JP2021514202A - センサー系 - Google Patents

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Abstract

本技術は、例えば、生物工学における標的分子の検出の改善をもたらす方法及び組成物に関する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2018年2月15日に出願された米国仮出願第62/631,090号、及び2018年9月12日に出願された米国仮出願第62/730,355号の利益を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に援用される。
本技術は、改変タンパク質センサー(engineered protein sensor)を使用して改変産物産生細胞(engineered producer producing cell)を検出及び濃縮するための方法及び組成物に関する。
政府所有権
本発明は、国防高等研究計画局(DARPA)から授与された助成金番号D16PC00132に基づく米国政府の支援を受けて行われた。米国政府は本発明に一定の権利を有する。
小分子の認識を転写生産に直接結びつける単一タンパク質である細菌性アロステリック転写因子(aTF)の使用は、酵素の生物学的生産及び検出を改善する代謝工学戦略における使用が提案されている(Taylor,et al.Nat.Methods 13(2):177)。エフェクターの結合によって引き起こされるタンパク質の構造変化により、特定のオペレーターDNA配列に対するその親和性が調節され、それにより遺伝子発現が最大5000倍まで変化する。これにより、aTFセンサーは、合成生物学の多くの適用の中心となる感知及び応答の課題(sense−and−respond challenge)に対処するための興味深いパラダイムになる。
aTFは迅速にリガンドを感知し、レポーター(例えば、蛍光タンパク質又は選択マーカー)の発現誘導などの標的化された転写の変化を誘発する。これにより、同族リガンドの細胞内濃度が高い細胞の濃縮が可能になる(例えば、蛍光活性化細胞選別(FACS)又は増殖による)。代謝工学の観点では、これにより、改変株をスクリーニング可能なスループットが大幅に向上する。
しかしながら、特定のゲノム工学の状況(例えば、コア代謝プロセスを対象とする大規模なゲノム操作を行う場合)では、センサーの性能の変動により、改変センサーを確実に展開できない場合がある。プラスミドをベースとしたリジンセンサー系でスクリーニングされた大腸菌(E.coli)変異体の化学的に変異誘発されたライブラリーなど、変異体間のセンサー応答変動が見られた(Binder et al.,Genome Biology,73(R40),1−12,2012)。
センサーの性能は、生産機能及び感知機能を分断することによって回復され得る。例えば、一方の株が生産専用でもう一方の株が感知専用である2種類の株を共培養すると、ゲノムの変動によって生産レベルを変更できる一方で、改変されていない各センサー株は、産生株により産生される産物のレベルに対して確実な応答を提供する。しかしながら、このためには、スクリーニングされる改変産生株の各々を、センサー株を用いて独自の増殖容器で増殖させる必要があり、これは、10を超える独自のメンバーを有する産生株ライブラリーを使用する際に課題を提示する。
他の状況では(例えば、拡散性産物又は能動的に排出される産物と共に機能する場合)、改変産生株群を分離した状態で増殖させてスクリーニングし、集団中の非産生株と改善された産生株とのクロストークを回避する必要がある。例えば、大量のナリンゲニン又は少量のナリンゲニンを産生し、GFPに基づいたナリンゲニンセンサー系で形質転換される2種類の産生株を共培養すると、産生期後にGFPに基づく強い蛍光及び弱い蛍光を示す2つの亜集団が生成されるべきである。しかしながら、産生後、1種類の中間蛍光集団のみが見られ、各細胞の個々の産生合計ではなく、集団全体にわたる拡散産物のバルクレベルへの応答が示唆される(実施例2、図3)。実際の選択では、この集団の平均化又はクロストークは、研究者が残りの集団から産生量のより高い改変菌株を特定する能力を阻害することとなる。この課題を克服するには、さらに各改変株を各自の増殖容器内で独自に区画化する必要がある。
したがって、改変産物産生細胞を検出及び濃縮するための改良された方法及び系が必要である。
本技術は、改変されたセンサー技術を使用して、バルク混合液滴又はマイクロ流体的に生成された液滴内の改変された産生株(すなわち、細胞)の増殖及び選択を改善するための方法及び組成物を提供する。いくつかの実施形態では、マイクロ流体的に生成された液滴は、大規模に改変株のための均一で単離された増殖容器を提供する。いくつかの実施形態において、液滴は、20kHz未満(例えば、約20kHz未満、約15kHz未満、約10kHz未満、又は約5kHz未満)で生成され、毎秒2,000〜5,000(例えば、約2,000、約2,500、約3,000、約3,500、約4,000、約4,500、又は約5,000)の固有の産生株の封入(encapsulation)が可能となり、これにより、1日に、マイクロ流体デバイスあたり5億未満の固有の産生株のスクリーニングを実施できる。
一態様では、本発明は、遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成すること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される所望の標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を有する液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変センサープラスミドを用いて改変産生細胞のプールを形質転換することであって、前記改変センサープラスミドは改変タンパク質センサーをコードすること、遺伝的に多様な産生細胞の前記プールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成すること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を有する前記液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。別の態様では、本発明は、遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成すること、前記産生細胞を含む各液滴を、改変タンパク質をベースとしたセンサー細胞を封入する液滴と融合させることであって、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される所望の標的分子のレベルの読み取りを提供すること、前記融合された液滴を選別して所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を含む液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変センサープラスミドを用いて改変産生細胞のプールを形質転換することであって、前記改変センサープラスミドは改変タンパク質センサーをコードすること、遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞それぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される所望の標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を有する液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、各液滴は、(a)フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、及び(b)改変センサー細胞を含み、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を有する前記液滴を単離すること、並びに所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変産生細胞の集団を作製する方法であって、遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、前記産生細胞を含む各液滴を、改変タンパク質をベースとしたセンサー細胞を封入する液滴と融合させることであって、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される所望の標的分子のレベルの読み取りを提供すること、前記融合された液滴を選別して所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を含む液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
一態様では、本発明は、改変産生細胞のプールからの改変産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、前記改変産生細胞は、所望の標的分子のための改変タンパク質をベースとしたセンサーと、前記タンパク質センサーによって活性化又は抑制されるレポーターとを含むこと、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、前記改変タンパク質センサーは、前記改変産生細胞によって産生される所望の標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する単離された改変産生細胞を有する液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、改変産生細胞の集団を形成することであって、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変センサープラスミドを用いて改変産生細胞のプールを形質転換することであって、前記改変センサープラスミドは改変タンパク質センサーをコードすること、前記改変産生細胞のプールからの改変産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、前記改変産生細胞は、所望の標的分子のための改変タンパク質をベースとしたセンサーと、前記タンパク質センサーによって活性化又は抑制されるレポーターとを含むこと、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、前記改変タンパク質センサーは、前記改変産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する単離された改変産生細胞を有する前記液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、改変産生細胞の集団を形成することであって、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変産生細胞のプールからの改変産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、前記改変産生細胞は、所望の標的分子のための改変タンパク質をベースとしたセンサーと、前記タンパク質センサーによって活性化又は抑制されるレポーターとを含むこと、前記改変産生細胞を含む各液滴を、改変センサー細胞を封入する液滴と融合させることであって、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、標的分子のレベルについて前記融合された液滴をアッセイすることであって、前記改変タンパク質センサーは、前記改変産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、前記融合された液滴を選別して所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞を含む液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、改変産生細胞の集団を形成することであって、前記改変産生細胞の集団は所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変センサープラスミドを用いて改変産生細胞のプールを形質転換することであって、前記改変センサープラスミドは改変タンパク質センサーをコードすること、前記改変産生細胞のプールからの改変産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、前記改変産生細胞は、所望の標的分子のための改変タンパク質をベースとしたセンサーと、前記タンパク質センサーによって活性化又は抑制されるレポーターとを含むこと、及び各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、前記改変タンパク質センサーは、前記改変産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する単離された改変産生細胞を有する前記液滴を単離すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、改変産生細胞の集団を形成することであって、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、前記改変産生細胞のプールからの改変産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、前記改変産生細胞は、所望の標的分子のための改変タンパク質をベースとしたセンサーと、前記タンパク質センサーによって活性化又は抑制されるレポーターとを含み、各液滴は、(a)フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、及び(b)改変センサー細胞を含み、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、前記改変タンパク質センサーは、前記改変産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する単離された改変産生細胞を有する前記液滴を単離すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、改変産生細胞の集団を形成することであって、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変産生細胞のプールからの改変産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、前記改変産生細胞は、所望の標的分子のための改変タンパク質をベースとしたセンサーと、前記タンパク質センサーによって活性化又は抑制されるレポーターとを含むこと、各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、前記改変産生細胞を含む各液滴を、改変センサー細胞を封入する液滴と融合させることであって、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、標的分子のレベルについて前記融合された液滴をアッセイすることであって、前記改変タンパク質センサーは、前記改変産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、前記融合した液滴を選別して所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞を含む液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、改変産生細胞の集団を形成することであって、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
一態様では、本発明は、液滴中で改変産生株ライブラリーのクローンメンバーを増殖及びアッセイするための組成物及び方法であって、各改変産生細胞は、標的分子の産生をレポート及びアッセイするための改変センサー系も含んでおり、前記センサー系はゲノム内又はプラスミド上に存在していてもよい、前記組成物及び方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変産生株による標的分子の産生についてレポートする別個の改変センサー株(すなわち、細胞)の存在下において、液滴中で改変産生株ライブラリーのクローンメンバーを増殖及びアッセイするための組成物及び方法に関する。様々な実施形態において、改変センサー株は、標的分子を検出可能なaTFセンサーであるセンサー系を保有する。
さらに別の態様では、本発明は、液滴中で改変産生株ライブラリーのクローンメンバーを増殖し、次いで改変産生細胞を含む液滴を、改変センサー系(例えば、細胞をベースとしたセンサー系又はインビトロセンサー系)を含む第2のレポート液滴と融合させることにより、産生レベルをアッセイするための組成物及び方法に関する。様々な実施形態において、改変センサー株は、標的分子を検出可能なaTFセンサーを収容する。
別の態様では、本技術は、液滴中で改変産生株ライブラリーのクローンメンバーを増殖及びアッセイするための方法であって、各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれており、各改変産生細胞は、標的分子の産生をレポート及び照合する(interrogating)ための改変センサープラスミドがさらに含む、前記方法に関する。様々な実施形態では、フッ素化をベースとした油又は乳剤は、有機油、フッ素化油、フッ素化ポリマー、フルオロカーボン中水型乳剤、パーフルオロカーボン中水型乳剤、又はそれらの組み合わせである。様々な実施形態では、フッ素化をベースとした油又は乳剤は粒子によって安定化される。様々な実施形態では、粒子は、修飾シリカナノ粒子(例えば、部分的にフッ素化されたナノ粒子又は部分的に疎水性のナノ粒子)である。様々な実施形態では、部分的にフッ素化されたナノ粒子はシリカをベースとしたナノ粒子である。様々な実施形態では、粒子は部分的に疎水性のシリカをベースとしたナノ粒子である。様々な実施形態では、液滴はマイクロ流体制御下にある。
別の態様では、本技術は、改変産生株による標的分子の産生についてレポートする別個の改変センサー株の存在下において、液滴中で改変産生株ライブラリーのクローンメンバーを増殖及びアッセイするための方法であって、各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれており、且つ各液滴は、改変センサー細胞を含む、前記方法に関する。様々な実施形態では、フッ素化をベースとした油又は乳剤は、有機油、フッ素化油、フッ素化ポリマー、フルオロカーボン中水型乳剤、パーフルオロカーボン中水型乳剤、又はそれらの組み合わせである。様々な実施形態では、フッ素化をベースとした油又は乳剤は粒子によって安定化される。様々な実施形態では、粒子は修飾シリカナノ粒子(例えば、部分的にフッ素化されたナノ粒子又は部分的に疎水性のナノ粒子)である。様々な実施形態では、部分的にフッ素化されたナノ粒子は、シリカをベースとしたナノ粒子である。様々な実施形態では、粒子は部分的に疎水性のシリカをベースとしたナノ粒子である。様々な実施形態では、液滴はマイクロ流体制御下にある。
さらに別の態様では、本発明は、液滴中で改変産生株ライブラリーのクローンメンバーを増殖させ、ここで、各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれており、次いで前記改変産生細胞を含む液滴を、改変センサー系を含む第2のレポート液滴と融合させることにより、産生レベルをアッセイするための方法に関する。様々な実施形態では、フッ素化をベースとした油又は乳剤は、有機油、フッ素化油、フッ素化ポリマー、フルオロカーボン中水型乳剤、パーフルオロカーボン中水型乳剤、又はそれらの組み合わせである。様々な実施形態では、フッ素化をベースとした油又は乳剤は粒子によって安定化される。様々な実施形態では、粒子は、修飾シリカナノ粒子(例えば、部分的にフッ素化されたナノ粒子又は部分的に疎水性のナノ粒子)である。様々な実施形態では、部分的にフッ素化されたナノ粒子はシリカをベースとしたナノ粒子である。様々な実施形態では、粒子は部分的に疎水性のシリカをベースとしたナノ粒子である。様々な実施形態では、液滴はマイクロ流体制御下にある。
本明細書で開示される任意の態様又は実施形態は、本明細書に開示される任意の他の態様又は実施形態と組み合わせることができる。
内因的に適用されたナリンゲニンに対する3種類のMAGE改変大腸菌(E.coli)MG1655変異体間のTtgRセンサー応答の変動を示すグラフである。 内因的に適用されたナリンゲニンに対する3種類のMAGE改変大腸菌(E.coli)MG1655変異体間のTtgRセンサー応答の変動を示すグラフである。 内因的に適用されたナリンゲニンに対する3種類のMAGE改変大腸菌(E.coli)MG1655変異体間のTtgRセンサー応答の変動を示すグラフである。 内因的に適用されたナリンゲニンに対する3種類のMAGE改変大腸菌(E.coli)MG1655変異体間のTtgRセンサー応答の変動を示すグラフである。 各々の同族リガンドに対する4種類の異なるアロステリック転写因子(TtgR(図2A)、TetR(図2B)、PcaV(図2C)、又はQacR(図2D))によって調節されるgfpを有する3種類のMAGE改変大腸菌MG1655変異体間のセンサー応答の変動を示すグラフである。 各々の同族リガンドに対する4種類の異なるアロステリック転写因子(TtgR(図2A)、TetR(図2B)、PcaV(図2C)、又はQacR(図2D))によって調節されるgfpを有する3種類のMAGE改変大腸菌MG1655変異体間のセンサー応答の変動を示すグラフである。 各々の同族リガンドに対する4種類の異なるアロステリック転写因子(TtgR(図2A)、TetR(図2B)、PcaV(図2C)、又はQacR(図2D))によって調節されるgfpを有する3種類のMAGE改変大腸菌MG1655変異体間のセンサー応答の変動を示すグラフである。 各々の同族リガンドに対する4種類の異なるアロステリック転写因子(TtgR(図2A)、TetR(図2B)、PcaV(図2C)、又はQacR(図2D))によって調節されるgfpを有する3種類のMAGE改変大腸菌MG1655変異体間のセンサー応答の変動を示すグラフである。 産生株間の拡散による干渉を示すグラフである。ナリンゲニン高産生株(赤色)及びナリンゲニン低産生株(青色)は、一緒に培養した場合(オレンジ色)に平均化されたセンサー応答を示す。 スクリーニングのための実行可能な戦略としての産生細胞及びセンサー細胞の共培養を示すグラフである。センサー細胞は、共培養された産生細胞によって産生されるナリンゲニンに応答して、ナリンゲニン依存性増殖及びgfp産生を示す(赤色:非産生+センサー細胞、青色:低産生+センサー細胞、オレンジ色:高産生+センサー細胞) スクリーニングのための実行可能な戦略としての産生細胞及びセンサー細胞の共培養を示すグラフである。液滴中で共培養したセンサー細胞及び非産生細胞(赤色)又は高産生細胞(オレンジ色)は、容易に区別可能な分布を示す。 ナリンゲニン産生についての液滴共培養試験を示す画像である。様々なセンサー細胞及び産生細胞との共培養におけるGFP産生の蛍光顕微鏡分析。図5a:センサー細胞及び非産生細胞。図5b:センサー細胞及び低産生細胞。図5c:センサー細胞及び高産生細胞。図5d:500μMナリンゲニンと共に封入されたTtgRをベースとしたセンサー系を使用する、ナリンゲニンに応答してGFPを産生するプラスミドを有するK12センサー細胞。各蛍光ピクセルは、ナリンゲニンに応答してGFPを産生した液滴内の細菌である。 24時間共培養した2セットの液滴の蛍光を示す画像である。第1の液滴セットは500μMのナリンゲニンを含み、第2の液滴セットはナリンゲニンセンサー細胞を含んでいた。液滴間で拡散が発生した場合、センサー細胞は24時間にわたって蛍光性となるであろう。 センサー株と産生細胞又は非産生細胞との混合物と共にインキュベーションした後の二重乳剤を示す顕微鏡画像である。 センサー細胞及び非産生細胞を用いて調製した二重乳剤液滴のFACS分析を示すグラフである。 センサー細胞及び産生細胞を用いて調製した二重乳剤液滴のFACS分析を示すグラフである。 センサー細胞と非産生細胞又は産生細胞とを用いて調製した二重乳剤液滴のFACS分析を示すグラフである。 液滴内で増殖する産生細胞の集団における拡散の抑制を示すグラフである。(A)液滴中で増殖させた場合にナリンゲニン低産生株から生成される蛍光のFACS分布。(B)液滴中で増殖させた場合にナリンゲニン高産生株から生成される蛍光のFACS分布。(C)液滴中で成長させた場合の高産生株と低産生株の混合物の蛍光のFACS分布。両方の産生株による単一の液滴の占有を防ぐために、各液滴には、増殖及び産生の開始時に単一の産生細胞のみが含まれる。 拡散を抑制するために液滴内でインキュベートした後、経路陰性対照である2E6 pNARnullpSENSORGFPからのナリンゲニン高産生株2E6 pNARhigh pSENSORGFPの濃縮を示すグラフである。 「細胞内センサー」を有する低産生体に対する高産生体の液滴封入を示す画像であり、同一の細胞がリガンド及びセンサーの両方の産生に関与し、蛍光(緑色)の読み取り強度(高産生細胞、右)は産生されるリガンドの濃度に関連している。 液滴システム中の低産生体又は高産生体と共に封入された「共培養センサー細胞」のシステムを示す画像である。ここで、非産生細胞のみがセンサー読み取りに寄与し産生細胞への負担を軽減しており、蛍光(緑色)の読み取り強度(高産生細胞、左)は産生リガンドの濃度に関連付けられている。 Δptsi::kanR pSENSORGFP−Ptsiセンサー株との液滴共培養戦略を利用した、低経路対照である2E6 pNARlowからのナリンゲニン高産生株2E6 pNARhighの濃縮を示す画像である。 (A)〜(E)は、FACSを使用して、混入遊離大腸菌を避けて二重乳剤WOW型液滴を選別するデータを示す。 二重乳剤液滴を作成し、FACSを使用して明るい産生体と暗い非産生体とを区別するデータを示す。 顕微鏡を使用したピカリング(Pickering)乳剤中の蛍光大腸菌の増殖及び検出を示す画像である。
一態様では、本技術は、液滴中で改変産生株ライブラリーのクローンメンバーを増殖させてアッセイするための方法であって、各改変産生細胞は、標的分子の産生をレポート及び照合するための改変センサー系をさらに含む、前記方法に関する。
いくつかの実施形態では、改変産生株ライブラリーは、限定されないが、多重自動ゲノム工学法(MAGE)などのゲノム多様化技術を使って、又はプラスミドをベースとした産生の変動(例えば、酵素ホモログの生物資源調査、プロモーター変動など)、非GMO法、若しくは産生の多様性をもたらすその他のメカニズムによって生成される。その内容全体が参照により本明細書に援用される、国際公開第2015/017866号及び国際公開第2008/052101号を参照。
いくつかの実施形態では、改変産生株ライブラリーは、少なくとも1種類の改変センサープラスミド又はセンサー系で形質転換される。
いくつかの実施形態では、ライブラリーからの改変産生株のプールは、増殖培地、及びアラビノース、アンヒドロテトラサイクリン、イソプロピルβ−D−1−チオガラクトピラノシド、熱、光、又は表1に記載の化合物を含むがこれらに限定されない任意の必要な誘導剤を含む液滴中に乳化される。いくつかの実施形態では、乳化された株が増殖し、所望の産物の産生が一定期間起こり、その結果、標的分子を産生可能なそれらの株のための産物が蓄積される。いくつかの実施形態では、前記一定期間は、約1〜24時間、約4〜20時間、約8〜16時間、又は約10〜14時間である。いくつかの実施形態では、前記一定期間は、約24〜72時間、約28〜68時間、約32〜64時間、約36〜60時間、約40〜56時間、又は約44〜52時間である。いくつかの実施形態では、前記一定期間は、約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、又は14日間である。いくつかの実施形態では、前記一定期間は約1週間又は約2週間である。
いくつかの実施形態では、乳化された株は、レポーターを使用して産物レベルの直接的読み取りを提供する改変センサー系を使用して応答を生成する。いくつかの実施形態では、産物レベルの直接的な読み取りは、約1μg/L〜100μg/L、約10μg/L〜90μg/L、約20μg/L〜80μg/L、約30μg/L〜70μg/L、約40μg/L〜60μg/L、又は約45μg/L〜55μg/Lである。いくつかの実施形態では、産物レベルの直接的な読み取りは、約100μg/L〜1000μg/L、約200μg/L〜900μg/L、約300μg/L〜800μg/L、約400μg/L〜700μg/L、又は約500μg/L〜600μg/Lである。いくつかの実施形態では、産物レベルの直接的な読み取りは、約1g/L〜200g/L、約20g/L〜180g/L、約40g/L〜160g/L、約60g/L〜140g/L、約80g/L〜120g/L、又は約90g/L〜100g/Lである。いくつかの実施形態では、産物レベルの直接的な読み取りは、約100g/L〜500g/L、約150g/L〜450g/L、約200g/L〜400g/L、又は約250g/L〜350g/Lである。
限定する目的ではないが例として、いくつかの実施形態では、レポーターは、GFP又は以下で説明する他の任意の例示的なレポーター系である。いくつかの実施形態では、液滴は破壊され、細胞はFACSのような適切な選別技術を使用して選別される。
いくつかの実施形態では、液滴は、専用の液滴選別機器を使用することによって、又は第2のバルク水乳剤を形成した後FACSで二重乳剤を選別することによって選別される。いくつかの実施形態では、液滴は、産生される産物のレベルに従って選別される。いくつかの実施形態では、液滴は、封入された改変産生細胞によって産生される産物の所望のレベルに従って選別される。液滴が選別されると、液滴は破壊され、濃縮された改変産生細胞が放出される。いくつかの実施形態では、選別された液滴からの改変産生細胞のゲノムは、次世代シーケンシングに供される。別の実施形態では、産生細胞のプラスミドが配列決定される(例えば、プラスミドをベースとした経路を生物資源調査する場合)。
いくつかの実施形態では、産生株の増殖又は生存能は、産生される産物の量に直接的に依存し比例する。非限定的な例として、一実施形態では、改変産生株ライブラリーが生成され、改変センサープラスミドで形質転換され、形質転換された改変産生株のプールは、増殖培地及び任意の必要な誘導剤を含む液滴に乳化され、前記形質転換された改変産生細胞が増殖し、産物の産生が一定期間起こり、その結果、標的分子を産生可能なそれらの細胞のための産物が蓄積され、前記形質転換された改変産生細胞は、高率で増殖するか、又は毒素を相殺する物質を産生することによって前記産物の蓄積に応答し、次いで、前記増殖し生存可能な形質転換された改変産生細胞は、改変産生細胞の濃縮された集団を形成する液滴から放出される。
いくつかの実施形態では、改変産生株はセンサー系を含む。非限定的な例として、一実施形態では、改変産生株ライブラリーが生成され、プラスミド上の改変センサー系で形質転換され、形質転換された改変産生株のプールは、増殖培地及び任意の必要な誘導剤を含む液滴に乳化され、前記形質転換された改変産生細胞が増殖し、産物の産生が一定期間起こり、その結果、標的分子を産生可能なそれらの細胞のための産物が蓄積され、前記形質転換された改変産生細胞のセンサー系は、GFPなどのレポーターの発現を介して前記産物の蓄積に応答し、次いで、前記改変産生細胞は、前記液滴から放出され、FACSで選別される。
別の態様では、本技術は、改変産生株による標的分子の産生についてレポートする別個の改変センサー株の存在下において、液滴中で改変産生株ライブラリーのクローンメンバーを増殖及びアッセイするための方法に関する。
いくつかの実施形態では、改変産生株ライブラリーは、その内容全体が参照により援用される、ゲノム多様化技術(例えば、限定されないが、Farzadfard F,Lu TK.Genomically Encoded Analog Memory with Precise In v/Vo DNA Writing in Living Cell Populations.Science(New York,NY).2014;346(6211):1256272.doi:10.1126/science.1256272に記載のCRISPR/Cas法、MAGE、SCRIBE法に関連するレトロン(Retron)をベースとした組換え手法など)を使って、又はプラスミドをベースとした産生の変動(例えば、酵素ホモログ、プロモーター変動などの生物資源調査)若しくは非GMO法などの産生の多様性を生成するその他のメカニズムによって生成される。例として、いくつかの実施形態では、非GMO法には、化学的変異誘発、放射線、及び転位(transposition)が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、ライブラリーからの改変産生株のプールは、増殖培地、任意の必要な誘導剤、及び1又は複数の改変センサー細胞を含む液滴中に乳化される。いくつかの実施形態では、細胞が増殖し、産物の産生が一定期間起こり、その結果、標的分子を産生可能なそれらの株のための産物が蓄積される。いくつかの実施形態では、改変センサー細胞は、レポーターを使用して産物レベルの直接的読み取りを提供する改変センサー系を使用して応答を生成する。限定する目的ではないが例として、いくつかの実施形態では、レポーターは、GFPである。いくつかの実施形態では、液滴は、専用の液滴選別機器を使用することによって、又は第2のバルク水乳剤を形成し、次いでFACSで二重乳剤を選別することによって選別される。液滴が選別されると、液滴は破壊され、濃縮された改変産生細胞が放出される。いくつかの実施形態では、選別された液滴からの改変産生細胞のゲノムは、次世代シーケンシングに供される。別の実施形態では、産生細胞のプラスミドが配列決定される(例えば、プラスミドをベースとした経路を生物資源調査する場合)。
いくつかの実施形態では、液滴中の改変センサー細胞の増殖は、共封入された改変産生細胞によって産生される標的分子のレベルに依存する。例として、いくつかの実施形態では、改変センサーは、増殖に必要な重要なタンパク質の発現を制御する。これにより、産生細胞が標的分子を作成する期間を有する前にセンサー細胞が産生栄養素を利用することが防げられることとなる。
いくつかの実施形態では、改変センサー細胞は、センサー細胞が産生に必要な栄養素を消費することを防げるために、改変産生細胞とは別の炭素源を利用するように改変されている。
さらに別の態様では、本発明は、液滴中で改変産生株ライブラリーのクローンメンバーを増殖させ、次いで改変産生細胞を含む前記液滴を改変センサー系を含む第2のレポート液滴と融合させることによって産生レベルをアッセイするための方法に関する。いくつかの実施形態では、改変産生株ライブラリーは、ゲノム多様化技術(限定されないが、MAGEなど)を使って、又はプラスミドをベースとした産生の変動(例えば、酵素ホモログの生物資源調査、プロモーター変動など)、非GMO法、若しくは産生の多様性をもたらすその他のメカニズムによって生成される。
いくつかの実施形態では、前記ライブラリーからの改変産生株のプールは液滴中に乳化され、ここで、前記液滴は増殖培地及び任意の必要な誘導剤を含む。いくつかの実施形態では、前記細胞が増殖し、産物の産生が一定期間起こり、その結果、標的分子を産生可能な改変産生細胞内に産物が蓄積する。いくつかの実施形態において、改変産生細胞を含む液滴は、レポーターを産生するセンサー系(例えば、細胞をベースとしたセンサー系又はインビトロセンサー系)を含む液滴の第2のセットと融合される。
いくつかの実施形態では、レポーターは、改変産生細胞によって産生される産物の量に比例して産生され、融合された液滴は、レポーターレベルについてアッセイされる。いくつかの実施形態では、前記融合された液滴は、レポーターの発現レベルによって選別される。いくつかの実施形態では、前記液滴は、第2のバルク水乳剤を形成し、次いでFACSで二重乳剤を選別することによって選別される。いくつかの実施形態では、融合された液滴は、専用の液滴選別機器を使用することによって選別される。いくつかの実施形態では、液滴が選別された後、液滴は破壊され、濃縮された産生細胞が放出される。いくつかの実施形態では、選別された液滴からの改変産生細胞のゲノムは、次世代シーケンシングに供される。いくつかの実施形態では、前記液滴は、産生される産物のレベルに従って選別される。いくつかの実施形態では、前記液滴は、封入された改変産生細胞によって産生される産物の所望のレベルに従って選別される。
いくつかの実施形態では、封入された改変産生細胞によって産生される産物の望ましいレベルは、約1μg/L〜100μg/L、約10μg/L〜90μg/L、約20μg/L〜80μg/L、約30μg/L〜70μg/L、約40μg/L〜60μg/L、又は約45μg/L〜55μg/Lである。いくつかの実施形態では、封入された改変産生細胞によって産生される産物の望ましいレベルは、約100μg/L〜1000μg/L、約200μg/L〜900μg/L、約300μg/L〜800μg/L、約400μg/L〜700μg/L、又は約500μg/L〜600μg/Lである。いくつかの実施形態では、封入された改変産生細胞によって産生される産物の望ましいレベルは、約1g/L〜200g/L、約20g/L〜180g/L、約40g/L〜160g/L、約60g/L〜140g/L、約80g/L〜120g/L、又は約90g/L〜100g/Lである。いくつかの実施形態では、前記封入された改変産生細胞によって産生される産物の望ましいレベルは、約100g/L〜500g/L、約150g/L〜450g/L、約200g/L〜400g/L、又は約250g/L〜350g/Lである。
いくつかの実施形態では、改変産生細胞は、産生される産物の量に正比例して抗毒素を産生し、前記改変産生細胞を含む液滴は、産生段階後に一定量の毒素を有する液滴と別々に融合される。いくつかの実施形態では、所望のレベルの産物を産生した前記改変産生細胞は、第2の乳化において生存するために十分な抗毒素を産生したと考えられる。いくつかの実施形態では、短時間のインキュベーションの後、融合された液滴は破壊され、濃縮された生存可能な改変産生細胞集団が回収される。
別の態様では、本技術は、液滴中で改変産生株ライブラリーのクローンメンバーを増殖及びアッセイするための方法であって、各液滴は、有機油、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれており、各改変産生細胞は、標的分子の産生をレポート及び照合するための改変センサープラスミドを追加的に含む、前記方法に関する。
別の態様では、本技術は、改変産生株による標的分子の産生についてレポートする別個の改変センサー株の存在下において、液滴中で改変産生株ライブラリーのクローンメンバーを増殖及びアッセイするための方法であって、各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれており、各液滴は、改変センサー細胞を含む、前記方法に関する。
さらに別の態様では、本発明は、液滴中で改変産生株ライブラリーのクローンメンバーを増殖させ、ここで、各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれており、次いで前記改変産生細胞を含む液滴を、改変センサー系を含む第2のレポート液滴と融合させることにより、産物の産生レベルをアッセイするための方法に関する。
本技術のいくつかの実施形態では、フッ素化をベースとした油又は乳剤は、有機油、フッ素化油、フッ素化ポリマー、フルオロカーボン中水型乳剤、パーフルオロカーボン中水型乳剤、又はそれらの組み合わせである。いくつかの実施形態では、フッ素化をベースとした油又は乳剤は、所望により粒子によって安定化される。様々な実施形態では、粒子は修飾シリカナノ粒子(例えば、部分的にフッ素化されたナノ粒子又は部分的に疎水性のナノ粒子)である。いくつかの実施形態では、部分的にフッ素化されたナノ粒子は、シリカをベースとしたナノ粒子である。いくつかの実施形態では、粒子は部分的に疎水性のシリカをベースとしたナノ粒子である。いくつかの実施形態では、液滴はマイクロ流体制御下にある。
いくつかの実施形態では、乳剤は、水相に分散された水非混和性液体を含むピカリング乳剤(例えば、水中油型(O/W型)乳剤)である。いくつかの実施形態では、乳剤は有機油を含む。いくつかの実施形態では、水非混和性液体は、油又は有機油(例えば、鉱油、トウモロコシ油、又はヒマシ油)である。
いくつかの実施形態では、乳剤は、連続油相に分散された水性液滴を含むピカリング乳剤(例えば、油中水型(W/O型)乳剤)である。いくつかの実施形態では、乳剤は有機油を含む。いくつかの実施形態では、水非混和性液体は、油又は有機油(例えば、鉱油、トウモロコシ油、又はヒマシ油)である。
いくつかの実施形態では、ピカリング乳剤は、油又は有機油の鎖長を減少させることにより安定化される。いくつかの実施形態では、油又は有機油の鎖長は、少なくとも1個の炭素原子、少なくとも2個の炭素原子、少なくとも3個の炭素原子、少なくとも4個の炭素原子、少なくとも5個の炭素原子、少なくとも6個の炭素原子、少なくとも7個の炭素原子、少なくとも8個の炭素原子、少なくとも9個の炭素原子、少なくとも10個の炭素原子、少なくとも11個の炭素原子、少なくとも12個の炭素原子、少なくとも13個の炭素原子、少なくとも14個の炭素原子、少なくとも15個の炭素原子、少なくとも16個の炭素原子、少なくとも17個の炭素原子、少なくとも18個の炭素原子、少なくとも19個の炭素原子、又は少なくとも20個の炭素原子が減少している。
いくつかの実施形態では、乳剤は、炭化水素によって安定化されたピカリング乳剤である。例えば、乳剤は、ヘキサデカン、ドデカン、デカン、オクタン、ヘプタン、及びヘキサンによって安定化してもよい。
いくつかの実施形態では、乳剤は、油又は有機油によって安定化されたピカリング乳剤である。例えば、乳剤は、鉱油、トウモロコシ油、又はヒマシ油などの有機油によって安定化してもよい。いくつかの実施形態では、乳剤は、Tween(例えば、Tween 20、Tween 21、Tween 40、Tween 60、Tween 61、Tween 65、Tween 80、Tween 81、Tween 85)、Triton X−100、Triton X−114、SPAN(例えば、SPAN 20、SPAN 40、SPAN 60、SPAN 65、SPAN 80、SPAN 85)、Arlacel(例えば、Arlacel(商標)P135)、Atlox(例えば、Atlox(商標)4912)、ABIL(例えば、ABIL(登録商標)EM 90)などの非イオン性乳化剤、界面活性剤(例えば、ABILをベースとした界面活性剤)、又はそれらの組み合わせと組み合わせた油又は有機油によって安定化される。
いくつかの実施形態では、乳剤は、油又は有機油によって安定化されたピカリング乳剤である。例えば、乳剤は、鉱油、トウモロコシ油、又はヒマシ油などの有機油によって安定化してもよい。いくつかの実施形態では、乳剤は、タンパク質安定剤(例えば、ウシ血清アルブミン(BSA)、β−ラクトグロブリン、β−カゼイン(BCN))と組み合わせた油又は有機油によって安定化される。いくつかの実施形態では、乳剤は、非イオン性界面活性剤又は糖(例えば、グルコース、フルクトース、ラクトース)と組み合わせた油又は有機油によって安定化される。いくつかの実施形態では、タンパク質安定剤、非イオン性界面活性剤、又は糖は、第2相(例えば、水相、有機相、又は液滴相)から第1相(例えば、油性相)への有機物の拡散を低減する。
いくつかの実施形態では、乳剤は、Tween(例えば、Tween 20、Tween 21、Tween 40、Tween 60、Tween 61、Tween 65、Tween 80、Tween 81、Tween 85)、Triton X−100、Triton X−114、SPAN(例えば、SPAN 20、SPAN 40、SPAN 60、SPAN 65、SPAN 80、SPAN 85)、Arlacel(例えば、Arlacel(商標)P135)、Atlox(例えば、Atlox(商標)4912)、ABIL(例えば、ABIL(登録商標)EM 90)などの非イオン性乳化剤、界面活性剤(例えば、ABILをベースとした界面活性剤)、又はそれらの組み合わせによって安定化されたピカリング乳剤である。
いくつかの実施形態では、乳剤は、タンパク質安定剤(例えば、ウシ血清アルブミン(BSA)、β−ラクトグロブリン、β−カゼイン(BCN))で安定化されたピカリング乳剤である。いくつかの実施形態では、乳剤は、非イオン性界面活性剤又は糖(例えば、グルコース、フルクトース、ラクトース)によって安定化される。いくつかの実施形態では、タンパク質安定剤、非イオン性界面活性剤、又は糖は、第2相(例えば、水相、有機相、又は液滴相)から第1相(例えば、油性相)への有機物の拡散を低減する。
いくつかの実施形態では、乳剤は、固体粒子によって安定化されたピカリング乳剤である。いくつかの実施形態では、固体粒子は無機又は有機粒子である。例えば、ピカリング乳剤は、シリカ、炭酸カルシウム、粘度、金粒子及びカーボンブラック粒子、有機ラテックス、デンプン、ハイドロゲルの粒子及びコポリマーの粒子によって安定化してもよい。いくつかの実施形態では、ピカリング乳剤は、タンパク質、細菌、及び胞子粒子によって安定化される。
いくつかの実施形態では、乳剤は、固体粒子によって安定化されたピカリング乳剤である。いくつかの実施形態では、粒子は修飾シリカナノ粒子である。いくつかの実施形態では、修飾シリカナノ粒子は、部分的にフッ素化されたナノ粒子である。いくつかの実施形態では、修飾シリカナノ粒子は、部分的に疎水性のナノ粒子である。いくつかの実施形態では、部分的にフッ素化されたナノ粒子は、シリカをベースとしたナノ粒子である。いくつかの実施形態では、粒子は部分的に疎水性のシリカをベースとしたナノ粒子である。いくつかの実施形態では、ピカリング乳剤は、2つの非混和性相間の界面に蓄積する。いくつかの実施形態では、第1相は連続相であり、第2相は分散相である。いくつかの実施形態では、本開示の乳剤は、フルオロカーボン相又は有機油などの油をベースとした第1相、及び第2相(例えば、有機相、水相、液滴相、炭化水素相、又は気相)を含む。例えば、第1相は、少なくとも1種類のフッ素化溶媒を有するフルオロカーボン相であってもよく、第2相は、有機相、水相、液滴相、炭化水素相、又は気相など、フッ素化溶媒と非混和性であってもよい。いくつかの実施形態では、第2相は水相である。いくつかの実施形態では、第2相は炭化水素相である。
いくつかの実施形態では、第1相は、少なくとも1種類のフッ素化溶媒を含むフルオラス(fluorous)相であり、部分的にフッ素化されたナノ粒子は、フッ素化溶媒中に分散されている。
いくつかの実施形態では、第1相は、前記溶媒中に分散された部分的に疎水性のナノ粒子を含む。
いくつかの実施形態では、第1相(すなわち、フルオラス相)は、CxFyFIzXmで表される少なくとも1種類のフルオロカーボンを含み、ここで、Xは任意の要素(N及びOを含むがこれらに限定されない)であってもよく、x、y、z、及びmは正の整数である。いくつかの実施形態では、第1相はフルオラス相であり、HFE−7500(COF15)、HFE−7600(COF12)、FC−40(C2148)、パーフルオロヘキサン(C14)、及び/又はパーフルオロメチルデカリン(PFMD又はC1120)をフッ素化溶剤として含む。フッ素化溶媒は特に限定されないが、異なる物理的特性を有する多様な範囲のフッ素化化合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、フッ素化溶媒は、HFE−7500及びHFE−7600などのハイドロフルオロエーテルなど、粘度が低い部分的にフッ素化された極性溶媒を含む。いくつかの実施形態では、フッ素化溶媒は、FC−40など、高粘度の過フッ素化極性溶媒を含む。一部の実施形態では、フッ素化溶媒は、C14など、低粘度の過フッ素化非極性溶媒を含む。いくつかの実施形態では、フッ素化溶媒は、PFMDなど、高粘度の過フッ素化非極性溶媒を含む。
いくつかの実施形態では、ピカリング乳剤は、少なくとも1種類のフッ素化溶媒を含むフルオロカーボン相と、フッ素化溶媒に対して非混和性の流体を含む第2相とを含み、部分的にフッ素化されたナノ粒子(例えば、シリカをベースとしたナノ粒子)が、フルオロカーボン相と第2相との界面に吸着する。
いくつかの実施形態では、ピカリング乳剤は、第1相と、第1相に対して非混和性の流体を含む第2相とを含み、部分的に疎水性のナノ粒子(例えば、シリカをベースとした疎水性ナノ粒子)は、第1相と第2相との界面に吸着する。
いくつかの実施形態では、ピカリング乳剤は、連続フルオロカーボン相と、連続フルオロカーボン相に分散された少なくとも1つの水相、有機相、炭化水素相、若しくは気相の液滴、又は少なくとも1つの気相の気泡を含む第2相とを含む。例えば、いくつかの実施形態では、乳剤は、連続フルオロカーボン相と水相とを含むか、連続フルオロカーボン相と有機相を含むか、連続フルオロカーボン相と炭化水素相とを含むか、又は連続フルオロカーボン相と気相とを含む。
いくつかの実施形態では、ピカリング乳剤は、連続炭化水素相と、連続炭化水素相中に分散されたフルオロカーボン相の液滴の少なくとも1つとを含む。
いくつかの実施形態では、部分的にフッ素化されたナノ粒子(例えば、シリカをベースとしたナノ粒子)は、フルオロカーボン相などの第1相と、水性流体若しくは有機流体であってもよい第2相又は炭化水素相との界面に吸着する。
いくつかの実施形態では、部分的に疎水性のナノ粒子(例えば、シリカをベースとした疎水性ナノ粒子)は、第1相と、水性流体若しくは有機流体であってもよい第2相、液滴、又は炭化水素相との界面に吸着する。
いくつかの実施形態では、ピカリング乳剤はいくつかの方法で修飾可能である。例えば、ピカリング乳剤は、ポリエチレングリコール(PEG)などの親水性ポリマーを分散相に導入することで修飾可能であるが、F−SiO2ナノ粒子(NP)は連続相にあらかじめ分散されている。液滴が生成されると、F−SiO2 NPは水と油との界面に吸着し、親水性ポリマーは液滴内からF−SiO2 NPの表面に吸着する。例えば、PEGと吸着している部分的にフッ素化されたシリカナノ粒子は、本明細書では「PEGads−F−SiONP」と称される。いくつかの実施形態では、親水性ポリマーと共有結合でグラフトされた粒子は、連続相に分散させてもよい。例えば、PEGと共有結合でグラフトされた部分的にフッ素化されたシリカナノ粒子は、本明細書では「PEGcovalent−F−SiONP」と称される。ピカリング乳剤のその他の修飾としては、親水性ポリマーを部分的にフッ素化された粒子(例えば、シリカをベースとしたナノ粒子)上に共有結合でグラフトすることが挙げられるが、これに限定されない。いくつかの実施形態では、親水性ポリマーは、部分的にフッ素化された粒子上に共有結合でグラフトされる。いくつかの実施形態では、親水性ポリマーは、部分的にフッ素化された粒子に共有結合されていない。
本開示のいくつかの実施形態では、親水性ポリマーはPEGである。いくつかの実施形態では、親水性ポリマーとしては、高分子電解質、並びにホモポリマー(例えば、ポリエーテル、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリエチレンイミン(PEI)、ポリ(アクリル酸)、ポリメタクリレート及び他のアクリルポリマー、ポリ(ビニルアルコール)(PVA)、ポリ(ビニルピロリドン)(PVP))及びブロックコポリマーなどの非イオン性ポリマーが挙げられる。
いくつかの実施形態では、ピカリング乳剤は、連続フルオロカーボン相と、水相を含む第2相とを含む。いくつかの実施形態では、水相は、界面で部分的にフッ素化された粒子に吸着している少なくとも1種類の親水性ポリマーを含む。いくつかの実施形態では、水相液滴は、PEGads−F−SiONP又はPEGcovalent−F−SiONPなど、界面で部分的にフッ素化されたナノ粒子に吸着している少なくとも1種類の親水性ポリマーを含む。
いくつかの実施形態では、第2相(例えば、水相)は、約0.01mg/mL以上、約0.02mg/mL以上、約0.05mg/mL以上、約0.1mg/mL以上、約0.2mg/mL以上、約0.5mg/mL以上、約1mg/mL以上、約2mg/mL以上、約5mg/mL以上、又は約10mg/mL以上の親水性ポリマー(例えば、PEG)を含む。いくつかの実施形態では、水相は、タンパク質及び酵素の液滴界面への非特異的吸着を防止してそれらの活性を維持するための有効量の親水性ポリマー(例えば、PEG)を含む。
いくつかの実施形態では、フッ素化をベースとした油又は乳剤は、(a)連続フルオラス相、(b)連続フルオラス相に分散された水相、有機相、炭化水素相、若しくは気相の液滴、又は気泡の少なくとも1つ、及び(c)第1相(例えば、フルオラス相)の界面に吸着している部分的にフッ素化された粒子(例えば、シリカをベースとしたナノ粒子)又は部分的に疎水性のシリカナノ粒子の少なくとも1種、及び水相、有機相、炭化水素相、若しくは気相を含み、前記シリカナノ粒子は部分的にフッ素化されているか部分的に疎水性である。
いくつかの実施形態では、部分的にフッ素化された粒子(例えば、シリカをベースとしたナノ粒子)は、フルオラス相と水相、有機相、炭化水素相、又は気相との界面に吸着する前に、フルオラス相に最初に分散される。いくつかの実施形態では、部分的にフッ素化された粒子は、フルオラス相と水相又は有機相との界面に吸着する前に、水相、有機相、炭化水素相、又は気相に最初に分散される。
いくつかの実施形態では、第1相(例えば、水相)は、緩衝液、塩、栄養素、治療薬、薬剤、ホルモン、抗体、鎮痛剤、抗凝固剤、抗炎症化合物、抗菌組成物、サイトカイン、増殖因子、インターフェロン、脂質、オリゴヌクレオチド、ポリマー、多糖類、ポリペプチド、プロテアーゼ阻害剤、細胞、核酸、RNA、DNA、血管収縮剤若しくは血管拡張剤、ビタミン、ミネラル、又は安定剤などの追加成分を含む。いくつかの実施形態では、化学的及び/又は生物学的反応が水相中で行われる。
いくつかの実施形態では、乳剤(例えば、ピカリング乳剤)は、ナノ粒子などの粒子によって封入された液相を含む。いくつかの実施形態では、粒子は部分的にフッ素化されたナノ粒子である。いくつかの実施形態では、部分的にフッ素化されたナノ粒子は、シリカをベースとしたナノ粒子である。いくつかの実施形態では、粒子は部分的に疎水性のナノ粒子である。いくつかの実施形態では、部分的に疎水性のナノ粒子は、シリカをベースとしたナノ粒子である。
いくつかの実施形態では、本開示に記載されるナノ粒子(例えば、シリカをベースとしたナノ粒子)及びそれらの組み合わせにより、液滴内部で実施可能なプロセスを妨げることなく、液滴の合体(coalescence)に対する安定化をもたらす。
いくつかの実施形態では、本開示に記載のフッ素化をベースとした油又は乳剤は、フルオロフォア(蛍光色素分子)及び蛍光性基質(例えば、レゾルフィン、フルオレセイン、レサズリン、4−メチルウンベリフェロンなど)の分散相から連続相への漏出を効果的に防止する。いくつかの実施形態では、本開示により、フルオロフォア及び蛍光性基質(例えば、レゾルフィン、フルオレセイン、レサズリン、4−メチルウンベリフェロンなど)の漏出を、漏出から1時間、2時間、3時間、4時間、5時間、6時間、7時間、8時間、9時間、10時間、11時間、12時間、13時間、14時間、15時間、16時間、17時間、18時間、19時間、20時間、21時間、22時間、23時間、24時間、1日間、2日間、3日間、4日間、又は5日間、効果的に防止する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の乳剤は、マイクロフルイディクスによって作製される。例えば、本明細書に記載の乳剤は、ホモジナイザー又は振盪によって作製され得る。
いくつかの実施形態では、液滴はマイクロ流体制御下にある。いくつかの実施形態では、マイクロ流体制御は、マイクロ流体チャネルを有するマイクロ流体デバイスによるものである。いくつかの実施形態では、ナノ粒子(例えば、シリカをベースとしたナノ粒子)は、マイクロ流体チャネル内に存在する。
いくつかの実施形態では、ナノ粒子の少なくとも約50%(例えば、数又は重量による)、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、又は少なくとも約95%は、部分的にフッ素化されたシリカナノ粒子である。
いくつかの実施形態では、部分的にフッ素化されたシリカナノ粒子は、ナノ粒子の表面に共有結合されたフッ素化基を含む。いくつかの実施形態では、両親媒性粒子は、粒子の表面に結合されたフッ化アルキル基など、粒子の表面に結合されたフッ素化炭化水素基を含む。例えば、フッ素化炭化水素基としては、炭化水素基あたり1個以上、2個以上、3個以上、4個以上、5個以上、6個以上、7個以上、8個以上、9個以上、10個以上、11個以上、12個以上、又は13個以上のフッ素原子で置換されたC1−C20、C2−C20、C5−C20、C10−C20、C1−C15、C2−C15、C5−C15、C10−C15、C1−C10、C2−C10、C5−C10、及びC5−C8炭化水素基が挙げられる。他の種類のハロゲン化炭化水素基も粒子の表面に結合していてもよい。いくつかの実施形態では、両親媒性粒子は、部分的にフッ素化又は過フッ素化されたアルキルシランの少なくとも1つで部分的に誘導体化されている。いくつかの実施形態では、両親媒性粒子は、直鎖炭素鎖を含む部分的にフッ素化又は過フッ素化されたアルキルシランの少なくとも1つで部分的に誘導体化されている。いくつかの実施形態では、両親媒性粒子は、表面上の1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチルトリエトキシシラン(FAS)で部分的に誘導体化されている。
いくつかの実施形態では、部分的にフッ素化されたシリカナノ粒子は、フッ素化された基に加えて又はその代わりに、粒子の表面に共有結合された親水性基を含む。いくつかの実施形態では、両親媒性粒子は、粒子の表面に共有結合されたアミン基を含む。いくつかの実施形態では、部分的にフッ素化されたシリカナノ粒子は、粒子の表面に共有結合されたその他の化学基を含み、その他の化学基としては−OH、−COOH、NH、−CxHy、−SOH、フルオレセインなどのフルオロフォア、ローダミン、ビオチンなどの巨大分子、ストレプトアビジン、及びポリエチレングリコール(PEG)が挙げられるがこれらに限定されない。
いくつかの実施形態では、部分的にフッ素化された又は部分的に疎水性のシリカナノ粒子に加えて、機能化可能な表面を有し、両親媒性となり得るその他の粒子も、本明細書に開示される技術の実施形態と互換性がある。例えば、そのような粒子には、貴金属、半導体、又は有機ポリマーから作製されたものが含まれる。シリカは用途が広い表面機能性を有し、経済的で生体適合性があり、光学的に不活性であるため、1つの好ましい選択肢である。
いくつかの実施形態では、改変産生株ライブラリーは、限定されないが、CRISPR/Cas法、多重自動ゲノム工学法(MAGE)などのゲノム多様化技術を使って、又はプラスミドをベースとした産生の変動(例えば、酵素ホモログの生物資源調査、プロモーター変動など)、非GMO法、若しくはこれらに限定されないが、化学的変異誘発、放射線、及び転位(transposition)など、産生の多様性をもたらすその他のメカニズムによって生成される。その内容全体が参照により本明細書に援用される、国際公開第2015/017866号及び国際公開第2008/052101号を参照。
いくつかの実施形態では、改変産生株ライブラリーは、プラスミド上又はゲノムに組み込まれたものなど、少なくとも1つの改変センサー系で形質転換される。
いくつかの実施形態では、ライブラリーからの改変産生株のプールは、増殖培地、及びアラビノース、アンヒドロテトラサイクリン、イソプロピルβ−D−1−チオガラクトピラノシド、熱、光、又は表1(標的分子の特性)に記載の化合物を含むがこれらに限定されない任意の必要な誘導剤を含む液滴中に乳化されている。いくつかの実施形態では、乳化された株が増殖し、所望の産物の産生が一定期間起こり、その結果、標的分子を産生可能なそれらの株のための産物が蓄積される。いくつかの実施形態では、前記一定期間は、約1〜24時間、約4〜20時間、約8〜16時間、又は約10〜14時間である。いくつかの実施形態では、前記一定期間は、約24〜72時間、約28〜68時間、約32〜64時間、約36〜60時間、約40〜56時間、又は約44〜52時間である。いくつかの実施形態では、前記一定期間は、約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、又は14日間である。いくつかの実施形態では、前記一定期間は約1週間又は約2週間である。
いくつかの実施形態では、液滴中の改変センサー細胞の増殖は、共封入された改変産生細胞によって産生される標的分子のレベルに依存する。例として、いくつかの実施形態では、改変センサーは、増殖に必要な重要なタンパク質の発現を制御する。これにより、産生細胞が標的分子を作成する期間を有する前にセンサー細胞が産生栄養素を利用することが防げられることとなる。
いくつかの実施形態では、改変センサー細胞は、センサー細胞が産生に必要な栄養素を消費することを防げるために、改変産生細胞とは別の炭素源を利用するように改変されている。
いくつかの実施形態では、改変センサー細胞は、レポーターを使用して産物レベルの直接的読み取りを提供する改変センサー系を使用して応答を生成する。限定ではなく例として、いくつかの実施形態では、レポーターは、GFPである。
いくつかの実施形態では、改変産生細胞は、産生株ライブラリーが生成される前又は後で、プラスミド上又はゲノム内に存在するレポーターを産生するセンサー系で形質転換されている。いくつかの実施形態では、液滴は、他の化学物質による誘導を伴って、又は伴わずに、本明細書に記載の一定期間後に破壊され、産生細胞はFACSでソートされ、所望の標的分子のより高産生体が分離又は濃縮される。
いくつかの実施形態では、液滴は、専用の液滴選別機器を使って、又は第2のバルク水乳剤を形成し、次いでFACSで二重乳剤を選別することによって選別される。いくつかの実施形態では、液滴は、産生される産物のレベルに従って選別される。いくつかの実施形態では、液滴は、封入された改変産生細胞によって産生される産物の所望のレベルに従って選別される。液滴が選別されると、液滴は破壊され、濃縮された改変産生細胞が放出される。いくつかの実施形態では、選別された液滴からの改変産生細胞のゲノムは、次世代シーケンシングに供される。別の実施形態では、産生細胞のプラスミドは配列決定される(例えば、プラスミドをベースとした経路を生物資源調査する場合)。
いくつかの実施形態において、改変産生細胞を含む液滴は、レポーターを産生するセンサー系(例えば、細胞をベースとしたセンサー系又はインビトロセンサー系)を含む液滴の第2のセットと融合される。
いくつかの実施形態では、レポーターは、改変産生細胞によって産生される産物の量に比例して産生され、融合された液滴は、レポーターレベルについてアッセイされる。いくつかの実施形態では、融合された液滴は、レポーターの発現レベルによって選別される。いくつかの実施形態では、液滴は、第2のバルク水乳剤を形成し、次いでFACSで二重乳剤を選別することによって選別される。いくつかの実施形態では、融合された液滴は、専用の液滴選別機器を使用することによって選別される。いくつかの実施形態では、液滴が選別された後、液滴は破壊され、濃縮された産生細胞が放出される。いくつかの実施形態では、選別された液滴からの改変産生細胞のゲノムは、次世代シーケンシングに供される。いくつかの実施形態では、液滴は、産生される産物のレベルに従って選別される。いくつかの実施形態では、液滴は、封入された改変産生細胞によって産生される産物の所望のレベルに従って選別される。
いくつかの実施形態では、封入された改変産生細胞によって産生される産物の望ましいレベルは、約1μg/L〜100μg/L、約10μg/L〜90μg/L、約20μg/L〜80μg/L、約30μg/L〜70μg/L、約40μg/L〜60μg/L、又は約45μg/L〜55μg/Lである。いくつかの実施形態では、封入された改変産生細胞によって産生される産物の望ましいレベルは、約100μg/L〜1000μg/L、約200μg/L〜900μg/L、約300μg/L〜800μg/L、約400μg/L〜700μg/L、又は約500μg/L〜600μg/Lである。いくつかの実施形態では、封入された改変産生細胞によって産生される産物の望ましいレベルは、約1g/L〜200g/L、約20g/L〜180g/L、約40g/L〜160g/L、約60g/L〜140g/L、約80g/L〜120g/L、又は約90g/L〜100g/Lである。いくつかの実施形態では、封入された改変産生細胞によって産生される産物の望ましいレベルは、約100g/L〜500g/L、約150g/L〜450g/L、約200g/L〜400g/L、又は約250g/L〜350g/Lである。
いくつかの実施形態では、乳化された株は、レポーターを使用して産物レベルの直接的読み取りを提供する改変センサー系を使用して応答を生成する。いくつかの実施形態では、産物レベルの直接的な読み取りは、約1μg/L〜100μg/L、約10μg/L〜90μg/L、約20μg/L〜80μg/L、約30μg/L〜70μg/L、約40μg/L〜60μg/L、又は約45μg/L〜55μg/Lである。いくつかの実施形態では、産物レベルの直接的な読み取りは、約100μg/L〜1000μg/L、約200μg/L〜900μg/L、約300μg/L〜800μg/L、約400μg/L〜700μg/L、又は約500μg/L〜600μg/Lである。いくつかの実施形態では、産物レベルの直接的な読み取りは、約1g/L〜200g/L、約20g/L〜180g/L、約40g/L〜160g/L、約60g/L〜140g/L、約80g/L〜120g/L、又は約90g/L〜100g/Lである。いくつかの実施形態では、産物レベルの直接的な読み取りは、約100g/L〜500g/L、約150g/L〜450g/L、約200g/L〜400g/L、又は約250g/L〜350g/Lである。
限定する目的ではないが例として、いくつかの実施形態では、レポーターは、GFP、又は以下で説明するその他の例示的なレポーター系である。いくつかの実施形態では、液滴は破壊され、細胞は、FACSのような適切な選別技術を使用して選別される。
いくつかの実施形態では、改変産生細胞は、産生される産物の量に正比例して抗毒素を産生し、改変産生細胞を含む液滴は、産生段階後に一定量の毒素を有する液滴と別々に融合される。いくつかの実施形態では、所望のレベルの産物を産生した改変産生細胞は、第2の乳化において生存するために十分な抗毒素を産生したと考えられる。いくつかの実施形態では、短時間のインキュベーションの後、融合された液滴は破壊され、濃縮された生存可能な改変産生細胞集団が回収される。
いくつかの実施形態では、産生株の増殖又は生存能は、産生される産物の量に直接的に依存し比例する。非限定的な例として、一実施形態では、改変産生株ライブラリーが生成され、改変センサープラスミドで形質転換され、形質転換された改変産生株のプールは、増殖培地及び任意の必要な誘導剤を含む液滴に乳化され、前記形質転換された改変産生細胞が増殖し、産物の産生が一定期間起こり、その結果、標的分子を産生可能なそれらの細胞のための産物が蓄積され、前記形質転換された改変産生細胞は、高率で増殖するか、又は毒素を相殺する物質を産生することによって産物の蓄積に応答し、次いで、増殖し生存可能な形質転換された改変産生細胞は、前記改変産生細胞の濃縮された集団を形成する液滴から放出される。
別の態様では、本発明は、改変産生細胞のプールからの改変産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、前記改変産生細胞は、所望の標的分子のための改変タンパク質をベースとしたセンサーと、前記タンパク質センサーによって活性化又は抑制されるレポーターとを含むこと、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、前記改変タンパク質センサーは、前記改変産生細胞によって産生される所望の標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する単離された改変産生細胞を有する液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、改変産生細胞の集団を形成することであって、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変センサープラスミドを用いて改変産生細胞のプールを形質転換することであって、前記改変センサープラスミドは改変タンパク質センサーをコードすること、前記改変産生細胞のプールからの改変産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、前記改変産生細胞は、所望の標的分子のための改変タンパク質をベースとしたセンサーと、前記タンパク質センサーによって活性化又は抑制されるレポーターとを含むこと、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、前記改変タンパク質センサーは、前記改変産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する単離された改変産生細胞を有する前記液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、改変産生細胞の集団を形成することであって、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変産生細胞のプールからの改変産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、前記改変産生細胞は、所望の標的分子のための改変タンパク質をベースとしたセンサーと、前記タンパク質センサーによって活性化又は抑制されるレポーターとを含むこと、前記改変産生細胞を含む各液滴を、改変センサー細胞を封入する液滴と融合させることであって、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、標的分子のレベルについて前記融合された液滴をアッセイすることであって、前記改変タンパク質センサーは、前記改変産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、前記融合された液滴を選別して所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞を含む液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、改変産生細胞の集団を形成することであって、前記改変産生細胞の集団は所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変センサープラスミドを用いて改変産生細胞のプールを形質転換することであって、前記改変センサープラスミドは改変タンパク質センサーをコードすること、前記改変産生細胞のプールからの改変産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、前記改変産生細胞は、所望の標的分子のための改変タンパク質をベースとしたセンサーと、前記タンパク質センサーによって活性化又は抑制されるレポーターとを含むこと、及び各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、前記改変タンパク質センサーは、前記改変産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する単離された改変産生細胞を有する前記液滴を単離すること、並びに所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、改変産生細胞の集団を形成することであって、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変産生細胞のプールからの改変産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、前記改変産生細胞は、所望の標的分子のための改変タンパク質をベースとしたセンサーと、前記タンパク質センサーによって活性化又は抑制されるレポーターとを含むことであって、各液滴は、(a)フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、及び(b)改変センサー細胞を含み、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、前記改変タンパク質センサーは、前記改変産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する単離された改変産生細胞を有する液滴を単離すること、並びに所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、改変産生細胞の集団を形成することであって、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変産生細胞のプールからの改変産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、前記改変産生細胞は、所望の標的分子のための改変タンパク質をベースとしたセンサーと、前記タンパク質センサーによって活性化又は抑制されるレポーターとを含むこと、及び各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、前記改変産生細胞を含む各液滴を、改変センサー細胞を封入する液滴と融合させることであって、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、標的分子のレベルについて前記融合された液滴をアッセイすることであって、前記改変タンパク質センサーは、前記改変産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、前記融合した液滴を選別して所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞を含む液滴を単離すること、並びに所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、改変産生細胞の集団を形成することであって、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
いくつかの実施形態では、前記回収は、(a)前記液滴を破壊すること、(b)前記遺伝的に多様な産生細胞を選別すること、及び(c)増殖培地で前記産生細胞を増殖させることを含む。いくつかの実施形態では、前記選別は、蛍光活性化液滴選別(FADS)又は蛍光活性化細胞選別(FACS)による。
いくつかの実施形態では、前記回収は、(a)前記液滴を選別すること、(b)前記選別された液滴を破壊すること、及び(c)増殖培地で前記破壊された液滴をプレーティングすることを含む。いくつかの実施形態では、前記選別は、蛍光活性化液滴選別(FADS)又は蛍光活性化細胞選別(FACS)による。
いくつかの実施形態では、前記液滴を破壊することは、所望のレベルの前記標的分子を産生する単離された改変産生細胞を封入する液滴を破壊して、前記改変産生細胞の集団を形成することを含み、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団である。いくつかの実施形態では、前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAがエピソーム的にコードされている。いくつかの実施形態では、前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAがプラスミド上にコードされている。いくつかの実施形態では、前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAが前記産生細胞のゲノムに組み込まれている。
いくつかの実施形態では、前記改変タンパク質をベースとしたセンサーが、前記産生細胞内において、トランスフェクトされる若しくはトランスフェクトされている、形質導入される若しくは形質導入されている、形質転換される若しくは形質転換されている、又はそれ以外の方法で利用可能にされる若しくは利用可能にされている。いくつかの実施形態では、前記レポーターが、前記センサーをベースとしたタンパク質によってトランスに活性化される検出可能なマーカーをコードする遺伝子である。いくつかの実施形態では、前記検出可能なマーカーが酵素又は選択可能なマーカーである。いくつかの実施形態では、前記酵素が、lacZ、ルシフェラーゼ、又はアルカリホスファターゼから選択される。いくつかの実施形態では、前記選択可能なマーカーが栄養要求株、抗生物質、耐性マーカー、毒素、又は分光的に検出可能な遺伝子産物である。いくつかの実施形態では、前記選択可能なマーカーが蛍光タンパク質である。いくつかの実施形態では、前記分光的に検出可能な遺伝子産物が分光法又は分光分析により検出される。いくつかの実施形態では、前記レポーターをコードする遺伝子がエピソーム的にコードされている。いくつかの実施形態では、前記レポーターをコードする遺伝子がプラスミド上にエピソーム的にコードされている。いくつかの実施形態では、前記レポーターをコードする遺伝子が、前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードする遺伝子と同じプラスミド上にコードされている。いくつかの実施形態では、前記レポーターをコードする遺伝子がゲノムに組み込まれている。
いくつかの実施形態では、前記方法が、改変産生細胞のプールが採取される、改変産生株ライブラリーを作製することをさらに含み、前記改変産生株ライブラリーは、1又は複数の標的分子を産生するように改変される。いくつかの実施形態では、前記改変産生株ライブラリーが、改変センサープラスミドで前記改変産生細胞のプールを形質転換する前に作製される。いくつかの実施形態では、前記改変産生株ライブラリーが、改変センサープラスミドで前記改変産生細胞のプールを形質転換した後に作製される。
いくつかの実施形態では、前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが前記産生細胞内にコードされている。いくつかの実施形態では、前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが、共封入されたセンサー細胞内にコードされている。いくつかの実施形態では、前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが、別の液滴に封入された後に改変産生細胞を含む前記液滴と融合されるセンサー細胞内にコードされている。
一態様では、本発明は、遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成すること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される所望の標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を有する液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変センサープラスミドを用いて改変産生細胞のプールを形質転換することであって、前記改変センサープラスミドは改変タンパク質センサーをコードすること、遺伝的に多様な産生細胞の前記プールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成すること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を有する前記液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。別の態様では、本発明は、遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、前記産生細胞を含む各液滴を、改変タンパク質をベースとしたセンサー細胞を封入する液滴と融合させることであって、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される所望の標的分子のレベルの読み取りを提供すること、前記融合された液滴を選別して所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を含む液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、改変センサープラスミドを用いて改変産生細胞のプールを形質転換することであって、前記改変センサープラスミドは改変タンパク質センサーをコードすること、遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される所望の標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を有する液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、各液滴は、(a)フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、及び(b)改変センサー細胞を含み、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を有する前記液滴を単離すること、並びに所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
別の態様では、本発明は、遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、前記産生細胞を含む各液滴を、改変タンパク質をベースとしたセンサー細胞を封入する液滴と融合させることであって、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースのセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される所望の標的分子のレベルの読み取りを提供すること、前記融合された液滴を選別して所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を含む液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であることを含む、改変産生細胞の集団を作製する方法に関する。
いくつかの実施形態では、前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが前記産生細胞内にコードされている。いくつかの実施形態では、前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが、共封入されたセンサー細胞内にコードされている。いくつかの実施形態では、前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが、別の液滴に封入された後に改変産生細胞を含む前記液滴と融合されるセンサー細胞内にコードされている。
改変センサー株/細胞
前述の改変センサー株(又は細胞)は、少なくとも1種類の改変タンパク質センサーを発現するように形質転換された株又は細胞(例えば、細菌、酵母、藻類、植物、昆虫、又は哺乳動物(ヒト又は非ヒト)の株又は細胞)を指す。本明細書で使用される場合、「改変タンパク質センサー」は、標的に結合し、標的の検出を可能にするアロステリックタンパク質(例えば、センサー)を指し、前記アロステリックタンパク質は修飾されている。いくつかの実施形態では、アロステリックタンパク質は、1又は複数の変異によって修飾されている。いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは非転写因子(non−TF)センサーである。
いくつかの実施形態では、株(又は細胞)は、改変タンパク質センサーをコードするプラスミド(例えば、改変センサープラスミド)によって形質転換される。
いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは、転写因子である。いくつかの実施形態では、前記転写因子は、アロステリック転写因子(aTF)である。
いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは、細胞又は無細胞で標的分子の検出を可能にする。
改変タンパク質センサーを設計及び作成する方法は、その内容全体が参照により援用される、PCT/US2017/047009号及びPCT/US2017/047012号、並びに国際公開第2015/127242号及び国際公開第2016/168182号に記載されている。
いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーはaTF、例えば真核生物のaTFである。
いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは、例えば、LysR、AraC/XylS、TetR、LuxR、LacI、ArsR、MerR、AsnC、MarR、NtrC(EBP)、OmpR、DeoR、Cold shock、GntR、及びCrpファミリーのメンバーなどの原核生物の転写調節因子ファミリーを改変したものである。
いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは、例えば、AbrB、AlpA、AraC、ArgR、ArsR、AsnC、BetR、Bhl、CitT、CodY、ComK、Crl、Crp、CsoR、CtsR、DeoR、DnaA、DtxR、Ecf、FaeA、Fe_dep_repress、FeoC、Fis、FlhC、FlhD、Fur、GntR、GutM、Hns、HrcA、HxIR、IcIR、KorB、LacI、LexA、Lsr2、LuxR、LysR、LytTR、MarR、MerR、MetJ、Mga、Mor、MtIR、NarL、NtrC、OmpR、PadR、Prd、PrrA、PucR、PuR、Rok、Ros_MucR、RpiR、RpoD、RpoN、Rrf2、RtcR、Sarp、SfsA、SinR、SorC、SpoOA、TetR、TrmB、TrpR、WhiB、Xre、YcbB、及びYesNファミリーのメンバーなどの原核生物の転写調節因子ファミリーを改変したものである。
様々な実施形態では、改変タンパク質センサーは、AcrR、ActlI、AmeR AmrR、ArpR、BpeR、EnvR E、EthR、HydR、IfeR、LanK、LfrR、LmrA、MtrR、Pip、PqrA、QacR、RifQ、RmrR、SimReg、SmeT、SrpR、TcmR、TetR、TtgR、TtgW、UrdK、VarR、YdeS、ArpA、Aur1B、BarA、CalR1、CprB、FarA、JadR、JadR2、MphB、NonG、PhlF、TylQ、VanT、TarA、TyIP、BM1P1、Bm1P1、Bm3R1、ButR、CampR、CamR、CymR、DhaR、KstR、LexA−like、AcnR、PaaR、PsbI、ThlR、UidR、YDH1、BetI、McbR、MphR、PhaD、Q9ZF45、TtK、Yhgd又はYixD、CasR、IcaR、LitR、LuxR、LuxT、OpaR、Orf2、SmcR、HapR、Ef0113、HlyllR、BarB、ScbR、MmfR、AmtR、PsrA、及びYjdCなどのTetRファミリーの受容体のメンバーを改変したものである。
いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは、リガンド及びDNAの両方に直接結合するか、又はタンパク質カスケードを介して機能する、2成分系又はハイブリッド2成分系を改変したものである。
いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは真核生物のaTFである。いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは、RovM(Yersinia pseudotuberculosis)、HcaR(Acinetobacter)、BlcR(Agrobacterium tumefaciens)、HetR(Anabaena spp.)、HetR(Anabaena spp.)、DesR(B.subtilis)、HylllR(Bacillus cereus)、PlcR(Bacillus cereus)、CcpA(Bacillus megaterium)、YvoA(Bacillus subtilis)、AhrR(Bacillus subtilis)、MntR(Bacillus subtilis)、GabR(Bacillus subtilis)、SinR(Bacillus subtilis)、CggR(Bacillus subtilis)、FapR(Bacillus subtilis)、OhrR(Bacillus subtilis)、PurR(Bacillus subtilis)、Rrf2(Bacillus subtilis)、BmrR(Bacillus subtilis)、CcpNリプレッサー(Bacillus subtilis)、TreR(Bacillus subtilis)、CodY(Bacillus subtilis)、yfiR(Bacillus subtilis)、OhrR(Bacillus subtilis)、Rex(Bacillus subtilis、Thermus thermophilus、Thermus aquaticus)、NprR(Bacillus thuringiensis)、BtAraR(Bacteriodes thetaiotaomicron)、AraR(Bacteroides thetaiotaomicron VPI)、DntR(Burkholderia cepacia)、CmeR(Camplylobacter jejuni)、CviR(Chromobacterium violaceum)、TsaR(Comamonas testosteroni)、CGL2612(Corynebacterium glatamicum)、ClgR(Corynebacterium glutamicum)、LldR(CGL2915)(Corynebacterium glutamicum)、NtcA(Cyanobacterium Anabaena)、HucR(Deinococcus radiodurans)、LacI(E.coli)、PrgX(Enterococcus faecalis)、NikR(Helobacter pylon)、LmrR(Lactococcus lactis)、CcpA(Lactococcus lactis)、MtbCRP(Mycobacterium tuberculosis)、EthR(Mycobacterium tuberculosis)、MosR(Mycobacterium tuberculosis)、PhoP(Mycobacterium tuberculosis)、Rv1846c(Mycobacterium tuberculosis)、EthR(Mycobacterium tuberculosis)、LysR(Neisseria meningitdis)、NMB0573/AsnC(Neisseria meningitidis)、TetR−クラスFI(Pasteurella multocida)、MexR(Pseudomonas aeruginosa)、DNR(Pseudomonas aeruginosa)、PA01(Pseudomonas aeruginosa)、PA2196(Pseudomonas aeruginosa)、ttgR(Pseudomonas putida)、Cra(Pseudomonas putida)、QscR(Psudemonas aeruginosa)、ActR(S.coelicolor)、SC00520(S.coelicolor)、CprB(S.coelicolor)、SlyA(Salmonella enterica SlyA)、FapR(Staphylococcus aureus)、OacR(Staphylococcus aureus)、SarZ(Staphylococcus aureus)、IcaR(Staphylococcus aureus)、LcaR(Staphylococcus epidermidis)、SMET(Stenotrophomonas maltophilia)、PcaV(SCO6704)(Streptomyces coelicolor)、SC04008(Streptomyces coelicolor)、NdgR(Streptomyces coelicolor)、CprB(Streptomyces coelicolor)、SCO0253(Streptomyces coelicolor)、TetRファミリー(Streptomyces coelicolor)、SC00520(Streptomyces coelicolor)、SC04942(Streptomyces coelicolor)、SC04313(Streptomyces coelicolor)、TetRファミリー(Streptomyces coelicolor)、SC07222(Streptomyces coelicolor)、SCO3205(Streptomyces coelicolor)、SCO3201(Streptomyces coelicolor)、ST1710(Sulfolobus tokodaii ST1710)、HrcA(Thermotoga maritima)、TM1030(Thermotoga maritima)、tm 1171(thermotoga maritima)、IclR(thermotoga maritima)、CarH(Thermus thermophilus)、FadR(Vibrio cholerae)、SmcR(Vibrio vulnificus)、及びRovA(Yersinia pestis)を改変したものである。
いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは、MphR、AlkS、AlkR、CdaR、BenM、RUNX1、MarR、AphA、Pex、CatM、AtzR、CatR、ClcR、CbbR、CysB、CbnR、OxyR、OccR、及びCrgAを改変したものである。
いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは、例えば、ArcA、AtoC、BaeR、BasR、CitB、CpxR、CreB、CusR、DcuR、DpiA、EvgA、KdpE、NarL、NarP、OmpR、PhoB、PhoP、QseB、RcsB、RstA、TorR、UhpA、UvrY、YedW、YehT、YfhK、YgiX、YpdB、ZraR、RssB、AgaR、AMR(ybbU)、ArsR、AscG、BetI、BglJ、CadC、CaiF、CelD、CueR、CynR、ExuR、FecR、FucR、Fur、GatR、GutM、GutR(SrlR)、ModE、MtlR、NagC、NanR(yhcK)、NhaR、PhnF、PutA、RbsR、RhaR、RhaS、RpiR(AlsR)、SdiA、UidR、XapR、XylR、ZntR、AllS(ybbS)、Arac、ArgR、AsnC、CysB、CytR、DsdC、GalR、GalS、GcvA、GcvR、GlcC、GlpR、GntR、IdnR、LctR、Lrp、LysR、MelR、MhpR、TdcA、TdcR、TetR、TreR、TrpR、及びTyrRなどの大腸菌(E.coli)TFを改変したものである。
様々な実施形態では、改変タンパク質センサーは、例えば、AP2、C2H2、Dof、GATA、HD−ZIP、M−type、NF−YA、S1Fa−like、TCP、YABBY、ARF、C3H、E2F/DP、GRAS、HRT−like、MIKC、NF−YB、SAP、Trihelix、ZF−HD、ARR−B、CAMTA、EIL、GRF、HSF、MYB、NF−YC、SBP、VOZ、bHLH、B3、CO−like、ERF、GeBP、LBD、MYB_related、NZZ/SPL、SRS、WOX、bZIP、BBR−BPC、CPP、FAR1、HB−PHD、LFY、NAC、Nin−like、STAT、WRKY、BES1、DBB、G2−like、HB−other、LSD、NF−X1、RAV、TALE、及びWhirlyファミリーのメンバーなどの植物転写調節因子ファミリーを改変したものである。
いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは、例えば、Abf1p、Abf2p、Aca1p、Ace2p、Adr1p、Aft1p、Aft2p、Arg80p、Arg81p、Aro80p、Arr1p、Asg1p、Ash1p、Azf1p、Bas1p、Cad1p、Cat8p、Cbf1p、Cep3p、Cha4p、Cin5p、Crz1p、Cst6p、Cup2p、Cup9p、Dal80p、Dal81p、Dal82p、Dot6p、Ecm22p、Ecm23p、Eds1p、Ert1p、Fhl1p、Fkh1p、Fkh2p、Flo8p、Fzf1p、Gal4p、Gat1p、Gat3p、Gat4p、Gcn4p、Gcr1p、Gis1p、Gln3p、Gsm1p、Gzf3p、Haa1p、Hac1p、Hal9p、Hap1p、Hap2p、Hap3p、Hap4p、Hap5p、Hcm1p、Hmlalpha2p、Hmra2p、Hsf1p、Ime1p、lno2p、lno4p、Ixr1p、Kar4p、Leu3p、Lys14p、Mac1p、Mal63p、Matalpha2p、Mbp1p、Mcm1p、Met31p、Met32p、Met4p、Mga1p、Mig1p、Mig2p、Mig3p、Mot2p、Mot3p、Msn1p、Msn2p、Msn4p、Mss11p、Ndt80p、Nhpl0p、Nhp6ap、Nhp6bp、Nrg1p、Nrg2p、Oaf1p、Pdr1p、Pdr3p、Pdr8p、Phd1p、Pho2p、Pho4p、Pip2p、Ppr1p、Put3p、Rap1p、Rdr1p、Rds1p、Rds2p、Reb1p、Rei1p、Rfx1p、Rgm1p、Rgt1p、Rim101p、Rlm1p、Rme1p、Rox1p、Rph1p、Rpn4p、Rsc30p、Rsc3p、Rsf2p、Rtg1p、Rtg3p、Sfl1p、Sfp1p、Sip4p、Skn7p、Sko1p、Smp1p、Sok2p、Spt15p、Srd1p、Stb3p、Stb4p、Stb5p、Ste12p、Stp1p、Stp2p、Stp3p、Stp4p、Sum1p、Sut1p、Sut2p、Swi4p、Swi5p、Tbf1p、Tbs1p、Tea1p、Tec1p、Tod6p、Tos8p、Tye7p、Uga3p、Ume6p、Upc2p、Urc2p、Usv1p、Vhr1p、War1p、Xbp1p、YER064C、YER130C、YER184C、YGR067C、YKL222C、YLL054C、YLR278C、YML081W、YNR063W、YPR013C、YPR015C、YPR022C、YPR196W、Yap1p、Yap3p、Yap5p、Yap6p、Yap7p、Yox1p、Yrm1p、Yrr1p、及びZap1pなどの酵母TFを改変したものである。
いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは、例えば、ada−2、aha−1、ahr−1、alr−1、ast−1、atf−2、atf−5、atf−6、atf−7、athp−1、blmp−1、bra−2、brc−1、cbp−1、ccr−4、cdk−9、ced−6、ceh−1、ceh−10、ceh−12、ceh−13、ceh−14、ceh−16、ceh−17、ceh−18、ceh−19、ceh−2、ceh−20、ceh−21、ceh−22、ceh−23、ceh−24、ceh−26、ceh−27、ceh−28、ceh−30、ceh−31、ceh−32、ceh−33、ceh−34、ceh−36、ceh−37、ceh−38、ceh−39、ceh−40、ceh−41、ceh−43、ceh−44、ceh−45、ceh−48、ceh−49、ceh−5、ceh−6、ceh−60、ceh−7、ceh−8、ceh−9、cep−1、ces−1、ces−2、cey−1、cey−2、cey−3、cey−4、cfi−1、chd−3、cky−1、cnd−1、cog−1、crh−1、daf−12、daf−14、daf−16、daf−19、daf−3、daf−8、dcp−66、die−1、dlx−1、dmd−3、dmd−4、dmd−5、dmd−6、dnj−11、dpl−1、dpr−1、dpy−20、dpy−22、dpy−26、dro−1、dsc−1、efl−1、efl−2、egl−13、egl−18、egl−27、egl−38、egl−43、egl−44、egl−46、egl−5、ekl−2、ekl−4、elc−1、elt−1、elt−2、elt−3、elt−4、elt−6、elt−7、end−1、end−3、eor−1、ets−4、ets−5、eya−1、fax−1、fkh−10、fkh−2、fkh−3、fkh−4、fkh−5、fkh−6、fkh−7、fkh−8、fkh−9、flt−1、fos−1、fozi−1、gei−11、gei−13、gei−3、gei−8、gfl−1、gla−3、ham−2、hbl−1、hif−1、hlh−1、hlh−10、hlh−11、hlh−12、hlh−13、hlh−14、hlh−15、hlh−16、hlh−17、hlh−19、hlh−2、hlh−25、hlh−26、hlh−27、hlh−28、hlh−29、hlh−3、hlh−30、hlh−4、hlh−6、hlh−8、hmg−1.1、hmg−1.2、hmg−1.2、hmg−11、hmg−12、hmg−3、hmg−4、hmg−5、hnd−1、hsf−1、irx−1、lag−1、let−381、let−418、lfi−1、lim−4、lim−6、lim−7、lin−1、lin−11、lin−22、lin−26、lin−28、lin−31、lin−32、lin−35、lin−39、lin−40、lin−41、lin−48、lin−49、lin−54、lin−59、lin−61、lir−1、lpd−2、lsl−1、lss−4、lst−3、mab−23、mab−3、mab−5、mab−9、mbf−1、mbr−1、mbr−1、mdl−1、mec−3、med−1、med−2、mef−2、mes−2、mes−4、mes−6、mex−1、mex−5、mex−6、mgl−2、mls−1、mls−2、mml−1、mua−1、mxl−1、mxl−2、mxl−3、nfi−1、ngn−1、nhr−1、nhr−10、nhr−100、nhr−101、nhr−102、nhr−103、nhr−104、nhr−105、nhr−106、nhr−107、nhr−108、nhr−109、nhr−11、nhr−110、nhr−111、nhr−112、nhr−113、nhr−114、nhr−115、nhr−116、nhr−117、nhr−118、nhr−119、nhr−12、nhr−120、nhr−121、nhr−122、nhr−123、nhr−124、nhr−125、nhr−126、nhr−127、nhr−128、nhr−129、nhr−13、nhr−130、nhr−131、nhr−132、nhr−133、nhr−134、nhr−135、nhr−136、nhr−137、nhr−138、nhr−139、nhr−14、nhr−140、nhr−141、nhr−142、nhr−143、nhr−145、nhr−146、nhr−147、nhr−148、nhr−149、nhr−15、nhr−150、nhr−152、nhr−153、nhr−154、nhr−155、nhr−156、nhr−157、nhr−158、nhr−159、nhr−16、nhr−161、nhr−162、nhr−163、nhr−164、nhr−165、nhr−166、nhr−167、nhr−168、nhr−169、nhr−17、nhr−170、nhr−171、nhr−172、nhr−173、nhr−174、nhr−175、nhr−176、nhr−177、nhr−178、nhr−179、nhr−18、nhr−180、nhr−181、nhr−182、nhr−183、nhr−184、nhr−185、nhr−186、nhr−187、nhr−188、nhr−189、nhr−19、nhr−190、nhr−191、nhr−192、nhr−193、nhr−194、nhr−195、nhr−196、nhr−197、nhr−198、nhr−199、nhr−2、nhr−20、nhr−201、nhr−202、nhr−203、nhr−204、nhr−205、nhr−206、nhr−207、nhr−208、nhr−209、nhr−21、nhr−210、nhr−211、nhr−212、nhr−213、nhr−214、nhr−215、nhr−216、nhr−217、nhr−218、nhr−219、nhr−22、nhr−220、nhr−221、nhr−222、nhr−223、nhr−225、nhr−226、nhr−227、nhr−228、nhr−229、nhr−23、nhr−230、nhr−231、nhr−232、nhr−233、nhr−234、nhr−237、nhr−238、nhr−239、nhr−241、nhr−242、nhr−243、nhr−244、nhr−245、nhr−246、nhr−247、nhr−248、nhr−249、nhr−25、nhr−250、nhr−251、nhr−252、nhr−253、nhr−254、nhr−255、nhr−256、nhr−257、nhr−258、nhr−26、nhr−260、nhr−261、nhr−262、nhr−263、nhr−264、nhr−265、nhr−266、nhr−267、nhr−268、nhr−269、nhr−27、nhr−270、nhr−271、nhr−272、nhr−273、nhr−274、nhr−275、nhr−276、nhr−277、nhr−278、nhr−28、nhr−280、nhr−281、nhr−282、nhr−283、nhr−285、nhr−286、nhr−288、nhr−3、nhr−30、nhr−31、nhr−32、nhr−33、nhr−34、nhr−35、nhr−36、nhr−37、nhr−38、nhr−39、nhr−4、nhr−40、nhr−41、nhr−42、nhr−43、nhr−44、nhr−45、nhr−46、nhr−47、nhr−47、nhr−48、nhr−49、nhr−5、nhr−50、nhr−51、nhr−52、nhr−53、nhr−54、nhr−55、nhr−56、nhr−57、nhr−58、nhr−59、nhr−6、nhr−60、nhr−61、nhr−62、nhr−63、nhr−64、nhr−65、nhr−66、nhr−67、nhr−68、nhr−69、nhr−7、nhr−70、nhr−71、nhr−72、nhr−73、nhr−74、nhr−75、nhr−76、nhr−77、nhr−78、nhr−79、nhr−8、nhr−80、nhr−81、nhr−82、nhr−83、nhr−84、nhr−85、nhr−86、nhr−87、nhr−88、nhr−89、nhr−9、nhr−90、nhr−91、nhr−92、nhr−94、nhr−95、nhr−96、nhr−97、nhr−98、nhr−99、nob−1、ntl−2、ntl−3、nurf−1、odr−7、oma−1、oma−2、pag−3、pal−1、pax−1、pax−3、peb−1、pes−1、pha−1、pha−2、pha−4、php−3、pie−1、pop−1、pos−1、pqn−47、pqn−75、psa−1、rabx−5、rbr−2、ref−1、rnt−1、sbp−1、sdc−1、sdc−2、sdc−3、sea−1、sem−4、sex−1、skn−1、sknr−1、sma−2、sma−3、sma−4、smk−1、sop−2、sox−1、sox−2、sox−3、spr−1、sptf−2、sptf−3、srab−2、srt−58、srw−49、sta−1、tab−1、taf−4、taf−5、tag−153、tag−182、tag−185、tag−192、tag−295、tag−331、tag−347、tag−350、tag−68、tag−97、tbx−11、tbx−2、tbx−30、tbx−31、tbx−32、tbx−33、tbx−34、tbx−35、tbx−36、tbx−37、tbx−38、tbx−39、tbx−40、tbx−41、tbx−7、tbx−8、tbx−9、tra−1、tra−4、ttx−1、ttx−3、unc−120、unc−130、unc−3、unc−30、unc−37、unc−39、unc−4、unc−42、unc−55、unc−62、unc−86、vab−15、vab−3、vab−7、xbp−1、zag−1、zfp−1、zim−1、zip−1、zip−2、zip−3、zip−4、zip−5、及びztf−7などの線虫TFを改変したものである。
いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは、例えば、APE_0290.1、APE_0293、APE_0880b、APE_1602a、APE_2413、APE_2505、APE_0656a、APE_1799a、APE_1458a、APE_1495a、APE_2570.1、APE_0416b.1、APE_0883a、APE_0535、APE_0142、APE_2021.1、APE_0060.1、APE_0197.1、APE_0778、APE_2011.1、APE_0168.1、APE_2517.1、APE_0288、APE_0002、APE_1360.1、APE_2091.1、APE_0454、APE_1862.1、APE_0669.1、APE_2443.1、APE_0787.1、APE_2004.1、APE_0025.1、APE_0153.1、AF0653、AF1264、AF1270、AF1544、AF1743、AF1807、AF1853、AF2008、AF2136、AF2404、AF0529、AF0114、AF0396、AF1298、AF1564、AF1697、AF1869、AF2271、AF1404、AF1148、AF0474、AF0584、AF1723、AF1622、AF1448、AF0439、AF1493、AF0337、AF0743、AF0365、AF1591、AF0128、AF0005、AF1745、AF0569、AF2106、AF1785、AF1984、AF2395、AF2232、AF0805、AF1429、AF0111、AF1627、AF1787、AF1793、AF1977、AF2118、AF2414、AF0643、AF1022、AF1121、AF2127、AF0139、AF0363、AF0998、AF1596、AF0673、AF2227、AF1542、AF2203、AF1459、AF1968、AF1516、AF0373、AF1817、AF1299、AF0757、AF0213、AF1009、AF1232、AF0026、AF1662、AF1846、AF2143、AF0674、Cmaq_0146、Cmaq_0924、Cmaq_1273、Cmaq_1369、Cmaq_1488、Cmaq_1508、Cmaq_1561、Cmaq_1699、Cmaq_0215、Cmaq_1704、Cmaq_1956、Cmaq_0058、Cmaq_1637、Cmaq_0227、Cmaq_0287、Cmaq_1606、Cmaq_1720、Cmaq_0112、Cmaq_1149、Cmaq_1687、Cmaq_0411、Cmaq_1925、Cmaq_0078、Cmaq_0314、Cmaq_0768、Cmaq_1206、Cmaq_0480、Cmaq_0797、Cmaq_1388、Cmaq_0152、Cmaq_0601、Cmaq_1188、Mboo_0375、Mboo_0423、Mboo_0749、Mboo_1012、Mboo_1134、Mboo_1154、Mboo_1189、Mboo_1266、Mboo_1711、Mboo_1971、Mboo_0002、Mboo_0956、Mboo_1071、Mboo_1405、Mboo_1643、Mboo_0973、Mboo_1170、Mboo_0158、Mboo_0195、Mboo_0277、Mboo_1462、Mboo_1574、Mboo_1649、Mboo_2112、Mboo_0013、Mboo_0386、Mboo_0946、Mboo_0977、Mboo_1081、Mboo_2241、Mboo_0142、Mboo_0396、Mboo_0409、Mboo_0976、Mboo_2244、Mboo_0526、Mboo_0346、Mboo_1018、Mboo_0917、Mboo_0323、Mboo_0916、Mboo_1680、Mboo_1288、Mboo_2311、Mboo_2048、Mboo_1027、Mboo_2312、rrnAC0161、rrnAC0578、rrnAC0961、rrnAC3494、rrnB0118、pNG7045、pNG6160、rrnAC0867、rrnAC2723、rrnAC3399、rrnAC3447、rrnB0052、rrnAC1653、rrnAC2779、pNG7038、rrnAC1252、rrnAC3288、rrnAC3307、rrnAC0503、rrnAC1269、pNG6047、rrnAC2622、rrnAC3290、rrnAC3365、rrnAC2301、pNG6157、rrnAC2002、rrnAC1238、rrnAC3207、pNG2039、pNG7160、rrnAC2748、rrnB0134、rrnAC2283、rrnAC1714、rrnAC1715、rrnAC2338、rrnAC2339、rrnAC2900、rrnAC0341、rrnAC3191、rrnAC1825、rrnAC2037、rrnAC0496、rrnAC3074、rrnAC2669、rrnAC0019、rrnAC0231、rrnAC0564、rrnAC0640、rrnAC1193、rrnAC1687、rrnAC1786、rrnAC1895、rrnAC1953、rrnAC1996、rrnAC2017、rrnAC2022、rrnAC2052、rrnAC2070、rrnAC2160、rrnAC2472、rrnAC2785、rrnAC2936、rrnAC3167、rrnAC3451、rrnAC3486、rrnAC3490、rrnB0253、rrnB0269、pNG7159、pNG7188、pNG7357、pNG6134、rrnAC0376、rrnAC1217、rrnAC1541、rrnAC1663、rrnAC3229、pNG7223、rrnAC0440、rrnAC0535、rrnAC1742、rrnAC2519、rrnAC1764、rrnAC1777、rrnAC2762、rrnAC3264、rrnAC0417、rrnAC1303、rrnB0301、pNG6155、pNG7021、pNG7343、rrnAC1964、pNG7171、rrnAC1338、pNG7344、rrnAC0230、rrnAC1971、rrnB0222、rrnAC0385、rrnAC0312、pNG7133、rrnAC0006、rrnAC1805、rrnAC3501、pNG7312、rrnAC0435、rrnAC0768、rrnAC0992、rrnAC2270、rrnAC3322、rrnB0112、rrnB0157、rrnB0161、pNG6058、pNG6092、pNG5119、pNG5140、pNG4042、pNG2006、pNG1015、rrnAC0199、rrnAC0681、rrnAC1765、rrnAC1767、pNG5067、pNG7180、pNG7307、pNG7183、rrnAC3384、pNG5131、rrnAC2777、pNG5071、rrnAC1472、pNG7308、rrnAC0869、rrnB0148、rrnAC2051、rrnAC0016、rrnAC1875、pNG6072、pNG6123、rrnAC2769、rrnAC1357、rrnAC1126、rrnAC0861、rrnAC0172、rrnAC0420、rrnAC0914、rrnAC2354、rrnAC3310、rrnAC3337、pNG5013、pNG5133、rrnAC3082、rrnB0074、pNG6075、pNG5024、rrnAC0924、rrnB0235、pNG7146、VNG0462C、VNG7122、VNG7125、VNG2445C、VNG0591C、VNG1843C、VNG0320H、VNG1123Gm、VNG1237C、VNG1285G、VNG2094G、VNG1351G、VNG1377G、VNG1179C、VNG1922G、VNG1816G、VNG0134G、VNG0194H、VNG0147C、VNG6193H、VNG2163H、VNG0101G、VNG1836G、VNG0530G、VNG0536G、VNG0835G、VNG2579G、VNG6349C、VNG1394H、VNG0113H、VNG0156C、VNG0160G、VNG0826C、VNG0852C、VNG1207C、VNG1488G、VNG6065G、VNG6461G、VNG7048、VNG7161、VNG1464G、VNG1548C、VNG0247C、VNG0471C、VNG0878Gm、VNG1029C、VNG1616C、VNG2112C、VNG6009H、VNG7007、VNG0704C、VNG1405C、VNG6318G、VNG0142C、VNG6072C、VNG6454C、VNG7053、VNG7156、VNG0703H、VNG0258H、VNG0751C、VNG1426H、VNG2020C、VNG6048H、VNG6126H、VNG6239G、VNG6478H、VNG7102、VNG6027G、VNG7023、VNG1786H、VNG2629G、VNG1598a、VNG7031、VNG6037G、VNG7171、VNG7114、VNG7038、VNG2243G、VNG6140G、VNG7100、VNG6476G、VNG6438G、VNG6050G、VNG0726C、VNG1390H、VNG6351G、VNG2184G、VNG0869G、VNG0254G、VNG6389G、VNG0315G、VNG0734G、VNG0757G、VNG1451C、VNG1886C、VNG1903Cm、VNG0985H、VNG6377H、HQ2607A、HQ2612A、HQ2779A、HQ1740A、HQ1541A、HQ1491A、HQ2619A、HQ1811A、HQ3063A、HQ3354A、HQ3642A、HQ2773A、HQ1436A、HQ2221A、HQ1414A、HQ3339A、HQ2484A、HQ3265A、HQ3620A、HQ1268A、HQ1388A、HQ1866A、HQ1563A、HQ1710A、HQ1962A、HQ1084A、HQ1739A、HQ1861A、HQ1863A、HQ2750A、HQ2664A、HQ2869A、HQ3058A、HQ3361A、HQ1277A、HQ2225A、HQ1993A、HQ1937A、HQ1088A、HQ1724A、HQ1568A、HQ2167A、HQ1230A、HQ2407A、HQ3108A、HQ1973A、HQ3260A、HQ2527A、HQ3410A、HQ2369A、HQ2564A、HQ1153A、HQ1227A、HQ3654A、HQ1867A、HQ2571A、HQ1625A、HQ3408A、HQ1689A、HQ2491A、HQ2726A、HQ2987A、HQ1041A、HQ1898A、HQ1900A、HQ1118A、Hbut_1261、Hbut_0073、Hbut_0009、Hbut_0100、Hbut_0987、Hbut_1340、Hbut_0120、Hbut_0990、Hbut_0316、Hbut_0659、Hbut_0660、Hbut_0366、Hbut_0204、Hbut_1498、Hbut_1630、Hbut_1485、Hbut_1260、Hbut_0942、Hbut_0163、Hbut_0116、Hbut_0207、Hbut_1516、Hbut_0476、Hbut_1139、Hbut_0299、Hbut_0033、Hbut_0336、Hbut_1471、Hbut_1522、Hbut_0601、Hbut_0934、Hbut_0458、Hbut_0054、Hbut_1136、Hbut_0646、Hbut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SSO0994、SSO2138、SSO2571、SSO0951、SSO2206、SSO2089、SSO2598、SSO2506、SSO0446、SSO0946、SSO0266、SSO0426、SSO2073、ST0236、ST1060、ST1064、ST1076、ST1486、ST1604、ST1889、STS229、ST0720、ST0173、STS095、ST2514、ST1022、ST2372、ST0193、ST0489、ST1115、ST1301、STS042、ST1473、STS071、STS074、STS163、STS072、STS250、STS248、ST2039、ST2236、ST2114、ST2562、ST0051、ST0164、ST0722、ST2550、ST1593、ST0256、ST0331、ST1268、ST2084、ST2190、ST1409、ST0808、STS035、ST0758、ST1043、ST1386、ST1710、ST1716、ST1867、ST1890、ST2388、STS086、ST0749、ST0837、ST0980、ST2050、ST0757、ST0766、ST2210、ST1773、ST1340、ST1054、ST1275、ST1007、ST1041、ST0684、ST0072、ST0349、ST1271、ST0334、ST1630、ST0371、TK0063、TK0559、TK1041、TK1261、TK1826、TK1881、TK2190、TK1086、TK1883、TK1955、TK2291、TK2134、TK1285、TK1487、TK0168、TK1331、TK0567、TK0834、TK1491、TK1210、TK2110、TK2052、TK0143、TK1413、TK2289、TK2270、TK1815、TK1439、TK0695、TK1259、TK0107、TK0448、TK1057、TK1058、TK1272、TK0697、TK0126、TK0539、TK1266、TK1688、TK2197、TK2218、TK1489、TK1339、TK0142、TK0169、TK1246、TK0770、TK1494、TK1924、TK2107、TK1143、TK1654、TK0151、TK0779、TK2151、TK0132、TK2287、TK1280、TK2024、TK0471、TK1769、TK1913、TK1050、Tpen_0466、Tpen_0552、Tpen_0860、Tpen_1509、Tpen_0232、Tpen_0836、Tpen_1499、Tpen_0577、Tpen_0018、Tpen_0579、Tpen_0150、Tpen_0366、Tpen_0869、Tpen_0668、Tpen_0348、Tpen_1236、Tpen_0124、Tpen_0102、Tpen_0973、Tpen_1621、Tpen_0378、Tpen_0538、Tpen_0707、Tpen_0776、Tpen_0069、Tpen_0090、Tpen_0173、Tpen_1796、Tpen_1358、Tpen_0115、Tpen_1464、Tpen_1595、Tpen_1401、Tpen_0901、Tpen_1818、Tpen_0293、Tpen_0690、Tpen_0374、Tpen_0710、Tpen_0070、Tpen_1551、Tpen_1591、Tpen_1154、Tpen_1562、Ta0472、Ta0731、Ta1110、Ta0115、Ta1173、Ta1443、Ta0185、Ta0678、Ta0608、Ta0257、Ta0981、Ta0093、Ta0550m、Ta0842、Ta0872、Ta1362m、Ta0736、Ta1394、Ta0166、Ta0675、Ta0748、Ta1231、Ta1186、Ta0106、Ta0948、Ta1282m、Ta1363、Ta0131、Ta0320m、Ta0411、Ta1064、Ta1166、Ta1218、Ta1503、Ta0201、Ta0346、Ta1496、Ta0868m、Ta1061m、Ta0825、Ta0795、Ta0199、Ta1485、Ta0945、Ta0940、Ta0134、Ta0685、Ta0890、Ta1324、TVN0192、TVN0983、TVN1251、TVN0658、TVN0295、TVN1196、TVN1337、TVN1127、TVN0160、TVN0945、TVN0938、TVN0292、TVN0236、TVN0364、TVN0447、TVN0906、TVN1422、TVN0185、TVN0291、TVN0514、TVN1093、TVN0210、TVN1272、TVN0519、TVN0603、TVN1246、TVN1408、TVN1203、TVN1162、TVN0516、TVN1265、TVN1392、TVN1493、TVN0934、TVN0728、TVN0704、TVN1394、TVN0084、TVN1083、TVN1089、TVN0213、TVN1149、TVN0972、TVN0377、LRC567、RCIX1274、RCIX1420、RCIX1655、RC1X1698、RCIX2213、RCIX2336、RRC298、RRC486、RRC76、RCIX1140、RCIX2193、RCIX670、RCIX684、RC1X808、RC1X820、LRC582、RCIX785、LRC109、RCIX103、RCIX105、RCIX106、RCIX1508、RCIX1739、RCIX2247、RRC465、RCIX1740、RCIX2328、RRC178、LRC575、RCIX1349、RCIX1520、LRC520、RCIX125、RCIX1430、RCIX148、RCIX1527、RCIX1743、RCIX2456、RCIX449、RCIX571、RRC212、RCIX960、LRC190、RCIX1230、RCIX414、RCIX1747、LRC319、RCIX1292、RCIX1376、RCIX2173、RCIX2196、RRC154、RCIX1238、RCIX1068、RCIX1190、RCIX1914、RCIX2177、RCIX824、RCIX989、RCIX2108、LRC274、LRC304、RCIX1189、RCIX1785、RCIX1790、及びRCIX90などの古細菌TFを改変したものである。
様々な実施形態では、改変タンパク質センサー及び/又はスイッチは、例えば、Abh、AbrB、AcoR、AdaA、AhrC、AlaR、AlsR、AnsR、AraR、ArfM、ArsR、AzlB、BirA、BkdR、BltR、BmrR、CcpA、CcpB、CcpC、CggR、CheB、CheV、CheY、CitR、CitT、CodY、ComA、ComK、ComZ、CssR、CtsR、DctR、DegA、DegU、DeoR、DnaA、ExuR、FNR、FruR、Fur、GabR、GerE、GlcK、GlcR、GlcT、GlnR、GlpP、GltC、GltR、GntR、GutR、Hbs、Hpr、HrcA、HtrA、HutP、HxlR、lolR、Ipi、KdgR、KipR、LacR、LevR、LexA、LicR、LicT、LmrA、LrpA、LrpB、LrpC、LytR、LytT、ManR、MecA、Med、MntR、MsmR、Mta、MtlR、MtrB、NhaX、PadR、PaiA、PaiB、PerR、ファージPBSX転写調節因子、PhoP、PksA、PucR、PurR、PyrR、RbsR、ResD、Rho、RocR、Rok、RplT、RsfA、SacT、SacV、SacY、SenS、SigA、SigB、SigD、SigE、SigF、SigG、SigH、SigI、SigK、SigL、SigM、SigV、SigW、SigX、SigY、SigZ、SinR、Slr、SplA、Spo0A、Spo0F、SpoIIID、SpoVT、TenA、TenI、TnrA、TreR、TrnB−Gly1、TrnB−Phe、TrnD−Cys、TrnD−Gly、TrnD−Phe、TrnD−Ser、TrnD−Trp、TrnD−Tyr、TrnI−Gly、TrnI−Thr、TrnJ−Gly、TrnS−Leu2、TrnSL−Tyr1、TrnSL−Val2、Xpf、Xre、XylR、YacF、YazB、YbaL、YbbB、YbbH、YbdJ、YbfA、YbfI、YbfP、YbgA、YcbA、YcbB、YcbG、YcbL、YccF、YccH、YceK、YcgE、YcgK、YclA、YclJ、YcnC、YcnK、YcxD、YczG、YdcH、YdcN、YdeB、YdeC、YdeE、YdeF、YdeL、YdeP、YdeS、YdeT、YdfD、YdfF、YdfI、YdfL、YdgC、YdgG、YdgJ、YdhC、YdhQ、YdhR、YdiH、YdzF、YerO、YesN、YesS、YetL、YezC、YezE、YfhP、YfiA、YfiF、YfiK、YfiR、YfiV、YfmP、YhbI、YhcB、YhcF、YhcZ、YhdE、YhdI、YhdQ、YhgD、YhjH、YhjM、YisR、YisV、YjbD、YjdI、YkmA、YkoG、YkoM、YkvE、YkvN、YkvZ、YlaC、YlbO、YlpC、YmfC、YneI、YoaU、YobD、YobQ、YocG、YodB、YofA、YonR、YopO、YopS、YozA、YozG、YpbH、YplP、YpoP、YpuH、YqaE、YqaF、YqaG、YqfL、YqzB、YraB、YraN、YrdQ、YrhI、YrhM、YrkP、YrxA、YrzC、YsiA、YsmB、YtcD、YtdP、YtlI、YtrA、YtsA、YttP、YtzE、YufM、YulB、YurK、YusO、YusT、YuxN、YvaF、YvaN、YvaO、YvaP、YvbA、YvbU、YvcP、YvdE、YvdT、Yvfl、YvfU、YvhJ、YvkB、YvmB、YvnA、YvoA、YvqC、YvrH、YvrI、YvyD、YvzC、YwaE、YwbI、YwcC、YwfK、YwgB、YwhA、YwoH、YwqM、YwrC、YwtF、YxaD、YxaF、YxbF、YxdJ、YxjL、YxjO、YyaN、YybA、YybE、YybR、YycF、YydK、及びZurなどの枯草菌(B.subtilis)TFを改変したものである。
様々な実施形態では、改変タンパク質センサー及び/又はスイッチは、例えば、AT1G01060、AT1G01380、AT1G01530、AT1G02340、AT1G04370、AT1G06160、AT1G07640、AT1G09530、AT1G09770、AT1G10170、AT1G12610、AT1G12860、AT1G12980、AT1G13960、AT1G14350、AT1G14920、AT1G15360、AT1G16490、AT1G18570、AT1G19220、AT1G19350、AT1G19850、AT1G21970、AT1G22070、AT1G23420、AT1G24260、AT1G24590、AT1G25560、AT1G26310、AT1G26870、AT1G26945、AT1G27730、AT1G28300、AT1G30210、AT1G30330、AT1G30490、AT1G32330、AT1G32540、AT1G32640、AT1G32770、AT1G33240、AT1G34370、AT1G34790、AT1G35515、AT1G42990、AT1G45249、AT1G46768、AT1G47870、AT1G51700、AT1G52150、AT1G52880、AT1G52890、AT1G53230、AT1G53910、AT1G54060、AT1G55580、AT1G55600、AT1G56010、AT1G56650、AT1G62300、AT1G62360、AT1G63650、AT1G65620、AT1G66350、AT1G66390、AT1G66600、AT1G67260、AT1G68640、AT1G69120、AT 1G69180、AT1G69490、AT1G69600、AT1G70510、AT1G71030、AT1G71692、AT1G71930、AT1G73730、AT1G74930、AT1G75080、AT1G76420、AT1G77850、AT1G78600、AT1G79180、AT1G79580、AT1G79840、AT2G01500、AT2G01570、AT2G01930、AT2G02450、AT2G03340、AT2G16910、AT2G17950、AT2G20180、AT2G22300、AT2G22540、AT2G22630、AT2G22770、AT2G23760、AT2G24570、AT2G26150、AT2G27050、AT2G27300、AT2G27990、AT2G28160、AT2G28350、AT2G28550、AT2G28610、AT2G30250、AT2G30432、AT2G33810、AT2G33835、AT2G33860、AT2G33880、AT2G34710、AT2G36010、AT2G36270、AT2G36890、AT2G37260、AT2G37630、AT2G38470、AT2G40220、AT2G40950、AT2G42200、AT2G42830、AT2G43010、AT2G45190、AT2G45660、AT2G46270、AT2G46410、AT2G46680、AT2G46770、AT2G46830、AT2G46870、AT2G46970、AT2G47190、AT2G47460、AT3G01140、AT3G01470、AT3G02990、AT3G03450、AT3G04670、AT3G07650、AT3G10800、AT3G11440、AT3G12250、AT3G13540、AT3G13890、AT3G15170、AT3G15210、AT3G15500、AT3G15510、AT3G16770、AT3G16857、AT3G17609、AT3G18990、AT3G19290、AT3G20310、AT3G20770、AT3G22170、AT3G23130、AT3G23250、AT3G24650、AT3G25710、AT3G26744、AT3G26790、AT3G27785、AT3G27810、AT3G27920、AT3G28470、AT3G28910、AT3G44750、AT3G46640、AT3G48160、AT3G48430、AT3G49940、AT3G50410、AT3G51060、AT3G54220、AT3G54320、AT3G54340、AT3G54620、AT3G55370、AT3G56400、AT3G58070、AT3G58780、AT3G59060、AT3G61850、AT3G61890、AT3G61910、AT3G62420、AT4G00120、AT4G00180、AT4G00220、AT4G01250、AT4G01540、AT4G02560、AT4G04450、AT4G08150、AT4G09820、AT4G09960、AT4G15090、AT4G16110、AT4G16780、AT4G17750、AT4G18960、AT4G20380、AT4G21330、AT4G21750、AT4G23550、AT4G23810、AT4G24020、AT4G24240、AT4G24470、AT4G24540、AT4G25470、AT4G25480、AT4G25490、AT4G25530、AT4G26150、AT4G27330、AT4G27410、AT4G28110、AT4G28610、AT4G30080、AT4G31550、AT4G31800、AT4G31920、AT4G32730、AT4G32880、AT4G32980、AT4G34000、AT4G34590、AT4G34990、AT4G35900、AT4G36730、AT4G36870、AT4G36920、AT4G36930、AT4G37540、AT4G37650、AT4G37750、AT4G38620、AT5G01900、AT5G02030、AT5G02470、AT5G03150、AT5G03680、AT5G03790、AT5G04240、AT5G05410、AT5G06070、AT5G06100、AT5G06650、AT5G06950、AT5G06960、AT5G07100、AT5G07690、AT5G07700、AT5G08130、AT5G09750、AT5G10140、AT5G10510、AT5G11260、AT5G11510、AT5G12870、AT5G13790、AT5G14010、AT5G14750、AT5G14960、AT5G15840、AT5G15850、AT5G16560、AT5G16820、AT5G17300、AT5G17430、AT5G18560、AT5G18830、AT5G20240、AT5G20730、AT5G21120、AT5G22220、AT5G22570、AT5G23000、AT5G23260、AT5G26660、AT5G35550、AT5G35770、AT5G37020、AT5G37260、AT5G40330、AT5G40350、AT5G40360、AT5G41315、AT5G41410、AT5G42630、AT5G43270、AT5G45980、AT5G47220、AT5G48670、AT5G51990、AT5G52830、AT5G53200、AT5G53210、AT5G53950、AT5G54070、AT5G56110、AT5G56270、AT5G56860、AT5G59570、AT5G59820、AT5G60690、AT5G60890、AT5G60910、AT5G61270、AT5G61420、AT5G61850、AT5G62000、AT5G62020、AT5G62380、AT5G62430、AT5G65050、AT5G66870、AT5G67300、及びAT5G67420などのシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)TFを改変したものである。
様々な実施形態では、改変タンパク質センサー及び/又はスイッチは、例えば、CG10325、CG11648、CG6093、CG3796、CG9151、CG15845、CG3935、CG3166、CG8376、CG3258、CG6677、CG3629、CG1034、CG3578、CG11491、CG12653、CG1759、CG6384、CG11924、CG4881、CG8367、CG17894、CG8669、CG2714、CG5893、CG9745、CG5102、CG2189、CG33183、CG9908、CG10798、CG1897、CG11094、CG2711、CG10604、CG32346、CG5714、CG1765、CG7383、CG32180、CG8127、CG1007、CG2988、CG9015、CG14941、CG8365、CG2328、CG8933、CG10488、CG6502、CG10002、CG2707、CG10034、CG2047、CG4059、CG33133、CG9656、CG2692、CG3388、CG7952、CG6494、CG11607、CG9786、CG4694、CG9768、CG1619、CG5748、CG17117、CG17835、CG2275、CG33956、CG10197、CG4717、CG4761、CG3340、CG3647、CG3758、CG4158、CG4148、CG7664、CG10699、CG5954、CG17743、CG1264、CG3839、CG32120、CG1689、CG8346、CG6096、CG8361、CG1705、CG14548、CG8328、CG8333、CG2050、CG18740、CG9045、CG10250、CG11450、CG6534、CG3851、CG1133、CG7467、CG6824、CG5109、CG12212、CG3978、CG17077、CG9610、CG8246、CG6716、CG7230、CG6348、CG10393、CG1849、CG9495、CG1030、CG8544、CG7734、CG1641、CG16738、CG3956、CG3836、CG11121、CG7847、CG3992、CG7938、CG17958、CG6993、CG8573、CG8599、CG8409、CG8068、CG11502、CG4216、CG16778、CG1378、CG6883、CG8651、CG1374、CG1856、CG10619、CG2956、CG10388、CG2762、CG4380、CG6172、CG7803、CG1046、CG1048、CG3411、CG12154、CG7895、CG3827、CG11387、CG17950、CG12287、CG7450、CG2368、CG6143、CG6338、CG2939、CG6464、CG17228、CG1322、CG1449、CG7672、CG14307、CG7771、CG5403、CG3497、CG5488、CG4220、CG2125、CG18412、CG7902、CG7937、CG18023、CG9097、CG2102、CG1130、CG3242、CG10021、CG1132、CG3668、CG11921、CG11922、CG9310、CG8887、CG3114、CG6634、CG1464、CG11049、CG14513、CG3090、CG8404、CG3886、CG12052、CG4354、CG1454、CG7018、CG5583、CG2914、CG4952、CG5683、CG4491、CG33152、CG9930、CG5441、CG6570、CG3905、CG8704、CG17921、CG4817、CG7562、CG2851、CG5965、CG7508、CG5580、CG5557、CG6964、CG5575、CG6794、CG2655、CG3052、CG6545、CG7187、CG17161、CG8625、CG12399、CG1775、CG1429、CG31240、CG7260、CG5529、CG4654、CG12223、CG6376、CG5247、CG11494、CG33261、CG12296、CG8103、CG1072、CG7959、CG7960、CG8567、CG18389、CG11992、CG5069、CG12245、CG10601、CG6103、CG1864、CG2678、CG5264、CG11987、CG6215、CG8522、CG7199、CG11783、CG8396、CG11798、CG9019、CG4029、CG10036、CG7951、CG7659、CG1650、CG10159、CG15319、CG5838、CG9398、CG7413、CG5393、CG10571、CG10605、CG14029、CG6604、CG17888、CG13598、CG4257、CG13951、CG9648、CG11186、CG3858、CG9696、CG5799、CG14938、CG1343、CG6312、CG5201、CG10052、CG8013、CG1447、CG32788、CG11202、CG9415、CG1507、CG10270、CG3998、CG5005、CG10269、CG7391、CG8667、CG8727、CG5206、CG13316、CG7807、CG2819、CG3848、CG16902、CG6269、CG10016、CG7760、CG9653、CG1414、CG15552、CG4013、CG8524、CG1071、CG5649、CG2712、CG1605、CG11182、CG18455、CG4303、CG9102、CG17829、CG2932、CG11551、CG2262、CG8474、CG6352、CG6121、CG7958、CG4143、CG11354、CG5935、CG8290、CG32575、CG9418、CG11352、CG3871、CG6627、CG1024、CG8108、CG2790、CG1966、CG11194、CG9776、CG7758、CG8208、CG2244、CG5067、CG5229、CG18783、CG18124、CG15286、CG11405、CG3268、CG11902、CG5133、CG15269、CG3491、CG17328、CG4185、CG16863、CG12630、CG32904、CG17594、CG1922、CG13906、CG18024、CG9233、CG12690、CG2875、CG17592、CG4136、CG12236、CG3726、CG3815、CG3847、CG14441、CG14438、CG3075、CG4575、CG3032、CG4617、CG9650、CG2116、CG2120、CG2129、CG15336、CG10959、CG18262、CG11294、CG12075、CG15365、CG7041、CG7055、CG2889、CG9817、CG2202、CG11122、CG11696、CG11695、CG11085、CG4404、CG4318、CG15749、CG1716、CG11172、CG11071、CG6211、CG9215、CG8119、CG8944、CG8578、CG8909、CG8924、CG9609、CG6769、CG5927、CG6470、CG7101、CG7556、CG14200、CG9571、CG11710、CG1529、CG11617、CG4133、CG31670、CG11723、CG17257、CG3407、CG17612、CG15435、CG15436、CG9088、CG13775、CG9200、CG4496、CG3838、CG13123、CG18619、CG18144、CG5034、CG12299、CG4621、CG6686、CG6792、CG9932、CG5204、CG9305、CG7099、CG5953、CG17912、CG5545、CG10348、CG10431、CG10446、CG17568、CG10263、CG10366、CG10462、CG10447、CG10631、CG10949、CG9342、CG18362、CG15216、CG1832、CG3136、CG2682、CG1845、CG1621、CG1620、CG1603、CG1602、CG12769、CG11641、CG8643、CG8216、CG1663、CG18446、CG12744、CG1407、CG18011、CG12942、CG12391、CG13204、CG12370、CG8821、CG8819、CG3850、CG4676、CG6061、CG6701、CG17385、CG17390、CG10209、CG8089、CG8092、CG16801、CG8314、CG8388、CG7786、CG4282、CG15710、CG17287、CG18468、CG4903、CG15073、CG11906、CG13424、CG9954、CG10543、CG9437、CG10321、CG10318、CG13493、CG11301、CG10344、CG9895、CG9890、CG9876、CG3941、CG5591、CG3065、CG3328、CG11414、CG4707、CG6905、CG1233、CG17181、CG13897、CG9139、CG2199、CG12104、CG1244、CG15812、CG14962、CG14965、CG12029、CG12605、CG15011、CG5249、CG17334、CG13287、CG13296、CG10274、CG7386、CG10147、CG8591、CG7404、CG7015、CG6683、CG6765、CG5093、CG5187、CG3891、CG3445、CG3654、CG7839、CG6272、CG11799、CG7368、CG4328、CG10704、CG10654、CG14117、CG17361、CG17359、CG7345、CG3919、CG6854、CG13458、CG7372、CG15715、CG9705、CG32171、CG18265、CG7271、CG4076、CG8765、CG11456、CG10565、CG7204、CG11247、CG14451、CG14655、CG14667、CG12162、CG10979、CG10296、CG9727、CG10267、CG33323、CG2702、CG9638、CG7963、CG8145、CG11762、CG8159、CG9793、CG9797、CG8359、CG11966、CG11984、CG11033、CG12952、CG16779、CG8301、CG8319、CG16899、CG8478、CG8484、CG6254、CG4570、CG4820、CG6689、CG6791、CG14710、CG6808、CG14711、CG6813、CG18476、CG6913、CG10042、CG5196、CG5245、CG33976、CG7518、CG15889、CG3143、CG7987、CG14860、CG6654、CG6276、CG5083、CG10278、CG5952、CG10309、CG3995、CG17803、CG17806、CG17802、CG17801、CG7357、CG7785、CG18599、CG7691、CG17186、CG4424、CG4854、CG4413、CG4936、CG4360、CG4217、CG15696、CG5737、CG7056、CG7045、CG7046、CG6990、CG4677、CG33336、CG4374、CG6129、CG5669、CG13617、CG13624、CG6892、CG11375、CG10669、CG4553、CG4730、CG17198、CG17197、CG17195、CG4956、CG32474、CG3350、CG5586、CG1647、CG14514、CG15504、CG15514、CG
7928、CG2229、CG12071、CG11317、CG12054、CG1792、CG2052、CG11093、CG11152、CG11153、CG17172、CG6889、CG3743、CG13475、CG3526、CG11398、CG12767、CG15367、CG33473、CG14767、CG3576、CG12659、CG13109、CG12809、CG8817、CG8254、CG16910、CG3274、CG18764、CG32139、CG32577、CG2380、CG15736、CG13399、CG4427、CG12219、CG18647、CG31753、CG33720、CG30011、CG30020、CG30077、CG30401、CG30403、CG30420、CG30431、CG30443、CG31169、CG31224、CG31365、CG31388、CG31392、CG31441、CG31460、CG31481、CG31510、CG31612、CG31632、CG31642、CG31782、CG31835、CG31875、CG31955、CG32006、CG32050、CG32105、CG32121、CG32264、CG32296、CG32532、CG32719、CG32767、CG32772、CG32778、CG32830、CG33695、CG32982、CG33178、CG33213、CG33221、CG33520、CG33525、CG33557、CG33936、CG33980、CG34031、CG12632、CG17469、CG34100、CG34145、CG34149、CG34340、CG34346、CG34367、CG34376、CG34395、CG34403、CG34406、CG34407、CG34415、CG34419、CG34421、CG34422、CG8961、CG9397、CG10037、CG31258、CG31666、CG12196、CG6930、CG12238、CG33546、CG42234、CG34360、CG42267、CG42277、CG42281、CG42311、CG42332、CG42344、CG4807、CG7752、CG12701、CG17100、CG11971、CG42516、CG42515、CG6667、CG1028、CG3281、CG12124、CG42599、CG8506、CG17836、CG1070、及びCG8676などのキイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)TFを改変したものである。
様々な実施形態では、改変タンパク質センサー及び/又はスイッチは、例えば、マウス遺伝子座11538、11568、11569、11614、11622、11624、11632、11634、11694、11695、11733、11736、11819、11835、11859、11863、11864、11865、11878、11906、11908、11909、11910、11911、11920、11921、11922、11923、11924、11925、11991、12013、12014、12020、12021、12022、12023、12029、12051、12053、12142、12151、12173、12180、12189、12192、12224、12265、12326、12355、12387、12393、12394、12395、12399、12400、12416、12417、12418、12454、12455、12566、12567、12572、12578、12579、12580、12581、12590、12591、12592、12606、12607、12608、12609、12611、12653、12677、12705、12753、12785、12848、12912、12913、12914、12915、12916、12951、13017、13018、13047、13048、13134、13163、13170、13172、13180、13196、13198、13345、13390、13392、13393、13394、13395、13396、13433、13435、13486、13494、13496、13555、13557、13559、13560、13591、13592、13593、13626、13653、13654、13655、13656、13661、13709、13710、13711、13712、13713、13714、13716、13796、13797、13798、13799、13813、13819、13864、13865、13871、13872、13875、13876、13982、13983、13984、14008、14009、14011、14013、14025、14028、14029、14030、14055、14056、14085、14105、14106、14154、14155、14200、14233、14234、14235、14236、14237、14238、14239、14240、14241、14247、14281、14282、14283、14284、14359、14390、14391、14457、14460、14461、14462、14463、14464、14465、14472、14489、14531、14534、14536、14581、14582、14605、14632、14633、14634、14659、14797、14815、14836、14842、14843、14884、14885、14886、14896、14912、15110、15111、15161、15163、15181、15182、15183、15184、15185、15193、15205、15206、15207、15208、15209、15213、15214、15218、15220、15221、15223、15227、15228、15229、15242、15248、15251、15258、15260、15273、15284、15285、15331、15353、15354、15361、15364、15370、15371、15372、15373、15375、15376、15377、15378、15379、15384、15394、15395、15396、15397、15398、15399、15400、15401、15402、15403、15404、15405、15407、15408、15410、15412、15413、15414、15415、15416、15417、15421、15422、15423、15424、15425、15426、15427、15429、15430、15431、15432、15433、15434、15436、15437、15438、15460、15499、15500、15563、15569、15900、15901、15902、15903、15904、15951、15976、16150、16151、16201、16348、16362、16363、16364、16371、16372、16373、16391、16392、16476、16477、16478、16596、16597、16598、16599、16600、16601、16656、16658、16761、16764、16814、16815、16825、16826、16842、16869、16870、16871、16872、16873、16874、16875、16876、16909、16911、16917、16918、16969、17095、17119、17121、17122、17125、17126、17127、17128、17129、17130、17131、17132、17133、17134、17135、17172、17173、17187、17188、17191、17192、17215、17216、17217、17218、17219、17220、17257、17258、17259、17260、17261、17268、17274、17283、17285、17286、17300、17301、17318、17341、17342、17344、17354、17355、17420、17425、17428、17480、17536、17537、17681、17684、17692、17701、17702、17703、17749、17764、17765、17859、17863、17864、17865、17869、17870、17876、17877、17878、17927、17928、17932、17933、17936、17937、17938、17977、17978、17979、17984、18002、18012、18013、18014、18018、18019、18020、18021、18022、18023、18024、18025、18027、18028、18029、18030、18032、18033、18034、18036、18037、18038、18044、18045、18046、18071、18072、18088、18089、18091、18092、18094、18095、18096、18109、18124、18128、18129、18131、18132、18140、18142、18143、18171、18181、18185、18193、18198、18227、18291、18292、18393、18412、18420、18423、18424、18426、18432、18503、18504、18505、18506、18507、18508、18509、18510、18511、18514、18515、18516、18519、18572、18606、18609、18612、18616、18617、18626、18627、18628、18667、18676、18685、18736、18740、18741、18742、18771、18789、18854、18933、18935、18983、18985、18986、18987、18988、18990、18991、18992、18993、18994、18995、18996、18997、18998、18999、19009、19013、19014、19015、19016、19017、19018、19049、19056、19060、19084、19099、19127、19130、19182、19184、19202、19213、19231、19290、19291、19326、19330、19377、19401、19411、19434、19645、19650、19651、19664、19668、19687、19696、19697、19698、19708、19712、19724、19725、19726、19727、19763、19820、19822、19826、19883、19885、20016、20017、20018、20019、20020、20021、20022、20024、20128、20174、20181、20182、20183、20185、20186、20204、20218、20220、20230、20231、20232、20289、20371、20375、20384、20409、20429、20439、20464、20465、20466、20467、20471、20472、20473、20474、20475、20476、20480、20481、20583、20585、20586、20587、20589、20591、20592、20602、20613、20638、20664、20665、20666、20667、20668、20669、20670、20671、20672、20673、20674、20675、20677、20678、20679、20680、20681、20682、20683、20687、20688、20689、20728、20787、20788、20807、20819、20833、20841、20842、20846、20847、20848、20849、20850、20851、20852、20893、20901、20904、20922、20923、20924、20997、21339、21340、21341、21343、21349、21350、21374、21375、21380、21382、21383、21384、21385、21386、21387、21388、21389、21399、21400、21401、21405、21406、21407、21408、21410、21411、21412、21413、21414、21415、21416、21417、21418、21419、21420、21422、21423、21425、21426、21427、21428、21429、21652、21674、21676、21677、21678、21679、21685、21780、21781、21783、21804、21807、21815、21833、21834、21835、21843、21847、21848、21849、21869、21885、21886、21887、21888、21907、21908、21909、21917、21929、21945、21981、22025、22026、22051、22057、22059、22061、22062、22088、22160、22200、22221、22255、22259、22260、22278、22282、22286、22326、22337、22383、22385、22431、22433、22608、22632、22634、22639、22640、22642、22646、22654、22658、22661、22666、22668、22678、22680、22685、22689、22691、22694、22695、22696、22697、22698、22700、22701、22702、22704、22709、22710、22712、22715、22717、22718、22719、22722、22750、22751、22754、22755、22756、22757、22758、22759、22761、22762、22764、22767、22768、22770、22771、22772、22773、22775、22776、22778、22779、22780、23808、23827、23849、23850、23856、23857、23871、23872、23885、23894、23942、23957、23958、23989、23994、24068、24074、2
4075、24113、24116、24135、24136、26356、26371、26379、26380、26381、26386、26404、26413、26417、26419、26423、26424、26427、26461、26465、26573、26754、26927、26939、27049、27056、27057、27059、27081、27140、27217、27223、27224、27274、27386、28019、29806、29808、29813、29861、29871、30046、30051、30794、30841、30923、30927、30928、30942、30944、30946、30951、50496、50524、50721、50754、50777、50783、50794、50796、50817、50868、50887、50907、50913、50914、50916、50996、51792、51813、52024、52040、52231、52502、52609、52615、52705、52708、52712、52897、53314、53317、53357、53380、53415、53417、53626、53868、53869、53970、53975、54006、54123、54131、54132、54139、54169、54343、54352、54388、54422、54446、54562、54601、54633、54678、54711、55927、55942、55994、56030、56070、56196、56198、56218、56220、56222、56233、56275、56309、56312、56314、56321、56353、56380、56381、56404、56406、56449、56458、56469、56484、56490、56501、56503、56505、56522、56523、56525、56613、56642、56707、56736、56771、56784、56787、56805、56809、56856、56869、57080、57230、57246、57314、57316、57376、57737、57745、57748、57756、57765、57782、58172、58180、58198、58202、58206、58234、58805、59004、59021、59024、59026、59035、59057、59058、60345、60406、60611、64050、64144、64290、64379、64383、64384、64406、64453、64685、65020、65247、65255、65256、65257、66056、66118、66136、66213、66233、66277、66352、66376、66420、66464、66491、66505、66556、66596、66622、66634、66642、66671、66698、66729、66799、66867、66880、66923、66930、66959、66970、66980、66985、67057、67065、67122、67150、67151、67155、67199、67235、67260、67279、67288、67367、67370、67379、67381、67389、67419、67439、67575、67657、67673、67692、67710、67815、67847、67873、67949、67985、67993、68040、68153、68196、68268、68346、68479、68558、68701、68705、68776、68839、68842、68854、68910、68911、68992、69020、69125、69167、69168、69188、69234、69241、69257、69260、69299、69317、69389、69539、69606、69656、69716、69790、69833、69890、69920、69944、70073、70122、70127、70315、70350、70392、70408、70428、70459、70497、70508、70601、70625、70637、70650、70673、70779、70796、70797、70823、70859、70981、71041,71063,71131,71137,71163、71176、71241,71280,71371,71375、71409、71458、71468、71592、71597、71702、71722、71752、71767、71777、71782、71793、71828、71834、71838、71839,71939、71949,71990,71991、72057、72074、72135、72180、72195、72199、72290、72293、72323、72325、72388、72459、72465、72475、72556、72567、72615、72720、72727、72739、72823、72949、72958、73178、73181、73340、73389、73451、73469、73503、73610、73614、73844、73845、73945、74007、74068、74106、74120、74123、74149、74164、74168、74197、74282、74318、74322、74326、74335、74352、74377、74481、74533、74561、74570、74838、75196、75199、75210、75291、75305、75339、75387、75480、75482、75507、75572、75599、75605、75646、75725、75901、76007、76022、76294、76308、76365、76389、76467、76572、76580、76793、76803、76804、76834、76893、76900、77057、77114、77117、77264、77286、77318、77480、77683、77889、77907、77913、78020、78088、78246、78251、78284、78455、78469、78541、78619、78656、78699、78703、78783、78829、78910、78912、78921、78929、79221、79233、79362、79401、80283、80509、80720、80732、80859、80902、81601、81630、81703、81845、81879、83383、83395、83396、83557、83602、83925、83993、84653、93674、93681、93686、93691、93759、93760、93761、93762、93837、93871、94047、94112、94187、94275、96979、97064、97165、98053、98403、99377、99730、100090、100563、100710、100978、101095、101206、102162、102209、102334、103136、103806、103889、104328、104349、104360、104383、104384、104394、104886、105377、105594、105859、106795、106894、107351、107433、107499、107503、107568、107586、107751、107765、107771、107889、107932、107951、108060、108098、108143、108655、108672、108857、109113、109115、109575、109594、109663、109676、109889、109910、109958、109972、109973、109995、110052、110061、110068、110109、110147、110506、110521、110616、110641、110647、110648、110784、110796、110805、110913、112077、114142、114565、114606、114642、114774、114889、116810、116848、116870、116871、116912、117168、117198、117590、118445、140477、140490、140500、140577、140743、170574、170644、170729、170740、170767、170787、170791、170826、170938、192195、192231、192285、192651、192657、193796、195333、208076、208258、208266、208292、208439、208677、208715、209011、209357、209361、209416、209446、209448、209707、210135、210162、211378、212168、212276、212391、212712、213010、213990、214105、214162、214384、214669、214899、215031、216151、216154、216285、216456、216558、216578、217031、217082、217127、217166、217558、218030、218440、218490、218624、218772、218989、219150、223227、223690、223701、223922、224419、224585、224656、224694、224829、224902、224903、225876、225895、225998、226049、226182、226442、226641、226747、226896、227099、227644、227656、227940、228136、228598、228731、228775、228790、228829、228839、228852、228869、228876、228880、228980、229004、229534、229663、229906、230073、230162、230587、230674、230700、230753、230908、230936、230991、231044、231051、231329、231386、231986、231991、232232、232337、232807、232853、232854、232878、232906、233056、233410、233490、233863、233887、233890、233908、233987、234725、234959、235028、235041、235050、235320、235442、235582、235623、235682、236193、237052、237336、237409、237615、237758、237960、238247、239099、239546、239652、240064、240120、240263、240427、240442、240476、240590、240690、241066、241447、241520、242523、242620、242705、243187、243833、243906、243931、243963、243983、244349、244713、244813、244954、245572、245583、245596、245688、245841、246086、246196、246198、246791、252829、260298、268281、268301、268396、268448、268564、268741、268903、268932、269252、269713、269870、270076、270627、271278、271305、272347、272359、272382、277353、319196、319207、319535、319594、319599、3
19601、319615、319695、319785、320067、320376、320429、320586、320595、320790、320799、320875、320995、328572、330301、330361、330502、332937、338353、347691、353187、353208、378435、381319、356626、及び386655などのマウスTFを改変したものである。
例示的aTFは、その内容全体が参照により本明細書に援用される、Ramos,et al.Microbiology and Molecular Biology Reviews,June 2005,p.326−356及びTropell,et al.Microbiol Mol Biol Rev.2004 Sep;68(3):474−500に見出される。
いくつかの実施形態では、改変が生じることになるタンパク質センサーのアミノ酸配列は、様々な実施形態において、BLASTP、PSI−BLAST、DELTA−BLAST、HMMER、又はJackHMMERのうちの1又は複数を使用して配列相同性によって選択されてもよく、配列相同性検索によって選択された対応するヌクレオチド配列であってもよい。
タンパク質センサー候補であり得るタンパク質配列を同定する方法は、その内容全体が参照により本明細書に援用される、米国特許出願公開第2016/0063177号に見出される。
いくつかの実施形態では、野生型アロステリックタンパク質センサーの結合活性を変更する工学的アプローチ、例えば、アロステリックタンパク質の同族リガンド(すなわち野生型アロステリックタンパク質センサーに結合するリガンド)を犠牲にして、野生型アロステリックタンパク質センサーを標的分子の結合に適するように改変することには、変異誘発が含まれる。いくつかの実施形態では、変異誘発は、例えば、置換、挿入、欠失、及び切断から独立して選択される、野生型アロステリックタンパク質センサーに1又は複数のアミノ酸変異を導入することを含む。
いくつかの実施形態では、アミノ酸変異はアミノ酸置換であり、保存的置換及び/又は非保存的置換を含み得る。
「保存的置換」は、例えば、関与するアミノ酸残基の極性、電荷、大きさ、溶解度、疎水性、親水性、及び/又は両親媒性の性質の類似性に基づいて行うことができる。20種類の天然アミノ酸は、(1)疎水性:Met,Ala、Val、Leu、Ile;(2)中性親水性:Cys、Ser、Thr、Asn、Gln;(3)酸性:Asp、Glu;(4)塩基性:His、Lys、Arg;(5)鎖の配向に影響を与える残基:Gly、Pro;及び(6)芳香族:Trp、Tyr、Pheの6つの標準アミノ酸群に分類できる。
本明細書中で使用される場合、「保存的置換」は、上記に示される6つの標準的なアミノ酸群の同じ群内に列挙される別のアミノ酸によるアミノ酸の交換として定義される。例えば、GluによるAspの交換は、そのように修飾されたポリペプチドにおいて1つの負電荷を保持している。さらに、グリシンとプロリンは、αヘリックスを破壊するそれらの能力に基づいて、互いに置換されてもよい。
本明細書で使用される場合、「非保存的置換」は、上記に示される6つの標準アミノ酸群(1)〜(6)の異なる群に列挙される別のアミノ酸によるアミノ酸の交換として定義される。
いくつかの実施形態では、置換には非古典的なアミノ酸(例えば、セレノシステイン、ピロールリシン、N−ホルミルメチオニン β−アラニン、GABA及びδ−アミノレブリン酸、4−アミノ安息香酸(PABA)、一般的なアミノ酸のD−異性体、2,4−ジアミノ酪酸、α−アミノイソ酪酸、4−アミノ酪酸、Abu、2−アミノ酪酸、y−Abu、ε−Ahx、6−アミノヘキサン酸、Aib、2−アミノイソ酪酸、3−アミノプロピオン酸、オルニチン、ノルロイシン、ノルバリン、ヒドロキシプロリン、ザルコシン(sarcosme)、シトルリン、ホモシトルリン、システイン酸、t−ブチルグリシン、t−ブチルアラニン、フェニルグリシン、シクロヘキシルアラニン、β−アラニン、フルオロ−アミノ酸、デザイナーアミノ酸(β−メチルアミノ酸、Cα−メチルアミノ酸、Nα−メチルアミノ酸など)、及び一般的なアミノ酸類似体)も含まれる場合がある。
いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは、既存のアロステリックタンパク質(例えば、aTF)の設計を使用して改変される。いくつかの実施形態では、設計にはインシリコ設計が含まれる。例示的で非限定的な設計原理は、その内容全体が参照により本明細書に援用される、米国特許出願公開第2016/0063177号に見出される。
例えば、いくつかの実施形態において、分子モデリングは、アロステリックタンパク質が1又は複数の標的分子に結合することを可能にし得るアロステリックタンパク質における変異を予測するために使用される。様々な実施形態では、通常はX線結晶学、核磁気共鳴(NMR)、散乱、又は回折技術を含むがこれらに限定されない実験的方法によって得られる実験的に導出された三次元タンパク質構造を参照して、アロステリックタンパク質が1又は複数の標的分子に結合できるようにし得るアロステリックタンパク質中の変異がモデル化及び/又は予測される。様々な実施形態では、モデリングを支援するためにROSETTAソフトウェアスイートが使用される(その内容全体が参照により本明細書に援用されるKaufmann et al.Biochemistry.2010 Apr 13;49(14):2987−98を参照)。あるいは、または組み合わせて、ROBETTA、TASSER、l−TASSER、HHpred、HHsearch若しくはMODELLER、又はSWISS−MODELなどの相同性モデリングアルゴリズムを使用してもよい。いくつかの実施形態では、(制限するものではないが)アロステリックタンパク質が実験的に導出された三次元タンパク質構造を欠いているものなど、相同性モデリングアルゴリズムを使用して、配列相同性モデルを構築することができる。様々な実施形態では、1又は複数の配列ホモログ又は構造ホモログは、三次元タンパク質構造のアミノ酸配列に対して、90%未満のアミノ酸配列同一性、85%未満のアミノ酸配列同一性、80%未満のアミノ酸配列同一性、75%未満のアミノ酸配列同一性、70%未満のアミノ酸配列同一性、65%未満のアミノ酸配列同一性、60%未満のアミノ酸配列同一性、55%未満のアミノ酸配列同一性、50%未満のアミノ酸配列同一性、45%未満のアミノ酸配列同一性、40%未満のアミノ酸配列同一性、35%未満のアミノ酸配列同一性、30%未満のアミノ酸配列同一性、25%未満のアミノ酸配列同一性、又はそれ以下のアミノ酸配列同一性を有する。例示的な相同性モデリング方法及び原理は、その内容全体が参照により本明細書に援用される、米国特許出願公開第2016/0063177号(例えば、段落[0085]〜[0093])に見出される。
いくつかの実施形態では、野生型アロステリックタンパク質の構造は、(例えば、1又は複数の標的分子をアロステリックタンパク質の構造にドッキングすることにより)アロステリックタンパク質が1又は複数の標的分子に結合できるようにし得る変化について評価される。例示的なドッキング方法及び原理は、その内容全体が参照により本明細書に援用される、米国特許出願公開第2016/0063177号(例えば、段落[0095]〜[0101])に見出される。
様々な実施形態において、野生型アロステリックタンパク質に対する可能性のある変異のライブラリーが作製され、ポジティブ選択又はネガティブ選択が、所望の変異体をスクリーニングするために使用される。
様々な実施形態において、改変は、(その内容全体が参照により本明細書に援用される、米国特許第7,574,306号及び米国特許第8,340,951号に開示されているような)コンピュータータンパク質設計、指向性進化法、理論的突然変異誘発、又はそれらの任意の適切な組み合わせの技術を使用し得る。
他の実施形態では、遺伝子シャッフリング、相同組換え、ドメインスワッピング、ディープ変異スキャニング(deep mutation scanning)、及び/又はランダム突然変異誘発などの変異技術を使用することができる。
例示的なタンパク質センサー及び同族リガンドは、その内容全体が参照により本明細書に援用される、国際公開第2015/127242号(例えば、7頁の表)に見出される。
様々な実施形態では、タンパク質センサーは、既存のアロステリックタンパク質(例えば、aTF)の設計を使用して改変される。様々な実施形態では、設計にはインシリコ設計が含まれる。例示的な設計原理は、その内容全体が参照により本明細書に援用される、米国特許出願公開第2016/0063177号に見出される。
例えば、様々な実施形態において、分子モデリングは、アロステリックタンパク質が1又は複数の標的分子に結合することを可能にし得るアロステリックタンパク質における変異を予測するために使用される。様々な実施形態では、通常はX線結晶学、核磁気共鳴(NMR)、散乱、又は回折技術を含むがこれらに限定されない実験的方法によって得られる実験的に導出された三次元タンパク質構造を参照して、アロステリックタンパク質が1又は複数の標的分子に結合できるようにし得るアロステリックタンパク質中の変異がモデル化及び/又は予測される。様々な実施形態では、モデリングを支援するためにROSETTAソフトウェアスイートが使用される(その内容全体が参照により本明細書に援用されるKaufmann et al.Biochemistry.2010 Apr 13;49(14):2987−98を参照)。
あるいは、または組み合わせて、ROBETTA、TASSER、l−TASSER、HHpred、HHsearch若しくはMODELLER、又はSWISS−MODELなどの相同性モデリングアルゴリズムを使用してもよい。いくつかの実施形態では、(制限するものではないが)アロステリックタンパク質が実験的に導出された三次元タンパク質構造を欠いているものなど、相同性モデリングアルゴリズムを使用して、配列相同性モデルを構築することができる。様々な実施形態では、1又は複数の配列ホモログ又は構造ホモログは、三次元タンパク質構造のアミノ酸配列に対して、90%未満のアミノ酸配列同一性、85%未満のアミノ酸配列同一性、80%未満のアミノ酸配列同一性、75%未満のアミノ酸配列同一性、70%未満のアミノ酸配列同一性、65%未満のアミノ酸配列同一性、60%未満のアミノ酸配列同一性、55%未満のアミノ酸配列同一性、50%未満のアミノ酸配列同一性、45%未満のアミノ酸配列同一性、40%未満のアミノ酸配列同一性、35%未満のアミノ酸配列同一性、30%未満のアミノ酸配列同一性、25%未満のアミノ酸配列同一性、又はそれ以下のアミノ酸配列同一性を有する。例示的で非限定的なモデリング方法及び原理は、その内容全体が参照により本明細書に援用される、米国特許出願公開第2016/0063177号(例えば、段落[0085]〜[0093])に見出される。
いくつかの実施形態では、アロステリックタンパク質の構造は、アロステリックタンパク質が1又は複数の標的分子に結合できるようにし得る変化について評価される(例えば、1又は複数の標的分子をアロステリックタンパク質の構造にドッキングすることにより)。例示的なドッキング方法及び原理は、その内容全体が参照により本明細書に援用される、米国特許出願公開第2016/0063177号(例えば、段落[0095]〜[0101])に見出される。
様々な実施形態において、アロステリックタンパク質に対する可能性のある変異のライブラリーが作製され、ポジティブ選択又はネガティブ選択が、所望の変異体をスクリーニングするために使用される。
様々な実施形態において、改変は、(その内容全体が参照により本明細書に援用される、米国特許第7,574,306号及び米国特許第8,340,951号に開示されているような)コンピュータータンパク質設計、指向性進化法、理論的突然変異誘発、又はそれらの任意の適切な組み合わせの技術を使用し得る。
他の実施形態では、遺伝子シャッフリング、相同組換え、ドメインスワッピング、ディープ変異スキャニング(deep mutation scanning)、及び/又はランダム突然変異誘発などの変異技術を使用することができる。
限定するものではないが例として、表1は、本発明の様々な実施形態に従って修飾し得る例示的なタンパク質センサーを提示している。例えば、様々な実施形態では、aTF(「外枠」)及び/又はネイティブリガンドを選択し、提示された代表的な構造(PDB)を参照して、本明細書の開示に従って、標的分子又は標的分子群に対する改変タンパク質センサーを設計することができる(「標的分子の特性」の列を参照)。
Figure 2021514202

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様々な実施形態では、変異又はインシリコ設計の標的となるアミノ酸は、ドッキングを介して又はX線結晶学などの実験方法によって結合ポケットにモデル化されたリガンドの約3Å、約5Å、約Å7、約10Å、又は約12Å(例えば、約3Å〜約12Å、約5Å〜約12Å、約7Å〜約12Å、約10Å〜約12Å、約3Å〜約5Å、約3Å〜約7Å、又は約3Å〜約10Å)の範囲内のアミノ酸である。
1又は複数の標的分子に結合可能なタンパク質センサー及び/又はスイッチであってもよい変異アロステリックタンパク質は、標準的な結合アッセイ(例えば、蛍光アッセイ、放射性アッセイなど)を使用してスクリーニング可能である。
様々な実施形態では、改変タンパク質センサーは、その内容全体が参照により本明細書に援用されるTaylor,et al.Nat.Methods 13(2):177に記載の通り改変される。
改変産生株/細胞
前記改変センサー株(又は細胞)は、少なくとも1種類の目的の標的産物(又は分子)を産生するように改変された株又は細胞(例えば、細菌、酵母、藻類、植物、昆虫、又は哺乳動物(ヒト又は非ヒト)の株又は細胞)を指し、前記目的の標的産物(又は分子)は上述のセンサー系(例えば、改変センサープラスミド又は株による検出)で検出可能である。
例として、いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーが改変され得る目的の標的産物(又は分子)は、その内容全体が参照により本明細書に援用される国際公開第2015/017866号(例えば、段落[00107]〜[00112])に記載されている化合物のうちの1種類又は複数種類を含む。
いくつかの実施形態では、本技術の標的分子は、細胞に対して有毒であり、及び/又は、細胞環境において検出可能な方法で改変タンパク質センサーと容易に結合又は相互作用することができない。いくつかの実施形態では、改変タンパク質センサーは、同族リガンドの同一性及び同族リガンドが有し得る標的分子との任意の共通性に基づいて選択される。例えば、いくつかの実施形態では、同族リガンドと標的分子の間の共有化学基は、同族リガンドに結合する改変タンパク質センサーに配向させて、標的分子に結合できるようにタンパク質センサーの改変をもたらし得る。
限定するものではないが例として、表1(上記)は、例示的な標的分子又は標的分子群を提示している(「標的分子の特性」の列を参照)。
いくつかの実施形態では、標的分子(又は産物)はナリンゲニンである。
レポーター
いくつかの実施形態では、本技術における有用なレポーターとしては、これらに限定されないが、マイクロタイタープレート蛍光光度計、蛍光顕微鏡、目視検査、又は蛍光活性化セルソーター(FACS)を使用して吸光度又は蛍光を測定することによって発現を測定され得る緑色蛍光タンパク質など、固有の分光的特徴を有するタンパク質が挙げられるが。いくつかの実施形態では、レポーターとしては、これらに限定されないが、吸着、磁気及びインピーダンスなどの物理的特性、酸化還元状態の変化、並びにホスファターゼ、β−ガラクトシダーゼ、ペルオキシダーゼ、ルシフェラーゼ、又はガス生成酵素などの分析可能な酵素活性に基づく分光的特徴も挙げられる。あるいは、いくつかの実施形態では、レポーター及び転写因子ライブラリーメンバーをコードする直鎖状の一本鎖DNA又は二本鎖DNAを、限定されないが、ポリメラーゼによる増幅の場合のレポーターとして使用してもよい。
いくつかの実施形態では、本技術はレポーター遺伝子系を含み、これには固有の分光的特徴及び/又はアッセイ可能な酵素活性を有するタンパク質が含まれる。例示的なレポーター系又は検出方法としては、これらに限定されないが、例えば、緑色蛍光タンパク質(GFP)、強化緑色蛍光タンパク質(EGFP)、ウミシイタケ(Renilla Reniformis)緑色蛍光タンパク質、GFPmut2、GFPuv4、黄色蛍光タンパク質(YFP)、強化黄色蛍光タンパク質(EYFP)、シアン蛍光タンパク質(CFP)、強化シアン蛍光タンパク質(ECFP)、強化青色蛍光タンパク質(EBFP)、色素タンパク質、シトリン、イソギンチャクモドキ(Discosoma)由来の赤色蛍光タンパク質(dsRED)、赤外蛍光タンパク質、ルシフェラーゼ、ウンベリフェロン、ローダミン、フルオレセイン、ジクロロトリアジニルアミンフルオレセイン、塩化ダンシル、及びフィコエリトリンなど、化学発光または蛍光タンパク質を使用するものが挙げられる。検出可能な生物発光タンパク質の例としては、これらに限定されないが、ルシフェラーゼ(例えば、細菌、ホタル、及びカブトムシなど)、ルシフェリン、及びエクオリンなどが挙げられる。検出可能な酵素系の例としては、これらに限定されないが、ガラクトシダーゼ、グルクロニダーゼ、ホスファターゼ、ペルオキシダーゼ、コリンエステラーゼ、及びプロテアーゼなどが挙げられる。特定の他の実施形態では、レポーター系の検出方法は酵素を含む。特定の他の実施形態では、検出可能なマーカーは、qPCRにより遺伝的変異について迅速にアッセイすることができる非必須遺伝子である。特定の他の実施形態では、検出可能なマーカーは、逆選択によって機能性について容易に評価することができる薬物耐性マーカーである。いくつかの実施形態では、検出可能なマーカーは、例えば、栄養要求性株における必要な代謝産物の生産、単一炭素源で増殖する能力、又は当技術分野で知られている他の増殖選択戦略などの栄養マーカーである。
特定の実施形態では、レポーターは、共に存在する場合に機能的レポーターを産生する2以上の成分から構成される。例としては、スプリットGFP、並びにルシフェラーゼ、β−ガラクトシダーゼ、β−ラクタマーゼ、及びジヒドロ葉酸還元酵素などの酵素が挙げられる。スプリットレポーターの1又は複数の成分を外部から導入されてもよく、より少ない成分の細胞産生の検出が可能になる。スプリットレポーターは、別のタンパク質に融合された補完的なスプリットレポーターを検出するために使用してもよく、細胞内、細胞外、又はその両方で検出可能となる。例えば、産生細胞がその補体と封入されるまで機能的なレポーターを産生する能力を持たないように、スプリットGFP融合タンパク質は、補完するレポーター成分と封入された細胞によって排出されてもよい。そのようなスプリット系の1又は複数の成分は、独立して産生されてもよく、アッセイされる細胞に検出試薬として追加されてもよい。
例えば、β−グルコシダーゼ及びAntarcticホスファターゼは、対応する蛍光発生基質であるフルオレセインジ−(−D−グルコピラノシド)及びフルオレセイン二リン酸を含むレポーター系として使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、aTF自体の結合事象は、無細胞環境での光学的方法又は非光学的方法によるaTF状態の物理的な読み出しを提示するために利用される。例えば、非限定的な例では、aTFは蛍光タンパク質に連結され、DNA結合部位はクエンチャー分子に連結される。蛍光読み取りは、aTFがDNA結合部位自体から放出された場合にのみ可能である。この方法では、aTF結合事象を直接読み取ることができる。この戦略はフルオロフォア−クエンチャーの組み合わせに限定されず、スプリットタンパク質などの他の読み出しを使用することも可能である。さらに、タンパク質ディスプレイ法の場合、結合事象を使用して、機能性タンパク質を非機能性タンパク質から物理的に分離してもよい。
宿主株/細胞
様々な実施形態において、本技術の宿主細胞(すなわち、センサー株/細胞及び産生株/細胞)としては、細菌、酵母、藻類、植物、昆虫、哺乳動物(ヒトまたは非ヒト)の細胞などの真核細胞及び/又は原核細胞、並びに不死細胞株が挙げられる。
例として、いくつかの実施形態では、宿主細胞は、大腸菌(Escherichia coli)、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、ピキア・パストリス(Pichia pastoris)、サッカロミセス・カステリ(Saccharomyces castellii)、クリベロミセス・ラクチス(Kluyveromyces lactis)、ピキア・スティピティス(Pichia stipitis)、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)、クラミドモナス・レナリディティアナ(Chlamydomonas reinhardtii)、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)、又はカエノラブディティス・エレガンス(Caenorhabditis elegans)であってもよい。いくつかの実施形態では、宿主細胞は、細菌細胞であり、エシェリキア(Escherichia)属菌種、ストレプトマイセス(Streptomyces)属菌種、ザイモモナス(Zymonas)属菌種、アセトバクター(Acetobacter)属菌種、シトロバクター(Citrobacter)属菌種、シネコシスティス(Synechocystis)属菌種、リゾビウム(Rhizobium)属菌種、クロストリジウム(Clostridium)属菌種、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属菌種、ストレプトコッカス(Streptococcus)属菌種、キサントモナス(Xanthomonas)属菌種、ラクトバチルス(Lactobacillus)属菌種、ラクトコッカス(Lactococcus)属菌種、バチルス(Bacillus)属菌種、ペドバクター(Pedobacter)属菌種、バクテロイデス(Bacteroides)属菌種、アルカリゲネス(Alcaligenes)属菌種、シュードモナス(Pseudomonas)属菌種、エロモナス(Aeromonas)属菌種、アゾトバクター(Azotobacter)属菌種、コマモナス(Comamonas)属菌種、マイコバクテリウム(Mycobacterium)属菌種、ロドコッカス(Rhodococcus)属菌種、グルコノバクター(Gluconobacter)属菌種、ラルストニア(Ralstonia)属菌種、アシディチオバチルス(Acidithiobacillus)属菌種、ミクロルナタス(Microlunatus)属菌種、ゲオバクター(Geobacter)属菌種、ゲオバチルス(Geobacillus)属菌種、アルスロバクター(Arthrobacter)属菌種、フラボバクテリウム(Flavobacterium)属菌種、セラチア(Serratia)属菌種、サッカロポリスポラ(Saccharopolyspora)属菌種、サーマス(Thermus)属菌種、ステノトロホモナス(Stenotrophomonas)属菌種、クロモバクテリウム(Chromobacterium)属菌種、シノリゾビウム(Sinorhizobium)属菌種、サッカロポリスポラ(Saccharopolyspora)属菌種、アグロバクテリウム(Agrobacterium)属菌種、及びパンテア(Pantoea)属菌種などである。前記細菌細胞は、大腸菌などのグラム陰性細胞、又はバチルス種などのグラム陽性細胞であってもよい。
いくつかの実施形態では、細胞は酵母細胞などの真菌細胞であり、例えば、サッカロミセス(Saccharomyces)属菌種、シゾサッカロミセス(Schizosaccharomyces)属菌種、ピキア(Pichia)属菌種、パフィア(Paffia)属菌種、クルイベロミセス(Kluyveromyces)属菌種、カンジダ(Candida)属菌種、タラロマイセス(Talaromyces)属菌種、ブレタノマイセス(Brettanomyces)属菌種、パチソレン(Pachysolen)属菌種、デバリオミセス(Debaryomyces)属菌種、ヤロウイア(Yarrowia)属菌種、及び工業用倍数体酵母株である。好ましくは、前記酵母株は、サッカロミセス・セレビシエ株又はヤロウイア属菌種株である。真菌の他の例には、アスペルギルス(Aspergillus)属菌種、ペニシリウム(Pennicilium)属菌種、フザリウム(Fusarium)属菌種、リゾプス(Rhizopus)属菌種、アクレモニウム(Acremonium)属菌種、ニューロスポラ(Neurospora)属菌種、ソーダリア(Sordaria)属菌種、マグナポルテ(Magnaporthe)属菌種、アロミセス(Allomyces)属菌種、ウスチラゴ(Ustilago)属菌種、ボトリチス(Botrytis)属菌種、及びトリコデルマ(Trichoderma)属菌種が含まれる。
いくつかの実施形態では、細胞は藻類細胞または植物細胞(例えば、シロイヌナズナ(A.thaliana)、コナミドリムシ(C.reinhardtii)、アルソスピラ(Arthrospira)、P.tricomutum、タバコ(N.tabacum)、T.suecica、P.carterae、P.tricomutum、Chlorella vulgarisなどのクロレラ(Chlorella)属菌種)である。
標的細胞は、トランスジェニック細胞株及び組換え細胞株を含んでいてもよい。さらに、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO)などの異種細胞株も使用できる。
いくつかの実施形態では、宿主細胞は放線菌(Actinomycetes)属菌種細胞である。放線菌は、例えば、アクチノマイセス(Actinomyces)、アクチノマジュラ(Actinomadura)、ノカルジア(Nocardia)、ストレプトマイセス(Streptomyces)、及び関連する属を含む、分岐フィラメントを形成する異種起源の細菌の集合体である。いくつかの実施形態では、アクチノマイセス種は、ストレプトマイセス種を含む。いくつかの実施形態では、放線菌属菌種細胞は、ストレプトマイセス種細胞(例えば、S.coelicolor)である。ストレプトマイセス属菌種には、非限定的な例として、S.noursei、S.nodosus、S.natalensis、S.venezuelae、S.roseosporus、S.fradiae、S.lincolnensis、S.alboniger、S.griseus、S.rimosus、S.aureofaciens、S.clavuligerus、S.avermitilis、S.platensis、S.verticillus、S.hygroscopicus、及びS.viridochromeogenesが含まれる。
いくつかの実施形態では、宿主細胞はバチルス属菌種細胞である。いくつかの実施形態では、バチルス属菌種細胞は、B.alcalophilus、B.alvei、B.aminovorans、B.amyloliquefaciens、B.aneurinolyticus、B.anthracis、B.aquaemans、B.atrophaeus、B.boroniphilus、B.brevis、B.caldolyticus、B.centrosporus、B.cereus、B.circulans、B.coagulans、B.firmus、B.flavothermus、B.fusiformis、B.galliciensis、B.globigii、B.infemus、B.larvae、B.laterosporus、B.lentus、B.licheniformis、B.megaterium、B.mesentericus、B.mucilaginosus、B.mycoides、B.natto、B.pantothenticus、B.polymyxa、B.pseudoanthracis、B.pumilus、B.schlegelii、B.sphaericus、B.sporothermodurans、B.stearothermophilus、B.subtilis、B.thermoglucosidasius、B.thuringiensis、B.vulgatis、及びB.weihenstephanensisから選択される。
改変センサー又は産生株/細胞用の液滴
分散された液滴の界面面積が大きいため、乳化剤を用いない乳剤は熱力学的に不安定な系である。乳剤液滴を安定化させるために、低分子量の界面活性剤又は界面活性ポリマーを通常、配合物に含めて、相間の界面張力を低下させる必要がある。液滴を安定させる1つの方法は、界面活性剤の代わりに固体粒子(例えば、ナノ粒子)を使用することである。固体粒子は、2種類の非混和性流体間又は非混和性液体間の界面に蓄積し、合体に対する強固なバリアを構築する。固体粒子は、合体を低減又は防止し、これにより、乳剤の安定性が向上する。卵殻と同様に、固体粒子の密な層は固いクラストを形成するため、乳剤の液滴は合体に抵抗する。
ピカリング乳剤は、乳化剤の代わりに固体粒子によって安定化された乳剤である。ピカリング乳剤は、優れた安定性や低毒性など、界面活性剤によって安定化される従来の乳剤にはない多くの固有の機能を備えている。
本明細書に開示されるように、本開示の方法は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相に囲まれた液滴を含む。本技術のいくつかの実施形態では、乳剤はピカリング乳剤である。次に、液滴は標的分子のレベルについてアッセイ可能であり、ここで、改変タンパク質センサーは、改変産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供する。本開示の方法は、所望のレベルの標的分子を産生する単離された改変産生細胞を有する液滴を単離すること、及び所望のレベルの前記標的分子を産生する単離された改変産生細胞を封入する液滴を破壊して、改変産生細胞の集団を形成することを含み、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団である。
いくつかの実施形態では、改変産生細胞のプールは、改変センサープラスミドで形質転換される。
いくつかの実施形態では、前記方法は、改変産生細胞を含む各液滴を、改変センサー細胞を封入する液滴と融合させることであって、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生することを含む。
いくつかの実施形態では、液滴を囲む非混和性の連続相は、フッ素化をベースとした油又は乳剤である。いくつかの実施形態では、液滴を囲む非混和性の連続相は、有機油である。いくつかの実施形態では、フッ素化をベースとした油又は乳剤が、フッ素化油、フッ素化ポリマー、フルオロカーボン中水型乳剤、パーフルオロカーボン中水型乳剤、又はそれらの組み合わせである。
いくつかの実施形態では、液滴を囲む非混和性の連続相は、有機油である。
ピカリング乳剤はいくつかの方法で安定化され得る。いくつかの実施形態では、ピカリング乳剤は、油又は有機油の鎖長を減少させることにより安定化される。油又は有機油の鎖長を短くすると、油又は有機油の溶解度が増加し、安定したピカリング乳剤の調製が可能になる。
いくつかの実施形態では、フッ素化油又は乳剤が、所望により粒子によって安定化される。いくつかの実施形態では、粒子は部分的にフッ素化されたナノ粒子である。いくつかの実施形態では、粒子は部分的に疎水性のナノ粒子(例えば、シリカをベースとした疎水性ナノ粒子)である。
いくつかの実施形態では、乳剤は、炭化水素(例えば、ヘキサデカン、ドデカン、デカン)によって安定化されたピカリング乳剤である。いくつかの実施形態では、乳剤は、鉱油、トウモロコシ油、又はヒマシ油などの油若しくは有機油によって安定化されたピカリング乳剤である。
いくつかの実施形態では、前剤は、Tween、Triton X−100、Triton X−114、SPAN、Arlacel、ABILなどの非イオン性乳化剤、界面活性剤、又はこれらの組み合わせと組み合わせた油又は有機油によって安定化される。
いくつかの実施形態では、乳剤は、タンパク質安定剤(例えば、BSA、β−ラクトグロブリン、BCN)と組み合わせた油又は有機油によって安定化される。いくつかの実施形態では、乳剤は、非イオン性界面活性剤又は糖(例えば、グルコース、フルクトース、ラクトース)と組み合わせた油又は有機油によって安定化される。いくつかの実施形態では、タンパク質安定剤、非イオン性界面活性剤、又は糖は、第2相(例えば、水相、有機相、又は液滴相)から第1相(例えば、油性相)への有機物の拡散を低減する。
いくつかの実施形態では、乳剤は、Tween、Triton X−100、Triton X−114、SPAN、Arlacel、ABILなどの非イオン性乳化剤、界面活性剤、又はこれらの組み合わせによって安定化される。いくつかの実施形態では、前乳剤は、タンパク質安定剤(例えば、BSA、β−ラクトグロブリン、BCN)によって安定化される。いくつかの実施形態では、乳剤は、非イオン性界面活性剤又は糖(例えば、グルコース、フルクトース、ラクトース)と組み合わせた油又は有機油によって安定化される。いくつかの実施形態では、ピカリング乳剤は、2つの非混和性相間の界面に蓄積する。いくつかの実施形態では、第1相は連続相であり、第2相は分散相である。いくつかの実施形態では、本開示の乳剤は、フルオロカーボン相などの油をベースとした第1相、及び第2相(例えば、有機相、水相、液滴相、炭化水素相、又は気相)を含む。例えば、第1相は、少なくとも1種類のフッ素化溶媒を有するフルオロカーボン相であってもよく、第2相は、有機相、水相、液滴相、炭化水素相、又は気相など、フッ素化溶媒と非混和性であってもよい。いくつかの実施形態では、第2相は水相である。いくつかの実施形態では、第2相は炭化水素相である。
いくつかの実施形態では、液滴はマイクロ流体制御下にある。
いくつかの実施形態では、本開示は、液体に囲まれた流体の液滴を生成するための組成物及び方法に関する。流体と液体は、多くの場合、本質的に非混和性であり得、例えば、目的の時間スケール(例えば、特定の系又はデバイスを通じて流体液滴が輸送されるのにかかる時間)では非混和性であり得る。流体はまた、他の種、例えば、細胞、粒子などの特定の分子種を含んでいてもよい。
いくつかの実施形態では、液滴は、第2の流体によって完全に囲まれた第1の流体の隔離された部分である。液滴は必ずしも球形である必要はないが、例えば、外部環境に応じて、他の形状をとり得ることに留意されたい。いくつかの実施形態では、液滴は、液滴が位置する流体の流れに垂直なチャネルの最大寸法に実質的に等しい最小断面寸法を有する。いくつかの実施形態では、液滴という用語は、「マイクロカプセル」という用語と互換的に使用され得る。
いくつかの実施形態では、本開示の液滴は、乳剤(例えば、ピカリング乳剤)、すなわち、一方の相が他方の相に分散している2つの非混和性の流体相又は液相の系から、例えば、微視的又はコロイド状のサイズの液滴として、形成される。
乳剤は、非混和性液体の任意の適切な組み合わせから形成され得る。例えば、本明細書に開示される乳剤は、水性液体、及び油などの疎水性の非混和性液体を有し得る。
いくつかの実施形態では、本明細書は、本開示の乳剤から形成され、(a)連続相、及び(b)連続相中に分散された少なくとも1つの液滴を含む液滴群を開示する。いくつかの実施形態では、乳剤は、(a)連続的な親フッ素性相、及び(b)前記連続的な親フッ素性相に分散された少なくとも1つの分散された水相又は親油性相を含む。
いくつかの実施形態では、分散相(例えば、水相、有機相、炭化水素相、又は気相)は、少なくとも1つの改変産生細胞を含む。いくつかの実施形態では、改変産生細胞は、フルオラス相と水相、有機相、炭化水素相、又は気相との界面で、両親媒性粒子(例えば、シリカをベースとしたナノ粒子)に固定されている。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の両親媒性粒子(例えば、シリカをベースとしたナノ粒子)及びそれらの組み合わせにより、液滴内部で実施可能なプロセスを妨げることなく、液滴の合体に対して十分な安定化がもたらされる。
乳剤は、1又は複数の界面活性化剤(界面活性剤)の添加により安定化され得る。これらの界面活性剤は乳化剤と呼ばれ、例えば、水/油界面で作用して、相同士の分離を防止する(又は少なくとも遅延させる)。
いくつかの実施形態では、乳剤は、フルオロカーボン(又はパーフルオロカーボン)連続相で構成される。例えば、界面活性剤としてF−アルキルジモルホリノホスフェートを使用して、安定したパーフルオロオクチル中水乳剤及びパーフルオロオクチル中水乳剤を形成することができる。非フッ素化化合物は、フルオロカーボン及びパーフルオロカーボンに本質的に不溶であり、小さな薬剤のような分子(通常<500Da及びLogP<5)は、マイクロカプセル(例えば、液滴)間の交換がほとんど又は全くなく、フルオロカーボン中水乳剤及びパーフルオロカーボン中水乳剤の水性マイクロカプセルに非常に効果的に区画化されている。
いくつかの実施形態では、乳剤の作製には、通常、相を一つにさせるために機械的エネルギーを適用する必要がある。このためには、攪拌機(磁気攪拌棒、プロペラタービン攪拌機、パドル装置、及び泡立て器など)、ホモジナイザー(ローターステーターホモジナイザー、高圧バルブホモジナイザー、及びジェットホモジナイザーを含む)、コロイドミル、超音波「膜乳化」装置、及びマイクロ流体デバイスを含む種々の機械装置を利用する様々な方法がある。
いくつかの実施形態では、複雑な生化学的プロセス、特に遺伝子の転写及び翻訳は、本明細書に開示されているように、油中水型乳剤中に形成される水相マイクロカプセル中でも有効である。これは、遺伝子の選択について油中水型乳剤の区画化を可能にし、前記遺伝子は乳剤マイクロカプセル中で転写及び翻訳され、それらがコードするタンパク質の結合又は触媒活性によって選択される。乳剤中に形成された水性マイクロカプセルは一般に安定しており、マイクロカプセル間の核酸、タンパク質、又は酵素触媒反応産物の交換は、あるとしてもほとんど生じない。本開示のいくつかの実施形態では、本技術は、何千リットルもの工業規模までの容量の乳剤を作製するために存在する。
いくつかの実施形態では、「マイクロカプセル」は、異なる流体中のある流体の液滴であってもよく、閉じ込められた成分は、前記液滴に溶解するが、キャリア流体には溶解しない。いくつかの実施形態では、膜など、壁を区別する第3の材料が存在する。いくつかの実施形態では、マイクロカプセルは、それを区切る境界が、それらがコードする遺伝子産物の機能に従って遺伝因子の選別を可能にする、本明細書に記載の分子メカニズムの成分の交換を制限する人工区画である。いくつかの実施形態では、マイクロカプセルという用語は、「液滴」という用語と互換的に使用することができる。
いくつかの実施形態では、液滴はマイクロ流体制御下にある。いくつかの実施形態では、マイクロ流体制御は、本明細書に開示された方法を実行するために、液滴の形成及び/又は移動を指示又はそれ以外の方法で制御するマイクロ流体チャネルを有するマイクロ流体システムを含む。例えば、いくつかの実施形態では、液滴形成の「マイクロ流体制御」は、マイクロ流体デバイスを使用して第2の流体内に流体の「液滴」を形成する液滴の作製を指す。いくつかの実施形態では、マイクロ流体制御下で分類された液滴は、本明細書に記載されているように、選別手順に関連する機能の1又は複数を実行するためにマイクロ流体デバイスを使用して選別される。
いくつかの実施形態では、液滴はマイクロ流体制御下にあり、且つ、マイクロ流体制御は、マイクロ流体チャネルを有するマイクロ流体システムを含み、前記チャネルは、流体の流れを少なくとも部分的に方向付ける特徴を有する。チャネルは、任意の断面形状(円形、楕円形、三角形、不規則、正方形、又は長方形など)を有していてもよく、被覆されていてもされていなくてもよい。いくつかの実施形態では、チャネルは完全に被覆されていてもよく、チャネルの少なくとも一部が完全に囲まれた断面を有していてもよく、入口と出口を除いてチャネル全体が全長にわたって完全に囲まれていてもよい。チャネルは、少なくとも2:1、より一般的には少なくとも3:1、5:1、又は10:1以上のアスペクト比(長さ対平均断面寸法)有し得る。開放チャネルには、例えば、構造的特性(細長いくぼみ)及び/又は物理的若しくは化学的特性(疎水性−親水性)などの流体輸送の制御を容易にする特性、又は流体に力(例えば、封じ込め力(containing force))を及ぼすことができるその他の特性を含む。いくつかの実施形態では、チャネル内の流体は、チャネルを部分的又は完全に満たしてもよい。いくつかの実施形態では、開放チャネルが使用され、流体は、例えば表面張力(例えば、凹状メニスカス又は凸状メニスカス)を使用して、チャネル内に保持されていてもよい。チャネルは、例えば、流体の流れに対して垂直な最大寸法が、約5mm又は2mm未満、約1mm未満、約500ミクロン未満、約200ミクロン未満、約100ミクロン未満、約60ミクロン未満、約50ミクロン未満、約40ミクロン未満、約30ミクロン未満、約25ミクロン未満、約10ミクロン未満、約3ミクロン未満、約1ミクロン未満、約300nm未満、約100nm未満、約30nm未満、又は約10nm未満である、任意のサイズのものであってもよい。いくつかの実施形態では、チャネルの寸法は、流体が物品又は基材を通って自由に流れることができるように選択されてもよい。チャネルの寸法はまた、例えば、チャネル内の流体の特定の体積流量又は線形流量を可能にするように選択されてもよい。当然ながら、チャネルの数及びチャネルの形状は、当業者に公知の任意の方法によって変更することができる。いくつかの実施形態では、複数のチャネル又はキャピラリーを使用してもよい。例えば、2以上のチャネルが使用されてもよく、それらは、互いの内側に配置されるか、互いに隣接して配置されるか、互いに交差するように配置されるなどである。
いくつかの実施形態では、本開示の液滴は、乳剤(例えば、ピカリング乳剤)、すなわち、一方の相が他方の相に分散されている2つの非混和性の流体又は液相の系から、例えば、微視的又はコロイド状のサイズの液滴として、形成される。いくつかの実施形態では、流体は液体であり、これらの用語は交換性がある。いくつかの実施形態では、流体は、流れを可能にする任意の適切な粘度を有し得る。2種類以上の流体が存在する場合、各流体は、流体間の関係を考慮して、本質的に任意の流体(液体、気体など)の中から当業者によって独立して選択され得る。いくつかの実施形態では、流体はそれぞれ混和性又は非混和性であってもよい。例えば、2種類の流体は、流体の流れの形成の時間枠内で、又は反応や相互作用の時間枠内で非混和性であるように選択され得る。一部分がかなりの期間液体のままである場合、流体は著しく非混和性である必要がある。接触及び/又は形成後、分散した部分が重合などによって迅速に硬化可能な場合、流体は非混和性である必要はない。当業者は、本発明の技術を実行するために、接触角測定などを使用して、適切な混和性又は非混和性流体を選択することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示の方法は、複数の液滴中で改変産生細胞の集団を生成することに関する。いくつかの実施形態では、複数の液滴は、少なくとも1つの非不死細胞を含む。いくつかの実施形態では、前記方法は、その内容全体が参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第2009/0068170号に開示されているように、液滴内の非不死細胞によって分泌される種の特徴を決定することを含む。
いくつかの実施形態では、その内容全体が本明細書に援用される米国特許出願公開第2010/0022414号に開示されているように、本明細書に開示の方法は、複数の水性液滴内で改変産生細胞の集団を生成することに関し、ここで、各液滴はサイズが均一であり、限られた量の試薬のみを消費しながら多数のアッセイを実行するのに役立つ液滴ライブラリーを含む。
いくつかの実施形態では、その容全体が本明細書に援用される米国特許出願公開第2017/0028365号に開示されているように、本明細書に開示の方法は、複数の水性液滴を含む乳剤ライブラリー内で改変産生細胞の集団を生成することに関する。
いくつかの実施形態では、その内容全体が本明細書に援用される米国特許出願公開第2013/0084572号に開示されているように、本明細書に開示の方法は、改変産生細胞の集団を、液滴から検出されるシグナルを使用して制御及び/又は校正される液滴をベースとしたアッセイにおいて生成することに関する。
いくつかの実施形態では、その内容全体が本明細書に援用される米国特許出願公開第2014/0179544号に開示されているように、本明細書に開示の方法は、入力流路、交差領域、及び出力流路を含む検出器デバイスを有するシステムで液滴を検出することを含む、改変産生細胞の集団を生成することに関する。
いくつかの実施形態では、その内容全体が本明細書に援用される米国特許出願公開第2018/0104693号に開示されているように、本明細書に開示の方法は、液滴中で改変産生細胞の集団を生成すること、前記液滴内のマイクロ流体液滴及び粒子を検出すること、及び前記液滴を選別することに関する。
いくつかの実施形態では、その内容全体が本明細書に援用される米国特許第9,012,390号に開示されているように、本明細書に開示の方法は、水性分散相、フッ素化油を含む連続相、及びアミド結合を介してポリエチレングリコール(PEG)ブロックに結合された過フッ素化ポリエーテル(PFPE)ブロックを含むブロックコポリマーを含む界面活性剤を含む乳剤中で改変産生細胞の集団を生成することに関し、ここで、前記界面活性剤は式−(CnO)−(C2m)−CONH−(n、m、x、及びyは正の整数である)からなる。
本発明は、以下の非限定的な実施例を参照してさらに説明される。
実施例1:大腸菌MG1655変異体間のセンサー応答の変動
同一バックグラウンドに由来するゲノム変異体間のセンサー変動の例として、図1A〜図1Cは、MAGE改変大腸菌MG1655集団からランダムに選択された3つのメンバーのセンサー応答を示している。3つのクローンは、改変ttgApプロモーターの制御下にTtgR及びgfpを有する中コピープラスミドで形質転換された。外因的に適用されたナリンゲニン(0μM、31μM、63μM、又は125μM)は、3つの株において異なるレベルのGFP発現を誘導した。これらの実験中にナリンゲニン経路酵素は存在せず、内因的に産生されたナリンゲニンによる干渉は排除される。センサー系をゲノムに導入した場合(図示せず)、又は高コピーセンサープラスミドへ切り替えた場合(図2A)、変動は解消しなかった。
図2A〜図2Dは、図1A〜図1Cと同じ3種類のMAGE改変大腸菌MG1655変異体のセンサー応答の変動を示している。これらの変異体は、適切なaTF調節オペレーターの制御下に、4種類のaTF(TtgR(図2A)、TetR(図2B)、PcaV(図2C)、又はQacR(図2D))のうちの1種類及びgfpを有する高コピープラスミドで形質転換された。図示するように、各センサー系は、種々のレベルの適切な同族リガンドによって誘導された。株についての色は全てのパネルで一致している。TtgRセンサー系(赤色=最も明るい、オレンジ色=中間、青色=暗い)に対するセンサー応答の傾向は、異なるセンサー系間で保持されておらず、原因は全体的なものではないことを示唆している。
実施例2:産生変異体間での標的産生分子の拡散
図3は、産生株間の拡散による干渉を示している。「2E6」と称される大腸菌K−12 MG1655変異体を、ナリンゲニン前駆体濃度の向上についてMAGE改変し、2種類の別々のナリンゲニン経路プラスミド(pNARlow及びpNARhigh)で形質転換した結果、ナリンゲニン高産生株(赤色、M9 1%グルコース中での24時間バッチ培養で約180μMの産生物)及びナリンゲニン低産生株(青色、M9 1%グルコース中での24時間バッチ培養で約60μMの産生物)を得た。生産性が異なるこれら2種類の株は、別々にインキュベート及び一緒にインキュベートした(オレンジ色)。高産生株及び低産生株は共培養すると平均的シグナルを示しており、株間のナリンゲニン拡散が、バルク液体培養におけるより優れた産生のスクリーニングに対して抑制的であることを示唆している。本実施例では、産生における違いは、主要代謝産物の濃度を変更する大規模なゲノム変異ではなく、ナリンゲニン経路酵素のプラスミドをベースとした改変の結果であることに注目されたい。これらの状況では、実施例1で観察されたセンサー応答の変動は観察されなかった。
実施例3:産生細胞からセンサー細胞を分離する手段としての共培養
図4A〜図4Bは、スクリーニングのための実行可能な戦略としての産生細胞とセンサー細胞の共培養を証明している。センサー細胞は、単一炭素源としてのグルコース上で増殖することができない大腸菌BW25113 Δptsl::kanRバックグラウンドで改変した。グルコーストランスポーターptsl及び蛍光レポーターgfpは、増殖及びGFPシグナルの大きさがナリンゲニン依存性であるように、プラスミドpSENSORGFP−Ptsl上のTtgR調節プロモーターの制御下で共シストロン的に発現された。図4Aでは、増殖及びGFPシグナルの大きさがナリンゲニン依存性であるセンサー細胞を、実施例2に記述される産生株2E6と液体中で共培養し、3種類の異なるナリンゲニン経路プラスミド、すなわち、経路陰性対照であるpNARnull(赤色)、ナリンゲニン低産生経路pNARlow(青色、M9 1%グルコース中での24時間単離バッチ培養で約60μMの産生物)、又はナリンゲニン高産生経路pNARhigh(オレンジ色、M9 1%グルコース中での24時間バッチ培養で約180μMの産生物)、又は対照プラスミドで形質転換した。暗い集団は、GFPシグナルを有しない産生細胞を表している。明るい集団はセンサー細胞集団を表し、共培養集団全体の比率が増加し、産生の増加に伴いGFP応答の大きさも増加している。
図4Bでは、センサー細胞は、油中水型液滴中の経路陰性対照細胞又はナリンゲニン高産生細胞と共培養された。インキュベーション後、油中水型液滴は別の水相に封入され、標準的な蛍光活性化セルソーター(FACS)で観察された水中油中水型液滴を生成した。高産生細胞とセンサー細胞の共培養(オレンジ色)の分布は、非産生細胞とセンサー細胞の共培養(赤色)と容易に区別される。
実施例4:液滴中での共培養
2E6 pNARnull、2E6 pNARlow、及び2E6 pNARhighを、実施例3に記載の大腸菌BW25113 Δptsl::kanR pSENSORGFP−Ptslセンサー株と共培養した。4種類の培養物をLB培地で一晩増殖させ、適切な抗生物質を添加した最小培地で1〜100倍に希釈し、その後対数期まで増殖させた。対数期に入った時点で、大腸菌を濾過済みの1×M9塩で3回すすぎ、次に、OD600が1.0になるまで希釈した。封入された液滴のそれぞれに単一の産生株が存在することを確実にするために2E6株をOD600が0.01になるまで希釈し、液滴のそれぞれが少なくとも5つのセンサー細胞を有することを確実にするためセンサー細胞を0.1倍に希釈した。以下の6セットの液滴、すなわち、(1)センサー細胞単独の液滴、(2)500μMナリンゲニンとセンサー細胞の液滴、(3)2E6 pNARhighとセンサー細胞及び1mM IPTGの液滴、(4)2E6 pNARnullとセンサー細胞及び1mM IPTGの液滴、(5)2E6 pNARlowとセンサー細胞及び1mM IPTGの液滴、及び(6)ナリンゲニン単独の液滴を生成した。細胞溶液、及びHFE7500の1%Ranフルオロ界面活性剤で構成される油相を1mLガラス製シリンジ中にロードし、2個のHarvard Apparatus社製シリンジポンプに接続した。前記液体を、Dolomite社製の50μmジャンクションフローフォーカシング親フッ素性チップを使用して、油相及び水相のそれぞれについて14μL/分及び10μL/分の速度で乳化した。形成された液滴を5mLの遠心管に収集した。形成後、液滴を転倒させながら33℃で48時間インキュベートした。インキュベーション後、液滴を顕微鏡下で画像化した。500μMのナリンゲニンを含む陽性対照の液滴は非常に蛍光性であるが(図5d)、陰性対照の液滴は暗かった(図5a)。pNARlow及びpNARhighの共培養液滴は、検出可能な蛍光を生成した(図5b及び図5c)。2E6 pNARhigh産生体は、2E6 pNARlow産生細胞よりもナリンゲニンを産生し、より明るい共培養液滴を生じた。500μMナリンゲニンを含む液滴と混合されたセンサー細胞液滴は、液滴間の拡散を示さなかった(図6)。HPLCで分析された追加の拡散データは、前記油へのナリンゲニン及びクマル酸の最小拡散が20%未満であることを示している(データは図示せず)。分析後、Dolomite社製の50μMフローフォーカシング親水性チップを使用して、単一の乳剤をバルク水相二重乳剤に変換した。そのためには、液滴を1mLガラスシリンジにロードし、2番目のガラスシリンジに新鮮な増殖培地を充填して、液滴内部と等張性のバランスをとった。前記シリンジを2つのHarvard Apparatus社製シリンジポンプにロードした後、チップに接続した。シリンジあたり15μL/分の流量で二重乳剤が形成され、15mL遠心管に集めた。FAMS分析の前に、二重乳剤を顕微鏡下で分析した。顕微鏡下で以下の3つの液滴の集団が可視化される:(1)空の液滴、(2)蛍光センサー細胞及び産生細胞を含む液滴及び、(3)非蛍光センサー細胞及び非産生細胞を含む液滴(図7)。液滴のFACS分析では、前記3つの集団も同様に示されている(図8A〜図8C)。非産生体含有液滴は、約2,000RFUの平均集団蛍光を示す(図8A)。産生体含有液滴は、約100,000RFUの平均集団蛍光を示す(図8B)。両方の株の混合物を含む液滴集団は、2つの別個の蛍光亜集団を示している(図8C)。
実施例5:液滴区画化を使用した主要産物の拡散の抑制
2E6 pNARnull及び2E6 pNARhighを、TsgR由来のセンサーを使用してナリンゲニンに応答してGFPを産生するpSENSORGFPナリンゲニンセンサー系でさらに形質転換した。2つの培養物をLB培地で一晩増殖させ、適切な抗生物質を添加した最小培地で1〜100倍にさらに希釈し、その後対数期まで増殖させた。対数期に入った時点で、大腸菌を1×濾過済みM9塩で3回すすぎ、次に、OD600が1.0になるまで希釈した。次に、封入された液滴のそれぞれに単一の産生株が存在することを確実にするために各2E6株をOD600が0.01になるまで希釈した。以下の3セットの液滴、すなわち、(1)2E6 pNARhigh細胞単独、(2)2E6 pNARnull細胞単独、及び(3)2E6 pNARhigh細胞と2E6 pNARnull細胞の1:1混合物の液滴を生成した。細胞溶液、及びHFE7500中の1%Ranフルオロ界面活性剤で構成される油相を1mLガラス製シリンジにロードし、2個のHarvard Apparatus社製シリンジポンプに接続した。前記液体を、Dolomite社製の50μmジャンクションフローフォーカシング親フッ素性チップを使用して、油相及び水相のそれぞれ14μL/分及び10μL/分の速度で乳化した。形成された液滴を5mLの遠心管に集めた。形成後、前記液滴を転倒させながら33℃で48時間インキュベートした。インキュベーション後、等量の1H,1H,2H,2H−パーフルオロ−1−オクタノールを使用して30秒間ボルテックスして液滴を破壊し、次いで遠心して相を分離した。回収した大腸菌を含む水相を新しいチューブに移し、FACS分析用に希釈した。集団の蛍光分布をFACSで測定した。2E6 pNARnull細胞は、約30,000RFUの平均集団蛍光を示した(図9(A))。2E6 pNARhighナリンゲニン産生細胞は、約300,000RFUの平均集団蛍光を示し(図9(B))、非産生株の10倍であった。各産生株を分離するために液滴を使用して共に増殖させると、産物の拡散を抑制する液滴の能力及びそれによる集団平均化を示す2つの蛍光亜集団が見られる(図9(C))。
図10は、拡散を抑制するために液滴内でインキュベートした後の、経路陰性対照である2E6 pNARnullpSENSORGFPからのナリンゲニン高産生株2E6 pNARhigh pSENSORGFPの濃縮を示す。この実験で使用される液滴サイズで単一細胞のローディングを確実にするためにOD600が0.003になるまで希釈した以外は、上記のようにして細胞を培養及び洗浄した。油相及び水相についてそれぞれ20μL/分及び12μL/分の速度で自社製25μmジャンクションフローフォーカシングPDMSチップで乳化した以外は、上記のようにして液滴を生成した。2E6 pNARhighpSENSORGFP、2E6 pNARnull pSENSORGFP、並びに予め混合した2E6 pNARhighpSENSORGFPと2E6 pNARnull pSENSORGFPについて別々の液滴セットを生成した。形成された液滴を5mLの遠心管に集めた。形成後、前記液滴を転倒させながら33℃で24時間インキュベートした。インキュベーション後、等量の1H,1H,2H,2H−パーフルオロ−1−オクタノールを使用して30秒間ボルテックスして液滴を破壊し、次いで遠心して相を分離した。回収した大腸菌を含む水相を新しいチューブに移し、FACS分析及び細胞選別用に希釈した。2E6 pNARhighpSENSORGFP(青色)、2E6 pNARnull pSENSORGFP(赤色)、及び2E6 pNARhighpSENSORGFPと2E6 pNARnullpSENSORGFPの混合物(オレンジ色)の液滴からの細胞を、Bio−Rad S3E FACSで分析した。分析に続いて、前記2E6 pNARhighpSENSORGFPと2E6 pNARnullpSENSORGFPの混合物の液滴からの細胞を、下記のゲーティング戦略を用いて選別した。選別細胞及び未選別細胞をプレーティングし、未選別集団及び選別集団からのクローンを産生培地で成長させて、経路(+)細胞の(経路(+)においてGFPシグナルが高いこと、及び経路(−)クローンにおいて暗いことによって決定される)割合を決定した。この1回の濃縮サイクルで、経路(+)細胞の約7倍の濃縮が観察された。
図11は、「細胞内センサー」を使用した低産生体及び高産生体の液滴封入を示す画像であり、同一の細胞がリガンド及びセンサーの両方の産生に関与し、蛍光(緑)の読み取り強度(高産生細胞、右)は産生したリガンドの濃度に関連していることを示す。
実施例6:共培養センサー細胞を用いた高産生体の濃縮
図12は、液滴システムにおいて低産生体又は高産生体と共に封入された「共培養センサー細胞」のシステムを示す画像を示す。ここで、非産生細胞のみがセンサー読み取りに寄与し、蛍光(緑色)の読み取り強度(高産生細胞、左)が産生リガンドの濃度に関連付けられている産生細胞への負担を軽減している。
図13は、実施例3に記載のΔptsi::kanR pSENSORGFP−Ptsiセンサー株との液滴共培養戦略を利用した、低経路対照2E6 pNARlowからのナリンゲニン高産生株2E6 pNARhighの濃縮を示す。3種類の培養物をLB培地で静止期まで一晩増殖させた。次に、細胞を、1%グルコース、0.1%プルロニック(Pluronic)F−68、及び1mM IPTGを含む濾過済み2×M9培地で1回洗浄した。続いて、Δptsi::kanR pSENSORGFP−Ptsi細胞が0.2のOD600で再懸濁されるように、洗浄に使用したのと同じ濾過済み培地に細胞を再懸濁した。これに、2E6 pNARhigh又は2E6 pNARlowを、OD600が0.066で添加し、センサー細胞の濃度が等しい(OD600=0.2)低産生細胞又は高産生細胞の2つの別々の混合物を作製した。HFE 7500+1%008−FSを油相として使用し、前述の細胞混合物を水相として25μmジャンクションフローフォーカシングを備えたPDMSチップを使用して、油相と水相についてそれぞれ20μL/分及び12μL/分の速度で、培養物ごとに別個に液滴を生成した。形成後、前記液滴を転倒させながら33℃で24時間インキュベートした。選別前に、液滴を、約[10]:[1][Δptsi::kanR pSENSORGFP−Ptsi+2E6 pNARlow]:[Δptsi::kanR pSENSORGFP−Ptsi+2E6 pNARhigh]で混合した。次に、高電圧(約1kV)を供給可能なインジウム電極付きの40μmジャンクションを有する高さ45μmのソーターチップを備えた自社製PDMSソーターチップで液滴を選別し、誘電泳動効果を実行して、水滴を所望のチャネルへ移動させた。液滴を60倍の倍率でモニタリングし、PMT電圧シグナルは自社にてプログラムしたマイクロチップを使用して分析した。これによりユーザー定義の閾値より大きいシグナルを含む液滴は、10kHzの周波数で800Vの450μsパルスを印加することにより、選別されたチャネルに選別される。その後、等量の1H,1H,2H,2H−パーフルオロ−1−オクタノールを使用して30秒間ボルテックスして選別液滴及び未選別液滴を集めて破壊し、次いで遠心して相を分離した。LBに破壊液滴混合物を加え、細胞を適切な抗生物質を含む寒天プレート上にプレーティングした。選別細胞及び未選別細胞を翌日各プレートから別々に掻き取り、一晩培養するために適切な抗生物質を含むLBに再接種した。集団全体を代表するDNAを抽出するために、選別細胞培養物及び未選別細胞培養物のミニプレップを完了した。混合プラスミド集団の二重消化は、pNARlowからのプラスミドとpNARhighからのプラスミドの量の差異が、NdeI及びXhoIの二重制限酵素消化により識別できることを示している(図13(左)の理論的消化を参照)。選別ミニプレップ及び未選別ミニプレップからの等量/等濃度のDNAを二重消化に供し、30μLの95ng/μLのミニプレップ完了DNAを0.6U/μLの各酵素と1×CutSmartバッファー中で、最終容量35μLで混合し、37℃で3時間、その後65℃で20分間、さらに12℃で保持した。次に、消化したDNAを1%アガロースゲル上、90Vで60分間電気泳動し、SybrSafeで染色し、画像化した(図13(右)の実験的消化を参照)。選別集団と未選別集団におけるpNARhighバンドとpNARlowバンドの存在を比較すると、濃度測定によって経路pNARhigh細胞の8倍を超える濃縮が観察された。
図14(A)、図14(B)、図14(C)、図14(D)、及び図14(E)は、二重乳剤WOW型液滴の選別を示す。フローフォーカシングマイクロ流体デバイスを使用して、初期OD600が0.75Aである単一乳剤封入大腸菌細胞(P674、RFP陽性)を生成した。水相流量は6.5μL/分、外側の油相流量は30μL/分であった。デバイスの断面の形状は、幅10μm、高さ50μmであった。油中水型(WO型)液滴の平均径は直径30μmであった。次に、単一乳剤のクリーム状の層を1mLのBDプラスチックシリンジにロードし、2μL/分の流速で別のフローフォーカシングマイクロ流体デバイスに再注入した。3%PVAを添加したLB+KAN培地で作成された外側の水相を、30μL/分の流速で流して、幅35μm及び高さ35μmのフローフォーカシングセクションで水中油中水型(WOW型)液滴をつまみ取った。WOW型液滴の平均径は直径40μmであった。生成されたWOW型液滴は、3%PVAを含むLB+KAN培地で被覆された採取チューブの底に沈んだ。
WOW型産生中に生成される未封入の大腸菌からWOW型液滴が選別され得ることを示すために、GFP発現大腸菌をWOW型懸濁液に加えた。
図14(A)では、前方散乱に対する側方散乱のプロットが、サイズに基づいて3つの異なる集団を示している。原点付近の遊離大腸菌は表示された事象の3.7%を表し、軸の最大値付近のWOWは表示された事象の38%を表し、その間にWOW細片のサイズの幅広い集団が存在する。図14(B)は、図14(A)の大腸菌サイズの集団のGFPチャネル蛍光応答を示している。チャンネル間のクロストークにより、RFP陽性大腸菌は約75蛍光単位の集団として表示される。WOW集団に追加されたGFP陽性大腸菌は、約1000〜10000の蛍光単位を示す。図14(C)は、図14(A)のWOWサイズの事象のRFPチャネル蛍光を示している。WOWを含むRFP大腸菌は、約90蛍光単位の集団として表示される。暗いWOW又はWOWと同じサイズの油単独の液滴は、約2蛍光単位の集団として表示される。図14(D)に、選別後の集団から10,000のWOW事象を選別したものを示す。事象の0.1%の存在によって示されるように、WOW液滴は選別プロセスによって破壊されることに留意されたい。遊離大腸菌は、選別後に観察された事象の54%に相当する。図14(E)は、図14(D)の大腸菌サイズの集団のGFPチャネル蛍光応答を示している。軸上ではRFP細胞のみが観察されることに留意されたい。このことは、WOWはFACS選別プロセス後に残存しなかったが、WOWからの大腸菌を含むRFPのみが採取チューブに選別されたことを示す。
1H,1H,2H,2H−パーフルオロ−1−オクタノールで液滴を破壊して個別の細胞事象を選別する代わりに、単一の乳剤液滴を第2の水相に封入して二重乳剤を形成し、標準的なFACSで分析/選別することができる。図15は、2E6 pNARhigh pSENSORGFPと2E6 pNARnull pSENSORGFPの混合物の二重乳剤液滴の分析を示す。2種類の株のLB一晩前培養物を洗浄し、濾過済み最小グルコースに再懸濁して、高い占有率を確保するために使用したOD 0.04の細胞密度とした。実施例4に記載のプロトコルを用いて、2E6 pNARhigh pSENSORGFP及び2E6 pNARnull pSENSORGFPに対して単一の乳剤液滴を個別に形成した。形成後、2つの液滴セットを30℃で18時間転倒させながらインキュベートし、その時点でこれらを混合し、実施例4に記載のように二重乳剤を生成するために使用した。二重乳剤のFACS分析は、ゲーティングによる二重乳剤事象(サイズに基づいて識別されるゲートK)内の2つの異なるGFP(FITC−A−補正)集団を示し、高産生体と非産生体の混合集団の分析と一致している。
典型的なフルオロ界面活性剤(通常、独自の分子/ポリマー/ブロックコポリマー)の使用に加えて、ナノ粒子をベースとしたピカリング乳剤は、油中水型液滴及び水中油型液滴の封入にも役立ち得る。図16は、油中水ピカリング乳剤を、産生体+相関センサー系と共に利用して蛍光シグナルを取得できることを示している。適切な抗生物質を加えたLB培地からの2E6 pNARhigh pSENSORGFPの一晩培養物を等量で3回洗浄し、単一細胞液滴ローディング水相として使用するための最終的な再懸濁OD600が0.008(事前の経験的ポアソン分布測定による)となるように、濾過済み2×M9、1%グルコース、1mM IPTG、0.1%プルロニックF68、及び適切な抗生物質に再懸濁した。液滴は、50μmの深さの単一の水流液滴ジェネレータチップを使用して、ピカリング乳剤溶液(Dolomite社製Fluorophase)の場合は20μL/分の流量で、水相を含む細胞の場合は12μL/分の流量で生成され、35〜40μmの直径の液滴が生成された。液滴をオービタルシェーカーで33℃、24時間インキュベートした。翌日、細胞の特性/液滴の占有率を観察するために、液滴を画像化した。結果は、細胞が増殖(占有液滴あたり2個以上の細胞、明視野)と経路分子の産生に関連する蛍光レポーター(GFPチャネル)の産生との両方が可能であることを示している。
均等物
本明細書の以下の記載及び添付の特許請求の範囲において、材料の量、元素含有量、反応時間及び反応温度、量の比率についてなど、数値範囲、量、値、及び割合の全ては、「約」という用語が、その値、量、又は範囲と共に明示的に表示されない場合であっても「約」という用語が前に付されているように読まれ得る。したがって、反対の意味を示されない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲に示される数値パラメーターは、本発明によって得ようとする所望の特性に応じて変動し得る近似値である。少なくとも、均等論の適用を特許請求の範囲に限定しようとするものではなく、各数値パラメーターは少なくとも、報告された有効桁数字の数を考慮して、通常の四捨五入法を適用することによって解釈されるものとする。
本発明の広い範囲を示す数値範囲及びパラメーターは近似値であるにもかかわらず、特定の実施例に示される数値は、可能な限り正確に報告されている。しかしながら、いかなる数値にも、本質的には、その基礎となるそれぞれの試験測定値で見られる標準偏差から必然的に生じる誤差が含まれる。さらに、数値範囲が本明細書に示される場合、これらの範囲は、列挙された範囲の端点を含む(例えば、端点が使用されてもよい)。本明細書で重量パーセントが使用される場合、報告される数値は、総重量に対するものである。
また、本明細書に記載の数値範囲は、その中に含まれる全ての部分範囲を含むことを意図していることを理解されたい。例えば、「1〜10」の範囲は、列挙された最小値1と列挙された最大値10の間の(及びそれを含む)全ての部分範囲を含むことを意図し、すなわち、最小値は1以上であり最大値は10以下である。本明細書で使用される「1(つ)」、「a(単数)」、又は「an(単数)」という用語は、別段の指示がない限り、「少なくとも1」又は「1又は複数」を含むことが意図されている。
本明細書で開示される任意の態様又は実施形態は、本明細書で開示される任意の他の態様又は実施形態と組み合わせることができる。
参照により本明細書に援用されるとされた特許、刊行物、又は他の開示資料の全体又は一部は、援用された資料が、本開示に記載の既存の定義、提示、又は他の開示資料のセットと矛盾しない範囲でのみ本明細書に援用される。したがって、必要な範囲で、本明細書に明示的に記載の開示は、参照により本明細書に援用された矛盾する資料に優先する。参照により本明細書に援用されるとされたが、既存の定義、提示、又は本明細書に記載の他の開示資料と矛盾する任意の資料又はその一部は、その援用された資料と既存の開示資料との間に矛盾が生じない範囲でのみ援用される。
本発明は、特にその好ましい実施形態を参照して示され説明されているが、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形態及び詳細に様々な変更を加えてもよいことが当業者によって理解される。

Claims (141)

  1. 遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成すること、
    標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される所望の標的分子のレベルの読み取りを提供すること、
    所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を有する液滴を単離すること、及び
    所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であること
    を含む、改変産生細胞の集団を作製する方法。
  2. 前記回収は、
    (a)前記液滴を破壊すること、
    (b)前記遺伝的に多様な産生細胞を選別すること、及び
    (c)増殖培地で前記産生細胞を増殖させること
    を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記選別は、蛍光活性化液滴選別(FADS)又は蛍光活性化細胞選別(FACS)による、請求項2に記載の方法。
  4. 前記回収は、
    (a)前記液滴を選別すること、
    (b)前記遺伝的に多様な産生細胞を選別すること、及び
    (c)増殖培地で前記産生細胞を増殖させること
    を含む、請求項2又は請求項3に記載の方法。
  5. 前記選別は、蛍光活性化液滴選別(FADS)又は蛍光活性化細胞選別(FACS)による、請求項4に記載の方法。
  6. 前記液滴を破壊することは、所望のレベルの前記標的分子を産生する単離された改変産生細胞を封入する液滴を破壊して、前記改変産生細胞の集団を形成することを含み、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団である、請求項2〜請求項5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAがエピソーム的にコードされている、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAがプラスミド上にコードされている、請求項7に記載の方法。
  9. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAが前記産生細胞のゲノムに組み込まれている、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサーが、前記産生細胞内において、トランスフェクトされる若しくはトランスフェクトされている、形質導入される若しくは形質導入されている、形質転換される若しくは形質転換されている、又はそれ以外の方法で利用可能にされる若しくは利用可能にされている、請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記レポーターが、前記センサーをベースとしたタンパク質によってトランスに活性化される検出可能なマーカーをコードする遺伝子である、請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記検出可能なマーカーが酵素又は選択可能マーカーである、請求項11に記載の方法。
  13. 前記酵素が、lacZ、ルシフェラーゼ、又はアルカリホスファターゼから選択される、請求項12に記載の方法。
  14. 前記選択可能なマーカーが栄養要求株、抗生物質、耐性マーカー、毒素、又は分光的に検出可能な遺伝子産物である、請求項12に記載の方法。
  15. 前記選択可能なマーカーが蛍光タンパク質である、請求項12に記載の方法。
  16. 前記分光的に検出可能な遺伝子産物が分光法又は分光分析により検出される、請求項14に記載の方法。
  17. 前記レポーターをコードする遺伝子がエピソーム的にコードされている、請求項11に記載の方法。
  18. 前記レポーターをコードする遺伝子がプラスミド上にエピソーム的にコードされている、請求項17に記載の方法。
  19. 前記レポーターをコードする遺伝子が、前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードする遺伝子と同じプラスミド上にコードされている、請求項18に記載の方法。
  20. 前記レポーターをコードする遺伝子がゲノムに組み込まれている、請求項11〜請求項18のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記改変産生細胞のプールが採取される、改変産生株ライブラリーを作製することをさらに含み、前記改変産生株ライブラリーは、1又は複数の標的分子を産生するように改変される、請求項1〜請求項20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 改変産生株ライブラリーは、多重自動ゲノム工学法(MAGE)、プラスミドをベースとした産生の変動、又は非GMO法から選択されるゲノム多様化技術によって生成され、非GMO法は、化学的変異誘発、放射線、及びトランスポゾンから選択される、請求項1〜請求項21のいずれか一項に記載の方法。
  23. 単離された改変産生細胞を封入する前記液滴が、増殖培地及び任意の必要な誘導剤をさらに含む、請求項1〜請求項22のいずれか一項に記載の方法。
  24. 前記改変タンパク質センサーによって提供される前記読み取りレベルがレポーターによるものである、請求項1〜請求項23のいずれか一項に記載の方法。
  25. 前記レポーターがGFPである、請求項24に記載の方法。
  26. 前記改変タンパク質センサーが転写因子である、請求項1〜請求項25のいずれか一項に記載の方法。
  27. 前記転写因子がアロステリック転写因子(aTF)である、請求項1〜請求項26のいずれか一項に記載の方法。
  28. 前記改変タンパク質センサーが、LysR、AraC/XylS、TetR、LuxR、LacI、ArsR、MerR、AsnC、MarR、NtrC(EBP)、OmpR、DeoR、Cold shock、GntR、及びCrpファミリーメンバーから選択される改変原核生物転写調節因子ファミリーメンバーである、請求項1〜請求項27のいずれか一項に記載の方法。
  29. 前記改変タンパク質センサーが、表1に列挙された改変aTF(aTF「外枠」)である、請求項1〜請求項27のいずれか一項に記載の方法。
  30. 前記標的分子が、表1(標的分子の特性)に列挙された標的分子から選択される、請求項1〜請求項29のいずれか一項に記載の方法。
  31. 改変センサープラスミドを用いて改変産生細胞のプールを形質転換することであって、前記改変センサープラスミドは改変タンパク質センサーをコードすること、
    遺伝的に多様な産生細胞の前記プールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成すること、
    標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、
    所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を有する前記液滴を単離すること、及び
    所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であること
    を含む、改変産生細胞の集団を作製する方法。
  32. 前記回収は、
    (a)前記液滴を破壊すること、
    (b)前記遺伝的に多様な産生細胞を選別すること、及び
    (c)増殖培地で前記産生細胞を増殖させること
    を含む、請求項31に記載の方法。
  33. 前記選別は、蛍光活性化液滴選別(FADS)又は蛍光活性化細胞選別(FACS)による、請求項32に記載の方法。
  34. 前記回収は、
    (a)前記液滴を選別すること、
    (b)前記遺伝的に多様な産生細胞を選別すること、及び
    (c)増殖培地で前記産生細胞を増殖させること
    を含む、請求項33に記載の方法。
  35. 前記選別は、蛍光活性化液滴選別(FADS)又は蛍光活性化細胞選別(FACS)による、請求項34に記載の方法。
  36. 前記液滴を破壊することは、所望のレベルの前記標的分子を産生する単離された改変産生細胞を封入する液滴を破壊して、前記改変産生細胞の集団を形成することを含み、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団である、請求項32〜請求項35のいずれか一項に記載の方法。
  37. 改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAがエピソーム的にコードされている、請求項31〜請求項36のいずれか一項に記載の方法。
  38. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAがプラスミド上にコードされている、請求項37に記載の方法。
  39. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAが前記産生細胞のゲノムに組み込まれている、請求項31〜請求項36のいずれか一項に記載の方法。
  40. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサーが、前記産生細胞内において、トランスフェクトされる若しくはトランスフェクトされている、形質導入される若しくは形質導入されている、形質転換される若しくは形質転換されている、又はそれ以外の方法で利用可能にされる若しくは利用可能にされている、請求項31〜請求項39のいずれか一項に記載の方法。
  41. 前記レポーターが、前記センサーをベースとしたタンパク質によってトランスに活性化される検出可能なマーカーをコードする遺伝子である、請求項31〜請求項40のいずれか一項に記載の方法。
  42. 前記検出可能なマーカーが酵素又は選択可能なマーカーである、請求項41に記載の方法。
  43. 前記酵素が、lacZ、ルシフェラーゼ、又はアルカリホスファターゼから選択される、請求項42に記載の方法。
  44. 前記選択可能なマーカーが栄養要求株、抗生物質、耐性マーカー、毒素、又は分光的に検出可能な遺伝子産物である、請求項42に記載の方法。
  45. 前記選択可能なマーカーが蛍光タンパク質である、請求項42に記載の方法。
  46. 前記分光的に検出可能な遺伝子産物が分光法又は分光分析により検出される、請求項44に記載の方法。
  47. 前記レポーターをコードする遺伝子がエピソーム的にコードされている、請求項41に記載の方法。
  48. 前記レポーターをコードする遺伝子がプラスミド上にエピソーム的にコードされている、請求項47に記載の方法。
  49. 前記レポーターをコードする遺伝子が、前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードする遺伝子と同じプラスミド上にコードされている、請求項48に記載の方法。
  50. 前記レポーターをコードする遺伝子がゲノムに組み込まれている、請求項41〜請求項48のいずれか一項に記載の方法。
  51. 前記改変産生細胞のプールが採取される、改変産生株ライブラリーを作製することをさらに含み、前記改変産生株ライブラリーは、1又は複数の標的分子を産生するように改変される、請求項31〜請求項50のいずれか一項に記載の方法。
  52. 前記改変産生株ライブラリーが、改変センサープラスミドで前記改変産生細胞のプールを形質転換する前に作製される、請求項51に記載の方法。
  53. 前記改変産生株ライブラリーが、改変センサープラスミドで前記改変産生細胞のプールを形質転換した後に作製される、請求項51に記載の方法。
  54. 改変産生株ライブラリーは、多重自動ゲノム工学法(MAGE)、プラスミドをベースとした産生の変動、又は非GMO法から選択されるゲノム多様化技術によって生成され、非GMO法は、化学的変異誘発、放射線、及びトランスポゾンから選択される、請求項31〜請求項53のいずれか一項に記載の方法。
  55. 単離された改変産生細胞を封入する前記液滴が、増殖培地及び任意の必要な誘導剤をさらに含む、請求項31〜請求項54のいずれか一項に記載の方法。
  56. 前記改変タンパク質センサーによって提供される前記読み取りレベルがレポーターによるものである、請求項31〜請求項55のいずれか一項に記載の方法。
  57. 前記レポーターがGFPである、請求項56に記載の方法。
  58. 前記改変タンパク質センサーが転写因子である、請求項31〜請求項57のいずれか一項に記載の方法。
  59. 前記転写因子がアロステリック転写因子(aTF)である、請求項31〜請求項58のいずれか一項に記載の方法。
  60. 前記改変タンパク質センサーが、LysR、AraC/XylS、TetR、LuxR、LacI、ArsR、MerR、AsnC、MarR、NtrC(EBP)、OmpR、DeoR、Cold shock、GntR、及びCrpファミリーメンバーから選択される改変原核生物転写調節因子ファミリーメンバーである、請求項31〜請求項59のいずれか一項に記載の方法。
  61. 前記改変タンパク質センサーが、表1に列挙された改変aTF(aTF「外枠」)である、請求項31〜請求項58のいずれか一項に記載の方法。
  62. 前記標的分子が、表1(標的分子の特性)に列挙された標的分子から選択される、請求項31〜請求項61のいずれか一項に記載の方法。
  63. 遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成すること、
    前記産生細胞を含む各液滴を、改変タンパク質をベースとしたセンサー細胞を封入する液滴と融合させることであって、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、
    標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される所望の標的分子のレベルの読み取りを提供すること、
    前記融合された液滴を選別して所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を含む液滴を単離すること、及び
    所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であること
    を含む、改変産生細胞の集団を作製する方法。
  64. 前記回収は、
    (a)前記液滴を破壊すること、
    (b)前記遺伝的に多様な産生細胞を選別すること、及び
    (c)増殖培地で前記産生細胞を増殖させること
    を含む、請求項63に記載の方法。
  65. 前記選別は、蛍光活性化液滴選別(FADS)又は蛍光活性化細胞選別(FACS)による、請求項64に記載の方法。
  66. 前記回収は、
    (a)前記液滴を選別すること、
    (b)前記遺伝的に多様な産生細胞を選別すること、及び
    (c)増殖培地で前記産生細胞を増殖させること
    を含む、請求項65に記載の方法。
  67. 前記選別は、蛍光活性化液滴選別(FADS)又は蛍光活性化細胞選別(FACS)による、請求項66に記載の方法。
  68. 前記液滴を破壊することは、所望のレベルの前記標的分子を産生する単離された改変産生細胞を封入する液滴を破壊して、前記改変産生細胞の集団を形成することを含み、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団である、請求項64〜請求項67のいずれか一項に記載の方法。
  69. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAがエピソーム的にコードされている、請求項63〜請求項68のいずれか一項に記載の方法。
  70. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAがプラスミド上にコードされている、請求項69に記載の方法。
  71. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAが前記産生細胞のゲノムに組み込まれている、請求項63〜請求項78のいずれか一項に記載の方法。
  72. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサーが、前記産生細胞内において、トランスフェクトされる若しくはトランスフェクトされている、形質導入される若しくは形質導入されている、形質転換される若しくは形質転換されている、又はそれ以外の方法で利用可能にされる若しくは利用可能にされている、請求項1〜請求項71のいずれか一項に記載の方法。
  73. 前記レポーターが、前記センサーをベースとしたタンパク質によってトランスに活性化される検出可能なマーカーをコードする遺伝子である、請求項1〜請求項72のいずれか一項に記載の方法。
  74. 前記検出可能なマーカーが酵素又は選択可能なマーカーである、請求項73に記載の方法。
  75. 前記酵素が、lacZ、ルシフェラーゼ、又はアルカリホスファターゼから選択される、請求項74に記載の方法。
  76. 前記選択可能なマーカーが栄養要求株、抗生物質、耐性マーカー、毒素、又は分光的に検出可能な遺伝子産物である、請求項74に記載の方法。
  77. 前記選択可能なマーカーが蛍光タンパク質である、請求項74に記載の方法。
  78. 前記分光的に検出可能な遺伝子産物が分光法又は分光分析により検出される、請求項76に記載の方法。
  79. 前記レポーターをコードする遺伝子がエピソーム的にコードされている、請求項73に記載の方法。
  80. 前記レポーターをコードする遺伝子がプラスミド上にエピソーム的にコードされている、請求項79に記載の方法。
  81. 前記レポーターをコードする遺伝子が、前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードする遺伝子と同じプラスミド上にコードされている、請求項80に記載の方法。
  82. 前記レポーターをコードする遺伝子がゲノムに組み込まれている、請求項73〜請求項80のいずれか一項に記載の方法。
  83. 前記改変産生細胞のプールが採取される、改変産生株ライブラリーを作製することをさらに含み、前記改変産生株ライブラリーは、1又は複数の標的分子を産生するように改変される、請求項63〜請求項82のいずれか一項に記載の方法。
  84. 改変産生株ライブラリーは、多重自動ゲノム工学法(MAGE)、プラスミドをベースとした産生の変動、又は非GMO法から選択されるゲノム多様化技術によって生成され、非GMO法は、化学的変異誘発、放射線、及びトランスポゾンから選択される、請求項63〜請求項83のいずれか一項に記載の方法。
  85. 単離された改変産生細胞を封入する前記液滴が、増殖培地及び任意の必要な誘導剤をさらに含む、請求項63〜請求項84のいずれか一項に記載の方法。
  86. 前記改変タンパク質センサーによって提供される前記読み取りレベルがレポーターによるものである、請求項63〜請求項85のいずれか一項に記載の方法。
  87. 前記レポーターがGFPである、請求項86に記載の方法。
  88. 前記改変タンパク質センサーが転写因子である、請求項63〜請求項87のいずれか一項に記載の方法。
  89. 前記転写因子がアロステリック転写因子(aTF)である、請求項63〜請求項88のいずれか一項に記載の方法。
  90. 前記改変タンパク質センサーが、LysR、AraC/XylS、TetR、LuxR、LacI、ArsR、MerR、AsnC、MarR、NtrC(EBP)、OmpR、DeoR、Cold shock、GntR、及びCrpファミリーメンバーから選択される改変原核生物転写調節因子ファミリーメンバーである、請求項63〜請求項89のいずれか一項に記載の方法。
  91. 前記改変タンパク質センサーが、表1に列挙された改変aTF(aTF「外枠」)である、請求項63〜請求項89のいずれか一項に記載の方法。
  92. 前記標的分子が、表1(標的分子の特性)に列挙された標的分子から選択される、請求項63〜請求項91のいずれか一項に記載の方法。
  93. 改変センサープラスミドを用いて改変産生細胞のプールを形質転換することであって、前記改変センサープラスミドは改変タンパク質センサーをコードすること、
    遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、
    標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される所望の標的分子のレベルの読み取りを提供すること、
    所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を有する液滴を単離すること、及び
    所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であること
    を含む、改変産生細胞の集団を作製する方法。
  94. 遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、各液滴は、
    (a)フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、及び
    (b)改変センサー細胞を含み、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、
    標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される標的分子のレベルの読み取りを提供すること、
    所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を有する前記液滴を単離すること、並びに
    所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であること
    を含む、改変産生細胞の集団を作製する方法。
  95. 遺伝的に多様な産生細胞のプールからの産生細胞のそれぞれを液滴に封入して、改変産生細胞を封入する複数の液滴を形成することであって、各液滴は、フッ素化をベースとした油又は乳剤を含む非混和性の連続相で囲まれていること、
    前記産生細胞を含む各液滴を、改変タンパク質をベースとしたセンサー細胞を封入する液滴と融合させることであって、前記改変センサー細胞は改変タンパク質センサーを産生すること、
    標的分子のレベルについて前記液滴をアッセイすることであって、改変タンパク質をベースとしたセンサーは、レポーターの活性化又は抑制を通じて前記産生細胞によって産生される所望の標的分子のレベルの読み取りを提供すること、
    前記融合された液滴を選別して所望のレベルの前記標的分子を産生する産生細胞を含む液滴を単離すること、及び
    所望のレベルの前記標的分子を産生する前記細胞を回収して、産生細胞の集団を形成することであって、前記産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する濃縮集団であること
    を含む、改変産生細胞の集団を作製する方法。
  96. 前記フッ素化をベースとした油又は乳剤が、有機油、フッ素化油、フッ素化ポリマー、フルオロカーボン中水型乳剤、パーフルオロカーボン中水型乳剤、又はそれらの組み合わせである、請求項93〜請求項95のいずれか一項に記載の方法。
  97. 前記フッ素化をベースとした油又は乳剤が粒子によって安定化される、請求項93〜請求項96のいずれか一項に記載の方法。
  98. 前記粒子が、部分的にフッ素化されたナノ粒子又は部分的に疎水性のナノ粒子である、請求項97に記載の方法。
  99. 前記部分的にフッ素化されたナノ粒子又は部分的に疎水性のナノ粒子がシリカをベースとしたナノ粒子である、請求項98に記載の方法。
  100. 前記液滴がマイクロ流体制御下にある、請求項93〜請求項99のいずれか一項に記載の方法。
  101. 前記改変産生細胞のプールが採取される、改変産生株ライブラリーを作製することをさらに含み、前記改変産生株ライブラリーは、1又は複数の標的分子を産生するように改変される、請求項93〜請求項100のいずれか一項に記載の方法。
  102. 改変産生株ライブラリーは、多重自動ゲノム工学法(MAGE)、プラスミドをベースとした産生の変動、又は非GMO法から選択されるゲノム多様化技術によって生成され、非GMO法は、化学的変異誘発、放射線、及びトランスポゾンから選択される、請求項101に記載の方法。
  103. 前記単離された改変産生細胞を封入する液滴が、増殖培地及び任意の必要な誘導剤をさらに含む、請求項93〜請求項102のいずれか一項に記載の方法。
  104. 前記改変タンパク質センサーによって提供される前記読み取りレベルがレポーターによるものである、請求項93〜請求項103のいずれか一項に記載の方法。
  105. 前記レポーターがGFPである、請求項104に記載の方法。
  106. 前記改変タンパク質センサーが転写因子である、請求項93〜請求項105のいずれか一項に記載の方法。
  107. 前記転写因子がアロステリック転写因子(aTF)である、請求項93〜請求項106のいずれか一項に記載の方法。
  108. 前記改変タンパク質センサーが、LysR、AraC/XylS、TetR、LuxR、LacI、ArsR、MerR、AsnC、MarR、NtrC(EBP)、OmpR、DeoR、Cold shock、GntR、及びCrpファミリーメンバーから選択される改変原核生物転写調節因子ファミリーメンバーである、請求項93〜請求項107のいずれか一項に記載の方法。
  109. 前記改変タンパク質センサーが、表1に列挙された改変aTFである、請求項93〜請求項108のいずれか一項に記載の方法。
  110. 前記標的分子が、表1(標的分子の特性)に列挙された標的分子から選択される、請求項93〜請求項109のいずれか一項に記載の方法。
  111. 前記回収は、
    (a)前記液滴を破壊すること、
    (b)前記遺伝的に多様な産生細胞を選別すること、及び
    (c)増殖培地で前記産生細胞を増殖させること
    を含む、請求項93〜請求項110のいずれか一項に記載の方法。
  112. 前記選別は、蛍光活性化液滴選別(FADS)又は蛍光活性化細胞選別(FACS)による、請求項111に記載の方法。
  113. 前記回収は、
    (a)前記液滴を選別すること、
    (b)前記遺伝的に多様な産生細胞を選別すること、及び
    (c)増殖培地で前記産生細胞を増殖させること
    を含む、請求項93〜請求項112のいずれか一項に記載の方法。
  114. 前記選別は、蛍光活性化液滴選別(FADS)又は蛍光活性化細胞選別(FACS)による、請求項113に記載の方法。
  115. 前記液滴を破壊することは、所望のレベルの前記標的分子を産生する単離された改変産生細胞を封入する前記液滴を破壊して、前記改変産生細胞の集団を形成することを含み、前記改変産生細胞の集団は、所望のレベルの前記標的分子を産生する改変産生細胞の濃縮集団である、請求項111〜請求項114のいずれか一項に記載の方法。
  116. 改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAがエピソーム的にコードされている、請求項93〜請求項115のいずれか一項に記載の方法。
  117. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAがプラスミド上にコードされている、請求項116に記載の方法。
  118. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードするDNAが前記産生細胞のゲノムに組み込まれている、請求項93〜請求項115のいずれか一項に記載の方法。
  119. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサーが、前記産生細胞内において、トランスフェクトされる若しくはトランスフェクトされている、形質導入される若しくは形質導入されている、形質転換される若しくは形質転換されている、又はそれ以外の方法で利用可能にされる若しくは利用可能にされている、請求項93〜請求項118のいずれか一項に記載の方法。
  120. 前記レポーターが、前記センサーをベースとしたタンパク質によってトランスに活性化される検出可能なマーカーをコードする遺伝子である、請求項93〜請求項119のいずれか一項に記載の方法。
  121. 前記検出可能なマーカーが酵素又は選択可能なマーカーである、請求項120に記載の方法。
  122. 前記酵素が、lacZ、ルシフェラーゼ、又はアルカリホスファターゼから選択される、請求項121に記載の方法。
  123. 前記選択可能なマーカーが栄養要求株、抗生物質、耐性マーカー、毒素、又は分光的に検出可能な遺伝子産物である、請求項122に記載の方法。
  124. 前記選択可能なマーカーが蛍光タンパク質である、請求項120に記載の方法。
  125. 前記分光的に検出可能な遺伝子産物が分光法又は分光分析により検出される、請求項124に記載の方法。
  126. 前記レポーターをコードする遺伝子がエピソーム的にコードされている、請求項120に記載の方法。
  127. 前記レポーターをコードする遺伝子がプラスミド上にエピソーム的にコードされている、請求項126に記載の方法。
  128. 前記レポーターをコードする遺伝子が、前記改変タンパク質をベースとしたセンサーをコードする遺伝子と同じプラスミド上にコードされている、請求項127に記載の方法。
  129. 前記レポーターをコードする遺伝子がゲノムに組み込まれている、請求項120〜請求項126のいずれか一項に記載の方法。
  130. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが前記産生細胞内にコードされている、請求項1〜請求項30のいずれか一項に記載の方法。
  131. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが、共封入されたセンサー細胞内にコードされている、請求項1〜請求項30のいずれか一項に記載の方法。
  132. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが、別の液滴に封入された後に改変産生細胞を含む前記液滴と融合されるセンサー細胞内にコードされている、請求項1〜請求項30のいずれか一項に記載の方法。
  133. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが前記産生細胞内にコードされている、請求項31〜請求項62のいずれか一項に記載の方法。
  134. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが、共封入されたセンサー細胞内にコードされている、請求項31〜請求項62のいずれか一項に記載の方法。
  135. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが、別の液滴に封入された後に改変産生細胞を含む前記液滴と融合されるセンサー細胞内にコードされている、請求項31〜請求項62のいずれか一項に記載の方法。
  136. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが前記産生細胞内にコードされている、請求項63〜請求項92のいずれか一項に記載の方法。
  137. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが、共封入されたセンサー細胞内にコードされている、請求項63〜請求項92のいずれか一項に記載の方法。
  138. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが、別の液滴に封入された後に改変産生細胞を含む前記液滴と融合されるセンサー細胞内にコードされている、請求項63〜請求項92のいずれか一項に記載の方法。
  139. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが前記産生細胞内にコードされている、請求項93〜請求項129のいずれか一項に記載の方法。
  140. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが、共封入されたセンサー細胞内にコードされている、請求項93〜請求項129のいずれか一項に記載の方法。
  141. 前記改変タンパク質をベースとしたセンサー及びレポーターが、別の液滴に封入された後に改変産生細胞を含む前記液滴と融合されるセンサー細胞内にコードされている、請求項93〜請求項129のいずれか一項に記載の方法。
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