JP2018007589A - Method for screening cell strain capable of in vivo cloning, method for producing cell strain capable of in vivo cloning, cell strain, in vivo cloning method, and kit for performing in vivo cloning - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for screening cell strains capable of in vivo cloning with high efficiency.SOLUTION: The present invention provides a method for screening cell strains capable of in vivo cloning, the method including a first selection step for evaluating cell strains for the presence or absence of xthA gene, and selecting a cell strain having xthA gene.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニングするための方法、インビボクローニング可能な細胞株の製造方法、細胞株、インビボクローニング方法、及びインビボクローニングを行うためのキットに関する。   The present invention relates to a method for screening a cell line capable of in vivo cloning, a method for producing a cell line capable of in vivo cloning, a cell line, a method for in vivo cloning, and a kit for performing in vivo cloning.

従来のDNAクローニング技術では、目的のDNAを制限酵素及びDNAリガーゼ等を用いて発現ベクターに組み込み、目的のDNAを挿入した発現ベクターを大腸菌等の宿主細胞に導入し発現させる(形質転換させる)ことで、目的のDNAをクローニングすることが一般的であった。   In conventional DNA cloning technology, the target DNA is incorporated into an expression vector using a restriction enzyme and DNA ligase, etc., and the expression vector into which the target DNA is inserted is introduced into a host cell such as Escherichia coli for expression (transformation). Therefore, it has been common to clone the DNA of interest.

近年、相同な配列間の組換え反応を利用して目的のDNAをベクターへクローニングする方法、いわゆる、シームレスクローニングが活用されている(例えば、特許文献1参照。)。シームレスクローニングでは、まず、20bp程度の相同な配列を付加したプライマーを合成し、目的のDNA及び発現ベクターをそれぞれPCR法により増幅させる。次いで、出芽酵母、又はRecETシステムが構築された大腸菌株に相同配列を有する目的のDNA及び発現ベクターを導入し発現させることで、目的のDNAをクローニングすることができる。このように、酵母や大腸菌等の細胞内で目的のDNAをクローニングさせることをインビボクローニングと呼ぶ。
出芽酵母では、細胞内で相同組換えの活性が非常に高いため、容易にシームレスクローニングを行うことができる(例えば、非特許文献1参照。)。
また、RecETシステムが構築された大腸菌株では、Racプロファージ領域のRecE、RecTレコンビナーゼが過剰発現しており、このRecE、RecTレコンビナーゼにより大腸菌細胞内で相同組換えの効率が高まり、シームレスクローニングを行うことができる(例えば、特許文献2、特許文献3、及び非特許文献2参照。)。
In recent years, a method of cloning a target DNA into a vector using a recombination reaction between homologous sequences, so-called seamless cloning has been utilized (for example, see Patent Document 1). In seamless cloning, first, a primer to which a homologous sequence of about 20 bp is added is synthesized, and the target DNA and expression vector are each amplified by PCR. Subsequently, the target DNA can be cloned by introducing and expressing the target DNA and expression vector having homologous sequences in a budding yeast or an Escherichia coli strain in which the RecET system is constructed. Thus, cloning of a target DNA in cells such as yeast and E. coli is called in vivo cloning.
Since budding yeast has very high activity of homologous recombination in cells, seamless cloning can be easily performed (see, for example, Non-Patent Document 1).
In addition, in the E. coli strain in which the RecET system has been constructed, RecE and RecT recombinases in the Rac prophage region are overexpressed, and this RecE and RecT recombinase enhances the efficiency of homologous recombination in E. coli cells and performs seamless cloning. (See, for example, Patent Document 2, Patent Document 3, and Non-Patent Document 2.)

最近では、相同配列を有する複数の目的のDNA及び発現ベクターを大腸菌DH5α株に直接導入し発現させることで、目的のDNAをクローニングできることが報告されている(例えば、非特許文献3参照。)。   Recently, it has been reported that a target DNA can be cloned by directly introducing and expressing a plurality of target DNAs having homologous sequences and expression vectors in E. coli DH5α strain (see, for example, Non-Patent Document 3).

米国特許出願公開第2002/0165175号明細書US Patent Application Publication No. 2002/0165175 米国特許出願公開第2010/0317061号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0317061 米国特許出願公開第2013/0210681号明細書US Patent Application Publication No. 2013/0210681

Ma, H., et al., “Plasmid construction by homologous recombination in yeast”, GENE, vol.58, p201-216, 1987.Ma, H., et al., “Plasmid construction by homologous recombination in yeast”, GENE, vol.58, p201-216, 1987. Oliner, J. D., et al., “In vivo cloning of PCR products in E.coli”, NUCLEIC. ACIDS. RES., vol.21, no.22, p5192-5197, 1993.Oliner, J. D., et al., “In vivo cloning of PCR products in E. coli”, NUCLEIC. ACIDS. RES., Vol.21, no.22, p5192-5197, 1993. Kostylev, M., et al., “Cloning Should Be Simple: Escherichia coli DH5α-Mediated Assembly of Multiple DNA Fragments with Short End Homologies”, PLOS ONE, 2015, DOI: 10.1371/journal.pone.0137466.Kostylev, M., et al., “Cloning Should Be Simple: Escherichia coli DH5α-Mediated Assembly of Multiple DNA Fragments with Short End Homologies”, PLOS ONE, 2015, DOI: 10.1371 / journal.pone.0137466.

非特許文献1に記載の方法では、出芽酵母の細胞内において、クローニングされた目的のDNAが挿入されたベクターが不安定であるため、さらに大腸菌等の細胞株に導入し、クローニングする必要がある。
また、特許文献2、特許文献3、及び非特許文献2に記載の方法では、RecETシステムを有する大腸菌株を用いる必要があり、さらに、プラスミドDNA同士で相同組換えが起こり、ダイマー、又はマルチマーを形成されるという課題を有する。
さらに、非特許文献3に記載の方法では、大腸菌DH5α株を用いて直接目的のDNAをクローニングできることは報告されているが、そのメカニズムは明らかにされていない。また、非特許文献3に記載の方法では、クローニング効率が低く、よりクローニング効率の高い細胞株が求められていた。
In the method described in Non-Patent Document 1, since the vector into which the cloned target DNA is inserted is unstable in the budding yeast cell, it must be further introduced into a cell line such as Escherichia coli and cloned. .
In addition, in the methods described in Patent Document 2, Patent Document 3, and Non-Patent Document 2, it is necessary to use an E. coli strain having a RecET system. Furthermore, homologous recombination occurs between plasmid DNAs, and dimers or multimers are obtained. It has the problem of being formed.
Furthermore, in the method described in Non-Patent Document 3, it has been reported that the target DNA can be directly cloned using Escherichia coli DH5α strain, but the mechanism has not been clarified. In the method described in Non-Patent Document 3, a cell line with low cloning efficiency and higher cloning efficiency has been demanded.

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、高効率でインビボクローニング可能な細胞株のスクリーニング方法を提供する。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a screening method for cell lines that can be cloned in vivo with high efficiency.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、大腸菌等の細胞株がhsdR遺伝子の機能が失われており、xthA遺伝子を有することによって、高効率で相同組換えが起こり、高効率でインビボクローニングが可能であることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that cell lines such as E. coli have lost the function of the hsdR gene, and having the xthA gene results in highly efficient homologous recombination. The inventors have found that in vivo cloning can be performed efficiently, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は以下の態様を含む。
[1]インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニングするための方法であって、細胞株について、xthA遺伝子の有無を評価し、xthA遺伝子を有する細胞株を選択する第1の選択工程を備えることを特徴とする方法。
[2]さらに、前記第1の選択工程の後に、hsdR遺伝子の有無を評価し、hsdR遺伝子の全部又は一部の機能が失われた細胞株を選択する第2の選択工程を備える[1]に記載の方法。
[3]前記細胞株が大腸菌又は哺乳動物細胞に由来するものである[1]又は[2]に記載の方法。
[4]インビボクローニング可能な細胞株の製造方法であって、xthA遺伝子を細胞株の染色体に挿入し、xthA遺伝子を高発現させる挿入工程を備えることを特徴とする製造方法。
[5]さらに、前記細胞株がhsdR遺伝子を有する場合に、前記挿入工程の後、又は同時に、前記hsdR遺伝子の全部又は一部の機能が失わせる欠損工程を備える[4]に記載の製造方法。
[6]前記細胞株が大腸菌又は哺乳動物細胞に由来するものである[4]又は[5]に記載の製造方法。
[7]xthA遺伝子を有し、hsdR遺伝子の全部又は一部の機能が失われたことを特徴とする細胞株。
[8]前記細胞株が、大腸菌又は哺乳動物細胞に由来するものである[7]に記載の細胞株。
[9][1]〜[3]のいずれか一つに記載の方法、又は[4]〜[6]のいずれか一つに記載の製造方法を用いて、インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニング、又は製造した後、得られた細胞株に、発現ベクターと、5’末端領域及び3’末端領域に前記発現ベクター上の挿入を行う部位と相同な塩基配列を有する目的の二本鎖DNAとを導入する導入工程と、前記導入工程後、前記細胞株を培養し、前記目的の二本鎖DNAを相同組換えにより前記発現ベクターに挿入する挿入工程と、を備えることを特徴とするインビボクローニング方法。
[10]インビボクローニングを行うためのキットであって、[7]又は[8]に記載の細胞株を備えることを特徴とするキット。
That is, the present invention includes the following aspects.
[1] A method for screening a cell line that can be cloned in vivo, comprising the first selection step of evaluating the presence or absence of an xthA gene in the cell line and selecting a cell line having the xthA gene. And how to.
[2] Further, after the first selection step, a second selection step of evaluating the presence or absence of the hsdR gene and selecting a cell line in which all or a part of the function of the hsdR gene has been lost is provided [1]. The method described in 1.
[3] The method according to [1] or [2], wherein the cell line is derived from Escherichia coli or a mammalian cell.
[4] A method for producing a cell line capable of in vivo cloning, comprising a step of inserting an xthA gene into a chromosome of the cell line and highly expressing the xthA gene.
[5] The production method according to [4], further comprising a deletion step in which all or a part of the function of the hsdR gene is lost after or simultaneously with the insertion step when the cell line has the hsdR gene. .
[6] The production method according to [4] or [5], wherein the cell line is derived from Escherichia coli or a mammalian cell.
[7] A cell line having an xthA gene and having lost all or part of the function of the hsdR gene.
[8] The cell line according to [7], wherein the cell line is derived from Escherichia coli or a mammalian cell.
[9] Screening of cell lines capable of in vivo cloning using the method according to any one of [1] to [3] or the production method according to any one of [4] to [6] Or after the production, to the obtained cell line, an expression vector and a target double-stranded DNA having a base sequence homologous to the site to be inserted on the expression vector in the 5 ′ terminal region and the 3 ′ terminal region; In vivo cloning, comprising: an introduction step of introducing a target cell; and an insertion step of culturing the cell line after the introduction step and inserting the target double-stranded DNA into the expression vector by homologous recombination Method.
[10] A kit for performing in vivo cloning, comprising the cell line according to [7] or [8].

本発明によれば、高効率でインビボクローニング可能な細胞株のスクリーニング方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a screening method for cell lines that can be cloned in vivo with high efficiency.

xthA遺伝子を有する細胞内での相同組換えのメカニズムを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mechanism of the homologous recombination in the cell which has xthA gene. 実施例1における各大腸菌株でのクロラムフェニコール及びアンピシリンを含むLB寒天培地のプレート1枚あたりのコロニー数を示すグラフである。It is a graph which shows the number of colonies per plate of LB agar medium containing chloramphenicol and ampicillin in each E. coli strain in Example 1. 実施例2における各大腸菌株でのクロラムフェニコール及びアンピシリンを含むLB寒天培地のプレート1枚あたりのコロニー数を示すグラフである。It is a graph which shows the number of colonies per plate of LB agar medium containing chloramphenicol and ampicillin in each Escherichia coli strain in Example 2. 実施例2における各大腸菌株でのクロラムフェニコール及びアンピシリンを含むLB寒天培地のプレート1枚あたりのコロニー数を示すグラフである。It is a graph which shows the number of colonies per plate of LB agar medium containing chloramphenicol and ampicillin in each Escherichia coli strain in Example 2.

<<インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニングするための方法>>
<第一実施形態>
一実施形態において、本発明は、インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニングするための方法であって、細胞株について、xthA遺伝子の有無を評価し、xthA遺伝子を有する細胞株を選択する第1の選択工程を備える方法を提供する。
<< Method for screening cell lines capable of in vivo cloning >>
<First embodiment>
In one embodiment, the present invention is a method for screening a cell line that can be cloned in vivo, wherein the cell line is evaluated for the presence of the xthA gene and a cell line having the xthA gene is selected. A method comprising the steps is provided.

本実施形態のスクリーニング方法によれば、高効率でインビボクローニング可能な細胞株を得ることができる。   According to the screening method of this embodiment, a cell line capable of in vivo cloning with high efficiency can be obtained.

本実施形態におけるスクリーニング対象となる細胞株としては、通常、宿主細胞としてDNAクローニング及びタンパク質発現系として用いられるものであればよく、その由来となる生物種は限定されない。細胞株の由来となる生物種としては、例えば、大腸菌、枯草菌、酵母、昆虫細胞、植物細胞、動物細胞(特に、哺乳動物細胞)等が挙げられ、これらに限定されない。中でも、細胞株の由来となる生物種としては、取扱いの容易さから、大腸菌又は哺乳動物細胞であることが好ましく、大腸菌であることがより好ましい。
なお、本明細書において、「インビボクローニング」とは、細胞内で目的のDNAをクローニングする技術を意味する。
本実施形態のスクリーニング方法について、以下に詳細を説明する。
The cell line to be screened in this embodiment is not particularly limited as long as it is usually used as a host cell as a DNA cloning and protein expression system. Examples of the biological species from which the cell line is derived include, but are not limited to, Escherichia coli, Bacillus subtilis, yeast, insect cells, plant cells, animal cells (particularly mammalian cells), and the like. Among them, the biological species from which the cell line is derived is preferably Escherichia coli or a mammalian cell, more preferably Escherichia coli, from the viewpoint of ease of handling.
In the present specification, “in vivo cloning” means a technique for cloning a target DNA in a cell.
Details of the screening method of this embodiment will be described below.

[第1の選択工程]
まず、細胞株について、xthA遺伝子の有無を評価し、xthA遺伝子を有する細胞株を選択する。
[First selection step]
First, the presence or absence of the xthA gene is evaluated for the cell line, and a cell line having the xthA gene is selected.

一般に、xthA遺伝子は、二本鎖DNAの3’−OH末端から5’−モノヌクレオチドを遊離させる3’→5’エキソヌクレアーゼをコードする遺伝子であり、遺伝子産物である3’→5’エキソヌクレアーゼは、損傷を受けて、DNAグリコシラーゼの活性により除去された塩基を有するDNAや、自然に塩基が欠損したDNAを修復する機能を有する。   In general, the xthA gene is a gene encoding 3 ′ → 5 ′ exonuclease that liberates 5′-mononucleotide from the 3′-OH end of double-stranded DNA, and the gene product 3 ′ → 5 ′ exonuclease. Has a function of repairing DNA that has been damaged and has a base removed by the activity of DNA glycosylase, or a DNA that is naturally deficient in base.

本実施形態のスクリーニング対象となる細胞株において、xthA遺伝子を有することにより、3’→5’エキソヌクレアーゼを発現することができる。
図1は、xthA遺伝子を有する細胞内での相同組換えのメカニズムを模式的に示す図である。図1において、相同配列を有する部位3a及び3bのうち、相同配列を有する部位3bにおける相同組換えのメカニズムを示している。また、相同配列を有する部位3bにおける相同配列を配列Xとした場合、目的の二本鎖DNA1(以下、「dsDNA」と称する場合がある。)及びベクターにおいて、相同配列を有する部位3bは、配列Xを有する部位3b−1と、配列Xと相補的な配列を有する部位3b−2とからなる。
まず、発現した3’→5’エキソヌクレアーゼ4は、目的のdsDNA1及びベクター2が導入された細胞内において、目的のdsDNA1の3’末端から内側へ向かって配列Xを有する部位3b−1を分解し、配列Xと相補的な配列を有する部位3b−2を含む末端部に1本鎖領域を生成する。また、3’→5’エキソヌクレアーゼ4は、ベクター2の3’末端から内側へ向かって配列Xと相補的な配列を有する部位3b−2を分解し、配列Xを有する部位3b−1を含む末端部に1本鎖領域を生成する。その結果、目的のdsDNA1の配列Xと相補的な配列を有する部位3b−2を含む末端部と、ベクター2の配列Xを有する部位3b−1を含む末端部とがアニールする。次いで、細胞内に存在するDNAポリメラーゼ5によりニックが埋められ、DNAリガーゼ6により結合される。逆側の相同配列を有する部位3aを含む末端部でも同様のメカニズムで相同組換えが行われているため、その結果、目的の二本鎖DNAがベクターに挿入される。
よって、xthA遺伝子を有する細胞株を選択することで、高効率で相同組換えが行われ、目的の二本鎖DNAが挿入されたベクターを得ることができ、高効率でインビボクローニングを行うことができる。
In the cell line to be screened in the present embodiment, the 3 ′ → 5 ′ exonuclease can be expressed by having the xthA gene.
FIG. 1 is a diagram schematically showing the mechanism of homologous recombination in a cell having an xthA gene. FIG. 1 shows the mechanism of homologous recombination at the site 3b having the homologous sequence among the sites 3a and 3b having the homologous sequence. Further, when the homologous sequence in the site 3b having a homologous sequence is the sequence X, in the target double-stranded DNA 1 (hereinafter sometimes referred to as “dsDNA”) and the vector, the site 3b having the homologous sequence has the sequence It consists of site 3b-1 having X and site 3b-2 having a sequence complementary to sequence X.
First, the expressed 3 ′ → 5 ′ exonuclease 4 degrades the site 3b-1 having the sequence X inward from the 3 ′ end of the target dsDNA1 in the cell into which the target dsDNA1 and the vector 2 have been introduced. Then, a single-stranded region is generated at the end including the site 3b-2 having a sequence complementary to the sequence X. In addition, 3 ′ → 5 ′ exonuclease 4 includes site 3b-1 having sequence X by decomposing site 3b-2 having a sequence complementary to sequence X inward from the 3 ′ end of vector 2. A single-stranded region is generated at the end. As a result, the terminal part including the site 3b-2 having a sequence complementary to the sequence X of the target dsDNA1 and the terminal part including the site 3b-1 having the sequence X of the vector 2 are annealed. Next, the nick is filled with DNA polymerase 5 present in the cell and bound by DNA ligase 6. Since the homologous recombination is also performed by the same mechanism at the terminal portion including the site 3a having the opposite homologous sequence, the target double-stranded DNA is inserted into the vector as a result.
Therefore, by selecting a cell line having the xthA gene, homologous recombination can be performed with high efficiency, and a vector into which the target double-stranded DNA has been inserted can be obtained. In vivo cloning can be performed with high efficiency. it can.

xthA遺伝子の有無を評価する方法としては、公知の方法を用いて行えばよく、例えば、細胞株からDNAを抽出し、xthA遺伝子に対するプライマーセットを用いたPCR法により、xthA遺伝子を増幅し、アガロースゲルにより分離し、エチジウムブロマイド等のインターカレーターによる染色を行い、紫外線を照射して検出する方法を用いればよい。
又は、例えば、細胞株からDNAを抽出し、xthA遺伝子に対するプライマーセットを用いたリアルタイムPCR法により、反応液に予め蛍光プローブ又は蛍光色素を添加し、リアルタイムでxthA遺伝子の増幅をモニタリングしながら定量的に検出する方法を用いればよい。
As a method for evaluating the presence or absence of the xthA gene, a known method may be used. For example, DNA is extracted from a cell line, the xthA gene is amplified by a PCR method using a primer set for the xthA gene, and agarose is used. A method of separating by gel, performing staining with an intercalator such as ethidium bromide, and irradiating with ultraviolet rays may be used.
Alternatively, for example, by extracting DNA from a cell line, adding a fluorescent probe or fluorescent dye to the reaction solution in advance by real-time PCR using a primer set for the xthA gene, and quantitatively monitoring the amplification of the xthA gene in real time A detection method may be used.

又は、例えば、細胞株からRNAを抽出し、xthA遺伝子から転写されたmRNAを逆転写酵素及びxthA遺伝子に対するプライマーセットを用いたRT−PCR法により、mRNAから変換されたcDNAを増幅し、上述の検出法(アガロースゲル分離後のインターカレーターによる染色法、又は蛍光プローブ又は蛍光色素を用いたリアルタイムでの検出法)により、検出する方法を用いればよい。   Alternatively, for example, RNA is extracted from a cell line, mRNA transcribed from the xthA gene is amplified by RT-PCR using a reverse transcriptase and a primer set for the xthA gene, and the cDNA converted from the mRNA is amplified as described above. A detection method may be used by a detection method (a staining method using an intercalator after agarose gel separation, or a real-time detection method using a fluorescent probe or fluorescent dye).

[第2の選択工程]
次いで、さらに、前記第1の選択工程の後に、hsdR遺伝子の有無を評価し、hsdR遺伝子の全部又は一部の機能が失われた細胞株を選択する第2の選択工程を備えることが好ましい。
[Second selection step]
Next, it is preferable that the method further comprises a second selection step after the first selection step for evaluating the presence or absence of the hsdR gene and selecting a cell line that has lost all or part of the function of the hsdR gene.

一般に、hsdR遺伝子は、特定の塩基配列を切断する制限酵素をコードする遺伝子であって、hsdM遺伝子がコードするメチル化修飾酵素、及びhsdS遺伝子がコードするメチル化認識タンパク質と共に、制限−修飾システムを担う。この制限−修飾システムでは、細胞内において、特定の塩基配列の片側のみがメチル化されている(宿主細胞中の染色体のDNA複製の間に起こるように片側だけがメチル化されている)場合、制限−修飾システムにおけるメチル化修飾酵素が働き、特定の塩基配列を切断から守る。一方、その特定の塩基配列がいずれの鎖においてもメチル化されていない場合、制限−修飾システムにおける制限酵素が働き、特定の塩基配列を切断する。
通常、外来DNAである目的の二本鎖DNA及びベクターは、特定の塩基配列を有する場合、いずれの鎖においても該配列はメチル化されていないため、上記制限−修飾システムにより切断される。
よって、hsdR遺伝子の機能が破壊又は欠損している細胞株を選択することで、外来DNAである目的の二本鎖DNA及びベクターが上記制限−修飾システムによる切断を受けないため、高効率で相同組換えが行われ、目的の二本鎖DNAが挿入されたベクターを得ることができ、高効率でインビボクローニングを行うことができる。
In general, the hsdR gene is a gene encoding a restriction enzyme that cleaves a specific base sequence, and includes a methylation-modifying enzyme encoded by the hsdM gene and a methylation recognition protein encoded by the hsdS gene. Bear. In this restriction-modification system, when only one side of a specific nucleotide sequence is methylated in a cell (only one side is methylated as occurs during chromosomal DNA replication in the host cell), Methylation-modifying enzymes in the restriction-modification system work to protect specific base sequences from cleavage. On the other hand, when the specific base sequence is not methylated in any chain, the restriction enzyme in the restriction-modification system works to cut the specific base sequence.
Usually, when the target double-stranded DNA and vector that are foreign DNA have a specific base sequence, the sequence is not methylated in any strand, and thus is cleaved by the restriction-modification system.
Therefore, by selecting a cell line in which the function of the hsdR gene is disrupted or deleted, the target double-stranded DNA and vector, which are foreign DNA, are not cleaved by the restriction-modification system. Recombination is performed to obtain a vector into which the target double-stranded DNA has been inserted, and in vivo cloning can be performed with high efficiency.

本明細書において、「機能の全部又は一部が失われた」とは、標的遺伝子(本実施形態においては、hsdR遺伝子)が、変更、削除、置換或いは挿入等される、又は相同組換えされることにより、本来の標的遺伝子(本実施形態においては、hsdR遺伝子)が欠損、欠失又は変化し、標的遺伝子(本実施形態においては、hsdR遺伝子)の全部又は一部が発現できず、標的遺伝子(本実施形態においては、hsdR遺伝子)の生理的機能の全部又は一部を果たすことができない状態を意味する。「機能の全部又は一部が失われた」状態において、相同染色体上の標的遺伝子(本実施形態においては、hsdR遺伝子)の片方が欠損、欠失又は変化していてもよく、両方が欠損、欠失又は変化していてもよい。   In the present specification, “all or part of the function is lost” means that the target gene (in the present embodiment, the hsdR gene) is altered, deleted, replaced, inserted, or the like, or homologously recombined. As a result, the original target gene (hsdR gene in this embodiment) is deleted, deleted or changed, and all or part of the target gene (hsdR gene in this embodiment) cannot be expressed. It means a state in which all or part of the physiological function of the gene (in this embodiment, the hsdR gene) cannot be performed. In a state where “all or part of the function has been lost”, one of the target genes (hsdR gene in the present embodiment) on the homologous chromosome may be deleted, deleted or changed, and both may be deleted. It may be deleted or changed.

本明細書において、変更、削除、置換若しくは挿入等される、又は相同組換えされることを「遺伝子を改変する」と称する場合がある。
本明細書において、上述の用語「変更」、「削除」、「挿入」及び「置換」等の遺伝子改変手段は、限定した意味で使用されているものではない。また、いずれかの遺伝子改変手段に厳密に区別して使用する意図で用いる必要もなく、結果としていずれかの遺伝子改変手段によりhsdR遺伝子が改変されてhsdR遺伝子の発現が抑制され、その機能の全部又は一部が不能になっていることを意味するものとして使用される。しかしながら、上述の手段は、一般的には、後述のような意味として使用しているものと理解することができる。
In the present specification, changes, deletions, substitutions, insertions, or the like, or homologous recombination may be referred to as “modifying a gene”.
In the present specification, the means for genetic modification such as the terms “change”, “deletion”, “insertion” and “replacement” are not used in a limited sense. Moreover, it is not necessary to use it with the intention of strictly distinguishing it from any of the genetic modification means, and as a result, the hsdR gene is modified by any of the genetic modification means to suppress the expression of the hsdR gene, and all of its functions or Used to mean that some is disabled. However, it can be understood that the above-described means are generally used as described below.

つまり、一般的には、ゲノムDNAの「変更」とは、標的遺伝子のゲノムDNAフラグメントの1つ又はそれ以上の塩基が変更して、標的遺伝子の発現産物の全部又は一部が機能しないようにすることを意味する。
ゲノムDNAの「削除」とは、標的遺伝子のゲノムDNAフラグメントの全部又は一部を欠失させることにより、標的遺伝子の発現産物の全部或いは一部が機能しない、又は存在しないようにすることを意味する。
ゲノムDNAの「置換」とは、標的遺伝子のゲノムDNAフラグメントの全部又は一部を標的遺伝子とは関連しない別個の配列により置換し、標的遺伝子の発現産物の全部或いは一部が機能しない、又は存在しないようにすることを意味する。
ゲノムDNAの「挿入」とは、標的遺伝子中に、それ以外の配列を有するDNAを挿入することにより、当該標的遺伝子以外のDNAを挿入した標的遺伝子の発現産物の全部或いは一部が機能しない、又は存在しないようにすることを意味する。
また、遺伝子の変更、削除、挿入又は置換等の遺伝子改変手段は、2つ以上の方法を組み合わせて、標的遺伝子に対して同時に使用されていてもよい。
That is, in general, “modification” of genomic DNA means that one or more bases of a genomic DNA fragment of a target gene are altered so that all or part of the expression product of the target gene does not function. It means to do.
“Deletion” of genomic DNA means that all or part of the target gene expression product does not function or does not exist by deleting all or part of the genomic DNA fragment of the target gene. To do.
“Substitution” of genomic DNA means that all or part of the genomic DNA fragment of the target gene is replaced by a separate sequence not related to the target gene, and all or part of the target gene expression product does not function or exists. It means not to.
“Insertion” of genomic DNA means that by inserting a DNA having a sequence other than that into the target gene, all or part of the expression product of the target gene into which DNA other than the target gene is inserted does not function. Or it means not to exist.
In addition, gene modification means such as gene alteration, deletion, insertion or replacement may be used simultaneously on the target gene by combining two or more methods.

hsdR遺伝子の有無を評価する方法としては、上述の[第1の選択工程]においてxthA遺伝子の有無を評価する方法として例示された方法と同様の方法が挙げられる。   Examples of the method for evaluating the presence / absence of the hsdR gene include the same methods as those exemplified as the method for evaluating the presence / absence of the xthA gene in [First selection step] described above.

<第二実施形態>
他の実施形態において、本発明は、インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニングするための方法であって、細胞株について、hsdR遺伝子の有無を評価し、hsdR遺伝子の全部又は一部の機能が失われた細胞株を選択する第1の選択工程を備える方法を提供する。
次いで、さらに、前記第1の選択工程の後に、xthA遺伝子の有無を評価し、xthA遺伝子を有する細胞株を選択する第2の選択工程を備えることが好ましい。
<Second embodiment>
In another embodiment, the present invention is a method for screening a cell line capable of in vivo cloning, wherein the cell line is assessed for the presence or absence of the hsdR gene and all or part of the function of the hsdR gene is lost. A method comprising a first selection step of selecting a selected cell line is provided.
Next, it is preferable to further include a second selection step of evaluating the presence or absence of the xthA gene and selecting a cell line having the xthA gene after the first selection step.

<<インビボクローニング可能な細胞株の製造方法>>
一実施形態において、本発明は、インビボクローニング可能な細胞株の製造方法であって、xthA遺伝子を細胞株の染色体に挿入し、xthA遺伝子を高発現させる挿入工程を備える製造方法を提供する。
<< Method for producing cell line capable of in vivo cloning >>
In one embodiment, the present invention provides a method for producing a cell line that can be cloned in vivo, the method comprising a step of inserting an xthA gene into a chromosome of the cell line and highly expressing the xthA gene.

本実施形態の製造方法によれば、高効率でインビボクローニング可能な細胞株を得ることができる。   According to the production method of the present embodiment, a cell line that can be cloned in vivo with high efficiency can be obtained.

本実施形態において用いられる細胞株としては、通常、宿主細胞としてDNAクローニング及びタンパク質発現系として用いられるものであればよく、その由来となる生物種は限定されない。細胞株の由来となる生物種としては、上述の<<インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニングするための方法>>において例示されたものと同様のものが挙げられる。中でも、細胞株の由来となる生物種としては、取扱いの容易さから、大腸菌又は哺乳動物細胞であることが好ましく、大腸菌であることがより好ましい。
本実施形態の製造方法について、以下に詳細を説明する。
The cell line used in the present embodiment is not particularly limited as long as it is normally used as a host cell as a DNA cloning and protein expression system. Examples of the biological species from which the cell line is derived include those similar to those exemplified in the above << Method for screening a cell line capable of in vivo cloning >>. Among them, the biological species from which the cell line is derived is preferably Escherichia coli or a mammalian cell, more preferably Escherichia coli, from the viewpoint of ease of handling.
Details of the manufacturing method of this embodiment will be described below.

[挿入工程]
まず、xthA遺伝子を細胞株の染色体に挿入し、xthA遺伝子を高発現させる。すでにxthA遺伝子を有する細胞株においても、さらにxthA遺伝子を挿入することにより、xthA遺伝子を高発現させることができる。
[Insertion process]
First, the xthA gene is inserted into the chromosome of the cell line so that the xthA gene is highly expressed. Even in a cell line already having an xthA gene, the xthA gene can be highly expressed by further inserting the xthA gene.

xthA遺伝子の染色体上の挿入する遺伝子領域としては、恒常的且つ安定的に発現が行われている遺伝子領域であり、当該領域に本来コードされている遺伝子が欠損又は改変された場合であっても、生命の維持が可能な領域であればよい。   The gene region to be inserted on the chromosome of the xthA gene is a gene region that is constantly and stably expressed, even if the gene originally encoded in the region is deleted or modified Any area that can sustain life.

(挿入方法)
また、xthA遺伝子の染色体への挿入方法としては、相同組換え修復(HDR)を誘発する公知のゲノム編集技術を用いた方法であればよく、例えばCRISPR−Cas9システム、TALENシステム、Znフィンガーヌクレアーゼシステム等が挙げられ、これに限定されない。中でも、操作が簡便であり、高い選択性で目的部位に標的遺伝子を挿入できることから、公知のゲノム編集技術としては、CRISPR−Cas9システムを用いることが好ましい。
(Insert method)
The xthA gene may be inserted into the chromosome using any known genome editing technique that induces homologous recombination repair (HDR), such as CRISPR-Cas9 system, TALEN system, Zn finger nuclease system. However, it is not limited to this. Among them, the CRISPR-Cas9 system is preferably used as a known genome editing technique because the operation is simple and the target gene can be inserted into the target site with high selectivity.

TALENシステムは、Transcription activator-like effector nuclease(TALEN)を用いるシステムであり、TALENはカスタム化された結合ドメインと非特異的なFokIヌクレアーゼドメインとを融合させたものである。DNA結合ドメインは、キサントモナスのプロテオバクテリアが分泌し宿主植物の遺伝子転写を変えさせるタンパク質であるtranscription activator-like effectors(TALE)由来の保存されたリピートからなっている。TALENシステムにより、xthA遺伝子を染色体上に挿入するには、染色体上の目的部位に対するTALENを作製し、挿入部位周辺に相同性を有し、xthA遺伝子を含むドナーベクターを作製する。TALENをコードするDNAを含むベクターとxthA遺伝子を含むドナーベクターとを共導入することにより、目的部位が切断され、それに引き続きドナーベクターを利用したHDRにより、xthA遺伝子が導入される。xthA遺伝子に薬剤選択マーカーを持たせておくことにより、薬剤選択によりxthA遺伝子導入が起きた細胞を効率よく選択できる。   The TALEN system is a system using Transcription activator-like effector nuclease (TALEN), which is a fusion of a customized binding domain and a non-specific FokI nuclease domain. The DNA-binding domain consists of conserved repeats derived from transcription activator-like effectors (TALE), a protein that is secreted by Xanthomonas proteobacteria and changes the gene transcription of the host plant. In order to insert the xthA gene on the chromosome by the TALEN system, a TALEN for the target site on the chromosome is prepared, and a donor vector having homology around the insertion site and including the xthA gene is prepared. By co-introducing a vector containing DNA encoding TALEN and a donor vector containing the xthA gene, the target site is cleaved, and the xthA gene is subsequently introduced by HDR using the donor vector. By providing the xthA gene with a drug selection marker, cells in which xthA gene introduction has occurred due to drug selection can be efficiently selected.

一方、CRISPR−Cas9システムは、細菌や古細菌が有する、外部から侵入した核酸(ウイルスDNA、ウイルスRNA、プラスミドDNA)に対する一種の獲得免疫として機能する座位を利用したシステムである。CRISPR−Cas9システムにより、xthA遺伝子を染色体上に挿入するには、染色体上の挿入部位を切断するためのCRISPR−Cas9ベクターを作製する。そのためには、目的部位にCas9を誘導するガイドRNAをコードする発現ベクター及びCas9発現ベクターが必要である。
これらベクターとxthA遺伝子を含むドナーベクターとを共導入することにより、目的部位が切断され、それに引き続きドナーベクターを利用したHDRにより、xthA遺伝子が導入される。xthA遺伝子に薬剤選択マーカーを持たせておくことにより、薬剤選択によりxthA遺伝子導入が起きた細胞を効率よく選択できる。
On the other hand, the CRISPR-Cas9 system is a system that utilizes a locus that functions as a kind of acquired immunity against nucleic acid (viral DNA, viral RNA, plasmid DNA) invaded from the outside, possessed by bacteria and archaea. In order to insert the xthA gene onto the chromosome by the CRISPR-Cas9 system, a CRISPR-Cas9 vector for cutting the insertion site on the chromosome is prepared. For this purpose, an expression vector encoding a guide RNA that induces Cas9 at a target site and a Cas9 expression vector are required.
By co-introducing these vectors and a donor vector containing the xthA gene, the target site is cleaved, and the xthA gene is subsequently introduced by HDR using the donor vector. By providing the xthA gene with a drug selection marker, cells in which xthA gene introduction has occurred due to drug selection can be efficiently selected.

Znフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)システムは、ZnフィンガードメインとDNA切断ドメインからなる人工制限酵素を用いたゲノム編集である。一つのZnフィンガードメインは3塩基を認識するが、3〜5つのZnフィンガードメインを連結させることで、特定の9〜15塩基配列を認識するDNA結合タンパク質を設計できる。このDNA結合タンパク質に、FokIヌクレアーゼドメインを融合させることで、目的部位を切断する人工ヌクレアーゼZFNを設計する。ZFNシステムにより、xthA遺伝子を染色体上の目的部位に挿入するには、染色体上の目的部位に対するZFNを作製し、挿入部位周辺に相同性を有し、xthA遺伝子を含むドナーベクターを作製する。これらベクターを共導入することにより、目的部位が切断され、それに引き続きドナーベクターを利用したHDRにより、xthA遺伝子が導入される。xthA遺伝子に薬剤選択マーカーを持たせておくことにより、薬剤選択によりxthA遺伝子導入が起きた細胞を効率よく選択できる。   The Zn finger nuclease (ZFN) system is a genome editing using an artificial restriction enzyme consisting of a Zn finger domain and a DNA cleavage domain. One Zn finger domain recognizes 3 bases, but a DNA binding protein that recognizes a specific 9 to 15 base sequence can be designed by linking 3 to 5 Zn finger domains. An artificial nuclease ZFN that cleaves a target site is designed by fusing a FokI nuclease domain to this DNA binding protein. In order to insert the xthA gene into a target site on a chromosome by the ZFN system, a ZFN for the target site on the chromosome is prepared, and a donor vector having homology around the insertion site and including the xthA gene is prepared. By co-introducing these vectors, the target site is cleaved, and the xthA gene is subsequently introduced by HDR using a donor vector. By providing the xthA gene with a drug selection marker, cells in which xthA gene introduction has occurred due to drug selection can be efficiently selected.

染色体上の挿入を行う部位と相同な配列は、xthA遺伝子の上流(5’側)及び下流(3’側)に作動可能に連結されていればよく、その長さは、例えば10bp以上30bp以下であればよく、例えば15bp以上25bp以下であればよい。   The sequence homologous to the site to be inserted on the chromosome may be operably linked upstream (5 ′ side) and downstream (3 ′ side) of the xthA gene, and its length is, for example, 10 bp to 30 bp. For example, it may be 15 bp or more and 25 bp or less.

xthA遺伝子は、導入を行う細胞株の種類に応じたベクターに挿入したドナーベクターを作製し、上記いずれかの挿入方法で遺伝子導入を行えばよい。
前記ベクターとしては、発現ベクターであることが好ましい。発現ベクターとしては特に制限されず、例えば、pBR322、pBR325、pUC12、pUC13、pUC57等の大腸菌由来のプラスミド;pUB110、pTP5、pC194等の枯草菌由来のプラスミド;pSH19、pSH15等の酵母由来プラスミド;λファージ等のバクテリオファージ;アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、レンチウイルス、ワクシニアウイルス、バキュロウイルス等のウイルス;及びこれらを改変したベクター等を用いることができる。
For the xthA gene, a donor vector inserted into a vector corresponding to the type of cell line to be introduced is prepared, and gene introduction is performed by any of the above insertion methods.
The vector is preferably an expression vector. The expression vector is not particularly limited. For example, plasmids derived from E. coli such as pBR322, pBR325, pUC12, pUC13, and pUC57; plasmids derived from Bacillus subtilis such as pUB110, pTP5, and pC194; plasmids derived from yeast such as pSH19 and pSH15; Bacteriophages such as phages; viruses such as adenoviruses, adeno-associated viruses, lentiviruses, vaccinia viruses, baculoviruses; and modified vectors thereof can be used.

xthA遺伝子は、タグ配列、プロモーター配列、転写終結配列、薬剤選択マーカー遺伝子、及びそれらの組み合わせとともに導入してもよい。ここで、タグの中には、蛍光タグ(GFPなど)、アフィニティータグ、デグロンタグ、局在タグ等が挙げられる。   The xthA gene may be introduced together with a tag sequence, a promoter sequence, a transcription termination sequence, a drug selection marker gene, and combinations thereof. Here, examples of the tag include a fluorescent tag (such as GFP), an affinity tag, a degron tag, and a localization tag.

・薬剤選択マーカー遺伝子
薬剤選択マーカー遺伝子は、xthA遺伝子の上流(5’側)又は下流(3’側)に、作動可能に連結されていればよい。薬剤選択マーカー遺伝子としては、例えば、ネオマイシン耐性遺伝子、ヒスティディノール耐性遺伝子、ピューロマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子、ブラストサイジン耐性遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、クロラムフェニコール耐性遺伝子等が挙げられ、これらに限定されない。薬剤選択マーカー遺伝子を挿入することにより、該薬物を含む培地を用いて細胞を培養することで、xthA遺伝子が導入された細胞を選択することができる。
-Drug selection marker gene The drug selection marker gene may be operably linked upstream (5 'side) or downstream (3' side) of the xthA gene. Examples of the drug selection marker gene include neomycin resistance gene, histidinol resistance gene, puromycin resistance gene, hygromycin resistance gene, blasticidin resistance gene, ampicillin resistance gene, chloramphenicol resistance gene and the like. It is not limited to these. By inserting a drug selection marker gene, cells that have been introduced with the xthA gene can be selected by culturing the cells using a medium containing the drug.

・プロモーター
本実施形態の挿入工程において、xthA遺伝子の転写を制御するプロモーター配列がxthA遺伝子に上流(5’側)に作動可能に連結されていることが好ましい。
なお、本明細書において、「作動可能に連結」とは、遺伝子発現制御配列(例えば、プロモーター又は一連の転写因子結合部位)と発現させたい遺伝子(本実施形態においては、xthA遺伝子)との間の機能的連結を意味する。ここで、「発現制御配列」とは、その発現させたい遺伝子(本実施形態においては、xthA遺伝子)の転写を指向するものを意味する。
-Promoter In the insertion step of this embodiment, a promoter sequence that controls transcription of the xthA gene is preferably operably linked upstream (5 ′ side) to the xthA gene.
In the present specification, “operably linked” means between a gene expression control sequence (for example, a promoter or a series of transcription factor binding sites) and a gene to be expressed (in this embodiment, the xthA gene). This means functional linkage. Here, the “expression control sequence” means a sequence that directs transcription of a gene to be expressed (in this embodiment, the xthA gene).

前記プロモーターとしては、特別な限定はなく、例えば、細胞の種類等に応じて適宜決定できる。プロモーターの具体例としては、例えば、誘導性プロモーター、ウイルス性プロモーター、ハウスキーピング遺伝子プロモーター、組織特異的プロモーター等が挙げられる。   The promoter is not particularly limited and can be appropriately determined according to, for example, the type of cell. Specific examples of the promoter include, for example, an inducible promoter, a viral promoter, a housekeeping gene promoter, a tissue-specific promoter, and the like.

誘導性プロモーターとしては、特別な限定はなく、例えば、化学的誘導性プロモーター、熱ショック誘導性プロモーター、電磁気的誘導性プロモーター、核レセプター誘導性プロモーター、ホルモン誘導性プロモーター等が挙げられる。   The inducible promoter is not particularly limited, and examples thereof include a chemically inducible promoter, a heat shock inducible promoter, an electromagnetic inducible promoter, a nuclear receptor inducible promoter, and a hormone inducible promoter.

化学的誘導性プロモーターとしては、特別な限定はなく、例えば、サリチル酸誘導性プロモーター(国際公開第95/19433号、参照。)、テトラサイクリン誘導性プロモーター(Gatzら(1992)Plant J.2,397−404、参照。)、エタノール誘導性プロモーター、亜鉛誘導性メタロチオネインプロモーター等が挙げられる。   The chemically inducible promoter is not particularly limited, and examples thereof include a salicylic acid inducible promoter (see WO 95/19433), a tetracycline inducible promoter (Gatz et al. (1992) Plant J. 2, 397- 404)), an ethanol-inducible promoter, a zinc-inducible metallothionein promoter, and the like.

熱ショック誘導性プロモーターとしては、特別な限定はなく、例えば、熱誘導性プロモーター(米国特許出願第05187287号明細書、参照。)、低温誘導性プロモーター(米国特許出願第05847102号明細書、参照。)等が挙げられる。   The heat shock inducible promoter is not particularly limited. For example, see a heat inducible promoter (see US Pat. No. 5,187,287), a cold inducible promoter (see US Pat. No. 05847102). ) And the like.

電磁気的誘導性プロモーターとしては、初期増殖領域−1(EGR−1)プロモーター(米国特許出願第米国特許5206152号明細書、参照。)、c−Junプロモーター等が挙げられる。   Examples of the electromagnetically inducible promoter include early growth region-1 (EGR-1) promoter (see US Patent Application No. 5206152), c-Jun promoter, and the like.

核レセプター誘導性プロモーターとしては、特別な限定はなく、例えば、オーファン核受容体ニワトリ卵白アルブミン上流プロモーター等が挙げられる。   The nuclear receptor-inducible promoter is not particularly limited, and examples thereof include an orphan nuclear receptor chicken ovalbumin upstream promoter.

ホルモン誘導性プロモーターとしては、特別な限定はなく、例えば、グルココルチコイド誘導性プロモーター(Lu及びFederoff,Hum Gene Ther 6,419−28,1995.参照)、MMTVプロモーター、成長ホルモンプロモーター等が挙げられる。   The hormone-inducible promoter is not particularly limited, and examples thereof include a glucocorticoid-inducible promoter (see Lu and Federoff, Hum Gene Ther 6,419-28, 1995.), an MMTV promoter, a growth hormone promoter, and the like.

ウイルス性プロモーターとしては、特別な限定はなく、例えば、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター(CMV極初期プロモーター(例えば、米国特許第5168062号明細書、参照。)、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)由来のプロモーター(例えば、HIV長末端リピート等)、ラウス肉腫ウイルス(RSV)プロモーター(例えば、RSV長末端リピート等) 、マウス乳腫瘍ウイルス(MMTV)プロモーター、HSVプロモーター(Lap2プロモーター又はヘルペスチミジンキナーゼプロモーターなど(Wagner e t al., Proc. Natl. Acad. Sci., 78, 144−145,1981.参照) 、SV40又はエプスタイン バール ウイルス由来のプロモーター、アデノ随伴ウイルスプロモーター(例えば、p5プロモーター等)等が挙げられる。   The viral promoter is not particularly limited, and examples thereof include cytomegalovirus (CMV) promoter (CMV immediate early promoter (see, for example, US Pat. No. 5,168,062), human immunodeficiency virus (HIV)). Promoter (for example, HIV long terminal repeat), Rous sarcoma virus (RSV) promoter (for example, RSV long terminal repeat), mouse mammary tumor virus (MMTV) promoter, HSV promoter (Lap2 promoter or herpes thymidine kinase promoter, etc. (Wagner) et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 78, 144-145, 1981.), SV40 or Epstein-Barr virus-derived promoter, adeno-associated virus Promoter (e.g., p5 promoter) and the like.

ハウスキーピング遺伝子プロモーターとしては、特別な限定はなく、例えば、GAPDH(glyceraldehyde−3−phosphate dehydrogenase)遺伝子プロモーター、β-アクチン遺伝子プロモーター、β2−マイクログロブリン遺伝子プロモーター、HPRT 1(hypoxanthine phosphoribosyltransferase 1)遺伝子プロモーター等が挙げられる。   The housekeeping gene promoter is not particularly limited. For example, GAPDH (glyceraldehyde-3 phosphate dehydrogenase) gene promoter, β-actin gene promoter, β2-microglobulin gene promoter, HPRT1 (hypoxanthine phosphotransferase gene, etc.) Is mentioned.

組織特異的プロモーターとしては、特別な限定はなく、例えば、黒色腫細胞又はメラニン細胞の場合は、チロシナーゼプロモーター又はTRP2プロモーター;乳房細胞又は乳癌の場合は、MMTVプロモーター又はWAPプロモーター;腸細胞又は腸癌の場合は、ビリンプロモーター又はFABPプロモーター;膵細胞の場合は、PDXプロモーター;膵ベータ細胞の場合は、RIPプロモーター;ケラチノサイトの場合は、ケラチンプロモーター;前立腺上皮の場合は、プロバシンプロモーター;中枢神経系(CNS)の細胞又は中枢神経系の癌の場合は、ネスチンプロモーター又はGFAPプロモーター;ニューロンの場合は、チロシンヒドロキシラーゼ、S100プロモーター又は神経フィラメントプロモーター;Edlundら、Science, 230:912-916(1985)に記載される、膵臓特異的プロモーター;肺癌の場合は、クラーラ細胞分泌タンパク質プロモーター;心細胞の場合は、αミオシンプロモーター等が挙げられる。   The tissue-specific promoter is not particularly limited. For example, in the case of melanoma cells or melanocytes, the tyrosinase promoter or TRP2 promoter; in the case of breast cells or breast cancer, the MMTV promoter or WAP promoter; intestinal cells or intestinal cancer A villin promoter or FABP promoter; for pancreatic cells, PDX promoter; for pancreatic beta cells, RIP promoter; for keratinocytes; keratin promoter; for prostate epithelium; probasin promoter; In the case of (CNS) cells or CNS cancer, nestin promoter or GFAP promoter; for neurons, tyrosine hydroxylase, S100 promoter or neurofilament promoter; Edlund et al., Science, 230: Examples include a pancreas-specific promoter described in 912-916 (1985); in the case of lung cancer, the Clara cell secretory protein promoter; in the case of cardiac cells, the α myosin promoter.

・その他構成
本実施形態において、xthA遺伝子は、該xthA遺伝子の下流(3’側)に、mRNAの3’末端のポリアデニル化に必要なポリアデニル化シグナルが作動可能に連結されていてもよい。ポリアデニル化シグナルとしては、上記ウイルス性プロモーターで例示されたウイルス由来、各種ヒト又は非ヒト動物由来の各遺伝子に含まれるポリアデニル化シグナル、例えば、SV40の後期遺伝子又は初期遺伝子、ウサギβグロビン遺伝子、ウシ成長ホルモン遺伝子、ヒトA3アデノシン受容体遺伝子等のポリアデニル化シグナル等を挙げることができる。その他xthA遺伝子をさらに高発現させるために、各遺伝子のスプライシングシグナル、エンハンサー領域、イントロンの一部をプロモーター領域の5’上流、プロモーター領域と翻訳領域間或いは翻訳領域の3’下流に連結してもよい。
Other configuration In the present embodiment, the xthA gene may be operably linked with a polyadenylation signal necessary for polyadenylation of the 3 ′ end of mRNA downstream (3 ′ side) of the xthA gene. Examples of polyadenylation signals include polyadenylation signals contained in each gene derived from viruses exemplified by the above viral promoters, various human or non-human animals, such as SV40 late gene or early gene, rabbit β globin gene, bovine Examples thereof include polyadenylation signals such as growth hormone genes and human A3 adenosine receptor genes. In addition, in order to further express the xthA gene, splicing signals, enhancer regions, and introns of each gene may be linked 5 ′ upstream of the promoter region, between the promoter region and the translation region, or 3 ′ downstream of the translation region. Good.

本実施形態において、xthA遺伝子は、該xthA遺伝子の上流(5’側)又は下流(3’側)に、1つ又は複数の核局在化配列(NLS)が作動可能に連結されていてもよい。   In the present embodiment, the xthA gene may be operably linked to one or more nuclear localization sequences (NLS) upstream (5 ′ side) or downstream (3 ′ side) of the xthA gene. Good.

NLSとしては、例えば、アミノ酸配列PKKKRKV(配列番号1)を有する、SV40ウイルスラージT抗原のNLS;ヌクレオプラスミン由来のNLS(例えば、配列KRPAATKKAGQAKKKK(配列番号2)を有するヌクレオプラスミンの二分NLS);アミノ酸配列PAAKRVKLD(配列番号3)又はRQRRNELKRSP(配列番号4)を有するc−myc NLS;配列NQSSNFGPMKGGNFGGRSSGPYGGGGQYFAKPRNQGGY(配列番号5)を有するhRNPA1 M9 NLS;インポーチン−アルファ由来のIBBドメインの配列RMRIZFKNKGKDTAELRRRRVEVSVELRKAKKDEQILKRRNV(配列番号6);筋腫Tタンパク質の配列VSRKRPRP(配列番号7)及びPPKKARED(配列番号8);ヒトp53の配列PQPKKKPL(配列番号9);マウスc−abl IVの配列SALIKKKKKMAP(配列番号10);インフルエンザウイルスNS1の配列DRLRR(配列番号11)及びPKQKKR(配列番号12);肝炎ウイルスデルタ抗原の配列RKLKKKIKKL(配列番号13);マウスMx1タンパク質の配列REKKKFLKRR(配列番号14);ヒトポリ(ADP−リボース)ポリメラーゼの配列KRKGDEVDGVDEVAKKKSKK(配列番号15);ステロイドホルモンレセプター(ヒト)グルココルチコイドの配列RKCLQAGMNLEARKTKK(配列番号16)等が挙げられ、これらに限定されない。   Examples of NLS include NLS of SV40 virus large T antigen having amino acid sequence PKKKRVV (SEQ ID NO: 1); NLS derived from nucleoplasmin (eg, nucleoplasmin binary NLS having sequence KRPAATKKAGQAKKKK (SEQ ID NO: 2)); amino acid sequence PAAKRVKLD (SEQ ID NO: 3) or RQRRNELKRSP c-myc NLS (SEQ ID NO: 4); SEQ NQSSNFGPMKGGNFGGRSSGPYGGGGQYFAKPRNQGGY hRNPA1 (SEQ ID NO: 5) M9 NLS; importin - sequence of IBB domains from alpha AruemuaruaizuiefukeienukeijikeiditieiieruaruRRRVEVSVELRKAKKDEQILKRRNV (SEQ ID NO: 6); Myoma T protein sequence VSRKRPRP (arrangement 7) and PPKKARED (SEQ ID NO: 8); human P53 sequence PQPKKKKPL (SEQ ID NO: 9); mouse c-abl IV sequence SALIKKKKKKMAP (SEQ ID NO: 10); influenza virus NS1 sequences DRLRR (SEQ ID NO: 11) and PKQKKR ( SEQ ID NO: 12); sequence RKLKKKIKKL (SEQ ID NO: 13) of the hepatitis virus delta antigen; sequence REKKFLKRR (SEQ ID NO: 14) of mouse Mx1 protein; Examples include, but are not limited to, the human glucocorticoid sequence RKCLQAGMNLEARKTKK (SEQ ID NO: 16).

本実施形態において、xthA遺伝子は、該xthA遺伝子の上流(5’側)又は下流(3’側)に、1つ又は複数の蛍光タンパク質等のマーカー遺伝子が作動可能に連結されていてもよい。蛍光タンパク質としては、例えば、緑色蛍光タンパク質(Green Fluorescent Protein:GFP)、黄色蛍光タンパク質(Yellow Fluorescent Protein:YFP)、青色蛍光タンパク質(Blue Fluorescent Protein:BFP)、シアン蛍光蛋白質(Cyan Fluorescent Protein)、赤色蛍光蛋白質(Red FluorescentProtein)等が挙げられる。   In the present embodiment, the xthA gene may be operably linked to one or a plurality of marker genes such as fluorescent proteins upstream (5 ′ side) or downstream (3 ′ side) of the xthA gene. Examples of the fluorescent protein include green fluorescent protein (Green Fluorescent Protein: GFP), yellow fluorescent protein (Yellow Fluorescent Protein: YFP), blue fluorescent protein (Blue Fluorescent Protein: BFP), cyan fluorescent protein (Cyan Fluorescent Protein, red). Examples thereof include a fluorescent protein (Red Fluorescent Protein).

(遺伝子導入方法)
xthA遺伝子を含むベクターの細胞株への導入方法としては、公知の遺伝子導入手法(例えば、リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、リポフェクション法、凝集法、マイクロインジェクション法、パーティクルガン法、DEAE−デキストラン法等)を用いることができる。
(Gene transfer method)
As a method for introducing a vector containing the xthA gene into a cell line, a known gene introduction method (for example, calcium phosphate method, electroporation method, lipofection method, aggregation method, microinjection method, particle gun method, DEAE-dextran method, etc.) ) Can be used.

(確認方法)
xthA遺伝子が挿入されたか否かの確認方法としては、公知の方法を用いればよく、例えば、薬剤選択マーカー遺伝子をxthA遺伝子と共に挿入することにより、薬剤を含む培地にて、細胞株を培養し、生育可能な細胞を選択する方法を用いればよい。
(Confirmation method)
As a method for confirming whether or not the xthA gene has been inserted, a known method may be used. For example, by inserting a drug selection marker gene together with the xthA gene, the cell line is cultured in a medium containing the drug, A method for selecting viable cells may be used.

又は、上述の[第1の選択工程]においてxthA遺伝子の有無を評価する方法として例示された方法と同様の方法が挙げられる。   Or the method similar to the method illustrated as a method of evaluating the presence or absence of an xthA gene in the above-mentioned [1st selection process] is mentioned.

[欠損工程]
次いで、さらに、前記細胞株がhsdR遺伝子を有する場合に、前記挿入工程の後、又は同時に、前記hsdR遺伝子の全部又は一部の機能を失わせることが好ましい。
[Deficit process]
Next, when the cell line has an hsdR gene, it is preferable that all or a part of the function of the hsdR gene is lost after or simultaneously with the insertion step.

hsdR遺伝子の全部又は一部の機能を失わせる方法としては、hsdR遺伝子のノックアウト、hsdR遺伝子へのノックイン、又はhsdR遺伝子のノックダウンを誘発する公知のゲノム編集技術を用いた方法であればよい。
hsdR遺伝子のノックアウト、又はhsdR遺伝子へのノックインを誘発する公知のゲノム編集技術としては、例えば、CRISPR−Cas9システム、TALENシステム、Znフィンガーヌクレアーゼシステム等が挙げられ、これに限定されない。
また、hsdR遺伝子のノックダウンを誘発する公知のゲノム編集技術としては、例えば、RNAi誘導性核酸(例えば、siRNA、miRNA等)を用いる方法等が挙げられ、これに限定されない。
より具体的には、例えば、hsdR遺伝子、又は該hsdR遺伝子に相補的な配列を有する遺伝子に対するsiRNA(small interfering RNA)を設計及び合成し、これを、レトロウイルスベクターやアデノウイルスベクターに組み込んで細胞株に導入することによりRNAiを引き起こすことができる。
As a method for losing the function of all or part of the hsdR gene, any method using a known genome editing technique for inducing knockout of the hsdR gene, knockin to the hsdR gene, or knockdown of the hsdR gene may be used.
Examples of known genome editing techniques for inducing knock-out of the hsdR gene or knock-in to the hsdR gene include, but are not limited to, the CRISPR-Cas9 system, the TALEN system, and the Zn finger nuclease system.
In addition, examples of known genome editing techniques for inducing knockdown of the hsdR gene include, but are not limited to, methods using RNAi-inducible nucleic acids (eg, siRNA, miRNA, etc.).
More specifically, for example, siRNA (small interfering RNA) for a hsdR gene or a gene having a sequence complementary to the hsdR gene is designed and synthesized, and this is incorporated into a retrovirus vector or an adenovirus vector to produce a cell. Introducing into a strain can cause RNAi.

一般に、「ノックダウン」とは、特定の遺伝子の発現量を抑制することを意味する。遺伝子の発現量の抑制は、例えば、遺伝子の転写量を減少させること、翻訳を阻害することなどにより、達成することができる。本実施形態の製造方法において、ノックダウン細胞株とは、該細胞株のhsdR遺伝子の発現量が、野生型と比較して低下している細胞株をいう。   In general, “knockdown” means to suppress the expression level of a specific gene. Suppression of the gene expression level can be achieved, for example, by reducing the transcription level of the gene or inhibiting translation. In the production method of the present embodiment, the knockdown cell line refers to a cell line in which the expression level of the hsdR gene in the cell line is reduced compared to the wild type.

一般に、「RNAi」とは、dsRNA(double−strand RNA)が標的遺伝子に特異的かつ選択的に結合し、当該標的遺伝子を切断することによりその発現を効率よく阻害する現象である。例えば、dsRNAを細胞株に導入すると、そのRNAと相同配列の遺伝子の発現が抑制(ノックダウン)される。   In general, “RNAi” is a phenomenon in which dsRNA (double-strand RNA) specifically and selectively binds to a target gene and efficiently cleaves the target gene by cleaving the target gene. For example, when dsRNA is introduced into a cell line, expression of a gene having a sequence homologous to that RNA is suppressed (knocked down).

本実施形態において、RNAi誘導性核酸を用いた場合での細胞株の製造方法を、以下に詳細に説明する。   In the present embodiment, a method for producing a cell line using an RNAi-inducible nucleic acid will be described in detail below.

(siRNAの設計)
まず、標的遺伝子に対するsiRNAを設計する。siRNAは、hsdR遺伝子、又は該hsdR遺伝子に相補的な配列を有する遺伝子であれば特に限定されるものではなく、任意の領域を全て候補にすることが可能である。また、選択した領域から、AAで始まる配列であって長さが18塩基以上30塩基以下のもの、或いは、AAを5’側に加えたときの長さが18塩基以上30塩基以下、好ましくは19塩基以上23塩基以下の配列を選択する。その配列のGC含量は、例えば30%以上70%以下となるものを選択すればよく、50%前後が好ましい。また、そのGC分布に偏りがないものを選択するとよい。siRNAは、さらに、選択した配列の3’側にdT又はUの2残基のオーバーハングを加えるとよい。また、設計したsiRNAの塩基配列に対応するアミノ酸配列について、BLASTサーチをおこない、選択した配列に類似した配列を有するタンパク質が存在しないことを確認することが好ましい。
(Design of siRNA)
First, siRNA for a target gene is designed. The siRNA is not particularly limited as long as it is an hsdR gene or a gene having a sequence complementary to the hsdR gene, and any region can be used as a candidate. Further, from the selected region, the sequence starts with AA and has a length of 18 to 30 bases, or when AA is added to the 5 ′ side, the length is 18 to 30 bases, preferably A sequence of 19 bases to 23 bases is selected. The GC content of the sequence may be selected, for example, from 30% to 70%, preferably around 50%. Further, it is preferable to select a GC distribution that has no bias. The siRNA may further include a 2-residue overhang of dT or U on the 3 ′ side of the selected sequence. In addition, it is preferable to perform a BLAST search on the amino acid sequence corresponding to the designed siRNA base sequence to confirm that there is no protein having a sequence similar to the selected sequence.

さらに、数種類のsiRNAを同時に細胞株に導入することにより、遺伝子の発現をより効果的に抑制できることがある。また、数種類のsiRNAを同時に細胞株に導入することにより、2つ以上の標的遺伝子の発現を抑制することができる。   Furthermore, by introducing several types of siRNA into a cell line at the same time, gene expression may be more effectively suppressed. Moreover, the expression of two or more target genes can be suppressed by simultaneously introducing several types of siRNA into a cell line.

siRNA合成法としては、例えば、Dicer法等が挙げられる。Dicer法によるsiRNA合成法は、以下の通りである。まず、hsdR遺伝子、又は該hsdR遺伝子に相補的な配列を有する遺伝子の塩基配列のスタートコドンから500bp以上1kbp以下の遺伝子配列をベクター等に組み込み、その遺伝子配列のセンスRNAとアンチセンスRNAを転写させた後、アニーリングしてdsRNAを作製する。次に、RNaseIIIファミリーに属するDicer Enzymeにより、このds−RNAを3’末端側に2塩基の突出末端をもつ21塩基以上23塩基以下のsiRNAにプロセッシングさせることで、合成することができる。   Examples of the siRNA synthesis method include the Dicer method. The siRNA synthesis method by the Dicer method is as follows. First, a gene sequence of 500 bp to 1 kbp from the start codon of the base sequence of the hsdR gene or a gene having a sequence complementary to the hsdR gene is incorporated into a vector or the like, and sense RNA and antisense RNA of the gene sequence are transcribed. And annealing to produce dsRNA. Next, by using Dicer Enzyme belonging to the RNase III family, this ds-RNA can be processed into siRNA having 21 to 23 bases having 2 base protruding ends on the 3 ′ end side.

また、siRNAの代わりに、shRNAを使用することもできる。shRNA とは、ショートヘアピンRNA(short hairpin RNA)と呼ばれ、一本鎖の一部の領域が他の領域と相補鎖を形成するためにステムループ構造を有するRNA分子である。このステムループ構造を有するRNA分子は生体内のDicer等によりプロセッシングを受け、siRNAが産生される。   Moreover, shRNA can also be used instead of siRNA. shRNA is called short hairpin RNA and is an RNA molecule having a stem-loop structure so that a part of a single strand forms a complementary strand with another region. The RNA molecule having this stem-loop structure is processed by Dicer or the like in vivo to produce siRNA.

shRNAは、その一部がステムループ構造を形成するように設計することができる。例えば、ある領域の配列を「配列A」とし、配列Aに対する相補鎖を「配列B」とすると、配列A、スペーサー、配列Bの順になるようにこれらの配列が一本のRNA鎖に存在するようにし、全体で42塩基以上120塩基以下の長さとなるように設計する。配列Aは、標的となるhsdR遺伝子、又は該hsdR遺伝子に相補的な配列を有する遺伝子の一部の領域の塩基配列であり、標的領域は特に限定されるものではなく、任意の領域を候補にすることが可能である。そして配列Aの長さは18塩基以上50塩基以下、好ましくは21塩基以上30塩基以下である。   shRNA can be designed so that a part thereof forms a stem-loop structure. For example, assuming that the sequence of a certain region is “sequence A” and the complementary strand to sequence A is “sequence B”, these sequences are present in a single RNA strand in the order of sequence A, spacer, and sequence B. Thus, the length is designed to be 42 to 120 bases as a whole. Sequence A is a base sequence of a partial region of a gene having a target hsdR gene or a gene having a sequence complementary to the hsdR gene, and the target region is not particularly limited, and any region is selected as a candidate. Is possible. The length of sequence A is 18 to 50 bases, preferably 21 to 30 bases.

また、siRNAの代わりに、マイクロRNA(miRNA)を利用することもできる。miRNAは小分子RNAであり、自身と相補的な配列をもつmRNAからのタンパク質への翻訳を阻害することにより、特定の遺伝子の発現を抑制することができる。   Moreover, instead of siRNA, microRNA (miRNA) can also be used. miRNA is a small RNA, and can inhibit the expression of a specific gene by inhibiting translation of mRNA having a complementary sequence to protein into a protein.

miRNAは、特定の遺伝子のmRNAを認識するように設計することができる。そのように設計するmiRNAの塩基配列の長さは、例えば、18塩基以上25塩基以下(例えば、約22塩基)である。   miRNA can be designed to recognize mRNA of a specific gene. The length of the base sequence of the miRNA designed as such is, for example, 18 bases or more and 25 bases or less (for example, about 22 bases).

(siRNAの導入)
続いて、細胞株の細胞内に、設計したsiRNAを導入する。導入方法としては、公知の遺伝子導入手法(例えば、リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、リポフェクション法、凝集法、マイクロインジェクション法、パーティクルガン法、DEAE−デキストラン法等)等が挙げられる。
(Introduction of siRNA)
Subsequently, the designed siRNA is introduced into the cells of the cell line. Examples of the introduction method include known gene introduction methods (for example, calcium phosphate method, electroporation method, lipofection method, aggregation method, microinjection method, particle gun method, DEAE-dextran method, etc.).

siRNAの代わりに、siRNAをコードするDNAを含むベクターを導入してもよい。ベクターとしては、発現ベクターが好ましい。発現ベクターとしては、上述の[挿入工程]において例示されたものと同様のものが挙げられる。
siRNAをコードするDNAは、さらに、siRNAをコードするDNAの5’末端又は3’末端に、上述のプロモーター、ポリアデニル化シグナル、NLS、蛍光タンパク質のマーカー遺伝子等が作動可能に連結されていてもよい。
Instead of siRNA, a vector containing DNA encoding siRNA may be introduced. As the vector, an expression vector is preferable. Examples of the expression vector include those exemplified in the above [Insertion step].
The DNA encoding siRNA may further be operably linked to the above promoter, polyadenylation signal, NLS, fluorescent protein marker gene, or the like at the 5 ′ end or 3 ′ end of the siRNA encoding DNA. .

hsdR遺伝子の機能の全部又は一部の機能が失われたか否かの確認方法としては、上述の[挿入工程]において例示された方法と同様の方法が挙げられる。   Examples of the method for confirming whether or not all or part of the function of the hsdR gene have been lost include the same methods as those exemplified in the above [Insertion step].

<<細胞株>>
一実施形態において、本発明は、xthA遺伝子を有し、hsdR遺伝子の全部又は一部の機能が失われた細胞株を提供する。
<< cell line >>
In one embodiment, the present invention provides a cell line having the xthA gene and having lost all or part of the function of the hsdR gene.

本実施形態の細胞株は、xthA遺伝子を有するため、上述の<<インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニングするための方法>>において説明した通り、高効率で相同組換えが行われ、目的の二本鎖DNAが挿入されたベクターを得ることができ、高効率でインビボクローニングを行うことができる。
また、本実施形態の細胞株は、hsdR遺伝子の全部又は一部の機能が失われているため、上述の<<インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニングするための方法>>において説明した通り、外来DNAである目的の二本鎖DNA及びベクターが、制限−修飾システムによる切断を受けず、高効率で相同組換えが行われ、目的の二本鎖DNAが挿入されたベクターを得ることができ、高効率でインビボクローニングを行うことができる。
Since the cell line of this embodiment has the xthA gene, homologous recombination is performed with high efficiency as described in the above << Method for screening cell lines capable of in vivo cloning >>. A vector into which the double-stranded DNA has been inserted can be obtained, and in vivo cloning can be performed with high efficiency.
In addition, since the cell line of this embodiment has lost all or part of the function of the hsdR gene, as described in the above << Method for screening cell lines capable of in vivo cloning >> The target double-stranded DNA and vector, which are DNA, are not cleaved by the restriction-modification system, can perform homologous recombination with high efficiency, and can obtain a vector into which the target double-stranded DNA is inserted In vivo cloning can be performed with high efficiency.

本実施形態の細胞株としては、通常、宿主細胞としてDNAクローニング系及びタンパク質発現系として用いられるものであればよく、その由来となる生物種は限定されない。細胞株の由来となる生物種としては、上述の<<インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニングするための方法>>において例示されたものと同様のものが挙げられる。中でも、細胞株の由来となる生物種としては、取扱いの容易さから、大腸菌又は哺乳動物細胞であることが好ましく、大腸菌であることがより好ましい。   The cell line of the present embodiment is not particularly limited as long as it can be used as a host cell as a DNA cloning system and a protein expression system. Examples of the biological species from which the cell line is derived include those similar to those exemplified in the above << Method for screening a cell line capable of in vivo cloning >>. Among them, the biological species from which the cell line is derived is preferably Escherichia coli or a mammalian cell, more preferably Escherichia coli, from the viewpoint of ease of handling.

<<インビボクローニング方法>>
一実施形態において、本発明は、上述のスクリーニング方法、又は上述の製造方法を用いて、インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニング、又は製造した後、得られた細胞株に、発現ベクターと、5’末端領域及び3’末端領域に前記発現ベクター上の挿入を行う部位と相同な塩基配列を有する目的の二本鎖DNAとを導入する導入工程と、前記導入工程後、前記細胞株を培養し、前記目的の二本鎖DNAを相同組換えにより前記発現ベクターに挿入する挿入工程と、を備えるインビボクローニング方法を提供する。
<< In vivo cloning method >>
In one embodiment, the present invention uses the above-described screening method or the above-described production method to screen or produce a cell line that can be cloned in vivo. An introduction step of introducing a target double-stranded DNA having a base sequence homologous to a site to be inserted on the expression vector into the terminal region and the 3 ′ end region; and after the introduction step, culturing the cell line, An in vivo cloning method comprising: an insertion step of inserting the target double-stranded DNA into the expression vector by homologous recombination.

本実施形態のインビボクローニング方法によれば、高効率でインビボクローニングを行うことができ、目的の二本鎖DNA又は該DNAの遺伝子産物を高収率で得ることができる。
なお、本明細書において、「遺伝子産物」とは、目的の遺伝子から転写されるmRNA、及び該mRNAから翻訳されるタンパク質を意味する。
According to the in vivo cloning method of this embodiment, in vivo cloning can be performed with high efficiency, and the target double-stranded DNA or the gene product of the DNA can be obtained in high yield.
In the present specification, the “gene product” means mRNA transcribed from a target gene and a protein translated from the mRNA.

本実施形態のインビボクローニング方法において用いられる細胞株は、上述のスクリーニング方法、又は上述の製造方法で得られたインビボクローニング可能な細胞株であって、xthA遺伝子を有する。また、前記細胞株は、hsdR遺伝子の全部又は一部の機能が失われていてもよい。また、前記細胞株の由来となる生物種は限定されない。細胞株の由来となる生物種としては、上述の<<インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニングするための方法>>において例示されたものと同様のものが挙げられる。中でも、細胞株の由来となる生物種としては、取扱いの容易さから、大腸菌又は哺乳動物細胞であることが好ましく、大腸菌であることがより好ましい。
本実施形態のインビボクローニング方法において用いられる細胞株は、導入工程で用いられるのに適した細胞数となるように、予め培養しておけばよい。
本実施形態のインビボクローニング方法について、以下に詳細に説明する。
The cell line used in the in vivo cloning method of the present embodiment is a cell line that can be cloned in vivo obtained by the above-described screening method or the above-described production method, and has an xthA gene. Further, the cell line may lose all or part of the function of the hsdR gene. Moreover, the biological species from which the cell line is derived is not limited. Examples of the biological species from which the cell line is derived include those similar to those exemplified in the above << Method for screening a cell line capable of in vivo cloning >>. Among them, the biological species from which the cell line is derived is preferably Escherichia coli or a mammalian cell, more preferably Escherichia coli, from the viewpoint of ease of handling.
The cell line used in the in vivo cloning method of this embodiment may be cultured in advance so that the number of cells suitable for use in the introduction step is obtained.
The in vivo cloning method of this embodiment will be described in detail below.

[導入工程]
まず、上述のスクリーニング方法、又は上述の製造方法で得られた細胞株に、発現ベクターと、5’末端領域及び3’末端領域に前記発現ベクター上の挿入を行う部位と相同な塩基配列を有する目的の二本鎖DNAとを導入する。
[Introduction process]
First, the cell line obtained by the above-described screening method or the above-described production method has an expression vector and a base sequence that is homologous to the site for insertion on the expression vector in the 5 ′ end region and the 3 ′ end region. The desired double-stranded DNA is introduced.

導入工程において用いられる発現ベクターとしては、特別な限定はなく、上述の<<インビボクローニング可能な細胞株の製造方法>>の[挿入工程]において例示されたものと同様のものが挙げられる。
発現ベクターは、タグ配列、プロモーター配列、転写終結配列、薬剤選択マーカー遺伝子、及びそれらの組み合わせを含んでいてもよい。ここで、タグの中には、蛍光タグ(GFPなど)、アフィニティータグ、デグロンタグ、局在タグ等が挙げられる。
タグ配列、プロモーター配列、転写終結配列、及び薬剤選択マーカー遺伝子としては、上述の<<インビボクローニング可能な細胞株の製造方法>>の[挿入工程]において例示されたものと同様のものが挙げられる。
The expression vector used in the introduction step is not particularly limited, and examples thereof include those similar to those exemplified in the [Insertion step] in the above << Method for producing a cell line capable of in vivo cloning >>.
The expression vector may include a tag sequence, a promoter sequence, a transcription termination sequence, a drug selection marker gene, and combinations thereof. Here, examples of the tag include a fluorescent tag (such as GFP), an affinity tag, a degron tag, and a localization tag.
Examples of the tag sequence, promoter sequence, transcription termination sequence, and drug selection marker gene are the same as those exemplified in [Insertion step] in the above << Method for producing in vivo cloneable cell line >>. .

導入工程において用いられる目的の二本鎖DNAは、5’末端領域及び3’末端領域に発現ベクター上の挿入を行う部位と相同な塩基配列を有し、該相同な塩基配列の長さは、例えば10bp以上30bp以下であればよく、例えば15bp以上25bp以下であればよい。
また、目的の二本鎖DNAは、タグ配列、プロモーター配列、転写終結配列、及び薬剤選択マーカー遺伝子、及びそれらの組み合わせを含んでいてもよい。ここで、タグの中には、蛍光タグ(GFPなど)、アフィニティータグ、デグロンタグ、局在タグ等が挙げられる。
タグ配列、プロモーター配列、転写終結配列、及び薬剤選択マーカー遺伝子としては、上述の<<インビボクローニング可能な細胞株の製造方法>>の[挿入工程]において例示されたものと同様のものが挙げられる。
The target double-stranded DNA used in the introduction step has a base sequence that is homologous to the site for insertion on the expression vector in the 5 ′ end region and the 3 ′ end region, and the length of the homologous base sequence is: For example, it may be 10 bp or more and 30 bp or less, for example, 15 bp or more and 25 bp or less.
The target double-stranded DNA may contain a tag sequence, a promoter sequence, a transcription termination sequence, a drug selection marker gene, and combinations thereof. Here, examples of the tag include a fluorescent tag (such as GFP), an affinity tag, a degron tag, and a localization tag.
Examples of the tag sequence, promoter sequence, transcription termination sequence, and drug selection marker gene are the same as those exemplified in [Insertion step] in the above << Method for producing in vivo cloneable cell line >>. .

発現ベクターと、5’末端領域及び3’末端領域に前記発現ベクター上の挿入を行う部位と相同な塩基配列を有する外来DNAとの細胞株への導入方法としては、公知の遺伝子導入手法(例えば、リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、リポフェクション法、凝集法、マイクロインジェクション法、パーティクルガン法、DEAE−デキストラン法等)等が挙げられる。   As a method for introducing an expression vector into a cell line with a foreign DNA having a base sequence homologous to the site to be inserted on the expression vector in the 5 ′ end region and the 3 ′ end region, a known gene introduction method (for example, , Calcium phosphate method, electroporation method, lipofection method, aggregation method, microinjection method, particle gun method, DEAE-dextran method, etc.).

[挿入工程]
次いで、導入工程後の細胞株を培養し、目的の二本鎖DNAを相同組換えにより発現ベクターに挿入する。
[Insertion process]
Next, the cell line after the introduction step is cultured, and the target double-stranded DNA is inserted into the expression vector by homologous recombination.

細胞株の培養条件としては、培養する細胞の種類により適宜選択することができる。
培養温度としては、例えば25℃以上40℃以下であってもよく、例えば30℃以上39℃以下であってもよく、例えば35℃以上39℃以下であってもよい。
また、培養環境は、例えば約5%のCO条件下であってもよい。
培養時間としては、細胞の種類、細胞数等により適宜選択することができ、例えば1日以上15日以下であってもよく、例えば1日以上10日以下であってもよく、例えば1日以上7日以下であってもよい。
Cell culture conditions can be appropriately selected depending on the type of cells to be cultured.
The culture temperature may be, for example, from 25 ° C. to 40 ° C., for example, from 30 ° C. to 39 ° C., for example, from 35 ° C. to 39 ° C.
The culture environment may be, for example, about 5% CO 2 condition.
The culture time can be appropriately selected depending on the cell type, the number of cells, etc., and may be, for example, from 1 day to 15 days, for example, from 1 day to 10 days, for example, 1 day or more. It may be 7 days or less.

また、使用する細胞培養用培地としては、細胞の生存増殖に必要な成分(無機塩、炭水化物、ホルモン、必須アミノ酸、非必須アミノ酸、ビタミン)等を含む基本培地であればよく、細胞の種類により適宜選択することができる。前記細胞培養用培地としては、例えば、LB培地、大腸菌用最少培地(Davis培地)、大腸菌用最少塩培地(MS)等の大腸菌培養用培地;枯草菌用最少培地(Spizizen最少培地)、枯草菌用最少塩培地、枯草菌形質転換用培地I、枯草菌形質転換用培地II等の枯草菌培養用培地;酵母用最少培地(YPD培地)、酵母用完全培地(YPAD培地)等の酵母培養用培地;MurashigeとSkoogの培地(MS培地)、B5培地、ハイポネックス培地等の植物培養用培地;グレース昆虫培地、シュナイダー昆虫培地等の昆虫細胞培養用培地;DMEM、Minimum Essential Medium(MEM)、RPMI−1640、Basal Medium Eagle(BME)、Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium:Nutrient Mixture F−12(DMEM/F−12)、Glasgow Minimum Essential Medium(Glasgow MEM)等の動物細胞培養用培地等が挙げられ、これらに限定されない。   In addition, the cell culture medium to be used may be a basic medium containing components (inorganic salts, carbohydrates, hormones, essential amino acids, non-essential amino acids, vitamins), etc. necessary for viable cell growth. It can be selected appropriately. Examples of the cell culture medium include E. coli culture media such as LB medium, E. coli minimal medium (Davis medium), E. coli minimal salt medium (MS); Bacillus subtilis minimal medium (Spizen minimal medium), Bacillus subtilis, and the like. Bacillus subtilis culture medium such as Bacillus subtilis transformation medium I and Bacillus subtilis transformation medium II; yeast culture such as yeast minimum medium (YPD medium) and yeast complete medium (YPAD medium) Medium: Murashige and Skoog medium (MS medium), B5 medium, Hyponex medium and other plant culture medium; Grace insect medium, Schneider insect medium and other insect cell culture medium; DMEM, Minimum Essential Medium (MEM), RPMI- 1640, Basal Medium Eagle (BME), Dulbecco's Mo Examples include, but are not limited to, a medium for animal cell culture such as differentiated Eagle's Medium: Nutrient Mixture F-12 (DMEM / F-12) and Glassgow Minimum Essential Medium (Glasgow MEM).

上述の<<インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニングするための方法>>において説明した通り、図1に示したメカニズムにより、細胞内において、目的の二本鎖DNAと発現ベクターとで高効率で相同組換えが行われ、目的の二本鎖DNAが挿入されたベクターが形成される。次いで、目的の二本鎖DNAが挿入されたベクターが細胞内でクローニングされて、目的の二本鎖DNA又は該DNAの遺伝子産物を高収率で得ることができる。   As described in the above << Method for screening cell lines capable of in vivo cloning >>, the target double-stranded DNA and expression vector are highly efficient and homologous in the cell by the mechanism shown in FIG. Recombination is performed to form a vector into which the target double-stranded DNA has been inserted. Subsequently, the vector into which the target double-stranded DNA is inserted is cloned in the cell, and the target double-stranded DNA or a gene product of the DNA can be obtained in high yield.

[確認工程]
さらに、挿入工程の後に、目的の二本鎖DNAが挿入されたベクターが形成されているか否かを確認する確認工程を有していてもよい。
確認工程において、目的の二本鎖DNAが挿入されたベクターが形成されているか否かを確認する方法としては、公知の方法を用いればよく、例えば、薬剤選択マーカー遺伝子を目的の二本鎖DNAと共に挿入することにより、薬剤を含む培地にて、細胞株を培養し、生育可能な細胞を選択する方法を用いればよい。
前記薬剤選択マーカー遺伝子としては、上述の<<インビボクローニング可能な細胞株の製造方法>>の[挿入工程]において例示されたものと同様のものが挙げられる。発現ベクターにおいても薬剤選択マーカー遺伝子を有する場合は、目的の二本鎖DNAと共に挿入される薬剤選択マーカー遺伝子と、発現ベクターが有する薬剤選択マーカー遺伝子とは異なる種類のものであることが好ましい。
[Confirmation process]
Furthermore, you may have the confirmation process which confirms whether the vector in which the target double stranded DNA was inserted is formed after the insertion process.
In the confirmation step, as a method for confirming whether or not a vector into which the target double-stranded DNA is inserted is formed, a known method may be used. For example, a drug selection marker gene is used as the target double-stranded DNA. And a method of culturing a cell line in a medium containing a drug and selecting viable cells.
Examples of the drug selection marker gene include those similar to those exemplified in [Insertion step] in the above << Method for producing cell line capable of in vivo cloning >>. When the expression vector also has a drug selection marker gene, the drug selection marker gene inserted together with the target double-stranded DNA and the drug selection marker gene of the expression vector are preferably different types.

又は、目的の二本鎖DNAが挿入されたベクターが形成されているか否かを確認する方法としては、例えば、上述の<<インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニングするための方法>>の[第1の選択工程]においてxthA遺伝子の有無を評価する方法として例示された方法と同様の方法が挙げられる。   Alternatively, as a method for confirming whether or not a vector into which the target double-stranded DNA has been inserted is formed, for example, the above-mentioned << Method for screening a cell line capable of in vivo cloning >> The same method as the exemplified method for evaluating the presence or absence of the xthA gene in 1 selection step] can be mentioned.

<<キット>>
一実施形態において、本発明は、インビボクローニングを行うためのキットであって、xthA遺伝子を有し、hsdR遺伝子の全部又は一部の機能が失われた細胞株を備えるキットを提供する。
<< Kit >>
In one embodiment, the present invention provides a kit for performing in vivo cloning, comprising a cell line having an xthA gene and having lost all or part of the function of the hsdR gene.

本実施形態のキットによれば、高効率でインビボクローニングを行うことができ、目的の二本鎖DNA又は該DNAの遺伝子産物を高収率で得ることができる。   According to the kit of this embodiment, in vivo cloning can be performed with high efficiency, and a target double-stranded DNA or a gene product of the DNA can be obtained in high yield.

本実施形態のキットに備えられた細胞株としては、xthA遺伝子を有し、hsdR遺伝子の全部又は一部の機能が失われた細胞株であって、通常、宿主細胞としてDNAクローニング系及びタンパク質発現系として用いられるものであればよく、その由来となる生物種は限定されない。細胞株の由来となる生物種としては、上述の<<インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニングするための方法>>において例示されたものと同様のものが挙げられる。中でも、細胞株の由来となる生物種としては、取扱いの容易さから、大腸菌又は哺乳動物細胞であることが好ましく、大腸菌であることがより好ましい。   The cell line provided in the kit of the present embodiment is a cell line that has the xthA gene and loses all or part of the function of the hsdR gene. What is necessary is just to be used as a system | strain, and the biological species used as the origin is not limited. Examples of the biological species from which the cell line is derived include those similar to those exemplified in the above << Method for screening a cell line capable of in vivo cloning >>. Among them, the biological species from which the cell line is derived is preferably Escherichia coli or a mammalian cell, more preferably Escherichia coli, from the viewpoint of ease of handling.

本実施形態のキットは、さらに、発現ベクターを備えていてもよい。
本実施形態のキットに備えられた発現ベクターとしては、特別な限定はなく、上述の<<インビボクローニング可能な細胞株の製造方法>>の[挿入工程]において例示されたものと同様のものが挙げられる。
発現ベクターは、タグ配列、プロモーター配列、転写終結配列、薬剤選択マーカー遺伝子、及びそれらの組み合わせを含んでいてもよい。ここで、タグの中には、蛍光タグ(GFPなど)、アフィニティータグ、デグロンタグ、局在タグ等が挙げられる。
タグ配列、プロモーター配列、転写終結配列、及び薬剤選択マーカー遺伝子としては、上述の<<インビボクローニング可能な細胞株の製造方法>>の[挿入工程]において例示されたものと同様のものが挙げられる。
The kit of this embodiment may further include an expression vector.
The expression vector provided in the kit of the present embodiment is not particularly limited, and the same expression vectors as those exemplified in [Insertion step] in the above << Method for producing a cell line capable of in vivo cloning >> Can be mentioned.
The expression vector may include a tag sequence, a promoter sequence, a transcription termination sequence, a drug selection marker gene, and combinations thereof. Here, examples of the tag include a fluorescent tag (such as GFP), an affinity tag, a degron tag, and a localization tag.
Examples of the tag sequence, promoter sequence, transcription termination sequence, and drug selection marker gene are the same as those exemplified in [Insertion step] in the above << Method for producing in vivo cloneable cell line >>. .

本実施形態のキットは、5’末端領域及び3’末端領域に前記発現ベクター上の挿入を行う部位と相同な塩基配列を有する目的の二本鎖DNAを準備することで、目的の二本鎖DNAを容易かつ高効率でインビボクローニングすることができる。   The kit of this embodiment prepares a target double-stranded DNA having a base sequence homologous to the site to be inserted on the expression vector in the 5 ′ end region and the 3 ′ end region, thereby obtaining the target double strand. DNA can be easily and efficiently cloned in vivo.

本実施形態のキットは、さらに、細胞株を培養するための細胞培養用培地を備えていてもよい。細胞培養用培地としては、キットに備えられた細胞株の種類に応じて、適宜選択することができ、上述の<<インビボクローニング方法>>において例示されたものと同様のものが挙げられる。   The kit of this embodiment may further include a cell culture medium for culturing cell lines. The culture medium for cell culture can be appropriately selected according to the type of cell line provided in the kit, and includes the same ones as exemplified in the above << In vivo cloning method >>.

また、本実施形態のキットは、さらに、目的の二本鎖DNA及び発現ベクターを細胞株へ導入するためのトランスフェクション試薬を備えていてもよい。トランスフェクション試薬としては、例えば、カチオン性高分子、カチオン性脂質、ポリアミン系試薬、ポリイミン系試薬及びリン酸カルシウムからなる群より選択される。このようなトランスフェクション試薬としては、例えば、Effectene Transfection Reagent(cat.no.301425,Qiagen,CA)、TransFastTM Transfection Reagent(E2431,Promega,WI)、TfxTM−20 Reagent(E2391,Promega,WI)、SuperFect Transfection Reagent(301305,Qiagen,CA)、PolyFect Transfection Reagent(301105,Qiagen,CA)、LipofectAMINE 2000 Reagent(11668−019,Invitrogen corporation,CA)、JetPEI(×4)conc.(101−30,Polyplus−transfection,France)、ExGen 500(R0511,Fermentas Inc.,MD)等が挙げられ、それらに限定されない。   The kit of this embodiment may further include a transfection reagent for introducing the target double-stranded DNA and expression vector into the cell line. The transfection reagent is selected from the group consisting of, for example, a cationic polymer, a cationic lipid, a polyamine reagent, a polyimine reagent, and calcium phosphate. Such transfection reagents include, for example, Effectene Transfection Reagent (cat. Transfection Reagent (301305, Qiagen, CA), PolyFect Transfection Reagent (301105, Qiagen, CA), LipofectAMINE 2000 Reagent (11668-019, Invitrogen corporation, CA), JetPEI (X ) Conc. (101-30, Polyplus-translation, France), ExGen 500 (R0511, Fermentas Inc., MD), and the like, but are not limited thereto.

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to a following example.

[実施例1]インビボクローニング可能な大腸菌株の探索
(1)インサートDNA及びベクターの作製
インサートDNAとして、pACYC184由来のクロラムフェニコール耐性遺伝子を有し、かつ5’末端側及び3’ 末端側それぞれにベクターに対して相同な配列(20bp)を有するDNA(992bp)を用いた(インサートDNAの塩基配列を配列番号17に示した)。
また、ベクターとして、アンピシリン耐性遺伝子を有するpUC19ベクター(2.6kb)を用いた(pUC19ベクターの塩基配列を配列番号18に示した)。
まず、インサートDNA及びベクターを以下の表1に示すPCRでの増幅用プライマーの塩基配列を用いて、PCRを行い、反応液を得た。
PCR反応後のインサートDNAのPCR反応液1μLあたりのDNA量は100ng(0.15pmol)であり、ベクターDNAのPCR反応液1μLあたりのDNA量は80ng(0.05pmol)であった。このPCR反応液各1μLを、精製せずにそのまま形質転換に用いた。
[Example 1] Search for E. coli strains that can be cloned in vivo (1) Preparation of insert DNA and vector As insert DNA, it has a chloramphenicol resistance gene derived from pACYC184, and 5 'end side and 3' end side, respectively DNA (992 bp) having a sequence homologous to the vector (20 bp) was used (the base sequence of the insert DNA is shown in SEQ ID NO: 17).
As a vector, a pUC19 vector (2.6 kb) having an ampicillin resistance gene was used (the base sequence of the pUC19 vector is shown in SEQ ID NO: 18).
First, PCR was performed on the insert DNA and the vector using the base sequences of the primers for amplification in PCR shown in Table 1 below to obtain a reaction solution.
The DNA amount per 1 μL of the PCR reaction solution of the insert DNA after the PCR reaction was 100 ng (0.15 pmol), and the DNA amount per 1 μL of the PCR reaction solution of the vector DNA was 80 ng (0.05 pmol). 1 μL of each PCR reaction solution was used for transformation without purification.

Figure 2018007589
Figure 2018007589

(2)大腸菌株の培養
次いで、BW25113株、MG1655株、及びW3110株を、LB培地3mLに植菌し、37℃で16時間培養し、形質転換に用いるために菌数を増やした。
(2) Culture of Escherichia coli strain Subsequently, the BW25113 strain, the MG1655 strain, and the W3110 strain were inoculated into 3 mL of LB medium, cultured at 37 ° C. for 16 hours, and the number of bacteria was increased for use in transformation.

(3)hsdR遺伝子ノックアウト大腸菌株の作製
次いで、Keio collection(参考文献:Baba et al., (2006) Molecular Systems Biology, doi:10.1038/msb4100050)のΔhsdR::kan株の染色体DNAを鋳型として、以下表2に示すプライマーを用いてΔhsdR::kan領域を増幅した。次いで、得られたPCR産物を用いて、λRedレコンビナーゼを利用した方法(参考文献:Datsenko and Wanner, “One-step inactivation of chromosomal genes in Escherichia coli K-12 using PCR products”, PNAS, vol.97, no.12, p6640-6645, 2000.)により、大腸菌MG1655株及びW3110株に導入し、hsdR遺伝子をノックアウトした。次いで、LB培地3mLに各大腸菌株を植菌し、37℃で16時間培養し、形質転換に用いるために菌数を増やした。
(3) Preparation of hsdR gene knockout Escherichia coli strain Next, the chromosomal DNA of ΔhsdR :: kan strain of Keio collection (reference: Baba et al., (2006) Molecular Systems Biology, doi: 10.1038 / msb4100050) was used as a template. The ΔhsdR :: kan region was amplified using the primers shown in Table 2. Then, using the obtained PCR product, a method using λRed recombinase (reference: Datsenko and Wanner, “One-step inactivation of chromosomal genes in Escherichia coli K-12 using PCR products”, PNAS, vol.97, no.12, p6640-6645, 2000.) and introduced into Escherichia coli MG1655 strain and W3110 strain, and the hsdR gene was knocked out. Next, each Escherichia coli strain was inoculated into 3 mL of LB medium, cultured at 37 ° C. for 16 hours, and the number of bacteria was increased for use in transformation.

Figure 2018007589
Figure 2018007589

(4)大腸菌株へのインサートDNA及びベクターの導入(大腸菌株の形質転換)
次いで、(2)で培養したBW25113株、MG1655株、及びW3110株、並びに、(3)でhsdR遺伝子をノックアウトしたMG1655株、及びW3110株を含む培養液をそれぞれ1mLずつ、37℃に温めておいたLB培地60mLに植菌し、37℃で90分培養した(通常、OD600=0.4〜0.5程度の菌濃度であった)。
次いで、培養を止めて、培養液をそれぞれ氷中で冷やした。また、以降の操作は全て氷中の冷やした状態で行った。次いで、5,000g、4℃で5分間遠心し、上清を捨てた。次いで、各大腸菌株のペレットを氷冷したLB培地2mLずつに懸濁した。次いで、氷冷した以下の表2に示す組成の2×TSS溶液を1.6mLずつ加えて混ぜた。
(4) Introduction of insert DNA and vector into E. coli strain (transformation of E. coli strain)
Next, 1 ml each of the BW25113 strain, MG1655 strain, and W3110 strain cultured in (2) and the MG1655 strain and W3110 strain in which the hsdR gene was knocked out in (3) were warmed to 37 ° C., respectively. The LB medium was inoculated into 60 mL and cultured at 37 ° C. for 90 minutes (usually OD600 = bacterial concentration of about 0.4 to 0.5).
Subsequently, the culture was stopped and the culture medium was cooled in ice. Moreover, all subsequent operations were performed in a cold state in ice. Subsequently, the mixture was centrifuged at 5,000 g and 4 ° C. for 5 minutes, and the supernatant was discarded. Next, each E. coli strain pellet was suspended in 2 mL of ice-cold LB medium. Next, 1.6 mL of 2 × TSS solution having the composition shown in Table 2 below, which was ice-cooled, was added and mixed.

Figure 2018007589
※上記混合後、オートクレーブ120℃で15分後、4℃で長期保存可能。
使用前によく混ぜた。
Figure 2018007589
* After the above mixing, the autoclave can be stored at 120 ° C for 15 minutes and then at 4 ° C for a long time.
Mix well before use.

次いで、室温のDMSOを0.4mLずつ加えて、混ぜた。次いで、各大腸菌株を含む溶液を0.1mLずつ氷上で分注し、液体窒素で凍結後、−80℃で保存した。次いで、凍結した各大腸菌株を氷上で溶かし、(1)で作製したインサートDNA及びベクターのPCR反応液各1μLずつを、各大腸菌株を含む溶液に加え、優しくピペッティングして混ぜた。次いで、氷上で30分間静置した。次いで、LB培地を各1mLずつ加えて、37℃で45分間培養した。次いで、5,000g、4℃で5分間遠心し、培地の大半を捨て、培地を100μL程度残した。次いで、各大腸菌株のペレットを懸濁し、クロラムフェニコール及びアンピシリンを含むLB寒天培地に塗り拡げた。次いで、大腸菌を植菌したLB寒天培地を37℃で16時間培養し、1枚のLB寒天培地プレートに出現したコロニー数を計測した。結果を図2に示す。図2において、「MG1655ΔhsdR::kan」とは、hsdR遺伝子がノックアウトされたMG1655株を示し、「W3110ΔhsdR::kan」とは、hsdR遺伝子がノックアウトされたW3110株を示す。   Next, 0.4 mL of room temperature DMSO was added and mixed. Next, 0.1 mL of each E. coli strain-containing solution was dispensed on ice, frozen with liquid nitrogen, and stored at −80 ° C. Next, each frozen E. coli strain was thawed on ice, and 1 μL each of the insert DNA and vector PCR reaction solution prepared in (1) was added to the solution containing each E. coli strain and gently pipetted to mix. Subsequently, it left still on ice for 30 minutes. Next, 1 mL each of LB medium was added and cultured at 37 ° C. for 45 minutes. Subsequently, it was centrifuged at 5,000 g and 4 ° C. for 5 minutes, most of the medium was discarded, and about 100 μL of the medium was left. Next, each E. coli strain pellet was suspended and spread on an LB agar medium containing chloramphenicol and ampicillin. Next, the LB agar medium inoculated with E. coli was cultured at 37 ° C. for 16 hours, and the number of colonies that appeared on one LB agar medium plate was counted. The results are shown in FIG. In FIG. 2, “MG1655ΔhsdR :: kan” indicates the MG1655 strain in which the hsdR gene is knocked out, and “W3110ΔhsdR :: kan” indicates the W3110 strain in which the hsdR gene is knocked out.

図2から、BW25113株、MG1655株、及びW3110株の中では、BW25113株のコロニー数が多かった。BW25113株では、hsdR遺伝子に変異が入っており、機能が失われていることが知られている。よって、BW25113株では、hsdR遺伝子のコードする制限酵素によるインサートDNA及びベクターの切断が起こらず、インサートDNAがベクターに挿入され、クロラムフェニコール耐性遺伝子及びアンピシリン耐性遺伝子が発現したため、生育することができたためであると推察された。
また、hsdR遺伝子がノックアウトされたMG1655株及びW3110株は、野生型のMG1655株及びW3110株と比較して、コロニー数が有意に増加していた。これは、hsdR遺伝子をノックアウトすることで、hsdR遺伝子のコードする制限酵素によるインサートDNA及びベクターの切断が起こらず、インサートDNAがベクターに挿入され、クロラムフェニコール耐性遺伝子及びアンピシリン耐性遺伝子が発現したため、生育することができたためであると推察された。
From FIG. 2, among the BW25113 strain, MG1655 strain, and W3110 strain, the number of colonies of the BW25113 strain was large. In the BW25113 strain, it is known that the hsdR gene has a mutation and the function is lost. Therefore, in the BW25113 strain, the insert DNA and the vector were not cleaved by the restriction enzyme encoded by the hsdR gene, and the insert DNA was inserted into the vector and the chloramphenicol resistance gene and the ampicillin resistance gene were expressed. It was guessed that this was because it was made.
In addition, the MG1655 and W3110 strains in which the hsdR gene was knocked out had a significantly increased number of colonies compared to the wild-type MG1655 and W3110 strains. This is because by knocking out the hsdR gene, the insert DNA and vector were not cleaved by the restriction enzyme encoded by the hsdR gene, and the insert DNA was inserted into the vector, and the chloramphenicol resistance gene and the ampicillin resistance gene were expressed. It was inferred that it was able to grow.

[実施例2]BW25113株でのインビボクローニングのメカニズムの解明
(1)インサートDNA及びベクターの作製
実施例1の(1)と同様の方法を用いて、インサートDNA及びベクターを作製し、PCR反応液各1μLを、精製せずにそのまま形質転換に用いた。
[Example 2] Elucidation of mechanism of in vivo cloning in BW25113 strain (1) Preparation of insert DNA and vector Using the same method as (1) of Example 1, an insert DNA and a vector were prepared, and a PCR reaction solution 1 μL of each was used for transformation without purification.

(2)大腸菌株の培養
次いで、BW25113株を、LB培地3mLに植菌し、37℃で16時間培養し、形質転換に用いるために菌数を増やした。
(2) Cultivation of Escherichia coli strain Subsequently, the BW25113 strain was inoculated into 3 mL of LB medium, cultured at 37 ° C. for 16 hours, and the number of bacteria was increased for use in transformation.

(3)各種遺伝子ノックアウト大腸菌株の作製
次いで、BW25113 ΔxthA::kan株、ΔrecE::kan株、ΔrecT::kan株は、Keio collection(参考文献:Baba et al., (2006) Molecular Systems Biology, doi:10.1038/msb4100050)を用いた。
BW25113 ΔrecET::kan株の作製は、まず以下表4に示すプライマーを用いて、プラスミド pKD4(参考文献:Datsenko and Wanner, “One-step inactivation of chromosomal genes in Escherichia coli K-12 using PCR products”, PNAS, vol.97, no.12, p6640-6645, 2000.)のkan遺伝子領域を増幅した。次いで、得られたPCR産物を用いて、実施例1の(3)と同様の方法を用いて、BW25113株へ導入した。次いで、LB培地3mLに各大腸菌株を植菌し、37℃で16時間培養し、形質転換に用いるために菌数を増やした。
(3) Preparation of various gene knockout Escherichia coli strains Next, BW25113 ΔxthA :: kan strain, ΔrecE :: kan strain, ΔrecT :: kan strain were prepared by Keio collection (reference: Baba et al., (2006) Molecular Systems Biology, doi: 10.1038 / msb4100050) was used.
The BW25113 ΔrecET :: kan strain was prepared using plasmid pKD4 (Reference: Datsenko and Wanner, “One-step inactivation of chromosomal genes in Escherichia coli K-12 using PCR products”, using primers shown in Table 4 below. PNAS, vol.97, no.12, p6640-6645, 2000.) was amplified. Next, using the obtained PCR product, it was introduced into the BW25113 strain using the same method as in Example 1, (3). Next, each E. coli strain was inoculated into 3 mL of LB medium, cultured at 37 ° C. for 16 hours, and the number of bacteria was increased for use in transformation.

Figure 2018007589
Figure 2018007589

(4)大腸菌株へのインサートDNA及びベクターの導入(大腸菌株の形質転換)
次いで、(2)で培養したBW25113株、MG1655株、及びW3110株、並びに、(3)でhsdR遺伝子をノックアウトしたMG1655株、及びW3110株の代わりに、(2)で培養したBW25113株、並びに、(3)でrecE遺伝子、recT遺伝子、recE遺伝子及びrecT遺伝子、又はxthA遺伝子をノックアウトしたBW25113株を用いた以外は実施例1の(4)と同様の方法を用いて、(1)で作製したインサートDNA及びベクターを各大腸菌株に導入し、形質転換を行い、クロラムフェニコール及びアンピシリンを含むLB寒天培地に塗り拡げた。次いで、大腸菌を植菌したLB寒天培地を37℃で16時間培養し、1枚のLB寒天培地プレートに出現したコロニー数を計測した。結果を図3及び4に示す。
図3において、「BW25113ΔrecE::kan」とは、recE遺伝子がノックアウトされたBW25113株を示し、「BW25113ΔrecT::kan」とは、recT遺伝子がノックアウトされたBW25113株を示し、「BW25113ΔrecET::kan」とは、recE遺伝子及びrecT遺伝子がノックアウトされたBW25113株を示す。
また、図4において、「BW25113ΔxthA::kan」とは、xthA遺伝子がノックアウトされたBW25113株を示す。
(4) Introduction of insert DNA and vector into E. coli strain (transformation of E. coli strain)
Next, instead of the BW25113 strain, MG1655 strain, and W3110 strain cultured in (2), and the MG1655 strain and W3110 strain in which the hsdR gene was knocked out in (3), the BW25113 strain cultured in (2), and It was prepared in (1) using the same method as in (4) of Example 1 except that the BW25113 strain in which the recE gene, recT gene, recE gene and recT gene, or xthA gene was knocked out in (3) was used. The insert DNA and vector were introduced into each E. coli strain, transformed, and spread on an LB agar medium containing chloramphenicol and ampicillin. Next, the LB agar medium inoculated with E. coli was cultured at 37 ° C. for 16 hours, and the number of colonies that appeared on one LB agar medium plate was counted. The results are shown in FIGS.
In FIG. 3, “BW25113ΔrecE :: kan” indicates the BW25113 strain in which the recE gene is knocked out, “BW25113ΔrecT :: kan” indicates the BW25113 strain in which the recT gene is knocked out, and “BW25113ΔrecET :: kan”. And BW25113 strain in which the recE gene and the recT gene are knocked out.
In FIG. 4, “BW25113ΔxthA :: kan” indicates the BW25113 strain in which the xthA gene is knocked out.

図3から、インサートDNA及びベクターの相同組換え及びインビボクローニングにおいて、recE遺伝子及びrecT遺伝子は関与していないことが明らかとなった。
また、図4から、xthA遺伝子をノックアウトすることにより、インビボクローニングの活性が有意に下がることが明らかとなった。
このことから、図1に示すメカニズムにより、細胞内において、インサートDNA及びベクターの相同組換えが行われ、インビボクローニングを高効率で行うことができることが推察された。
FIG. 3 reveals that the recE gene and the recT gene are not involved in homologous recombination and in vivo cloning of the insert DNA and vector.
FIG. 4 also revealed that knockout of the xthA gene significantly reduces the in vivo cloning activity.
From this, it was speculated that the homologous recombination of the insert DNA and the vector was carried out in the cell by the mechanism shown in FIG. 1, and the in vivo cloning could be performed with high efficiency.

以上の結果から、インビボクローニング可能な細胞株において、hsdR遺伝子の機能が失われており、xthA遺伝子を有することが重要であることが示唆された。   From the above results, it was suggested that the function of the hsdR gene is lost in a cell line capable of in vivo cloning, and it is important to have the xthA gene.

本発明によれば、高効率でインビボクローニング可能な細胞株のスクリーニング方法を提供することができる。さらに、本発明のスクリーニング方法によって得られた細胞株によれば、目的の二本鎖DNA又は該DNAの遺伝子産物を高収率で得ることができる。   According to the present invention, it is possible to provide a screening method for cell lines that can be cloned in vivo with high efficiency. Furthermore, according to the cell line obtained by the screening method of the present invention, the target double-stranded DNA or the gene product of the DNA can be obtained in high yield.

1…目的の二本鎖DNA(dsDNA)、1a,1b…目的の一本鎖DNA(ssDNA)、2…ベクター、3a,3b…相同配列を有する部位、3b−1…配列Xを有する部位、3b−2…配列Xと相補的な配列を有する部位、   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Target double strand DNA (dsDNA), 1a, 1b ... Target single strand DNA (ssDNA), 2 ... Vector, 3a, 3b ... Site | part which has a homologous sequence, 3b-1 ... Site | part which has sequence X, 3b-2: a portion having a sequence complementary to the sequence X,

Claims (10)

インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニングするための方法であって、
細胞株について、xthA遺伝子の有無を評価し、xthA遺伝子を有する細胞株を選択する第1の選択工程を備えることを特徴とする方法。
A method for screening a cell line capable of in vivo cloning comprising:
A method comprising evaluating a cell line for the presence or absence of an xthA gene and selecting a cell line having an xthA gene.
さらに、前記第1の選択工程の後に、hsdR遺伝子の有無を評価し、hsdR遺伝子の全部又は一部の機能が失われた細胞株を選択する第2の選択工程を備える請求項1に記載の方法。   Furthermore, the said 1st selection process is equipped with the 2nd selection process of evaluating the presence or absence of an hsdR gene, and selecting the cell strain from which all or some functions of the hsdR gene were lost. Method. 前記細胞株が大腸菌又は哺乳動物細胞に由来するものである請求項1又は2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the cell line is derived from Escherichia coli or a mammalian cell. インビボクローニング可能な細胞株の製造方法であって、
xthA遺伝子を細胞株の染色体に挿入し、xthA遺伝子を高発現させる挿入工程を備えることを特徴とする製造方法。
A method for producing a cell line capable of in vivo cloning comprising:
A production method comprising an insertion step of inserting an xthA gene into a chromosome of a cell line and highly expressing the xthA gene.
さらに、前記細胞株がhsdR遺伝子を有する場合に、前記挿入工程の後、又は同時に、前記hsdR遺伝子の全部又は一部の機能を失わせる欠損工程を備える請求項4に記載の製造方法。   Furthermore, the manufacturing method of Claim 4 provided with the defect | deletion process which loses all or one part of functions of the said hsdR gene after the said insertion process when the said cell strain has an hsdR gene. 前記細胞株が大腸菌又は哺乳動物細胞に由来するものである請求項4又は5に記載の製造方法。   The method according to claim 4 or 5, wherein the cell line is derived from Escherichia coli or a mammalian cell. xthA遺伝子を有し、hsdR遺伝子の全部又は一部の機能が失われたことを特徴とする細胞株。   A cell line having an xthA gene, wherein all or part of the function of the hsdR gene has been lost. 前記細胞株が、大腸菌又は哺乳動物細胞に由来するものである請求項7に記載の細胞株。   The cell line according to claim 7, wherein the cell line is derived from Escherichia coli or a mammalian cell. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法、又は請求項4〜6のいずれか一項に記載の製造方法を用いて、インビボクローニング可能な細胞株をスクリーニング、又は製造した後、得られた細胞株に、発現ベクターと、5’末端領域及び3’末端領域に前記発現ベクター上の挿入を行う部位と相同な塩基配列を有する目的の二本鎖DNAとを導入する導入工程と、
前記導入工程後、前記細胞株を培養し、前記目的の二本鎖DNAを相同組換えにより前記発現ベクターに挿入する挿入工程と、
を備えることを特徴とするインビボクローニング方法。
Obtained after screening or producing a cell line capable of in vivo cloning using the method according to any one of claims 1 to 3 or the production method according to any one of claims 4 to 6. Introducing an expression vector and a target double-stranded DNA having a base sequence homologous to a site to be inserted into the expression vector into the 5 ′ terminal region and the 3 ′ terminal region into the obtained cell line;
After the introduction step, culturing the cell line, and inserting the target double-stranded DNA into the expression vector by homologous recombination;
An in vivo cloning method comprising:
インビボクローニングを行うためのキットであって、請求項7又は8に記載の細胞株を備えることを特徴とするキット。   A kit for performing in vivo cloning, comprising the cell line according to claim 7 or 8.
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