织的细胞可包括胰岛细胞或胰岛或胰岛细胞簇。例如，细胞可以是可被移植的胰岛。更具体地，细胞可以是胰腺β细胞。细胞还可以是产胰岛素的细胞。或者，细胞可以是胰岛样细胞。胰岛细胞簇可包含α、β、δ、PP或ε细胞中的任一种或多种。适宜地，将通过本文的方法和组合物治疗的疾病可以是糖尿病。适宜地，可移植的移植物可以是胰岛和/或来自胰岛的细胞。适宜地，对转基因动物的修饰就是对胰岛或来自胰岛的细胞的修饰。适宜地，胰岛或来自胰岛的细胞是猪的。在一些情况下，来自胰岛的细胞是胰腺β细胞或包括胰腺β细胞。
供体非人动物可处于任何发育阶段，包括但不限于胎儿期、新生儿期、幼崽期和成年期。例如，可从成年非人动物分离供体细胞胰岛细胞。还可从胎儿或新生儿非人动物分离供体细胞，例如胰岛细胞。供体非人动物可以为10、9、8、7、6、5、4、3、2或1岁以下的年龄。例如，可从6岁以下年龄的非人动物分离胰岛细胞。还可从3岁以下年龄的非人动物分离胰岛细胞。供体可以是非人动物，并且可以为或可以为约0(包括胎儿)至2；2至4；4至6；6至8；或8至10岁的任何年龄。非人动物可以大于或大于约10岁。供体细胞还可来自人。
可从不同年龄的非人动物分离胰岛细胞。例如，可从或从约新生儿至2岁的非人动物分离胰岛细胞。还可从或从约胎儿至2岁的非人动物分离胰岛细胞。可从或从约6个月龄至2岁的非人动物分离胰岛细胞。还可从或从约7个月龄至1岁的非人动物分离胰岛细胞。可从或从约2-3岁的非人动物分离胰岛细胞。在一些情况下，非人动物可以少于0岁(例如，胎儿或胚胎)。在一些情况下，新生儿胰岛可在分离之后比成年胰岛更加健壮和一致，可以更好地抵抗氧化应激，可以表现出显著的生长潜能(可能来自新生的胰岛干细胞亚群)，从而使得它们可具有在移植并移入移植部位之后进行增殖的能力。
就治疗糖尿病而言，新生儿胰岛可能具有这样的缺点：可能花费最长或最长约4-6周以达到足够的成熟，以便它们产生显著水平的胰岛素，但这一缺点可通过在足以使新生儿胰岛成熟的时间段用外源胰岛素治疗来克服。在异种移植物移植中，可以通过测量易于与任何接受者内源性c-肽区分开的供体特异性c-肽水平来确定新生胰岛的存活和功能性移入。
如上文所讨论的，可对成年细胞进行分离。例如，可对成年非人动物胰岛，例如成年猪细胞进行分离。然后可在移植前将胰岛培养1-3天或约1-3天，以便耗尽污染外分泌组织的制备物。在治疗之前，可对胰岛进行计数，并通过双荧光钙黄绿素-AM和碘化丙啶染色来评估活力。胰岛细胞活力>75％可被使用。然而，细胞活力大于或大于约40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％均可被使用。例如，可使用表现出或表现出约40％至50％；50％至60％；60％至70％；70％至80％；80％至90％；90％至95％或90％至100％的活力的细胞。此外，纯度可以大于或大于约80％胰岛/整个组织。纯度还可以为至少或至少约40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％胰岛/整个组织。例如，纯度可以为或可以为约40％至50％；50％至60％；60％至70％；70％至80％；80％至90％；90％至100％；90％至95％或95％至100％。
可在治疗前体外确定胰岛的功能特性，包括动态外周输注(dynamic perifusion)和活力(Balamurugan，2006)。例如，可在体外培养非人动物胰岛细胞，例如转基因猪胰岛细胞，以使其扩增、成熟和/或纯化，从而使它们适于移植。
还可通过切碎的胰腺的标准胶原酶消化来分离胰岛细胞。例如，使用无菌技术，可利用组织解离酶(被配制用于胰腺快速解离和健康、完整和功能性朗格汉斯岛的最大恢复的纯化酶的混合物，其中这些酶的靶底物没有得到全部鉴定，但被推测为胶原和非胶原蛋白，这些靶底物包括胰腺腺泡组织的细胞间基质)(1.5mg/ml)使腺体扩张，修剪多余脂肪、血管和结缔组织，将腺体切碎，并在37℃、120rpm下在振荡水浴中消化15分钟。可使用与组织解离酶混合的利多卡因来实现消化，以避免消化期间的细胞损伤。消化后，可将细胞穿过无菌的50mm至1000mm筛孔，例如，100mm、200mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、900mm或1000mm筛孔，进入无菌烧杯中。此外，第二消化过程可用于任何未消化的组织。
还可从成年猪胰腺分离胰岛(Brandhorst等人,1999)。从合适来源猪取出胰腺，去除外周胰腺组织，将胰腺分为脾叶和十二指肠叶/连接叶，对各个叶的导管进行插管，并用组织解离酶使叶扩张。将胰腺叶置于Ricordi室中，将温度逐渐升高到28至32℃，并借助酶活性和机械力使胰腺叶解离。使用连续密度梯度使释放的胰岛与腺泡和导管组织分开。将纯化的胰岛培养2至7天或约2至7天，进行表征，并释放满足所有规格的胰岛产物用于移植(Korbutt等人,2009)。
移植之前、之后和/或期间的供体细胞、器官和/或组织可以是功能性的。例如，移植的细胞、器官和/或组织可以在移植后至少或至少约1、5、10、20、30天是功能性的。移植的细胞、器官和/或组织可以在移植后至少或至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个月是功能性的。移植的细胞、器官和/或组织可以在移植后至少或至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25或30年是功能性的。在一些情况下，移植的细胞、器官和/或组织可以在最长接受者整个寿命是功能性的。这可指示移植是成功的。这还可指示移植的细胞、组织和/或器官没有排斥反应。
此外，移植的细胞、器官和/或组织可以发挥其正常预期操作的100％的功能。移植的细胞、器官和/或组织还可以发挥其正常预期操作的至少或至少约50％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、99％或100％的功能，例如，发挥或发挥约50％至60％；60％至70％；70％至80％；80％至90％；90％至100％的功能。在某些情况下，移植的细胞、器官和/或组织可以发挥其正常预期操作的大于100％的功能(当与美国医学协会所确定的正常功能非移植细胞、器官或组织相比时)。例如，移植的细胞、器官和/或组织可以发挥其正常预期操作的110％、120％、130％、140％、150％、175％、200％或更大的功能或约110％、120％、130％、140％、150％、175％、200％或更大的功能，例如，发挥或发挥约100％至125％；125％至150％；150％至175％；175％至200％的功能。
在某些情况下，移植的细胞可以在至少或至少约1天是功能性的。移植的细胞还可以在至少或至少约7天是功能性的。移植的细胞可以在至少或至少约14天是功能性的。移植的细胞可以在至少或至少约21天是功能性的。移植的细胞可以在至少或至少约28天是功能性的。移植的细胞可以在至少或至少约60天是功能性的。
成功移植的另一指示可以是接受者不需要免疫抑制治疗的天数。例如，在本文提供的治疗(例如，移植)之后，接受者可以在至少或至少约1、5、10、100、365、500、800、1000、2000、4000天或更多天不需要免疫抑制治疗。这可指示移植是成功的。这还可指示移植的细胞、组织和/或器官没有排斥反应。
在一些情况下，接受者可以在至少或至少约1天不需要免疫抑制治疗。接受者还可以在至少或至少约7天不需要免疫抑制治疗。接受者可以在至少或至少约14天不需要免疫抑制治疗。接受者可以在至少或至少约21天不需要免疫抑制治疗。接受者可以在至少或至少约28天不需要免疫抑制治疗。接受者可以在至少或至少约60天不需要免疫抑制治疗。此外，接受者可以在至少或至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40或50年，例如，在至少或至少约1至2；2至3；3至4；4至5；1至5；5至10；10至15；15至20；20至25；25至50年不需要免疫抑制治疗。
成功移植的另一指标可以是接受者需要减少的免疫抑制治疗的天数。例如，在本文提供的治疗之后，接受者可以在至少或至少约1、5、10、50、100、200、300、365、400、500天，例如，在至少或至少约1至30；30至120；120至365；365至500天需要减少的免疫抑制治疗。这可指示移植是成功的。这还可指示移植的细胞、组织和/或器官没有排斥反应或具有最小的排斥反应。
例如，接受者可以在至少或至少约1天需要减少的免疫抑制治疗。接受者还可以在至少7天需要减少的免疫抑制治疗。接受者可以在至少或至少约14天需要减少的免疫抑制治疗。接受者可以在至少或至少约21天需要减少的免疫抑制治疗。接受者可以在至少或至少约28天需要减少的免疫抑制治疗。接受者可以在至少或至少约60天需要减少的免疫抑制治疗。此外，接受者可以在至少或至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40或50年，例如，在至少或至少约1至2；2至3；3至4；4至5；1至5；5至10；10至15；15至20；20至25；25至50年需要减少的免疫抑制治疗。
如本文所用的“减少的”及其语法等同项可指与将一种或多种野生型细胞移植到接受者中时所需的免疫抑制治疗相比的更少的免疫抑制治疗。
免疫抑制治疗
免疫抑制治疗可包括抑制免疫系统的任何治疗。免疫抑制治疗可帮助缓解、最大限度减少或消除接受者中的移植排斥反应。例如，免疫抑制治疗可包括免疫抑制药物。可在移植之前、期间和/或之后使用的免疫抑制药物是本领域技术人员已知的任何药物，并且包括但不限于MMF(霉酚酸酯(Cellcept))、ATG(抗胸腺细胞球蛋白)、抗CD154(CD4OL)、抗-CD40(2C10、ASKP1240、CCFZ533X2201)、阿仑单抗(Campath)、抗CD20(利妥昔单抗)、抗IL-6R抗体(托珠单抗，Actemra)、抗IL-6抗体(sarilumab，olokizumab)、CTLA4-Ig(阿巴西普/Orencia)、贝拉西普(LEA29Y)、西罗莫司(Rapimune)、依维莫司、他克莫司(Prograf)、达利珠单抗(Ze-napax)、巴利昔单抗(Simulect)、英夫利昔单抗(Remicade)、环孢菌素、脱氧精胍菌素、可溶性补体受体1、眼镜蛇毒因子、补体抑素(compstatin)、抗C5抗体(依库珠单抗/Soliris)、甲基强的松龙、FTY720、依维莫司、来氟米特、抗IL-2R-Ab、雷帕霉素、抗CXCR3抗体、抗ICOS抗体、抗OX40抗体和抗CD122抗体。此外，一种或多于一种免疫抑制剂/药物可一起使用或依次使用。一种或多于一种免疫抑制剂/药物可用于诱导治疗或用于维持治疗。可在诱导和维持阶段使用相同或不同的药物。在一些情况下，达利珠单抗(Zenapax)可用于诱导治疗，而他克莫司(Prograf)和西罗莫司(Rapimune)可用于维持治疗。达利珠单抗(Zenapax)还可用于诱导治疗，而低剂量的他克莫司(Prograf)和低剂量的西罗莫司(Rapimune)可用于维持治疗。还可使用非药物方案来实现免疫抑制，该非药物方案包括但不限于全身辐照、胸腺辐照和全部和/或部分脾切除术。这些技术还可与一种或多种免疫抑制药物组合使用。
可使用本领域已知的任何方式，包括但不限于经由接受者生物体的门静脉、肝囊下空间、脾囊下空间、肾囊下空间、网膜、胃或肠粘膜下层、小肠血管节段、静脉囊、睾丸、脑、角膜或脾的引入来移植转基因胰岛细胞。例如，异种移植的方法可以是将本文提供的胰腺细胞例如猪胰腺细胞移植到灵长类动物例如人中，其中胰岛通过门静脉内输注进行施用。可以提供异种移植的方法以将本文提供的胰腺细胞移植到灵长类动物中，其中胰岛经由腹膜内空间、肾囊下、肾囊、网膜或经由胰床输注进行施用。例如，移植可以是囊下移植、肌内移植或门静脉内移植。
同种异体移植物和异种移植物有时可能会经受复发性自身免疫。例如，就胰岛细胞移植而言，胰岛β细胞可能在移植后被自身反应性T细胞例如被CD8+自身反应性T细胞，和自身反应性抗体攻击并破坏。当给予接受者耐受性疫苗时，可以防止自身免疫复发。例如，当耐受性疫苗被工程化以同样在凋亡载体细胞或微粒如聚苯乙烯颗粒的表面上呈递自身抗原如胰岛素B9-23时，可以恢复对自身抗原的耐受性，并且可以防止自身免疫复发。例如，就糖尿病而言，如本文所公开的耐受性疫苗可预防自身免疫性1型糖尿病的发作或预防移植的胰岛β细胞中的自身免疫复发。
还可给予接受者耐受性疫苗以预防或治疗糖尿病(例如，1型糖尿病、2型糖尿病、妊娠期糖尿病、外科手术糖尿病、囊性纤维化相关糖尿病或线粒体糖尿病)。在一些情况下，疾病可以是遗传性糖尿病或遗传性糖尿病的类型。
此外，对于同种异体移植物和异种移植物而言，在移植物中破坏基因如NLRC5、TAP1和B2M可造成MHC I类在移植细胞上包括在胰岛β细胞上功能性表达的缺乏，从而干扰自身反应性CD8+T细胞的移植后激活。因此，这可以保护移植物，例如移植的胰岛β细胞，免受自身反应性CD8+T细胞的溶细胞效应子功能的影响。
在使用耐受性疫苗的诱导接受者中被移植的移植物的耐受性
可在供体细胞、器官和/或组织移植之前、之后和/或期间施用包含经ECDI处理的细胞的耐受性疫苗，以诱导接受者中的供体特异性耐受性。如图4所示的实例，在第0天将猪胰岛移植到接受者(例如，人或非人动物)中。可在胰岛移植前7天(-7天)首先施用衍生自同一供体猪的凋亡细胞(例如，耐受性疫苗)，以用于诱导对异种移植物(例如，来自同一供体的猪胰岛)的耐受性。可在胰岛移植后1天(第1天)施用额外的耐受性疫苗以增强耐受性(图4)。此外，耐受性疫苗的施用可伴随瞬时免疫抑制的施用(图4)。在一些情况下，相对于在第0天移植供体细胞、器官和/或组织，可在或在约-100天、-90天、-80天、-70天、-60天、-50天、-40天、-30天、-20天、-15天、-14天、-13天、-12天、-11天、-10天、-9天、-8天、-7天、-6天、-5天、-4天、-3天、-2天或-1天，例如，在或在约-100至-50；-50至-40；-40至-30；-30至-20；-20至-10；-10至-5；-7至-1天施用包含经ECDI处理的细胞的耐受性疫苗。例如，可在供体细胞、器官和/或组织移植前7天(例如，-7天)施用包含经ECDI处理的细胞的耐受性疫苗。在一些情况下，可在与供体细胞、器官和/或组织移植的同一天(例如，第0天)施用包含经ECDI处理的细胞的耐受性疫苗。在一些情况下，相对于在第0天移植供体细胞、器官和/或组织，可在或在约第100天、第90天、第80天、第70天、第60天、第50天、第40天、第30天、第20天、第15天、第14天、第13天、第12天、第11天、第10天、第9天、第8天、第7天、第6天、第5天、第4天、第3天、第2天或第1天施用经ECDI处理的细胞。例如，可在供体细胞、器官和/或组织移植后1天(例如，第1天)施用包含经ECDI处理的细胞的耐受性疫苗。在一些情况下，可在供体细胞、器官和/或组织移植之前和之后施用耐受性疫苗。
遗传修饰的细胞、耐受性疫苗和抗体可一起使用以抑制移植排斥反应。图5示出了防止移植物(例如，异种移植物)的排斥反应和/或延长移植物的存活的示例性方法。该方法可以整合：i)移植供体的基因工程化；ii)疫苗供体的基因工程化；以及iii)在瞬时免疫抑制掩蔽下的基因工程耐受性疫苗(仅具有凋亡细胞或具有非凋亡细胞)和移植物的施用。移植供体和疫苗供体可具有相同的基因型。或者，移植供体和疫苗供体可具有不同的基因型。在一些情况下，移植供体可包含降低表达的NLRC5、C3、CXCL10和GGTA1，以及含有编码HLA-G(例如，HLA-G1)或HLA-E的多核苷酸的转基因。在一些情况下，移植供体可包含降低表达的TAP1、C3、CXCL10和GGTA1，以及含有编码HLA-G(例如，HLA-G1)或HLA-E的多核苷酸的转基因。在一些情况下，移植供体可包含降低表达的NLRC5和TAP1、C3、CXCL10和GGTA1，以及含有编码HLA-G(例如，HLA-G1)或HLA-E的多核苷酸的转基因。疫苗供体可具有降低表达的GGTA1、CMAH、B4GALNT2，并且/或者包含编码HLA-G(例如，HLA-G1)、CD47(例如，人CD47)、PD-L1(例如，人PD-L1)和PD-L2(例如，人PD-L2)的多核苷酸的转基因。疫苗供体可具有降低表达的GGTA1、CMAH、B4GALNT2，并且/或者包含编码HLA-E、CD47(例如，人CD47)、PD-L1(例如，人PD-L1)和PD-L2(例如，人PD-L2)的多核苷酸的转基因。在一些情况下，可在移植之前(例如，在-7天)和/或之后(例如，在第1天)将疫苗给予移植接受者。还可在移植之前和/或之后给予受试者其他免疫抑制试剂，例如，抗CD40抗体、抗CD20抗体、雷帕霉素、compstatin、抗IL-6R抗体和sTNFR、氮芥烷化剂(例如，环磷酰胺)中的一种或多种。
除了本文公开的遗传修饰的细胞、组织、器官、耐受性疫苗和抗CD40抗体之外，还可将一种或多种额外的免疫抑制剂施用于接受遗传修饰的细胞、组织、器官、耐受性疫苗和/或抗CD40抗体的受试者。额外的免疫抑制剂可施用于受试者，例如，以增强受试者中耐受性疫苗的致耐受性功效。额外的免疫抑制剂可包括B细胞消耗性抗体、mTOR抑制剂、TNF-α抑制剂、IL-6抑制剂、氮芥烷化剂(例如，环磷酰胺)、补体C3或C5抑制剂或其任意组合。
额外的免疫抑制剂，例如可以是氮芥烷化剂。例如，额外的免疫抑制剂可以是环磷酰胺。
可在耐受性疫苗施用之前、之后和/或期间施用额外的免疫抑制剂。在一些情况下，相对于耐受性疫苗的施用，可在-100天至第0天，例如，在-90天、-80天、-70天、-60天、-50天、-40天、-30天、-20天、-15天、-14天、-13天、-12天、-11天、-10天、-9天、-8天、-7天、-6天、-5天、-4天、-3天、-2天或-1天施用额外的免疫抑制剂。在一些情况下，相对于耐受性疫苗的施用，可在或在约-100至-50；-50至-40；-40至-30；-30至-20；-20至-10；-10至-5；-7至-1天施用额外的免疫抑制剂。在一些情况下，相对于耐受性疫苗的施用，可在第0天至第100天，例如，在第100天、第90天、第80天、第70天、第60天、第50天、第40天、第30天、第20天、第15天、第14天、第13天、第12天、第11天、第10天、第9天、第8天、第7天、第6天、第5天、第4天、第3天、第2天或第1天施用额外的免疫抑制剂。例如，相对于耐受性疫苗的施用，可在或在约第100至50；50至40；40至30；30至20；20至10；10至5；7至1天施用免疫抑制剂。在一些情况下，可在施用耐受性疫苗的当天施用额外的免疫抑制剂。在其他情况下，可在耐受性疫苗施用之前和之后施用额外的免疫抑制剂。例如，可在耐受性疫苗施用后第3天或约第3天施用环磷酰胺。
可以以或以约5至100mg/kg/天的剂量施用致耐受性功效调节剂(例如，环磷酰胺)。单位“mg/kg/天”可指每千克受试者体重每天给予的致耐受性功效调节剂的毫克数。在一些情况下，可以以或以约20mg/kg/天至100mg/kg/天；30mg/kg/天至90mg/kg/天；40mg/kg/天至80mg/kg/天；50mg/kg/天至70mg/kg/天；50mg/kg/天至60mg/kg/天；或40mg/kg/天至60mg/kg/天的剂量施用致耐受性功效调节剂(例如，环磷酰胺)。
可在合适的抗原和/或表位(例如，CD4)的存在下用ECDI处理细胞(例如，脾细胞)。ECDI处理可导致抗原和/或表位与经ECDI处理的细胞的偶联。其他偶联物如六亚甲基二异氰酸酯、含有2个环氧残基的丙二醇二缩水甘油醚和表氯醇也可用于处理细胞以及偶联抗原和/或表位以制备用于耐受性疫苗的细胞。
可在供体移植细胞、器官和/或组织施用之前、期间和/或之后施用抗原偶联和/或表位偶联的细胞(例如，ECDI诱导的偶联)，以在接受者(例如，人或非人动物)中诱导对细胞、器官和/或组织的耐受性。在一些情况下，相对于在第0天移植供体细胞、器官和/或组织，可在-100天、-90天、-80天、-70天、-60天、-50天、-40天、-30天、-20天、-15天、-14天、-13天、-12天、-11天、-10天、-9天、-8天、-7天、-6天、-5天、-4天、-3天、-2天或-1天施用抗原偶联和/或表位偶联的细胞。在一些情况下，相对于在第0天移植供体细胞、器官和/或组织，可在或在约-100至-50；-50至-40；-40至-30；-30至-20；-20至-10；-10至-5；-7至-1天施用抗原偶联和/或表位偶联的细胞。例如，可在供体细胞、器官和/或组织移植前7天(例如，-7天)施用抗原偶联和/或表位偶联的细胞。在一些情况下，可在与供体细胞、器官和/或组织移植的同一天(例如，第0天)施用抗原偶联和/或表位偶联的细胞。在一些情况下，相对于在第0天移植供体细胞、器官和/或组织，可在第100天、第90天、第80天、第70天、第60天、第50天、第40天、第30天、第20天、第15天、第14天、第13天、第12天、第11天、第10天、第9天、第8天、第7天、第6天、第5天、第4天、第3天、第2天或第1天施用抗原偶联和/或表位偶联的细胞。例如，相对于在第0天移植供体细胞、器官和/或组织，可在或在约第100至50；50至40；40至30；30至20；20至10；10至5；7至1天施用抗原偶联和/或表位偶联的细胞。例如，可在供体细胞、器官和/或组织移植后1天(例如，第1天)施用抗原偶联和/或表位偶联的细胞。
可在供体细胞、器官和/或组织移植到接受者之前将经ECDI处理的细胞、抗原偶联的细胞和/或表位偶联的细胞施用于接受者。可在供体细胞、器官和/或组织移植到接受者之前将经ECDI处理的细胞、抗原偶联的细胞和/或表位偶联的细胞共同施用于接受者。可在供体细胞、器官和/或组织移植到接受者之后将经ECDI处理的细胞、抗原偶联的细胞和/或表位偶联的细胞施用于接受者。在移植之前、期间和/或之后将经ECDI处理的细胞、抗原偶联的细胞和/或表位偶联的细胞施用于移植接受者可导致移植的细胞、器官和/或组织的耐受性增加。例如，经ECDI处理的细胞、抗原偶联的细胞和/或表位偶联的细胞可增加移植的细胞、器官和/或组织的初始耐受性、长期耐受性和/或总接受度。在一些情况下，将经ECDI处理的细胞(例如，表位偶联的细胞)施用于移植接受者可导致移植材料的耐受性，而无需额外的免疫抑制或抗排斥治疗。
耐受性疫苗可降低防止细胞、器官和/或组织的排斥反应所需的免疫抑制的剂量或持续时间。耐受性疫苗可使所需的免疫抑制的剂量降低至少或至少约5％。例如，耐受性疫苗使所需的免疫抑制的剂量降低至少或至少约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％，例如，降低至少或至少约5％至25％；25％至50％；50％至75％；75％至85％；85％至90％；90％至95％；95％至100％。在一些情况下，移植接受者可以在耐受性疫苗施用之后不需要免疫抑制。如本文所用的术语“降低”及其语法等同项可指与将一种或多种野生型细胞、器官和/或组织移植到接受者(例如，人或非人动物)中时所需的免疫抑制剂量相比使用更少的免疫抑制。术语“降低”还可指与将一种或多种野生型细胞、器官和/或组织移植到接受者(例如，人或非人动物)中时所需的免疫抑制剂量相比使用更少的免疫抑制药物或药剂。
接受者(例如，人或非人动物)可在移植后至少或至少约1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90或100天，例如，在至少或至少约1至5；5至10；10至20；20至30；30至60；60至100天需要降低剂量的免疫抑制。接受者(例如，人或非人动物)可在移植后至少或至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个月，例如，在移植后至少或至少约1至2；2至3；3至6；6至9；9至12个月需要降低剂量的免疫抑制。接受者(例如，人或非人动物)可在移植后至少或至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25或30年，例如，在移植后至少或至少约1至2；2至3；3至4；4至5；1至5；5至10；10至15；15至20；20至25；25至30年需要降低剂量的免疫抑制。在一些情况下，接受者(例如，人或非人动物)可在最长接受者整个寿命需要降低剂量的免疫抑制。
接受者(例如，人或非人动物)可在移植后至少或至少约1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90或100天，例如，在至少或至少约1至5；5至10；10至20；20至30；30至60；60至100天不需要免疫抑制。接受者(例如，人或非人动物)可在移植后至少或至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个月，例如，在移植后至少或至少约1至2；2至3；3至6；6至9；9至12个月需要降低剂量的免疫抑制。接受者(例如，人或非人动物)可在移植后至少或至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25或30年，例如，在移植后至少或至少约1至2；2至3；3至4；4至5；1至5；5至10；10至15；15至20；20至25；25至30年需要降低剂量的免疫抑制。在一些情况下，接受者(例如，人或非人动物)可在最长接受者整个寿命不需要免疫抑制。
本文所述的免疫抑制可指在移植之前、之后和/或期间即刻施用的免疫抑制。本文所述的免疫抑制还可指在移植后至少或至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90或100天(例如，在至少或至少约1至5；5至10；10至20；20至30；30至60；60至100天)或者1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25或30年(例如，在至少或至少约1至2；2至3；3至4；4至5；1至5；5至10；10至15；15至20；20至25；25至30年)施用的维持免疫抑制。耐受性疫苗可增加细胞、器官和/或组织的存活，而不需要维持免疫抑制。
免疫抑制可用于免疫抑制治疗以抑制接受者中的移植排斥反应。免疫抑制治疗可包括抑制接受者(例如，人或非人动物)中的移植排斥反应的任何治疗。免疫抑制治疗可包括施用免疫抑制药物。可在移植之前、期间和/或之后使用的免疫抑制药物包括但不限于MMF(霉酚酸酯(Cellcept))、ATG(抗胸腺细胞球蛋白)、抗CD154(CD4OL)、阿仑单抗(Campath)、抗CD20(利妥昔单抗)、抗IL-6R抗体(托珠单抗，Actemra)、抗IL-6抗体(sarilumab，olokizumab)、CTLA4-Ig(阿巴西普/Orencia)、贝拉西普(LEA29Y)、西罗莫司(Rapimune)、他克莫司(Prograf)、达利珠单抗(Ze-napax)、巴利昔单抗(Simulect)、英夫利昔单抗(Remicade)、环孢菌素、脱氧精胍菌素、可溶性补体受体1、眼镜蛇毒因子、补体抑素、抗C5抗体(依库珠单抗/Soliris)、甲基强的松龙、FTY720、依维莫司、抗-CD154-Ab、来氟米特、抗IL-2R-Ab、雷帕霉素、抗CXCR3抗体、抗ICOS抗体、抗OX40抗体和抗CD122抗体，以及人抗CD154单克隆抗体。一种或多于一种免疫抑制剂/药物可一起使用或依次使用。一种或多于一种免疫抑制剂/药物可用于诱导治疗或用于维持治疗。可在诱导和维持阶段使用相同或不同的药物。例如，达利珠单抗(Zenapax)用于诱导治疗，而他克莫司(Prograf)和西罗莫司(Rapimune)用于维持治疗。在另一实例中，达利珠单抗(Zenapax)用于诱导治疗，而低剂量的他克莫司(Prograf)和低剂量的西罗莫司(Rapimune)用于维持治疗。还可使用非药物方案来实现免疫抑制，该非药物方案包括但不限于全身辐照、胸腺辐照和全部和/或部分脾切除术。这些技术还可与一种或多种免疫抑制药物组合使用。
抗体治疗
逃脱暴发性、超急性和/或急性血管排斥反应的同种异体移植物和异种移植物均经受T细胞介导的排斥反应。CD4+和CD8+T淋巴细胞有助于排斥反应。这些T细胞可经由涉及供体抗原呈递细胞向T细胞呈递的免疫识别的直接途径或经由涉及宿主抗原呈递细胞呈递内化可溶性供体抗原的间接途径被激活。CD8+T细胞是排斥反应的主要介体。B细胞通过诸如抗原呈递、细胞因子产生和共刺激等机制促进活化的抗供体CD4+T细胞的增殖、抗供体CD8+T细胞的存活和T细胞记忆生成。本文公开的组合物和方法可用于降低接受者对从供体移植的细胞、组织或器官的直接免疫应答、间接免疫应答或二者。如本文所述的治疗方法可包括向人提供经ECDI处理的细胞(例如，耐受性疫苗)和一种或多种生物或化学物质。例如，经ECDI处理的细胞可以是猪细胞，例如，猪脾细胞。
一种或多种生物或化学物质可以是抗体。抗体可以是抗CD40或抗IL-6R。抗CD40抗体可以是抗CD40 Ab 2C10抗体、抗CD40 mAb ASKP1240(4D11)(例如，如Watanabe等人,“ASKP1240,a fully human anti-CD40 monoclonal antibody,prolongs pancreaticislet allograft survival in nonhuman primates,”Am J Transplant.13(8):1976-88(2013)中所述)，或抗CD40 mAb CFZ533(如Corodoba等人,“A Novel,Blocking,Fc-SilentAnti-CD40 Monoclonal Antibody Prol ongs Nonhuman Primate RenalAllograftSurvival in the Absence of B Cell Depletion,”Am J Transplant,15(11):2825-36(2015)中所述)。
本文所述的用于使接受者(例如，人或非人动物)对移植(例如，异种移植)免疫耐受的方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供选自下组的两种或更多种生物或化学物质：经ECDI处理的细胞、B细胞消耗性抗体、拮抗性抗CD40抗体、mTOR抑制剂和TNF-α抑制剂，以及IL-6抑制剂或其任意组合。本文中用于延长在接受者(例如，人或非人动物)中的移植存活的方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)施用两种或更多种选自下组的生物物质：经ECDI处理的细胞、抗CD40 Ab 2C10抗体、sTNFR、抗IL-6R抗体或其任意组合。例如，该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供经ECDI处理的细胞，其中在本文中公开了经ECDI处理的细胞。该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供B细胞消耗性抗体，例如，利妥昔单抗。该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供拮抗性抗CD40抗体，例如，人源化2C10。该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供mTOR抑制剂，例如，雷帕霉素。该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供TNF-α抑制剂，例如，sTNFR。sTNFR也可以是托珠单抗或依那西普。该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供IL-6抑制剂，例如，抗IL-6R抗体。在一些情况下，该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供靶向抗原呈递细胞(APC)上的非冗余表位的抗体(例如，单克隆抗体)。在一些情况下，该方法可包括施用抑制T细胞活化、B细胞活化、树突细胞活化或其任意组合的药剂。
本公开内容还可提供包含以下的两种或更多种的试剂盒：脾细胞；抗CD40 Ab2C10抗体；sTNFR；和抗IL-6R抗体。例如，试剂盒可包含脾细胞和抗CD40 Ab 2C10抗体。试剂盒可包含脾细胞和sTNFR。试剂盒可包含脾细胞和抗IL-6R抗体。试剂盒可包含抗CD40 Ab2C10抗体和sTNFR。试剂盒可包含抗CD40 Ab 2C10抗体和抗IL-6R抗体。试剂盒可包含sTNFR和抗IL-6R抗体。试剂盒可包含脾细胞、抗CD40 Ab 2C10抗体和sTNFR。试剂盒可包含脾细胞、抗CD40 Ab 2C10抗体和抗IL-6R抗体。试剂盒可包含脾细胞、sTNFR和抗IL-6R抗体。试剂盒可包含抗CD40 Ab 2C10抗体、sTNFR和抗IL-6R抗体。试剂盒可包含脾细胞；抗CD40 Ab2C10抗体；sTNFR；和抗IL-6R抗体。试剂盒可进一步包含用于ECDI固定的试剂。
本文的方法可包括经ECDI处理的细胞，如经ECDI处理的脾细胞。在一些情况下，该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供经ECDI处理的脾细胞和抗CD40 Ab 2C10抗体。在一些情况下，该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供经ECDI处理的脾细胞和sTNFR。在一些情况下，该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供经ECDI处理的脾细胞和抗IL-6R抗体。在一些情况下，该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供抗CD40 Ab 2C10抗体和sTNFR。在一些情况下，该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供抗CD40 Ab 2C10抗体和抗IL-6R抗体。在一些情况下，该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供经ECDI处理的脾细胞、抗CD40 Ab 2C10抗体和sTNFR。在一些情况下，该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供经ECDI处理的脾细胞、抗CD40 Ab2C10抗体和抗IL-6R。在一些情况下，该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供经ECDI处理的脾细胞、sTNFR和抗IL-6R抗体。在一些情况下，该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供经ECDI处理的脾细胞、抗CD40 Ab 2C10抗体、sTNFR和抗IL-6R抗体。在一些情况下，该方法可包括向接受者(例如，人或非人动物)提供经ECDI处理的脾细胞和靶向抗原呈递细胞(APC)上的非冗余表位的抗体(例如，单克隆抗体)。
供体(例如，移植的移植物和/或耐受性疫苗中的细胞的供体)可以是哺乳动物。同种异体移植物的供体可以是未修饰的人类细胞、组织和/或器官，包括但不限于多能干细胞。异种移植物的供体可以是来自非人动物如哺乳动物的任何细胞、组织和/或器官。在一些情况下，哺乳动物可以是猪。
本文的方法可进一步包括诊断患有疾病的接受者(例如，人或非人动物)。例如，疾病为糖尿病，包括但不限于1型糖尿病、2型糖尿病、妊娠期糖尿病、外科手术糖尿病、囊性纤维化相关糖尿病或线粒体糖尿病。在一些情况下，疾病可以是遗传性糖尿病或遗传性糖尿病的类型。
本文的方法可包括在供体细胞、器官和/或组织移植之前、之后和/或期间施用经ECDI处理的细胞，以诱导接受者中的供体特异性耐受性。在一些情况下，相对于在第0天移植供体细胞、器官和/或组织，可在或在约-100天、-90天、-80天、-70天、-60天、-50天、-40天、-30天、-20天、-15天、-14天、-13天、-12天、-11天、-10天、-9天、-8天、-7天、-6天、-5天、-4天、-3天、-2天或-1天施用经ECDI处理的细胞。在一些情况下，相对于在第0天移植供体细胞、器官和/或组织，可在或在约-100至-50；-50至-40；-40至-30；-30至-20；-20至-10天；-10至-5；-7至-1天施用抗原偶联和/或表位偶联的细胞。例如，可在供体细胞、器官和/或组织移植前7天(例如，-7天)施用经ECDI处理的细胞。在一些情况下，可在与供体细胞、器官和/或组织移植的同一天(例如，第0天)施用经ECDI处理的细胞。在一些情况下，相对于在第0天移植供体细胞、器官和/或组织，可在或在约第100天、第90天、第80天、第70天、第60天、第50天、第40天、第30天、第20天、第15天、第14天、第13天、第12天、第11天、第10天、第9天、第8天、第7天、第6天、第5天、第4天、第3天、第2天或第1天施用经ECDI处理的细胞。例如，相对于在第0天移植供体细胞、器官和/或组织，可在或在约第100至50；50至40；40至30；30至20；20至10；10至5；7至1天施用抗原偶联和/或表位偶联的细胞。例如，可在供体细胞、器官和/或组织移植后1天(例如，第1天)施用经ECDI处理的细胞。
本文的方法可包括施用至少或至少约0.25x109个经ECDI处理的细胞(例如，供体脾细胞)/kg接受者体重。例如，可施用至少或至少约1x107、1x108、0.25x109、0.50x109、0.75x109、1.00x109、1.25x109、1.50x109、1.75x109或2x109个经ECDI处理的细胞(例如，供体脾细胞)/kg接受者体重。经ECDI处理的细胞还可以是脾B细胞。本文的方法可包括施用或施用约1x108至2x109，例如，1x108至2x108、1x108至3x108、1x108至4x108、1x108至5x108、1x108至1x109个经ECDI处理的细胞(例如，供体脾细胞)/kg接受者体重。
供体脾细胞可以是新鲜分离的。或者，经ECDI处理的细胞可经离体扩增。在一些情况下，供体脾细胞包含至少或至少约10％，例如25％的CD21阳性SLA II类阳性B细胞。例如，供体脾细胞包含至少或至少约10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％或60％的CD21阳性SLA II类阳性B细胞，例如，至少或至少约10％至20％；20％到30％；30％至40％；或40％至50％。在一些情况下，脾B细胞包含至少或至少约60％，例如90％的CD21阳性SLA II类阳性B细胞。例如，脾B细胞包含至少或至少约60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％的CD21阳性SLA II类阳性B细胞，例如，至少或至少约60％至70％；70％到80％；80％至90％；或90％至95％。在一些情况下，供体脾细胞包含或包含约50％至100％，例如，包含或包含约60％至100％或80％至100％的CD21阳性SLA II类阳性B细胞。
可静脉内给予经ECDI处理的细胞。静脉内输注经ECDI处理的细胞。在一些情况下，可以以至少或至少约1ml、2ml、3ml、4ml、5ml、10ml、20ml、30ml、40ml或50ml体积/kg接受者体重，例如，至少或至少约1至2；2至3；3至4；4至5；1至5；5至10；10至20；20到30；30至40；或40至50ml体积/kg接受者体重静脉内给予经ECDI处理的细胞。例如，以7ml体积/kg接受者体重静脉内给予经ECDI处理的细胞。
本文的方法可进一步包括通过将一种或多种供体细胞移植到免疫耐受的接受者(例如，人或非人动物)来治疗疾病。
该方法可包括提供包含一种或多种被破坏的基因的细胞(例如，经ECDI处理的细胞)，该被破坏的基因选自NOD样受体家族CARD结构域包含分子5(NOD-like receptorfamily CARD domain containing 5，NLRC5)、抗原加工相关转运体1(TAP1)、GGTA1、B4GALNT2、CMAH、C-X-C基序趋化因子10(CXCL10)、MHC I类多肽相关序列A(MICA)、MHC I类多肽相关序列B(MICB)或II类主要组织相容性复合体反式激活因子(CIITA)。经ECDI处理的细胞可衍生自相同的供体。此外，经ECDI处理的细胞可进一步包含选自ICP47、CD46、CD55、CD59或其任意组合的一种或多种转基因。在一些情况下，供体细胞可以是胰岛细胞。在一些情况下，一种或多种被破坏的基因不包括GGTA1。
拮抗性抗CD40单克隆抗体2C10可与其他免疫治疗(sTNFR、抗IL-6R、mTOR抑制剂，与和不与抗CD20单克隆抗体，以及与或不与CTLA4-Ig)，并且与或不与供体凋亡细胞的静脉内输注联合给予。这种治疗可促进显著的且前所未有的胰岛同种异体移植物和猪胰岛异种移植物在灵长类动物例如猴中的存活。例如，最显著的是尽管在移植后第21天或约第21天中断外源胰岛素和所有免疫抑制，但在移植的猴中仍维持极佳的血糖控制。实例包括在4只猴中的3只中维持极佳的胰岛同种异体移植物功能至少或至少约200天(2只没有施用，且1只施用供体凋亡细胞)，以及在1只猴中的1只中维持极佳的胰岛异种移植物功能至少或至少约100天(施用供体凋亡细胞)。
其他使用方法可包括i)瞬时或极少使用抗CD40单克隆抗体2C10或类似抗体以用于防止遗传修饰的移植物的排斥反应，ii)在移植中瞬时或极少使用抗CD40单克隆抗体2C10或类似抗体联合其他靶向炎症的免疫治疗(例如，补体抑制剂以及细胞因子和趋化因子抑制剂如IL-8抑制剂reparaxin)，以及使用抗CD40单克隆抗体2C10或类似抗体以用于防止干细胞衍生的细胞移植物如功能性人胰岛β细胞。
本文的方法可包括在供体细胞、器官和/或组织移植之前、之后和/或期间向接受者施用一个或多个剂量的抗CD40抗体，以诱导接受者中的供体特异性耐受性。在一些情况下，相对于在第0天移植供体细胞、器官和/或组织，可在或在约-100天、-90天、-80天、-70天、-60天、-50天、-40天、-30天、-20天、-15天、-14天、-13天、-12天、-11天、-10天、-9天、-8天、-7天、-6天、-5天、-4天、-3天、-2天或-1天给予第一剂量的抗CD40抗体。在一些情况下，相对于在第0天移植供体细胞、器官和/或组织，可在或在约-100至-50；-50至-40；-40至-30；-30至-20；-20至-10；-10至-5；-7至-1天给予第一剂量的抗CD40抗体。例如，可在供体细胞、器官和/或组织移植前8天(例如，-8天)给予第一剂量的抗CD40抗体。
可在供体细胞、器官和/或组织移植之前、之后和/或期间给予不同剂量的抗CD40抗体，以诱导接受者中的供体特异性耐受性。在一些情况下，第一剂量的抗CD40抗体可包括至少或至少约1mg、5mg、10mg、20mg、30mg、40mg、50mg、60mg、70mg、80mg、90mg、100mg或200mg的抗CD40抗体/kg接受者体重。在某些情况下，第一剂量的抗CD40抗体可包括至少或至少约30mg、40mg、50mg、60mg、70mg的抗CD40抗体/kg接受者体重。在一些情况下，第一剂量的抗CD40抗体可包括或包括约1mg至200mg，例如包括或包括约20mg至100mg；30mg至80mg；30mg至70mg；40mg至70mg；40mg至60mg；50mg至70mg；或60mg至80mg的抗CD40抗体/kg接受者体重。
图6示出了用于猪至食蟹猴胰岛异种移植中的移植排斥预防的示例性方案。对于在第0天(移植当天)移植有25,000胰岛当量/kg的食蟹猴，用于移植排斥预防的方案可包括：在-7天和第1天向食蟹猴施用经ECDI固定的凋亡供体脾细胞，在-8天、-1天、第7天、第14天施用50mg/kgα-CD40(例如，2C10)，在-10天、-3天、第5天和第12天施用20mg/kgα-CD20抗体(例如，利妥昔单抗)，施用雷帕霉素(靶谷(target trough)15-25ng/mL)，施用sTNFR(在-7天和第0天1mg/kg，在第3天、第7天、第10天、第14天和第21天0.5mg/kg)，以及在-7天、第0天、第7天、第14天和第21天施用α-IL-6R抗体。
实施例
实施例1：生成表达指导RNA的质粒以用于破坏猪中的GGTA1、CMAH、NLRC5、B4GALNT2和/或C3基因
遗传修饰的猪将提供诱导接受者中的低免疫排斥反应或不诱导接受者中的免疫排斥反应的被移植的移植物，和/或增强接受者中的免疫耐受性、作为耐受性疫苗的细胞。与非遗传修饰的对应动物相比，这样的猪将具有降低表达的调控MHC分子(例如，MHC I分子和/或MHC II分子)的任何基因。降低此类基因的表达将导致MHC分子的表达和/或功能降低。这些基因将为以下的一种或多种：MHC I特异性增强体的组分、MHC I结合肽的转运体、自然杀伤细胞族2D配体、CXCR 3配体、C3和CIITA。此外或可替代地，这样的猪将包含在人类中不表达的内源基因(例如，CMAH、GGTA1和/或B4GALNT2)的蛋白质表达降低。例如，猪将包含以下一种或多种基因的蛋白质表达降低：NLRC5、TAP1、C3、CXCL10、MICA、MICB、CIITA、CMAH、GGTA1和/或B4GALNT2。在一些情况下，猪将包含NLRC5、C3、CXCL10、CMAH、GGTA1和/或B4GALNT2的蛋白质表达降低。
该实施例示出了用于使用CRISPR/cas9系统生成破坏猪中的GGTA1、CMAH、NLRC5、B4GALNT2和/或C3基因的质粒的示例性方法。使用px330载体生成质粒，该质粒同时表达Cas9 DNA内切核酸酶和指导RNA。
从Addgene获得细菌穿刺培养物形式的px330-U6-Chimeric_BB-CBh-hSpCas9(#42230)质粒。将该穿刺培养物划线到具有氨苄青霉素的预热LB琼脂板上，并在37℃下温育过夜。第二天，选择单菌落并将其接种到具有氨苄青霉素的液体LB中过夜培养(5mL用于小提(mini-prep)，或80-100mL用于大提(maxi-prep))。根据制造商的说明书，使用Qiagen试剂盒进行小提。在无核酸酶的水中洗脱质粒，并将原种储存在-20℃下。设计用于靶向GGTA1、CMAH、NLRC5、C3和B4GALNT2的寡核苷酸在表6中示出。寡核苷酸由IDT合成。图7A-7E、图8A-8E、图9A-9E、图10A-10E和图11A-11E示出了用于克隆靶向GGTA1(即，px330/Gal2-1)(图7A-7E)、CMAH(即，px330/CM1F)(图8A-8E)、NLRC5(即，px330/NL1_First)(图9A-9E)、C3(即，px330/C3-5)(图10A-10E)和B4GALNT2(即，px330/B41_second)(图11A-11E)的质粒的克隆策略。通过使用表7所示的测序引物进行测序来验证所构建的px330质粒。将寡核苷酸重悬于100μM无核酸酶的水中，并储存在-20℃的冰箱中。
载体消化：在含有5μg px330原种、5μL 10X FastDigest反应缓冲液、35μL无核酸酶的水和5μL FastDigest BbsI酶(切割位点：GAAGAC)的反应溶液中消化px330载体。将反应溶液在37℃下温育15分钟，在65℃下热灭活15分钟。为了使载体去磷酸化，加入0.2μL(2U；1U/1pmol DNA末端)CIP，并将所得混合物在37℃下温育60分钟。使用Qiagen PCR清理试剂盒(Cleanup kit)纯化线性化的质粒，并将该质粒用无核酸酶的水洗脱并储存在-20℃下直到使用。
寡核苷酸退火和磷酸化：通过混合1μL 100uM正向寡核苷酸、1μL 100uM反向寡核苷酸、1μL 10X T4连接酶缓冲液、6μL无核酸酶的水、1μL多核苷酸激酶(PNK)来制备溶液。将所得溶液在运行以下程序的热循环仪上进行温育：37℃下30分钟，95℃下5分钟，以0.1℃/秒降至25℃。
连接反应：通过将退火的寡核苷酸(以1:250用无核酸酶的水进行稀释)，2μL稀释的退火寡核苷酸、100ng线性化/去磷酸化的px330载体、5μL 10X T4连接酶缓冲液、使终体积达到50μL的无核酸酶的水和2.5μL T4 DNA连接酶混合来制备溶液。将溶液在室温下温育4小时，然后在65℃下热灭活10分钟。
转化：在转化前，将TOP10大肠杆菌(E.coli)小瓶从-80℃冰箱取出并在冰上解冻15分钟。将2μL的连接反应产物加入细胞中并通过轻轻摇动管进行混合。将管在冰上温育5分钟，在42℃水浴中热休克30秒，并在热休克后放回冰上再静置2分钟。将50μL转化的细胞铺到具有氨苄青霉素的LB琼脂板上并用移液管端头铺开。将板在37℃下温育过夜。
用于正确插入的寡核苷酸的菌落PCR筛选：从板中选择3x菌落，并在板的底部标记为1-3。通过混合15μL 10X标准Taq反应缓冲液、3μL 10mM dNTP混合物、0.5μL 100uMpx330-F1引物(表7中的SEQ ID No.125)、0.5μL 100uM px330-R1引物(表7中的SEQ IDNo.126)、130μL无核酸酶的水和1μL标准Taq聚合酶来制备用于PCR反应的主混合物。将主混合物短暂涡旋，然后将50μL等分至标记为1-3的3x PCR管中。使移液管端头轻触到琼脂板上的菌落#1中，然后在PCR管#1中上下吹吸。每个菌落都使用新的端头以重复进行每个菌落的筛选。将管放置在热循环仪中以运行以下程序：95℃下5min，95℃下30秒，52℃下30秒，68℃下30秒，循环步骤2-4进行30个循环，68℃下5min，保持在4℃直到使用。使用Qiagen PCR清理试剂盒并遵照制造商的方案进行PCR清理。在无核酸酶的水中洗脱产物。
制备测序样品：通过混合120ng PCR产物、6.4pmols px330-F1引物(1μL的6.4μM原种)和使终体积达到12μL的无核酸酶的水来制备溶液。获得序列数据后，鉴定出正确的序列插入片段。制备具有正确插入片段的菌落甘油原种。在菌落PCR期间标记有#1-3的LB琼脂板上，通过用移液管端头轻触并喷入培养基的管中将正确插入的菌落接种到具有氨苄青霉素的5mL LB培养基中。长出液体培养物直到OD达到1.0至1.4。将500μL细菌培养物加入冷冻管中的500μL无菌50％甘油中，并立即置于干冰上直到转移至-80℃冰箱中。
表6.用于制备靶向GGTA1、CMAH、NLRC5、C3和B4GALNT2的指导RNA构建体的示例性寡核苷酸
Figure BDA0003807363300001151
表7.px330质粒的示例性测序引物
Figure BDA0003807363300001152
实施例2：生成表达靶向猪中Rosa26基因座的指导RNA的质粒
具有MHC缺陷的猪将提供诱导接受者中的低免疫排斥反应或不诱导接受者中的免疫排斥反应的移植的移植物。抑制MHC功能的外源蛋白将在猪中表达以引起MHC缺陷。我们在该项目中更深远的另一目标是在引导一种或多种蛋白质普遍表达的普遍存在的启动子的控制下插入编码该一种或多种蛋白质的一种或多种外源多核苷酸。该实施例示出了生成表达靶向其中一种这样的普遍存在的启动子即Rosa26的指导RNA的质粒。Rosa26启动子引导Rosa26基因座上的基因的普遍表达。因此，通过在Rosa26基因座处插入编码外源蛋白的转基因来生成转基因猪，使得基因产物将在猪的所有细胞中表达。使用表达靶向Rosa26的指导RNA的质粒来促进转基因向Rosa26基因座中的插入。该实施例示出了使用CRISPR/cas9系统生成用于靶向猪中Rosa26基因座的质粒的示例性方法。使用px330载体生成质粒，该质粒用于同时表达Cas9 DNA内切核酸酶和指导RNA。
对Rosa26进行测序：
为了设计靶向猪中Rosa26基因座的指导RNA，对猪中的Rosa26进行测序以提供准确的序列信息。
引物设计：用来生成引物的Rosa26参考序列取自Kong等人,Rosa26 LocusSupports Tissue-Specific Promoter Driving Transgene Expression Specificallyin Pig.PLoS ONE 2014；9(9):e107945、Li等人,Rosa26-targeted swine models forstable gene over-expression and Cre-mediated lineage tracing.Cell Research2014；24(4):501-504、和Li等人,Identification and cloning of the porcineROSA26promoter and its role in transgenesis.Transplantation Technology 2014:2(1)。然后通过检索猪基因组数据库(NCBI)并通过使用Ensembl Genome Browser来扩展参考序列。将碱基序列分成四个1218个碱基对区域以便于引物设计。使用Integrated DNATechnologies的PrimerQuest工具设计引物，然后使用标准核苷酸BLAST检索野猪(Susscrofa)参考基因组序列，以检查特异性。引物长度限制在200-250个碱基对。使用针对1000nM的引物浓度和Taq DNA聚合酶试剂盒的New England Tm计算器计算引物退火温度。
PCR：使用具有标准Taq缓冲液(New England Biolabs)的Taq DNA聚合酶进行PCR。用于PCR的DNA模板提取自从克隆猪分离的细胞。PCR条件为30个以下的循环：95℃下30秒；50℃下30秒，51℃下30秒，52℃下30秒，53℃下30秒，54℃下30秒，55℃下30秒；以及68℃下30秒的延伸步骤。使用QIAquick PCR纯化试剂盒(Qiagen)纯化PCR产物。用于测序的引物在表8中列出。
表8：用于对Rosa26进行测序的示例性PCR引物
Figure BDA0003807363300001171
Figure BDA0003807363300001181
Figure BDA0003807363300001191
测序分析：使用SnapGene软件比对DNA序列。从明尼苏达大学生物基因组学中心收到DNA序列结果后，将结果上传到SnapGene软件中，并通过软件进行比对以进行分析。通过参考色谱图确定碱基对置换、缺失和插入，并通过比较使用不同引物扩增的DNA片段的序列进行确认。当完成了所有的编辑和确认时，通过用比对的序列替换原始的亲本DNA序列(SEQID No.188，图12所示的图谱)而制得所得新DNA亲本序列。Rosa26序列与参考Rosa26序列不同。例如，在位置223、420、3927、4029和4066处存在碱基对置换，以及在位置2692和2693之间存在碱基对缺失。核苷酸置换和缺失使得该序列是唯一的(图12)。因此，测序数据提供了用于设计靶向Rosa26基因座的指导RNA的更准确的序列信息。
生成表达靶向Rosa26的指导RNA的质粒
通过IDT设计并合成靶向Rosa26的寡核苷酸。指导RNA的序列在表9中示出。使用实施例1中所述的方法生成表达靶向Rosa26的指导RNA的px330质粒。图13A-13E示出了用于克隆靶向Rosa 26(即，px330/ROSA外显子1)的质粒的克隆策略(图13A-13E)。通过使用表7所示的测序引物进行测序来验证所构建的px330质粒。
表9.用于制备靶向Rosa26的指导RNA构建体的示例性寡核苷酸
Figure BDA0003807363300001201
实施例3：在猪细胞中的Rosa26基因座处插入HLA-G1转基因
将转基因插入猪中的Rosa26基因座中，使得猪将在所有细胞中表达该转基因。该实施例示出了将HLA-G1 cDNA插入猪细胞(例如猪胎儿成纤维细胞)中的Rosa26基因座中的示例性方法。所得细胞用于生成表达由Rosa26启动子控制的HLA-G1的猪，该启动子引导猪中HLA-G1的普遍表达。
构建具有对GGTA1或Rosa26特异的1000bp同源臂的HLA-G1基因构建体并通过PCR和测序进行验证。HLA-G1的cDNA序列在表2中示出，并且HLA-G的基因组序列如SEQ ID:No.191所示。HLA-G的基因组序列和cDNA的图谱在图14A-14B中示出。对细胞中的GGTA1和Rosa26的侧翼区进行测序。对构建体的HLA-G1表达进行验证。在测序和表达验证之后，将基因靶向构建体与转基因进行组装以产生用于修饰猪体细胞的同源结构域修复模板。CRISPR/Cas技术用来与质粒表达的指导RNA寡核苷酸一起靶向GGTA1或Rosa26，从而能够进行有效的基因靶向和修饰。在具有诱导DNA修复的1000bp同源臂且并入了转基因的HLA-G1基因构建体的存在下产生由指导RNA产生的双链DNA断裂。基于PAM序列的存在和启动子强度来测试启动子序列的50bp内的、穿过确定的开放阅读框(不包括内含子区域)的插入位点，以在额外的Cas9表达质粒的存在下驱动转基因表达。将通过流式细胞术(例如，检测胞质溶胶和膜表面中的转基因表达)、蛋白质印迹法和DNA/RNA测序来评估转基因和敲除表型。
实施例4：生成同时表达两种指导RNA的质粒
同时表达两种指导RNA的替代载体(例如，px333)也用于表达靶向单个基因的两个区域的指导RNA。通过CRISPR/cas9系统靶向单个基因的两个区域导致当DNA被修复在一起时两个切割位点之间的整个基因的去除。与仅靶向基因中的一个基因座相比，靶向两个区域增加产生双等位基因敲除的可能性，从而导致更好的分选、更多的双等位基因缺失，以及产生具有阴性基因型的猪的总体上更高的可能性。
与用于px330质粒的寡核苷酸相比，在px333质粒构建中使用的寡核苷酸对含有较高的G含量、较低的A含量和尽可能多的GGGG四联体。GGTA1靶标跨越几乎整个GGTA1基因，这会从基因组中去除整个基因。此外，利用该策略靶向多个位点会在插入转基因时使用，这是我们在该项目中更深远的另一目标。
实施例5：分离、培养并转染猪胎儿成纤维细胞以用于获得遗传修饰的猪
为了使用表达靶向基因的指导RNA的px330质粒生成遗传修饰的猪，将px330质粒转染到猪胎儿成纤维细胞中。转染的成纤维细胞表达造成一种或多种靶基因的破坏的指导RNA。所得到的成纤维细胞用于，例如，通过体细胞核移植获得遗传修饰的猪。该实施例示出了猪胎儿成纤维细胞的分离和培养以及成纤维细胞采用px330质粒的转染。
细胞培养
用于生成遗传修饰的猪的胎儿成纤维细胞系包括：Karoline胎儿(衍生自雌猪供体P1101，其在胰岛分离后提供高胰岛产量)、Marie Louise胎儿(衍生自雌猪供体P1102，其在胰岛分离后提供高胰岛产量)、屠宰场猪#41(雄性；在天然胰腺中显示出大量的胰岛(通过非常高的双硫腙(DTZ)评分评估))、屠宰场猪#53(在天然胰腺中显示出大量的胰岛(通过高双硫腙(DTZ)评分评估))。
将从这些猪的每只中取出的肌肉和皮肤组织样品剖开并培养以生长出成纤维细胞。然后收获细胞并将该细胞用于体细胞核移植(SCNT)以产生克隆。在第30天收获多个胎儿(达到8只)。将胎儿分别剖开并将其铺在150mm培养皿上以生长出胎儿成纤维细胞。在整个培养过程中，使胎儿细胞系保持分开，并在每个管或培养容器上用胎儿编号进行标记。当汇合时，收获细胞并将该细胞在具有10％DMSO的FBS中以约100万个细胞/mL进行冷冻以进行液氮冷冻储存。
培养基制备：将5mL Glutamax、5mL青霉素/链霉素和25mL HI-FBS(对于标准5％FBS培养基；对于分选的细胞使用10％FBS)加入DMEM、高葡萄糖、无谷氨酰胺、无酚红的500mL瓶中。用于离心(spinning down)所有胎儿成纤维细胞的离心机设置为0.4rcf(1600rpm)、4℃下5分钟。通过在水浴中快速升温至37℃，使细胞从液氮储存中解冻。将解冻的细胞快速转移到约25mL的新鲜预热的培养基(足以充分稀释DMSO)中。然后将细胞离心，去除上清液，并将细胞重悬于1-5mL新鲜培养基中用于计数或铺板。用预热的培养基每3-4天对细胞换一次培养基，并在细胞90-100％汇合时，使用TrypLE Express解离试剂进行传代。
收获贴壁的成纤维细胞：从细胞中吸出培养基。加入DPBS以洗涤细胞。将预热(37℃)的TrypLE Express试剂加入细胞中。使用最小量的试剂将细胞覆盖薄薄的一层。将细胞在37℃下温育10分钟。将一定体积的含有FBS的培养基加入TrypLE细胞悬浮液以中和酶。上下吹吸细胞悬浮液以从培养物表面移走所有细胞。将细胞悬浮液转移至在冰上的15mL或50mL锥形管中。在显微镜下检查板/烧瓶以确保所有细胞都被收集。有时培养基洗涤有助于收集留下的细胞。将细胞离心，然后用新鲜培养基重悬(1-5mL，用于计数)。如果进行计数，通过将20μL细胞悬浮液加入80μL0.2％台盼蓝来制备细胞悬浮液的1:5稀释液。通过上下吹吸使悬浮液混匀。将12-14μL的稀释液加入血细胞计数器中以对4个角落进行计数。将数目进行平均。例如，针对每个角落的计数20、24、22、22产生平均值22。该数目乘以稀释因子5，得到110x104个细胞/mL。通过将十进位向左移动两位，将该数目调整至106，即1.10x106个细胞/mL。最后，将该数目乘以从原始样品取出的mL数以获得细胞总数。
胎儿成纤维细胞的转染
该实验在于转染胎儿成纤维细胞。转染的胎儿成纤维细胞用于使用体细胞核移植技术生成遗传修饰的动物。
用于转染的GFP质粒(pSpCas9(BB)-2A-GFP)是px330质粒的精确拷贝，不同之处在于GFP质粒含有GFP表达区域。
GFP转染的对照细胞：使用来自Invitrogen的Neon转染系统进行转染。试剂盒有10μL和100μL端头规格。在实验前一天或两天，根据实验的规模和期望的细胞数目和密度将细胞铺在合适的培养容器中。在转染当天达到约80％的汇合。
在实验当天，在生物工作台(biohood)中设置Neon模块和移液管架。将Neon管置于移液管架中，并将3mL的缓冲液E(Neon试剂盒)加入Neon管中。将模块打开并调节至所需的设置(对于胎儿猪成纤维细胞：1300V、30ms、1脉冲)。使用TrypLE收获细胞并对细胞进行计数以确定实验设置。将需要量的细胞转移到新管，并将剩余的细胞重新铺板。计数后将细胞离心，并重悬于PBS中进行洗涤。将细胞离心并根据表10的细胞数目和端头规格将细胞重悬于缓冲液R(Neon试剂盒)中。
表10：示例性
Figure BDA0003807363300001231
板样式、体积和推荐试剂盒
Figure BDA0003807363300001232
Figure BDA0003807363300001241
将根据表10的适量的DNA加入细胞悬浮液中并通过上下吹吸进行混合。将Neon端头从试剂盒装到Neon移液管，以将一定体积的细胞悬浮液吸入Neon端头中。将移液管置于移液管架中的Neon管中，使得Neon端头浸没在缓冲液E中。在模块界面上按下START键，直到出现“完成(complete)”信息。将移液管从移液管架上移出，以将细胞悬浮液喷入根据表10的合适大小的孔中的一定体积的没有抗生素的预热培养基中。
重复上述步骤直到用完整个细胞悬浮液。每2次转染更换一次Neon端头，并且每10次转染更换一次Neon管。将细胞在37℃下温育24小时，然后用含有抗生素的正常培养基更换培养基。将所得细胞培养约5天以允许Cas9裂解，基因敲除后表面蛋白质的完全回收，以及分选前的适当细胞分裂。转染有GFP质粒的细胞在图15中示出。
实施例6：使用RNA聚合酶验证通过px330质粒的指导RNA产生
px330质粒转染到猪胎儿成纤维细胞后，使用RNA聚合酶验证通过px330质粒的指导RNA表达。
通过经由RNA聚合酶体外转录正确构建的质粒来验证px330质粒产生指导RNA。该实验使用T7 RNA聚合酶与通过靶区域的PCR而引入的启动子。通过T7 RNA聚合酶的sgRNA产生指示质粒被转录并且sgRNA存在于细胞中。反应产物(例如，sgRNA)大小的凝胶验证用于确认通过RNA聚合酶的sgRNA转录。
实施例7：与GGTA1基因的荧光原位杂交(FISH)
在细胞中使用FISH来验证CRISPR/cas9的基因破坏。该实施例示出了使用荧光原位杂交(FISH)检测GGTA1基因的示例性方法。此处的方法用于验证GGTA1基因在来自动物(例如，具有GGTA1敲除的动物)的细胞中的存在或不存在。
FISH探针的制备：使用Invitrogen PureLink试剂盒从RP-44猪BAC克隆(RP44-324B21)提取GGTA1 DNA。使用Orange-552dUTP(Enzo Life Science)，通过切口平移反应(切口平移试剂盒(Nick Translation Kit)-Abbott Molecular)来标记DNA。通过1％TBE凝胶上的电泳来检查切口平移片段的大小。使标记的DNA在COT-1DNA、鲑精DNA、乙酸钠和95％乙醇中沉淀，然后干燥并重悬于50％甲酰胺杂交缓冲液中。
FISH探针的杂交：使探针/杂交缓冲液混合物和来自猪成纤维细胞(15AS27)的细胞遗传学载玻片变性。将探针施加到载玻片上，并将载玻片在湿室中、在37℃下杂交24小时。所使用的探针如SEQ ID No:192所示。
FISH检测、可视化和图像捕获：杂交后，将FISH载玻片在2xSSC溶液中、在72℃下洗涤15秒，并用DAPI染色剂复染。在具有DAPI和FITC滤波片组件的Olympus BX61显微镜工作站(Applied Spectral Imaging，Vista，CA)上将荧光信号可视化。使用基于干涉仪的CCD冷却相机(ASI)和FISHView ASI软件捕获FISH图像。FISH图像在图16中示出。
实施例8：具有Cas9/指导RNA介导的GGTA1敲除的细胞的表型选择
通过标记GGTA1基因产物来验证Cas9/指导RNA系统对GGTA1基因的破坏。GGTA1敲除用作敲除实验中表型分选的标记。GGTA1基因编码在猪细胞表面上发现的糖蛋白，如果敲除该基因，会导致细胞表面上不存在该糖蛋白。用于分选GGTA1阴性细胞的凝集素是同工凝集素GS-IB4生物素-XX偶联物，其选择性结合末端α-D-半乳糖基残基，如由GGTA1基因产生的糖蛋白。
用表达靶向GGTA1的指导RNA的px330质粒(在实施例1中生成的)转染猪胎儿成纤维细胞。
为了选择转染后的阴性细胞，使细胞生长约5天以回收其表面蛋白质。然后收获细胞，并用IB4凝集素标记细胞。然后用DynaBeads生物素-粘合剂包覆细胞，DynaBeads生物素-粘合剂是2.8微米超磁珠，具有链霉亲和素尾部，该尾部与生物素偶联的凝集素在细胞表面上非常紧密地结合。当放置在磁体中时，表面上结合有凝集素/珠子的“阳性”细胞粘附在管的侧壁，而“阴性”细胞不结合任何珠子并保持漂浮在悬浮液中以易于分离。
详细地，使用TrypLE方案从板上收获细胞并将细胞收集到单个管中。将细胞离心，并重悬于1mL的分选培养基(DMEM，无补充物)中进行计数。如果少于1000万个细胞，则将细胞离心并弃去上清液。在单独的管中，将5μL的IB4凝集素(1μg/μL)稀释到1mL的分选培养基(终浓度5μg/mL)中。用1mL的稀释凝集素使细胞沉淀重悬。将细胞悬浮液在冰上温育约15-20分钟，其中每隔几分钟轻轻晃动。
生物素珠子在温育过程中得以制备。将一瓶珠子涡旋30秒。将20μL珠子/1M细胞加入在15mL锥形管中的5mL分选培养基中。将管涡旋，置于DynaMag-15磁体中并静置3分钟。去除培养基。加入1mL的新鲜分选培养基，并将管涡旋以洗涤珠子。将洗过的珠子置于冰上直到使用。
细胞温育后，用分选培养基使细胞悬浮液体积达到15mL以稀释凝集素。将细胞离心并用1mL洗过的生物素珠子重悬。将悬浮液在冰上在振荡培养箱中以125rpm温育30分钟。将细胞悬浮液从振荡培养箱中取出并进行检查。可能会观察到小的聚集体。
将5mL分选培养基加入细胞悬浮液中，并将管在DynaMag-15中放置3分钟。收集第一部分“阴性”细胞并将细胞转移到新的15mL锥形管中。加入另外5mL分选培养基以洗涤仍在磁体上的“阳性”管。将磁体倒置数次以再次将细胞悬浮液混合。将管静置3分钟以分离细胞。然后取出第二“阴性”部分并将其与第一部分组合。将10mL分选培养基加入“阳性”管中。将管从磁体中取出，并置于冰浴中直到准备使用。
将“阴性”部分的管置于磁体上以提供二次分离并去除可能从第一管混杂的任何与珠子结合的细胞。将管保持在磁体上3分钟。用移液管将细胞从磁体中移出并转移到新的15mL锥形管中。使原始的“阳性”管与双重分选的“阴性”管平衡，并将这些管中的细胞离心。“阳性”的沉淀呈现暗锈红色。“阴性”沉淀不可见或呈现白色。
将每种沉淀重悬于1mL新鲜培养基(10％FBS)中，并铺在24孔板上的隔开的孔中。在显微镜下检查孔，并在必要时稀释至更多的孔。在37℃下培养细胞。遗传修饰的细胞，即未标记的细胞是被磁体阴性选择的细胞(图17的A图)。非遗传修饰的细胞，即标记的细胞在细胞表面上累积了含铁珠子(图17的B图)。
实施例9：获得GGTA1/CMAH/NLRC5三重敲除猪
该实施例示出了用于生成三重敲除猪的示例性方法。三重敲除猪可具有以下基因中的三种的蛋白质表达降低：NLRC5、TAP1、C3、CXCL10、MICA、MICB、CIITA、CMAH、GGTA1和/或B4GALNT2。这样的三重敲除猪中的其中一种是使用CRISPR/cas9系统得到的GGTA1/CMAH/NLRC5三重敲除猪。该猪为移植提供胰岛。具有被破坏的GGTA1/CMAH/NLRC5的猪胰岛具有MHC I类缺陷，并在移植到接受者时诱导低免疫排斥反应或不诱导免疫排斥反应。
胎儿成纤维细胞的转染
将实施例1中生成的、表达靶向GGTA1、CMAH和NLRC5的指导RNA的px330质粒转染到猪胎儿成纤维细胞中。在含有5-10％血清、谷氨酰胺和青霉素/链霉素的DMEM中培养猪胎儿成纤维细胞。根据制造商的说明书，使用Lipofectamine 3000系统(Life Technologies，Grand Island，NY)，用表达靶向GGTA1、CMAH或NLRC5基因的Cas9和sgRNA的两种或三种质粒共转染成纤维细胞。
GGTA1 KO细胞的反选择
转染后4天，收获转染的细胞，并将该细胞用同工凝集素B4(IB4)-生物素进行标记。用生物素偶联的IB4标记表达αGal的细胞，并在磁场中通过链霉亲和素包被的Dynabeads(Life Technologies)来吸取该细胞。从上清液中选出αGal缺陷型细胞。通过显微镜检查细胞。分选后不含或含非常少的结合珠子的细胞被鉴定为阴性细胞。
CRISPR/Cas9靶向的GGTA1、CMAH和NLRC5基因的DNA测序分析
使用Qiagen DNeasy Miniprep Kit提取来自IB4反选择细胞和克隆猪胎儿的基因组DNA。用如表11所示的GGTA1、CMAH和NLRC5特异性引物对进行PCR。使用DNA聚合酶、dNTPack(New England Biolabs)，并且用于GGTA1的PCR条件是基于对于这些引物理想的退火和解链温度。将PCR产物在1％琼脂糖凝胶上进行分离，通过Qiagen凝胶提取试剂盒(Qiagen Gel Extraction Kit)进行纯化，并用桑格方法(DNA Sequencing CoreFacility，明尼苏达大学)进行测序，其中特异性测序引物如表7所示。图18A-18C示出了PCR产物的序列和琼脂糖凝胶图像。
表11.用于从遗传修饰的细胞和动物扩增基因组DNA的示例性PCR引物
Figure BDA0003807363300001291
体细胞核移植(SCNT)
如Whitworth等人,Biology of Reproduction 91(3):78,1–13,(2014)所述进行SCNT，该文献通过引用而整体并入本文。使用体外成熟卵母细胞(DeSoto BiosciencesInc.，St.Seymour，TN)进行SCNT。通过用移液管在0.1％透明质酸酶中吸取而从卵母细胞中去除卵丘细胞。只有具有正常形态和可见极体的卵母细胞才被选择用于SCNT。将卵母细胞在含有5μg/mL双苯酰亚胺和7.5μg/mL细胞松弛素B的操作培养基(含5％FBS的无Ca的NCSU-23)中温育15min。通过去除第一极体加中期II板(metaphase II plate)使卵母细胞去核。将单个细胞注射到各个去核卵母细胞中，融合，并通过在280mM甘露醇、0.1mM CaCl2和0.05mM MgCl2中施加两个180V的DC脉冲50μsec(BTX细胞电穿孔仪，Harvard Apparatus，Hollison，MA，USA)来同时激活细胞。将激活的胚胎放回具有0.4％牛血清白蛋白(BSA)的NCSU-23培养基中，并在38.5℃、5％CO2下在湿润气氛中培养少于1小时，并转移到代-孕猪中。
实施例10：制备表达ICP47转基因的NLRC5敲除非人动物
该实施例示出了用于生成具有一种或多种内源基因的表达降低且同时表达一种或多种转基因的遗传修饰的非人动物(例如，猪)的示例性方法。这样生成的遗传修饰的非人动物(例如，猪)具有NLRC5、TAP1、C3、CXCL10、MICA、MICB、CIITA、CMAH、GGTA1和/或B4GALNT2中的一种或多种的表达降低，并且同时表达ICP47、CD46、CD55、CD59、HLA-E、HLA-G(例如，HLA-G1、HLA-G2、HLA-G3、HLA-G4、HLA-G5、HLA-G6或HLA-G7)、L2、Spi9、半乳凝素-9、CD47、B2M、PD-L1和/或PD-L2中的一种或多种。其中一种这样的动物具有被破坏的NLRC5基因，并且同时过表达编码ICP47的转基因。NLRC5破坏和ICP47表达抑制MHC-1的组装和功能。因此，来自遗传修饰的非人动物(例如，猪)的细胞、组织和/或器官在移植到接受者时，诱导低免疫排斥反应或不诱导免疫排斥反应。
克隆Rosa26启动子
使用小鼠Rosa26启动子序列和人Rosa26启动子序列作为参考，通过检索基因组数据库(NCBI)获得Rosa26启动子序列。获得非人动物的Rosa26形式。引物被设计用于通过使用非人动物(例如，家猪)的基因组DNA作为模板的PCR来扩增携带潜在Rosa26启动子(例如，猪Rosa26启动子)的DNA片段。AscI和MluI位点分别被添加到正向和反向引物的5’端。使用PwoSuperYield DNA聚合酶(Roche，Indianapolis，IN)，且PCR条件如下：94℃下2分钟；94℃下15秒，55℃下30秒；72℃下4分钟，15个循环；94℃下15秒，55℃下30秒；72℃下4分5秒，添加到每个循环中，进行25个循环；以及72℃下8分钟的最后延伸步骤。随后将PCR产物克隆到pCR-XL-TOPO载体(Invitrogen，Carlsbad，CA)中以生成pCR-XL-Rosa26。使用设计的引物对非人动物的Rosa启动子(例如，猪Rosa26启动子)进行测序。
转基因载体的构建
pEGFP-N1(Clontech，Palo Alto，CA)的CMV启动子和多克隆位点(MCS)被连接体AseI-NruI-AscI-SalI-MluI-PvuI-BamHI所替换。利用AscI和MluI消化从pCR-XL-Rosa26切下含有潜在的非人动物(例如，猪)的Rosa26启动子的3.9kb片段，并将该片段插入AscI和Mlu I位点之间的无启动子pEGFP-N1中，从而得到质粒pRosa26-EGFP。克隆人ICP47 cDNA以替换质粒中的EGFP。通过在EcoRI位点处将ICP47 cDNA克隆到鼠MHC I类H-2Kb启动子的下游来构建对照载体，从而得到质粒pH-2Kb-ICP47。
瞬时转染
获得通过实施例1或实施例2的方法制备的来自NLRC5敲除非人动物(例如，猪)的NLRC5 KO胎儿成纤维细胞。为了比较Rosa26、H-2Kb和CMV之间的启动子强度，通过使用NeonTM转染系统(Invitrogen，Carlsbad，CA)按照制造商说明书，用pRosa26-ICP47、pH-2Kb-ICP47和pEGFP-N1转染胎儿成纤维细胞。使3X105个细胞分别与1.5μg的各种DNA混合，并以1300V、30ms、1脉冲进行电穿孔。然后在37℃、5％CO2和10％O2下培养细胞。48小时后，收获细胞，并通过蛋白质印迹和/或流式细胞术来检查ICP47表达。未转染的胎儿成纤维细胞用作对照。
EGFP稳定细胞系的建立
用胰蛋白酶收获80-90％汇合的NLRC5 KO胎儿成纤维细胞，并将该细胞用不含钙和镁的DPBS(Invitrogen，Carlsbad，CA)洗涤。通过Asc I消化使pRosa26-ICP47线性化。通过使用NeonTM转染系统(Invitrogen)进行转染。简而言之，106个细胞悬浮在120μl的R缓冲液中，并加入2μg的线性化DNA。在1300V、30ms、1脉冲下对细胞进行电穿孔，并将细胞铺在不含抗生素的培养基中的胶原I包被的板(BD)上。48小时后，用含有100μg/ml G418(Invitrogen)的选择培养基替换上述培养基。G418选择10天后，ICP47阳性细胞通过流式分选而得以分离。所选择的细胞进行扩增，并且进行第二流式分选以纯化并富集ICP47阳性细胞。
体细胞核移植
使用体外成熟卵母细胞(DeSoto Biosciences Inc.St Seymour,TN.和Minitubof America,Mount Horeb,WI.)进行SCNT。通过用移液管在0.1％透明质酸酶中吸取而从卵母细胞中去除卵丘细胞。只有具有正常形态和可见极体的卵母细胞才会被选择用于克隆。将卵母细胞在含有5mg/mL双苯酰亚胺和7.5mg/mL细胞松弛素B的操作培养基(含5％FBS的无Ca的NCSU-23)中温育15min。在该温育期之后，通过去除第一极体和中期II板使卵母细胞去核，并且一个单个细胞会被注射到各个去核卵母细胞中。用BTX细胞电穿孔仪(HarvardApparatus，Holliston，MA)诱导电融合。使偶合的细胞暴露于在280mM甘露醇、0.001mMCaCl2和0.05mM MgCl2中的两个140V的DC脉冲50ms。一小时后，在280mM甘露醇、0.1mM CaCl2和0.05mM MgCl2中，重构的卵母细胞会被120V、60ms的两个DC脉冲激活。激活后，卵母细胞被放回具有0.4％牛血清白蛋白BSA的NCSU-23培养基中，并在被转移到接受者中之前在38.5℃、5％CO2下在湿润气氛中培养少于1h。接受者为处于发情期第一天的同步化非人动物(例如，西方猪)。
ICP47转基因胎儿的基因分型
妊娠在第35天终止，并收获胎儿。使用DNeasy血液与组织试剂盒(DNeasy Blood&Tissue Kit)(Qiagen)提取基因组DNA。设计PCR引物以检测基因组中的ICP47 cDNA序列。20μl反应混合物含有10μl的2x Go-Taq Green Master Mix(Promega，Madison，WI)、5pmol的各种引物和50ng的基因组DNA。进行PCR以检测ICP47插入片段的存在或不存在。从正常细胞提取的基因组DNA用作阴性对照。
实施例11：通过注射编码Cas9的RNA和指导RNA来制备NLRC5敲除非人动物
使用CRISPR/cas靶向基因的替代方法是将编码Cas9的RNA分子和指导RNA(例如，单指导RNA(sgRNA))直接注射至细胞中以通过CRISPR/cas9系统破坏基因。该实施例示出了通过注射编码Cas9的RNA和单指导RNA(sgRNA)来破坏非人动物(例如，猪)中的NLRC5的示例性方法。
设计并合成靶向NLRC基因的sgRNA。为了构建编码Cas9的质粒，合成Cas9编码序列，然后将该序列克隆到pEASY-T1载体中，该载体携带用于Cas9的体外转录的T7启动子。SV40多聚腺苷化信号位于Cas9盒的3’端，并且唯一的HindIII限制性位点在用于线性化的SV40信号之外。还定制含有sgRNA支架的T7启动子并将该T7启动子克隆到无启动子的pUC19载体中。两个BsaI限制性位点用于间隔区插入，并且质粒被PsiI线性化以用于体外转录。对于靶向载体构建，合成位点特异性的20nt间隔区并将该间隔区克隆到BsaI限制性位点之间的T7-sgRNA支架中。
为了制备Cas9 mRNA，通过HindIII使T7-Cas9表达质粒线性化，并使用DNA Clean&ConcentratorTM-5(ZYMO Research)对该质粒进行纯化。
为了制备sgRNA，使用PsiI使sgRNA载体线性化，并通过使用DNA Clean&ConcentratorTM-5(ZYMO Research)对该载体进行纯化。
遵照制造商的说明书，通过T7 High Yield RNA Synthesis Kit(NEB)体外转录所有线性化质粒。为了合成Cas9 mRNA，会额外加入m7G(5’)G RNA帽结构类似物(RNA CapStructure Analog)(NEB)以稳定转录的mRNA。使用MicroElute RNA清理试剂盒(Omega)来纯化制备的RNA，并在DEPC水中回收该RNA。
在授精之后收集来自非人动物，例如，巴马小型猪的合子，将该合子转移到操作培养基，并使该合子经受2-10pl的125ng/μl Cas9 mRNA和12.5ng/μl sgRNA的单细胞质显微注射。或者，收集非人动物的已受精的卵母细胞。Cas9和sgRNA被注射至已受精的卵母细胞中以生成遗传修饰的子代。为了测试RNA注射后非人动物(例如，猪)胚胎的活力，将体外产生的单性生殖的胚胎用于初步实验。对于单性生殖的胚胎的制备，收集非人动物(例如，猪)卵巢，将该卵巢用预热盐水洗涤并抽吸卵泡。在TL-HEPES中洗涤卵母细胞，然后将其在成熟培养基中培养44小时。通过轻轻用移液管移取使成熟的MII卵母细胞离开周围的卵丘细胞，然后通过1.2kV/cm的两个直流脉冲(1秒间隔)电激活30微秒。激活的卵母细胞被转移到TL-HEPES培养基，并经受125ng/μl Cas9 mRNA和12.5ng/μl sgRNA的单一2-10pl细胞质注射。合子和激活的卵母细胞在PZM3培养基中、在5％CO2、39℃下培养144小时到达囊胚期。
Cas9 mRNA和指导RNA被共同注射到非人动物合子(例如，猪合子)中。对注射有Cas9 mRNA/指导RNA的合子和注射有水的合子的体外发育效率进行测量，以确定Cas9mRNA/指导RNA的显微注射操作对非人动物(例如，猪)早期胚胎发育的影响。
注射的胚胎被转移到代孕非人动物(例如，猪)中以产生子代(例如，仔猪)。存活的胚胎在发情期当天或发情期后第1天，在全身麻醉下的中线剖腹手术之后被转移到接受者母猪的输卵管中。在约28天后诊断妊娠，然后以2周的间隔通过超声检查进行定期检查。所有显微注射的子代(例如，仔猪)都通过自然分娩而生出。
在5次独立实验中，将共76个注射的胚胎被移植到5个代孕母体中。通过T7内切核酸酶I(T7EI)测定法来检测NLRC5基因的靶向位点中的插入或缺失。通过对含有各个个体子代(例如，仔猪)的靶向位点的PCR产物进行桑格测序来分析子代(例如，仔猪)的基因型。
实施例12：鉴定对非人灵长类动物中的猪胰岛异种移植物产生应答的免疫细胞
该实施例示出了鉴定用于细胞异种移植中的免疫干预的靶向免疫细胞的示例性方法。为此，在接受没有和具有用于预防猪胰岛异种移植排斥反应的供体抗原特异性免疫治疗的免疫抑制的食蟹猴(CM)中对具有效应子功能和调控功能的循环和移植物T和B淋巴细胞亚群的表型进行了研究。
在糖尿病CM的4个组中回顾分析了门静脉内猪胰岛异种移植物的细胞免疫力：用α-CD40诱导并用CTLA4-Ig和雷帕霉素维持(组A；n＝4；移植物功能77至333天)；用CTLA4-Ig诱导并用α-CD40和雷帕霉素维持(组B；n＝3；稳定的移植物功能多于180天)；用α-CD40、α-CD20和雷帕霉素诱导，无维持(组C；n＝2；移植物功能32天和40天)；以及在α-CD40、α-CD20和雷帕霉素的掩蔽下用外周移植输注的凋亡供体白细胞进行诱导，无维持(组D；n＝3；移植物功能81天、100天和113天)。通过流式细胞术确定循环免疫细胞亚群和肝单核细胞(LMNC)处死时的频率。在用供体抗原进行离体刺激后，还对LMNC的效应分子进行了分析。在有或没有韦尔奇校正的情况下使用非配对t检验确定统计学显著性。
循环免疫细胞亚群的基线频率在各组之间没有差异。与组A的CM相比，在移植后第100天，组B的CM显示：i)幼稚(CD3-CD20+CD21+CD27-)与活化的记忆(CD3-CD20+CD21+CD27+)循环B细胞的比例以及未成熟的(CD3-CD19+CD27-IgM+)与成熟的(CD3-CD19+CD27+CD38+)循环B细胞的比例显著增加，ii)循环Breg(CD19+CD24hiCD38hi)、Treg(CD4+CD25+FoxP3+CD127)和天然抑制细胞(NSC；CD122+CD8+)显著增加，以及iii)相当的CD8+效应记忆(TEM)细胞(CD2hiCD28-CD8+)的循环频率。组C而不是组D的CM在移植后第14天显示出CD8+TEM的显著扩增。与组C的CM相比，在移植后第50±10天，组D的CM显示出Treg和NSC的循环频率的显著增加。到第50天，组D中的CD8+TEM还存在显著扩增。在由于推定的排斥反应而终止的CM中，LMNC显示出CXCR3+CD4+和CD8+T细胞以及CD20+B细胞的大量存在(包括在α-CD20处理的组C和组D的CM中)；CD8+TEM是LMNC中的主要表型。在用供体抗原进行离体刺激后，这些CD8+TEM显示出IFN-γ、TNF-α和穿孔蛋白的丰富染色。
这些结果提供了免疫治疗对猪至CM胰岛异种移植中细胞免疫力的影响的研究，并将B细胞和CD8+TEM鉴定为细胞异种移植中免疫干预的靶标。
实施例13：抑制猪胰岛上的SLA抑制了人CD8+T细胞对猪胰岛产生应答
为了确定对猪胰岛中的MHC(例如，SLA)的抑制是否可以抑制人类接受者中的T细胞活化，使用SLA抗体来抑制猪胰岛上的MHC，并检查人T细胞对猪胰岛的应答。
在具有或不具有抗SLA I类阻断抗体的情况下，将人外周血单核细胞与成年猪胰岛一起培养7天。测量高度纯化的人CD8+T细胞(hCD8)、人CD4+T细胞(hCD4)和人天然杀伤细胞(hNK)的增殖。高度纯化的人CD8+T细胞而不是CD4+T或NK细胞的增殖被抑制。在混合培养物中7天后，猪胰岛上MHC I类分子的识别被抗SLA I类阻断抗体所阻断(图19的A图)。
在抗SLA I类阻断抗体存在或不存在的情况下，在具有或不具有高度纯化的淋巴细胞的情况下将成年猪胰岛培养7天。通过吖啶橙(AO)和碘化丙啶(PI)染色来评估所培养的细胞的活力。在抗SLA I抗体存在的情况下，纯化的CD8+T细胞的细胞毒性被抑制(图19的B图)。尽管有显著的增殖，但与CD8+T细胞的细胞毒性相比，离开胰岛的CD4+T细胞相对没有损伤(图19的B图)。
实施例14：在移植有猪胰岛的猴中抑制经ECDI固定的脾细胞的T细胞活化
为了确定来自异种移植物供体的凋亡脾细胞是否可以抑制接受者的异种移植物免疫排斥反应，在移植之前和之后将来自供体的凋亡脾细胞施用于接受者。然后检查接受者PBMC中的T细胞活化。
将猪胰岛移植到糖尿病猴中。在移植前1天和移植后第7天将从胰岛供体制备的凋亡脾细胞施用于猴。在移植前和移植后第7、14、28、49、77和91天从猴收集PBMC。通过ELISPOT来检查PBMC中的直接和间接T细胞活化。ELISPOT结果显示为斑点形成细胞(SFC)数/106个PBMC(图20的A图)。在第141天，从猴收集胰岛，并使用抗CD8抗体通过免疫组织化学检测CD8(图20的B图)。来自42只非移植猴的PBMC用作阴性对照(“对照”)。来自移植有非遗传修饰的猪胰岛的10只猴的PBMC用作阳性对照(“排斥者(Rejector)”)。脾细胞的施用显著降低了由猴中的猪胰岛诱导的T细胞活化。
实施例15：在没有免疫抑制维持的情况下通过在猴中移植来自相同供体的免疫调节的猪胰岛和经ECDI固定的脾细胞来治疗糖尿病
除了在实施例14中测试经ECDI固定的供体细胞对免疫细胞的免疫抑制作用之外，本实施例中的实验还检查了经ECDI固定的供体细胞在体内(在猴中)的免疫抑制作用。结果显示，来自猪的经ECDI固定的脾细胞降低了移植有来自猪的胰岛的猴中的免疫排斥反应。
糖尿病猴移植有猪胰岛。在移植前第7天和移植后第1天，给予该猴经ECDI固定的供体脾细胞(通过静脉内输注)。从移植当天直到移植后第21天给予免疫抑制药物。直到移植后第21天一直施用小剂量的外源胰岛素。在移植当天，维持正常血糖水平所需的外源胰岛素(以灰条显示)降低并在第21天完全停止。血糖水平(以线显示)在移植后立即变得正常，并且持续正常(尽管胰岛素在第21天中断)。移植后超过第100天，在没有外源胰岛素的情况下，血糖水平保持正常(图21的A图)。检测血液C肽水平，包括移植后的峰值、随机水平和禁食条件下的水平以及葡萄糖刺激条件下的水平(图21的B图)。
通过静脉葡萄糖耐量试验(IVGTT)检查猴的葡萄糖代谢(图21的C图和D图)。在IVGTT中，将外源葡萄糖注射至猴，并在注射后随时间推移测量血糖水平。在移植后第28天和第90天对猴进行IVGTT。用或不用链脲佐菌素治疗的非移植猴用作对照。用链脲佐菌素治疗的非移植猴用作糖尿病对照。测量血糖(图21的C图)和C肽(图21的D图)水平并与对照进行比较。
实施例16：使接受者耐受并用经ECDI固定的细胞进行移植
来自移植供体的细胞被ECDI固定并用于抑制接受者中的免疫排斥反应。该实施例示出了用经ECDI固定的遗传修饰的细胞使移植接受者耐受的示例性方法。用经ECDI固定的细胞治疗需要移植的人类接受者，以使接受者对移植耐受。对经ECDI固定的细胞进行遗传修饰，例如，GGTA1和CMAH被敲除。B4GALNT2也被敲入一些经ECDI固定的细胞中。经ECDI固定的细胞中的一些或全部还表达ICP47、CD46、CD55或CD59中的一种或多种基因。
在移植前约7天和移植后约1天给予接受者经ECDI固定的细胞。
还在移植前约8天和移植后7天和14天给予接受者一定剂量的拮抗性抗CD40抗体。该剂量为至少约30mg抗CD40抗体/kg接受者体重。
接受者接受移植物。移植物为来自非人动物(包括但不限于有蹄类动物)的细胞、组织和/或器官。
例如，从未修饰的有蹄类动物中提取胰岛细胞并将该胰岛细胞移植到患有糖尿病的人类接受者中。由于接受者在移植前已得到了适当的耐受，因此人类接受者不会排斥移植物。
实施例17：通过在接受抗CD40抗体治疗的猴中移植猪胰岛来治疗糖尿病
该实施例比较了在不同时间点施用的抗CD40抗体对移植了猪胰岛的猴中的免疫排斥反应的影响。
对照糖尿病猴移植有非遗传修饰的猪胰岛(图22的A图)。在移植当天给予猴抗CD40抗体。在移植当天，降低维持正常血糖水平所需的外源胰岛素(以灰条显示)并在第21天完全停止。血糖水平(以线显示)在移植后立即变得正常，并且持续正常(尽管在两种猴中胰岛素在第21天中断)。然而，在第100天后血糖水平升高，并且在第125天后需要外源胰岛素来维持正常血糖水平。
将从野生型猪收集的猪胰岛移植到糖尿病猴中。移植后，直到移植后第14天给予猴抗CD40抗体治疗4次(图22的B图)。在移植当天，降低维持正常血糖水平所需的外源胰岛素(以灰条显示)并在第21天完全停止。血糖水平(以线显示)在移植后立即变得正常，并且持续正常(尽管在猴中胰岛素在第21天中断)。在移植后第250天，在没有外源胰岛素的情况下，血糖水平保持正常(图22的B图)。
实施例18：通过抗体和经ECDI固定的脾细胞使移植有猴胰岛的糖尿病猴免疫耐受
该实施例比较了抗CD40抗体和耐受性疫苗对猴(ID#13CP7)中的同种异体移植物免疫排斥反应的影响。结果显示，抗CD40抗体和耐受性疫苗均有效地降低了移植有猴胰岛的猴中的免疫排斥反应。
糖尿病猴移植有猴胰岛。从移植当天开始，给予猴抗CD40抗体和雷帕霉素21天。直到移植后21天一直给予猴外源胰岛素。第21天后，猴在早晨(禁食)具有正常的血糖水平，但在下午具有高血糖水平(图23的左图)。图23的右图示出了同一接受者(ID#13CP7)中的血清猪C-肽水平(禁食、随机和经刺激的)。
实施例19：通过α-CD40抗体和CTLA4-Ig使移植有猪胰岛的糖尿病猴免疫耐受
该实施例中的实验比较了α-CD40抗体和CTLA4-Ig对于在移植有猪胰岛细胞的猴中维持由其他药物诱导的免疫抑制的影响。结果显示，α-CD40抗体在延长胰岛异种移植物存活方面优于CTLA4-Ig(表12)。
两组患有链脲佐菌素诱导的糖尿病的食蟹猴(MX-LISA-A(4只猴)和MX-LISA-B(3只猴))通过门静脉移植有非遗传修饰的猪胰岛。对于MX-LISA-A组中的猴，通过α-CD25抗体、α-CD40抗体、sTNFR和α-IL-6R抗体诱导免疫抑制，并通过CTLA4-Ig和雷帕霉素进行维持。对于MX-LISA-B组中的猴，通过α-CD25抗体、CTLA4-Ig、sTNFR和α-IL-6R抗体诱导免疫抑制，并通过α-CD40抗体和雷帕霉素进行维持。与MX-LISA-A组相比，当通过α-CD40抗体(MX-LISA-B组)维持免疫抑制时，实现了更长的胰岛异种移植物存活(表12)。
表12.通过α-CD40抗体和CTLA4-Ig使移植有猪胰岛的糖尿病猴免疫耐受
Figure BDA0003807363300001401
实施例20：通过α-CD40抗体和经ECDI固定的供体脾细胞使移植有猪胰岛的糖尿病猴免疫耐受
该实施例检查了凋亡脾细胞对移植有猪胰岛的猴中的免疫排斥反应的影响。结果显示，凋亡脾细胞延长了胰岛异种移植物存活(表13)。
两组患有链脲佐菌素诱导的糖尿病的食蟹猴(MX-ECDI-对照(2只猴)和MX-ECDI-疫苗(3只猴))通过门静脉移植有非遗传修饰的猪胰岛。从移植当天开始直到移植后第21天，所有的猴均被给予α-CD20抗体、α-CD40抗体、sTNFR、α-IL-6R抗体和雷帕霉素。还在移植前7天和移植后1天给予MX-ECDI-疫苗组中的猴外周移植静脉内输注的0.25X109个凋亡供体脾细胞/kg体重。脾细胞包括从GGTA1敲除猪制备的那些脾细胞，以及在αGal糖偶联物GAS914的掩蔽下输注的那些脾细胞，如Katapodis等人,JClin Invest.110(12):1869–187(2002)中所述的，该文献通过引用而整体并入本文。在瞬时免疫抑制的掩蔽下给予凋亡供体脾细胞的猴(MX-ECDI疫苗)中实现了延长的胰岛异种移植物存活，但在仅给予瞬时免疫抑制的接受者(MX-ECDI对照)中则没有实现(表13)。
表13.通过α-CD40抗体和凋亡供体脾细胞使移植有猪胰岛的糖尿病猴免疫耐受
Figure BDA0003807363300001411
实施例21：通过经ECDI固定的供体脾细胞和α-CD40抗体抑制循环免疫细胞水平
该实施例中的实验检查了经ECDI固定的细胞(耐受性疫苗)和α-CD40抗体对移植后循环免疫细胞水平的影响。循环免疫细胞的水平是移植排斥反应的指标。结果显示，经ECDI固定的细胞(耐受性疫苗)和α-CD40抗体均降低了移植后接受者中的循环免疫细胞水平。
此处检测的循环免疫细胞为CD8+CD2hi CD28-效应记忆T细胞、CD4+CD25hi FoxP3+CD127低调节T细胞和CD8+CD122+天然抑制细胞。
CD8+CD2hi CD28-效应记忆T细胞
食蟹猴移植有猪胰岛。未给予该猴耐受性疫苗。通过流式细胞术确定循环CD8+CD2hi CD28-效应记忆T细胞的水平(图24)。结果显示，与基线对照(13CP04)相比，经历移植的猴(14GP04)中的循环CD8+CD2hi CD28-效应记忆T细胞的水平升高，并且在处死时，CD8+CD2hi CD28-效应记忆T细胞在肝单核细胞中的CD8+T细胞室内具有高发生率(图24)。
通过流式细胞术测量实施例24中移植有猪胰岛的两组食蟹猴(MX-ECDI-对照和MX-ECDI-疫苗)中的循环CD8+CD2hiCD28-效应记忆T细胞。MX-ECDI-疫苗组中的猴接受了作为耐受性疫苗的凋亡供体脾细胞的外周移植输注。通过流式细胞术确定循环CD8+CD2hiCD28-效应记忆T细胞的水平(图25)。流式细胞术结果显示，与没有接受具有凋亡供体脾细胞的耐受性疫苗接种的对照接受者(MX-ECDI对照)相比，凋亡供体脾细胞的外周移植输注(MX-ECDI疫苗)至少暂时降低了食蟹猴中循环CD8+CD2hi CD28-效应记忆T细胞的移植后增加。在处死时(在推定的排斥反应后)，肝单核细胞中CD8+T细胞室内的CD8+CD8+CD2hiCD28-效应记忆T细胞的百分比在两组接受者中均较高(图25)。
在移植当天、移植后第7天、第50天和第100天，通过流式细胞术测量实施例28(MX-LISA-A和MX-LISA-B)和实施例29(MX-ECDI-对照和MX-ECDI-疫苗)中移植有猪胰岛的猴中的循环CD8+CD2hi CD28-效应记忆T细胞。将来自未经处理的猴的循环CD8+CD2hi CD28-效应记忆T细胞的水平用作对照。
流式细胞术结果显示，与没有接受具有凋亡供体脾细胞的耐受性疫苗接种的对照接受者(MX-ECDI对照)相比，凋亡供体脾细胞的外周移植输注(MX-ECDI疫苗)至少暂时抑制了食蟹猴中循环CD8+CD2hi CD28-效应记忆T细胞的移植后增加。对MX-ECDI-疫苗接受者中CD8+效应记忆T细胞的移植后增加的抑制的水平与在猪胰岛异种移植后接受了更有效且持续更久的免疫抑制的接受者中的抑制(MX-LISA-A组和MX-LISA-B组)相当(图26)。
CD4+CD25hi FoxP3+CD127低调节T细胞
该实施例中的实验检查了经ECDI固定的细胞(耐受性疫苗)和α-CD40抗体对移植后循环CD4+CD25hi FoxP3+CD127低调节T细胞水平的影响。循环CD4+CD25hi FoxP3+CD127低调节T细胞的水平是移植排斥反应的指标。
在移植当天、移植后第7天、第50天和第100天，通过流式细胞术测量移植有猪胰岛的猴(MX-LISA-A、MX-LISA-B、MX-ECDI-对照和MX-ECDI-疫苗)中的循环CD4+CD25hi FoxP3+CD127低调节T细胞。将来自未经处理的猴的循环CD4+CD25hiFoxP3+CD127低调节T细胞的水平用作对照。
流式细胞术结果显示，与没有接受具有凋亡供体脾细胞的耐受性疫苗接种的对照接受者(MX-ECDI-对照)相比，凋亡供体脾细胞的外周移植输注(MX-ECDI-疫苗)促进了食蟹猴中循环CD4+CD25hi FoxP3+CD127低调节T细胞的增加。MX-ECDI疫苗接受者中这些调节T细胞的移植后增加与在猪胰岛异种移植后接受了采用抗CD40抗体和雷帕霉素的维持免疫抑制(MX-LISA-B)的接受者中的增加相当(图27)。
CD8+CD122+天然抑制细胞
在移植当天、移植后第7天、第50天和第100天，通过流式细胞术测量移植有猪胰岛的猴(MX-LISA-A、MX-LISA-B、MX-ECDI-对照和MX-ECDI-疫苗)中的循环CD8+CD122+天然抑制细胞。将来自未经处理的猴的循环CD8+CD122+天然抑制细胞的水平用作对照。
流式细胞术结果显示，与没有接受具有凋亡供体脾细胞的耐受性疫苗接种的对照接受者(MX-ECDI-对照)和MX-LISA-A接受者相比，供体凋亡脾细胞的外周移植输注(MX-ECDI-疫苗)促进了食蟹猴中循环CD8+CD122+天然抑制细胞的增加。MX-ECDI-疫苗接受者中这些调节T细胞的移植后增加与在猪胰岛异种移植后接受了采用抗CD40抗体和雷帕霉素的维持免疫抑制(MX-LISA-B)的接受者中的增加相当(图28)。
实施例22：通过经ECDI固定的细胞、利妥昔单抗、抗CD40Ab 2C10抗体、sTNFR、抗IL-6R抗体和雷帕霉素延长猴中的猪胰岛异种移植物存活
该实施例示出了使用经ECDI固定的供体细胞与其他免疫抑制药物组合来抑制免疫排斥反应的示例性方法。
新型三步方案，包括外周移植i)经ECDI固定的细胞上递送的抗原，ii)雷帕霉素、利妥昔单抗、sTNFR和抗IL-6R抗体，和iii)抗CD40 Ab 2C10的致耐受性功效在猴的成年猪胰岛的门静脉内移植环境中进行研究。
从来自克隆猪供体的新鲜制备、细胞因子动员的脾B细胞制备经ECDI固定的供体脾细胞。在第-7天(相对于第0天的相同供体胰岛移植)，经由IV将约0.25x109个/kg经ECDI固定的供体脾细胞施用于猴。使用脾切除术从克隆猪供体新鲜获得供体脾。供体脾B细胞进行离体扩充，并在第+1天经由IV输注施用于猴。培养了7天并且满足所有释放标准的来自克隆猪供体的成年猪胰岛产物(25,000胰岛当量/kg)在第0天经由门静脉血管进入口进行门静脉内输注。
在第-10天，即在胰岛移植之前，以及在经ECDI固定的供体细胞第一次输注之前，用利妥昔单抗引发B细胞消耗。在第-10、-3、+5和+12天，经由IV向猴施用四个20mg/kg的剂量。在第-7天直到移植后第21天向猴施用12至15ng/ml靶谷水平的雷帕霉素。在第-6天直到第+10天皮下施用sTNFR。此外，在第-7、0、7、14和21天，经由IV施用抗IL-6R。
对猴进行测试以确定在异种移植动物模型中使用药物活性剂与经ECDI固定的供体细胞两者的功效。在第-1、+7和+14天，经由IV向猴施用三个剂量的50mg/kg抗CD40 Ab2C10，而在第-8、-1、+7和+14天，经由IV向不同的猴施用四个剂量的50mg/kg抗CD40 Ab2C10。
对移植物功能的移植后监测，包括每日上午血糖(AM BG)和下午血糖(PM BG)、每周C肽、每月HbA1c和双月IVGTT，以及对葡萄糖的急性C肽响应和葡萄糖消失率的测定进行测量。成功的移植被定义为在大量减少(≤33％的基线)外源胰岛素或无外源胰岛素情况下维持非禁食BG<200mg/dL。主要功效结果是胰岛移植失败的天数，被定义为血糖水平≥200mg/dL的第一个连续3天(稳定低剂量胰岛素期间或胰岛素中断后)。
在IV葡萄糖耐量试验(IVGTT)中进一步证明移植后的胰岛移植物功能。通过IV摄入一定剂量的葡萄糖，并以一定的间隔检查血液水平。还测量糖尿病诱导前后(STZ前后)血清猪C肽对IV葡萄糖的响应。在+28天对IV葡萄糖的响应指示诱导的糖尿病状况的逆转。
实施例23：通过移植遗传修饰的移植物并施用经ECDI固定的供体细胞来降低接受者中的免疫排斥反应
该实施例示出了通过i)施用经ECDI固定的供体细胞；和ii)对供体进行遗传修饰使得移植物在接受者中诱导低免疫排斥反应或不诱导免疫排斥反应，从而抑制接受来自供体的移植物的接受者中的免疫排斥反应的示例性方法。
通过用经ECDI固定的细胞治疗接受者使需要移植的人类接受者对移植物耐受。耐受后，接受者接受移植物。移植物为来自非人动物，包括但不限于有蹄类动物的细胞、组织和/或器官。这些非人动物为遗传修饰的非人动物。遗传修饰包括至少NLRC5/TAP1敲除。被敲除的其他基因在表1和表2中列出。被过表达的基因在表3和表4中列出。
例如，患有糖尿病的人类接受者移植有一个或多个过表达ICP47的NLRC5/TAP1敲除胰岛细胞。所移植的胰岛细胞过表达编码与人ICP47同源或相同的肽的转基因。该胰岛细胞来自遗传修饰的非人动物，如猪。
移植后，人类接受者具有增加的内源胰岛素水平和更好的葡萄糖耐受性。与移植有野生型胰岛细胞的人类接受者相比，移植有过表达人ICP47的NLRC5敲除胰岛细胞的人类接受者具有显著降低的移植排斥反应，从而需要很少甚至不需要免疫抑制治疗。
实施例24：在接受者缺乏长期和广泛免疫抑制的情况下，在临床环境中防止人类接受者中的排斥反应或延长人类受体中的猪胰岛异种移植物的存活
该实施例示出了在不存在异种移植接受者的长期和广泛免疫抑制的情况下，在临床环境中防止人类接受者中的排斥反应或延长人类接受者中的猪胰岛(和/或其他细胞、组织和器官)异种移植物的存活的示例性方法。该方法包括并整合三个部分：i)具有缺陷和/或降低表达的αGal、MHC I类、补体C3和CXCL10以及转基因表达的HLA-G的基因工程猪胰岛；ii)具有缺陷/降低表达的αGal、Neu5Gc和Sda/CAD以及转基因表达的HLA-G，并且具有或不具有人CD47、人PD-L1、人PD-L2的基因工程化供体凋亡和非凋亡单核细胞(例如，脾细胞)(基因工程化疫苗)；和iii)瞬时免疫抑制的施用，该瞬时免疫抑制包括拮抗性抗CD40 mAb、抗CD20 mAb、雷帕霉素和瞬时消炎治疗包括compstatin(例如，compstatin衍生物APL-2)、抗IL-6受体mAb和可溶性TNF受体。
生成包含被破坏的GGTA1、CMAH和B4GalNT2和表达HLA-G(或HLA-E)、人CD47、人PD-L1和人PD-L2的转基因的疫苗供体猪。这些疫苗供体猪提供具有αGal-、Neu5Gc-、Sda/CAD-缺陷并表达HLA-G、人CD47、人PD-L1和人PD-L2的单核细胞(例如，脾细胞)。通过ECDI固定使一些单核细胞(例如，脾细胞)凋亡。混合凋亡和非凋亡单核细胞(例如，脾细胞)以制备耐受性疫苗。通过进一步破坏疫苗供体猪中的NLRC5(或TAP1-)、C3和CXCL10基因来制备移植物供体猪。移植物供体猪提供用于人类接受者中的移植的细胞、组织或器官(例如，胰岛)。通过克隆，例如，使用体细胞核移植来扩充疫苗供体猪和移植物供体猪的群体。
来自移植物供体猪的移植物被移植到接受者中。来自由疫苗供体猪提供的细胞的耐受性疫苗在移植前一天和移植后7天施用于人类接受者。从移植前的时间点直到移植后第21天，施用免疫抑制剂如α-CD40抗体、α-CD20抗体和雷帕霉素，和/或抗炎剂如compstatin、α-IL-6R抗体和sTNFR。该方法在接受者缺乏长期和广泛免疫抑制的情况下，防止人类接受者中的排斥反应或延长人类接受者中的猪异种移植物(例如，猪胰岛)的存活(图5)
实施例25.GGTA1/NLRC5敲除猪的生成和表征
该实施例示出了用于生成敲除猪的示例性方法。敲除猪可具有以下基因中的两种或更多种的降低的蛋白质表达：NLRC5、TAP1、C3、CXCL10、MICA、MICB、CIITA、CMAH、GGTA1和/或B4GALNT2。这样的敲除猪中的其中一种是使用CRISPR/cas9系统得到的GGTA1/CMAH/NLRC5敲除猪。该猪为移植提供胰岛。具有被破坏的GGTA1/CMAH/NLRC5的猪胰岛具有MHC I类缺陷，并在移植到接受者时诱导低免疫排斥反应或不诱导免疫排斥反应。
胎儿成纤维细胞的转染
将实施例1中生成的、表达靶向GGTA1、CMAH和NLRC5的指导RNA的px330质粒转染到猪胎儿成纤维细胞中。在含有5-10％血清、谷氨酰胺和青霉素/链霉素的DMEM中培养猪胎儿成纤维细胞。根据制造商的说明书，使用Lipofectamine 3000系统(Life Technologies，Grand Island，NY)，用表达靶向GGTA1、CMAH或NLRC5基因的sgRNA和Cas9的两种或三种质粒共转染成纤维细胞。
GGTA1 KO细胞的反选择
转染后4天，收获转染的细胞，并将该细胞用同工凝集素B4(IB4)-生物素进行标记。用生物素偶联的IB4标记表达αGal的细胞，并在磁场中通过链霉亲和素包被的Dynabeads(Life Technologies)来吸取该细胞。从上清液中选出αGal缺陷型细胞。通过显微镜检查细胞。分选后不含或含非常少的结合珠子的细胞被鉴定为阴性细胞。
CRISPR/Cas9靶向的GGTA1和NLRC5基因的DNA测序分析
使用Qiagen DNeasy小提试剂盒提取来自IB4反选择细胞和克隆猪胎儿的基因组DNA。用如表11所示的GGTA1和NLRC5特异性引物对进行PCR。使用DNA聚合酶、dNTPack(NewEngland Biolabs)，并且用于GGTA1的PCR条件是基于对于这些引物理想的退火和解链温度。PCR产物在1％琼脂糖凝胶上进行分离，通过Qiagen凝胶提取试剂盒进行纯化，并用桑格方法(DNA Sequencing Core Facility，明尼苏达大学)进行测序，其中特异性测序引物如表7所示。
体细胞核移植(SCNT)
如Whitworth等人,Biology of Reproduction 91(3):78,1–13,(2014)所述进行SCNT。使用体外成熟卵母细胞(DeSoto Biosciences Inc.，St.Seymour，TN)进行SCNT。通过用移液管在0.1％透明质酸酶中吸取而从卵母细胞中去除卵丘细胞。只有具有正常形态和可见极体的卵母细胞才被选择用于SCNT。将卵母细胞在含有5μg/mL双苯酰亚胺和7.5μg/mL细胞松弛素B的操作培养基(含5％FBS的无Ca的NCSU-23)中温育15min。通过去除第一极体加中期II板使卵母细胞去核。将单个细胞注射到各个去核卵母细胞中，融合，并通过在280mM甘露醇、0.1mM CaCl2和0.05mM MgCl2中施加两个180V的DC脉冲50μsec(BTX细胞电穿孔仪，Harvard Apparatus，Hollison，MA，USA)来同时激活细胞。将激活的胚胎放回具有0.4％牛血清白蛋白(BSA)的NCSU-23培养基中，并在38.5℃、5％CO2下在湿润气氛中培养少于1小时，并转移到代孕猪中。
使用胚胎产生遗传修饰的猪
将用于转移到代孕猪的胚胎加入装有胚胎转移培养基的有盖培养皿中。还使用用于细胞冷冻保存的0.25ml无菌吸管。在25-35℃下进行胚胎的抽吸。
按照以下顺序进行胚胎的抽吸：介质层-空气层-介质层-空气层-胚层-空气层-介质层-空气层-介质层。当使用经EO气体灭菌的吸管时，在胚胎抽吸之前，通过重复抽吸并分配用于胚胎移植的培养基1-3次来洗涤吸管内部。抽吸后，吸管的顶端用塑料盖密封。为了保持该抽吸且密封的吸管无菌，将塑料移液管(Falcon，2ml)切割成比吸管略大的尺寸，放入其中，并用石蜡膜密封。使用便携式培养箱维持密封吸管的温度直到使用之前不久。
准备胚胎和发情期同步化的代孕母体。将通过代孕母体的剖腹手术暴露卵巢从而进行胚胎的转移。麻醉后，将腹部的中线切开以暴露子宫、卵巢、输卵管和伞部。将吸管抽吸的胚胎从便携式培养箱中无菌取出，并插入输卵管入口中。将所插入的吸管移动到壶腹-峡交界区。在插入程序后，使用剪刀在对面的含空气层切割吸管。将1cc注射器安装到切割端，并注入大约0.3cc的空气以将胚胎和培养基从吸管释放到输卵管中。此时，将0.2ml黄色端头的顶端5mm切掉，并使用该切掉的顶端来连接注射器和吸管。
胚胎转移后，将暴露的子宫、卵巢、输卵管和伞部放入腹腔中，并使用可吸收的缝合材料封闭腹部筋膜。然后，用Betadine清洗手术部位，并用抗生素和抗炎镇痛药物进行治疗。对移植有胚胎的代孕母体进行妊娠试验，然后诱导成功妊娠的非人动物进行分娩。
妊娠和胎儿
获得两窝猪胎儿(7只来自妊娠1，5只来自妊娠2)。在第45天(妊娠1)或第43天(妊娠2)收获胎儿，并对胎儿进行DNA和培养细胞分离。将组织碎片和细胞铺在培养基中2天，以使胎儿细胞贴壁并生长。从培养板移出野生型细胞(非遗传修饰的胎儿细胞)和来自妊娠1或妊娠2的胎儿细胞，并将该细胞用与alexa fluor 488偶联的IB4凝集素或与FITC偶联的抗猪MHC I类抗体进行标记。进行流式细胞术分析，并且数据示于图32A：妊娠1或图32B：妊娠2中。每组均包含WT细胞的直方图，以突出显示每组胎儿细胞总体强度的降低。特别感兴趣的是妊娠1中αGal和MHC I类标记的减少，其指示峰值强度的降低。与WT胎儿细胞相比，妊娠2胎儿1和胎儿3具有大幅度减少的αgal标记和显著降低的MHC 1类标记。
胎儿的基因型
使来自胎儿细胞的DNA经受GGTA1(与野猪品种混合染色体1，Sscrofa10.2 NCBI参考序列：NC_010443.4相比)或NLRC5(共有序列)靶区域的PCR扩增，并将所得扩增子在1％琼脂糖凝胶上进行分离(图29A、29B、30A和30B)。通过仅使用来自每个反应的正向引物进行桑格测序来分析扩增子。结果显示为妊娠1胎儿1、2、4、5、6和7在GGTA1靶位点后被截短了6个核苷酸。胎儿3在切割位点后被截短了17个核苷酸，继以2,511(668-3179)个核苷酸缺失，继以单碱基置换。包含来自靶基因的两个拷贝的等位基因的单测序实验的截短、缺失和置换只能表明发生了基因修饰，但不能揭示每个等位基因的确切序列。从这一分析来看，所有7个胎儿似乎都含有单个等位基因修饰。来自妊娠1的胎儿的NLRC5靶位点的序列分析不能显示一致的比对，表明了测序反应中未知的复杂性或使桑格测序反应和分析复杂化的NLRC5等位基因之间不同的DNA修饰。妊娠2胎儿DNA样品1、3、4和5从GGTA1基因靶位点截短了3个核苷酸。胎儿2在桑格测序中具有变异性，表明DNA突变的复杂变异性或样品质量差。然而，胎儿DNA模板质量足以用来进行上述GGTA1基因筛选实验。NLRC5基因扩增子均在NLRC5基因切割位点的下游被截短了120个核苷酸。
从后肢活检物分离胎儿DNA(来自野生型(WT)对照，胎儿1-7来自妊娠1)，并通过PCR扩增靶基因NLRC5和GGTA。将PCR产物在1％琼脂糖凝胶上进行分离，并通过荧光DNA染色进行可视化。WT泳道中的扩增子条带表示未修饰的DNA序列。扩增子大小的增加或减少分别表明扩增子内的插入或缺失。一个样品中等位基因之间的DNA修饰的变异可能使条带看上去更加扩散。通过1％琼脂糖凝胶可能解决DNA修饰中的微小变异。结果在图31的A图-B图中示出。NLRC5凝胶(妊娠1的胎儿1、3和4；图31的A图底部)中条带的缺乏表明，对靶区域的修饰破坏了DNA扩增引物的结合。GGTA1靶向实验中所有条带的存在表明，DNA质量足以在NLRC5靶向PCR反应中生成DNA扩增子。妊娠1的胎儿1、2、4和5(图31的A图，顶部)具有较大的GGTA1扩增子，表明了在靶区域内的插入。对于妊娠1的胎儿3(图31的A图，顶部)，GGTA1扩增子比WT对照迁移得更快，表明了在靶区域内的缺失。对于妊娠1的胎儿6和7(图31的A图，底部)，NLRC5扩增子比WT迁移得更快，表明了在靶区域内的缺失。与WT对照相比，妊娠2的胎儿1-5(图31的B图，顶部)GGTA1扩增子难以通过大小来解释并且是扩散的。与野生型对照相比，胎儿1-5(图31的B图，底部)NLRC5扩增子的大小和密度均一。
鉴于αGal和MHC 1类流式细胞术标记的表型结果的变化，GGTA1和NLRC5基因中的双等位基因突变存在相当大的变化。该观察结果得到了图29A-29B、图30A-30B、图31的A图-B图和图32A-32B的琼脂糖凝胶中的条带大小差异、截短的基因产物和测序困难(sequencing challenges)的支持。进行单个等位基因的克隆以完全破译序列修饰。然而，胎儿的表型、DNA测序和功能分析支持在胎儿猪中产生了双等位基因的GGTA1和NLRC5基因修饰。
基因敲除对人免疫细胞增殖的影响
接下来，利用来自妊娠1的胎儿3的细胞，进行共培养测定以评估降低的MHC I类表达对人免疫细胞增殖的影响。
混合淋巴细胞反应(MLR)
在平底96孔板中进行共培养。使用0.3-0.9×105个细胞/孔的用羧基荧光素琥珀酰亚胺酯(CFSE)(2.5μM/ml)标记的人PBMC作为应答物。使用0.1-0.3×105个细胞/孔的野生型或猪成纤维细胞(来自野生型猪或GGTA1/NLRC5敲除胎儿)作为刺激物，其中刺激物-应答物比例为1:1、1:5和1:10。在所有MLR测定中进行MLR共培养4天。在另一个平行实验中，用植物血凝素(PHA)(2ug/ml)刺激总PBMC细胞作为阳性对照。
将培养的细胞洗涤并用抗CD3抗体、抗CD4抗体和抗CD8抗体染色，然后进行甲醛固定并洗涤。使用BD FACS Canto II流式细胞仪来评估相比于未修饰的猪成纤维细胞，对来自GGTA1/NLRC5敲除胎儿的成纤维细胞产生应答的CD8+和CD4+T细胞的增殖能力。使用FACSdiva/Flow Jo软件(Tri star，San Diego，CA，USA)分析数据，并在预先门控的CD8 T细胞和CD4T细胞上确定CFSE暗/低的百分比。
人CD8+细胞和CD4+T细胞对野生型和GGTA1/NLRC5敲除胎儿细胞的增殖应答在图33A-33B中示出。在增殖评估之前，细胞被门控为CD4+或CD8+(图33A)。与野生型胎儿细胞相比，用具有GGTA1/NLRC5敲除成纤维细胞的胎儿细胞刺激处理后，CD8 T细胞增殖降低。当以1:1的比例用GGTA1/NLRC5敲除胎儿细胞处理人响应者时，观察到几乎55％的CD8+T细胞增殖降低(图33B)。野生型胎儿细胞引发人CD8+T细胞中17.2％的增殖，而来自胎儿3(妊娠1)的GGTA1/NLRC5敲除胎儿细胞仅诱导7.6％的增殖(图33B)。1:5和1:10比例的CD8+T细胞增殖应答与野生型胎儿细胞相比没有观察到差异(图33B)。与野生型胎儿细胞相比，没有观察到响应于GGTA1/NLRC5敲除的CD4+T细胞增殖中的变化(图33B)。
尽管本文已经示出并描述了一些实施方案，但这样的实施方案仅以示例的方式提供。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员现将想到许多变化、改变和替代。应当理解，本文所述的本发明实施方案的各种替代方案将用于实施本发明。

Claims (21)

1.耐受性方案在制备用于在受试者中产生对抗原或抗原表位的耐受性的一种或更多种组合物中的用途，其中所述耐受性方案包括：
(a)耐受性细胞疫苗，其中所述耐受性细胞疫苗包含凋亡细胞的群体，任选地其中所述凋亡细胞的群体与交联剂化学地交联；
(b)mTOR抑制剂；
(c)肿瘤坏死因子α抑制剂；
(d)白介素6抑制剂；和
(e)抗CD40剂或抗CD154剂；
其中所述耐受性方案被配制为一种或更多种组合物，所述一种或更多种组合物在向受试者施用后引起与不存在所述施用的受试者中的T细胞的活化相比对所述受试者中的抗原或抗原表位有特异性的T细胞的活化降低。
2.根据权利要求1所述的用途，其中所述凋亡细胞的群体包括遗传修饰的细胞的群体。
3.根据权利要求2所述的用途，其中所述遗传修饰的细胞的群体包括诱导性多能干细胞(iPSC)的群体或白细胞的群体。
4.根据权利要求3所述的用途，其中所述白细胞的群体包含从需要用所述耐受性方案治疗的受试者获得的B细胞。
5.根据权利要求1所述的用途，其中所述凋亡细胞的群体与所述交联剂化学地交联，并且其中所述交联剂包括碳二亚胺。
6.根据权利要求5所述的用途，其中所述碳二亚胺包括1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺(ECDI)、N,N’-二异丙基碳二亚胺(DIC)或N,N’-二环己基碳二亚胺(DCC)。
7.根据权利要求1所述的用途，其中所述白介素6抑制剂是抗IL-6抗体或抗IL-6受体抗体。
8.根据权利要求1所述的用途，其中所述抗CD40剂是抗CD40抗体。
9.根据权利要求1所述的用途，其中所述凋亡细胞的群体来源于劳亚兽总目的成员或非人灵长类动物。
10.根据权利要求9所述的用途，其中所述凋亡细胞的群体包括猪细胞的群体。
11.根据权利要求9所述的用途，其中所述凋亡细胞的群体还包含编码以下的基因中的破坏：糖蛋白半乳糖基转移酶α1,3(GGTA1)、β1,4N-乙酰氨基半乳糖基转移酶(B4GALNT2)、NOD样受体家族CARD结构域包含分子5(NLRC5)、推定的胞苷一磷酸-N-乙酰神经氨酸羟化酶样蛋白(CMAH)、补体成分3(C3)或它们的组合。
12.用于在受试者中产生对抗原或抗原表位的耐受性的耐受性方案，所述耐受性方案包括：
(a)耐受性细胞疫苗，其中所述耐受性细胞疫苗包含凋亡细胞的群体，任选地其中所述凋亡细胞的群体与交联剂化学地交联；
(b)mTOR抑制剂；
(c)肿瘤坏死因子α抑制剂；
(d)白介素6抑制剂；和
(e)抗CD40剂或抗CD154剂；
其中所述耐受性方案被配制为一种或更多种组合物，所述一种或更多种组合物在向受试者施用后引起与不存在所述施用的受试者中的T细胞的活化相比对所述受试者中的抗原或抗原表位有特异性的T细胞的活化降低。
13.根据权利要求12所述的耐受性方案，其中所述凋亡细胞的群体与所述交联剂化学地交联，其中所述交联剂包括1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺(ECDI)、N,N’-二异丙基碳二亚胺(DIC)或N,N’-二环己基碳二亚胺(DCC)。
14.根据权利要求12所述的耐受性方案，其中所述凋亡细胞的群体来源于诱导性多能干细胞。
15.根据权利要求12所述的耐受性方案，其中所述凋亡细胞的群体包含从需要用所述耐受性方案治疗的受试者获得的B细胞。
16.根据权利要求12所述的耐受性方案，其中所述白介素6抑制剂是抗IL-6抗体或抗IL-6受体抗体。
17.根据权利要求12所述的耐受性方案，其中所述抗CD40剂是抗CD40抗体。
18.根据权利要求12所述的耐受性方案，其中所述凋亡细胞的群体来源于劳亚兽总目的成员或非人灵长类动物。
19.根据权利要求18所述的耐受性方案，其中所述凋亡细胞的群体包括猪细胞的群体。
20.根据权利要求18所述的耐受性方案，其中所述凋亡细胞的群体还包含编码以下的基因中的破坏：糖蛋白半乳糖基转移酶α1,3(GGTA1)、β1,4N-乙酰氨基半乳糖基转移酶(B4GALNT2)、NOD样受体家族CARD结构域包含分子5(NLRC5)、推定的胞苷一磷酸-N-乙酰神经氨酸羟化酶样蛋白(CMAH)、补体成分3(C3)或它们的组合。
21.权利要求12所述的耐受性方案在制备用于治疗状况的一种或更多种组合物中的用途。
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