JP2021521844A - 修飾アミノペプチダーゼn(anpep)遺伝子を有する病原体抵抗性動物 - Google Patents

修飾アミノペプチダーゼn(anpep)遺伝子を有する病原体抵抗性動物 Download PDF

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Abstract

アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む、家畜動物およびそれらの子孫が提供される。そのような修飾染色体配列を含有する動物細胞も提供される。動物、子孫、および細胞は、伝染性胃腸炎ウイルス(TGEV)およびブタ呼吸器コロナウイルス(PRCV)を含む病原体に対する抵抗性が増加されている。動物、子孫、および細胞は、任意選択的に、CD163タンパク質および/またはSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列をさらに含むことができる。病原体抵抗性非ヒト動物または非ヒト動物の系統を産生するための方法も提供される。
【選択図】図38

Description

電子的に提出された配列表の参照
配列表の公式コピーは、2019年4月26日に作成され、318.7キロバイトのサイズを有する「2019年4月26日に提出された配列表(16UMC002−WO)」という名前のファイルを有するASCII形式の配列表としてEFS−Webを介して電子的に提出され、本明細書と同時に提出される。このASCII形式の文書に含まれる配列表は、本明細書の一部であり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む、家畜動物およびそれらの子孫に関する。本発明はさらに、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む動物細胞に関する。動物および細胞は、伝染性胃腸炎ウイルス(TGEV)およびブタ呼吸器コロナウイルス(PRCV)を含む病原体に対する抵抗性を増加させた。本発明はさらに、アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子に少なくとも1つの修飾染色体配列を含み、またCD163タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列および/またはSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む、家畜動物、子孫、および動物細胞に関する。本発明はさらに、病原体抵抗性非ヒト動物または非ヒト動物の系統を産生するための方法に関する。
コロナウイルスによって引き起こされる呼吸器および腸内感染は、ヒトおよび動物の健康に重要な影響を与える。免疫学的にナイーブな新生児ブタの、伝染性胃腸炎ウイルス(TGEV)またはブタ流行性下痢ウイルス(PEDV)への感染は、100%に近い死亡率の損失を生じ得、腸細胞のウイルス媒介性破壊によって引き起こされる脱水の結果、吸収不良性下痢および脱水をもたらす(Madson et al.,2016、Saif et al.,2012)。TGEVは、1940年代に米国で初めて出現した(Doyle and Hutchings.,1946)。2013年にブタ流行性下痢ウイルス(PEDV)が最近出現したことは、ブタ産生における推定10%の損失である、米国での700万頭近いブタの死亡の原因であった(Stevenson et al.,2013)。TGEVはまた、100%の新生児死亡率を引き起こす可能性がある。高齢のブタでは、TGEVまたはPEDVによる感染は、軽度の臨床徴候のみをもたらし、その後完全に回復する。
ヒト、イヌ、およびネココロナウイルスとともに、PEDVおよびTGEVは、コロナウイルス科におけるアルファコロナウイルス属に属する(Lin et al.,2015)。ブタ呼吸器コロナウイルス(PRCV)もまた、アルファコロナウイルスであり、TGEVと密接に関連する。PRCVは、一般に、亜臨床感染または軽度の呼吸器疾患を引き起こすが、重度の症例が記載されており、ブタがPRCVおよびブタ繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(PRRSV)などの別のウイルスの両方に二重に感染すると、疾患の重症度を悪化させ得るという証拠がある(Killoran et al.,2016、Van Reeth et al.,1996)。さらに、一部の国ではPRCV陽性の動物を輸入しないため、群れのPRCV陽性状態は、経済的影響を及ぼし得る。
コロナウイルスは、エンベロープ一本鎖プラス鎖RNAウイルスであり、ニドウイルス目の下に位置する。ニドウイルスの特徴的な特徴は、サブゲノムmRNAのネストされたセットの合成である。コロナウイルスの独自の構造的特徴は、ビリオンの表面から突出するスパイクタンパク質によって形成される「コロナ」である。ウイルススパイクタンパク質は、すべてのコロナウイルスの一次受容体タンパク質であるにもかかわらず、対応する細胞表面受容体は変化する(Li,2015)。Delmasらは、TGEVの候補受容体としてブタアミノペプチダーゼN(ANPEP、APN、またはCD13)を最初に特徴付けた(Delmas et al.,1992)。ブタANPEPは、腸内の消化中にタンパク質基質からN末端アミノ酸を除去する役割を果たすII型膜メタロペプチダーゼである。
ANPEPは、小腸および腎管状上皮細胞、顆粒球、マクロファージを含む、様々な細胞型および組織内、ならびにシナプス膜上で発現される。ANPEPは、小腸の上皮細胞(腸細胞)内で豊富に発現される。ANPEPは、組織血管形成中、例えば、内皮維持、腫瘍形成(Bhagwat et al.,2001、Guzman−Rojas et al.,2012)、および乳腺形成で高度に発現される。
小腸の上皮細胞は、PEDウイルス臨床感染の主な部位であるように見えるが、肺胞マクロファージなどの他の部位も感染し得る(Park and Shin,2014)。実際、肺胞マクロファージからの深い配列決定データは、ANPEPについてのメッセージを同定した(未公開)。他の感染部位が持続性感染のためのリザーバーとして機能し得ることが提案されている(Park and Shin,2014)。
ANPEPは、非置換N末端残基を中性側鎖で加水分解する膜結合亜鉛依存性メタロプロテアーゼである。腎近位小管内のその唯一の既知の基質は、アンジオテンシンIIIであり、アンジオテンシンIVに切断される。また、エンケファリンおよびエンドルフィンも代謝する。最後に、シグナル伝達、細胞周期制御、および分化において機能する。
ある特定のコロナウイルスの受容体としてのその役割に加えて、ANPEPはまた、ペプチド代謝、細胞運動および接着、疼痛感覚、血圧調節、腫瘍血管新生および転移、免疫細胞走化性、精子運動、細胞間接着、および気分調節を含む多くの生理学的プロセスにおいて重要な役割を果たす(Chen et al.,2012)。
ブタおよびヒトANPEPは、高い配列同一性、ならびに区別不能な生化学的特性および動態特性を共有する(Chen et al.,2012)。ANPEP遺伝子は、ブタの第7染色体上に位置し、少なくとも3つのスプライス変異体を有する。ANPEPの2つのプロモーターは、骨髄系/線維芽細胞および腸上皮細胞において同定されている(Shapiro et al.,1991)。それらは約8kb離れており、様々な5´非コード領域を有する転写物をもたらす。上皮プロモーターは、コード領域に近い位置にあり、一方、骨髄系プロモーターは、遠位にある(Shapiro et al.,1991)。ANPEP遺伝子に関連する3つの公的に許容される転写物/スプライス変異体が存在する:X1、X2、およびX3。変異体X1は、20個のエクソンを有し、1017アミノ酸タンパク質をコードする。変異体X2およびX3の両方は、21個のエクソンを有し、各々963アミノ酸タンパク質をコードする。成熟ANPEPタンパク質は、そのN末端付近に24アミノ酸疎水性セグメントを有し、膜挿入のシグナルとして機能する。大きな細胞外C末端ドメインは、亜鉛結合メタロプロテイナーゼスーパーファミリードメイン様領域、細胞質Ser/Thrリッチ接合部、および遷移状態安定剤を含有する。
前述から理解され得るように、動物におけるTGEVおよびPRCVなどの関連ウイルスに対する抵抗性を誘導するための戦略の開発に対する必要性が、当該技術分野に存在する。
北米、欧州、およびアジアにおいて経済的に重要なブタの別の疾患は、ブタ繁殖・呼吸障害症候群(PRRS)であり、北米の生産者は年間およそ6億ドルを費やしている(Holtkamp et al.,2013)。ブタ繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(PRRSV)による感染によって引き起こされる臨床疾患症候群は、1987年に米国で最初に報告され(Keffaber,1989)、その後1990年に欧州で報告された(Wensvoort et al.,1991)。PRRSVによる感染は、咳および発熱、妊娠後期の生殖不全、および成長能力の低減を含む呼吸器疾患をもたらす。ウイルスはまた、生涯にわたる亜臨床感染を維持しながら、様々な多菌疾患症候群相互作用にも関与する(Rowland et al.,2012)。損失は、若いブタにおける呼吸器疾患、成長能力の不良、生殖不全、および子宮内感染の結果である(Keffaber,1989)。
ブタ繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(PRRSV)は、マウス乳酸デヒドロゲナーゼ上昇ウイルス、サル出血熱ウイルス、およびウマ動脈炎ウイルスとともにアルテリウイルス科に属する。構造的には、アルテリウイルスは、トガウイルスに類似するが、コロナウイルスと同様に、共通のリーダーおよびポリA尾部を有するサブゲノムmRNAのネストされた3´共末端セットを介して複製する。アルテリウイルスは、マクロファージの屈性、重症疾患および持続性感染を引き起こす能力を含む、ウイルス病原性に関連する重要な特性を共有する(Plagemann,1996)。北米ウイルスと欧州ウイルスとの間の分子比較は、すべてのPRRSV分離株を、それぞれ2型または1型の2つの遺伝子型のうちの1つに配置する。2つの遺伝子型は、ヌクレオチドレベルで約70%の同一性のみを有するが(Nelsen et al.,1999)、両方ともCD163陽性細胞に対する屈性を共有し、長期感染を確立し、同様の臨床徴候を生じる。
CD163は、膜貫通ドメインおよび短い細胞質尾部とともに、9つのスカベンジャー受容体システインリッチ(SRCR)ドメインおよび2つのスペーサードメインからなる130kDaの1型膜タンパク質である(Fabriek et al.,2005)。ブタCD163は、ペプチドシグナル配列をコードする17個のエクソン、続いて9個のSRCRドメイン、2つのリンカードメイン(SRCR6およびSRCR9の後に位置するプロリンセリンスレオニン(PST)ドメインとも称される)、ならびに細胞質ドメイン、続いて短い細胞質尾部を含有する。CD163の表面発現は、単球−マクロファージ系統の細胞に限定される。CD163は、ウイルス受容体として機能することに加えて、正常な恒常性を維持することに関連するいくつかの重要な機能を示す。例えば、感染または組織損傷に続いて、CD163は、スカベンジャー分子として機能し、血液からハプトグロビン−ヘモグロビン複合体を除去する(Kristiansen et al.,2001)。結果として生じるヘム分解生成物は、関連する炎症反応を調節する(Fabriek et al.,2005)。HbHpスカベンジングは、CD163の主要な機能であり、SRCR3に位置する(Madsen et al.,2004)。HbHp分解に続いてマクロファージによって放出される代謝生成物は、ビリルビン、CO、および遊離鉄を含む。CD163の1つの重要な機能は、遊離ヘモグロビンから生じる酸化毒性の防止である(Kristiansen et al.,2001、Soares et al.,2009)。
C163の他の重要な機能としては、赤芽球付着(SRCR2)、TWEAK(腫瘍壊死因子様弱アポトーシス誘導因子)受容体(SRCR1〜4および6〜9)であること、細菌受容体(SRCR5)であること、およびアフリカブタウイルス受容体であることが挙げられる(Sanchez−Torres et al.2003)。CD163はまた、免疫調節物質としての潜在的な役割も有する(Van Gorp et al.2010で論じられている)。
CD163は、最初にCalvert et.al.(2007)によってPRRSVの受容体として説明された。サル、ヒト、イヌ、およびマウスを含む様々な種からのCD163 cDNAによる非許容細胞株のトランスフェクションは、PRRSV感染に対して細胞を許容させることができる(Calvert et al.,2007)。CD163に加えて、第2の受容体タンパク質であるCD169(シアロアドヘシンまたはSIGLEC1としても既知である)は、ビリオンの表面上の主要タンパク質であるGP5−マトリックス(M)ヘテロ二量体との初期相互作用の形成に関与する一次PRRSV受容体であると同定された(Delputte et al.,2002)。このモデルでは、エンドソーム区画内のCD163とGP2、3、4ヘテロ三量体とのその後の相互作用は、ウイルスゲノムの細胞質への脱殻および放出を媒介する(Van Breedam et al.,2010、Allende et al.,1999)。これらの結果は、表面CD169およびCD163を欠くPRRSV抵抗性細胞株が、CD163プラスミドでのトランスフェクション後にウイルス複製をサポートしたことを示す以前のインビトロ研究をサポートした(Welch et al.,2010)。
PRRSVの別の受容体は、同定され、精製され、配列決定され、SIGLEC1、CD169、またはシアロアドヘシンと名付けられている(Vanderheijden et al.,2003、Wissink et al.,2003)。SIGLEC1は、シアル酸結合免疫グロブリン様レクチンのファミリーに属する膜貫通タンパク質である。これは、造血組織およびリンパ系組織のマクロファージ上のヒツジ赤血球結合受容体として最初に説明された(Delputte et al.,2004)。SIGLECタンパク質は、シアル酸結合部位を含有するN末端Vセットドメイン、続いて可変数のC2セットドメイン、膜貫通ドメイン、および細胞質尾部を含有する。他のSIGLECタンパク質とは対照的に、SIGLEC1は、細胞質尾部にチロシン系モチーフを有しない(Oetke et al.,2006)。マクロファージ上で発現されるSIGLEC1は、赤血球、好中球、単球、NK細胞、B細胞、およびいくつかの細胞傷害性T細胞上のシアル酸リガンドの結合を介して、細胞間相互作用において機能する。SIGLEC1−シアル酸相互作用は、適応免疫のいくつかの態様、例えば、抗原処理およびT細胞への提示、ならびにB細胞およびCD8T細胞の活性化に関与する(Martinez−Pomares et al.,2012およびO´Neill et al.,2013において概説される)。
SIGLEC1上の無傷のN末端ドメインは、培養マクロファージによるPRRSV結合および内部移行に必要かつ十分であることが示唆されている(An et al.,2010、Delputte et al.,2007)。SIGLEC1によるPK−15などのSIGLEC1陰性細胞のトランスフェクションは、ウイルス内部移行を媒介するのに十分である。抗SIGLEC1モノクローナル抗体(MAb)によるPRRSV許容細胞のインキュベーションは、PRRSV結合および内部移行をブロックする(Vanderheijden N et al.,2003)。ウイルス側では、ビリオンの表面からのシアル酸の除去、またはシアル酸特異的レクチンによるウイルスのプレインキュベーションは、感染をブロックする(Delputte et al.,2004、Delputte et al.,2007、Van Breedam et al.,2010)。
PRRSVの病因(特に分子レベルで)および動物流行病学の両方の多くの特徴は理解されておらず、したがって制御努力を困難にする。現在、生産者はしばしば、修飾された生の弱毒化株または不活化ウイルスワクチンでブタにPRRSVに対するワクチン接種を行うが、現在のワクチンはしばしば、満足のいく保護を提供しない。これは、株の変異および免疫系の不十分な刺激の両方に起因する。利用可能なPRRSVワクチンの有効性に関する懸念に加えて、現在使用されている修飾された生ワクチンが、個々のブタおよびブタの群れにおいて持続し、突然変異を蓄積し得るという強力な証拠があり(Mengeling et al.1999)、これは、ブタの実験感染後の毒性の野生分離株で実証されている(Rowland et al.,1999)。さらに、ワクチンウイルスは、ワクチン接種された雄ブタの精液中で流出することが示されている(Christopher−Hennings et al.,1997)。ワクチン接種の代替として、一部の専門家は、繁殖群れにおける「試験および除去」戦略を提唱している(Dee et al.,1998)。この戦略の成功的使用は、PRRSVに急性または持続的に感染しているすべてのブタの除去、続いてウイルスの再導入を防止するための厳格な制御に依存する。この戦略に関連する困難性および多くの費用は、持続性PRRSV感染の病因についてほとんど知られておらず、したがって、持続的に感染したブタを特定するための信頼できる技術が存在しないことである。
したがって、動物におけるPRRSVに対する抵抗性を誘導する必要性も、当該技術分野に存在する。同じ動物においてPRRSVならびにTGEVおよび/またはPRCV抵抗性を誘導することもまた有益であろう。
家畜動物およびそれらの子孫が提供される。動物および子孫は、アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む。
動物細胞も提供される。動物細胞は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む。
さらなる家畜動物およびそれらの子孫が提供される。動物および子孫は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、を含む。
さらなる動物細胞が提供される。動物細胞は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、を含む。
追加の家畜動物およびそれらの子孫が提供される。動物および子孫は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、を含む。
追加の動物細胞が提供される。動物細胞は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、を含む。
さらなる家畜動物およびそれらの子孫が提供される。動物および子孫は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、を含む。
さらなる動物細胞が提供される。動物細胞は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、を含む。
非ヒト動物または非ヒト動物の系統を産生するための方法が提供される。動物または系統は、病原体に対する感受性を低減した。この方法は、卵母細胞または精子細胞を修飾して、アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列を、卵母細胞および精子細胞のうちの少なくとも1つに導入し、卵母細胞を精子細胞で受精させて、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含有する受精卵を作成することを含む。この方法はさらに、受精卵を代理雌動物に移入することを含み、妊娠および正期産によって子孫動物を産生する。この方法は、追加として、病原体に対する感受性について子孫動物をスクリーニングすることと、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子に修飾染色体配列を含まない動物と比較して、病原体に対する感受性を低減した子孫動物を選択することと、を含む。
非ヒト動物または非ヒト動物の系統を産生するための別の方法が提供される。動物または系統は、病原体に対する感受性を低減した。この方法は、受精卵を修飾して、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列を、受精卵に導入することを含む。この方法はさらに、受精卵を代理雌動物に移入することを含み、妊娠および正期産によって子孫動物を産生する。この方法は、追加として、病原体に対する感受性について子孫動物をスクリーニングすることと、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子に修飾染色体配列を含まない動物と比較して、病原体に対する感受性を低減した子孫動物を選択することと、を含む。
病原体による感染に対する家畜動物の抵抗性を増加させる方法が提供される。この方法は、アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列を修飾することを含み、それによりANPEPタンパク質産生または活性が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含まない家畜動物におけるANPEPタンパク質産生または活性と比較して低減される。
家畜動物の集団が提供される。集団は、本明細書に記載される家畜動物および/またはそれらの子孫のうちのいずれか2つ以上を含む。
別の動物集団が提供される。集団は、本明細書に記載される方法のうちのいずれかによって作製される2匹以上の動物および/またはそれらの子孫を含む。
核酸分子が提供される。核酸分子は、
(a)配列番号135の配列と少なくとも80%の配列同一性を有するヌクレオチド配列であって、このヌクレオチド配列が、配列番号135に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む、ヌクレオチド配列、
(b)配列番号132の配列と少なくとも80%の配列同一性を有するヌクレオチド配列であって、このヌクレオチド配列が、配列番号132に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む、ヌクレオチド配列、および
(c)(a)または(b)のcDNAからなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む。
他の目的物および特徴は、部分的には明らかであり、部分的には以下で指摘される。
CD163を修飾するために使用される標的化ベクターおよびCRISPR。パネルAは、CRISPRを使用する修飾のために標的とされたCD163遺伝子の野生型エクソン7、8、および9を示す。パネルBは、ブタエクソン7(CD163のブタドメインSRCR5)を、CD163LのヒトSRCR8をコードするDNAに置き換えるように設計された標的化ベクターを示す。この標的化ベクターを、G418による薬物選択を伴うトランスフェクションに使用した。ロングレンジ、左アーム、および右アームアッセイのためのPCRプライマーは、1230、3752、8791、7765、および7775について矢印で標識される。パネルCは、パネルBに示されるものと同一であるが、Neoカセットが除去された標的化ベクターを示す。この標的化ベクターを使用して、既にネオマイシン抵抗性であった細胞中のCD163を標的とした。小欠失アッセイに使用されるプライマーを矢印で示し、GCD163FおよびGCD163Rと標識する。パネルDは、CRISPRによって標的とされるエクソンを強調する。CRISPR10、131、256、および282の位置は、エクソン7上の下向きの矢印によって表される。CRISPR番号は、イントロン6およびエクソン7のイントロン−エクソン接合部からの塩基対の数を表す。 CD1Dを修飾するために使用される標的化ベクターおよびCRISPR。パネルAは、CRISPRによる修飾のために標的とされたCD1D遺伝子の野生型エクソン3、4、5、6、および7を示す。パネルBは、エクソン3を選択可能なマーカーNeoに置き換えるように設計された標的化ベクターを示す。この標的化ベクターをCRISPRと組み合わせてCD1Dを修飾した。ロングレンジ、左アーム、および右アームアッセイのためのPCRプライマーを、3991、4363、7373、および12806について矢印で標識する。パネルCは、CRISPRによって標的とされるエクソンを示す。CRISPR4800、5350、5620、および5626の位置は、エクソン3上の下向き矢印によって表される。小欠失アッセイに使用されるプライマーを矢印で例示し、GCD1DFおよびGCD1DRと標識する。 CRISPR/Cas9およびSCNTによるCD163およびCD1Dノックアウトブタの生成。A)CRISPR/Cas9およびドナーDNAによるトランスフェクション後の体細胞中のCD163の標的欠失。野生型(WT)遺伝子型は、6545塩基対(bp)バンドをもたらす。レーン1〜6は、Cas9およびNeoを含有するドナーDNAを伴うCRISPR10による単一トランスフェクションからの6つの異なるコロニーを表す。レーン1、4、および5は、1500〜2000bpの大きなホモ接合欠失を示す。レーン2は、より小さいホモ接合欠失を表す。レーン3および6は、WTアレル、ならびに両方のアレルの小欠失または両アレル修飾のいずれかを表す。各コロニーの正確な修飾は、SCNTに使用されるコロニーの配列決定によってのみ決定された。いくつかのレーンにおける薄いWTバンドは、隣接するWTコロニーからの胎児線維芽細胞の交差汚染を表し得る。NTC=テンプレート対照なし。B)CRISPR/Cas9およびドナーDNAによるトランスフェクション後の体細胞中のCD1Dの標的欠失。WT遺伝子型は、8729bpバンドをもたらす。レーン1〜4は、CD1Dの500〜2000bpの欠失を有するコロニーを表す。レーン4は、WTコロニーであるように見える。NTC=テンプレート対照なし。C)研究中にSCNTによって産生されたCD163ノックアウトブタの画像。この雄ブタは、CD163のホモ接合性1506bpの欠失を含有する。D)研究中に産生されたCD1Dブタの画像。これらの子ブタは、CD1Dの1653bpの欠失を含有する。E)CD163の1506bpの欠失を含む2匹のSCNT同腹子の遺伝子型。レーン1〜3(同腹子63)およびレーン1〜4(同腹子64)は、各同腹子からの各子ブタの遺伝子型を表す。経産ブタは、SCNT胚のレシピエント雌を示し、WTは、WT対照を表す。NTC=テンプレート対照なし。F)CD1Dの1653bpの欠失を含む2匹のSCNT同腹子の遺伝子型。レーン1〜7(同腹子158)およびレーン1〜4(同腹子159)は、各子ブタの遺伝子型を表す。 ブタ胚におけるCRISPR/Cas9系の効果。A)異なる濃度のCRISPR/Cas9系を接合体に注入した後の胚盤胞形成の頻度。CRISPR/Cas9系の毒性は、10ng/μLで最低であった。B)CRISPR/Cas9系は、接合体に導入されると、胚盤胞におけるeGFPの発現を正常に妨害することができる。元の倍率×4。C)CRISPR/Cas9系を使用して生成されるeGFP上の突然変異の種類:WT遺伝子型(配列番号16)、#1(配列番号17)、#2(配列番号18)、および#3(配列番号19)。 ブタ胚における標的化CD163中のCRISPR/Cas9系の効果。A)CRISPR/Cas9系によってCD163上で生成された突然変異の例:WT遺伝子型(配列番号20)、#1−1(配列番号21)、#1−4(配列番号22)、および#2−2(配列番号23)。DNA配列決定によって検査したすべての胚は、CD163に突然変異を示した(18/18)。CRISPR131は、太字で強調表示される。B)CRISPR/Cas9系によって引き起こされるホモ接合欠失の配列決定読み取り。画像は、CD163の2bpの欠失を有するパネルAからの#1〜4を表す。 2種類のCRISPRで導入した場合のCRISPR/Cas9系の効果。A)CRISPR/Cas9を接合体として注入した胚盤胞におけるCD163のPCR増幅。レーン1、3、6、および12は、2つの異なるCRISPR間の設計された欠失を示す。B)CRISPR/Cas9を接合体として注入した胚盤胞におけるCD1DのPCR増幅。CD1Dは、CD163(3/23)と比較して、ゲル電気泳動によって決定されるように欠失頻度が低かった;レーン1、8、および15は、CD1Dにおける明らかな欠失を示す。C)CRISPR/Cas9系は、CD163およびeGFPを標的とする2つのCRISPRをシステムに提供したとき、2つの遺伝子を標的とすることに成功した。CD163およびeGFPの修飾を示す:CD163 WT(配列番号24)、CD163#1(配列番号25)、CD163#2(配列番号26)、CD163#3(配列番号27)、eGFP WT(配列番号28)、eGFP#1−1(配列番号29)、eGFP#1−2(配列番号30)、eGFP#2(配列番号31)、およびeGFP#3(配列番号32)。 接合体に注入されたCRISPR/Cas9系によって生成されたCD163ノックアウトブタ。A)ノックアウトブタからのCD163のPCR増幅;同腹子67−2および67−4において欠失の明確な兆候が検出された。B)代理母を伴うCD163ノックアウトブタの画像。すべての動物は健康であり、異常の兆候を示さない。C)CD163ノックアウトブタの遺伝子型。野生型(WT)配列を配列番号33として示す。2匹の動物(同腹子67−1(配列番号34)および67−3(配列番号37)由来)は、CD163にホモ接合欠失または挿入を担持している。他の2匹の動物(同腹子67−2および67−4由来)は、CD163の両アレル修飾を担持している:#67−2 A1(配列番号35)、#67−2 A2(配列番号36)、#67−4 A1(配列番号38)、および#67−4 a2(配列番号39)。欠失は、Cas9系とともに2つの異なるCRISPRを導入することによって引き起こされた。CD163の接合体注入からの動物は、モザイク遺伝子型を示さなかった。 接合体に注入されたCRISPR/Cas9系によって生成されたCD1Dノックアウトブタ。A)ノックアウトブタ由来のCD1DのPCR増幅;166−1は、CD1Dのモザイク遺伝子型を示す。166−2、166−3、および166−4は、増幅子のサイズの変化を示さないが、増幅子の配列決定により、修飾が明らかになった。WT FF=野生型胎児線維芽細胞。B)ロングレンジアッセイのPCR増幅は、子ブタ166−1および166−2における1つのアレルの明確な欠失を示した。C)代理母を伴うCD1Dノックアウトブタの画像。D)CD1Dノックアウトブタ、WT(配列番号40)、#166−1.1(配列番号41)、#166−1.2(配列番号42)、#166−2(配列番号43)、#166−3.1(配列番号44)、#166−3.2(配列番号45)、および#166−4(配列番号46)の配列データ。エクソン3におけるatg開始コドンは、太字、また小文字で示される。 急性PRRSV感染中の臨床徴候。CD163+/+(n=6)およびCD163−/−(n=3)の呼吸徴候および発熱の有無を日次評価した結果。 急性PRRSV感染中の肺組織病理。野生型およびノックアウトブタ由来のHおよびE染色組織の代表的な顕微鏡写真。左パネルは、単核細胞の浮腫および浸潤を示す。ノックアウトブタの右パネルは、正常な肺の肺構造を示す。 様々な遺伝子型におけるウイルス血症。CD163−/−子ブタデータは、X軸に沿って配置されていることに留意されたい。 ヌル、野生型、および特徴付けられていないアレルブタにおける抗体産生。 個々のブタにおけるCD163の細胞表面発現。特徴付けられていないA、特徴付けられていないB、およびCD163+/+パネルの右側に現れる線は、CD163抗体を表し、一方、これらのパネルの左側に現れる線は、無抗体対照(バックグラウンド)である。CD163−/−動物において、CD163染色は、バックグラウンド対照と重複し、特徴付けられていないアレルにおけるCD163染色は、WTレベルとバックグラウンドとの間のおよそ半分であることに留意されたい(これは対数尺度であるため、約10%未満であることにも留意されたい)。 3匹の代表的なブタおよび無抗体対照由来の肺胞マクロファージ上のCD169のレベル(FITC標識抗CD169)。 様々な遺伝子型におけるウイルス血症。Δ43アミノ酸子ブタデータは、X軸に沿っていることに留意されたい。 参照配列(配列番号47)として使用される野生型CD163エクソン7〜10のゲノム配列。配列は、エクソン7の上流からエクソン10の最後の塩基まで3000bpを含む。下線付き領域は、それぞれエクソン7、8、9、および10の位置を示す。 ブタ肺胞マクロファージ(PAM)上の表面CD163のレベルによって測定されるように、いくつかのCD163染色体修飾、各修飾についての予測タンパク質生成物、および各修飾についての相対的マクロファージ発現を示すCD163修飾の図。黒色領域は、イントロンを示し、白色領域は、エクソンを示す。斜線領域は、ブタエクソン7のホモログであるhCD163L1エクソン11模倣物を示す。灰色領域は、PGK Neo構築物を有する合成イントロンを示す。 ブタCD163タンパク質および遺伝子配列の図。A)CD163タンパク質SRCR(楕円)およびPST(四角)ドメイン、ならびに対応する遺伝子エクソン。B)ブタCD163 SRCR5(配列番号120)とヒトCD163L1 SRCR8(配列番号121)ホモログとの比較。 野生型およびCD163修飾ブタ由来のPAM上のCD163およびCD169の表面発現の代表的な結果。パネルA〜Eは、図17に例示されるCD163修飾の結果を示す。d7(1467)およびd7(1280)のプールデータをパネルDに示す。 野生型およびCD163修飾ブタにおける血清ハプトグロビンレベル。 野生型およびHL11m PAMの、2型PRRSV分離株による感染に対する相対的寛容性。 1型および2型PRRSV分離株によるCD163修飾ブタの感染。 2型ウイルスに感染したWTおよびCD163修飾ブタのウイルス負荷。 SIGLEC1ノックアウト戦略。パネルAは、21個のエクソンを含有し、およそ20kbにまたがるブタSIGLEC1の組織を示す(GenBank受託番号CU467609)。パネルBは、相同組み換えに使用される標的構築物を示す。PCR増幅およびクローニングのためのプライマー配列は、標識された(F)および(R)である。「上アーム」DNA断片は、エクソン1の上流約3.5kbpであり、エクソン1の一部(開始コドン後)を含む。シアル結合ドメインは、エクソン2内に位置する。「下アーム」DNA断片は、エクソン4、5、6、およびエクソン7の一部を含む。エクソン1のほとんど、ならびにエクソン2および3のすべては、PGKプロモーターの制御下でネオマイシン(neo)カセットで置換された。チミジンキナーゼ(TK)カセットは、下アームのすぐ下流で入手可能であったが、選択には使用されなかった。フレーム停止コドン中の3つ(sss)は、領域を増幅するために使用されるアンチセンスおよびセンスPCRプライマーにそれらを含めることによって、上アームおよび下アームの末端に導入された。パネルCは、相同組み換え後の突然変異SIGLEC1遺伝子を示す。水平矢印は、スクリーニングに使用されるPCRプライマーの位置を示す(プライマー配列については、表17を参照)。 トランスジェニックファウンダーブタにおける野生型および標的SIGLEC1+/−アレルのPCRスクリーニング。PCRプライマー、「c」および「d」(図24の標識矢印を参照)を使用して、雄4−18クローンに由来する8匹のファウンダーブタ由来のゲノムDNAを増幅した。パネルAは、KW2細胞(トランスフェクションに使用される初期細胞)、標的化プラスミド、標的細胞4〜18(2つのバンド、約2,400および約2,900bpに留意されたい)、非標的線維芽細胞、および陰性PCR対照としての水ブランクからのDNAを示す。矢印は、4−18クローンのためのかすかな2,900bpバンドの位置を示す。パネルBは、8匹のF0トランスジェニックブタの結果を示す。各子ブタの2つのバンド(約2,400および2,900bp)の存在に留意されたい。野生型4−18クローン、11−1、および標的化プラスミドは、単一バンドのみを示す。分子サイズマーカーからのいくつかの断片サイズが示される。 F2同腹子#52におけるノックアウトブタのサザンブロット同定。上矢印は、野生型バンドの位置(7,892bp)を指し、下矢印は、遺伝子ノックアウトの予測位置(7,204bp)を同定する。分子サイズ標準を示す(STD)。SIGLEC1(−/−)ブタに加えて、野生型(+/+)、およびヘテロ接合性(+/−)ブタの例も示される。 PAM細胞表面上のSIGLEC1(CD169)およびCD163の発現。新鮮なPAM細胞を、CD169(mAb 3B11/11)またはCD163(mAb 2A10/11)について染色した。FITCコンジュゲートしたヤギ抗マウスIgGのみで染色したPAM細胞を、バックグラウンド対照として含めた。 参照配列(配列番号135)として使用される野生型ANPEPエクソン2〜4のゲノム配列。配列は、イントロン2における最後の773塩基対、エクソン2、イントロン3、エクソン3、イントロン4、エクソン4、およびイントロン5の81塩基対を含む。下線付き領域は、それぞれエクソン2、3、および4の位置を示す。エクソン2を標的化するCRISPRガイド2および3(表20)は、各々太字および二重下線である。 修飾ANPEPアレルを検出するSCNT由来胎児の例示的なPCR結果。 修飾ANPEPアレルを検出する接合体注入胎児の例示的なPCR結果。 修飾ANPEPアレルを検出する接合体注入から生まれた生きたブタの例示的なPCR結果。 修飾ANPEPアレルを検出する接合体注入から生まれた生きたブタの例示的なPCR結果。 TGEVおよびPEDV曝露研究で使用される動物に存在する野生型および修飾ANPEPアレルの概略図。 野生型ブタ(+/+)、2つのヌルANPEPアレル(−/−)を有するブタ、または9塩基対(3アミノ酸欠失、−/d9)もしくは12塩基対(4アミノ酸、−/d12)フレーム内欠失を有するアレルと組み合わせたヌルANPEPアレルからの回腸のANPEP染色についての例示的な免疫組織化学結果。 性成熟時にANPEPの修飾染色体配列を有するブタ158−1の写真。 PEDVへの曝露の0、7、および9日後に測定した、野生型ブタおよびANPEP中でノックアウトまたはフレーム内欠失を有するブタの血清および糞便中のPEDVウイルスのレベルを測定する例示的なPCR結果。 PEDVへの初期曝露の9日後の、野生型ブタおよびANPEP中にノックアウト(KO)またはフレーム内欠失を有するブタからの回腸のPEDV抗原染色の例示的な免疫組織化学結果。 TGEVへの曝露の0、3、6、および7日後に測定した、野生型ブタおよびANPEP中にノックアウトまたはフレーム内欠失を有するブタの糞便中のTGEVウイルスのレベルを測定する例示的なPCR結果。 ウイルスへの初期曝露の9日後の、野生型ブタおよびANPEP中にノックアウト(KO)またはフレーム内欠失を有するブタからの回腸のTGEV抗原染色の例示的な免疫組織化学結果。 野生型ブタおよびANPEP中にノックアウト(KO)またはフレーム内欠失を有するブタにおけるTGEV特異的抗体の存在または非存在を示す例示的なELISAアッセイデータ。 ANPEP、CD163、および/またはSIGLEC1について修飾染色体配列を有するブタを交配することによって生成される動物の同腹子における修飾CD163アレル(パネルA)、ANPEPアレル(パネルB)、およびSIGLEC1アレル(パネルC)を示す例示的なPCR結果。ANPEP修飾を、サンガー配列決定によってパネルBから確認した(パネルD)。 ANPEP−/−(KO、パネルA)および野生型(WT、パネルB)動物から得られたブタ肺胞細胞の例示的な蛍光顕微鏡画像。細胞を、示されるように、TGEV、PRCV、およびPEDVに感染させた。核種をヨウ化プロピジウムで染色した(パネルAおよびBの左列)。ウイルス感染細胞を、FITC標識コロナウイルス抗Nタンパク質抗体を使用して検出した(パネルAおよびBの中央列)。マージした画像をパネルAおよびBの右列に示す。
本発明は、アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む、家畜動物およびそれらの子孫を対象とする。本発明はさらに、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む動物細胞に関する。動物および細胞は、伝染性胃腸炎ウイルス(TGEV)およびブタ呼吸器コロナウイルス(PRCV)を含む病原体に対する抵抗性を増加させた。
動物および細胞は、ANPEP遺伝子活性を不活性化する、または他の方法で調節する染色体修飾(例えば、挿入、欠失、もしくは置換)を有する。ANPEPは、細胞へのTGEVの侵入に関与する。したがって、不活性化ANPEP遺伝子を有する動物または細胞は、曝露されると、TGEVに対する抵抗性を示す。動物および細胞は、遺伝子編集を利用するものを含む、任意の数のプロトコルを使用して作成することができる。
アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列に加えて、動物、子孫、および動物は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列および/またはSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列をさらに含むことができる。そのような動物は、好適には、追加の病原体、例えばブタ繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(PRRSV)に対する抵抗性を増加させた。
本明細書に記載される動物のうちのいずれかの集団もまた提供される。
本発明はさらに、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を導入することを含む、病原体抵抗性非ヒト動物または非ヒト動物の系統を産生するための方法を対象とする。
本方法は、クラスター化して規則的な配置の短い回文配列反復(CRISPR)/Cas系、転写アクチベーター様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、リコンビナーゼ融合タンパク質、またはメガヌクレアーゼなどの遺伝子編集方法を使用して、動物細胞または卵母細胞または胚に、細胞の染色体標的部位に特異的に結合し、それらの中のANPEP遺伝子またはタンパク質の二本鎖DNA切断を引き起こすか、または他の方法で不活性化もしくは低減する薬剤を導入することを含み得る。
1つ以上の特定のANPEP遺伝子座を、ANPEP遺伝子座内の特定の核酸配列の切断および/または組み込みをもたらすことができるポリペプチドと並行して使用することもまた、本明細書に記載される。ANPEP遺伝子座の切断および/または組み込みをもたらすことができるポリペプチドまたはRNAと並行してANPEP遺伝子座を使用する例としては、ジンクフィンガータンパク質、メガヌクレアーゼ、TALドメイン、TALEN、RNA誘導CRISPR/Casリコンビナーゼ、ロイシンジッパー、および当業者に既知の他のものからなる群から選択されるポリペプチドが挙げられる。特定の例としては、部位特異的DNA結合ドメインポリペプチドおよび切断ドメインポリペプチド(例えば、ヌクレアーゼ)を含むキメラ(「融合」)タンパク質、例えば、ジンクフィンガーポリペプチドおよびFokIヌクレアーゼポリペプチドを含むZFNタンパク質が挙げられる。ANPEP遺伝子に特異的に結合するDNA結合ドメインを含むポリペプチドが、本明細書に記載される。そのようなポリペプチドはまた、ヌクレアーゼ(切断)ドメインもしくはハーフドメイン(例えば、修飾DNA結合ドメインを有するホーミングエンドヌクレアーゼを含むホーミングエンドヌクレアーゼ)、および/またはリガーゼドメインを含み得、その結果、ポリペプチドは、標的二本鎖破断を誘導し得、かつ/または破断部位における目的の核酸の組み換えを促進し得る。ANPEP遺伝子座を標的とするDNA結合ドメインは、DNAを切断する機能ドメインであり得る。前述のポリペプチドを使用して、1つ以上のANPEP遺伝子座における宿主生物(例えば、動物種)のゲノム中に外因性核酸を導入することができる。DNA結合ドメインは、1つ以上のジンクフィンガー(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、またはそれ以上のジンクフィンガー)を有するジンクフィンガータンパク質を含むことができ、これは、ANPEP遺伝子内の任意の配列に結合するように操作される(非天然に存在する)。本明細書に記載されるジンクフィンガータンパク質のうちのいずれも、標的遺伝子のコード配列内または隣接する配列(例えば、プロモーターもしくは他の発現エレメント)内の標的部位に結合し得る。ジンクフィンガータンパク質は、ANPEP遺伝子内の標的部位に結合することができる。
定義
本発明の要素またはその好ましい実施形態(複数可)を導入する場合、「a」、「an」、「the」、および「said」という冠詞は、1つ以上の要素が存在することを意味することが意図される。
「および/または」という用語は、項目のうちのいずれか1つ、項目の任意の組み合わせ、またはこの用語が関連付けられるすべての項目を意味する。
「結合タンパク質」は、別の分子に結合することができるタンパク質である。結合タンパク質は、例えば、DNA分子(DNA結合タンパク質)、RNA分子(RNA結合タンパク質)、および/またはタンパク質分子(タンパク質結合タンパク質)に結合することができる。タンパク質結合タンパク質の場合、それはそれ自体に結合することができ(ホモ二量体、ホモ三量体等を形成する)、かつ/または異なるタンパク質(複数可)の1つ以上の分子に結合することができる。結合タンパク質は、2種以上の結合活性を有することができる。例えば、ジンクフィンガータンパク質は、DNA結合、RNA結合、およびタンパク質結合活性を有する。
「含む(comprising)」、「含む(including)」、および「有する(having)」という用語は、包括的であることが意図され、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。
用語「CRISPR」は、「クラスター化して規則的な配置の短い回文配列反復」を表す。CRISPR系は、I型、II型、およびIII型CRISPR系を含む。
「Cas」という用語は、「CRISPR関連タンパク質」を指す。Casタンパク質としては、Cas9ファミリーメンバータンパク質、Cas6ファミリーメンバータンパク質(例えば、Csy4およびCas6)、ならびにCas5ファミリーメンバータンパク質が挙げられるが、これらに限定されない。
「Cas9」という用語は、概して、野生型Cas9ポリペプチド(例えば、S.pyogenes由来のCas9)と少なくとも約5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、または100%の配列同一性および/または配列類似性を有するポリペプチドを指し得る。例示的なCas9配列は、米国特許公開第2016/0046963号の配列番号1〜256および795〜1346によって提供される。米国特許公開第2016/0046963号の配列番号1〜256および795〜1346は、ここで参照により本明細書に組み込まれる。「Cas9」は、(例えば、S.pyogenes由来の)野生型Cas9ポリペプチドと最大で約5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、または100%の配列同一性および/または配列類似性を有するポリペプチドを指し得る。「Cas9」は、欠失、挿入、置換、変異体、突然変異、融合、キメラ、またはそれらの任意の組み合わせなどのアミノ酸変化を含むことができる、Cas9タンパク質の野生型または修飾形態を指し得る。
「Cas5」という用語は、概して、野生型の例示的なCas5ポリペプチド(例えば、D.vulgaris由来のCas5)と少なくとも約5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、または100%の配列同一性および/または配列類似性を有するポリペプチドを指し得る。例示的なCas5配列が、米国特許公開第2016/0046963号の図42に提供される。米国特許公開第2016/0046963号の図42は、ここで参照により本明細書に組み込まれる。「Cas5」は、概して、野生型Cas5ポリペプチド(例えば、D.vulgaris由来のCas5)と最大で約5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、または100%の配列同一性および/または配列類似性を有するポリペプチドを指し得る。「Cas5」は、欠失、挿入、置換、変異体、突然変異、融合、キメラ、またはそれらの任意の組み合わせなどのアミノ酸変化を含むことができる、Cas5タンパク質の野生型または修飾形態を指し得る。
「Cas6」という用語は、概して、野生型の例示的なCas6ポリペプチド(例えば、T.thermophilus由来のCas6)と少なくとも約5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、または100%の配列同一性および/または配列類似性を有するポリペプチドを指し得る。例示的なCas6配列が、米国特許公開第2016/0046963号の図41に提供される。米国特許公開第2016/0046963号の図41は、ここで参照により本明細書に組み込まれる。「Cas6」は、概して、野生型Cas6ポリペプチド(例えば、T.thermophilus由来)と最大で約5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、または100%の配列同一性および/または配列類似性を有するポリペプチドを指し得る。「Cas6」は、欠失、挿入、置換、変異体、突然変異、融合、キメラ、またはそれらの任意の組み合わせなどのアミノ酸変化を含むことができる、Cas6タンパク質の野生型または修飾形態を指し得る。
「CRISPR/Cas9」または「CRISPR/Cas9系」という用語は、Cas9タンパク質またはその誘導体、ならびにCas9のCRISPR RNA(crRNA)およびトランス活性化RNA(tracrRNA)の機能を提供し得る1つ以上の非コードRNAを含む、遺伝子操作のためのプログラム可能なヌクレアーゼ系を指す。crRNAおよびtracrRNAは、個別に使用することができるか、または「ガイドRNA」(gRNA)を産生するために組み合わせることができる。crRNAまたはgRNAは、ゲノム標的に相補的な配列を提供する。
「疾患抵抗性」は、動物の特徴であり、動物は、ブタ動物とTGEV、PRCV、またはPRRSVとの相互作用などの動物病原体相互作用の結果である疾患症状を回避する。すなわち、病原体は、動物疾患および関連する疾患症状を引き起こすことを防止するか、または代替的に、臨床徴候の発生率および/もしくは重症度を低減する、または臨床症状を低減する。当業者は、本明細書に開示される組成物および方法が、病原体発作から動物を保護するための当該技術分野で入手可能な他の組成物および方法とともに使用され得ることを理解するであろう。
「コードする」または「コードされる」とは、特定の核酸に関して、特定のタンパク質への翻訳のための情報を含むことを意味する。タンパク質をコードする核酸は、核酸の翻訳領域内に介在配列(例えば、イントロン)を含んでもよく、またはそのような介在する非翻訳配列を(例えば、cDNA中のように)欠いてもよい。タンパク質がコードされる情報は、コドンの使用によって指定される。典型的には、アミノ酸配列は、「普遍的」遺伝子コードを使用して核酸によってコードされる。核酸が合成的に調製または改変されるとき、核酸が発現される意図される宿主の既知のコドン選好を利用することができる。
本明細書で使用される場合、「遺伝子編集する」、「遺伝子編集された」、「遺伝的に編集された」、および「遺伝子編集エフェクター」は、「分子ハサミ」、「ホーミングエンドヌクレアーゼ」、または「標的化エンドヌクレアーゼ」とも称される、天然に存在するまたは人工的に操作されたヌクレアーゼを有するホーミング技術の使用を指す。ヌクレアーゼは、ゲノム中の所望の位置で特異的な二本鎖染色体切断(DSB)を作成し、場合によっては、細胞の内因性機構を利用して、相同組み換え(HR)および/または非相同末端結合(NHEJ)の天然プロセスによる誘導された切断を修復する。遺伝子編集エフェクターとしては、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、転写アクチベーター様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)、クラスター化して規則的な配置の短い回文配列反復(CRISPR)系(例えば、CRISPR/Cas9系)、およびメガヌクレアーゼ(例えば、ホーミングエンドヌクレアーゼとして再操作されたメガヌクレアーゼ)が挙げられる。この用語はまた、例えば、変化が欠失または比較的小さい挿入(典型的には20nt未満)であり、かつ/または外来種からDNAを導入しない場合を含む、トランスジェニック手順および技術の使用も含む。この用語はまた、初期遺伝子編集動物からの性交または無性増殖によって作成されたものなどの子孫動物も包含する。
「ゲノム操作する」、「遺伝子操作する」、「遺伝子操作された」、「遺伝子改変された」、「遺伝子改変」、「ゲノム修飾」、「ゲノム修飾」、および「ゲノム修飾された」という用語は、特定の核酸配列を欠失、挿入、突然変異、または置換することによってゲノムを改変することを指し得る。改変は、遺伝子または位置特異的であり得る。ゲノム操作は、ヌクレアーゼを使用して核酸を切断し、それによって改変のための部位を生成することができる。非ゲノム核酸の操作も企図される。ヌクレアーゼドメインを含有するタンパク質は、核酸標的化核酸と複合体を形成することによって標的核酸に結合し、切断することができる。一例では、切断は、標的核酸中に二本鎖切断を導入することができる。核酸は、例えば、内因性非相同末端結合(NHEJ)機構によって修復することができる。さらなる例では、核酸片を挿入することができる。核酸標的化核酸および部位特異的ポリペプチドの修飾は、ゲノム操作のために使用される新しい機能を導入することができる。
本明細書で使用される場合、「ホーミングDNA技術」、「ホーミング技術」、および「ホーミングエンドヌクレアーゼ」は、指定された分子が、ジンクフィンガー(ZF)タンパク質、転写アクチベーター様エフェクター(TALE)メガヌクレアーゼ、およびCRISPR系(例えば、CRISPR/Cas9系)を含む指定されたDNA配列を標的とすることを可能にする任意の機序を含む。
本明細書における「抵抗性の増加」および「感受性の低減」という用語は、限定されないが、病原体による感染に関連する臨床徴候または臨床症状の発生率および/または重症度の統計的に有意な低減を意味する。例えば、「抵抗性の増加」または「感受性の低減」は、未修飾染色体配列を有する対照動物と比較して、CD163遺伝子タンパク質中の修飾染色体配列を含む動物におけるTGEV、PRCV、またはPRRSVによる感染に関連する臨床徴候または臨床症状の発生率および/または重症度の統計的に有意な低減を指し得る。「臨床症状の統計的に有意な低減」という用語は、限定されないが、修飾された対象群における少なくとも1つの臨床症状の発生率が、感染性薬剤による曝露後の非修飾対照群よりも少なくとも10%、好ましくは少なくとも20%、より好ましくは少なくとも30%、さらにより好ましくは少なくとも50%、さらにより好ましくは少なくとも70%低いことを意味する。
「ノックアウト」とは、遺伝子の構造または調節機構の破壊を意味する。ノックアウトは、標的化ベクター、置換ベクター、もしくはヒット・アンド・ランベクターの相同組み換え、または遺伝子トラップベクターのランダム挿入によって生成されてもよく、遺伝子機能の完全、部分的、または条件付きの喪失をもたらす。
「家畜動物」という用語は、家畜農業において伝統的に飼育されている任意の動物、例えば、有蹄類(例えば、偶蹄目)、鳥類動物(例えば、ニワトリ、七面鳥、アヒル、ガチョウ、ホロホロチョウ、またはひな鳩)、ウマ動物(例えば、ウマまたはロバ)を含む。偶蹄目としては、限定されないが、ブタ動物(例えば、ブタ)、ウシ動物(例えば、乳牛の肉)、ヒツジ動物、ヤギ動物、バッファロー、ラクダ、ラマ、アルパカ、およびシカが挙げられる。「家畜動物」という用語は、ラット、マウス、または他の齧歯類を含まない。
本明細書で使用される場合、「突然変異」という用語は、野生型配列と比較した、例えば、遺伝子またはコードDNA配列(CDS)などのポリヌクレオチドのヌクレオチド配列の改変を含む。この用語は、限定されないが、置換、挿入、フレームシフト、欠失、反転、転座、重複、スプライスドナー部位突然変異、点突然変異などを含む。
本明細書において、「臨床徴候の発生率および/または重症度の低減」または「臨床症状の低減」とは、限定されないが、野生型感染と比較して、群内の感染対象の数を低減すること、感染の臨床徴候を示す対象の数を低減もしくは排除すること、または1つ以上の対象に存在する任意の臨床徴候の重症度を低減することを意味する。例えば、これらの用語は、感染症の任意の臨床徴候、肺病理学、ウイルス血症、抗体産生、病原体負荷の低減、病原体の脱落、病原体伝達の低減、またはTGEV、PRCV、もしくはPRRSVの症状である任意の臨床徴候の低減を包含する。好ましくは、これらの臨床徴候は、CD163遺伝子に修飾を有しない、感染した対象と比較して、本発明の1匹以上の動物において少なくとも10%低減される。より好ましくは、本発明の対象において、臨床徴候は少なくとも20%、好ましくは少なくとも30%、より好ましくは少なくとも40%、さらにより好ましくは少なくとも50%低減される。
本明細書におけるヌクレオチドxからヌクレオチドyまでのヌクレオチド配列における欠失への言及は、範囲内のすべてのヌクレオチド(xおよびyを含む)が欠失されていることを意味する。したがって、例えば、「配列番号135と比較してヌクレオチド1,397からヌクレオチド1,578までの182塩基対の欠失」という語句は、ヌクレオチド1,397および1,578を含むヌクレオチド1,397〜1,578の各々が欠失していることを意味する。
動物の疾患に対する「抵抗性」は、動物の特徴であり、動物は、ブタ動物とTGEV、PRCV、またはPRRSVとの相互作用などの動物病原体相互作用の結果である疾患症状を回避する。すなわち、病原体は、動物疾患および関連する疾患症状を引き起こすことを防止するか、または代替的に、臨床徴候の発生率および/もしくは重症度を低減する、または臨床症状を低減する。当業者は、本明細書に開示される方法が、病原体発作から動物を保護するための当該技術分野で入手可能な他の組成物および方法とともに使用され得ることを理解するであろう。
「TALE DNA結合ドメイン」または「TALE」は、1つ以上のTALE反復ドメイン/単位を含むポリペプチドである。反復ドメインは、その同族標的DNA配列へのTALEの結合に関与する。単一の「反復単位」(「反復」とも称される)は、典型的には33〜35アミノ酸長であり、天然に存在するTALEタンパク質内の他のTALE反復配列と少なくともいくらかの配列相同性を示す。ジンクフィンガーおよびTALE結合ドメインは、所定のヌクレオチド配列に結合するように、例えば、天然に存在するジンクフィンガーまたはTALEタンパク質の認識らせん領域の操作(1つ以上のアミノ酸の改変)を介して「操作」することができる。したがって、操作されたDNA結合タンパク質(ジンクフィンガーまたはTALE)は、非天然に存在するタンパク質である。DNA結合タンパク質を操作するための方法の非限定的な例は、設計および選択である。設計されたDNA結合タンパク質は、その設計/組成が主に合理的な基準から生じる、自然に存在しないタンパク質である。設計のための合理的な基準は、既存のZFPおよび/またはTALE設計および結合データの情報を記憶するデータベース内の情報を処理するための置換ルールおよびコンピューター化アルゴリズムの適用を含む。例えば、米国特許第6,140,081号、同第6,453,242号、および同第6,534,261号を参照されたい。またWO98/53058、WO98/53059、WO98/53060、WO02/016536、およびWO03/016496、ならびに米国公開第20110301073号も参照されたい。
「ジンクフィンガーDNA結合タンパク質」(または結合ドメイン)は、1つ以上のジンクフィンガーを通じて配列特異的にDNAに結合するタンパク質またはより大きなタンパク質内のドメインであり、これは、亜鉛イオンの配位によって構造が安定化される結合ドメイン内のアミノ酸配列の領域である。ジンクフィンガーDNA結合タンパク質という用語は、多くの場合、ジンクフィンガータンパク質またはZFPと略される。
「選択された」ジンクフィンガータンパク質またはTALEは、自然に見出されないタンパク質であり、その産生は、主にファージディスプレイ、相互作用トラップ、またはハイブリッド選択などの経験過程から生じる。例えば、米国特許第5,789,538号、米国特許第5,925,523号、米国特許第6,007,988号、米国特許第6,013,453号、米国特許第6,200,759号、WO95/19431、WO96/06166、WO98/53057、WO98/54311、WO00/27878、WO01/60970、WO01/88197、WO02/099084、および米国公開第20110301073号を参照されたい。
以下に、様々な他の用語が定義される。
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子に修飾染色体配列を有する動物および細胞
本明細書に記載されるのは、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列、例えば、病原体(例えば、伝染性胃腸炎ウイルス(TGEV)もしくはブタ呼吸器コロナウイルス(PRCV))による感染に対する改善されたまたは完全な抵抗性を付与する挿入または欠失(「INDEL」)を含む、家畜動物およびそれらの子孫、ならびに動物細胞である。
全長ブタANPEP遺伝子(配列番号132)は、ほぼ30,000塩基対長であり、少なくとも3つのスプライス変異体を有する。スプライス変異体に応じて、ブタANPEP遺伝子は、20個または21個のエクソンを含有する。しかしながら、3つのスプライス変異体は、本明細書に記載される遺伝子編集された動物の大部分を作製するために標的とされた領域であるエクソン2にわたって事実上同一である。参照を容易にするために、エクソン2のコード領域、開始コドン前の1000ヌクレオチド、およびエクソン2の終了後の1000ヌクレオチドを含む、参照配列(配列番号135)が提供される。開始コドンがエクソン2内に生じるため、参照配列の配列番号135は、イントロン2、エクソン2、イントロン3、エクソン3、イントロン4、エクソン4における最後の773塩基対、およびイントロン5の81塩基対を含有する。参照配列の配列番号135の注釈付きバージョンを図28に提供する。図28において、エクソン2、3、および4の位置は、下線付きテキストでマークされ、開始コドンは、太字小文字テキスト(「atg」)で示される。
スプライス変異体X2およびX3によってコードされる全長野生型ブタANPEPタンパク質(963アミノ酸、配列番号134)およびスプライス変異体X1によってコードされる全長野生型ブタANPEPタンパク質(1017アミノ酸、配列番号133)のアミノ酸配列と同様に、全長野生型ブタANPEP(配列番号132)のヌクレオチド配列も提供される。スプライス変異体X2およびX3は、同一のアミノ酸配列を産生する。
表1は、3つのスプライス変異体の各々について配列番号132のエクソンの位置を提供する。
Figure 2021521844
アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む、家畜動物およびそれらの子孫が提供される。
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む動物細胞もまた提供される。
修飾染色体配列は、TGEVおよび/またはPRCV感染に関連するANPEPタンパク質機能が損なわれる、低減される、または排除されるように改変される配列であり得る。したがって、本明細書に記載される動物および細胞は、「ノックアウト」動物または細胞と称され得る。
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含まない家畜動物、子孫、または細胞の病原体による感染に対する感受性と比較して、動物、子孫、または細胞の病原体による感染に対する感受性を低減する。
修飾は、好ましくは、動物、子孫、または細胞の病原体に対する感受性を実質的に排除する。修飾は、より好ましくは、動物、子孫、または細胞の病原体に対する感受性を完全に排除し、その結果、動物は、病原体への曝露後にいかなる疾患の臨床徴候も示さない。
例えば、動物がブタ動物であり、病原体がTGEVである場合、修飾を有するブタ動物は、TGEVへの曝露後にいかなるTGEV感染症の臨床徴候(例えば、嘔吐、下痢、脱水、過度の口渇)も示さない。加えて、修飾を有するブタ動物において、TGEV核酸は、糞便または血清中で検出することができず、TGEV抗原は、回腸中で検出することができず、血清は、TGEV特異的抗体に対して陰性である。
同様に、病原体に曝露される修飾を有する細胞は、病原体に感染しない。
病原体は、ウイルスを含むことができる。例えば、病原体は、コロナウイルス科ウイルス、例えば、コロナウイルス亜科ウイルスを含むことができる。
ウイルスは、好ましくは、コロナウイルス(例えば、アルファコロナウイルス属ウイルス)を含む。
ウイルスがアルファコロナウイルス属ウイルスを含む場合、アルファコロナウイルス属ウイルスは、好ましくは伝染性胃腸炎ウイルス(TGEV)を含む。
例えば、伝染性胃腸炎ウイルスは、TGEV Purdue株を含むことができる。
代替的にまたは追加として、ウイルスは、ブタ呼吸器コロナウイルス(PRCV)を含むことができる。
家畜動物または子孫は、有蹄類、鳥類動物、またはウマ動物を含むことができる。細胞は、有蹄類、鳥類動物、またはウマ動物に由来し得る。
動物または子孫が鳥類動物である場合、または細胞が鳥類動物に由来する細胞である場合、鳥類動物は、ニワトリ、七面鳥、アヒル、ガチョウ、ホロホロ鳥、またはひな鳩を含むことができる。
動物または子孫がウマ動物である場合、または細胞がウマ動物に由来する細胞である場合、ウマ動物は、ウマまたはロバを含むことができる。
動物または子孫が有蹄類である場合、または細胞が有蹄類に由来する細胞である場合、有蹄類は、偶蹄類を含むことができる。例えば、偶蹄類は、ブタ動物(例えば、ブタ)、ウシ動物(例えば、肉牛または乳牛)、ヒツジ動物、ヤギ動物、バッファロー、ラクダ、ラマ、アルパカ、またはシカを含むことができる。
動物または子孫は、好ましくはブタ動物を含む。細胞は、好ましくはブタ動物由来の細胞を含む。
動物または子孫は、胚、幼若体、または成体であり得る。
同様に、細胞は、胚細胞、幼若体動物由来の細胞、または成体動物由来の細胞を含むことができる。
例えば、細胞は、胚細胞を含むことができる。
細胞は、幼若体動物由来の細胞を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列に対してヘテロ接合性であり得る。
動物、子孫、または細胞は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列に対してホモ接合性であり得る。
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける挿入、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける欠失、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける置換、またはそれらのいずれかの組み合わせを含むことができる。
例えば、修飾染色体配列は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける欠失を含むことができる。
欠失は、フレーム内欠失を含むことができる。
修飾染色体配列は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける挿入を含むことができる。
挿入、欠失、置換、またはそれらのいずれかの組み合わせは、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおけるミスコードをもたらし得る。
挿入、欠失、置換、またはそれらのいずれかの組み合わせが、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおけるミスコードをもたらす場合、ミスコードは、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける未成熟終止コドンをもたらし得る。
修飾染色体配列が欠失を含む場合、欠失は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルの開始コドンの欠失を含むことができる。開始コドンが欠失されると、ANPEPタンパク質は産生されない。
修飾染色体配列が欠失を含む場合、欠失は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルの全体コード配列の欠失を含むことができる。
修飾染色体配列は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける置換を含むことができる。
本明細書に記載される動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、好ましくは、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列を欠く動物、子孫、または細胞におけるANPEPタンパク質産生または活性と比較して、ANPEPタンパク質産生または活性を低減させる。
好ましくは、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、動物、子孫、または細胞による機能性ANPEPタンパク質の産生を実質的にもたらさない。「実質的に機能性ANPEPタンパク質がない」とは、動物、子孫、または細胞内のANPEPタンパク質のレベルが検出不可能であるか、または検出可能である場合、修飾染色体配列を含まない動物、子孫、または細胞内で観察されるレベルよりも少なくとも約90%低い、好ましくは少なくとも約95%低い、より好ましくは少なくとも約98%低い、およびさらにより好ましくは少なくとも約99%低いことを意味する。
本明細書に記載される動物、子孫、または細胞のうちのいずれについても、動物、子孫、または細胞は、好ましくは、ANPEPタンパク質を産生しない。
動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、修飾染色体配列は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン4、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2もしくはエクソン4と連続するイントロン、またはそれらのいずれかの組み合わせにおける修飾を含む。
修飾染色体配列は、好適に、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2における修飾、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのイントロン1における修飾、またはそれらの組み合わせを含む。
一例として、修飾染色体配列は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのイントロン1で始まり、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2で終わる欠失を含むことができる。
修飾染色体配列は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2における挿入または欠失を含むことができる。例えば、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2における挿入または欠失は、開始コドンの下流であり得る。
修飾染色体配列は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2における欠失を含むことができる。
修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2内の欠失を含む場合、欠失は、エクソン2におけるフレーム内欠失を含むことができる。
例えば、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2におけるフレーム内欠失は、ANPEPタンパク質のアミノ酸194〜196の欠失をもたらし得る。
代替的に、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2におけるフレーム内欠失は、ANPEPタンパク質のアミノ酸194〜197の欠失をもたらし得る。フレーム内欠失は、さらに、ANPEPタンパク質の198位のバリン残基を別のアミノ酸、例えば、イソロイシン残基で置換することをもたらし得る。
修飾染色体配列は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2における挿入を含むことができる。
本明細書に記載される動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,397からヌクレオチド1,578までの182塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,397から始まる5塩基対の挿入で置き換えられる)、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,574からヌクレオチド1,582までの9塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,577からヌクレオチド1,585までの9塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581からヌクレオチド1,589までの9塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド819からヌクレオチド1,685までの867塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド882からヌクレオチド1,688までの867塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581とヌクレオチド1,582との間の1塩基対の挿入、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580とヌクレオチド1,581との間の1塩基対の挿入、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,579とヌクレオチド1,580との間の1塩基対の挿入、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581とヌクレオチド1,582との間の2塩基対の挿入、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,321からヌクレオチド1,587までの267塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,323からヌクレオチド1,589までの267塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581の1塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,582からヌクレオチド1,593までの12塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,561からヌクレオチド1,585までの25塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,560からヌクレオチド1,584までの25塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,575からヌクレオチド1,582までの8塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,574からヌクレオチド1,581までの8塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられる)、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される修飾を含み得る。
例えば、動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられる)、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の2塩基対の挿入、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581からヌクレオチド1,589までの9塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,582からヌクレオチド1,593までの12塩基対の欠失、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581の1塩基対の欠失、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される修飾を含み得る。
動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられる)、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の2塩基対の挿入、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581の1塩基対の欠失、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される修飾を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,397からヌクレオチド1,578までの182塩基対の欠失を含み得る(欠失した配列は、ヌクレオチド1,397から始まる5塩基対の挿入で置き換えられる)。
修飾染色体配列が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,397からヌクレオチド1,578までの182塩基対の欠失を含む場合(欠失した配列は、ヌクレオチド1,397から始まる5塩基対の挿入で置き換えられる)、5塩基対の挿入は、配列CCCTC(配列番号169)を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,574からヌクレオチド1,582までの9塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,577からヌクレオチド1,585までの9塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581からヌクレオチド1,589までの9塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド819からヌクレオチド1,685までの867塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド882からヌクレオチド1,688までの867塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入を含み得る。
修飾染色体配列が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間に1塩基対の挿入を含む場合、挿入は、単一のチミン(T)残基を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580と1,581との間の1塩基対の挿入を含み得る。
修飾染色体配列が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580と1,581との間に1塩基対の挿入を含む場合、挿入は、単一のチミン(T)残基または単一のアデニン(A)残基を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,579と1,580との間の1塩基対の挿入を含み得る。
修飾染色体配列が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,579と1,580との間に1塩基対の挿入を含む場合、挿入は、単一のアデニン(A)残基を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の2塩基対の挿入を含み得る。
修飾染色体配列が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の2塩基対の挿入を含む場合、2塩基対の挿入は、ATジヌクレオチドを含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,321からヌクレオチド1,587までの267塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,323からヌクレオチド1,589までの267塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581の1塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,582からヌクレオチド1,593までの12塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,561からヌクレオチド1,585までの25塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,560からヌクレオチド1,584までの25塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,575からヌクレオチド1,582までの8塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,574からヌクレオチド1,581までの8塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失を含み得る(欠失した配列は、ヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられる)。
修飾染色体配列が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失を含む場合(欠失した配列は、ヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられる)、8塩基対の挿入は、配列GGGGCTTA(配列番号179)を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失を含み得る(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)。
修飾染色体配列が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失を含む場合(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、4塩基対の挿入は、配列TCGT(配列番号180)を含み得る。
動物におけるANPEP遺伝子は、本明細書に記載される修飾染色体配列のうちのいずれかの任意の組み合わせを含み得る。
例えば、動物、子孫、または細胞は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失(欠失した配列はヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられる)、およびANPEPタンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の2塩基対の挿入を含み得る。
動物、子孫、または細胞は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、およびANPEPタンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入を含み得る。
動物、子孫、または細胞は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、およびANPEPタンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581の1塩基対の欠失を含み得る。
動物、子孫、または細胞は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、およびANPEPタンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の2塩基対の挿入を含み得る。
動物、子孫、または細胞は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられる)、およびANPEPタンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581からヌクレオチド1,589までの9塩基対の欠失を含み得る。
本明細書に記載される動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、修飾染色体配列は、参照配列の配列番号132のヌクレオチド17,235〜22,422を含む領域内に修飾を含む。
例えば、修飾染色体配列は、参照配列の配列番号132のヌクレオチド17,235〜22,016を含む領域内に修飾を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号132のヌクレオチド21,446〜21,537を含む領域内に修飾を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号132のヌクレオチド21,479〜21,529を含む領域内に修飾を含み得る。
例えば、修飾染色体配列は、参照配列の配列番号132のヌクレオチド21,479からヌクレオチド21,529までの51塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号132のヌクレオチド21,479〜21,523を含む領域内に修飾を含み得る。
例えば、修飾染色体配列は、参照配列の配列番号132のヌクレオチド21,479からヌクレオチド21,523までの45塩基対の欠失を含み得る。
さらなる例として、修飾染色体配列は、参照配列の配列番号132のヌクレオチド21,509からヌクレオチド21,511までの3塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号132のヌクレオチド21,538〜22,422を含む領域内に修飾を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号132のヌクレオチド22,017〜22,422を含む領域内に修飾を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号132のヌクレオチド22,054〜22,256を含む領域内に修飾を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号132のヌクレオチド22,054〜22,126を含む領域内に修飾を含み得る。
修飾染色体配列が、参照配列の配列番号132のヌクレオチド17,235〜22,422を含む領域内の任意の場所に修飾を含む場合、修飾染色体配列は、挿入または欠失を含み得る。
例えば、修飾染色体配列は、欠失を含み得る。欠失は、任意選択的に、フレーム内欠失を含み得る。
修飾染色体配列が、参照配列の配列番号132のヌクレオチド17,235〜22,422を含む領域内の任意の場所に修飾を含む場合、修飾染色体配列は、置換を含み得る。
例えば、置換は、異なるアミノ酸をコードするコドンを産生するために、配列番号132のヌクレオチド21,509〜21,511におけるACCコドン内のヌクレオチドのうちの1つ以上を異なるヌクレオチドで置換することを含み得る。
置換が、異なるアミノ酸をコードするコドンを産生するために、配列番号132のヌクレオチド21,509〜21,511におけるACCコドン内のヌクレオチドのうちの1つ以上を異なるヌクレオチドで置換することを含む場合、1つ以上のヌクレオチドの置換は、配列番号134のアミノ酸738におけるトレオニン(T)または配列番号133のアミノ酸792におけるトレオニン(T)の、グリシン(G)、アラニン(A)、システイン(C)、バリン(V)、ロイシン(L)、イソロイシン(I)、メチオニン(M)、プロリン(P)、フェニルアラニン(F)、チロシン(Y)、トリプトファン(W)、アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E)、アスパラギン(N)、グルタミン(Q)、ヒスチジン(H)、リジン(K)、またはアルギニン(R)残基での置換をもたらし得る。
例えば、置換は、配列番号134のアミノ酸738におけるトレオニン(T)または配列番号133のアミノ酸792におけるトレオニン(T)の、グリシン(G)、アラニン(A)、システイン(C)、バリン(V)、ロイシン(L)、イソロイシン(I)、メチオニン(M)、プロリン(P)、フェニルアラニン(F)、トリプトファン(W)、アスパラギン(N)、グルタミン(Q)、ヒスチジン(H)、リジン(K)、またはアルギニン(R)残基での置換をもたらす。
置換は、好適には、配列番号134のアミノ酸738におけるトレオニン(T)または配列番号133のアミノ酸792におけるトレオニン(T)の、バリン(V)またはアルギニン(R)残基での置換をもたらす。
本明細書に記載される動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、修飾染色体配列は、イントロン−エクソンスプライス領域を破壊することができる。イントロン−エクソンスプライス領域の破壊は、イントロン−エクソンスプライス領域の下流のスプライシングの欠如、ならびに得られるmRNAにおける追加の下流エクソンに起因して、エクソンスキッピングまたはイントロン包含をもたらし得る。
イントロン−エクソンスプライス領域を破壊するために、スプライシングに必要な任意のヌクレオチドを改変することができる。例えば、ほとんどのイントロンは、配列「AG」で終わる。この配列中のグアニン(G)残基が異なる塩基で置き換えられる場合、スプライスは、この部位では生じず、代わりに次の下流AGジヌクレオチドで生じる。
イントロン−エクソンスプライス領域は、イントロンの開始時に配列を修飾することによって破壊することもできる。ほとんどのイントロンは、コンセンサス配列RRGTRRRY(配列番号186)から始まり、式中、「R」は、任意のプリンであり、「Y」は、任意のピリミジンである。この配列中のグアニン(G)残基が修飾される場合、および/または他の塩基のうちの2つ以上が修飾される場合、イントロンは、機能しないようにレンダリングされ得、スプライスしない。
イントロン−エクソンスプライス領域はまた、当該技術分野で既知の任意の他の方法によって破壊され得る。
本明細書に記載されるANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列のうちのいずれも、欠失、挿入、または置換からなり得る。
本明細書に記載される動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号135と少なくとも80%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号135と少なくとも85%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号135と少なくとも90%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号135と少なくとも95%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号135と少なくとも98%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号135と少なくとも99%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号135と少なくとも99.9%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号135と100%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
本明細書に記載される動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号132と少なくとも80%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号132と少なくとも85%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号132と少なくとも90%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号132と少なくとも95%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号132と少なくとも98%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号132と少なくとも99%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号132と少なくとも99.9%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号132と100%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含むことができる。
動物、子孫、または細胞のうちのいずれも、配列番号163、164、165、166、167、168、170、171、172、173、174、176、177、または178を含む染色体配列を含むことができる。
例えば、動物、子孫、または細胞のうちのいずれも、配列番号177、178、166、167、170、172、または171を含む染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞のうちのいずれも、配列番号177、178、166、167、または171を含む染色体配列を含むことができる。
ANPEPをコードする遺伝子内に修飾染色体配列を有し、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列をさらに含む動物および細胞
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む家畜動物、子孫、または細胞のうちのいずれも、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列をさらに含むことができる。
CD163は、17個のエクソンを有し、タンパク質は、9個のスカベンジャー受容体システインリッチ(SRCR)ドメイン、膜貫通セグメント、および短い細胞質尾部を有する細胞外領域で構成される。いくつかの異なる変異体は、単一遺伝子の差次的スプライシングから生じる(Ritter et al.1999a、Ritter et al.1999b)。この変異の多くは、細胞質尾部の長さによって説明される。
CD163は、ハプトグロビン−ヘモグロビンスカベンジャー受容体として作用することを含む、いくつかの重要な機能を有する。血液中の遊離ヘモグロビンの排除は、ヘム基が非常に毒性であり得るため、CD163の重要な機能である(Kristiansen et al.2001)。CD163は、エンドサイトーシスを促進する細胞質尾部を有する。この尾部の突然変異は、ハプトグロビン−ヘモグロビン複合体の取り込みの減少をもたらす(Nielsen et al.2006)。C163の他の機能としては、赤芽球付着(SRCR2)、TWEAK受容体(SRCR1〜4および6〜9)であること、細菌受容体(SRCR5)であること、アフリカブタウイルス受容体(Sanchez−Torres et al.2003)であること、および免疫調節物質としての潜在的な役割が挙げられる(Van Gorp et al.2010で論じられている)。
CD163は、スカベンジャー受容体システインリッチ(SRCR)スーパーファミリーのメンバーであり、細胞内ドメインおよび9個の細胞外SRCRドメインを有する。ヒトでは、SRCR3を介したCD163媒介ヘモグロビン−ヘム取り込みのエンドサイトーシスは、細胞を酸化ストレスから保護する(Schaer et al.,2006a、Schaer et al.,2006b、Schaer et al.,2006c)。CD163はまた、腫瘍壊死因子様弱アポトーシス誘導因子の受容体(TWEAK:SRCR1〜4および6〜9)、病原体受容体(アフリカブタ熱ウイルス、細菌:SRCR2)、および赤血球芽球結合(SRCR2)としても機能する。
CD163は、ブタ繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(PRRSV)、ならびに多くの他の病原体による感染において役割を果たす。したがって、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を有する動物、子孫、および細胞は、PRRSV感染に対する感受性を低減し得るとともに、細胞への侵入、または細胞内での後の複製および/もしくは持続のためにCD163に依存する他の病原体による感染に対する感受性を低減し得る。PRRSVの感染プロセスは、肺胞マクロファージの表面上のヘパラン硫酸塩への初期結合から始まる。次いで、ウイルスは、クラスリン媒介エンドサイトーシスを介して内部移行する。次いで、別の分子CD163は、エンドソーム内のウイルスの脱殻を促進する(Van Breedam et al.2010)。ウイルスゲノムが放出され、細胞が感染する。
本明細書に記載されるのは、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列、例えば、動物に対する病原体(例えば、PRRSV)による感染に対する改善された抵抗性または完全な抵抗性を付与する挿入または欠失(「INDEL」)を含む、動物およびそれらの子孫、ならびに細胞である。出願人は、CD163がPRRSV感染における重要な遺伝子であり、ファウンダー抵抗性動物および株を作成したことを実証した(例えば、PCT公開第WO2017/023570号および米国特許出願公開第2017/0035035号を参照、これらの内容は参照によりそれら全体が本明細書に組み込まれる)。
したがって、動物、子孫、または細胞が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列、およびCD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列の両方を含む場合、動物、子孫、または細胞は、複数の病原体への感染に抵抗性である。例えば、動物または子孫がブタ動物である場合、または細胞がブタ細胞である場合、動物、子孫、または細胞は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列に起因してTGEVによる感染に抵抗性であり、またCD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列に起因してPRRSVによる感染にも抵抗性となる。
CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含まない動物、子孫、または細胞の病原体による感染に対する感受性と比較して、動物、子孫、または細胞の病原体(例えば、ブタ繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(PRRSV)などのウイルス)による感染に対する感受性を低減する。
CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、好ましくは、動物、子孫、または細胞の病原体に対する感受性を実質的に排除する。修飾は、より好ましくは、動物、子孫、または細胞の病原体に対する感受性を完全に排除し、その結果、動物は、病原体への曝露後にいかなる疾患の臨床徴候も示さない。
例えば、動物がブタ動物であり、病原体がPRRSVである場合、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を有するブタ動物は、PRRSVに曝露した後のPRRSV感染の任意の臨床徴候(例えば、呼吸困難、食欲不振、倦怠感、発熱、妊娠後期の生殖不全)を示さない。加えて、修飾を有するブタ動物において、PRRSV核酸は血清中で検出できず、PRRSV特異的抗体を産生しない。
病原体は、ウイルスを含むことができる。
ウイルスは、ブタ繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(PRRSV)を含むことができる。
CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、1型PRRSVウイルス、2型PRRSV、または1型および2型PRRSVウイルスの両方に対する動物、子孫、または細胞の感受性を低減することができる。
CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、NVSL97−7895、KS06−72109、P129、VR2332、CO90、AZ25、MLV−ResPRRS、KS62−06274、KS483(SD23983)、CO84、SD13−15、Lelystad、03−1059、03−1060、SD01−08、4353PZ、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択されるPRRSV分離株に対する動物、子孫、または細胞の感受性を低減することができる。
動物、子孫、または細胞は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列に対してヘテロ接合性であり得る。
動物、子孫、または細胞は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列に対してホモ接合性であり得る。
CD163タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含む動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、修飾染色体配列は、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける挿入、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける欠失、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける置換、またはそれらのいずれかの組み合わせを含むことができる。
例えば、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける欠失を含むことができる。
代替的にまたは追加として、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける挿入を含むことができる。
欠失、置換、またはそれらのいずれかの組み合わせは、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおけるミスコードをもたらし得る。
挿入、欠失、置換、またはミスコードは、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける未成熟終止コドンをもたらし得る。
本明細書に記載される動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、好ましくは、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列を欠如する動物、子孫、または細胞におけるCD163タンパク質産生または活性と比較して、CD163タンパク質産生または活性を低減させる。
好ましくは、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、動物、子孫、または細胞による機能性CD163タンパク質の産生を実質的にもたらさない。「実質的に機能性CD163タンパク質がない」とは、動物、子孫、または細胞内のCD163タンパク質のレベルが検出不可能であるか、または検出可能である場合、修飾染色体配列を含まない動物、子孫、または細胞内で観察されるレベルよりも少なくとも約90%低い、好ましくは少なくとも約95%低い、より好ましくは少なくとも約98%低い、およびさらにより好ましくは少なくとも約99%低いことを意味する。
動物、子孫、または細胞が、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含む場合、動物、子孫、または細胞は、好ましくはCD163タンパク質を産生しない。
CD163タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含む動物または子孫は、ブタ動物を含むことができる。
同様に、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含む細胞は、ブタ細胞を含むことができる。
動物または子孫がブタ動物を含む場合、または細胞がブタ細胞を含む場合、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン7、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン8、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン7もしくはエクソン8と連続するイントロン、またはそれらのいずれかの組み合わせにおける修飾を含むことができる。
例えば、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン7における修飾を含むことができる。
CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン7における修飾は、挿入を含むことができる。
CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン7における修飾は、欠失を含むことができる。
動物、子孫、または細胞がCD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける欠失を含む場合、欠失は、フレーム内欠失を任意選択的に含むことができる。
動物または子孫がブタ動物を含む場合、または細胞がブタ細胞を含む場合、CD163をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入とともに、同じアレル上の参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,024からヌクレオチド3,147までの124塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,024からヌクレオチド3,146までの123塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,147と3,148との間の1塩基対の挿入、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,030からヌクレオチド3,159までの130塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,030からヌクレオチド3,161までの132塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド1,525からヌクレオチド3,030までの1506塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,148とヌクレオチド3,149との間の7塩基対の挿入、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,818からヌクレオチド4,097までの1280塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,724からヌクレオチド4,096までの1373塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,431からヌクレオチド3,897までの1467塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド488からヌクレオチド2,417までの1930塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド488から始まる12塩基対の挿入で置き換えられ、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,044からヌクレオチド3,172までのエクソン7にさらなる129塩基対の欠失が存在する)、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド3,172までの28塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド4,531までの1387塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられる)、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,440からヌクレオチド4,160までの1720塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,015からヌクレオチド3,466までの452塩基対の欠失、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される修飾を含み得る。
配列番号47は、野生型ブタCD163の部分ヌクレオチド配列を提供する。配列番号47は、野生型ブタCD163遺伝子のエクソン7の上流の3000塩基対(bp)で始まり、この遺伝子のエクソン10の最後の塩基までの領域を含む。配列番号47を本明細書の参照配列として使用し、図16に示す。
例えば、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,148とヌクレオチド3,149との間の7塩基対の挿入、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入とともに、同じアレル上の参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられる)、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド4,531までの1387塩基対の欠失、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される修飾を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入とともに、同じアレル上の参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列が、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入とともに、同じアレル上の参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失を含む場合、2塩基対の挿入は、ジヌクレオチドAGを含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,024からヌクレオチド3,147までの124塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,024からヌクレオチド3,146までの123塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,147と3,148との間の1塩基対の挿入を含み得る。
修飾染色体配列が、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,147と3,148との間の1塩基対の挿入を含む場合、1塩基対の挿入は、単一のアデニン残基を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,030からヌクレオチド3,159までの130塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,030からヌクレオチド3,161までの132塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド1,525からヌクレオチド3,030までの1506塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,148と3,149との間の7塩基対の挿入を含み得る。
修飾染色体配列が、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,148とヌクレオチド3,149との間の7塩基対の挿入を含む場合、7塩基対の挿入は、配列TACTACT(配列番号115)を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,818からヌクレオチド4,097までの1280塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,724からヌクレオチド4,096までの1373塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,431からヌクレオチド3,897までの1467塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド488からヌクレオチド2,417までの1930塩基対の欠失を含み得る(欠失した配列は、ヌクレオチド488から始まる12塩基対の挿入で置き換えられ、参照配列の配列番号47と比較してエクソン7にヌクレオチド3,044からヌクレオチド3,172までのさらなる129塩基対の欠失が存在する)。
修飾染色体配列が、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド488からヌクレオチド2,417までの1930塩基対の欠失を含み、欠失した配列が、ヌクレオチド488から始まる12塩基対の挿入で置き換えられ、参照配列の配列番号47と比較してエクソン7中にヌクレオチド3,044からヌクレオチド3,172までのさらなる129塩基対の欠失が存在する場合、12塩基対の挿入は、配列TGTGGAGAATTC(配列番号116)を含むことができる。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド3,172までの28塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド4,531までの1387塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失を含み得る(欠失した配列は、ヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられる)。
修飾染色体配列が、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失を含む場合(欠失した配列は、ヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられる)、11塩基対の挿入は、配列AGCCAGCGTGC(配列番号117)を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,440からヌクレオチド4,160までの1720塩基対の欠失を含み得る。
修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,015からヌクレオチド3,466までの452塩基対の欠失を含み得る。
動物、子孫、または細胞におけるCD163遺伝子は、本明細書に記載される修飾染色体配列のうちのいずれかの任意の組み合わせを含み得る。
例えば、動物、子孫、または細胞は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,148とヌクレオチド3,149との間の7塩基対の挿入、およびCD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,148とヌクレオチド3,149との間の7塩基対の挿入、および参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失を含むことができ、欠失した配列は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、ヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられる。
動物、子孫、または細胞は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,818からヌクレオチド4,097までの1280塩基対の欠失、およびCD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,818からヌクレオチド4,097までの1280塩基対の欠失、およびCD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失とともに、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド488からヌクレオチド2,417までの1930塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド488から始まる12塩基対の挿入で置き換えられ、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してエクソン7中にヌクレオチド3,044からヌクレオチド3,172までのさらなる129塩基対の欠失が存在する)、およびCD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失とともに、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド488からヌクレオチド2,417までの1930塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド488から始まる12塩基対の挿入で置き換えられ、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してエクソン7中にヌクレオチド3,044からヌクレオチド3,172までのさらなる129塩基対の欠失が存在する)、およびCD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,431とヌクレオチド3,897との間の1467塩基対の欠失、およびCD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失とともに、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,431とヌクレオチド3,897との間の1467塩基対の欠失、およびCD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,431からヌクレオチド3,897までの11塩基対の欠失、およびCD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失とともに、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,024からヌクレオチド3,147までの124塩基対の欠失、およびCD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,024からヌクレオチド3,146までの123塩基対の欠失を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,030からヌクレオチド3,159までの130塩基対の欠失、およびCD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,030からヌクレオチド3,161までの132塩基対の欠失を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,818からヌクレオチド4,097までの1280塩基対の欠失、およびCD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,724からヌクレオチド4,096までの1373塩基対の欠失を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド3,172までの28塩基対の欠失、およびCD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド4,531までの1387塩基対の欠失を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられる)、およびCD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,440からヌクレオチド4,160までの1720塩基対の欠失を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、CD163遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,148とヌクレオチド3,149との間の7塩基対の挿入、およびCD163遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失とともに、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、CD163遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられる)、およびCD163遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失とともに、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、CD163遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられる)、およびCD163遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失を含むことができる。
本明細書に記載されるCD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列のうちのいずれも、欠失、挿入、または置換からなり得る。
本明細書に記載される動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号47と少なくとも80%の配列同一性を有するCD163タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号47と少なくとも85%の配列同一性を有するCD163タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号47と少なくとも90%の配列同一性を有するCD163タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号47と少なくとも95%の配列同一性を有するCD163タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号47と少なくとも98%の配列同一性を有するCD163タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号47と少なくとも99%の配列同一性を有するCD163タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号47と少なくとも99.9%の配列同一性を有するCD163タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号47と100%の配列同一性を有するCD163タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞のうちのいずれも、配列番号98、99、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、または119を含む染色体配列を含むことができる。
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子およびCD163タンパク質をコードする遺伝子の両方に修飾染色体配列を含む動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、動物、子孫、または細胞は、本明細書に記載されるANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列のうちのいずれかと、本明細書に記載されるCD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列のうちのいずれかとの任意の組み合わせを含むことができる。
例えば、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入を含むことができ、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド4,531までの1387塩基対の欠失を含むことができる。
ANPEPをコードする遺伝子内に修飾染色体配列を有し、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列をさらに含む動物および細胞
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む動物、子孫、または細胞のうちのいずれも、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列をさらに含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列に対してヘテロ接合性であり得る。
動物、子孫、または細胞は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列に対してホモ接合性であり得る。
SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける挿入、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける欠失、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける置換、またはそれらのいずれかの組み合わせを含むことができる。
例えば、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける欠失を含むことができる。
SIGLECタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける欠失を含む場合、欠失は、フレーム内欠失を含むことができる。
SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける挿入を含むことができる。
SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける置換を含むことができる。
欠失、置換、またはそれらのいずれかの組み合わせは、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおけるミスコードをもたらし得る。
挿入、欠失、置換、またはミスコードは、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける未成熟終止コドンをもたらし得る。
本明細書に記載される動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、好ましくは、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列を欠如する動物、子孫、または細胞におけるSIGLEC1タンパク質産生または活性と比較して、SIGLEC1タンパク質産生または活性を低減させる。
好ましくは、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、動物、子孫、または細胞による機能性SIGLEC1タンパク質の産生を実質的にもたらさない。「実質的に機能性SIGLEC1タンパク質がない」とは、動物、子孫、または細胞内のSIGLEC1タンパク質のレベルが検出不可能であるか、または検出可能である場合、修飾染色体配列を含まない動物、子孫、または細胞内で観察されるレベルよりも少なくとも約90%低い、好ましくは少なくとも約95%低い、より好ましくは少なくとも約98%低い、およびさらにより好ましくは少なくとも約99%低いことを意味する。
動物、子孫、または細胞が、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含む場合、動物、子孫、または細胞は、好ましくはSIGLEC1タンパク質を産生しない。
SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子に修飾染色体配列を含む動物または子孫は、ブタ動物を含むことができる。
同様に、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含む細胞は、ブタ細胞を含むことができる。
動物または子孫がブタ動物を含む場合、または細胞がブタ細胞を含む場合、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン1、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン3、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン1、エクソン2もしくはエクソン3と連続するイントロン、またはそれらのいずれかの組み合わせにおける修飾を含むことができる。
例えば、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン1、エクソン2、および/またはエクソン3における欠失を含むことができる。
SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、エクソン1の一部、ならびにSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2および3のすべての欠失を含むことができる。
例えば、修飾染色体配列は、参照配列の配列番号122と比較してヌクレオチド4,279からヌクレオチド5,525までの1,247塩基対の欠失を含む。
配列番号122は、野生型ブタSIGLEC1の部分ヌクレオチド配列を提供する。配列番号122は、エクソン1の上流に4,236ヌクレオチドを開始し、エクソン7までのすべてのイントロンおよびエクソンを含み、エクソン7の終了後に1,008ヌクレオチドを含む。配列番号122は、本明細書において参照配列として使用される。
SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が欠失を含む場合、欠失した配列は、任意選択的にネオマイシンカセットで置き換えることができる。例えば、動物、子孫、または細胞は、配列番号123を含む染色体配列を含むことができる。配列番号123は、部分ヌクレオチド配列を提供し、参照配列の配列番号122と比較してヌクレオチド4,279から5,525までの1,247塩基対の欠失があり、欠失した配列は、配列番号122と比較して反対方向に配向される1,855塩基対ネオマイシン選択可能カセットで置き換えられる。この挿入/欠失は、SIGLEC1遺伝子のエクソン1の部分、ならびにエクソン2および3のすべての喪失をもたらす。
本明細書に記載されるSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列のうちのいずれも、欠失、挿入、または置換からなり得る。
本明細書に記載される動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号122と少なくとも80%の配列同一性を有するSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号122と少なくとも85%の配列同一性を有するSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号122と少なくとも90%の配列同一性を有するSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号122と少なくとも95%の配列同一性を有するSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号122と少なくとも98%の配列同一性を有するSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号122と少なくとも99%の配列同一性を有するSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号122と少なくとも99.9%の配列同一性を有するSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
動物、子孫、または細胞は、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号122と100%の配列同一性を有するSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に染色体配列を含むことができる。
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子およびSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子の両方に修飾染色体配列を含む動物、子孫、または細胞のうちのいずれにおいても、動物、子孫、または細胞は、本明細書に記載されるANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列のうちのいずれかと、本明細書に記載されるSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列のうちのいずれかとの任意の組み合わせを含むことができる。
例えば、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入を含むことができ、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、参照配列の配列番号122と比較してヌクレオチド4,279からヌクレオチド5,525までの1,247塩基対の欠失を含むことができる。
ANPEPをコードする遺伝子内に修飾染色体配列を有し、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列と、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列とをさらに含む動物および細胞
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む動物、子孫、または細胞のうちのいずれも、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列と、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの修飾染色体配列とをさらに含むことができる。
動物、子孫、または細胞が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列、およびSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列を含む場合、動物、子孫、または細胞は、本明細書に記載されるANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列のうちのいずれか、本明細書に記載されるCD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列のうちのいずれか、および本明細書に記載されるSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列のうちのいずれかの任意の組み合わせを含むことができる。
例えば、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入を含むことができ、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、参照配列の配列番号122と比較してヌクレオチド4,279からヌクレオチド5,525までの1,247塩基対の欠失を含むことができ、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列は、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド4,531までの1387塩基対の欠失を含むことができる。
遺伝子編集された動物および細胞
本明細書に記載される動物または子孫のうちのいずれも、遺伝子編集された動物であり得る。
同様に、本明細書に記載される細胞のうちのいずれも、遺伝子編集された細胞であり得る。
動物、子孫、または細胞は、ホーミングエンドヌクレアーゼを使用して編集された動物、子孫、または細胞であり得る。ホーミングエンドヌクレアーゼは、天然に存在するエンドヌクレアーゼであってもよいが、好ましくは、エンドヌクレアーゼがANPEP、CD163、またはSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の染色体配列を標的とするように設計されたDNA認識配列を有する合理的に設計された非天然に存在するホーミングエンドヌクレアーゼである。
したがって、ホーミングエンドヌクレアーゼは、設計されたホーミングエンドヌクレアーゼであり得る。ホーミングエンドヌクレアーゼは、クラスター化して規則的な配置の短い回文配列反復(CRISPR)系、転写アクチベーター様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、リコンビナーゼ融合タンパク質、メガヌクレアーゼ、またはそれらのいずれかの組み合わせを含み得る。
ホーミングヌクレアーゼは、好ましくはCRISPR系を含む。本明細書に記載される方法で使用するための雌ブタ動物を作成するために使用することができるCRISPR系の例としては、限定されないが、CRISPR/Cas9、CRISPR/Cas5、およびCRISPR/Cas6が挙げられる。
遺伝子編集された動物を生成するための、CRISPR系およびTALENを含む様々なホーミングエンドヌクレアーゼの使用は、以下でさらに論じられる。
編集された染色体配列は、(1)不活性化されてもよく、(2)修飾されてもよく、または(3)ヌル突然変異をもたらす統合配列を含んでもよい。編集染色体配列がANPEP遺伝子内にある場合、不活性化染色体配列は、TGEVおよび/またはPRCV感染に関連するANPEPタンパク質機能が損なわれる、低減される、または排除されるように改変される。編集染色体配列がCD163遺伝子内にある場合、不活性化染色体配列は、PRRSV感染に関連するCD163タンパク質機能が損なわれる、低減される、または排除されるように改変される。したがって、不活性化染色体配列を含む遺伝子編集された動物は、「ノックアウト」または「条件付きノックアウト」と称され得る。同様に、組み込まれた配列を含む遺伝子編集された動物は、「ノックイン」または「条件付きノックイン」と称され得る。さらに、修飾染色体配列を含む遺伝子編集された動物は、改変されたタンパク質生成物が産生されるように標的点突然変異(複数可)または他の修飾を含み得る。簡潔に述べると、このプロセスは、標的ジンクフィンガーヌクレアーゼをコードする少なくとも1つのRNA分子、および任意選択的に、少なくとも1つのアクセサリーポリヌクレオチドを胚または細胞に導入することを含むことができる。この方法は、胚または細胞をインキュベートして、ジンクフィンガーヌクレアーゼの発現を可能にすることをさらに含み、ジンクフィンガーヌクレアーゼによって標的染色体配列に導入される二本鎖切断は、エラーが生じやすい非相同末端結合DNA修復プロセスまたは相同性指向DNA修復プロセスによって修復される。標的ジンクフィンガーヌクレアーゼ技術を使用して生殖細胞系発達に関連するタンパク質をコードする染色体配列を編集する方法は、迅速、正確、かつ非常に効率的である。
代替的に、このプロセスは、ゲノム配列を修飾するためにCRISPR系(例えば、CRISPR/Cas9系)を使用することを含むことができる。Cas9を使用してゲノム配列を編集するために、タンパク質を細胞に直接送達することができる。代替的に、Cas9をコードするmRNAを細胞に送達することができるか、またはCas9をコードするmRNAの発現を提供する遺伝子を細胞に送達することができる。加えて、標的特異的crRNAおよびtracrRNAのいずれかは、細胞に直接送達することができ、または標的特異的gRNA(複数可)は、細胞に送達することができる(これらのRNAは、代替的に、これらのRNAを発現するように構築された遺伝子によって産生することができる)。標的部位の選択およびcrRNA/gRNAの設計は、当該技術分野で周知である。gRNAの構築およびクローニングの考察は、http://www.genome−engineering.org/crispr/wp−content/uploads/2014/05/CRISPR−Reagent−Description−Rev20140509.pdfにおいて見出すことができる。
少なくとも1つのANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座を、部位特異的編集の標的部位として使用することができる。部位特異的編集は、外因性核酸(例えば、目的のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む核酸)の挿入または遺伝子座からの核酸の欠失を含むことができる。例えば、外因性核酸の組み込みおよび/またはゲノム核酸の一部の欠失は、破壊された(すなわち、ANPEP、CD163、またはSIGLEC1タンパク質の活性が低減した)ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子を産生するように遺伝子座を修飾することができる。
細胞型
本明細書に記載される細胞のうちのいずれも、生殖細胞または配偶子を含むことができる。
例えば、本明細書に記載される細胞のうちのいずれも、精子細胞を含むことができる。
代替的に、本明細書に記載される細胞のうちのいずれも、卵細胞(例えば、受精卵)を含むことができる。
本明細書に記載される細胞のうちのいずれも、体細胞を含むことができる。
例えば、本明細書に記載される細胞のうちのいずれも、線維芽細胞(例えば、胎児線維芽細胞)を含むことができる。
本明細書に記載される細胞のうちのいずれも、胚細胞を含むことができる。
本明細書に記載される細胞のうちのいずれも、幼若体動物に由来する細胞を含むことができる。
本明細書に記載される細胞のうちのいずれも、成体動物に由来する細胞を含むことができる。
病原体に対する感受性を低減した動物および系統を産生するための方法
病原体に対する感受性を低減した非ヒト動物または非ヒト動物の系統を産生するための方法が提供される。この方法は、卵母細胞または精子細胞を修飾して、アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列を、卵母細胞および精子細胞のうちの少なくとも1つに導入し、卵母細胞を精子細胞で受精させて、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子に修飾染色体配列を含有する受精卵を作成することを含む。この方法はさらに、受精卵を代理雌動物に移入することを含み、妊娠および正期産によって子孫動物を産生する。この方法は、追加的に、病原体に対する感受性について子孫動物をスクリーニングすることと、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子に修飾染色体配列を含まない動物と比較して、病原体に対する感受性を低減した子孫動物を選択することと、を含む。
病原体に対する感受性を低減した非ヒト動物または非ヒト動物の系統を産生するための別の方法が提供される。この方法は、受精卵を修飾して、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列を、受精卵に導入することを含む。この方法は、受精卵を代理雌動物に移入することをさらに含み、妊娠および正期産によって子孫動物を産生する。この方法は、追加的に、病原体に対する感受性について子孫動物をスクリーニングすることと、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子に修飾染色体配列を含まない動物と比較して、病原体に対する感受性を低減した子孫動物を選択することと、を含む。
これらの方法のうちのいずれかにおいて、動物は、家畜動物を含むことができる。
卵母細胞、精子細胞、または受精卵を修飾するステップは、卵母細胞、精子細胞、または受精卵の遺伝子編集を含むことができる。
卵母細胞、精子細胞、または受精卵は、修飾染色体配列に対してヘテロ接合性であり得る。
卵母細胞、精子細胞、または受精卵は、修飾染色体配列に対してホモ接合性であり得る。
受精は、人工授精を含むことができる。
病原体に対する感受性を低減した非ヒト動物または非ヒト動物の系統を産生するための方法のうちのいずれにおいても、方法は、卵母細胞、精子細胞、または受精卵を修飾して、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列を、卵母細胞、精子細胞、または受精卵に導入することをさらに含むことができる。
代替的にまたは追加として、病原体に対する感受性を低減した非ヒト動物または非ヒト動物の系統を産生するための方法のうちのいずれにおいても、方法は、卵母細胞、精子細胞、または受精卵を修飾して、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列を、卵母細胞、精子細胞、または受精卵に導入することをさらに含むことができる。
病原体による感染に対する家畜動物の抵抗性を増加させる方法が提供される。この方法は、アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの染色体配列を修飾することを含み、それによりANPEPタンパク質産生または活性が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含まない家畜動物におけるANPEPタンパク質産生または活性と比較して低減される。
本方法は、任意選択的に、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの染色体配列を修飾することをさらに含み得、それによりCD163タンパク質産生または活性は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含まない家畜動物におけるCD163タンパク質産生または活性と比較して低減される。
代替的にまたは追加として、方法は、任意選択的に、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの染色体配列を修飾することをさらに含み得、それによりSIGLEC1タンパク質産生または活性は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含まない家畜動物におけるSIGELC1タンパク質産生または活性と比較して低減される。
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの染色体配列を修飾するステップは、染色体配列の遺伝子編集を含むことができる。
遺伝子編集を含む本明細書に記載される方法のうちのいずれにおいても、遺伝子編集は、ホーミングエンドヌクレアーゼの使用を含むことができる。ホーミングエンドヌクレアーゼは、天然に存在するエンドヌクレアーゼであってもよいが、好ましくは、エンドヌクレアーゼがANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の染色体配列を標的とするように設計されたDNA認識配列を有する合理的に設計された非天然に存在するホーミングエンドヌクレアーゼである。
したがって、ホーミングエンドヌクレアーゼは、設計されたホーミングエンドヌクレアーゼであり得る。ホーミングエンドヌクレアーゼは、クラスター化して規則的な配置の短い回文配列反復(CRISPR)系、転写アクチベーター様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、リコンビナーゼ融合タンパク質、メガヌクレアーゼ、またはそれらのいずれかの組み合わせを含み得る。
ホーミングヌクレアーゼは、好ましくはCRISPR系を含む。限定されないが、CRISPR/Cas9、CRISPR/Cas5、およびCRISPR/Cas6を含むCRISPR系の例。
本明細書に記載される方法のうちのいずれも、本明細書に記載される動物のうちのいずれかを産生することができる。
本明細書に記載される方法のうちのいずれも、動物をファウンダー動物として使用することをさらに含むことができる。
動物の集団
動物の集団も本明細書に提供される。
家畜動物の集団が提供される。集団は、本明細書に記載される家畜動物および/またはそれらの子孫のうちのいずれか2つ以上を含む。
別の動物集団が提供される。集団は、本明細書に記載される方法のうちのいずれかによって作製される2匹以上の動物および/またはそれらの子孫を含む。
したがって、集団内の動物はすべて、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含む。集団内の動物はまた、任意選択的に、CD163タンパク質をコードする遺伝子内および/またはSIGELC1タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含むことができる。
集団は、病原体による感染に抵抗性である。
病原体は、ウイルスを含むことができる。例えば、病原体は、コロナウイルス科ウイルス、例えば、コロナウイルス亜科ウイルスを含むことができる。
ウイルスは、好ましくは、コロナウイルス(例えば、アルファコロナウイルス属ウイルス)を含む。
ウイルスがアルファコロナウイルス属ウイルスを含む場合、アルファコロナウイルス属ウイルスは、好ましくは伝染性胃腸炎ウイルス(TGEV)を含む。
例えば、伝染性胃腸炎ウイルスは、TGEV Purdue株を含むことができる。
代替的にまたは追加として、ウイルスは、ブタ呼吸器コロナウイルス(PRCV)を含むことができる。
集団内の動物がCD163タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列も含む場合、集団はまた、ブタ繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(PRRSV)(例えば、1型PRRSVウイルス、2型PRRSVウイルス、もしくは1型および2型PRRSVウイルスの両方、ならびに/またはNVSL97−7895、KS06−72109、P129、VR2332、CO90、AZ25、MLV−ResPRRS、KS62−06274、KS483(SD23983)、CO84、SD13−15、Lelystad、03−1059、03−1060、SD01−08、4353PZ、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択されるPRRSV分離株)による感染に対して抵抗性となる。
核酸
核酸分子もまた、本明細書に提供される。
核酸分子が提供される。核酸分子は、
(a)配列番号135の配列と少なくとも80%の配列同一性を有するヌクレオチド配列であって、このヌクレオチド配列が、配列番号135に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む、ヌクレオチド配列、
(b)配列番号132の配列と少なくとも80%の配列同一性を有するヌクレオチド配列であって、このヌクレオチド配列が、配列番号132に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む、ヌクレオチド配列、および
(c)(a)または(b)のcDNAからなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む。
核酸分子のうちのいずれも、単離された核酸分子であり得る。
核酸分子は、配列番号132と少なくとも80%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号132に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号132と少なくとも85%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号132に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号132と少なくとも87.5%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号132に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号132と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号132に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号132と少なくとも95%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号132に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号132と少なくとも98%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号132と比較して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号132と少なくとも99%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号132に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号132と少なくとも99.9%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号132に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号135と少なくとも80%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号135に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号135と少なくとも85%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号135に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号135と少なくとも87.5%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号135に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号135と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号135に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号135と少なくとも95%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号135に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号135と少なくとも98%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号135に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号135と少なくとも99%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号135に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
核酸分子は、配列番号135と少なくとも99.9%の同一性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ヌクレオチド配列は、配列番号135に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む。
置換、挿入、または欠失は、置換、挿入、または欠失を含まない核酸と比較して、ANPEPタンパク質の産生または活性を低減または排除する。
核酸分子は、配列番号163、164、165、166、167、168、170、171、172、173、174、176、177、または178を含むことができる。
例えば、核酸分子は、配列番号177、178、166、167、または171を含むことができる。
親和性タグ
「親和性タグ」は、ペプチド親和性タグまたは核酸親和性タグのいずれかであり得る。「親和性タグ」という用語は、概して、分子に結合し得る(例えば、小分子、タンパク質、または共有結合によって結合し得る)タンパク質または核酸配列を指す。親和性タグは、非天然配列であり得る。ペプチド親和性タグは、ペプチドを含むことができる。ペプチド親和性タグは、分割系の一部となり得るものであり得る(例えば、2つの不活性ペプチド断片は、トランスで一緒に結合して、活性親和性タグを形成することができる)。核酸親和性タグは、核酸を含むことができる。核酸親和性タグは、(例えば、ハイブリダイゼーションを通じて)既知の核酸配列に選択的に結合することができる配列であり得る。核酸親和性タグは、タンパク質に選択的に結合することができる配列であり得る。親和性タグは、天然タンパク質に融合され得る。親和性タグは、ヌクレオチド配列に融合され得る。
場合によっては、1つ、2つ、または複数の親和性タグを天然タンパク質またはヌクレオチド配列に融合することができる。インビトロまたはインビボ転写の方法を使用して、親和性タグを核酸標的化核酸に導入することができる。核酸親和性タグは、例えば、化学タグ、RNA結合タンパク質結合配列、DNA結合タンパク質結合配列、親和性タグ付きポリヌクレオチドにハイブリダイズ可能な配列、合成RNAアプタマー、または合成DNAアプタマーを含み得る。化学核酸親和性タグの例としては、限定されないが、ビオチン、蛍光染料、およびジゴキセギニンを含有するリボヌクレオトリホスフェートが挙げられる。タンパク質結合核酸親和性タグの例としては、限定されないが、MS2結合配列、U1A結合配列、ステムループ結合タンパク質配列、boxB配列、eIF4A配列、またはRNA結合タンパク質によって認識される任意の配列が挙げられる。核酸親和性タグ付きオリゴヌクレオチドの例としては、限定されないが、ビオチン化オリゴヌクレオチド、2,4−ジニトロフェニルオリゴヌクレオチド、フルオレセインオリゴヌクレオチド、および一次アミン共役オリゴヌクレオチドが挙げられる。
核酸親和性タグは、RNAアプタマーであり得る。アプタマーとしては、テオフィリン、ストレプトアビジン、デキストランB512、アデノシン、グアノシン、グアニン/キサンチン、7−メチル−GTPに結合するアプタマー、アルギニン、シトルリン、バリン、トリプトファン、シアノコバラミン、N−メチルメソポルフィリンIX、フラビン、NADに結合するアプタマーなどのアミノ酸アプタマー、およびトブラマイシン、ネオマイシン、リビドマイシン、カナマイシン、ストレプトマイシン、ビオマイシン、およびクロラムフェニコールに結合するアプタマーなどの抗生物質アプタマーが挙げられる。
核酸親和性タグは、部位特異的ポリペプチドによって結合することができるRNA配列を含むことができる。部位特異的ポリペプチドは、条件的に酵素的に不活性であり得る。RNA配列は、I型、II型、および/またはIII型CRISPR系のメンバーによって結合することができる配列を含み得る。RNA配列は、RAMPファミリーメンバータンパク質によって結合することができる。RNA配列は、Cas9ファミリーメンバータンパク質、Cas6ファミリーメンバータンパク質(例えばCsy4、Cas6)によって結合することができる。RNA配列は、Cas5ファミリーメンバータンパク質(例えば、Cas5)によって結合することができる。例えば、Csy4は、高親和性(Kd約50pM)で特定のRNAヘアピン配列に結合することができ、ヘアピンに対する部位3´においてRNAを切断することができる。
核酸親和性タグは、部位特異的ポリペプチドによって結合することができるDNA配列を含むことができる。部位特異的ポリペプチドは、条件的に酵素的に不活性であり得る。DNA配列は、I型、II型、および/またはIII型CRISPR系のメンバーによって結合することができる配列を含むことができる。DNA配列は、アルゴノートタンパク質によって結合することができる。DNA配列は、ジンクフィンガードメイン、TALEドメイン、または任意の他のDNA結合ドメインを含有するタンパク質によって結合することができる。
核酸親和性タグは、リボザイム配列を含むことができる。好適なリボザイムとしては、ペプチジルトランスフェラーゼ23 SrRNA、RnaseP、グループIイントロン、グループIIイントロン、GIR1分岐リボザイム、リードザイム、ヘアピンリボザイム、ハンマーヘッドリボザイム、HDVリボザイム、CPEB3リボザイム、VSリボザイム、glmSリボザイム、CoTCリボザイム、および合成リボザイムが挙げられる。
ペプチド親和性タグは、追跡または精製に使用することができるタグ(例えば、緑色蛍光タンパク質(GFP)、YFP、RFP、CFP、mCherry、tdTomatoなどの蛍光タンパク質;Hisタグ(例えば、6XHisタグ);ヘマグルチニン(HA)タグ;FLAGタグ;Mycタグ;GSTタグ;MBPタグ;キチン結合タンパク質タグ;カルモジュリンタグ;V5タグ;ストレプトアビジン結合タグなど)を含むことができる。
核酸およびペプチド親和性タグの両方は、ビオチンまたはジギトキシンなどの小分子タグ、および例えば、フルオロセイン、ローダミン、アレクサフルオロ色素、シアニン3色素、シアニン5色素などの蛍光標識タグを含むことができる。
核酸親和性タグは、核酸(例えば、核酸標的化核酸)に対して5´に位置することができる。核酸親和性タグは、核酸に対して3´に位置することができる。核酸親和性タグは、核酸に対して5´および3´に位置することができる。核酸親和性タグは、核酸内に位置することができる。ペプチド親和性タグは、ポリペプチド配列に対してN末端に位置することができる。ペプチド親和性タグは、ポリペプチド配列に対してC末端に位置することができる。ペプチド親和性タグは、ポリペプチド配列に対してN末端およびC末端に位置することができる。複数の親和性タグは、核酸および/またはポリペプチド配列に融合することができる。
捕捉剤
本明細書で使用される場合、「捕捉剤」は、一般に、ポリペプチドおよび/または核酸を精製することができる薬剤を指し得る。捕捉剤は、生物学的に活性な分子または物質であり得る(例えば、自然にまたは合成に見出される任意の生物学的物質であり、限定されないが、細胞、ウイルス、細胞下粒子、タンパク質が挙げられ、より具体的には、抗体、免疫グロブリン、抗原、リポタンパク質、糖タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質複合体、(ストレプト)アビジン−ビオチン複合体、リガンド、受容体、または小分子、アプタマー、核酸、DNA、RNA、ペプチド核酸、オリゴ糖、多糖、脂質多糖、細胞代謝物、ハプテン、薬理学的に活性な物質、アルカロイド、ステロイド、ビタミン、アミノ酸、および糖を含む)。いくつかの実施形態では、捕捉剤は、親和性タグを含むことができる。いくつかの実施形態では、捕捉剤は、目的の標的ポリペプチドまたは核酸に優先的に結合することができる。捕捉剤は、混合物中に自由に浮遊することができる。捕捉剤は、粒子(例えば、ビーズ、マイクロビーズ、ナノ粒子)に結合することができる。捕捉剤は、固体表面または半固体表面に結合することができる。いくつかの場合において、捕捉剤は、標的に不可逆的に結合される。他の場合において、捕捉剤は、標的に可逆的に結合する(例えば、標的が溶出可能である場合、またはイミダゾールなどの化学物質の使用によって)。
CD163遺伝子座における核酸の標的組み込み
ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座における外因性核酸の部位特異的組み込みは、当業者に既知の任意の技法によって達成され得る。例えば、ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座における外因性核酸の組み込みは、細胞(例えば、単離された細胞または組織もしくは生物中の細胞)を外因性核酸を含む核酸分子と接触させることを含むことができる。そのような核酸分子は、核酸分子と少なくとも1つのANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座との間の相同組み換えを促進する外因性核酸に隣接するヌクレオチド配列を含むことができる。相同組み換えを促進する外因性核酸に隣接するヌクレオチド配列は、ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座の内因性ヌクレオチドに相補的であり得る。代替的に、相同組み換えを促進する外因性核酸に隣接するヌクレオチド配列は、以前に組み込まれた外因性ヌクレオチドに相補的であり得る。複数の外因性核酸は、遺伝子スタッキング中など、1つのANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座に組み込むことができる。
ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座における核酸の組み込みは、例えば限定されないが、内因性DNAおよび内因性リコンビナーゼ酵素などの宿主細胞の内因性細胞機構によって促進され得る(例えば、触媒され得る)。代替的に、ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座における核酸の組み込みは、宿主細胞に提供される1つ以上の因子(例えば、ポリペプチド)によって促進され得る。例えば、ヌクレアーゼ(複数可)、リコンビナーゼ(複数可)、および/またはリガーゼポリペプチドは、ポリペプチドを宿主細胞と接触させることによって、または宿主細胞内でポリペプチドを発現させることによって(独立して、またはキメラポリペプチドの一部として)提供され得る。したがって、少なくとも1つのヌクレアーゼ、リコンビナーゼ、および/またはリガーゼポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む核酸は、ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座において部位特異的に組み込まれる核酸と同時にまたは連続して宿主細胞に導入され得、少なくとも1つのヌクレアーゼ、リコンビナーゼ、および/またはリガーゼポリペプチドは、宿主細胞内のヌクレオチド配列から発現される。
DNA結合ポリペプチド
部位特異的組み込みは、例えば、宿主生物のゲノムにおいて、特定のヌクレオチド配列を認識し、それに結合することが可能な因子を使用することによって達成することができる。例えば、多くのタンパク質は、部位特異的な方法でDNAを認識し、それに結合することが可能なポリペプチドドメインを含む。DNA結合ポリペプチドによって認識されるDNA配列は、「標的」配列と称され得る。部位特異的な方法でDNAを認識し、それに結合することが可能なポリペプチドドメインは、ドメインが元々単離されたタンパク質以外のポリペプチドで発現しても、概して正しく折り畳まれ、部位特異的な方法でDNAに結合するように独立して機能する。同様に、DNA結合ポリペプチドによる認識および結合のための標的配列は、特に標的配列が位置する部位が可溶性細胞タンパク質(例えば、遺伝子)にアクセス可能であることが既知である部位である場合に、大きなDNA構造(例えば、染色体)に存在する場合でも、概して、そのようなポリペプチドによって認識および結合することができる。
天然に存在するタンパク質から同定されるDNA結合ポリペプチドは、典型的には、別個のヌクレオチド配列またはモチーフ(例えば、コンセンサス認識配列)に結合するが、異なるヌクレオチド配列またはモチーフを認識するために多くのそのようなDNA結合ポリペプチドを修飾するための方法が存在し、当該技術分野において既知である。DNA結合ポリペプチドとしては、例えば、限定されないが、ジンクフィンガーDNA結合ドメイン、ロイシンジッパー、UPA DNA結合ドメイン、GAL4、TAL、LexA、Tetリプレッサー、LacI、およびステロイドホルモン受容体が挙げられる。
例えば、DNA結合ポリペプチドは、ジンクフィンガーであり得る。個々のジンクフィンガーモチーフは、ロングレンジのDNA部位のいずれかを標的とし、特異的に結合するように設計することができる。正準CysHis(および非正準CysHis)ジンクフィンガーポリペプチドは、標的DNA二重らせんの主要溝にαらせんを挿入することによってDNAに結合する。ジンクフィンガーによるDNAの認識はモジュラーであり、各フィンガーは、主に標的における3つの連続する塩基対、およびポリペプチド媒介認識におけるいくつかの重要な残基と接触する。標的化エンドヌクレアーゼに複数のジンクフィンガーDNA結合ドメインを含めることによって、標的化エンドヌクレアーゼのDNA結合特異性がさらに増加し得る(したがって、それによって付与される任意の遺伝子調節効果の特異性も増加し得る)。例えば、Urnov et al.(2005)Nature 435:646−51を参照されたい。したがって、宿主細胞に導入される標的化エンドヌクレアーゼが宿主細胞のゲノム内で固有であるDNA配列と相互作用するように、1つ以上のジンクフィンガーDNA結合ポリペプチドを操作し、利用してもよい。
好ましくは、ジンクフィンガータンパク質は、選択される標的部位に結合するように操作されるという点で非天然に存在する。例えば、Beerli et al.(2002)Nature Biotechnol.20:135−141、Pabo et al.(2001)Ann.Rev.Biochem.70:313−340、Isalan et al.(2001)Nature Biotechnol.19:656−660、Segal et al.(2001)Curr.Opin.Biotechnol.12:632−637、Choo et al.(2000)Curr.Opin.Struct.Biol.10:411−416、米国特許第6,453,242号、同第6,534,261号、同第6,599,692号、同第6,503,717号、同第6,689,558号、同第7,030,215号、同第6,794,136号、同第7,067,317号、同第7,262,054号、同第7,070,934号、同第7,361,635号、同第7,253,273号、および米国特許公開第2005/0064474号、同第2007/0218528号、同第2005/0267061号を参照されたい。
操作されたジンクフィンガー結合ドメインは、天然に存在するジンクフィンガータンパク質と比較して、新規の結合特異性を有することができる。操作方法としては、限定されないが、合理的な設計および様々なタイプの選択が挙げられる。合理的な設計は、例えば、三重鎖(または四重鎖)ヌクレオチド配列および個々のジンクフィンガーアミノ酸配列を含むデータベースを使用することを含み、各三重鎖または四重鎖ヌクレオチド配列は、特定の三重鎖または四重鎖配列に結合するジンクフィンガーの1つ以上のアミノ酸配列と会合する。例えば、米国特許第6,453,242号および同第6,534,261号を参照されたい。
ファージディスプレイおよび2つのハイブリッド系を含む例示的な選択方法は、米国特許第5,789,538号、同第5,925,523号、同第6,007,988号、同第6,013,453号、同第6,410,248号、同第6,140,466号、同第6,200,759号、および同第6,242,568号、ならびにWO98/37186、WO98/53057、WO00/27878、WO01/88197、およびGB2,338,237に開示されている。加えて、ジンクフィンガー結合ドメインに対する結合特異性の増強は、例えば、WO02/077227に記載されている。
加えて、これらおよび他の参考文献に開示されるように、ジンクフィンガードメインおよび/または多指ジンクフィンガータンパク質は、例えば、5アミノ酸長以上のリンカーを含む任意の好適なリンカー配列を使用して一緒に連結されてもよい。例示的なリンカー配列6アミノ酸長以上については、米国特許第6,479,626号、同第6,903,185号、および同第7,153,949号も参照されたい。本明細書に記載されるタンパク質は、タンパク質の個々のジンクフィンガー間の好適なリンカーの任意の組み合わせを含み得る。
標的部位の選択:ZFPおよび融合タンパク質(およびそれらをコードするポリヌクレオチド)の設計および構築のための方法は、当業者に既知であり、米国特許第6,140,0815号、同第789,538号、同第6,453,242号、同第6,534,261号、同第5,925,523号、同第6,007,988号、同第6,013,453号、同第6,200,759号、WO95/19431、WO96/06166、WO98/53057、WO98/54311、WO00/27878、WO01/60970、WO01/88197、WO02/099084、WO98/53058、WO98/53059、WO98/53060、WO02/016536、およびWO03/016496に詳細に記載されている。
加えて、これらおよび他の参考文献に開示されるように、ジンクフィンガードメインおよび/または多指ジンクフィンガータンパク質は、例えば、5アミノ酸長以上のリンカーを含む任意の好適なリンカー配列を使用して一緒に連結されてもよい。例示的なリンカー配列6アミノ酸長以上については、米国特許第6,479,626号、同第6,903,185号、および同第7,153,949号も参照されたい。本明細書に記載されるタンパク質は、タンパク質の個々のジンクフィンガー間の好適なリンカーの任意の組み合わせを含み得る。
本明細書に記載されるような動物または細胞が、ジンクフィンガーヌクレアーゼを使用して遺伝子編集されている場合、動物または細胞は、標的ジンクフィンガーヌクレアーゼをコードする少なくとも1つのRNA分子、および任意選択的に、少なくとも1つのアクセサリーポリヌクレオチドを胚または細胞に導入することを含むプロセスを使用して作成することができる。この方法は、胚または細胞をインキュベートして、ジンクフィンガーヌクレアーゼの発現を可能にすることをさらに含み、ジンクフィンガーヌクレアーゼによって標的染色体配列に導入される二本鎖切断は、エラーが生じやすい非相同末端結合DNA修復プロセスまたは相同性指向DNA修復プロセスによって修復される。標的ジンクフィンガーヌクレアーゼ技術を使用して生殖細胞系発達に関連するタンパク質をコードする染色体配列を編集する方法は、迅速、正確、かつ非常に効率的である。
代替的に、DNA結合ポリペプチドは、GAL4由来のDNA結合ドメインである。GAL4は、Saccharomyces cerevisiaeにおけるモジュラートランスアクチベーターであるが、他の多くの生物においてトランスアクチベーターとしても機能する。例えば、Sadowski et al.(1988)Nature 335:563−4を参照されたい。この調節系において、S.cerevisiaeにおけるガラクトース代謝経路の酵素をコードする遺伝子の発現は、利用可能な炭素源によって厳密に調節される。Johnston(1987)Microbiol.Rev.51:458−76。これらの代謝酵素の転写制御は、陽性調節タンパク質GAL4と、GAL4が特異的に結合する17bpの対称DNA配列(上流活性化配列(UAS))との間の相互作用によって媒介される。
天然GAL4は、99kDaの分子量を有する881アミノ酸残基からなる。GAL4は、機能的に自律的なドメインを含み、その組み合わせられた活性が、インビボでのGAL4の活性を説明する。Ma and Ptashne(1987)Cell 48:847−53)、Brent and Ptashne(1985)Cell 43(3 Pt2):729−36。GAL4のN末端65アミノ酸は、GAL4 DNA結合ドメインを含む。Keegan et al.(1986)Science 231:699−704、Johnston(1987)Nature 328:353−5。配列特異的結合は、DNA結合ドメイン内に存在する6つのCys残基によって配位される二価カチオンの存在を必要とする。配位カチオン含有ドメインは、DNAらせんの主要溝との直接接触を介して、17bp UASの各末端で保存されたCCG三重鎖と相互作用し、認識する。Marmorstein et al.(1992)Nature 356:408−14。タンパク質のDNA結合機能は、活性化ドメインが転写を指向することができるように、プロモーターの近傍にC末端転写活性化ドメインを位置付ける。
使用することができる追加のDNA結合ポリペプチドとしては、例えば、限定されないが、AVRBS3誘導性遺伝子由来の結合配列、AVRBS3誘導性遺伝子由来のコンセンサス結合配列、またはそこから操作された合成結合配列(例えば、UPA DNA結合ドメイン)、TAL、LexA(例えば、Brent&Ptashne(1985)、上記)、LacR(例えば、Labow et al.(1990)Mol.Cell.Biol.10:3343−56、Baim et al.(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88(12):5072−6を参照)、ステロイドホルモン受容体(Elliston et al.(1990)J.Biol.Chem.265:11517−121)、Tetリプレッサー(米国特許第6,271,341号)、およびテトラサイクリン(Tc)の非存在下ではなく存在下でtetオペレーター配列に結合する突然変異したTetリプレッサー、NF−κBのDNA結合ドメイン、ならびにWang et al.(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91(17):8180−4に記載される調節系の成分(GAL4、ホルモン受容体、およびVP16の融合体を利用する)が挙げられる。
本明細書に記載される方法および組成物に使用されるヌクレアーゼのうちの1つ以上のDNA結合ドメインは、天然に存在するかまたは操作された(非天然に存在する)TALエフェクターDNA結合ドメインを含むことができる。例えば、米国特許公開第2011/0301073号を参照されたい。
代替的に、ヌクレアーゼは、CRISPR系を含むことができる。例えば、ヌクレアーゼは、CRISPR/Cas系を含むことができる。
(CRISPR関連)系は、ウイルス攻撃から防御するための適応免疫系として細菌および古細菌において進化した。ウイルスに曝露すると、ウイルスDNAの短いセグメントがCRISPR遺伝子座に組み込まれる。RNAは、ウイルス配列を含むCRISPR遺伝子座の一部分から転写される。ウイルスゲノムに相補的な配列を含有するそのRNAは、Casタンパク質(例えば、Cas9タンパク質)のウイルスゲノム内の配列への標的化を媒介する。Casタンパク質は切断し、それによってウイルス標的をサイレンシングする。最近、CRISPR/Cas系は、真核細胞におけるゲノム編集に適合されている。部位特異的二本鎖切断(DSB)の導入は、2つの内因性DNA修復機序−非相同末端結合(NHEJ)または相同性指向修復(HDR)のいずれかのうちの1つを介して標的配列の改変を可能にする。CRISPR/Cas系はまた、標的配列を改変することなく、転写抑制および活性化を含む遺伝子調節に使用されている。CRISPR/Cas系に基づく標的遺伝子調節は、例えば、酵素的に不活性なCas9(触媒能のないCas9としても既知である)を使用することができる。
CRISPR/Cas系は、系のRNA成分をコードするCRISPR(クラスター化して規則的な配置の短い回文配列反復)遺伝子座、およびタンパク質をコードするCas(CRISPR関連)遺伝子座を含む(Jansen et al.,2002.Mol.Microbiol.43:1565−1575、Makarova et al.,2002.Nucleic Acids Res.30:482−496、Makarova et al.,2006.Biol.Direct 1:7、Haft et al.,2005.PLoS Comput.Biol.1:e60)。微生物宿主におけるCRISPR遺伝子座は、Cas遺伝子の組み合わせ、ならびにCRISPR媒介核酸切断の特異性をプログラミングすることができる非コードRNA要素を含有する。
II型CRISPRは、最もよく特徴付けられる系のうちの1つであり、4つの連続的なステップで天然の標的DNA二本鎖切断を実行する。第1に、2つの非コードRNA、pre−crRNAアレイ、およびtracrRNAを、CRISPR遺伝子座から転写する。第2に、tracrRNAは、pre−crRNAの反復領域にハイブリダイズし、個々のスペーサー配列を含有する成熟crRNAへのpre−crRNAの処理を媒介する。第3に、成熟crRNA:tracrRNA複合体は、標的認識の追加の要件である、crRNA上のスペーサーと、プロトスペーサー隣接モチーフ(PAM)の隣にある標的DNA上のプロトスペーサーとの間のワトソン・クリック塩基対合を介してCas9を標的DNAに指向する。最後に、Cas9は、標的DNAの切断を媒介して、プロトスペーサー内に二本鎖切断を作成する。
標的挿入および欠失を作成するためのCRISPR/Cas系の使用のために、2つの非コードRNA(crRNAおよびTracrRNA)は、ガイドRNA(gRNA)と称される単一のRNAによって置き換えられ得る。CRISPR/Cas系の活性は、3つのステップからなる:(i)「適応」と呼ばれるプロセスにおける、将来の攻撃を防止するための、CRISPRアレイへの外因性DNA配列の挿入、(ii)関連タンパク質の発現、ならびにアレイの発現および処理、続いて(iii)外来核酸に対するRNA媒介性干渉。細菌細胞において、いくつかのCasタンパク質は、CRISPR/Cas系の自然な機能に関与し、外来DNAの挿入等の機能において役割を果たす。
Casタンパク質は、天然に存在するCasタンパク質の「機能性誘導体」であり得る。天然配列ポリペプチドの「機能性誘導体」は、天然配列ポリペプチドと共通の定性的生物学的特性を有する化合物である。「機能性誘導体」としては、限定されないが、対応する天然配列ポリペプチドと共通の生物活性を有することを条件として、天然配列の断片、天然配列ポリペプチドの誘導体、およびその断片が挙げられる。本明細書で企図される生物活性は、DNA基質を断片に加水分解する機能性誘導体の能力である。「誘導体」という用語は、ポリペプチドのアミノ酸配列変異体、共有結合的修飾、およびそれらの融合体の両方を包含する。Casポリペプチドまたはその断片の好適な誘導体としては、限定されないが、Casタンパク質またはその断片の突然変異体、融合体、共有結合的修飾が挙げられる。Casタンパク質またはその断片を含むCasタンパク質、ならびにCasタンパク質またはその断片の誘導体は、細胞から得ることができるか、または化学的に合成されるか、またはこれら2つの手順の組み合わせによって得ることができる。細胞は、Casタンパク質を天然に産生する細胞、またはCasタンパク質を天然に産生し、内因性Casタンパク質をより高い発現レベルで産生するか、もしくは外因性導入核酸からCasタンパク質を産生するように遺伝子操作された細胞であってもよく、この核酸は、内因性Casと同じであるか、または異なるCasをコードする。いくつかの場合において、細胞は、Casタンパク質を天然に産生せず、Casタンパク質を産生するように遺伝子操作される。
本明細書に記載されるような動物または細胞が、CRISPR系を使用して遺伝子編集されている場合、CRISPR/Cas9系を使用して、動物または細胞を生成することができる。Cas9を使用してゲノム配列を編集するために、タンパク質を細胞に直接送達することができる。代替的に、Cas9をコードするmRNAを細胞に送達することができるか、またはCas9をコードするmRNAの発現を提供する遺伝子を細胞に送達することができる。加えて、標的特異的crRNAおよびtracrRNAのいずれかは、細胞に直接送達することができ、または標的特異的gRNA(複数可)は、細胞に送達することができる(これらのRNAは、代替的に、これらのRNAを発現するように構築された遺伝子によって産生することができる)。標的部位の選択およびcrRNA/gRNAの設計は、当該技術分野で周知である。gRNAの構築およびクローニングの考察は、http://www.genome−engineering.org/crispr/wp−content/uploads/2014/05/CRISPR−Reagent−Description−Rev20140509.pdfにおいて見出すことができる。
DNA結合ポリペプチドは、宿主生物のゲノム核酸内に含まれる標的ヌクレオチド配列を特異的に認識し、それに結合することができる。標的ヌクレオチド配列の任意の数の別個のインスタンスは、いくつかの実施例において、宿主ゲノム中に見出され得る。標的ヌクレオチド配列は、生物のゲノム内で希少であり得る(例えば、標的配列の約10個未満、約9個未満、約8個未満、約7個未満、約6個未満、約5個未満、約4個未満、約3個未満、約2個未満、または約1個のコピー(複数可)がゲノム内に存在し得る)。例えば、標的ヌクレオチド配列は、生物のゲノム内の固有部位に位置し得る。標的ヌクレオチド配列は、例えば、限定されないが、互いに関連してゲノム全体にランダムに分散してもよく、ゲノム内の異なる連結基内に位置してもよく、同じ連結基内に位置してもよく、異なる染色体上に位置してもよく、同じ染色体上に位置してもよく、生物内の同様の条件下で発現される部位でゲノム内に位置してもよく(例えば、同じ、または実質的に機能的に同一の調節因子の制御下で)、ゲノム内で互いに密接に位置してもよい(例えば、標的配列は、ゲノム遺伝子座で連結体として組み込まれた核酸内に含まれてもよい)。
標的化エンドヌクレアーゼ
標的ヌクレオチド配列を特異的に認識し、それに結合するDNA結合ポリペプチドは、キメラポリペプチド上の標的配列への特異的結合を付与するように、キメラポリペプチド内に含まれ得る。実施例では、そのようなキメラポリペプチドは、例えば限定されないが、これらのポリペプチドが上述されるように、ヌクレアーゼ、リコンビナーゼ、および/またはリガーゼポリペプチドを含み得る。DNA結合ポリペプチドならびにヌクレアーゼ、リコンビナーゼ、および/またはリガーゼポリペプチドを含むキメラポリペプチドはまた、例えば限定されないが、キメラタンパク質中の機能性ポリペプチド間に位置するスペーサー配列、リーダーペプチド、融合タンパク質をオルガネル(例えば、核)に標的とするペプチド、細胞酵素によって切断されるポリペプチド、ペプチドタグ(例えば、Myc、Hisなど)、ならびにキメラポリペプチドの機能を妨げない他のアミノ酸配列などの他の機能性ポリペプチドモチーフおよび/またはドメインを含んでもよい。
キメラポリペプチド中の機能性ポリペプチド(例えば、DNA結合ポリペプチドおよびヌクレアーゼポリペプチド)は、作動可能に連結され得る。キメラポリペプチドの機能性ポリペプチドは、キメラタンパク質をコードするキメラ遺伝子を作成するように、少なくともフレーム内で互いにライゲーションされた機能性ポリペプチドをコードする単一のポリヌクレオチドからのそれらの発現によって作動可能に連結され得る。代替的に、キメラポリペプチドの機能性ポリペプチドは、他の手段、例えば、独立して発現したポリペプチドの架橋によって作動可能に連結することができる。
標的ヌクレオチド配列を特異的に認識し、それに結合するDNA結合ポリペプチド、またはガイドRNAは、天然の単離されたタンパク質(またはその突然変異体)内に含まれ得、天然の単離されたタンパク質またはその突然変異体はまた、ヌクレアーゼポリペプチドを含む(またリコンビナーゼおよび/またはリガーゼポリペプチドも含み得る)。そのような単離されたタンパク質の例としては、TALEN、リコンビナーゼ(例えば、Cre、Hin、Tre、およびFLPリコンビナーゼ)、RNA誘導型CRISPR/Cas9、およびメガヌクレアーゼが挙げられる。
本明細書で使用される場合、「標的化エンドヌクレアーゼ」という用語は、DNA結合ポリペプチドまたはガイドRNAおよびヌクレアーゼポリペプチドを含む天然または操作された単離されたタンパク質およびその突然変異体、ならびにDNA結合ポリペプチドまたはガイドRNAおよびヌクレアーゼを含むキメラポリペプチドを指す。ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座内に含まれる標的ヌクレオチド配列を特異的に認識し、それに結合するDNA結合ポリペプチドまたはガイドRNAを含む任意の標的化エンドヌクレアーゼ(例えば、標的配列が、遺伝子座における天然配列内に含まれるため、または標的配列が、例えば、組み換えによって遺伝子座内に導入されているためのいずれか)を使用することができる。
好適なキメラポリペプチドのいくつかの例としては、限定されないが、以下のポリペプチドの組み合わせが挙げられる:ジンクフィンガーDNA結合ポリペプチド;FokIヌクレアーゼポリペプチド;TALEドメイン;ロイシンジッパー;転写因子DNA結合モチーフ;例えば限定されないが、TALEN、リコンビナーゼ(例えば、Cre、Hin、RecA、Tre、およびFLPリコンビナーゼ)、RNA誘導CRISPR/Cas9、メガヌクレアーゼから単離されたDNA認識および/または切断ドメイン、ならびに当業者に既知の他のドメイン。特定の例としては、部位特異的DNA結合ポリペプチドおよびヌクレアーゼポリペプチドを含むキメラタンパク質が挙げられる。キメラポリペプチドは、キメラポリペプチドを目的の特定のヌクレオチド配列に標的とするように、キメラポリペプチド内に含まれるDNA結合ポリペプチドの認識配列を改変するために当業者に既知の方法によって操作され得る。
キメラポリペプチドは、DNA結合ドメイン(例えば、ジンクフィンガー、TALエフェクタードメインなど)、およびヌクレアーゼ(切断)ドメインを含むことができる。切断ドメインは、DNA結合ドメイン、例えば、ジンクフィンガーDNA結合ドメインおよびヌクレアーゼからの切断ドメイン、またはTALEN DNA結合ドメインおよび切断ドメイン、またはメガヌクレアーゼDNA結合ドメインおよび異なるヌクレアーゼからの切断ドメインに対して異種であり得る。異種切断ドメインは、任意のエンドヌクレアーゼまたはエキソヌクレアーゼから得ることができる。切断ドメインを誘導することができる例示的なエンドヌクレアーゼとしては、制限エンドヌクレアーゼおよびホーミングエンドヌクレアーゼが挙げられるが、これらに限定されない。例えば、2002−2003 Catalogue,New England Biolabs,Beverly,Mass.、およびBelfort et al.(1997)Nucleic Acids Res.25:3379−3388を参照されたい。DNAを切断する追加の酵素が既知である(例えば、51ヌクレアーゼ、マングビーンヌクレアーゼ、膵臓DNAse I、マイクロコッカルヌクレアーゼ、酵母HOエンドヌクレアーゼ、Linn et al.(eds.)Nucleases,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1993を参照)。これらの酵素(またはそれらの機能的断片)のうちの1つ以上を、切断ドメインおよび切断ハーフドメインの供給源として使用することができる。
同様に、切断ハーフドメインは、切断活性のために二量体化を必要とする、上述の任意のヌクレアーゼまたはその一部分に由来することができる。一般に、融合タンパク質が切断ハーフドメインを含む場合、切断には2つの融合タンパク質が必要である。代替的に、2つの切断ハーフドメインを含む単一のタンパク質を使用することができる。2つの切断ハーフドメインは、同じエンドヌクレアーゼ(またはその機能的断片)に由来し得るか、または各切断ハーフドメインは、異なるエンドヌクレアーゼ(またはその機能的断片)に由来し得る。加えて、2つの融合タンパク質の標的部位は、好ましくは互いに関連して配置され、それにより2つの融合タンパク質のそれぞれの標的部位への結合が、互いに空間的配向で切断ハーフドメインを配置し、これが例えば二量体化によって、切断ハーフドメインが機能的切断ドメインを形成することを可能にする。したがって、標的部位の近縁は、5〜8ヌクレオチドまたは15〜18ヌクレオチドによって分離され得る。しかしながら、任意の整数のヌクレオチド、またはヌクレオチド対は、2つの標的部位間(例えば、2〜50ヌクレオチド対以上)に介在することができる。一般に、切断部位は、標的部位間にある。
制限エンドヌクレアーゼ(制限酵素)は、多くの種に存在し、(認識部位で)DNAに配列特異的に結合し、例えば、1つ以上の外因性配列(ドナー/導入遺伝子)が結合(標的)部位またはその付近に組み込まれるように、結合部位またはその付近でDNAを切断することができる。ある特定の制限酵素(例えば、IIS型)は、認識部位から除去された部位でDNAを切断し、分離可能な結合および切断ドメインを有する。例えば、IIS型酵素Fok Iは、一方の鎖上のその認識部位から9ヌクレオチド、他方の鎖上のその認識部位から13ヌクレオチドで、DNAの二本鎖切断を触媒する。例えば、米国特許第5,356,802号、同第5,436,150号、および同第5,487,994号、ならびにLi et al.(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:4275−4279、Li et al.(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:2764−2768、Kim et al.(1994a)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:883−887、Kim et al.(1994b)J.Biol.Chem.269:31,978−31,982を参照されたい。したがって、融合タンパク質は、少なくとも1つのIIS型制限酵素由来の切断ドメイン(または切断ハーフドメイン)と、操作されても操作されなくてもよい、1つ以上のジンクフィンガー結合ドメインと、を含むことができる。
切断ドメインが結合ドメインから分離可能である例示的なIIS型制限酵素は、Fok Iである。この特定の酵素は、二量体として活性である。Bitinaite et al.(1998)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 95:10,570−10,575。したがって、本開示の目的のために、開示される融合タンパク質に使用されるFok I酵素の部分は、切断ハーフドメインと見なされる。したがって、ジンクフィンガー−Fok I融合体を使用した細胞配列の標的二本鎖切断および/または標的置換のために、各々がFokI切断ハーフドメインを含む2つの融合タンパク質を使用して、触媒活性切断ドメインを再構築することができる。代替的に、DNA結合ドメインおよび2つのFok I切断ハーフドメインを含有する単一のポリペプチド分子を使用することもできる。
切断ドメインまたは切断ハーフドメインは、切断活性を保持するか、または機能的切断ドメインを形成するために多量体化(例えば、二量体化)する能力を保持するタンパク質の任意の部分であり得る。
例示的なIIS型制限酵素は、米国特許公開第2007/0134796号に記載されている。追加の制限酵素はまた、分離可能な結合および切断ドメインを含有し、これらは本開示によって企図される。例えば、Roberts et al.(2003)Nucleic Acids Res.31:418−420を参照されたい。
切断ドメインは、例えば、米国特許公開第2005/0064474号、同第2006/0188987号、および同第2008/0131962号に記載されるように、ホモ二量体化を最小化または防止する1つ以上の操作された切断ハーフドメイン(二量体化ドメイン突然変異体とも称される)を含むことができる。
代替的に、ヌクレアーゼは、いわゆる「分割酵素」技術を使用して、核酸標的部位でインビボで組み立てられ得る(例えば、米国特許公開第20090068164号を参照)。そのような分割酵素の成分は、別個の発現構築物上で発現されてもよく、または、個々の成分が、例えば、自己切断2AペプチドまたはIRES配列によって分離される1つのオープンリーディングフレーム内で連結され得る。成分は、個々のジンクフィンガー結合ドメインまたはメガヌクレアーゼ核酸結合ドメインのドメインであり得る。
ジンクフィンガーヌクレアーゼ
キメラポリペプチドは、外因性核酸またはドナーDNAが組み込まれ得る標的部位特異的二本鎖DNA切断を送達するように設計され得る、カスタム設計のジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)を含むことができる(米国特許公開第2010/0257638号を参照)。ZFNは、制限エンドヌクレアーゼ(例えば、FokI)からの非特異的切断ドメインおよびジンクフィンガーDNA結合ドメインポリペプチドを含有するキメラポリペプチドである。例えば、Huang et al.(1996)J.Protein Chem.15:481−9、Kim et al.(1997a)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:3616−20、Kim et al.(1996)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 93:1156−60、Kim et al.(1994)Proc Natl.Acad.Sci.USA 91:883−7、Kim et al.(1997b)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:12875−9、Kim et al.(1997c)Gene 203:43−9、Kim et al.(1998)Biol.Chem.379:489−95、Nahon and Raveh(1998)Nucleic Acids Res.26:1233−9、Smith et al.(1999)Nucleic Acids Res.27:674−81を参照されたい。ZFNは、非正準ジンクフィンガーDNA結合ドメインを含むことができる(米国特許公開第2008/0182332号を参照)。DNAを切断し、二本鎖切断を導入するために、FokI制限エンドヌクレアーゼは、ヌクレアーゼドメインを介して二量体化しなければならない。したがって、そのようなエンドヌクレアーゼ由来のヌクレアーゼドメインを含有するZFNはまた、標的DNAを切断するためにヌクレアーゼドメインの二量体化を必要とする。Mani et al.(2005)Biochem.Biophys.Res.Commun.334:1191−7、Smith et al.(2000)Nucleic Acids Res.28:3361−9。ZFNの二量体化は、2つの隣接する、反対に配向されたDNA結合部位によって促進することができる。Id。
宿主の少なくとも1つのANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座への外因性核酸の部位特異的組み込みのための方法は、宿主の細胞にZFNを導入することを含み得、ZFNは、標的ヌクレオチド配列を認識してそれに結合し、標的ヌクレオチド配列は、宿主の少なくとも1つのANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座内に含まれる。ある特定の例では、標的ヌクレオチド配列は、少なくとも1つのANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座以外の任意の他の位置で宿主のゲノム内に含まれない。例えば、ZFNのDNA結合ポリペプチドは、(例えば、ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座を配列決定することによって)少なくとも1つのANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座内で同定された標的ヌクレオチド配列を認識し、それに結合するように操作され得る。宿主の細胞にZFNを導入することを含む、宿主の少なくとも1つのANPEP、CD163、またはSIGLEC1性能遺伝子座への外因性核酸の部位特異的組み込みのための方法はまた、細胞に外因性核酸を導入することを含んでもよく、少なくとも1つのANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座を含む宿主の核酸への外因性核酸の組み換えは、ZFNの標的配列への部位特異的認識と結合(およびその後のANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座を含む核酸の切断)によって促進される。
ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座における組み込みのための任意選択の外因性核酸
ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座における組み込みのための外因性核酸としては、少なくとも1つのANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座における部位特異的組み込みのための外因性核酸、例えば限定されないが、ORF、標的化エンドヌクレアーゼをコードするヌクレオチド配列を含む核酸、および前述のいずれかまたは両方のうちの少なくとも1つを含むベクターが挙げられる。したがって、特定の核酸は、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、構造的ヌクレオチド配列、および/またはDNA結合ポリペプチド認識および結合部位を含む。
部位特異的統合のための任意選択の外因性核酸分子
上述のように、外因性配列(「ドナー配列」または「ドナー」または「導入遺伝子」とも呼ばれる)の挿入は、例えば、ポリペプチドの発現、突然変異体遺伝子の補正、または野生型遺伝子の発現の増加のために提供される。ドナー配列は、典型的には、それが配置されるゲノム配列と同一ではないことが容易に明らかになるであろう。ドナー配列は、目的の場所で効率的な相同性指向性修復(HDR)を可能にするために、相同性の2つの領域に隣接する非相同性配列を含有することができる。追加的に、ドナー配列は、細胞クロマチンにおける目的の領域と相同でない配列を含有するベクター分子を含むことができる。ドナー分子は、細胞クロマチンと相同性のいくつかの不連続領域を含有することができる。例えば、通常、目的の領域に存在しない配列の標的挿入のために、当該配列は、ドナー核酸分子内に存在し、目的の領域内の配列と相同性の領域に隣接することができる。
ドナーポリヌクレオチドは、DNAまたはRNA、一本鎖または二本鎖であり得、直鎖状または環状形態で細胞に導入することができる。例えば、米国特許公開第2010/0047805号、同第2011/0281361号、同第2011/0207221号、および同第2013/0326645号を参照されたい。直鎖状形態で導入される場合、ドナー配列の末端は、当業者に既知の方法によって(例えば、エキソヌクレアーゼ分解から)保護され得る。例えば、1つ以上のジデオキシヌクレオチド残基が直鎖状分子の3´末端に付加され、かつ/または自己相補性オリゴヌクレオチドが一方または両方の末端にライゲーションされる。例えば、Chang et al.(1987)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:4959−4963、Nehls et al.(1996)Science 272:886−889を参照されたい。外因性ポリヌクレオチドを分解から保護するための追加の方法としては、限定されないが、末端アミノ基(複数可)の付加、および例えば、ホスホロチオエート、ホスホラミデート、およびO−メチルリボースまたはデオキシリボース残基などの修飾ヌクレオチド間結合の使用が挙げられる。
ポリヌクレオチドは、例えば、複製起点、プロモーター、および抗生物質抵抗性をコードする遺伝子などの追加の配列を有するベクター分子の一部として細胞内に導入することができる。さらに、ドナーポリヌクレオチドは、裸の核酸として導入され得るか、リポソームもしくはポロキサマーなどの薬剤と複合体化された核酸として導入され得るか、またはウイルス(例えば、アデノウイルス、AAV、ヘルペスウイルス、レトロウイルス、レンチウイルス、およびインテグラーゼ欠陥レンチウイルス(IDLV))によって送達され得る。
ドナーは、概して、その発現が組み込み部位における内因性プロモーター、すなわち、ドナーが組み込まれる内因性遺伝子(例えば、ANPEP、CD163、またはSIGLEC1)の発現を駆動するプロモーターによって駆動されるように組み込まれる。しかしながら、ドナーは、プロモーターおよび/またはエンハンサー、例えば、構成的プロモーター、または誘導性もしくは組織特異的プロモーターを含んでもよいことが明らかとなる。
さらに、発現には必要ではないが、外因性配列はまた、転写または翻訳調節配列、例えば、プロモーター、エンハンサー、インシュレーター、内部リボソーム進入部位、2Aペプチドをコードする配列、および/またはポリアデニル化シグナルを含み得る。
ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座を修飾するために、部位特異的に少なくとも1つのANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座に組み込まれ得る外因性核酸としては、例えば限定されないが、目的のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む核酸、農学的遺伝子を含む核酸、RNAi分子をコードするヌクレオチド配列を含む核酸、またはANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子を破壊する核酸が挙げられる。
外因性核酸は、ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座を修飾するために、ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座に組み込むことができ、核酸は、目的のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含み、それによりそのヌクレオチド配列は、ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子座からの宿主内で発現される。いくつかの実施例では、目的のポリペプチド(例えば、外来タンパク質)は、市販量の目的のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列から発現されている。そのような実施例では、目的のポリペプチドは、宿主細胞、組織、またはバイオマスから抽出され得る。
標的化エンドヌクレアーゼをコードするヌクレオチド配列を含む核酸分子
標的化エンドヌクレアーゼをコードするヌクレオチド配列は、標的化エンドヌクレアーゼ内に含まれるポリペプチドをコードする天然ヌクレオチド配列の操作(例えば、ライゲーション)によって操作され得る。例えば、DNA結合ポリペプチドを含むタンパク質をコードする遺伝子のヌクレオチド配列は、DNA結合ポリペプチドに対応する遺伝子のヌクレオチド配列を同定するために検査され得、そのヌクレオチド配列は、DNA結合ポリペプチドを含む標的化エンドヌクレアーゼをコードするヌクレオチド配列のエレメントとして使用され得る。代替的に、例えば、遺伝子コードの変性に従って、標的化エンドヌクレアーゼのアミノ酸配列を使用して、標的化エンドヌクレアーゼをコードするヌクレオチド配列を推定してもよい。
標的化エンドヌクレアーゼをコードするヌクレオチド配列を含む例示的な核酸分子において、ヌクレアーゼポリペプチドをコードする第1のポリヌクレオチド配列の最後のコドン、およびDNA結合ポリペプチドをコードする第2のポリヌクレオチド配列の第1のコドンは、例えば、イントロンまたは「STOP」をコードすることなく、任意の数のヌクレオチド三重鎖によって分離され得る。同様に、DNA結合ポリペプチドをコードする第1のポリヌクレオチド配列をコードするヌクレオチド配列の最後のコドン、およびヌクレアーゼポリペプチドをコードする第2のポリヌクレオチド配列の第1のコドンは、任意の数のヌクレオチド三重鎖によって分離されてもよい。ヌクレアーゼポリペプチドをコードする第1のポリヌクレオチド配列、およびDNA結合ポリペプチドをコードする第2のポリヌクレオチド配列の最後のコドン(すなわち、核酸配列中の3´末端)は、位相レジスタにおいて、それに直接連続するさらなるポリヌクレオチドコード配列の第1のコドンと融合され得るか、または合成ヌクレオチドリンカー(例えば、融合を達成するために使用され得るヌクレオチドリンカー)によってコードされるような短いペプチド配列以下のペプチド配列によって分離され得る。そのようなさらなるポリヌクレオチド配列の例として、例えば限定されないが、タグ、標的化ペプチド、および酵素切断部位が挙げられる。同様に、第1および第2のポリヌクレオチド配列の5´末端(核酸配列中)の第1のコドンは、位相レジスタにおいて、それに直接隣接するさらなるポリヌクレオチドコード配列の最後のコドンと融合されてもよく、または短いペプチド配列だけでそこから分離されてもよい。
標的化エンドヌクレアーゼにおける機能性ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列(例えば、DNA結合ポリペプチドおよびヌクレアーゼポリペプチド)を分離する配列は、例えば、任意の配列からなり得、その結果、コードされるアミノ酸配列は、標的化エンドヌクレアーゼの翻訳を著しく改変する可能性が低い。既知のヌクレアーゼポリペプチドおよび既知のDNA結合ポリペプチドの自律性のため、介在する配列は、これらの構造のそれぞれの機能を干渉しない。
他のノックアウト方法
当該技術分野で既知の様々な他の技法を使用して、ノックアウト動物を作製するために遺伝子を不活性化する、および/または核酸構築物を動物に導入してファウンダー動物を産生し、ノックアウトまたは核酸構築物がゲノムに組み込まれる動物株を作製することができる。そのような技法としては、限定されないが、原核マイクロインジェクション(米国特許第4,873,191号)、生殖細胞株へのレトロウイルス媒介遺伝子移入(Van der Putten et al.(1985)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 82,6148−1652)、胚幹細胞への遺伝子標的化(Thompson et al.(1989)Cell 56,313−321)、胚のエレクトロポレーション(Lo(1983)Mol.Cell.Biol.3,1803−1814)、精子媒介遺伝子移入(Lavitrano et al.(2002)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 99,14230−14235、Lavitrano et al.(2006)Reprod.Fert.Develop.18,19−23)、および体細胞、例えば、卵丘もしくは乳房細胞、または成体、胎児、もしくは胚幹細胞のインビトロ形質転換、続いて核移植(Wilmut et al.(1997)Nature 385,810−813およびWakayama et al.(1998)Nature 394,369−374)が挙げられる。原核マイクロインジェクション、精子媒介遺伝子移入、および体細胞核移入は、特に有用な技法である。ゲノム修飾された動物は、その生殖系細胞を含むすべての細胞が修飾を有する動物である。その修飾においてモザイクである動物を産生する方法を使用する場合、動物は、近交系であってもよく、ゲノム修飾された子孫が選択されてもよい。クローニングは、例えば、その細胞が胚盤胞状態で修飾される場合にモザイク動物を作製するために使用され得るか、または単一細胞が修飾される場合にゲノム修飾が行われ得る。性的に成熟しないように修飾された動物は、使用される特定のアプローチに応じて、修飾のためにホモ接合またはヘテロ接合であり得る。特定の遺伝子がノックアウト修飾によって不活性化される場合、ホモ接合性が通常必要となる。特定の遺伝子がRNA干渉または優性陰性戦略によって不活性化される場合、ヘテロ接合性は、しばしば十分である。
典型的には、胚/接合体マイクロインジェクションでは、核酸構築物またはmRNAが受精卵に導入され、1つまたは2つの細胞受精卵が、精子頭からの遺伝子材料を含有する核構造として使用され、卵子は、原形質内で可視である。原核段階受精卵は、インビトロまたはインビボで得ることができる(すなわち、ドナー動物の卵管から外科的に回収される)。インビトロ受精卵は、以下のように産生することができる。例えば、ブタ卵巣は、屠場で収集し、輸送中22〜28℃で維持することができる。卵巣は、濾胞吸引のために洗浄および単離することができ、4〜8mmの範囲の濾胞は、18ゲージ針を使用し、真空下で50mLの円錐形遠心管に吸引することができる。濾胞液および吸引された卵母細胞は、市販のTL−HEPES(Minitube、Verona、Wis.)で予備フィルターを通して洗い流すことができる。コンパクトな卵丘に囲まれた卵母細胞を選択し、38.7℃および5%のCOで加湿空気中でおよそ22時間、0.1mg/mLのシステイン、10ng/mLの表皮成長因子、10%のブタ卵胞液、50μMの2−メルカプトエタノール、0.5mg/mLのcAMP、それぞれ10IU/mLの妊馬血清ゴナドトロピン(PMSG)、およびヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)が補充されたTCM−199卵母細胞成熟培地(Minitube,Verona,Wis.)に配置することができる。その後、卵母細胞を、cAMP、PMSG、またはhCGを含有しない新鮮なTCM−199成熟培地に移動させ、さらに22時間インキュベートすることができる。成熟卵母細胞は、0.1%ヒアルロニダーゼ中で1分間ボルテックスすることによって、それらの卵丘細胞を除去することができる。
ブタの場合、成熟卵母細胞は、Minitube5ウェル受精皿中の500μLのMinitube PORCPRO IVF培地系(Minitube,Verona,Wis.)において受精することができる。インビトロ受精(IVF)の準備として、採取したばかりの雄ブタ精液または凍結した雄ブタ精液を洗浄し、PORCPRO IVF培地中で40万個の精子に再懸濁させることができる。精子濃度は、コンピューター支援精液分析(SPERMVISION、Minitube,Verona,Wis.)によって分析することができる。最終インビトロ授精は、雄ブタに応じて、およそ40の運動精子/卵母細胞の最終濃度で10μL体積で実施できる。すべての受精卵母細胞は、5.0%のCO雰囲気中38.7℃で6時間インキュベートすることができる。授精の6時間後、推定接合体をNCSU−23中で2回洗浄し、0.5mLの同じ培地に移動させることができる。このシステムは、10〜30%の多精子受精率で、ほとんどの雄ブタにわたって日常的に20〜30%の胚盤胞を産生することができる。
直鎖状核酸構築物またはmRNAは、原核の1つにまたは細胞質に注入することができる。次いで、注入された卵をレシピエント雌に(例えば、レシピエント雌の卵管に)移し、レシピエント雌において発育させて、トランスジェニックまたは遺伝子編集動物を産生することができる。特に、インビトロ受精卵は、15,000×gで5分間遠心分離して堆積脂質に分離することができ、原核の可視化を可能にする。胚は、Eppendorf FEMTOJETインジェクターを使用して注入することができ、胚盤胞形成まで培養することができる。胚切断および胚盤胞形成の速度および品質を記録することができる。
胚は、非同期レシピエントの子宮に外科的に移入することができる。典型的には、100〜200個(例えば、150〜200個)の胚は、5.5インチのTOMCAT(登録商標)カテーテルを使用して卵管の膨大部−峡部接合部に堆積することができる。手術後、妊娠のリアルタイム超音波検査を実施することができる。
体細胞核移入において、胚芽細胞、胎児線維芽細胞、成体耳線維芽細胞、または上記の核酸構築物を含む顆粒球細胞などのトランスジェニックまたは遺伝子編集細胞を切除卵母細胞に導入して、複合細胞を確立することができる。卵母細胞は、極性体付近の部分的透明帯切開法によって、次いで解離領域で細胞質を押し出すことによって切除することができる。典型的には、鋭い傾斜した先端を有する注入ピペットを使用して、減数分裂2で停止した切除卵母細胞にトランスジェニックまたは遺伝子編集細胞を注入する。いくつかの記法において、減数分裂2で停止した卵母細胞は、卵子と称される。ブタまたはウシ胚を産生した後(例えば、卵母細胞を融合および活性化することによって)、胚は、活性化の約20〜24時間後にレシピエント雌の卵管に移される。例えば、Cibelli et al.(1998)Science 280,1256−1258および米国特許第6,548,741号、同第7,547,816号、同第7,989,657号、または同第6,211,429号を参照されたい。ブタについては、レシピエント雌は、胚の移入のおよそ20〜21日後に妊娠を確認することができる。
標準的な繁殖技法を使用して、初期のヘテロ接合ファウンダー動物から不活性化された遺伝子に対してホモ接合性である動物を作成することができる。しかしながら、ホモ接合性は必要とされない場合がある。本明細書に記載される遺伝子編集ブタは、目的の他のブタと繁殖させることができる。
遺伝子編集動物が生成されると、内因性核酸の不活性化は、標準的な技法を使用して評価することができる。初期スクリーニングは、不活性化が行われたか否かを決定するためにサザンブロット分析によって達成することができる。サザン分析の説明については、Sambrook et al.,1989,Molecular Cloning,A Laboratory Manual,second edition,Cold Spring Harbor Press,Plainview;N.Y.のセクション9.37〜9.52を参照されたい。ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技法はまた、初期スクリーニングPCRにおいて使用することができ、PCRは、標的核酸が増幅される手順または技法を指す。一般に、目的の領域の末端またはそれ以降の配列情報を用いて、増幅されるテンプレートの反対側の鎖と配列が同一であるかまたは類似するオリゴヌクレオチドプライマーを設計する。PCRは、DNAならびにRNA(全ゲノムDNAまたは全細胞RNA由来の配列を含む)からの特定の配列を増幅するために使用することができる。プライマーは、典型的には14〜40ヌクレオチド長であるが、10ヌクレオチド〜数百ヌクレオチド長の範囲であってもよい。PCRは、例えば、PCR Primer:A Laboratory Manual,ed.Dieffenbach and Dveksler,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1995に記載されている。核酸はまた、リガーゼ連鎖反応、鎖置換増幅、自己持続的配列複製、または核酸配列に基づく増幅によって増幅することもできる。例えば、Lewis(1992)Genetic Engineering News 12,1、Guatelli et al.(1990)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:1874、およびWeiss(1991)Science 254:1292を参照されたい。胚盤胞段階では、胚を、PCR、サザンハイブリダイゼーション、およびスプリンケレットPCRによる分析のために個々に処理することができる(例えば、Dupuy et al.Proc Natl Acad Sci USA(2002)99:4495を参照)。
干渉RNA
様々な干渉RNA(RNAi)系が既知である。二本鎖RNA(dsRNA)は、相同遺伝子転写産物の配列特異的分解を誘導する。RNA誘導サイレンシング複合体(RISC)は、dsRNAを小21〜23ヌクレオチド低分子干渉RNA(siRNA)に代謝する。RISCは、二本鎖RNAse(dsRNAse、例えば、Dicer)およびssRNAse(例えば、Argonaut 2またはAgo2)を含有する。RISCは、切断可能な標的を見出すためのガイドとしてアンチセンス鎖を利用する。siRNAおよびmicroRNA(miRNA)の両方が既知である。遺伝子編集された動物における遺伝子を不活性化する方法は、標的遺伝子および/または核酸の発現が低減されるように、標的遺伝子および/または核酸に対するRNA干渉を誘導することを含む。
例えば、外因性核酸配列は、ポリペプチドをコードする核酸に対してRNA干渉を誘導することができる。例えば、標的DNAに相同な二本鎖低分子干渉RNA(siRNA)または低分子ヘアピンRNA(shRNA)を使用して、そのDNAの発現を低減することができる。siRNAのための構築物は、例えば、Fire et al.(1998)Nature 391:806、Romano and Masino(1992)Mol.Microbiol.6:3343、Cogoni et al.(1996)EMBO J.15:3153、Cogoni and Masino(1999)Nature 399:166、Misquitta and Paterson(1999)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 96:1451、およびKennerdell and Carthew(1998)Cell 95:1017に記載されるように産生され得る。shRNAの構築物は、McIntyre and Fanning(2006)BMC Biotechnology 6:1によって記載されるように産生することができる。一般に、shRNAは、相補領域を含有する一本鎖RNA分子として転写され、短いヘアピンをアニールして形成することができる。
特定の遺伝子に指向された単一の個々の機能的siRNAまたはmiRNAを見出す確率は高い。例えば、siRNAの特定の配列の予測可能性は、約50%であるが、それらのうちの少なくとも1つが有効であることを十分に確信して、いくつかの干渉RNAを作製してもよい。
インビトロ細胞、インビボ細胞、またはANPEP、CD163、またはSIGLEC1をコードする遺伝子に対して指向されるRNAiを発現する家畜動物などの遺伝子編集された動物を使用することができる。RNAiは、例えば、siRNA、shRNA、dsRNA、RISC、およびmiRNAからなる群から選択され得る。
誘導系
誘導系を使用して、ANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子を不活性化することができる。遺伝子の不活性化の空間的および時間的制御を可能にする様々な誘導系が既知である。いくつかは、ブタ動物においてインビボで機能することが証明されている。
誘導系の一例は、核酸の転写を調節するために使用することができるテトラサイクリン(tet)−オンプロモーター系である。この系において、突然変異したTetリプレッサー(TetR)は、単純ヘルペスウイルスVP 16トランス活性化タンパク質の活性化ドメインに融合して、tetまたはドキシサイクリン(dox)によって調節されるテトラサイクリン制御転写活性化剤(tTA)を作成する。抗生物質の非存在下では、転写は最小限であるが、tetまたはdoxの存在下では、転写が誘導される。代替の誘導系としては、エクジソン系またはラパマイシン系が挙げられる。エクジソンは、その産生がエクジソン受容体のヘテロ二量体および超音波遺伝子(USP)の生成物によって制御される昆虫脱皮ホルモンである。発現は、エクジソンまたはムリステロンAなどのエクジソンの類似体での処置によって誘導される。誘導系を誘発するために動物に投与される薬剤は、誘導剤と称される。
テトラサイクリン誘導系およびCre/loxPリコンビナーゼ系(構成的または誘導性のいずれか)は、より一般的に使用される誘導系のうちにある。テトラサイクリン誘導系は、テトラサイクリン制御トランスアクチベーター(tTA)/リバースtTA(rtTA)を伴う。インビボでこれらの系を使用する方法は、遺伝子編集された動物の2つの系統を生成することを伴う。1つの動物系統は、選択されたプロモーターの制御下でアクチベーター(tTA、rtTA、またはCreリコンビナーゼ)を発現する。別の系統の動物は、目的の遺伝子(または改変される遺伝子)の発現が、tTA/rtTAトランスアクチベーターの標的配列の制御下にある(またはloxP配列に隣接している)アクセプターを発現する。動物のうちの2匹を交配させることで、遺伝子発現の制御をもたらす。
テトラサイクリン依存性調節系(tet系)は、2つの成分、すなわち、テトラサイクリン依存性様式で下流cDNAの発現を制御するテトラサイクリン制御トランスアクチベーター(tTAまたはrtTA)およびtTA/rtTA依存性プロモーターに依存する。テトラサイクリンまたはその誘導体(ドキシサイクリンなど)が存在しない場合、tTAは、tetO配列に結合し、tTA依存性プロモーターの転写活性化を可能にする。しかしながら、ドキシサイクリンの存在下では、tTAは、その標的と相互作用することができず、転写は生じない。テトラサイクリンまたはドキシサイクリンが転写下方制御を可能にするため、tTAを使用するtet系は、tet−OFFと称される。テトラサイクリンまたはその誘導体の投与は、インビボでの導入遺伝子発現の時間的制御を可能にする。rtTAは、ドキシサイクリンの不在下では機能しないが、トランス活性化のためのリガンドの存在を必要とするtTAの変異体である。したがって、このtet系は、tet−ONと呼ばれる。tet系は、例えば、レポーター遺伝子、癌遺伝子、またはシグナル伝達カスケードに関与するタンパク質をコードするいくつかの導入遺伝子の誘導性発現のためにインビボで使用されている。
Cre/lox系は、2つの遠隔Cre認識配列、すなわちloxP部位間の交差による部位特異的組み換えを触媒する、Creリコンビナーゼを使用する。2つのloxP配列間に導入されるDNA配列(floxed DNAと称される)は、Cre媒介組み換えによって切除される。(組織もしくは細胞特異的プロモーターを用いた)空間制御、または(誘導系を用いた)時間制御のいずれかを使用して、トランスジェニックおよび/または遺伝子編集動物におけるCre発現の制御は、2つのloxP部位間のDNA切除の制御をもたらす。1つの用途は、コンディショナル遺伝子不活性化(コンディショナルノックアウト)のためである。別のアプローチは、タンパク質過剰発現のためのアプローチであり、floxed停止コドンは、プロモーター配列と目的のDNAとの間に挿入される。遺伝子編集された動物は、Creが発現されるまで導入遺伝子を発現せず、floxed停止コドンの切除につながる。この系は、Bリンパ球における組織特異的発癌および制御された抗原受容体発現に適用されている。誘導性Creリコンビナーゼも開発されている。誘導性Creリコンビナーゼは、外因性リガンドの投与によってのみ活性化される。誘導性Creリコンビナーゼは、元のCreリコンビナーゼおよび特異的リガンド結合ドメインを含有する融合タンパク質である。Creリコンビナーゼの機能活性は、融合タンパク質中のこの特異的ドメインに結合することができる外部リガンドに依存する。
インビトロ細胞、インビボ細胞、または誘導系の制御下でANPEP、CD163、またはSIGLEC1遺伝子を含む家畜動物などの遺伝子編集された動物を使用することができる。動物の染色体修飾は、ゲノムまたはモザイクであり得る。誘導系は、例えば、Tet−On、Tet−Off、Cre−lox、およびHif1αからなる群から選択され得る。
ベクターおよび核酸
ノックアウト目的のため、遺伝子の不活性化のため、遺伝子の発現を得るため、または他の目的のために、様々な核酸を細胞に導入してもよい。本明細書で使用される場合、核酸という用語は、DNA、RNA、および核酸類似体、ならびに二本鎖または一本鎖(すなわち、センスまたはアンチセンス一本鎖)である核酸を含む。核酸類似体は、塩基部分、糖部分、またはリン酸骨格で修飾されて、例えば、核酸の安定性、ハイブリダイゼーション、または溶解性を改善することができる。塩基部分における修飾は、デオキシチミジンの場合デオキシウリジン、ならびにデオキシシチジンの場合5−メチル−2´−デオキシシチジンおよび5−ブロモ−2´−ドキシシチジンを含む。糖部分の修飾は、リボース糖の2´ヒドロキシルの修飾を含み、2´−O−メチルまたは2´−O−アリル糖を形成する。デオキシリボースホスフェート骨格は、モルホリノ核酸を産生するように修飾することができ、各塩基部分は、6員のモルホリノ環またはペプチド核酸に連結され、デオキシリン酸骨格が偽ペプチド骨格に置き換えられ、4つの塩基が保持される。Summerton and Weller(1997)Antisense Nucleic Acid Drug Dev.7(3):187、およびHyrup et al.(1996)Bioorgan.Med.Chem.4:5を参照されたい。加えて、デオキシリン酸塩骨格は、例えば、ホスホロチオエートまたはホスホロジチオエート骨格、ホスホロアミダイト、またはアルキルホスホトリエステル骨格と置き換えることができる。
標的核酸配列は、プロモーターなどの調節領域に作動可能に連結され得る。調節領域は、ブタ調節領域であり得るか、または他の種由来であり得る。本明細書で使用される場合、作動可能に連結されるとは、標的核酸の転写を可能にするかまたは容易にするような方法で、核酸配列に対する調節領域の位置付けを指す。
任意のタイプのプロモーターは、標的核酸配列に作動可能に連結され得る。プロモーターの例としては、限定されないが、組織特異的プロモーター、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、および特定の刺激に応答性または非応答性のプロモーターが挙げられる。好適な組織特異的プロモーターは、β細胞における核酸転写物の優先発現をもたらし得、例えば、ヒトインスリンプロモーターを含む。他の組織特異的プロモーターは、例えば、肝細胞または心臓組織において優先的な発現をもたらし得、それぞれ、アルブミンまたはα−ミオシン重鎖プロモーターを含み得る。有意な組織または時間的特異性を有しない核酸分子の発現を促進するプロモーターを使用することができる(すなわち、構成的プロモーター)。例えば、βアクチンプロモーター、例えば、ニワトリβアクチン遺伝子プロモーター、ユビキチンプロモーター、ミニCAGプロモーター、グリセルアルデヒド−3−リン酸脱水素酵素(GAPDH)プロモーター、または3−リン酸グリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーター、ならびにウイルスプロモーター、例えば、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(HSV−TK)プロモーター、SV40プロモーター、またはサイトメガロウイルス(CMV)プロモーターを使用することができる。例えば、ニワトリβアクチン遺伝子プロモーターとCMVエンハンサーとの融合は、プロモーターとして使用することができる。例えば、Xu et al.(2001)Hum.Gene Ther.12:563、およびKiwaki et al.(1996)Hum.Gene Ther.7:821を参照されたい。
核酸構築物において有用であり得る追加の調節領域としては、ポリアデニル化配列、翻訳制御配列(例えば、内部リボソーム侵入セグメント、IRES)、エンハンサー、誘導性エレメント、またはイントロンが挙げられるが、これらに限定されない。そのような調節領域は、転写、mRNAの安定性、翻訳効率などに影響を与えることによって発現を増加させ得るが、必要ではない場合がある。そのような調節領域は、所望に応じて核酸構築物に含まれて、細胞(複数可)における核酸の最適な発現を得ることができる。しかしながら、そのような追加の要素なしに、十分な発現を得ることができる場合がある。
シグナルペプチドまたは選択可能なマーカーをコードする核酸構築物が使用され得る。シグナルペプチドは、コードされたポリペプチドが特定の細胞位置(例えば、細胞表面)に指向されるように使用することができる。選択可能なマーカーの非限定的な例としては、ピューロマイシン、ガンシクロビル、アデノシンデアミナーゼ(ADA)、アミノグリコシドホスホトランスフェラーゼ(neo、G418、APH)、ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)、ヒグロマイシン−B−ホスホトランスフェラーゼ、チミジンキナーゼ(TK)、およびキサンチン−グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(XGPRT)が挙げられる。そのようなマーカーは、培養物中の安定した形質転換体を選択するのに有用である。他の選択可能なマーカーとしては、緑色蛍光タンパク質または黄色蛍光タンパク質などの蛍光ポリペプチドが挙げられる。
選択可能なマーカーをコードする配列は、例えば、CreまたはFlpなどのリコンビナーゼの認識配列に隣接することができる。例えば、選択可能なマーカーを、loxP認識部位(Creリコンビナーゼによって認識される34bp認識部位)またはFRT認識部位に隣接させて、選択可能なマーカーを構築物から切り出すことができる。Cre/lox技術のレビューについては、Orban,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.(1992)89:6861およびBrand and Dymecki,Dev.Cell(2004)6:7を参照されたい。選択可能なマーカー遺伝子によって中断されたCreまたはFlp活性化導入遺伝子を含有するトランスポゾンを使用して、導入遺伝子の条件付き発現を有する動物を得ることもできる。例えば、マーカー/導入遺伝子の発現を駆動するプロモーターは、F0動物(例えば、ブタ)におけるマーカーのユビキタスまたは組織特異的発現をもたらすであろうユビキタスまたは組織特異的のいずれかであり得る。導入遺伝子の組織特異的活性化は、例えば、マーカー中断導入遺伝子をユビキタスに発現するブタを、組織特異的様式でCreもしくはFlpを発現するブタに交配することによって、またはマーカー中断導入遺伝子を組織特異的様式で発現するブタを、CreもしくはFlpリコンビナーゼをユビキタスに発現するブタに交配することによって達成することができる。導入遺伝子の制御された発現またはマーカーの制御された切除は、導入遺伝子の発現を可能にする。
外因性核酸は、ポリペプチドをコードすることができる。ポリペプチドをコードする核酸配列は、コードされたポリペプチドの後続の操作を容易にする(例えば、局在化または検出を容易にする)ように設計された「タグ」をコードするタグ配列を含むことができる。タグ配列は、コードされたタグがポリペプチドのカルボキシルまたはアミノ末端のいずれかに位置するように、ポリペプチドをコードする核酸配列に挿入され得る。符号化タグの非限定的な例としては、グルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)およびFLAG(商標)タグ(Kodak,New Haven,Conn.)が挙げられる。
核酸構築物は、SssI CpGメチラーゼ(New England Biolabs,Ipswich,Mass.)を使用してメチル化することができる。一般に、核酸構築物は、緩衝液中のS−アデノシルメチオニンおよびSssI CpG−メチラーゼとともに37℃でインキュベートすることができる。ハイパーメチル化は、1単位のHinP1Iエンドヌクレアーゼで1時間、37℃でインキュベートし、アガロースゲル電気泳動によってアッセイすることによって確認することができる。
核酸構築物は、様々な技法を使用して、例えば、卵母細胞または卵子などの生殖細胞、前駆細胞、成体幹細胞または胚幹細胞、原始生殖細胞、PK−15細胞などの腎臓細胞、島細胞、β細胞、肝臓細胞、または真皮線維芽細胞などの線維芽細胞を含む、任意のタイプの胚細胞、胎児細胞、または成体動物細胞に導入することができる。技術の非限定的な例としては、トランスポゾン系、細胞に感染し得る組み換えウイルス、あるいは細胞に核酸を送達することができるリポソーム、またはエレクトロポレーション、マイクロインジェクション、もしくはリン酸カルシウム沈殿などの他の非ウイルス方法の使用が挙げられる。
トランスポゾン系において、核酸構築物の転写単位、すなわち、外因性核酸配列に作動可能に連結された調節領域は、トランスポゾンの反転反復に隣接している。核酸をマウス、ヒト、およびブタ細胞を含む細胞に導入するために、例えば、Sleeping Beauty(米国特許第6,613,752号および米国公開第2005/0003542号を参照)、Frog Prince(Miskey et al.(2003)Nucleic Acids Res.31:6873)、Tol2(Kawakami(2007)Genome Biology 8(Suppl.1):S7、Minos(Pavlopoulos et al.(2007)Genome Biology 8(Suppl.1):S2)、Hsmar1(Miskey et al.(2007))Mol Cell Biol.27:4589)、およびPassportを含むいくつかのトランスポゾン系が開発された。Sleeping Beautyトランスポゾンが特に有用である。トランスポサーゼは、タンパク質として送達することができる、外因性核酸と同じ核酸構築物上でコードすることができる、別個の核酸構築物上に導入することができる、またはmRNA(例えば、インビトロで転写され、キャップされたmRNA)として提供することができる。
インスレーター配列はまた、外因性核酸の発現を維持し、宿主遺伝子の望ましくない転写を阻害するために、核酸構築物に含まれてもよい。例えば、米国公開第2004/0203158号を参照されたい。典型的には、インスレーター配列は、転写ユニットの各側面に隣接し、トランスポゾンの逆方向反復の内部にある。インスレーター配列の非限定的な例としては、マトリックス結合領域(MAR)型インスレーター配列およびボーダー型インスレーター配列が挙げられる。例えば、米国特許第6,395,549号、同第5,731,178号、同第6,100,448号、および同第5,610,053号、ならびに米国公開第2004/0203158号を参照されたい。
核酸をベクターに組み込むことができる。ベクターは、担体から標的DNAに移動するように設計された任意の特定のDNAセグメントを含む広義用語である。ベクターは、エピソーム、プラスミド、またはさらにはウイルス/ファージDNAセグメントなどのゲノムまたは他の標的DNA配列へのDNA挿入をもたらすために必要な成分のセットである、発現ベクターまたはベクター系と称され得る。動物における遺伝子送達に使用されるウイルスベクター(例えば、レトロウイルス、アデノ随伴ウイルス、および組み込みファージウイルス)、ならびに非ウイルスベクター(例えば、トランスポゾン)などのベクター系は、2つの基本的成分を有する:1)DNA(またはcDNAに逆転写されるRNA)で構成されるベクター、ならびに2)トランスポサーゼ、リコンビナーゼ、またはベクターおよびDNA標的配列の両方を認識し、ベクターを標的DNA配列に挿入する他のインテグラーゼ酵素。ベクターは、最も多くの場合、1つ以上の発現制御配列を含む1つ以上の発現カセットを含有し、発現制御配列は、別のDNA配列またはmRNAの転写および/または翻訳をそれぞれ制御および調節するDNA配列である。
多くの異なるタイプのベクターが既知である。例えば、プラスミドおよびウイルスベクター、例えば、レトロウイルスベクターは、既知である。哺乳類発現プラスミドは、典型的には、複製起点、好適なプロモーターおよび任意のエンハンサー、必要なリボソーム結合部位、ポリアデニル化部位、スプライスドナーおよびアクセプター部位、転写終結配列、ならびに5´隣接非転写配列を有する。ベクターの例としては、プラスミド(別のタイプのベクターの担体であってもよい)、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス(AAV)、レンチウイルス(例えば、修飾HIV−1、SIV、またはFIV)、レトロウイルス(例えば、ASV、ALV、またはMoMLV)、およびトランスポゾン(例えば、Sleeping Beauty、P要素、Tol−2、Frog Prince、piggyBac)が挙げられる。
本明細書で使用される場合、核酸という用語は、例えば、cDNA、ゲノムDNA、合成(例えば、化学的に合成された)DNA、ならびに天然に存在するおよび化学的に修飾された核酸、例えば、合成塩基または代替骨格を含む、RNAおよびDNAの両方を指す。核酸分子は、二本鎖または一本鎖(すなわち、センスまたはアンチセンス一本鎖)であり得る。
ファウンダー動物、動物系統、形質、および生殖
ファウンダー動物は、本明細書に記載されるクローニングおよび他の方法によって産生され得る。ファウンダーは、接合体または初代細胞がホモ接合修飾を受ける場合のように、遺伝子改変のためにホモ接合性であり得る。同様に、ヘテロ接合性であるファウンダーを作製することもできる。ANPEPタンパク質をコードする遺伝子に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む動物の場合、ファウンダーは、好ましくはヘテロ接合性である。ファウンダーは、ゲノム修飾されてもよく、つまり、ゲノム内のすべての細胞が修飾を受けていることを意味する。ファウンダーは、典型的には胚盤胞段階で、ベクターが胚内の複数の細胞のうちの1つに導入されるときに起こり得るように、修飾のためのモザイクであり得る。モザイク動物の子孫を試験して、ゲノム修飾された子孫を同定してもよい。動物系統は、修飾を一貫して発現する異種またはホモ接合子孫を有する、性的にまたは補助生殖技法によって再現することができる動物のプールが作成されたときに確立される。
家畜において、多くのアレルは、生産形質、体型形質、作業性形質、および他の機能性形質などの様々な形質に関連付けられることが既知である。熟練者は、これらの形質をモニターし、定量化することに慣れている。例えば、Visscher et al.,Livestock Production Science,40(1994)123−137、米国特許第7,709,206号、US2001/0016315、US2011/0023140、およびUS2005/0153317。動物系統は、生産形質、体型形質、作業性形質、繁殖形質、母性形質、および疾患抵抗性形質からなる群の形質から選択される形質を含み得る。さらなる形質としては、組み換え遺伝子産物の発現が挙げられる。
所望の形質(複数可)を有する動物は、それらの性成熟を防止するように修飾され得る。動物は成熟するまで無菌であるため、動物の発散を制御する手段として性成熟を調節することが可能である。したがって、1つ以上の形質を有するように繁殖または修飾された動物は、レシピエントが動物を繁殖させ、その形質の価値を自身に充当するリスクを低減したレシピエントに提供することができる。例えば、動物のゲノムを修飾することができ、修飾は、性成熟遺伝子の不活性化を含み、野生型動物における性成熟遺伝子は、性成熟に対して選択的な因子を発現する。動物は、化合物を投与して、遺伝子の発現の喪失によって引き起こされる欠損を修復して、動物における性成熟を誘導することによって治療することができる。
性成熟を誘導するために化合物の投与を必要とする動物の繁殖は、治療施設で有利に達成され得る。処置施設は、一貫した動物を効率的に産生するために、十分に制御されたストックに対して標準化されたプロトコルを実装することができる。動物の子孫は、飼育される複数の位置に分散され得る。したがって、農場および農家(牧場および牧場主を含む用語)は、特定の範囲の年齢および/または重量および/または形質を有する所望の数の子孫を注文し、所望の時間および/または場所にそれらを送達させることができる。レシピエント、例えば、農家は、次いで、動物を飼育し、それらを所望に応じて市場に送達することができる。
不活性化性成熟遺伝子を有する遺伝子編集された家畜動物は、(例えば、1つ以上の位置に、複数の農場に)送達することができる。動物は、約1日〜約180日の間の年齢を有することができる。動物は、1つ以上の形質(例えば、所望の形質もしくは高値形質もしくは新規形質もしくは組み換え形質を発現する形質)を有することができる。
本発明を詳細に説明した後、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、修飾および変形が可能であることが明らかであろう。
本発明をさらに例示するために、以下の非限定的な実施例が提供される。
実施例1〜3は、それらのCD163遺伝子に修飾染色体配列を有するブタの生成、およびそのようなブタのPRRSV感染に対する抵抗性を説明する。実施例4は、SIGLEC1ノックアウトブタの生成を説明する。実施例5および6は、それらのANPEP遺伝子に修飾染色体配列を有するブタの生成、ならびにそのようなブタのTGEVに対する抵抗性を説明する。実施例7は、CD163、SIGLEC1、およびANPEPから選択される少なくとも2つの遺伝子における染色体修飾のためにヘテロ接合性のブタの生成を説明する。実施例8は、実施例7で生成されたブタが、CD163、SIGLEC1、およびANPEPから選択される少なくとも2つの遺伝子において染色体修飾に対してホモ接合性の動物を生成するためにどのように使用されるか、ならびにそのような動物が、TGEVおよびPRRSVに対する抵抗性についてどのように試験されるかを説明する。
実施例1:インビトロ由来卵母細胞および胚から遺伝子操作されたブタを産生するためのCRISPR/Cas9系の使用
ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、転写アクチベーター様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)、およびクラスター化して規則的な配置の短い回文配列反復(CRISPR)/CRISPR関連(Cas9)系内の成分などのホーミングエンドヌクレアーゼを説明する最近の報告は、ブタにおける遺伝子操作(GE)が現在、より効率的であり得ることを示唆している。標的ホーミングエンドヌクレアーゼは、ゲノム内の特定の位置で二本鎖切断(DSB)を誘導し得、ドナーDNAが提供される場合、非相同末端結合(NHEJ)によるランダム突然変異または相同組み換え(HR)の刺激のいずれかを引き起こすことができる。HRを介したゲノムの標的修飾は、ドナーDNAが標的化ヌクレアーゼとともに提供される場合、ホーミングエンドヌクレアーゼで達成することができる。体細胞に特定の修飾を導入した後、これらの細胞を使用して、SCNTを介して様々な目的のGEブタを産生した。したがって、ホーミングエンドヌクレアーゼは、GEブタを生成する際に有用なツールである。異なるホーミングエンドヌクレアーゼの中で、それが防御機構として使用される原核生物から適合されるCRISPR/Cas9系は、有効なアプローチであるように見える。自然において、Cas9系は、3つの成分、標的配列に相補的な領域(シス抑制RNA[crRNA])、crRNAに相補的な領域(トランス活性化crRNA[tracrRNA])を含有するRNA、およびこの複合体中の酵素タンパク質成分Cas9を含有するRNA(約20塩基)を必要とする。単一のガイドRNA(gRNA)を構築して、塩基対のcrRNAおよびtracrRNAの役割を果たすことができる。gRNA/タンパク質複合体は、ゲノムを走査し、crRNA/gRNAに相補的な領域でDSBを触媒することができる。他の設計ヌクレアーゼとは異なり、目的の遺伝子を標的とするために必要な試薬を構築するように短いオリゴマーのみを設計する必要がある一方で、ZFNおよびTALENを組み立てるために一連のクローニングステップが必要である。
遺伝子破壊のための現在の標準的な方法とは異なり、設計されたヌクレアーゼの使用は、GEの出発物質として接合体を使用する機会を提供する。家畜における遺伝子破壊のための標準的な方法は、培養細胞におけるHR、およびその後の体細胞核移入(SCNT)による胚の再構築を伴う。SCNTを介して産生されたクローン動物は、発達不良の兆候を示すことがあるため、SCNT/GEファウンダーの子孫は、典型的には、ファウンダー動物が実験に使用された場合に生じる可能性のある混乱するSCNT異常および表現型を避けるために研究に使用される。齧歯類と比較して妊娠期間が長く、ブタの住居コストが高くなることを考慮すると、繁殖の必要性が低減するために時間とコストのメリットがある。最近の報告書は、ブタ接合体へのZFNおよびTALENの直接注入が、内因性遺伝子を破壊し、所望の突然変異を有する子ブタを産生する可能性があることを実証した。しかしながら、約10%の子ブタのみが、標的遺伝子の両アレル修飾を示し、一部の子ブタは、モザイク遺伝子型を呈した。最近の記事は、CRISPR/Cas9系が、発生中の胚における突然変異を誘発し、ZFNまたはTALENよりも高い効率でGEブタを産生することができることを実証した。しかしながら、CRISPR/Cas9系から産生されたGEブタは、モザイク遺伝子型も有した。加えて、上記の研究はすべて、実験のためにインビボ由来の接合体を使用し、これは十分な数の接合体を得るために労働集約および多数の経産ブタを必要とする。
本実施例は、インビトロ由来の接合体の注入および体細胞の修飾に続くSCNTの両方を介してGEブタを生成する際にCRISPR/Cas9系を使用するための効率的なアプローチを説明する。2つの内因性遺伝子(CD163およびCD1D)および1つの導入遺伝子(eGFP)を標的とし、それぞれSCNTまたはRNA注入にはインビトロ由来の卵母細胞または接合体のみを使用した。CD163は、ブタ産業に著しい経済損失をもたらすことが既知であるウイルスである、ブタ繁殖・呼吸障害症候群ウイルスによる生産的感染に必要であると思われる。CD1Dは、非古典的な主要組織適合性複合体タンパク質と見なされ、不変のナュラルキラーT細胞への脂質抗原の提示に関与する。これらの遺伝子を欠くブタは、農業および生物医学のモデルとなるように設計された。eGFP導入遺伝子を、事前の概念実証および方法の最適化の標的として使用した。
材料および方法
化学物質および試薬。別段の記載がない限り、本研究で使用される化学物質はすべて、Sigmaから購入された。
特定のCRISPRを構築するためのgRNAの設計
ガイドRNAを、野生型CD163に固有であり、ドメインスワップ標的化ベクター(後述)中に存在しないCD163のエクソン7内の領域に対して設計し、それによりCRISPRは、野生型CD163内でDSBをもたらすが、ドメインスワップ標的化ベクター中ではDSBをもたらさない。標的化ベクターが、S.pyogenes(Spy)プロトスペーサー隣接モチーフ(PAM)を改変する単一ヌクレオチド多型(SNP)を導入する4つの場所のみが存在した。以下を含む4つの標的すべてを選択した:
Figure 2021521844
PAMは、各gRNAにおける太字フォントによって同定することができる。
CD1D突然変異について、CRISPR標的の検索は、一次転写物の最初の1000bp以内のコード鎖に任意に限定された。しかしながら、RepeatMasker[26](「Pig」反復ライブラリ)は、一次転写物の塩基943から始まる反復要素を同定した。次いで、CRISPR標的の検索は、一次転写物の最初の942bpに限定された。最後のSpy PAMが塩基873に位置するため、検索は、一次転写物の最初の873bpにさらに限定された。第1の標的(CRISPR4800)は、それが、一次転写物(
Figure 2021521844
(配列番号5))中の塩基42に位置する開始コドンと重複するために選択された。任意に選択された領域(
Figure 2021521844
(配列番号6)および
Figure 2021521844
(配列番号7))内の第1の選択に対して最も遠位であったため、2つの追加の標的(CRISPR5620および5626)を選択した。これらの標的は重複する。開始コドンに関連して、最も近位のSpy PAMは、視覚的評価によって決定されるように、広範囲にホモポリマー配列を含有する単純な配列に位置した。第4の標的(CRISPR5350)を選択したのは、第1の標的選択と関連して、広範なホモポリマー領域(
Figure 2021521844
(配列番号8))を含有しない最も近位の標的であったためである。設計されたcrRNAの特異性は、GenBankにおいて類似のブタ配列を検索することによって確認された。オリゴヌクレオチド(表2)をアニールし、2つの発現カセット、ヒトコドン最適化S.pyogenes(hSpy)Cas9、およびキメラガイドRNAを含有するp330Xベクターにクローニングした。P330Xを、BbsI(New England Biolabs)で、Zhang実験プロトコル(http://www.addgene.org/crispr/zhang/)に従って消化した。
eGFPを標的とするために、eGFPコード配列を標的とする2つの特異的gRNAを、eGFP開始コドンの最初の60bp内で設計した。eGFP1およびeGFP2 gRNAの両方が、アンチセンス鎖上にあり、eGFP1は、開始コドンを直接標的とした。eGFP1 gRNA配列は、
Figure 2021521844
(配列番号9)であり、eGFP2 gRNA配列は、
Figure 2021521844
(配列番号10)であった。
Figure 2021521844
CD163およびCD1D遺伝子のドナーDNAの合成
ブタCD163およびCD1Dの両方を、後のトランスフェクションのために使用されるであろう胎児線維芽細胞から単離されたDNAからPCRによって増幅し、標的化ベクターとトランスフェクションされた細胞株との間の同種適合を確実にした。簡潔には、順方向プライマーCTCTCCCTCACTCTAACCTACTT(配列番号11)および逆方向プライマーTATTTCTCTCACATGGCCAGTC(配列番号12)を使用するLA Taq(Clontech)を使用して、CD163の9538bp断片を増幅した。断片をDNA配列で検証し、ドメインスワップ標的化ベクターを構築するために使用した(図1)。このベクターは、エクソン11由来のヒトCD163Lと同じアミノ酸配列をコードするように、エクソン7内に33個の点突然変異を含んでいた。置換エクソンは、315bpであった。加えて、後続のイントロンを、Cre−リコンビナーゼ(Cre)で除去することができ、保持されたloxP部位を内包するときに以前に正常なスプライシングを実証した選択可能なマーカー遺伝子を収容した修飾ミオスタチンイントロンBで置き換えた(Wells、未発表の結果)。構築物の長アームは、3469bpであり、ドメインスワップDSエクソンを含んでいた。短アームは、1578bpであり、エクソン7および8を含んでいた(図1、パネルB)。このプラスミドを使用して、第1のトランスフェクション実験におけるエクソン7のコード領域の置き換えを試み、選択可能なマーカー(G418)を介した標的化事象の選択を可能にした。標的化が生じる場合、Cre−リコンビナーゼによりマーカーを欠失させることができる。次いで、CD163 DS標的化ベクターを、Cre欠失できないNeoで破壊されたSIGLEC1遺伝子を既に含有する細胞株とともに使用するように修飾した。この標的化ベクターでは、Neoカセット、loxPおよびミオスタチンイントロンBを除去し、DSエクソンのみをWT長および短アームで残した(図1、パネルC)。
ブタCD1Dのゲノム配列を、順方向プライマーCTCTCCCTCACTCTAACCTACTT(配列番号13)および逆方向プライマーGACTGGCCATGTGAGAGAAATA(配列番号14)を使用してLAタグで増幅し、8729bp断片を得た。断片をDNA配列決定し、図2に示される標的化ベクターを構築するために使用した。Neoカセットは、ホスホグリセロールキナーゼ(PGK)プロモーターの制御下にあり、選択のために導入されたloxP配列に隣接している。構築物の長アームは4832bpであり、短アームは3563bpであり、エクソン6および7を含んでいた。成功したHRが発生した場合、エクソン3、4、および5が除去され、Neoカセットに置き換えられる。NHEJ修復が誤って発生した場合、エクソン3は中断される。
胎児線維芽細胞収集
ブタ胎児組織を妊娠35日目に収集して、細胞株を作成した。大きな白色家畜雑種から、2つの野生型(WT)雄および雌胎児線維芽細胞株を確立した。これらの研究には、Neoカセット(SIGLEC1−/−遺伝子)を含有するように以前に修飾された雄および雌胎児線維芽細胞も使用した。胎児線維芽細胞を、わずかな修飾を加えて記載のとおりに収集し、各胎児からの組織ミンチを、20mLの消化培地(200単位/mLのコラーゲナーゼおよび25Kunitz単位/mLのDNAseIが補充された、L−グルタミンおよび1g/LのD−グルコース[Cellgro]を含有するダルベッコ改変イーグル培地[DMEM])中、38.5℃で5時間消化した。消化後、胎児線維芽細胞を洗浄し、DMEM、15%ウシ胎児血清(FBS)、および40μg/mLのゲンタマイシンで培養した。一晩培養後、細胞をトリプシン処理し、10%ジメチルスルホキシドでFBS中のアリコート中−80℃で凍結して、液体窒素中に保存した。
細胞トランスフェクションおよび遺伝子型決定
トランスフェクション条件は、実質的に、以前に報告されたとおりであった。ドナーDNAを、常に1μgの一定量で、様々な量のCRISPR/Cas9プラスミド(以下に列挙する)とともに使用した。トランスフェクションの前に、ドナーDNAをMLUI(CD163)(NEB)またはAFLII(CD1D)(NEB)で直鎖状にした。確立された細胞株の性別は、トランスフェクションの前に先に記載されたPCRによって決定した。雄細胞株および雌細胞株の両方をトランスフェクトし、トランスフェクション間で一緒にゲノム修飾データを分析した。同様の継代数(2〜4)の胎児線維芽細胞株を2日間培養し、15%のFBS、2.5ng/mLの塩基性線維芽細胞増殖因子、および10mg/mLのゲンタマイシンが補充された、L−グルタミンおよび1g/LのD−グルコース(Cellgro)を含有するDMEM中で75%〜85%の培養密度に成長させた。線維芽細胞をリン酸緩衝生理食塩水(PBS)(Life Technologies)で洗浄し、トリプシン化した。細胞が分離するとすぐに、細胞をエレクトロポレーション培地(75%細胞塩[120mMのKCl、0.15mMのCaCl、10mMのKHPO、pH7.6、5MmのMgCl])および25%のOpti−MEM(LifeTechnologies)で洗い流した。細胞濃度は、血球測定器を使用して定量化した。細胞を600×gで5分間ペレット化し、1×10の濃度でエレクトロポレーション培地に再懸濁した。各エレクトロポレーションは、250VでBTX ECM2001を通じて投与される3つの(1ミリ秒)矩形波パルスを有する2mmギャップキュベット中の200μLの細胞を使用した。エレクトロポレーション後、細胞を上述のDMEM中に再懸濁した。選択のために、トランスフェクションの24時間後に600μg/mLのG418(Life Technologies)を添加し、培地を7日目に変更した。トランスフェクション後、14日目にコロニーを採取した。G418選択を使用した場合、胎児線維芽細胞を10,000細胞/プレートで、G418選択を使用しなかった場合、50細胞/プレートで播種した。胎児線維芽細胞コロニーを、オートクレーブ真空グリースによって各コロニーの周囲に密封された10mmのオートクレーブクローニングシリンダーを適用することによって収集した。コロニーをPBSで洗い流し、トリプシンを介して収穫し、次いでDMEM培養培地に再懸濁した。再懸濁したコロニーの一部(1/3)を96ウェルPCRプレートに移し、残りの(2/3)細胞を24ウェルプレートのウェル内で培養した。細胞ペレットを6μLの溶解緩衝液(40mMのトリス、pH8.9、0.9%のTriton X−100、0.4mg/mLのプロテイナーゼK[NEB])に再懸濁し、細胞溶解のために65℃で30分間インキュベートし、続いて85℃で10分間インキュベートしてプロテイナーゼKを不活性化した。
DSならびに大小の欠失についてのPCRスクリーニング
HR指向性修復の検出。ロングレンジPCRを使用して、CD163またはCD1Dのいずれかの突然変異を同定した。3つの異なるPCRアッセイを使用して、HR事象を同定した。ドナーDNA内のCD163またはCD1D配列から右側または左側の内因性CD163またはCD1D配列に及ぶ領域のPCR増幅、ならびに設計されたドナーDNAを包含するCD163またはCD1Dの大領域を増幅したロングレンジPCR。外因性Neo配列の付加から生じる、1.8kb(CD1D)または3.5kb(CD163)のいずれかのPCR生成物のサイズの増加は、遺伝子のHR指向性修復の証拠とみなされた。すべてのPCR条件には、95℃で2分間の初期変性、続いて94℃で30秒、50℃で30秒、および68℃で7〜10分の33サイクルが含まれた。製造者の推奨に従って、すべてのアッセイにLA taqを使用した。プライマーを表3に示す。
Figure 2021521844
小欠失アッセイ(NHEJ)。CRISPR/Cas9系によって導入された突出切断部位に隣接するCD163またはCD1DのPCR増幅によって、小さな欠失を決定した。アンプリコンのサイズは、CD163およびCD1Dについてそれぞれ435bpおよび1244bpであった。胚および胎児線維芽細胞の両方からの溶解物を、LA taqでPCR増幅した。アッセイのPCR条件は、95℃で2分間の初期変性、続いて94℃で30秒、56℃で30秒、および72℃で1分の33サイクルであった。トランスフェクト細胞の遺伝子型決定のために、アガロースゲル電気泳動によってPCRアンプリコンを分離することによって、挿入および欠失(INDEL)を同定した。胚遺伝子型決定のために、結果として生じるPCR生成物をその後、PCRで使用される順方向プライマーを使用して小欠失を同定するためにDNA配列決定した。プライマー情報を表4に示す。
Figure 2021521844
体細胞核移入(SCNT)
SCNT胚を産生するために、地域の屠場からの経産ブタ由来卵母細胞(ART,Inc.)または未経産ブタ由来卵母細胞のいずれかを使用した。経産ブタ由来卵母細胞を、成熟培地(2.9mMのHepes、5μg/mLのインスリン、10ng/mLの表皮成長因子[EGF]、0.5μg/mLのブタ卵胞刺激ホルモン[p−FSH]、0.91mMのピルビン酸塩、0.5mMのシステイン、10%のブタ卵胞液、および25ng/mLのゲンタマイシンを含むTCM−199)中で一晩出荷し、24時間後に新鮮な培地に移した。40〜42時間の成熟後、卵丘細胞を、0.1%ヒアルロニダーゼの存在下でボルテックスすることによって卵母細胞から除去した。インビトロ受精(IVF)のために、以下に記載されるように、未経産ブタ由来卵母細胞を成熟させた。操作中、卵母細胞を、7.0μg/mLのサイトカラシンBが補充された操作培地(0.6mMのNaHCO、2.9mMのHepes、30mMのNaCl、10ng/mLのゲンタマイシン、および3mg/mLのBSAを有するTCM−199[Life Technologies](浸透圧濃度305mOsm))中に配置した。おそらく第2分裂中期プレートを含有する隣接細胞質の一部分とともに極性体を除去し、ドナー細胞を薄いガラス毛細管を使用してペリビテリン空間内に配置した。次いで、再構築された胚を、BTX電気細胞マニピュレータ(Harvard Apparatus)を使用して、1.2kV/cmの2つのDCパルス(1秒間隔)で30秒間、融合培地(0.3Mのマンニトール、0.1mMのCaCl、0.1mMのMgCl、および0.5mMのHepes)中で融合させた。融合後、融合胚を200μMのチメロサールで10分間暗闇で、および8mMのジチオスレイトールで30分間完全に活性化した。次いで、前述のように、ヒストンデアセチラーゼ阻害剤である0.5μMのScriptaid(S7817;Sigma−Aldrich)を用いて、胚を修飾ブタ接合培地PZM3−MU1中で14〜16時間インキュベートした。
体外受精(IVF)
IVFについては、思春期前の未経産ブタ由来の卵巣を屠場(Farmland Foods Inc.)から得た。10mLのシリンジに取り付けられた18ゲージの皮下針を使用して、中サイズ(3〜6mm)の卵胞から未成熟卵母細胞を吸引した。次いで、均等に暗い細胞質を有する卵母細胞および無傷の周囲の卵丘細胞を、成熟のために選択した。約50個の卵丘卵母細胞複合体を、加湿空気中、3.05mMのグルコース、0.91mMのピルビン酸ナトリウム、0.57mMのシステイン、10ng/mLのEGF、0.5μg/mLの黄体形成ホルモン(LH)、0.5μg/mLのFSH、10ng/mLのゲンタマイシン(APP Pharm)、および0.1%のポリビニルアルコールを含む、500μLの成熟培地、TCM−199(Invitrogen)を含有するウェル中に42〜44時間、38.5℃、5%のCOで配置した。成熟の終わりに、0.1%のヒアルロニダーゼの存在下で3分間ボルテックスすることによって、周囲の卵丘細胞を卵母細胞から除去した。次いで、インビトロで成熟した卵母細胞を、25〜30個の卵母細胞群のIVF培地(113.1mMのNaCl、3mMのKCl、7.5mMのCaCl2、11mMのグルコース、20mMのトリス、2mMのカフェイン、5mMのピルビン酸ナトリウム、および2mg/mLのウシ血清アルブミン[BSA]を含有する修飾トリス緩衝培地)の50μL液滴に入れた。100μLの冷凍精液ペレットを、0.1%のBSAが補充された3mLのダルベッコPBS中で解凍した。冷凍WTまたは新鮮なeGFP精液のいずれかを、60%のPercoll中で20分間、6503gで洗浄し、遠心分離によって10分間修飾トリス緩衝培地中で洗浄した。いくつかの場合において、以前に記載されたeGFP導入遺伝子のために採取したばかりのヘテロ接合精液を、PBS中で3回洗浄した。次いで、精液ペレットをIVF培地で0.5×10細胞/mLに再懸濁した。50マイクロリットルの精液懸濁液を、卵母細胞を有する液滴に導入した。配偶子を、空気中の5%のCOの雰囲気中38.5℃で5時間、共インキュベートした。受精後、胚をPZM3−MU1中38.5℃および空気中5%のCOでインキュベートした。
胚移入
GE CD163またはCD1Dブタを産生するために生成された胚を、最初の発情後の1日目(SCNT)または6日目(接合体注入)のいずれかで代理母に移入した。6日目の移入について、接合体を、10ng/mLのps48(Stemgent,Inc.)の存在下でPZM3−MU1中でさらに5日間培養した。胚を、代理母の卵管の膨大部−狭部接合部に外科的に移入した。
CRISPR/Cas9系のRNAのインビトロ合成
インビトロ転写のためのテンプレートDNAを、PCRを使用して増幅した(表5)。細胞トランスフェクション実験に使用されるCRISPR/Cas9プラスミドは、PCRのテンプレートとして機能した。接合体においてCas9を発現させるために、mMESSAGE mMACHINE Ultraキット(Ambion)を使用してCas9のmRNAを産生した。次いで、ポリ(A)テーリングキット(Ambion)を使用して、ポリAシグナルをCas9 mRNAに添加した。CRISPRガイドRNAを、MEGAshortscript(Ambion)によって産生した。合成されたRNAの品質を1.5%アガロースゲル上で可視化し、次いで10ng/μLの最終濃度(gRNAおよびCas9の両方)まで希釈し、3μLのアリコートに分配した。
Figure 2021521844
接合体における設計されたCRISPR/Cas9系のマイクロインジェクション
Cas9およびgRNAをコードするメッセンジャーRNAを、FemtoJetマイクロインジェクター(Eppendorf)を使用して、受精後14時間の受精した卵母細胞の細胞質(推定接合体)に注入した。Nikon倒立顕微鏡(Nikon Corporation、Tokyo,Japan)の加熱したステージ上の操作培地でマイクロインジェクションを実施した。次いで、注入した接合体を、さらなる使用まで10ng/mLのps48でPZM3−MU1に移した。
統計解析
修飾ゲノムを有するコロニーの数を1として分類し、ゲノムの修飾のないコロニーを0として分類した。P値0.05が有意であると見なされるPROC GLM(SAS)を使用することによって、差異を決定した。平均を最小二乗平均として計算した。データは、数値平均±SEMとして提示される。
結果
体細胞におけるCD163およびCD1DのCRISPR/Cas9媒介ノックアウト
CD163を標的とする4つの異なるCRISPRプラスミド(ガイド10、131、256、および282)の効率を、2μg/μLのドナーDNAの量で試験した(表6)。CRISPR282は、CRISPR10および256処置よりも有意に多くの平均コロニー形成をもたらした(P<0.05)。上記のロングレンジPCRアッセイから、当初意図されていたとおりのDS〜HRの代わりに、503bp〜最大1506bpの範囲の大きな欠失が見出された(図3、パネルA)。これは、他のDNA編集系を用いた以前の報告では、ブタにおいてZFNを使用して6〜333bpのはるかに小さな欠失を示したため、予想されなかった。CRISPR10および4つすべてのCRISPRの混合物は、CRISPR256および282よりも修飾ゲノムを有するコロニーの数が多かった(表6、P<0.002)。CRISPR10およびNeoを含有するがCD163と相同性がないプラスミドによるトランスフェクションは、大きな欠失を提示するコロニーをもたらさなかった。興味深いことに、ドナーDNAをいかなるCRISPRも伴わずに導入したときに、1つのモノアレル欠失も検出された。このアッセイは、トランスフェクトされた体細胞内のアガロースゲル上で検出できなかった配列決定による任意の潜在的な小さな欠失がスクリーニングされなかったため、突然変異速度の過小評価を表す可能性が高い。
Figure 2021521844
最初の目標は、CD163のHRによるドメインスワップ(DS)標的化イベントを得ることであったが、CRISPRは、CD163を標的化する効率を増加させなかった。この標的化ベクターの種々の組み合わせは、従来のトランスフェクションによってHRによりCD163を修飾するために使用されており、3399コロニーをスクリーニングした後に標的化事象をもたらさなかったことに留意されたい(Whitworth and Prather、非公開結果)。CRISPR10およびDS標的化ベクターをドナーDNAとしてトランスフェクションすることによって導入しようとした33個すべての突然変異を含有するHRから生じる完全DSを用いて、2匹のブタを得た。
次に、薬物選択なしのCRISPR/Cas9誘発突然変異の効率を試験した。本研究で使用される胎児線維芽細胞株は、Neo抵抗性カセットの組み込みおよびSIGLEC1のノックアウトを既に有していた。CRISPR/Cas9とドナーDNAの比率が、ゲノム修飾を増加させるか、または高濃度で毒性効果をもたらすかどうかも試験した。前の実験では、それが多数の総コロニーおよび修飾ゲノムを有するコロニーのパーセンテージの増加をもたらしたため、この試験のためにCRISPR131を選択した。CRISPR131 DNAの量を3:1から20:1に増加させることは、胎児線維芽細胞生存率に有意な影響を及ぼさなかった。NHEJによって修飾されたゲノムを有するコロニーのパーセントは、様々なCRISPR濃度間で有意差はなかったが、10:1の比率で最も多くのNHEJを有した(表7、P=0.33)。ドナーDNAに対するCRISPR DNAの最も高い比率(20:1)であっても、HRは観察されなかった。
Figure 2021521844
この経験に基づいて、体細胞におけるCD1Dの標的破壊が試みられた。4つの異なるCRISPRを設計し、雄細胞および雌細胞の両方において試験した。CD1Dの修飾は、適用されたCRISPRのうちの3つから検出することができるが、CRISPR5350の使用は、アガロースゲル電気泳動によって検出するのに十分な大きさの欠失を有するCD1Dの修飾をもたらさなかった(表8)。興味深いことに、ドナーDNAが提供されたが、HRを通じて遺伝的変化は得られなかった。しかしながら、CD163ノックアウト実験と同様の大きな欠失が観察された(図3、パネルB)。ドナーDNAとともにCRISPR/Cas9を使用しなかった場合、大きな欠失を伴うCD1Dの標的修飾は検出されなかった。CRISPR/Cas9誘導標的化からのCD1Dの修飾は、細胞の雄コロニーおよび雌コロニーにおいてそれぞれ4/121および3/28であった。トランスフェクションデータには、アガロースゲル電気泳動によって検出可能なINDELのみが含まれた。
Figure 2021521844
GE細胞を使用したSCNTによるCD163およびCD1Dブタの産生
CD163またはCD1Dの修飾を提示する細胞をSCNTに使用して、CD163およびCD1Dノックアウトブタを産生した(図3)。CRISPR/Cas9系でトランスフェクトした雄および雌胎児線維芽細胞からのSCNT胚を用いて、7回の胚移入(CD163 表9)、6回の胚移入(CD163−Neoなし)、および5回の胚移入(CD1D)をレシピエント未経産ブタに実施した。レシピエント未経産ブタのうち6匹(CD163)、2匹(CD163−Neoなし)、および4匹(CD1D)(表10)は、期間まで妊娠したままであり、妊娠率は85.7%であった。それぞれ33.3%および80%である。CD163レシピエントのうち、5匹は帝王切開で健康な子ブタを分娩した。1匹(O044)は、自然に分娩した。同腹子の大きさは、1〜8であった。生後成長障害のため、4匹のブタを安楽死させた。重篤な口蓋裂のため、1匹の子ブタを安楽死させた。残りのすべての子ブタは、健康に見える(図3、パネルC)。図3、パネルBに記載されるCRISPR10およびドナーDNAでトランスフェクトした胎児線維芽細胞から得られた雄子ブタの2同腹子は、CRISPR10に隣接するエクソン7において30bpの欠失、および前のイントロンの追加の1476bpの欠失を有し、したがって、CD163のイントロン6/エクソン7接合部を除去した(図3、パネルE)。遺伝子型および予測される翻訳を表11に要約する。以前に修飾されたSIGLEC1細胞のCD163−Neoなしトランスフェクションから1匹の雄子ブタおよび1匹の雌同腹子(4匹の子ブタ)を得た。SIGLEC1およびCD163については、5匹すべての子ブタをダブルノックアウトした。雄子ブタは、CD163の両アレル修飾を有し、一方のアレル上のエクソン7に28bpの欠失、およびエクソン7の部分欠失ならびにエクソン8の完全欠失を含む他方のアレルおよび進行するイントロン上に1387bpの欠失を有したため、イントロンエクソン接合部を除去した。雌子ブタは、一方のアレル上に11bpの挿入を伴う1382bpの欠失および他方のアレル上に1720bpのCD163の欠失を含む、CD163の両アレル突然変異を有した。CD163修飾および予測翻訳の要約は、表11に見出すことができる。CRISPR修飾によるCD1D修飾および予測翻訳の要約は、表12に見出すことができる。簡潔に述べると、1匹の雌および2匹の雄同腹子が生まれ、13匹の子ブタが生まれた。一匹の子ブタは、生後すぐに死亡した。13匹の子ブタのうちの12匹は、CD1Dの両アレル欠失またはホモ接合欠失のいずれかを含有した(図3、パネルF)。1匹の子ブタは、WTであった。
Figure 2021521844
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Figure 2021521844
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ブタ接合体におけるCRISPR/Cas9系の効率
CRISPR/Cas9系を使用した体細胞におけるCD163およびCD1Dの標的破壊に基づいて、このアプローチをブタ胚発生に適用した。まず、発生中の胚におけるCRISPR/Cas9系の有効性を試験した。eGFPを標的とするCRISPR/Cas9系を、eGFP導入遺伝子に対してヘテロ接合性の雄ブタ由来の精液で受精した接合体に導入した。注入後、eGFPを発現する後続の胚をモニターした。様々な濃度のCRISPR/Cas9系を試験し、送達されたCRISPR/Cas9系の細胞毒性を観察した(図4、パネルA);CRISPR/Cas9注入後の胚発生は、対照と比較して低かった。しかしながら、検査したCRISPR/Cas9のすべての濃度は、eGFP発現を有する胚がCRISPR/Cas9注入群において見出されなかったため、eGFPの修飾の生成に有効であった(図4、パネルB);非注入対照胚のうち、67.7%は緑色であり、eGFPの発現を示した。個々の胚盤胞を遺伝子型決定した場合、CRISPR結合部位付近の小さな突然変異を同定することが可能であった(図4、パネルC)。毒性および有効性に基づいて、10ng/μLのgRNAおよびCas9 mRNAを以下の実験に使用した。
CD163を標的とするように設計されたCRISPR/Cas9成分を推定接合体に導入したところ、後続の胚盤胞における遺伝子の標的編集が観察された。CD163の突然変異について個々の胚盤胞を遺伝子型決定したところ、すべての胚に特異的な突然変異が認められた(100%GE効率)。より重要なことに、ホモ接合または両アレル修飾で胚が見出され得る一方で(それぞれ8/18および3/18)(図5)、モザイク(単一アレル修飾)遺伝子型も検出された(4/18胚)。プールからのいくつかの胚(8/10)に、2ng/μLのCas9および10ng/μLのCRISPRを注入し、突然変異誘発の効率に差は見出されなかった。次に、インビトロ結果に基づいて、異なるgRNAを表す2つのCRISPRを導入して、胚発生中にCD163またはCD1Dを破壊し、標的遺伝子の特異的欠失を誘導した。その結果、2つのガイドを導入することによって、CD163およびCD1Dの設計された欠失を誘導することに成功することができた。設計された欠失は、導入された2つのガイド間のゲノム配列を除去する欠失として定義される。CD163を標的とする2つのCRISPRを受けた胚のうち、1つを除くすべての胚は、CD163の標的修飾をもたらした。加えて、13個の胚のうち5個は、CD163上に設計された欠失を有することが見出され(図6、パネルA)、13個の胚のうち10個は、ホモ接合または両アレル様式のいずれかでCD163の修飾を有するように見えた。すべての胚(23/23)がCD1Dの修飾を示したため、2つのCRISPRを用いたCD1Dの標的化も有効であった。しかしながら、CD1Dの設計された欠失は、2つの胚においてのみ見出すことができた(2/23)(図6、パネルB)。23個のうち5個は、モザイク遺伝子型を有することも見出されたが、残りの胚は、CD1Dのホモ接合または両アレル修飾のいずれかを有した。最後に、同じ胚内のCRISPR/Cas9系によって複数の遺伝子を標的とすることができるかどうかを試験した。この目的のために、CD163およびeGFPの両方を標的とすることを、ヘテロ接合eGFP精液で受精した接合体において実施した。注入した胚からの胚盤胞をCD163およびeGFPについて遺伝子型決定したところ、胚発生中にCD163およびeGFPが正常に標的とされたことが見出された。配列決定結果は、複数のCRISPRをCas9とともに導入することによって、複数の遺伝子を標的とすることができることを実証した(図6、パネルC)。
CRISPR/Cas9注入接合体からのCD163およびCD1D突然変異体の産生
前回のインビトロ試験の成功に基づいて、いくつかのCRISPR/Cas9注入された接合体を産生し、レシピエントあたり46〜55個の胚盤胞を移入した(この数は、インビトロ由来の胚からブタを産生するのに有効であることが示されているため)。4つの胚移入を実施し(CD163およびCD1Dについて各々2つ)、各修飾については妊娠を得た。CD163上に修飾を有する4匹の健康な子ブタを産生した(表9)。すべての子ブタ、レシピエント経産ブタID O083からの同腹子67は、CD163のホモ接合または両アレル修飾のいずれかを示した(図7)。2匹の子ブタは、送達された2つのCRISPRによるCD163の設計された欠失を示した。すべての子ブタは健康であった。CD1Dに関して、1回の妊娠はまた、4匹の子ブタ(レシピエント経産ブタ識別番号O165からの同腹子166)、1匹の雌および3匹の雄も産生した(表10)。1匹の子ブタ(166−1)は、開始コドンを含有するエクソン3を完全に除去した362bpの欠失を含む、CD1Dのモザイク突然変異を担持した(図8)。1匹の子ブタは、一方のアレルに2bpのミスマッチを伴う6bpの挿入を含み、他方のアレルに大きな欠失を伴っていた。追加の2匹の子ブタは、両アレル単一bpの挿入を有した。CD163について、モザイク突然変異は検出されなかった。
考察
GEブタの産生効率の向上は、農業およびバイオ医療のためにより多くのGEブタを提供することによって広範な影響を与える可能性がある。上述のデータは、CRISPR/Cas9系を使用することにより、特異的突然変異を有するGEブタを高効率で産生できることを示す。CRISPR/Cas9系を、体細胞および移植前胚の両方において遺伝子を編集するために適用することに成功した。
CRISPR/Cas9系を体細胞に導入した場合、NHEJによる標的遺伝子の標的破壊を誘導することに成功したが、HRによる標的化能力を増加させなかった。体細胞における個々のCRISPR/Cas9の標的化効率は可変であり、これは、ガイドの設計が標的化効率に影響を及ぼし得ることを示した。具体的には、CRISPR5350およびCas9を体細胞に導入したとき、CD1Dの標的修飾を見つけることは不可能であった。これは、ブタを産生する前に複数のgRNAを設計し、それらの効率を検証することが有益であり得ることを示唆している。ドナーDNAの存在によるHR指向性修復が欠如している理由はまだ不明である。CRISPRおよびドナーDNAでトランスフェクトした886コロニー(CD163およびCD1Dの両方)をスクリーニングした後、1つのコロニーのみが部分的HR事象の証拠を有した。結果は、CRISPR/Cas9系が導入されたドナーDNAと連携して標的遺伝子に予期しない大きな欠失を引き起こしたが、これらの2つの特定の標的化ベクターのHR効率を増加させなかったことを実証した。しかしながら、大きな欠失観察のための具体的な機序は既知ではない。我々のグループからの以前の報告では、ドナーDNAをZFNで効果的に使用して、HR指向性修復を誘導できることが示唆された。同様に、ドナーDNAをCRISPR/Cas9系で使用した場合、標的化効率の増加が見られたが、完全なHR指向性修復は観察されなかった。ZFNを使用する以前の研究では、ZFNによって誘導されたDSBの後に導入されたドナーDNAの部分的な組み換えが見出されたため、標的修飾は、HRおよびNHEJの組み合わせを通じて生じ得ることが観察された。1つの説明は、HRおよびNHEJ経路が独立していないが、ホーミングエンドヌクレアーゼによって誘導されたDSB後に修復プロセスを完了するために一緒に作用することができることであり得る。より高い濃度のCRISPRは、体細胞における標的化効率を向上させることができるが、これらの実験結果において統計学的差異は見出されなかった。これは、CRISPRがCRISPR/Cas9系における制限因子であることを示唆し得るが、さらなる検証が必要である。標的細胞を使用して、SCNTを介してGEブタを産生することに成功した。これはCRISPR/Cas9の適用が、クローニングされる細胞の能力に影響を与えないことを示す。健康上の問題のため、数匹の子ブタを安楽死させたが、これはSCNT由来の子ブタでは珍しくない。
CRISPR/Cas9系を接合体注入によって発生中の胚に導入すると、ほぼ100%の胚およびブタが標的遺伝子にINDELを含有し、この技術が胚発生中に非常に有効であることを実証した。この研究中に観察された効率は、胚発生中にホーミングエンドヌクレアーゼを利用した他の研究で報告された頻度を上回る。胚盤胞段階に到達する胚の数の減少は、本研究で導入されたCRISPR/Cas9の濃度が胚に毒性を有する可能性があることを示唆した。送達系のさらなる最適化は、胚の生存能を増加させ、したがって、プロセスの全体的な効率を改善し得る。ここで観察されるほぼ100%の突然変異誘発率は、ブタにおけるCRISPR/Cas9媒介ノックアウトにおける以前の報告とは異なっていたが、試験間の効率の差は、選択されたガイドと標的との組み合わせであり得る。本研究では、より低い濃度のCRISPR/Cas9(各10ng/μL)が、胚の発生およびGEブタの産生における突然変異の生成に有効であった。この濃度は、ブタ接合体において以前に報告された濃度よりも低い(Cas9は125ng/μLおよびCRISPRは12.5ng/μL)。より低いCRISPR/Cas9成分の濃度は、発生中の胚に過剰量の核酸を導入することが毒性となり得るため、発生中の胚に有益であり得る。いくつかのモザイク遺伝子型は、インビトロアッセイからCRISPR/Cas9注入胚に見られたが、アプローチを通して産生された1匹の子ブタのみがモザイク遺伝子型を有した。潜在的には、モザイク遺伝子型が、接合体においてCRISPR/Cas9系を使用する主なハードルであると考えられたため、CRISPR/Cas9成分を含む注入は、他のホーミングエンドヌクレアーゼの導入よりも有効であり得る。本結果によって実証されるCRISPR/Cas9系を使用する別の利点は、CRISPR/Cas9系を注入したIVF由来の接合体から産生されたCD163ノックアウトブタが失われなかったことであるが、SCNTから得られた数匹の子ブタは、数日後に安楽死された。これは、ノックアウトブタを生成する際にSCNTの必要性を回避するだけでなく、SCNTに関連する一般的な健康問題を克服する可能性があることを示唆している。接合体へのCRISPR/Cas9 mRNAの注入が最適化されたので、今後の実験にはドナーDNAの同時注入も含まれるであろう。
本研究は、2つのCRISPRとCas9を接合体に導入することにより、発生中の胚における染色体欠失を誘導し、意図される欠失、すなわち、2つのCRISPRガイド間の特異的欠失を有するブタを産生することができることを実証する。この設計された欠失は、NHEJによって引き起こされるランダムな事象に依存するのではなく、欠失のサイズを指定することが可能であるため、有益であり得る。具体的には、ホーミングエンドヌクレアーゼによって引き起こされる3の倍数のヌクレオチドの挿入/欠失が存在する場合、突然変異はむしろ、フレームシフトが発生しないため、低形質突然変異をもたらし得る。しかしながら、2つのCRISPRを導入することによって、より大きな欠失を引き起こすことが可能であり、これがより高い確率で非機能性タンパク質を生成する。興味深いことに、CD1D CRISPRは、CD163よりもゲノム内のより大きな面積にわたって設計され、CD163 CRISPR10と131との間に124bpの距離があり、CD1DについてはCRISPR4800と5350との間に550bpの距離があった。CRISPR間のより長い距離は、研究において示されるように、欠失の生成にあまり有効ではなかった。しかしながら、本研究は、限られた数の観察のみを含み、ここでは取り上げない個々のCRISPRの有効性を考慮する必要があるため、CRISPR間の距離と意図された欠失を引き起こす確率との間の関係を検証する必要がある。
CRISPR/Cas9系はまた、同じ胚内の2つの遺伝子を同時に標的化するのにも有効であり、唯一の追加のステップは、crRNAを有する1つの追加のCRISPRの導入であった。これは、他のホーミングエンドヌクレアーゼと比較して、複数の遺伝子を破壊する容易さを示す。これらの結果は、この技術が補償効果を有し得る遺伝子クラスターまたは遺伝子ファミリーを標的とするために使用され得ることを示唆し、したがって、すべての遺伝子が破壊されない限り、個々の遺伝子の役割を決定することが困難であることを証明する。結果は、体細胞における遺伝子標的化の効率を増加させることによって、および直接接合体注入によって、CRISPR/Cas9技術をGEブタの生成に適用することができることを実証する。
実施例2:CD163タンパク質をコードする遺伝子において修飾染色体配列を有するブタにおけるPRRSVに対する抵抗性の増加
ブタ繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(PRRSV)は、世紀の最後の四半世紀にわたってブタ業界を蹂躙してきた。本実施例において、CD163ヌル動物が、PRRSV感染のすべての特徴である感染、肺病理、ウイルス血症、または抗体産生の臨床的徴候を示さないことが示されている。PRRSV侵入メディエーターが確認されているだけでなく、同様に作成された動物が食品供給に入ることが許された場合、著しい経済的損失および動物の苦痛を防ぐための戦略が説明されている。
材料および方法
遺伝子型決定
遺伝子型決定は、DNA配列決定およびmRNA配列決定の両方に基づいた。雄親の遺伝子型は、一方のアレルにおいて11bpの欠失を有し、これを翻訳すると、ドメイン5に45個のアミノ酸を予測し、結果としてアミノ酸64で未成熟終止コドンをもたらした。他方のアレルにおいて、エクソン7に2bpの付加およびエクソン7の前のイントロンに377bpの欠失が存在し、これは翻訳されると、ドメイン5の最初の49個のアミノ酸を予測し、結果としてアミノ酸85で未成熟終止コードをもたらした。1匹の経産ブタは、一方のアレルにおいて7bpの付加を有し、これを翻訳すると、ドメイン5の最初の48個のアミノ酸を予測し、結果としてアミノ酸70で未成熟終止コドンをもたらした。他方のアレルは、特徴付けられておらず(A)、これは、PCRまたはロングレンジ6.3kbのPCRのいずれによってもエクソン7からのバンドが存在しなかったためであった。他の3匹の経産ブタはクローンであり、エクソン7における129bpの欠失を有し、ドメイン5由来の43アミノ酸の欠失をもたらすと予測される。他方のアレルは、特徴付けられていなかった(B)。
培養下のPRRSVの成長およびブタの感染のためのウイルス接種源の産生は、認可されたIBC適用973に含められている。
PRRSVの基準株、分離株NVSL97−7895(GenBank# AF325691 2001−02−11)を認可されたIBCプロトコル973に記載されるように増殖させた。この研究室分離株は、実験研究において約20年間使用されてきた(Ladinig et al.,2015)。第2の分離株を、前に記載されるように(Prather et al.,2013)、第2試行、KS06−72109に使用した。
PRRSVによるブタの感染
PRRSVのための標準化感染プロトコルを、ブタの感染のために使用した。3週齢の子ブタに、筋肉内(IM)および鼻腔内(IN)経路によって投与されたおよそ10のTCID50のPRRSウイルスを接種した。ブタを毎日モニターし、病気の症状を呈するものを、CMG獣医師の推奨に従って処置する。重篤な窮迫を示し、感染に屈する危険にあるブタは人道的に安楽死させ、試料を収集する。スタッフおよび獣医は、評価または治療における偏りを排除するために、ブタの遺伝的状態について知らされていなかった。PRRSVは、感染中に体液中に存在するため、血液試料を収集し、各ブタにおいてウイルス血症の量または程度を決定するために測定するまで−80℃で保存した。実験の終わりに、ブタの体重を測定し、人道的に安楽死させ、組織を収集し、10%緩衝ホルマリン中で固定し、パラフィンに包埋し、理事会認定病理学者による病理組織診断のために処理した。
曝露させたブタの表現型スコアリング
ブタの表現型を、毎日以下のように盲検的にスコア化した:ブタの態度は?態度スコア:0:BAR、1:QAR、2:わずかに抑うつ、3:抑うつ、4:瀕死。ブタの体調は?体調スコア:1:やせ衰えた、2:やせた、3:理想、4:太った、5:脂肪過多/肥満。ブタの直腸温度は?正常体温101.6〜103.6°F(発熱と考えられる≧104°F)。跛行があるか(グレード)?どの肢?関節腫張れおよび蹄病変について肢を評価する(蹄の底部および側面をチェックする)。跛行スコア:1:跛行なし、2:歩くときわずかに不均等、一部の関節に拘縮が見られるが跛行なし、3:軽度の跛行、歩行中のわずかな足のひきずり、4:中度の跛行、つま先接触する不自由さを含む明らかな足のひきずり、5:重度の跛行、肢への体重負担なし、立つ/歩くために激励が必要である。呼吸困難があるか(グレード)?口を開けた呼吸があるか?鼻汁があるか(鼻汁の色、鼻汁の量:軽度/中度/重度)?動物の咳に気付いたか?眼漏があるか?呼吸スコア:0:正常、1:ストレスを受けたとき(取り扱われるとき)軽度の呼吸困難および/または頻呼吸、2:安静時に軽度の呼吸困難および/または頻呼吸、3:ストレスを受けたとき(取り扱いを受けたとき)中度の呼吸困難および/または頻呼吸、4:安静時に中度の呼吸困難および/または頻呼吸、5:ストレスを受けたとき(取り扱われるとき)重度の呼吸困難および/または頻呼吸、6:安静時に重度の呼吸困難および/または頻呼吸。下痢(グレード)または嘔吐の証拠はあるか?血液または粘液があるか?下痢スコア:0:気付ける糞便なし、1:正常便、2:軟便であるが形あり(ソフトクリームヨーグルト稠度、牛糞形成)、3:微粒子糞便物質を有する褐色/黄褐色の液体下痢、4:微粒子糞便物質のない褐色/黄褐色の液体下痢、5:水と同様に見える液体下痢。
このスコアリングシステムは、Dr.Megan NiederwerderによってKSUで開発され、以下の刊行物に基づく(Halbur et al.,1995、Merck、Miao et al.,2009、Patience and Thacker,1989、Winckler and Willen,2001)。スコアおよび温度を、処理として遺伝子型に基づき分離したANOVAを用いることにより分析した。
PRRSVウイルス血症の測定
ウイルス血症は、2つのアプローチによって決定した。ウイルス滴定を、1:10段階希釈の血清を96ウェルプレート中のコンフルエントMARC−145細胞に添加することによって実施した。血清を、前に記載されるように、8%ウシ胎児血清、ペニシリン、ストレプトマイシン、およびアンホテリシンBが補充されたイーグル最小必須培地中で希釈した(Prather et al.,2013)。細胞を、4日のインキュベーション後に、細胞変性効果の存在について、顕微鏡を使用することにより検査した。細胞変性効果を示す最高希釈を滴定終点としてスコア化した。全RNAを、ウイルス核酸を測定するためにLife Technologies MagMAX−96ウイルスRNA単離キットを使用することにより、血清から単離した。逆転写ポリメラーゼ連鎖反応を、Tetracore製のEZ−PRRSV MPX4.0キットを使用することにより、CFX−96リアルタイムPCRシステム(Bio−Rad)上で、製造者の説明書に従い実施した。各反応物(25μL)は、5.8μLの血清由来のRNAを含んだ。検量線をキット(Tetracore)で供給したRNA対照の段階希釈を調製することによって構築した。PCRあたりのテンプレートの数を報告する。
PAM細胞のSIGLEC1およびCD163染色
肺を切除し、約100mLの冷リン酸緩衝生理食塩水で満たすことにより、ブタ肺胞マクロファージ(PAM)を収集した。リン酸緩衝生理食塩水洗浄液を回収した後、細胞をペレット化し、5mLの冷リン酸緩衝生理食塩水中に再懸濁させ、氷上で保存した。およそ10のPAMを、5mLの様々な抗体(抗ブタCD169(クローン3B11/11;AbD Serotec);抗ブタCD163(クローン2A10/11;AbD Serotec))が希釈されたリン酸緩衝生理食塩水中で5%のウシ胎児血清および0.1%のナトリウムアジドとともに、30分間氷上でインキュベートした。細胞を洗浄し、1/100希釈の、染色バッファー中で希釈させたフルオレセインイソチオシアネート(FITC)コンジュゲートヤギ抗マウスIgG(Life Technologies)中に再懸濁させ、30分間氷上でインキュベートした。少なくとも10の細胞をFACSCaliburフローサイトメーターおよびCell Questソフトウェア(Becton Dickinson)を使用することにより分析した。
PRRSV特異的Igの測定
PRRSV特異的Igを測定するために、組み換えPRRSV Nタンパク質を細菌中で発現させ(Trible et al.,2012)、磁性Luminexビーズにキット(Luminex Corporation)を使用することによりコンジュゲートさせた。Nタンパク質結合ビーズを、10%のヤギ血清を含むリン酸緩衝生理食塩水中で2,500ビーズ/50μLまで希釈し、96ウェル丸底ポリスチレンプレートのウェルに入れた。血清を、10%のヤギ血清を含むリン酸緩衝生理食塩水中1:400で希釈し、50μLを2連のウェルに添加し、30分間穏やかに振盪しながら、室温でインキュベートした。次に、プレートを10%のヤギ血清を含むリン酸緩衝生理食塩水で洗浄し(3×)、50μLのビオチン−SPコンジュゲートアフィニティ精製ヤギ抗ブタ二次抗体(IgG、Jackson ImmunoResearch)またはビオチン標識アフィニティ精製ヤギ抗ブタIgM(KPL)(10%ヤギ血清を含むリン酸緩衝生理食塩水中2μg/mlまで希釈されている)を添加した。30分のインキュベーション後、プレートを洗浄し(3×)、その後、50μLのストレプトアビジン−コンジュゲートフィコエリトリン(10%のヤギ血清を含むリン酸緩衝生理食塩水中、2μg/mL(Moss,Inc.))を添加した。プレートを30分後に洗浄し、ミクロスフェアを100μLの10%のヤギ血清を含むリン酸緩衝生理食塩水中に再懸濁させ、MAGPIXおよびLuminex xPONENT4.2ソフトウェアを使用することにより分析した。平均蛍光強度(MFI)を報告する。
結果
CD163における突然変異をCRISPR/Cas9技術を使用して、実施例1において以上で記載されるとおりに作成した。いくらかのファウンダー動物を接合体注入および体細胞核移入から産生した。これらのファウンダーのいくらかを交配させ、研究のための子孫を作成した。単一のファウンダー雄を2つの遺伝子型を有する雌と交配させた。ファウンダー雄(67−1)は、1つのアレル上のエクソン7における11bpの欠失および他のアレルのエクソン7における2bpの付加(および前のイントロンにおける377bpの欠失)を有し、ヌル動物(CD163−/−)であることが予測された。1匹のファウンダー雌(65−1)は1つのアレルにおけるエクソン7における7bpの付加および特徴付けられていない対応するアレルを有し、よって、ノックアウトについてヘテロ接合性であることが予測された(CD163−/?)。第2のファウンダー雌遺伝子型(クローンである3匹の動物)は、まだ特徴付けられていないアレルおよびエクソン7における129bpの欠失を有するアレルを含んだ。この欠失は、ドメイン5における43アミノ酸の欠失となると予測される。これらの動物間の交配により、すべての子ブタが雄ブタ由来のヌルアレルおよび雌ブタ由来の43アミノ酸欠失または特徴付けられていないアレルの1つのいずれか受け継ぐと言う結果となった。ウイルス曝露についての陽性対照として機能した野生型子ブタに加えて、これにより4つの追加の遺伝子型が産生された(表13)。
Figure 2021521844
離乳時に、遺伝子編集された子ブタおよび野生型同年齢子ブタを、PRRSV曝露のためにKansas State Universityに輸送した。PRRSV曝露を前に記載されるように行った(Prather et al.,2013)。子ブタを3週齢で曝露施設に持ち込み、単一群として維持した。すべての実験を動物使用およびバイオセイフティ委員会の認可後に開始した。順化後、ブタを、MARC−145細胞上で増殖させた(Kim et al.,1993)、PRRSV分離株、NVSL97−7895(Ladinig et al.,2015)に曝露させた。ブタを、およそ10のTCID50のウイルスに曝露させた。接種材料の半分を筋肉内に送達させ、残りを鼻腔内に送達させた。すべての感染ブタを単一群として維持し、これにより、同じおりの感染した個体からのウイルスの連続曝露が可能になった。血液試料を、感染後35日までの様々な日および終了、35日目に収集した。ブタを剖検し、組織を10%の緩衝ホルマリン中で固定し、パラフィンに包埋し、病理組織診断のために処理した。感染の過程で記録されたPRRSV関連の臨床徴候には、呼吸困難、不快感、倦怠感、および発熱が含まれた。研究期間にわたる臨床徴候についての結果を図9にまとめて示す。予想どおり、野生型Wild Type(CD163+/+)ブタは、PRRSV感染の初期徴候を示し、これは、5日目と14日目との間でピークとなり、研究の残りの間、群内で存続した。発熱ブタのパーセンテージは、約10日目にピークとなった。対照的に、ヌル(CD163−/−)子ブタは、研究期間全体にわたって臨床徴候の証拠を示さなかった。急性PRRSV感染中の呼吸徴候は、肺における著しい組織病理学的変化に反映される(表14)。野生型ブタの感染は、単核細胞の浸潤を伴う間質性浮腫を含むPRRSと一致する組織病理を示した(図10)。対照的に、ヌル(CD163−/−)ブタには、肺変化の証拠はなかった。様々な遺伝子型の試料サイズは小さいが、それでも、平均スコアは、野生型では3.85(n=7)、特徴付けられていないAでは1.75(n=4)、特徴付けられていないBでは1.33(n=3)、ならびにヌル(CD163−/−)では0(n=3)であった。
Figure 2021521844
ピーク臨床徴候は、血液中のPRRSVのレベルと相関した。ウイルス核酸の測定を、血清からの全RNAの単離、続いて市販の逆転写酵素リアルタイムPRRSV PCR試験(Tetracore,Rockville,MD)を使用することによるPRRSV RNAの増幅により実施した。検量線を、RT−PCRキットにおいて供給されるPRRSV RNA対照の段階希釈を調製することによって生成し、結果をテンプレート数/50μLのPCR反応として標準化した。PRRSV分離株は、野生型CD163+/+ブタにおいて、PRRSVウイルス血症についての過程に従った(図11)。ウイルス血症は4日目に明らかになり、11日目にピークに達し、研究の終わりまで減少した。対照的にウイルスRNAは、CD163−/−ブタにおいて、研究期間中のどの時点でも検出されなかった。ウイルス血症と一致して、ヌルおよび特徴付けられていないアレルブタによる抗体産生は14まで検出可能であり、28日目まで増加した。ヌル動物においては、抗体産生はなかった(図12)。まとめると、これらのデータにより、野生型ブタはPRRSV複製をサポートし、PRRSと一致する臨床徴候が生じたことが示される。対照的に、ノックアウトされたブタは、ブタが接種され、常に同じおりの感染した個体に曝露されても、ウイルス血症および臨床徴候を生じなかった。
研究の終わりに、ブタ肺胞マクロファージを肺洗浄により除去し、前に記載されるように、SIGLEC1(CD169、クローン3B11/11)およびCD163(クローン2A10/11)の表面発現のために染色した(Prather et al.,2013)。相対的に高いレベルのCD163発現が、CD163+/+野生型動物上で検出された(図13)。対照的に、CD163−/−ブタは、バックグラウンドレベルの抗CD163染色を示したにすぎず、よって、ノックアウト表現型が確認された。別のマクロファージマーカーCD169についての発現レベルは、野生型およびノックアウトブタの両方について同様であった(図14)。MHC IIおよびCD172を含む他のマクロファージ表面マーカーは、両方の遺伝子型について同じであった(データ示さず)。
試料サイズは小さかったが、他の3つの遺伝子型のブタ(特徴付けられていないA 1.32kg±0.17、n=4;特徴付けられていないB 1.20kg±0.16、n=3;ヌル1.21kg±0.16、n=3)に対して、野生型ブタは、実験の過程にわたって体重が増えにくい傾向にあった(1日あたりの平均体重増加0.81kg±0.33、n=7)。
第2の試行では、6匹の野生型、6匹のΔ43アミノ酸、および6匹の、特徴付けられていないアレル(B)を有するブタを、KS06−72109を使用して、子ブタに接種することを除き、以上で記載されるとおりに曝露させた。NVSLデータと同様に、野生型および特徴付けられていないB子ブタは、ウイルス血症を発症した。しかしながら、Δ43アミノ酸ブタでは、KS06は、ウイルス血症という結果にならなかった(図15、表8)。
意味と結論
ブタ産業にとって最も臨床的に関連する疾患はPRRSである。ワクチン接種プログラムは、ほとんどのブタ病原体を防止または寛解することに成功しているが、PRRSVはより挑戦的であることが分かっている。ここでは、CD163がこのウイルス株に対する侵入メディエーターとして同定されている。ファウンダー雄ブタが、CRISPR/Cas9を接合体に注入することによって作成されたため(Whitworth et al.,2014)、導入遺伝子は存在しない。追加的に、経産ブタ(これもCRISPR/Cas9を使用することにより作成される)由来のアレルの1つは導入遺伝子を含まない。したがって、子ブタ#40は、一方のアレルにおいて7bpの付加および他のアレルにおいて11bpの欠失を保有するが、導入遺伝子を保有しない。CD163のこれらのウイルス抵抗性アレルは、ブタゲノムが約28億bpであることを考えると小さなゲノム編集を表す(Groenen et al.,2012)。同様に作成された動物が食物供給に導入されると、著しい経済的損失を防ぐことができる。
実施例3:ヒトCD163様相同性SRCRドメイン8と置き換えられたCD163 SRCRドメイン5を有するブタにおける遺伝子型1ブタ繁殖・PRRSウイルスに対する増加した抵抗性
CD163は、ブタ繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(PRRSV)の主要受容体であると考えられる。この研究では、ブタを以下の遺伝子型の1つを有するように遺伝子編集(GE)した:CD163の完全ノックアウト(KO)、CD163スカベンジャー受容体システインリッチ(SRCR)ドメイン5内欠失、またはSRCRドメイン5の、ヒトCD163様(hCD163L1)SRCR8ドメインのホモログをコードする合成エクソンによる置き換え(ドメインスワップ)。ブタ肺胞マクロファージ(PAM)の免疫表現型検査により、KOまたはSRCRドメイン5欠失を有するブタは、CD163を発現せず、PAMは、PRRSV感染をサポートしなかったことが示された。hCD163L1ドメイン8ホモログを有するブタ由来のPAMは、CD163を発現し、2型の複製をサポートしたが、1型遺伝子型ウイルスをサポートしなかった。代表的な1型および2型ウイルスによるCD163修飾ブタの感染でも同様の結果が得られた。1型および2型ウイルスは、受容体としてのCD163を必要とすることを含み、いくつかのレベルでは、遺伝学的におよび表現型的に同様であると考えられるとしても、結果から、CD163分子の認識においてPRRSV遺伝子型の間には明確な差があることが示される。
材料および方法
ブタCD163遺伝子のゲノム修飾
動物およびウイルスが関与する実験を、動物科学協会連盟研究および教育における農業動物のケアと使用のためのガイド(Federation of Animal Science Societies Guide for the Care and Use of Agricultural Animals in Research and Teaching)、USDA動物福祉法および動物福祉規則に従って実施し、Kansas State UniversityおよびUniversity of Missouri動物実験委員会およびバイオセイフティ委員会の認可を受けた。本研究で使用されるCD163における突然変異を、前の実施例において上術したように、CRISPR/Cas9技術を使用して作成した。突然変異を図17に図示する。図17に示される、図示されたゲノム領域は、ブタCD163遺伝子のイントロン6からイントロン8の配列に及ぶ。図17に図示されるイントロンおよびエクソンは、縮尺どおりに描かれていない。予測されるタンパク質生成物は、各ゲノム構造の右に例示される。PAM上の表面CD163のレベルにより測定される相対マクロファージ発現は、図17の右端に示される。黒色領域は、イントロンを示し;白色領域は、エクソンを示し;斜線領域は、hCD163L1エクソン11模倣物、ブタエクソン7のホモログを示し;灰色領域は、図17に示されるようにPGK Neo構築物を有する合成イントロンを示す。
図17に示されるCD163遺伝子構築物KO−d7(11)は、エクソン7においてヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失を有する。CD163遺伝子構築物KO−i7(2)は、エクソン7においてヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入、ならびにエクソン7の上流のイントロンにおいて、ヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失を有する。これらの編集は、フレームシフト突然変異および未成熟終止コドンを引き起こすと予測され、SRCR5の部分翻訳のみおよびKO表現型という結果となる。他の3つの突然変異は、エクソン7における欠失を生じた。まず、d7(129)は、エクソン7においてヌクレオチド3,044からヌクレオチド3,172までの129塩基対の欠失を有する。d7(129)コンストラクトはまた、エクソン6においてヌクレオチド488からヌクレオチド2,417までの欠失を有し、欠失した配列は、12bpの挿入で置き換えられる。他の2つの欠失構築物、d7(1467)およびd7(1280)は、図17で例示されるようにエクソン7および8の完全欠失を有する。d7(1467)は、ヌクレオチド2,431からヌクレオチド3,897までの1467塩基対の欠失を有し、d7(1280)は、ヌクレオチド2,818からヌクレオチド4,097までの1280塩基対の欠失を有する。これらの欠失構築物について、他のCD163エクソンは無傷のままであった。
図17に示される最後の構築物、HL11mを、エクソン7を欠失させ、これを、ヒトCD163様1タンパク質のSRCR8のホモログをコードする合成エクソンで置き換えるターゲティングイベントを使用して産生した(hCD163L1ドメイン8は、hCD163L1エクソン11によってコードされる)。SRCR8ペプチド配列を、ブタエクソン7配列において33ヌクレオチドを変化させることによって作成した。ネオマイシンカセットを、修飾のためのスクリーニングを可能にするために合成エクソンに含めた。配列番号118は、参照配列の配列番号47の同じ領域に対応する領域においてHL11m構築物のヌクレオチド配列を提供する。
ブタCD163タンパク質および遺伝子の図が図18に提供される。CD163タンパク質SCRC(楕円)およびPST(四角)ドメインが、対応する遺伝子エクソンとともに、図18のパネルAで示される。ブタCD163 SRCR5(配列番号120)およびヒトCD163 SRCR8ホモログ(配列番号121)についてのペプチド配列比較を図18のパネルBに示す。図は、GenBank受託番号AJ311716(ブタCD163)およびGQ397482(hCD163−L1)に基づく。
ウイルス
この実施例で使用されるウイルスのパネルを表15に列挙する。分離株をMARC−145細胞上で増殖させ、滴定した(Kim et al.,1993)。滴定のために、各ウイルスを、7%のFBS、Pen−Strep(それぞれ80単位/mLおよび80μg/mL)、3μg/mLのFUNGIZONE(アンホテリシンB)、および25mMのHEPESが補充されたMEM中、1:10で段階希釈した。希釈試料を4連で、96ウェルプレートにおいてコンフルエントMARC−145細胞に、200μL/ウェルの最終体積まで添加し、4日間37℃で5%COにおいてインキュベートした。滴定終点は、細胞変性効果(CPE)を有する最後のウェルとして同定した。50%組織培養感染用量(TCID50/mL)を、前述の方法(Reed and Muench 1938)を使用して計算した。
Figure 2021521844
肺胞マクロファージの感染
マクロファージの調製および感染は、前述のように実施した(Gaudreault,et al.,2009およびPatton,et al.,2008)。安楽死させたブタから肺を除去し、100mLの冷リン酸緩衝生理食塩水(PBS)を気管に注ぎ込むことによって洗浄した。気管をクランプし、肺を穏やかにマッサージした。肺胞内容物を50mLの遠心管に注ぎ入れ、氷上で保存した。ブタ肺胞マクロファージ(PAM)を、1200×g、4℃で10分間の遠心分離によって沈降させた。ペレットを冷滅菌PBS中に再懸濁させ、1回洗浄した。細胞ペレットを、45%のRPMI1640、45%のウシ胎児血清(FBS)、および10%のジメチルスルホキシド(DMSO)を含む凍結培地中に再懸濁させ、使用するまで液体窒素中で保存した。凍結細胞を氷上で解凍し、カウントし、培地(10%のFBS、PenStrep、およびFUNGIZONEで補充されたRPMI1640;RPMI−FBS)中で5×10細胞/mLに調整した。およそ10 PAM/ウェルを96ウェルプレートに添加し、一晩、37℃で5%COにおいてインキュベートした。細胞を軽く洗浄して、非付着細胞を除去した。ウイルスの1:10段階希釈物を、3連ウェルに添加した。一晩のインキュベーション後、細胞を、PBSで洗浄し、10分間80%アセトンで固定した。乾燥後、ウェルを、1%魚ゼラチンを含むPBS(PBS−FG;Sigma Aldrich)中1:1000で希釈したPRRSV N−タンパク質特異的SDOW−17mAb(Rural Technologies Inc.)で染色した。37℃での30分のインキュベーション後、細胞を、PBSで洗浄し、PBS−FG中1:200で希釈したALEXAFLUOR488標識抗マウスIgG(Thermofisher Scientific)で染色した。プレート30分間、暗闇で37℃にてインキュベートし、PBSで洗浄し、蛍光顕微鏡下で観察した。50%組織培養感染量(TCID50)/mLを、前に記載される方法に従って計算した(Reed and Muench 1938)。
PAM上のCD169およびCD163表面発現の測定
CD169およびCD163の表面発現の染色を、前述のように実施した(Prather et al.,2013)。およそ1×10のPAMを12mm×75mmのポリスチレンフローサイトメトリー(FACS)管に入れ、Fc受容体をブロックするために10%正常マウス血清を有する、1mlのPBS中で、15分間室温でインキュベートした。細胞を遠心分離によってペレット化し、5μLのFITCコンジュゲートマウス抗ブタCD169mAb(クローン3B11/11;AbD Serotec)および5μLのPEコンジュゲートマウス抗ブタCD163 mAb(クローン:2A10/11、AbD Serotec)中に再懸濁させた。30分のインキュベーション後、細胞を2回、1%ウシ血清アルブミンを含有するPBS(BSA Fraction V;Hyclone)で洗浄し、BD LSR Fortessaフローサイトメーター(BD Biosciences)上でFCS Express5ソフトウェア(De Novo Software)を用いて直ちに分析した。各試料について、少なくとも10,000個の細胞を分析した。
PRRSウイルス血症の測定
RNAを、50μLの血清から、Ambion MagMAX96ウイルス単離キット(Applied Biosystems)を用い、製造者の指示に従って単離した。PRRSV RNAを、製造者の指示に従って実施される、EZ−PRRSV MPX4.0 Real Time RT−PCR標的特異的試薬(Tetracore)を用いて定量した。各プレートは、RT−PCR試薬とともに使用するために設計されTetracore定量化標準および対照セットを含んだ。PCRを、CFX96 Touch Real−Time PCR検出システム(Bio−Rad)上で、96ウェルフォーマットで、推奨されるサイクリングパラメータを使用して実行した。PCRアッセイ結果を、log10 PRRSV RNAコピー数/50μL反応体積として報告し、これは、コピー数/mLの血清に近似する。時間に伴うウイルス血症のための曲線下面積(AUC)をWindows用のGraphPad Prismバージョン6.00を使用して計算した。
PRRSV抗体の測定
PRRSVヌクレオカプシド(N)タンパク質に対する抗体の検出のためのミクロスフェア蛍光イムノアッセイ(FMIA)を、前に記載されるように実施した(Stephenson et al.,2015)。組み換えPRRSV Nタンパク質を、カルボキシル化Luminex MAGPLEXポリスチレンミクロスフェアビーズに、製造者の指示に従って結合させた。FMIAでは、10%ヤギ血清を有する50μL PBS(PBS−GS)中に懸濁させたおよそ2500の抗原コートビーズを96ウェルポリスチレン丸底プレートの各ウェルに入れた。血清をPBS−GS中1:400で希釈し、50μLを各ウェルに添加した。プレートを箔で包み、30分間、室温で穏やかに振盪させながらインキュベートした。プレートを磁石上に起き、ビーズを3回、190μLのPBS−GSで洗浄した。IgGの検出のために、50μLのビオチン−SPコンジュゲートアフィニティ精製ヤギ抗ブタ二次抗体(IgG、Jackson ImmunoResearch)をPBS−GS中2μg/mLまで希釈し、100μLを各ウェルに添加した。プレートを室温で30分間インキュベートし、3回洗浄し、続いて、50μLのストレプトアビジンコンジュゲートフィコエリトリン(PBS−GS中2μg/mL;SAPE)を添加した。30分後、ミクロスフェアを洗浄し、100μLのPBS−GS中に再懸濁させ、MAGPIX機器(LUMINEX)およびLUMINEX xPONENT4.2ソフトウェアを使用して分析した。平均蛍光強度(MFI)を最低100のミクロスフェアビーズで計算した。
ハプトグロビン(HP)の測定
血清中のHpの量を、ブタ特異的Hp ELISAキット(Genway Biotech Inc.)を使用して測定し、工程は製造者の説明書に従って実施した。血清試料を、1X希釈剤溶液中1:10,000で希釈し、プレコート抗ブタHp96ウェルELISAプレート上2連でピペット操作し、室温で15分間インキュベートし、その後、3回洗浄した。抗Hp−西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)コンジュゲートを各ウェルに添加し、暗闇で室温にて15分間インキュベートした。プレートを洗浄し、100μL発色基質溶液を各ウェルに添加した。暗闇で10分間インキュベートした後、100μLの停止液を各ウェルに添加した。プレートを、Fluostar Omegaフィルターベースマイクロプレートリーダー(BMG Labtech)上で450nmにて読み取った。
結果
CD163修飾ブタ由来のPAMの表現型特性
肺洗浄材料における細胞の前方および側方散乱特性を使用して、細胞の単核亜集団についてゲートした。図17に示される異なる染色体修飾の代表的なCD169およびCD163染色結果を図19に示す。図19のパネルAに提示される代表例では、WTブタ由来の91%超のPAMが、CD169およびCD163の両方に対して陽性であった。この研究で使用された12匹のWTブタに対する結果は、平均85+/−8%の二重陽性細胞を示した。図19のパネルBに示されるように、CD163 KOブタ由来のPAMは、CD163の証拠を示さなかったが、正常表面レベルのCD169を保持した。d7(1467)およびd7(1280)欠失遺伝子型に由来するCD163ポリペプチドは、PAM表面に固定された修飾CD163ポリペプチドを産生するはずであると予測されたが、免疫染色結果は、CD163の表面発現を示さなかった(図19、パネルDを参照)。MAb 2A10は、最初の3つのSRCRドメインに位置するエピトープを認識するため、検出なしは、免疫反応性エピトープの欠失の結果ではなかった。d7(129)遺伝子型は、SRCR5において43アミノ酸欠失を有すると予測された(図17を参照)。図19のパネルCに提示される実施例では、2.4%の細胞のみが二重陽性象限に含まれた。本研究で使用した9匹のd7(129)ブタ由来のPAMの分析は、0%〜3.6%(平均=0.9%)の範囲の二重陽性細胞のパーセンテージを示した。CD169の表面発現は、WT PAMと同様のままであった。本研究の目的のために、KO、d7(1467)、d7(1280)、およびd7(129)遺伝子型を有するブタをすべて、CD163−ヌル表現型を有するものとして分類した。
hCD163L1ドメイン8ペプチド配列HL11mを含むCD163修飾は、PAM上でCD163およびCD169の二重発現を示した(図19のパネルE)。しかしながら、本研究で分析したすべてのHL11mブタにおいて、CD163の表面発現は、WT PAMと比べて著しく低減された。CD163のレベルは、連続する発現上に位置し、検出不能CD163から中レベルのCD163を有するブタまでの範囲となった。図19のパネルEに示される例では、およそ60%の細胞が二重陽性象限にあり、40%の細胞は、CD169についてのみ染色された。合計24匹のHL11mブタ由来のPAMの分析は、38+/−12%のPAM細胞がCD169についてのみ陽性であり、54+/−14%が二重陽性(CD169CD163)であったことを示した。
WTおよびCD163修飾ブタにおける循環ハプトグロビンレベル
捕捉分子として、CD163は、HbHp複合体を血液から除去する役割を果たす(Fabriek,et al.,2005、Kristiansen et al.,2001、およびMadsen et al.,2004)。血清中のHpのレベルは、CD163発現マクロファージの全機能特性を決定するための好都合な方法を提供する。WT、HL11mおよびCD163ヌルブタ由来の血清中のHpレベルを、3〜4週齢で、PRRSVの感染直前に測定した。図20に提示される結果は、WTブタ由来の血清が最低量のHbを有したことを示した(平均A450=23+/−0.18、n=10)。各群の平均および標準偏差は、WT、0.23+/−0.18、n=10;HL11m、1.63+/−0.8、n=11;および2.06+/−0.57、n=9、ヌル群であった。ヌル群は、CD163を発現しなかった遺伝子型から構成された(CD163ヌル表現型ブタ)。Hp測定を単一のELISAプレート上で行った。同じ文字を持つ群では、有意な差はなかった(p>0.05、ダネットの事後検定を用いたクラスカル・ウォリスの一元配置分散分析)。WTブタに対する平均A450値は、HL11mおよびCD163−ヌルブタのものと有意に異なった(p<0.05)。HL11m群の平均A450値は、CD163−ヌル群と比べて低かったが(A450=1.6+/0.8対2.1+/−0.6)、この差は統計的に有意ではなかった。HbHpとCD163との間の相互作用は、SRCR3を介して起こるため(Madsen et al.,2004)、WTブタと比較してHL11mブタでの増加した循環Hpは、Hb/Hpに対するCD163の親和性の低減の結果である可能性は低いが、CD163マクロファージの数の低減、ならびに、残りのマクロファージ上のCD163発現の低減という結果の帰結であった(図19のパネルEを参照)。
1型および2型ウイルスによるPAMの感染
PRRSVについてのCD163修飾ブタの寛容性を最初に、PAM細胞をインビトロで6の1型および9の2型PRRSV分離株の一団に感染させることにより評価した(ウイルスのリストについては、表15を参照)。一団内のウイルスは、異なる遺伝子型、ならびにヌクレオチドおよびペプチド配列、病態形成、および単離の年における違いを表す。表16に提示されるデータは、各CD163遺伝子型群について3匹のブタ由来のPAMを使用した実験の結果を示す。列挙されるウイルスは、表15に列挙されるPRRSV分離株に対応する。結果は、感染したPAMのパーセントの平均+/−標準偏差として示される。CD163−ヌルPAMは、d7(129)アレルを発現するブタ由来であった(PAM上のCD163遺伝子構築物およびCD163発現については、それぞれ図17および図19を参照)。
Figure 2021521844
予想どおり、WT PAMはすべてのウイルスに感染した。対照的に、CD163−ヌル表現型ブタは、すべてのウイルスによる感染に対して陰性であった。HL11mブタからのPAMの応答において、顕著な差が観察された。1型ウイルスのいずれもHL11m PAMに感染することができなかったが、2型の一団のすべてのウイルスは、WT PAMと比較してはるかに低いパーセンテージではあるものの、HL11m PAMに感染した。
寛容性もまた、同じ2型ウイルスについて、WTとHL11m PAMの間のウイルス滴定終点を比較することにより評価した。その結果を、2匹のWTおよび2匹のHL11mブタについて示す(図21)。log10TCID50値は、同じウイルス試料によるマクロファージ培養物の感染に基づいて計算した。感染結果は、各遺伝子型から2匹の異なるブタを表す。感染のために使用したウイルスを表15に列挙する。HL11mブタ由来のPAMについてのlog10TCID50値は、同じウイルスに感染したWT PAMと比較して1〜3log低かった。唯一の例外は、修飾生ウイルスワクチン株による感染であった。まとめると、結果は、HL11mブタ由来のPAMが、2型ウイルスへの感染に対して低減した感受性または寛容性を有することを示唆している。
CD163修飾ブタの1型および2型ウイルスの感染
WT(丸)、HL11m(四角)、およびCD163−ヌル(三角)ブタを、代表的な1型(SD13−15)(図22、パネルA、左グラフ)および2型(NVSL97−7895)(図22、パネルA、右グラフ)ウイルスにより感染させた。ヌル表現型ブタは、KOおよびd(1567)アレルに由来した(図17を参照)。同じウイルスを接種された3つの遺伝子型からのブタを1つのおり内で混ぜ合わせ、これによりCD163修飾ブタをWT同じおりの個体から排出されたウイルスへの連続曝露が可能になった。代表的な1型ウイルスに感染したブタの数は、WT(n=4)、HL11m(n=5)、およびヌル(n=3);ならびに2型ウイルス:WT(n=4)、HL11m(n=4)、およびヌル(n=3)。図22に示されるように、1型または2型ウイルスのいずれかに感染したCD163ヌルブタは、すべての時点でウイルス血症に対して陰性であり、血清変換しなかった。予想どおり、WTブタは増殖性感染され、両方のウイルスについて感染後7日に10テンプレート/50μLのPCR反応に到達する平均ウイルス血症レベルを有した。14日までに、すべてのWTブタは血清変換された(図22、パネルBを参照)。PAM感染結果と一致して(表16)、1型ウイルスに感染した5匹のHL11mブタは、ウイルス血症またはPRRSV抗体の証拠を示さなかった。2型分離株NVSLに感染したすべてのHL11mブタは、感染をサポートし、血清変換された(図22、パネルB)。HL11mブタの低減された許容値の存在は不明であった。4匹のHL11mブタのうち3匹の平均ウイルス血症は、WTブタと同様であった。しかしながら、1匹のHL11mブタ、#101(図22、パネルA右グラフの白四角)については、ウイルス血症はHL11m遺伝子型群の他のブタと比較して著しく低減した。ブタ#101についてのウイルス血症の3〜4log低減についての説明は明らかにならなかったが、いくらかのHL11mブタはPRRSVに対してより寛容でなくなる可能性があることが示唆され、インビトロPAM感染結果をサポートする観察となった(表16)。すべてのブタに同じ量のウイルスを接種し、WTブタと混ぜ合わせたままであったため、ブタ#101におけるより低いウイルス血症は、より低い量のウイルスを受けたまたはより低いウイルスへの曝露の結果ではなかった。マクロファージのフローサイトメトリーは、ブタ#101のCD163発現が他のHL11mブタに匹敵したことを示した(データ示さず)。エクソン11模倣配列において配列の差はなかった。
NVSL97−7895およびKS06−72109の2つのウイルスを使用して、追加のウイルス感染試験を行った。その結果を図23に示す。感染後35日間、ブタを追跡し、感染後3、7、11、14、21、28、および35日に行ったウイルス血症測定に対する曲線下面積(AUC)としてデータを報告した。図23に示されるように、NVSLでは、NVSLに感染した7匹のWTブタの平均AUC値は168+/−8であり、7匹のHL11mブタでは165+/−15であった。KS06では、6匹のWTおよび6匹のHL11mブタの平均AUC値は、それぞれ156+/−9および163+/−13であった。両方のウイルスについて、WTとHL11mブタとの間に統計的に有意な差はなかった(p>0.05)。まとめると、結果は、HL11mブタが1型PRRSVによる感染をサポートできなかったが、2型ウイルスによる感染に対する寛容性を維持したことを示した。インビトロで2型分離株に感染させたHL11mブタ由来のPAMのPRRSV寛容性が低減しても、この差はブタには変換されなかった。図23に示される結果では、ウイルス量は、35日の感染期間にわたって各ブタの曲線下面積(AUC)を計算することによって決定した。AUC計算は、感染後0、4、7、10、14、21、28、および35日に行ったlog10PCRウイルス血症測定値を用いて実施した。水平線は、平均および標準偏差を示す。キー:WT=野生型ブタ、HL11=HL11m遺伝子型ブタ、Null=CD163−ヌル遺伝子型。
考察
CD163は、血液から過剰なHbを捕捉し、組織損傷に応じて炎症を調節するために重要なマクロファージ表面タンパク質である。これはまた、ウイルス受容体としても機能する。CD163は、炎症促進応答および抗炎症応答の両方に関与する(Van Gorp et al.,2010)。CD163陽性マクロファージは、代替的活性化M2群のマクロファージ(高い食作用性および抗炎症を有するものと一般に説明される)内に入れられる。M2マクロファージは、機械的組織損傷または感染後の浄化および修復に関与する(Stein et al.,1992)。抗炎症能力において、CD163発現は、IL−10などの抗炎症タンパク質によって上方調節される(Sulahian,et al.,2002)。炎症中、CD163は、血液からの循環ヘムを除去することによって酸化を低減することにより炎症を減少させる。ビルベルディン、ビリルビン、および一酸化炭素などのヘム分解生成物は、強力な抗炎症分子である(Soares and Bach,2009およびJeney et al.,2002)。炎症促進性能力では、マクロファージ表面上のCD163の抗CD163抗体または細菌による架橋により、炎症性サイトカイン、例えばIL−6、GM−CSF、TNFαおよびIL−1βの局所放出が起こる(Van den Heuvel et al.,1999およびFabriek et al.,2009)。
CD163を欠くGEブタは、2型PRRSV分離株の複製をサポートできない(Whitworth et al.,2016)。この研究では、インビトロ感染試験は、CD163ヌル表現型マクロファージの、1型および2型PRRSV分離株の広範な一団に対する抵抗性を実証し、さらに潜在的に、すべてのPRRSV分離株を含むように抵抗性が拡大される(表16)。CD163−ヌル表現型マクロファージの、1型および2型ウイルスに対する抵抗性をインビボで確認した(図22および図23)。これらの結果に基づいて、文献において前に記載された他のPRRSV受容体の寄与(Zhang and Yoo,2015)を排除することができる。例えば、Shanmukhappa et al.(2007)は、CD151プラスミドでトランスフェクトした非寛容性BHK細胞が、PRRSV複製をサポートする能力を獲得し、ポリクローナル抗CD151抗体とのインキュベーションが、MARC−145細胞の感染を著しく低減することを示した。加えて、元々ブタインフルエンザウイルスの増殖に使用するために開発されたサル細胞株SJPLは、PRRSV複製をサポートすることが以前に示された(Provost,et al.,2012)。SJPL細胞株の重要な特性には、CD151の存在、ならびにシアロアドヘシンおよびCD163の欠如が含まれた。まとめると、これらのデータは、CD151の存在だけでPRRSV複製をサポートするのに十分であるという説得力のある証拠を提供した。CD163ヌル表現型を有するマクロファージおよびブタにおけるPRRSV感染の欠如を示す本研究の結果は、PRRSVの代替受容体としてのCD151が生物学的に関連しないことを示す。
PRRSV表面上でGP2a、GP3、GP4ヘテロ三量体複合体の一部を形成するウイルスタンパク質GP2aおよびGP4は、プルダウンアッセイにおいて、GP2およびGP4プラスミドでトランスフェクトされた細胞からCD163と共沈させることができる(Das,et al.,2009)。おそらく、GP2およびGP4は、1つ以上のCD163 SRCRドメインとの相互作用を形成する。ブタSRCR5とhCD163−L1 SRCR8由来のホモログとの間のドメインスワップを含むブタCD163 cDNA骨格を組み込んだインビトロ感染性アッセイはさらに、1型ウイルスによって利用される領域をSRCR5に限局させた(Van Gorp,et al.,2010)。GP2/GP4とCD163との間の安定した相互作用がSRCR5を介して起こることを推測するのは興味深い。GP3およびGP5などの追加のウイルス糖タンパク質は、ウイルス−受容体複合体をさらに安定化させ得るか、または共受容体分子として機能し得る。SRCR5に対する要求を、この研究ではHL11mアレル(ブタエクソン7において33bpの置換を作製することによりCD163L1 SRCR8ドメインスワップを再構築した)を有するマクロファージおよびブタに感染させることによって調査した。HL11mアレルには、遺伝子改変について陽性の細胞を選択するためにネオマイシンカセットも含まれた(図17)。WT PAMと比べて低減したレベルではあるが、HL11mブタは、PAM上でCD163を発現した(図19、パネルAおよびパネルEを比較)。低減された発現は、おそらくネオマイシンカセットの存在のためであり、それは、エクソン11模倣物と続くイントロンの間に位置した。HL11mブタは、1型ウイルスの感染に対して寛容ではなく、SRCR5の重要性を確認した。しかしながら、HL11mマクロファージおよびHL11mブタは、2型ウイルスによる感染をサポートした。ウイルス滴定および感染率結果に基づいて、HL11mブタ由来のPAMは、WTマクロファージと比べてウイルスに対する寛容性の全体的な減少を示した(表16および図17)。寛容性の減少は、修飾CD163タンパク質に対するウイルスの親和性の低減とともに、HL11mマクロファージ上のCD163のレベルの低減に起因し得る。2型ウイルスがSRCR5の要件を有し、L1 SRCR8が好適な置換物として機能することができると仮定すると、より低い親和性は、ヒトSRCR8とブタSRCR5との間のペプチド配列の差によって説明され得る(図18、パネルBを参照)。しかしながら、PAMの寛容性の低減は、ブタには変換されなかった。HL11mブタの平均ウイルス血症は、WTブタと比べて有意に異ならなかった(図23)。PAMに加えて、血管内、中隔、およびリンパ系組織マクロファージのPRRSV感染は、ウイルス血症に寄与する(Lawson et al.,1997およびMorgan et al.,2014)。HL11mブタにおける全体的なウイルス量を維持する際の、これらのおよび他のCD163陽性細胞集団の潜在的寄与は、さらなる研究に値する。
SRCRドメインの欠失を有するCD163プラスミドが、HEK細胞において安定して発現されるにもかかわらず(Van Gorp et al.,2010)、d7(1467)およびd7(1280)におけるエクソン7および8の欠失は、CD163の検出可能な表面発現の欠如をもたらした(図19、パネルD)。フローサイトメトリーに使用される2A10mABは、3つのN末端SRCRドメイン(Van Gorp et al.,2010)、かつおそらく7番目および8番目のドメイン(Sanchez,et al.,1999)を認識するため、検出なしは、突然変異タンパク質中の2A10エピトープの除去によるものではなかった。少量のCD163発現が一部のd7(129)ブタ由来のPAM上で検出できたが(図19、パネルCを参照されたい)、発現されたタンパク質の量は、PAMまたはブタにおいてPRRSV感染をサポートするには十分ではなかった。エクソン7および8欠失突然変異体におけるCD163発現の不在は、完全には理解されていないが、mRNAおよび/またはタンパク質分解の結果である可能性が高い。
2003年に、CD163は、アフリカブタ熱ウイルスの受容体として同定された(ASFV;Sanchez−Torres et al.,2003)。この結論は、感染したマクロファージが成熟CD163陽性表現型を有し、2A10などの抗CD163抗体がインビトロでマクロファージのASFV感染をブロックするという観察に基づいた。CD163−ヌルブタがASFV感染に抵抗性があるかどうかは決定されていない。
PRRSV受容体への修飾を組み込む細胞培養モデルは、PRRSV侵入、複製、および病態形成の機序に関する貴重な洞察を提供した。この研究の独自の一態様は、受容体修飾ブタを使用するインビボでの並行実験の実施であった。この研究は、世界のブタ産業がこれまでに直面した中で最も深刻な疾患のうちの1つに対する予防的療法を開発する可能性に重要な影響を与える。
実施例4:SIGLECノックアウトブタの生成
以下の実施例は、SIGLEC1ノックアウトブタの生成について説明する。
材料および方法
別段の記載がない限り、本研究で使用される化学物質はすべて、Sigma(St.Louis,MO)からのものであった。
ブタSIGLEC1遺伝子の標的破壊
動物およびウイルスの使用は、ミズーリ大学および/またはカンザス州立大学の大学動物愛護およびバイオセイフティ委員会によって承認された。相同組み換えを組み込んで、SIGLEC1からタンパク質コードエクソン2および3を除去し、未成熟終止コドンを導入して、残りのコード配列の発現を排除した(図24)。ブタSIGLEC1 cDNA(GenBank受託番号NM214346)は、5,193塩基のmRNA転写物由来の210−kDaタンパク質をコードする(Vanderheijden et al.,2003)。SIGLEC1の周囲の領域からのゲノム配列(GenBank受託番号CU467609)を使用して、標的化構築物の生成のために、高忠実度PCR(AccuTaq、Invitrogen)によってゲノム断片を増幅するオリゴヌクレオチドプライマーを調製した。マウスおよびヒトゲノム配列との比較に基づいて、ブタSIGLEC1は、21個のエクソンを有すると予測された。加えて、エクソン2は、ブタ、マウス、およびヒトの間で保存される。ペプチド配列アライメントは、シアル酸結合と関与することが既知であるマウスSIGLEC1におけるエクソン2コード領域内の6つのアミノ酸が、ブタSIGLEC1内で保存されることを明らかにした。1つの断片、「上アーム」は、第1のコードエクソンの一部を表し、開始コドンから上流に3,304bpを表した。第2の断片、または「下アーム」の長さは4,753bpであり、第3のコードエクソンの下流にあるイントロンの大部分を表し、第6のイントロン(第4、第5、および第6のコードエクソンを含む)に伸長した。下アームと上アームとの間には、反対方向に挿入され、ホスホグリセロールキナーゼ(PGK)プロモーターの制御下に配置されたneoカセットがあった。
参照を容易にするために、部分野生型SIGLEC1配列は、本明細書において配列番号122として提供される。参照配列は、エクソン1の上流に4,236ヌクレオチドを開始し、エクソン7までのすべてのイントロンおよびエクソンと、エクソン7の終了後に1,008ヌクレオチドとを含む。配列番号123は、図24のパネルCに例示されるように、本明細書に記載される修飾を含有する部分SIGLEC1配列を提供する。部分野生型配列(配列番号122)と比較して、配列番号123において、ヌクレオチド4,279から5,525までの1,247塩基対の欠失があり、欠失した配列は、配列番号122と比較して反対方向に配向される1,855塩基対ネオマイシン選択可能カセットで置き換えられる。この挿入/欠失は、SIGLEC1遺伝子のエクソン1の部分、ならびにエクソン2および3のすべての喪失をもたらす。
妊娠35日目から雄および雌胎児線維芽細胞初代細胞株を、大きな市販の白色ブタ(Landrace)から単離した。細胞を培養し、5mMのグルタミン、重炭酸ナトリウム(3.7g/リットル)、ペニシリン−ストレプトマイシン、および1g/リットルのD−グルコースを含有するダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)中で48時間、80%コンフルエントになるまで成長させ、これには、15%ウシ胎児血清(FBS、Hy−Clone)、10g/mLのゲンタマイシン、および2.5ng/mLの塩基性線維芽細胞増殖因子がさらに補充された。トランスフェクションの4時間前に培地を除去し、置き換えた。線維芽細胞をリン酸緩衝生理食塩水(PBS)10mLで洗浄し、1mLの0.05%トリプシン−EDTA(Invitrogen)を含む75cmフラスコから持ち上げた。
細胞をDMEM中に再懸濁し、600×gで10分間の遠心分離によって収集し、Opti−MEM(Invitrogen)で洗浄し、600×gで10分間再び遠心分離した。細胞塩(75%の細胞塩[120mMのKCl、0.15mMのCaCl、10mMのKHPO、pH7.6、5mMのMgCl]および25%のOpti−MEM[Invitrogen])を使用してペレットを再懸濁した(van den Hoff et al.,1992)。細胞を血球計でカウントし、1×10/mLに調整した。細胞のエレクトロポレーションを、1×10細胞/mLを含有する200μLのトランスフェクション培地中で0.75〜10gの二本鎖または一本鎖標的化DNA(熱変性によって達成)で実施した。細胞を、250Vの3つの1−msパルスを使用することによってBTX ECM2001電気細胞マニピュレータ中でエレクトロポレーションした。エレクトロポレーションした細胞を、10,000/13cmプレートでDMEM−FBS塩基性線維芽細胞増殖因子中で希釈し、選択的圧力なしで一晩培養した。翌日、培地をG418(GENTICIN、0.6mg/mL)を含有する培地で置き換えた。選択から10日後、G418抵抗性コロニーを単離し、24ウェルプレートに移して拡大した。PCRを使用して、SIGLEC1の標的化が成功したかどうかを判定した。PCRプライマー「f」および「b」ならびにPCRプライマー「a」および「e」(表17、図24)を使用して、両方のアームの標的化の成功を判定した。プライマー「f」および「e」は、各標的化アームの領域の外側でアニールされる。PCRプライマー「c」および「d」を使用して、無傷のneo遺伝子の挿入を決定した。
体細胞核移入
ブタ卵母細胞を、AR Inc.(Madison,WI)から購入し、サプライヤーの指示に従って成熟させた。インビトロ成熟の42〜44時間後、卵母細胞を、0.5mg/mLのヒアルロニダーゼ中で穏やかにボルテックスすることによって卵丘細胞から除去した。良好な形態および可視極性体(第2分裂中期)を有する卵母細胞を選択し、核移入まで38.5℃で操作培地(0.6mMのNaHCO、2.9mMのHepes、30mMのNaCl、10ng/mLのゲンタマイシン、および3mg/mLのBSAを有するTCM−199[Life Technologies]、モル浸透圧濃度305mOsm)中に保持した。
倒立顕微鏡を使用して、7.5g/mLのサイトカラシンBを補充し、鉱物油で覆われた操作培地の滴下で、保持マイクロピペットを用いて無卵丘卵母細胞を保持した。透明帯を、第1の極性体付近の微細ガラス注入マイクロピペットで貫通し、第1の極性体および第2分裂中期染色体を含有する隣接細胞質をピペット中に吸引した。ピペットを引き出し、内容物を廃棄した。滑らかな表面を有する単一の丸く明るいドナー細胞を選択し、卵母細胞膜に隣接するペリビテリン空間に移した(Lai et al.,2006およびLai et al.,2002)。核移入複合体(卵母細胞+線維芽細胞)を、低カルシウム濃度(0.3Mのマンニトール、0.1mMのCaCl・2HO、0.1mMのMgCl・6H2O、0.5mMのHEPES)の融合培地中で融合させた。次いで、融合した卵母細胞を、200Mのチメロサールで10分間暗闇で処理することによって活性化し、洗い流し、8mMのジチオスレイトール(DTT)で30分間処理し、卵母細胞を再び洗い流し、残りのDTTを除去した(Machaty et al.,2001、Machaty et al.,1997)。融合および活性化後、卵母細胞を、4mg/mLのウシ血清アルブミンを補充したブタ接合体培養培地3で3回洗浄し(Im et al.,2004)、38.5℃で、5%のO、90%のN、および5%のCOの加湿雰囲気中で30分間培養した。融合に成功したこれらの複合体を、外科的胚移入まで15〜21時間培養した。
胚移入
発情サイクルの段階に依存するスキームに従って14日間、18〜20mgのREGU−MATE(アルトレノゲスト、2.2mg/mL;Intervet,Millsboro,DE)を飼料中に混合して投与することによって、代理未経産ブタを同期させた。最後のREGU−MATE処置(105時間)後、1,000単位のヒト絨毛性ゴナドトロピンを筋肉内注射して、発情を誘導した。スタンディング発情の日(0日目)またはスタンディング発情後の最初の日に代理ブタを使用した(Lai et al.,2002)。代理動物を無菌的に調製し、生殖管を曝露するために尾腹部切開を行った。胚を卵巣采を通して1つの卵管に移入した。ブタを、30日目前後に腹部超音波検査によって妊娠について検査し、次いで、妊娠114日目に出産するまで、妊娠期間を通して週1回検査した。
トランスジェニック子ブタにおけるPCRおよびサザンブロット確認
PCRおよびサザンブロットアッセイについて、ゲノムDNAを尾部組織から単離した。簡潔に述べると、組織を、100mMのNaCl、10mMのトリス(pH8.0)、25mMのEDTA(pH8.0)、および0.5%のSDS中の0.1mg/mLのプロテイナーゼK(Sigma,St.Louis,MO)で一晩55℃で消化した。物質を中和したフェノールおよびクロロホルムで順次抽出し、DNAをエタノールで沈殿させた(Green et al.,2012)。野生型および標的SIGLEC1アレルの両方の検出を、SIGLEC1の標的領域に隣接するDNAにアニールしたプライマーを用いてPCRによって実施した。プライマーを以下の表17に列挙する。3対のプライマーを使用して、それぞれ、チミジンキナーゼ(TK)下アーム領域(「a」順方向および「e」逆方向、図24の黒色の矢印)、上アームNeo領域(「f」順方向および「b」逆方向、図24の薄灰色の矢印)、ならびにエクソン1およびneo遺伝子(「c」順方向および「d」逆方向、図24の濃灰色の矢印)を増幅した。プライマー「c」および「d」(図24の濃灰色の矢印)の組み込みは、それぞれ約2,400および約2,900bpの野生型アレルおよび標的アレルをもたらすように設計された。
Figure 2021521844
サザンブロットアッセイについて、ゲノムDNAをScaIおよびMfeI(New England BioLabs)で37℃で消化した。MfeIのための部位は、翻訳開始部位の上流のゲノム領域およびイントロン6に存在する。ScaI部位は、neoカセット内に存在する。消化したDNAをアガロースゲル上で分離し、毛管作用によってナイロン膜(Immobilon NY+、EMD Millipore)に移し、UV架橋によって固定化した(Green et al.,2012)。イントロン4ならびにエクソン4および5の部分を含有するゲノム断片を、以下の表18に列挙されるオリゴヌクレオチドを使用してPCRによって増幅し、製造者のプロトコル(Roche)に従ってジゴキシゲニンで標識した。ハイブリダイゼーション、洗浄、およびシグナル検出を、製造者の推奨に従って実施した(Roche)。野生型および標的SIGLEC1遺伝子の予測サイズは、それぞれ7,892bpおよび7,204bpであった。
Figure 2021521844
PAM細胞のSIGLEC1(CD169)およびCD163表面染色
肺洗浄により、PAM細胞(ブタ肺胞マクロファージ)を収集した。簡潔に述べると、切除した肺におよそ100mLの冷PBSを充填した。単回洗浄後、ペレットをおよそ5mLの冷PBS中に再懸濁させ、氷上で保存した。およそ10のPAM細胞を、5%のFBSおよび0.1%のナトリウムアジド(PBS−FBS)を含む、5mLのPBSに希釈した20μg/mLの抗ブタCD169(クローン3B11/11、AbD Serotec)または抗ブタCD163(クローン2A10/11、AbD Serotec)抗体中で30分間、氷上でインキュベートした。細胞を遠心分離し、洗浄し、染色バッファーに希釈した1/100フルオレセインイソチオシアネート(FITC)コンジュゲートヤギ抗マウスIgG(Life Technologies)中に再懸濁し、30分間氷上でインキュベートした。少なくとも10の細胞をFACSCaliburフローサイトメーターおよびCell Questソフトウェア(Becton,Dickinson)を用いて分析した。
結果
SIGLEC1ノックアウトブタの作成
図24に図示される、使用されるノックアウト戦略は、エクソン2および3が排除され、突然変異遺伝子から機能性タンパク質が得られないことが予想されるように、SIGLEC1の劇的な改変をもたらすことに焦点を当てた。加えて、遺伝子のさらなる破壊は、エクソン1の一部ならびにエクソン2および3のすべてを、反対方向に配向されるネオマイシン選択可能カセットで置き換えることによって達成された(Mansour et al.,1988)。様々なプラスミド調製物(0.75〜10μg/μL、単鎖構築物および二本鎖構築物の両方、ならびに中サイズ構築物および大サイズ構築物の両方)で34回のトランスフェクションを行った。5つの異なるブタ胎児細胞株を表す雄細胞および雌細胞も含まれた。2,000を超えるコロニーを、neoカセットの標的挿入の存在についてスクリーニングした。PCRプライマー対「f」+「b」および「a」+「e」(図24、パネルBおよびパネルC)を使用して、構築物の上アームおよび下アームの標的化が成功したかどうかを確認した。2つのコロニー(雄1および雌1)を試験したところ、正しい挿入の存在について陽性であった(データ示さず)。
雄クローン由来の細胞(4−18)を、体細胞核移入および代理動物への666個の胚の移入に使用した。クローニングされた胚を2つの代理動物に移入することにより、合計8匹の子ブタが産生された。1匹の代理動物は、妊娠115日目に6匹の正常な雄子ブタを分娩した。妊娠117日目に第2の代理動物で帝王切開を行い、2匹の正常な雄子ブタをもたらした。3回の胚移入もまた、雌細胞(658個の胚)を用いて行ったが、いずれも妊娠を確立しなかった。図25は、4−18標的胎児線維芽細胞株から生成された8匹の雄子ブタクローン(F)から抽出されたゲノムDNAを用いて実施したPCRの結果を示す。両方のアレルを検出するために、プライマー「c」および「d」を用いてPCRを実施した(図24、パネルC)。予測PCR生成物サイズは、野生型アレルについて約2,400bp、および標的アレルについて約2,900bpであった。プライマー「c」および「d」を用いたPCRの結果を図25に示す。すべてのブタを試験したところ、野生型2,400bpおよび標的2,900bpアレルの存在について陽性であった(図25、パネルB)。クローニングに使用される細胞株、標的4−18線維芽細胞株、および非標的4−18細胞株由来のDNAを組み込んだ対照PCRは、予測生成物を産生した(図25、パネルA)。標的突然変異の存在は、図24、パネルCの薄灰色の矢印および黒色の矢印によって同定されたプライマー対を有する領域を増幅することによってさらに確認され、これらは、それぞれ約4,500bpおよび約5,000bpの生成物をもたらすことが予測された。結果は、8匹のファウンダーブタにおける両方の生成物の存在を示した(データ示さず)。
雄のうちの5匹を野生型雌との交配に使用し、67匹のF子孫(40匹の雄および27匹の雌)をもたらし、そのうちの39匹(58%)は、SIGLEC1+/−であった。F雄のうちの1匹をF雌のうちの1匹(同腹子52)と交配させて、12匹のブタの同腹子を得、そのうちの11匹は断乳するまで生存したままであった。子孫における野生型および標的アレルの同定は、ゲノムDNAのサザンブロットによって行った。図26の結果は、4匹のSIGLEC1+/+、3匹のSIGLEC1+/−、および4匹のSIGLEC1−/−動物を示す。
PAM細胞上のCD169(SIGLEC1)およびCD163の発現。
抗体染色のための細胞を、研究の終わりにブタから得た。図27に示されるように、SIGLEC1+//+およびSIGLEC1+/−ブタ由来のPAM細胞の90%超が、CD169およびCD163に対して二重陽性であった。対照的に、SIGLEC1−/−ブタのすべては、CD169の表面発現に対して陰性であったが、CD163に対しては陽性のままであった。結果は、すべてのSIGLEC1−/−ブタ由来の細胞上のCD169発現の不在を示した。CD169表面発現の不在は、PRRSV共受容体CD163の発現を改変しなかった。
実施例5:インビトロ由来卵母細胞および胚からANPEPにおいて染色体修飾を有するブタを産生するためのCRISPR/Cas9系の使用
材料および方法
化学物質および試薬
別段の記載がない限り、本研究で使用される化学物質はすべて、Sigma(St.Louis,MO)から購入された。
ANPEP特異的CRISPRを構築するためのgRNAの設計
ANPEP(配列番号132)の全長ゲノム配列を使用して、CRISPRガイドRNAを設計した。この転写物は、30,000塩基対および3つのスプライス変異体(X1、X2、およびX3)を有する。X1は、20個のエクソンを有し、1017個のアミノ酸タンパク質生成物(配列番号133)をコードする。X2およびX3は、エクソン2における開始コドン前に生じるスプライス部位において異なり、両方とも同じ963アミノ酸生成物(配列番号134)をコードする。
開始コドンがエクソン2内にあるため、ガイドRNA(gRNA)をANPEP遺伝子のエクソン2内の領域に対して設計した。参照を容易にするために、全長ANPEP配列の部分を含む参照配列を本明細書(配列番号135)に提供する。参照配列の配列番号135は、イントロン2、エクソン2、イントロン3、エクソン3、イントロン4、エクソン4の部分およびイントロン4の部分を含む。この参照配列(配列番号135)は、エクソン2内の開始コドン前の1000ヌクレオチド、エクソン2のコード領域、およびエクソン2の終了後の1000ヌクレオチドを含む。この配列の注釈付きバージョンが図28に示される。図28において、エクソン2、3、および4は下線が引かれている。エクソン2は、変異体X1およびX2と一致する、図28のヌクレオチド775で開始する(変異体X3は、ヌクレオチド778でエクソン2を開始する)。この差は、開始コドンの前に生じるため、タンパク質生成物に影響を及ぼさない(開始コドンは、配列番号135のヌクレオチド1001〜1003においてであり、図28において小文字太字で示される)。したがって、配列番号135のエクソン2、3、および4は、3つの変異体(配列番号133または配列番号134)の間でコードされる2つのタンパク質生成物中の最初の294アミノ酸をコードする。参照を容易にするために、本実施例および実施例6で以下に記載されるINDELの各々は、参照配列の配列番号135を参照して記載される。アミノ酸配列を指す場合、スプライス変異体X2およびX3変異体(配列番号134)によってコードされる963アミノ酸タンパク質に言及される。しかしながら、当業者は、挿入または欠失がスプライス変異体X1(配列番号133)によってコードされるアミノ酸配列内のどこで生じるかを容易に決定することができるであろう。図28に示す参照配列の配列番号135に含まれるイントロンおよびエクソンに対応するヌクレオチドのリストを、以下の表19に提供する。
Figure 2021521844
すべてのガイドRNAは、開始コドンの後に設計され、それによりINDELがフレームシフトおよび早期開始コドンをもたらす可能性がより高くなった。選択された6つの標的は、S.pyogenes(Spy)プロトスペーサー隣接モチーフ(PAM)に隣接しており(Ran et al.2015)、以下の表20に列挙される。PAMは、各gRNAにおける括弧によって同定される。ガイド2およびガイド3はまた、図28の配列番号135において太字および二重下線で同定される。設計されたcrRNAの特異性は、GenBankにおいて類似のブタ配列を検索することによって確認された。
Figure 2021521844
以下の表21に列挙される各ANPEP標的に対応する順方向(F)および逆方向(R)オリゴヌクレオチドをアニールし、2つの発現カセット、ヒトコドン最適化S.pyogenes(hSpy)Cas9、およびキラメガイドRNAを含有するp330Xベクターにクローニングした。P330Xを、BbsI(New England Biolabs)を用い、Zhang実験プロトコル(http://www.addgene.org/crispr/zhang/において入手可能、Cong et al.,2013およびHsu et al.,2013を参照)に従って消化した。各ガイドのクローニング成功は、ミズーリ大学DNA中核施設によってサンガー配列決定によって確認された。クローニングに成功したプラスミドをTOP10エレクトロコンピテントセル(Invitrogen,Carlsbad,CA)中で増殖させ、Qiagen Plasmid Maxiキット(Qiagen,Germantown,MD)を用いて大規模プラスミド調製を実施した。インビトロ転写テンプレートのために、またはトランスフェクションのために使用するまで、プラスミドを−20℃で凍結した。
Figure 2021521844
胎児線維芽細胞収集
ブタ胎児を妊娠35日目に収集して、トランスフェクションのための細胞株を作成した。大きな白色家畜雑種から、1つの野生型雄および1つの野生型雌胎児線維芽細胞株を確立した。胎児線維芽細胞を、わずかな修飾を加えて以前に記載されるように収集し(Lai and Prather.,2003a)、各胎児の背中からの組織ミンチを、20mLの消化培地(L−グルタミン、1g/LのD−グルコース(Cellgro,Manassas,VA)、および200単位/mLのコラーゲナーゼ、および25Kunitz単位/mLのDNAseIを含有するダルベッコ改変イーグル培地)中、38.5℃で5時間消化した。消化後、胎児線維芽細胞を洗浄し、15%のウシ胎児血清(FBS)および40μg/mLのゲンタマイシンを含有するDMEMで培養した。一晩培養した後、細胞をトリプシン処理し、10%のジメチルスルホキシド(DMSO)を含むFBS中のアリコート中で−80℃にゆっくり凍結して、液体窒素中で長期保存した。
ANPEP CRISPR gRNAによるトランスフェクション
トランスフェクション条件は、以前に報告されたプロトコルと類似していた(Ross et al.,2010、Whitworth et al.,2014)。簡潔に述べると、6つのANPEPガイドを、17トランスフェクションにわたって異なる組み合わせで試験した。総CRISPRガイド濃度は、2μg/トランスフェクションであった。同様の継代数(2〜4)の胎児線維芽細胞株を2日間培養し、15%のウシ胎児血清(FBS)、2.5ng/mLの塩基性線維芽細胞増殖因子(Sigma)、10mg/mLのゲンタマイシン、および25μg/mLのFUNGIZONE(アンホテリシンB)が補充された、L−グルタミンおよび1g/LのD−グルコース(Cellgro,Manassa,VA、DMEM)を含有するダルベッコ改変イーグル培地中で75〜85%のコンフルエントになるまで成長させた。線維芽細胞をリン酸緩衝生理食塩水(PBS、Life Technologies,Austin,TX)で洗浄し、トリプシン処理した。細胞が分離するとすぐに、細胞をエレクトロポレーション培地(75%細胞塩(120mMのKCl、0.15mMのCaCl、10mMのKHPO、pH7.6、5mMのMgCl))(Yanez et al.,2016)および25%のOPTI−MEM(Life Technologies)で洗い流した。細胞は、血球計算盤を使用してカウントした。細胞を600×gで5分間ペレット化し、1×10/mLの濃度でエレクトロポレーション培地に再懸濁した。各エレクトロポレーションは、250ボルトでBTX ECM2001エレクトロポレーションシステムを通じて投与される3つの(1ミリ秒)矩形波パルスを有する2mmギャップキュベット中の200μL(0.2X10の総細胞)の細胞を使用した。エレクトロポレーション後、細胞を上述のDMEM培地に再懸濁した。トランスフェクション後、14日目にコロニーを採取した。胎児線維芽細胞を、50細胞/プレートで播種した(Beaton and Wells 2014)。胎児線維芽細胞コロニーを、各コロニーの周囲に10mmのオートクレーブクローニングシリンダーを密封することによって収集した。コロニーをPBSで洗い流し、トリプシンを介して収穫し、次いでDMEM培養培地に再懸濁した。再懸濁したコロニーの一部(1/3)を、遺伝子型決定のために96ウェルPCRプレートに移し、残り(2/3)の細胞を、細胞増殖および後に続く体細胞核移入(SCNT)のために24ウェルプレートのウェル内で培養した。細胞ペレットを、6μLの溶解緩衝液(40mMのトリス、pH8.9、0.9%のTriton X−100、0.4mg/mLのプロテイナーゼK;New England Biolabs)に再懸濁し、細胞溶解のために65℃で30分間インキュベートし、続いて85℃で10分間インキュベートしてプロテイナーゼKを不活性化した。次いで、細胞溶解物を、PCRを介した遺伝子型決定に使用した。
体細胞核移入(SCNT)
SCNT胚を産生するために、経産ブタ由来卵母細胞をDesoto Biosciences LLC(Seymour,NT)から購入した。経産ブタ由来卵母細胞を、成熟培地(2.9mMのHEPES、5μg/mLのインスリン、10ng/mLのEGF、0.5μg/mLのp−FSH、0.91mMのピルビン酸塩、0.5mMのシステイン、10%のブタ卵胞液、25ng/mLのゲンタマイシンを含むTCM199)中で一晩出荷し、24時間後に新鮮な培地に移した。40〜42時間の成熟後、卵母細胞を、0.1%のヒアルロニダーゼの存在下でボルテックスすることによって卵母細胞から除去した。SCNT中、卵母細胞を、7.0μg/mLのサイトカラシンBが補充された操作培地(0.6mMのNaHCO、2.9mMのHEPES、30mMのNaCl、10ng/mLのゲンタマイシン、および3mg/mLのBSAを有するTCM199;浸透圧濃度305)中に配置した。おそらく第2分裂中期プレートを含有する隣接細胞質の部分とともに極性体を除去し、ドナー細胞を薄いガラス毛細管を使用してペリビテリン空間内に配置した(Lai and Prather.,2003b)。次いで、再構築された胚を、BTX電気細胞マニピュレータ(Harvard Apparatus)を使用して、1.2kV/cmの2つのDCパルス(1秒間隔)で30μ秒にわたって、融合培地(0.3Mのマンニトール、0.1mMのCaCl、0.1mMのMgCl、および0.5mMのHEPES)中で融合させた。融合後、融合胚を200μMのチメロサールで10分間暗闇で、および8mMのジチオスレイトールで30分間、化学的に活性化した(Machaty et al.,1997)。次いで、胚を、前述のように、ヒストンデアセチラーゼ阻害剤である0.5μMのScriptaid(Sigma−Aldrich,S7817)を用いて、修飾ブタ接合培地PZM3−MU1(Bauer et al.,2010、Yoshioka et al.,2002)中で14〜16時間インキュベートした(Whitworth et al.,2011;Zhao et al.,2010;Zhao et al.,2009)。
体外受精(IVF)
IVFのために、思春期前の未経産ブタ由来の卵巣を屠場(Farmland Foods Inc.,Milan,MO)から得た。10mLのシリンジに取り付けられた18ゲージの皮下針を使用して、中サイズ(3〜6mm)の卵胞から未成熟卵母細胞を吸引した。次いで、均質な細胞質を有する卵母細胞および無傷の形質膜および周囲の卵丘細胞を、成熟のために選択した。約50個の卵丘卵母細胞複合体を、加湿空気中、500μLの成熟培地(3.05mMのグルコース、0.91mMのピルビン酸ナトリウム、0.57mMのシステイン、10ng/mLの表皮成長因子(EGF)、0.5μg/mLの黄体形成ホルモン(LH)、0.5μg/mLの卵胞刺激ホルモン(FSH)、10ng/mLのゲンタマイシン(APP Pharm,Schaumburg,IL)、および0.1%のポリビニルアルコール(PVA)と一緒にTCM199(Invitrogen,Grand Island,NY))を含有するウェル中に42〜44時間、38.5℃、5%のCOで配置した。成熟に続いて、0.1%のヒアルロニダーゼの存在下で3分間ボルテックスすることによって、周囲の卵丘細胞を卵母細胞から除去した。インビトロで成熟した卵母細胞を、25〜30個の卵母細胞群のIVF培地(113.1mMのNaCl、3mMのKCl、7.5mMのCaCl、11mMのグルコース、20mMのトリス、2mMのカフェイン、5mMのピルビン酸ナトリウム、および2mg/mLのBSAを含有する修飾トリス緩衝培地(mTBM))の50μLの液滴に入れた。100μLの野生型精液の1つの冷凍ペレットを、0.1%のBSAが補充された3mLのダルベッコリン酸緩衝生理食塩水(DPBS)中で解凍した。精液を、60%パーコール中で20分間、650×gで洗浄し、mTBM中で10分間、遠心分離によって洗浄した。次いで、精液ペレットをIVF培地で0.5×10細胞/mLに再懸濁した。50μLの精液懸濁液を、卵母細胞を有する液滴中に導入した。配偶子を、空気中の5%のCOの雰囲気中38.5℃で5時間、共インキュベートした。受精後、胚を、空気雰囲気下38.5℃、5%のCOでPZM3−MU1中でインキュベートした(Bauer et al.2010、Yoshioka et al.2002)。
CRISPR/Cas9系のRNAのインビトロ合成
接合体注入のためのgRNAを、以前に記載されているように調製した(Whitworth et al.,2017)。テンプレートガイドDNAを、最初にgBlockの形態で統合DNA技術によって合成した。インビトロ転写のためのガイドの上流にT7プロモーター配列を付加した(表22において下線を引いた)。各gBlockを、最終濃度0.1ng/μLに希釈し、表22に列挙されるインビトロ転写(IVT)順方向プライマー(各CRISPRガイドに対して固有)および同一の逆方向プライマー(gRNA Rev1)でPCR増幅した。PCR条件には、98℃で1分間の初期変性、続いて98℃(10秒)、68℃(30秒)、および72℃(30秒)の35サイクルが含まれた。各PCR増幅gBlockを、QIAGEN PCR精製キットを使用することによって精製した。次いで、精製したgBlockアンプリコンを、MEGASHORTSCRIPT転写キット(Ambion)を使用して、インビトロ転写のためのテンプレートとして使用した。RNAの品質を、2.0%のRNAを含まないアガロースゲル上で可視化した。濃度および260:280比を、NANODROP分光光度法を介して決定した。キャップ形成およびポリアデニル化されたCas9 mRNAは、Sigmaから購入した。RNAを20ng/μLの最終濃度まで希釈し(gRNAおよびCas9の両方)、3μLのアリコートに分配し、注入まで−80℃で保管した。
Figure 2021521844
接合体におけるANPEP CRISPR/Cas9系の接合体注入
Cas9 mRNAを、Sigma Aldrich(St.Louis,MO)から購入し、ANPEP gRNA2および3と混合した(表20)。gRNA2は、胎児線維芽細胞トランスフェクション後に最も高い編集効率を有したため、選択された。gRNA3は、胎児線維芽細胞トランスフェクション後に編集能力を有しなかったため、陰性対照として選択された。この設計は、胎児線維芽細胞トランスフェクションおよび接合体注入という2つの方法間で同様の編集速度が観察されるかどうかを確認するために選択された。gRNA2およびgRNA3(20ng/μL)とCas9 mRNA(20ng/μL)との混合物を、FEMTOJETマイクロインジェクター(Eppendorf;Hamburg,Germany)を使用することによって、受精後14時間に受精した卵母細胞の細胞質(推定接合体)に共注入した。Nikon倒立顕微鏡(Nikon Corporation;Tokyo,Japan)の加熱したステージ上の操作培地(0.6mMのNaHCO、2.9mMのHEPES、30mMのNaCl、10ng/mLのゲンタマイシン、および3mg/mLのBSAを有するTCM199、モル浸透圧濃度305)中でマイクロインジェクションを行った。次いで、注入した接合体を、胚移入まで10ng/mLのps48でPZM3−MU1中に移入するか、または遺伝子型確認のために胚盤胞段階まで発達させた。
遺伝子型決定アッセイ
ゲノムDNAを使用して、PCR、アガロースゲル電気泳動、およびその後のサンガーDNA配列決定による遺伝子型を評価した。標準プロトコルおよびLA Taq(Takara,Mountain View,CA)を使用して、以下の表23に列挙されるANPEP特異的プライマーを用いてPCRを実施した。PCR条件は、96℃で2分間、および95℃で30秒間、50℃で40秒間、および72℃で1分間の35サイクル、続いて72℃で2分間の伸長からなっていた。次いで、965bpのアンプリコンを、2.0%のアガロースゲル上で分離して、明らかな挿入または欠失を決定した。アンプリコンをサンガー配列決定に供して、修飾の正確な位置を決定した。生きたブタ由来のアンプリコンを、TOPOクローニングし、DNA配列決定して、両方のアレルの正確な修飾を決定した。
Figure 2021521844
胚移入
ANPEP編集ブタを産生するために生成された胚を、正期産のためにレシピエント未経産ブタに移入した。SCNTおよびIVF接合体を注入した胚について、胚を一晩培養し、発情サイクルの1日目に未経産ブタの卵管に移入するか(SCNT)、または5日間培養した後、発情サイクルの4、5、または6日目に未経産ブタの卵管に移入するか(IVFおよびSCNT)のいずれかであった。すべての胚を、10ng/mLのps48(5−(4−クロロ−フェニル)−3−フェニル−ペンタ−2−エノイン酸、Stemgent,Inc.,Cambridge,MA)の存在下でPZM3−MU1(Bauer et al.2010)中の外科部位に輸送した。発達の段階にかかわらず、すべての胚を、レシピエント未経産ブタの卵管の膨大部−狭部接合部に外科的に移入した(Lee et al.2013)。SCNT胚を用いて実施された胚移入(ET)は合計4回、接合子注入胚を用いて実施されたETは6回であった。トランスフェクション後に単離された元のコロニーからのドナー細胞を使用して、SCNTの最初の2つの胚移入を実施した。SCNTのための第2の2つのETのドナー細胞を、最初の2つのETから収集された35日目の胎児から単離した。
免疫組織化学
修飾ブタの回腸中のANPEPの存在を検出するための免疫組織化学を、標準手順を使用して実施した。収集の際、腸組織を直ちに10%の緩衝ホルマリン中に配置した。処理後、パラフィン包埋切片をスライド上に載置した。切片をLeica BOND脱ワックス溶液(溶媒系脱パラフィン化溶液)で脱ワックスし、Leica BONDエピトープ賦活化溶液1(ホルマリン固定パラフィン包埋組織の熱誘導エピトープ賦活化のためのクエン酸塩系pH6.0エピトープ賦活化溶液)を使用して、100℃で20分間抗原賦活化を実施した。スライドを3%の過酸化水素により室温で5分間インキュベートし、NexES IHC染色モジュール(Ventana Medical)上で自動手順を使用することによって可視化した。ヒトCD13のアミノ酸400〜500をカバーするペプチドに対して調製したウサギ抗CD13(APN)ポリクローナル抗体(Abcam)を、APN抗原の検出に使用した。抗体を、Leica BOND一次抗体希釈液中(トリス緩衝生理食塩水、界面活性剤、タンパク質安定剤、および0.35%のPROCLIN950(2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン溶液)を含有する)、1:3200で希釈し、スライド上で15分間、室温でインキュベートした。スライドを洗浄し、結合した抗体を、抗ウサギIgG西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)を用いて検出した。HRP活性を3,3´−ジアミノベンジジン(DAB)で可視化し、スライドをヘマトキシリンで対染色した。
結果
ANPEP CRISPRガイドプラスミドによるトランスフェクション
合計17回のトランスフェクションを実施し、どのCRISPRガイドがANPEP遺伝子を効率的に編集するかを決定するとともに、SCNTで使用するためのCRISPR誘導ANPEP編集で初代細胞株を単離した。各実験におけるトランスフェクション効率を、以下の表24に要約する。ANPEPガイド2は、単独でトランスフェクトした場合、最も多くの編集コロニーをもたらした。ANPEPガイド2を用いて合計4回のトランスフェクションを行い、編集効率は0〜23.3%の範囲であった。DNA電気泳動後にPCRアンプリコンの観察可能なサイズ差が存在する場合、コロニーが編集されたとみなされた。得られたブタおよび胎児のみを配列決定して、編集の正確な位置およびサイズを決定した。ANPEPガイド1は、4回のトランスフェクションにわたって0〜7.1%の範囲の編集率を有する二番目に効率的なガイドであった。興味深いことに、ANPEPガイド1および2を混合し、共トランスフェクトしたとき、編集率は、3回のトランスフェクションにわたって0%であった。ANPEPガイド3および4は、編集(各々2回のトランスフェクション)をもたらさず、ANPEPガイド5および6は、2.9%および4.2%の編集をもたらしたが、各ガイドに対して単一のトランスフェクションのみを実施した。ANPEPガイド2でトランスフェクトされたコロニーE9、F7、D11、およびANPEPガイド1でトランスフェクトされたコロニーA10を、SCNTのために選択した。
Figure 2021521844
ANPEP編集細胞の体細胞核移入
コロニーE9、F7、D11、およびA10由来の細胞をSCNTに使用した。各細胞群から等しい数の胚を再構築したが、胚をET中に単一のブタにおいて混合した。これらの初代コロニー細胞を用いて2つの胚移入を実施し、結果として両方のブタが妊娠した。胎児収集のために、妊娠を35日目に終了させた。10匹の胎児をブタO279から収集し、そのうちの3匹は、ANPEP遺伝子中に両アレル編集を含有した。5匹の胎児をブタO307から収集し、そのうちの3匹は、ANPEP遺伝子中に両アレル編集を含有した。各胎児を遺伝子型決定し、結果として生じた遺伝子型を以下の表25に列挙する。
図29は、ETからレシピエントO279およびO307に観察された4つの遺伝子型にわたるPCRからのアンプリコンを示す代表的なアガロースゲルを示す。レーン1は、182bpの欠失/WTなしであり、レーン2は、9bpの欠失/WTなしであり、レーン3は、野生型であり、レーン4は、a867bpの欠失(ゲルの底に向かう明帯)/WTなしであり、レーン5は、野生型である。胎児の多くは、両アレルであった(すなわち、2つの修飾アレルを有した)。各場合において、それらは、特徴付けられたアレル(例えば、182bpの欠失)および非野生型アレルを有した。第2の非野生型アレルは、配列決定または同定されなかった。野生型核酸および水を、それぞれ陽性対照および陰性対照として使用した。
各胎児から胎児線維芽細胞株を作成し、次いで2つの追加のSCNTおよびETについて、3つの胎児株をSCNTに使用した。いずれのレシピエントブタも、新たに確立された胎児細胞株から妊娠しなかった(表25)。
Figure 2021521844
接合体注入
ANPEP gRNAを注入したIVF接合体で6回のETを試みた。胚移入データを以下の表26に要約する。最初の3回のETは、2回の妊娠をもたらした。1匹のブタは、妊娠しなかった。1匹のレシピエント(ブタO345)を35日目に安楽死させ、6匹の胎児を収集した。6匹の胎児のうち、4匹は、表26に要約されるようなANPEP遺伝子の編集を含有した。図30は、これら6匹の胎児に存在するアレルを示す代表的なPCR結果を提供する。「水」とマークされたレーンは、陰性のテンプレートなし対照である。「WT対照」とマークされたレーンは、非トランスフェクト胎児線維芽細胞由来のDNAを含有する野生型陽性対照である。レーン1〜6は、以下の遺伝子編集を有することが見出された6匹の胎児のPCR結果を提供する:(1)レーン1:1塩基対の挿入/野生型なし;(2)レーン2:2塩基対の挿入/野生型;(3)レーン3:野生型;(4)レーン4:野生型;(5)レーン5:3塩基対の挿入、9塩基対の欠失、および267塩基対の欠失(モザイク);ならびに(6)レーン6:9塩基対の欠失/野生型。遺伝子型記述が「WTなし」または「野生型なし」という語句を含む場合、これは、胎児が特徴付けられておらず、配列決定されていない(但し野生型ではない)第2のアレルを有していたことを意味する。命名された修飾アレルを配列決定し、以下に記載する。
3匹目のブタは、4匹の子ブタを出産し、そのうち3匹が編集された。この同腹子(「同腹子4」)の遺伝子型を、TOPOクローニングおよびサンガー配列決定を使用して決定し、表27に要約する。これら4匹の子ブタ由来の各ANPEPアレルを、野生型(WT)またはテンプレートなし対照(NTC)と比較して示す代表的なPCR結果を図4に示す。図31のレーン1〜4は、以下に対応する。(1)アレル1のエクソン2における9塩基対の欠失およびアレル2における野生型配列を有する子ブタ4−1、(2)アレル1のエクソン2における1塩基対の挿入およびアレル2のエクソン2における2塩基対の挿入を有する子ブタ4−2、(3)両方のアレルに野生型配列を有する子ブタ4−3、ならびに(4)アレル1のエクソン2における9塩基対の欠失およびアレル2における野生型配列を有する子ブタ4−4。修飾アレルを配列決定し、本明細書において以下に記載する(表29および30)。この同腹子(4−2)の雌1匹を、以下の実施例6に記載されるPEDVおよびTGEV曝露のためのブタを作成するためにファウンダー動物として使用した。
残りの3回のETを、線維芽細胞増殖因子2(FGF2)、白血病阻害因子(LIF)、およびインスリン様増殖因子1(IGF1)(それぞれ40ng/mL、20ng/mL、および20ng/mL)を含有する培地中で成熟させた卵母細胞で実施した。これらの増殖因子(総称してFLI)は、卵母細胞成熟の質を改善するために、Yuanおよび同僚によって示された(Yuan et al.,2017)。これら3回のFLI胚移入のうち、2匹のレシピエントは妊娠せず、1匹のレシピエントは9匹の子ブタを産んだ。9匹の子ブタのうち、7匹はANPEPの編集を含み、2匹は野生型であった。この同腹子(「同腹子158」)の遺伝子型を、TOPOクローニングおよびサンガー配列決定を使用して決定し、以下の表28に要約する。これらの子ブタ由来の各ANPEPアレルを、野生型(WT)またはテンプレートなし対照(NTC)と比較して示す代表的なPCR結果を図32に示す。この同腹子からの雌1匹(158−1)およびこの同腹子からの雄1匹(158−9)をファウンダー動物として使用して、以下の実施例6に記載されるPEDVおよびTGEV曝露のための子ブタを作成した。
Figure 2021521844
Figure 2021521844
Figure 2021521844
挿入−欠失(INDEL)の遺伝子型決定および表現型特徴付け
表25〜28に同定される各修飾アレルは、ゲノムDNA隣接エクソン2から増幅されたPCR生成物の配列決定に基づいて同定された。タンパク質翻訳および表現型に対するこれらのアレルの予想される効果は、代表的なRNAを修飾動物からアミノ酸配列に翻訳することによって決定した。各アレルは、以下の表29および30に詳細に要約される。
以下の実施例6に記載される疾患研究のためのファウンダー動物として、2匹の生きた同腹子から3匹のブタ(158−1、158−9、および4−2)を選択した。各アレルには、A〜Hという文字表記が割り当てられ、アレルAは野生型であった。各修飾アレルおよび野生型ANPEPアレルを、予測表現型とともに図33に図示する。図33において、黒色の矩形はコード領域を表し、灰色の領域は挿入を表す。数字は、挿入および/または欠失が発生した場所を示す。
ANPEP修飾雄ブタ(158−9)および1匹の修飾雌親は、BおよびCアレル(雄ブタ)またはDおよびEアレル(雌親)からなる両アレルヌル編集を有した。第2の修飾雌親(158−1)は、野生型(A)、ヌル(H)、ヌル(D)、および他の編集されたアレル(FおよびG)の組み合わせについてモザイクであった。Bアレルは、開始コドンの欠失を含む661塩基対の欠失を有し、欠失した配列は、8塩基対の挿入で置き換えられる。したがって、Bアレルは、タンパク質の完全な喪失をもたらす。Cアレルは、8塩基対の欠失から生じ、欠失した配列は、aおよび3塩基対の挿入によって置き換えられ、アミノ酸194から始まるミスコードによるフレームシフト編集、およびアミノ酸223での未熟終止コドンを引き起こす。2つのヌルアレルDおよびEはまた、それぞれ1または2塩基対の挿入の結果であるフレームシフト編集も含有した。具体的には、エクソン2における1および2bpの挿入は、両方のアレルについてアミノ酸194でミスコードをもたらし、1塩基対の挿入についてはアミノ酸220で、2塩基対の挿入についてはアミノ酸225で未成熟終止コドンをもたらした。アレルHは、単一塩基対の欠失を含有し、これはまた、アミノ酸194でミスコードをもたらし、アミノ酸224で未成熟終止コドンをもたらした。FおよびGアレルは、それぞれフレームシフト編集を引き起こさなかった9および12塩基対の欠失を有し、むしろこれらは、野生型アミノ酸配列(配列番号134)と比較して、それぞれ、ペプチド配列194−M−E−Gおよび194−M−E−G−Nの除去をもたらした。アレルGはまた、野生型アミノ酸配列(配列番号134)と比較してV198Iの単一アミノ酸置換を有した。
参照を容易にするために、以下の表29は、SCNTおよびIVF実験から収集した胎児において同定された各編集を説明する(図29および図30)。以下の表30は、同腹子4(図31)および158(図32)からの生きたブタにおいて見出される各編集、例えば、ファウンダー動物(アレルA〜H)における編集を説明する。該当する場合、非ファウンダー動物(または胎児)において見出されるアレルA〜Hと同一のアレルが同定される。
ファウンダー動物(アレルA〜H)における各編集の表現型は、修飾ブタの回腸におけるANPEP(CD13)の発現について免疫組織化学(IHC)によって確認された(図34)。図34は、2つのAアレル(野生型、+/+)、2つのヌルアレル(E/B、−/−)、またはヌルアレルを、アレルF(9塩基対/3アミノ酸欠失、B/F、−/d9)またはG(12塩基対/4アミノ酸欠失、B/GもしくはC/G、−/d12)と組み合わせて有するブタの回腸の代表的なIHC画像を示す。図34において−/d12とラベル付けされた画像は、B/GまたはC/G遺伝子型のいずれかで得られた結果を表す。
図34に示される結果を生成するために、パラフィン包埋組織切片を、ヒトCD13のアミノ酸400〜500をカバーするペプチドに対して調製したウサギ抗CD13ポリクローナル抗体(Abcam)の1:32,000希釈で染色した。結合した抗体を、西洋ワサビペルオキシダーゼ標識抗ウサギIgGで検出し、HRP活性を3,3´−ジアミノベンジジン(DAB)で可視化した。2つの野生型アレルを有する動物からの回腸において、ANPEPに対する強い免疫反応性が観察されたが、2つのヌルアレルを有する動物において、ANPEP免疫反応性は観察されなかった。現象的には、FまたはGアレルのいずれかを有するブタは、4つのアミノ酸欠失編集におけるより弱い免疫反応性を除いて、ANPEPに対する免疫反応性を示した。
ファウンダー動物(158−1、158−9、および4−2)を、突然変異の任意の表現型効果について毎日観察した。図35は、性成熟時のブタ158−1の写真を示す。これらの動物はすべて健康であるように見え、いずれの動物についても有害な観察は認められなかった。特に、授乳に関する顕著な問題は観察されなかった。ファウンダー雌ブタ158−1(野生型アレルを有するモザイク動物)は、正常に授乳した。ファウンダー雌ブタ4−2は、最初の同腹子にうまく授乳できなかったが、これは最初のパリティの雌ブタでは珍しいことではない。ファウンダー雌ブタ4−2は、2番目の同腹子には正常に授乳した。したがって、乳腺形成および授乳は正常であるように見えた。出願の時点で、ブタ158−1および158−9はおよそ2.5歳であり、ブタ4−2は約3歳であり、有害な観察は認められなかった。
以下の実施例6に記載されるウイルス曝露研究で使用されるすべての動物はまた、突然変異の任意の表現型効果について毎日モニターした。修飾ANPEPアレルを含有する動物は、TGEV感染の兆候を一切示さず、健康であるように見えた。
Figure 2021521844
Figure 2021521844

Figure 2021521844
実施例6:ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を有するブタにおけるTGEVに対する抵抗性の増加
本実施例では、ANPEP中に修飾染色体配列を有するブタを、ブタ流行性下痢ウイルス(PEDV)または伝染性胃腸炎ウイルス(TGEV)に曝露し、モニターして、それらの感染に対する抵抗性を評価した。ANPEPの欠如は、ウイルス血症力価および他のマーカーによって測定されるように、PEDVではなくTGEVに対する抵抗性の増加をもたらした。
材料および方法
PEDV研究のためのブタの繁殖
PEDV研究のために、15mgのaltrenogest生成物、MATRIX(Intervet Inc.Millsboro,DE)を含有する6.8mLを14日間毎日供給することによって、2匹の未経産ブタ(4−2および158−1)を同期させた。未経産ブタ4−2および158−1は、altrenogestを停止した後5日以内に発情し、雄ブタ158−9から収集した精液を用いた人工授精(AI)によって繁殖させた。未経産ブタ4−2は妊娠しなかった。妊娠117日後、雌ブタ158−1は、8匹の健康な子ブタを出産した。1匹の子ブタは、雌ブタによって押しつぶされた。
TGEV曝露のためのブタの繁殖
ANPEP編集F1ブタを再び繁殖させて、TGEV曝露のためにANPEP編集ブタの同腹子を作成した。同じ2匹の未経産ブタ(4−2および158−1)を上述の同じ方法によって同期させ、雄ブタ158−9から採取した精液を用いた人工授精(AI)によって繁殖させた。雌ブタ158−1および4−2の両方が妊娠した。雌ブタ158−1は、4匹の子ブタ(同腹子127)を出産した。3匹の子ブタは健康であり、1匹の子ブタは、後足の構造が不良であり、安楽死された。雌ブタ4−2は、13匹の子ブタ(同腹子20)を出産した。11匹は健康であった。1匹の子ブタは、乳を飲まず死亡し、別の子ブタは、後足の構造が不良であった。他の子ブタのうちの2匹は、後に雌ブタに押しつぶされた。
ウイルス
PEDV KS13−09を、10%のウシ胎児血清(FBS、Sigma)、1%のPen−Strep(Gibco)、および0.25μg/mLのFUNGIZONE(アンホテリシンB)が補充されたMEM中で維持されたVERO76細胞上で増殖させた。細胞を、2%のトリプトースリン酸ブロス(Sigma)および1μg/mLのL−1−トシルアミド−2−フェニルエチルクロロメチルケトン(TPCK、Sigma)を含有する培地中で感染させた。ウイルス滴定のために、96ウェルプレート中のVERO76細胞を、ウイルスの1:10段階希釈物で37℃で5%のCOで8連で感染させた。3時間後、細胞培養培地を新鮮な感染培地に置き換えた。18時間で、細胞を4℃で30分間、アセトン:メタノール混合物(3:2比)で固定し、PEDV Mタンパク質(Genscript)に対して指向される、1:500希釈のウサギポリクローナル抗体で反応させた。PBSで洗浄した後、FITCコンジュゲートヤギ抗ウサギIgG(Jackson ImmunoResearch)を二次抗体として添加した。ウイルス濃度を、Reed and Muench法(Reed and Muench,1938)を使用して、TCID50/mLとして計算した。
TGEV Purdue株を、PEDVについて記載されるのと同じ、MEM−FBS培地10%で維持されたブタ精巣(ST)細胞上で培養した。滴定のために、ウイルスを、96ウェル組織培養プレート(BD Falcon)中のコンフルエントST細胞上4連で、1:10で段階希釈した。37℃および5%のCOでの3日のインキュベーション後、ウェルを細胞変性効果(CPE)の存在について検査した。CPEを示す最後のウェルを滴定エンドポイントとして使用し、1mlあたりの50%の組織培養感染用量(TCID50)を、(Reed and Muench,1938に記載されるように計算した。
PEDV/TGEVによる感染
動物およびウイルスが関与する実験を、動物科学協会連盟研究および教育における農業動物のケアと使用のためのガイド(Federation of Animal Science Societies Guide for the Care and Use of Agricultural Animals in Research and Teaching)、USDA動物福祉法および動物福祉規則に従って実施し、Kansas State UniversityおよびUniversity of Missouri実験動物委員会およびバイオセイフティ委員会の認可を受けた。曝露の間、すべての感染したWTおよびANPEP修飾ブタを、大動物資源センター内の単一の部屋に一緒に収容した。したがって、すべてのANPEP編集されたブタは、感染した野生型同腹子によって流出されたウイルスへの連続曝露を受けた。感染のために、ブタは、実験的に感染したブタからPCR陽性腸組織ホモジネートから調製されたPEDVの初回用量を受けた(Niederwerder et al.,2016)。4日後、ブタを組織培養由来分離株、PEDV KS13−09に2回感染させ、これを、10 TCID50のウイルスを含有する単回10mL用量として経口投与した。TGEVに関して、ブタは、同じ量のウイルスを経口投与された。
PEDVによる曝露の1日前から研究の終了まで、各動物から毎日糞便スワブを収集した。各スワブを、1%のPen−Strepおよび1%のFUNGIZONEとともに1mLのMEMを含有する15mLの円錐管に入れた。この管を短時間ボルテックスして、スワブの内容物を混合し、1.5mLの冷結保存バイアルに等分し、次いで−80℃で保存した。
初回曝露後、3日目、7日目、および9日目に血清を収集した。糞便および血清の両方をRT−PCRを使用して検査し、PEDVまたはTGEV核酸を検出した。9日後、動物を屠殺し、パラフィン包埋腸(回腸)上で免疫組織化学(IHC)を行って、PEDVまたはTGEV抗原を検出した。
ウイルス核酸の検出のためのRT−PCR
総RNAを、MAGMAXTM−96総RNA単離キット(Invitrogen)を使用して、糞便および血清試料から、KINGFISHER器具(Thermo Scientific)上の製造者の指示に従って抽出した。PEDV核酸を、PLATINUM Taq DNAポリメラーゼおよび表31に列挙されるプライマーを合計体積50μLで有するSUPERSCRIPT IIIワンステップRT−PCRキットを使用して増幅した。PCRを、以下のように実施した。58℃で30分間の初期逆転写、続いて94℃で2分間の変性、次いで94℃で15秒間、48℃で30秒間、および68℃で90秒間の40サイクル。PCR生成物を、1%のアガロースゲル上で可視化した。結果は、臭化エチジウム染色の強度に基づいて記録した。
TGEV核酸をリアルタイム手順を使用して増幅した(Vemulapalli R.,2016)。TAQMAN Fast Virus 1ステップマスターミックス(Thermo Fisher)に含まれる順方向および逆方向プライマー、ならびにTAQMANプローブ(BHQ−1)を表31に列挙する。RT−PCRには、50℃で30分の逆転写、95℃で15分の逆転写、続いて95℃で15秒間、56℃で30秒間、および72℃で15秒間の45サイクルが含まれた。PCRをCFX−96リアルタイムPCRシステム(Bio−Rad)上で96ウェルフォーマットで実施し、各試料についての結果をCt値として報告する。
Figure 2021521844
組織内のウイルス抗原の検出のための免疫組織化学(IHC)
感染動物の腸(回腸)中のPEDVおよびTGEV抗原のレベルを検出するための免疫組織化学を、修飾ブタにおけるANPEP抗原の検出のための実施例5に上述される同様の方法を使用して、カンザス州立大学およびミズーリ大学獣医診断研究所によって日常的な診断試験として実施した。抗スパイクタンパク質モノクローナル抗体を使用して、PEDV抗原を検出した(Cao et al.,2013)。抗ネコ感染性腹膜炎コロナウイルス抗体を使用して、TGEV抗原を検出した。
血清中のTGEV特異的抗体の検出
ブロッキングELISAおよび間接免疫蛍光抗体(IFA)を使用して、血清中のTGEV特異的抗体を検出した。IFAについて、96ウェルプレート上のコンフルエントST細胞を、200TCID50/mLのTGEV Purdueで感染させた。37℃および5%のCOでの3日間のインキュベーション後、細胞を80%のアセトンで固定した。各ブタ由来の血清を、5%のヤギ血清を有するPBS(PBS−GS)中で連続希釈した。感染の前に各ブタから得られた血清試料は、陰性対照の役割を果たした。37℃で1時間のインキュベーション後、プレートを洗浄し、二次抗体を各ウェルに添加した。Alexa−Fluor−488 AffiPureヤギ抗ブタIgG(カタログ番号114−545−003、Jackson ImmunoResearch)をPBS−GS中1:400希釈で希釈した。プレートを37℃で1時間インキュベートし、PBSで洗浄し、蛍光顕微鏡下で観察した。ブロッキングアッセイは、Sanova製のキットSVANOVIR TGEV/PRCVを使用して実施した。キット説明書に従ってアッセイを実施し、標識されたTGEV特異的抗体の結合の阻害パーセントとして結果を報告した。
結果
ブタの繁殖およびPEDVによる感染
PEDV曝露に使用される同腹子由来の各子孫子ブタの遺伝子型分類を、以下の表32に要約する。曝露した子ブタには、野生型ANPEPアレルにヘテロ接合性の3匹のブタ、4つのアミノ酸欠失を有する2匹のブタ、3つのアミノ酸欠失を有する単一のブタ、および単一のノックアウトブタが含まれた。別個の同腹子からの5匹の野生型ブタは、無修飾対照として使用され、表に含まれない。
Figure 2021521844
3週目に、子ブタを上述のようにPEDVに曝露し、RT−PCRでの特徴付けのために糞便および血清を収集した。図36は、WTアレルに対してヘテロ接合性のものを除き、0日目、7日目、および9日目の各感染ブタの糞便および血清中のPEDV核酸の正規化された量を示す。各ブタを、その遺伝子型:野生型(黒色)、ノックアウト/ヌル(白色)、3aa欠失(9bpの欠失、灰色)、および4aa欠失(12bpの欠失、縞模様)に基づいて分類した。すべてのブタについてのPCRおよびIHCによるPEDV定量化の結果を表33に示す。RT−PCR生成物の観点からのPEDV定量は、強烈な染色の(3+)から検出可能なPCR生成物がない(Neg.)までの臭化エチジウム染色の尺度として図36に示される。すべてのブタは、感染の7日後から開始する糞便中のPEDV核酸に対して強く陽性であった(表33、図36)。各群からの少なくとも1つのブタ(ヌル、3つのアミノ酸欠失、4つのアミノ酸欠失、およびWT)もまた、7日目の血清中で陽性であった(表33、図36)。加えて、IHCは、すべてのブタが腸細胞内に抗原を有することを確認した(表33、図37)。図37は、PEDV抗原(黒色)について染色した野生型(パネルA)、ノックアウト(パネルB)、3aa欠失(パネルC)、および4aa欠失(パネルD)ブタにおける回腸の代表的な画像を示す。したがって、ANPEPの非存在は、PEDV感染を防止しなかった。
Figure 2021521844
TGEVによる感染のためのブタの繁殖
TGEV曝露に使用される各子孫子ブタの遺伝子型分類を、以下の表34(同腹子20について)および35(同腹子127について)に要約する。すべてにおいて、同腹子20からの6匹の子ブタおよび同腹子127からの2匹の子ブタを、TGEVに曝露した。これらのうち、7匹はANPEPについてヌルであり、1匹は3つのアミノ酸欠失を有した。別個の同腹子からの7匹の野生型ブタを、陽性対照として使用した。
Figure 2021521844
Figure 2021521844
TGEV曝露の成果
子ブタが3週齢であったとき、PEDV曝露と同じ経路、用量、および住居条件を使用して、上述のようにTGEV Purdueに曝露した。野生型(WT)およびノックアウト(KO)ブタを、各々研究から除去し、試験のために4日目に安楽死させた。市販のRT−PCRアッセイを使用して、糞便および血清中のウイルスの存在を検出し、IHCを使用して、回腸中のTGEV抗原を検出した。TGEVへの初期曝露後の0、3、6、および7日目の糞便中のウイルスのPCR結果を図38に提供する。結果をCt値として示す。黒丸は、3日目に開始した糞便中のTGEV核酸の存在に対して陽性であったWTブタを表す。ウイルス核酸は、Fアレルを有する単一ブタの糞便(3つのアミノ酸欠失、灰色の丸)中、または感染の最初の週の間に、7つのノックアウト(KO)ブタ(白色の丸)のうちのいずれにおいても検出されなかった(図38)。1匹のWTおよび1匹のKOブタを、4日目に免疫組織化学のために研究から除去したため、6日目および7日目に6匹のWTおよびKO動物のみをプロットすることに留意されたい(以下)。すべてのブタは、13日の研究の終わりまでにRT−PCR陰性であった(データ示さず)。
図39は、野生型ブタ(WT、パネルA)、ノックアウトブタ(KO、パネルB)、またはヌルアレルおよび3つのaa欠失を含むアレルを有するブタからのTGEV抗原について染色された回腸の代表的な免疫組織化学画像を示す(KO/−d3、パネルC)。腸組織上のTGEV抗原染色を、感染の4日後、最大量のウイルス核酸が糞便中に存在する期間中に、研究から除去された単一のWTおよびKOブタに対して実施した。WTブタは、回腸中のTGEV抗原の存在について陽性であったが(図39、パネルA)、ANPEP KOブタは陰性であった(図39、パネルB)。3つのアミノ酸欠失(Fアレル)を有するブタ由来の腸組織を、感染後13日にTGEV抗原について染色した。結果は、回腸内のウイルス抗原について陽性抗体染色を示した(図39、パネルC)。
研究の終わりに得られた血清を、免疫蛍光(IFA)およびブロッキングELISAアッセイを使用して、TGEV特異的抗体の存在について試験した。免疫蛍光アッセイ(IFA)およびブロッキングELISAアッセイの両方は、WTおよびFアレルブタが、TGEV特異的抗体の存在に対して陽性であることを示したが、一方で、ANPEP KOブタにおいてTGEV特異的抗体は検出されなかった(図40)。図40において、水平線は、陽性/陰性結果のカットオフを示す。プラス記号およびマイナス記号は、間接IFAを使用した抗体測定の結果を示す。3つのアミノ酸欠失を有するブタは、糞便中のTGEV核酸に対して陰性であったが、回腸中のTGEV抗原に対する陽性染色および陽性抗体応答は、このブタが増殖的に感染したことを確認した。図40におけるブタの数は、4日目におけるIHCのWTおよびKOブタの除去後に残存するブタの数を反映することに留意されたい。
これらのデータは、ANPEPの存在が、TGEVによるブタの感染のために必要であることを確立する。また、ANPEP機能の低減(例えば、Fアレルの場合のように)は、糞便中のウイルスレベルの低減によって測定されるような有益な転帰をもたらし得ることも示唆する。
実施例7:ANPEP、SIGLEC1、およびCD163から選択される少なくとも2つの遺伝子における染色体修飾のためのヘテロ接合性動物の生成
材料および方法
繁殖
ANPEP編集(1bpの挿入、アレルD、配列番号166)を有する1つのアレル、および野生型(WT)アレルを担持した異系交雑未経産ブタ(14−1)を、CD163遺伝子およびSIGLEC1遺伝子の両方において編集にヘテロ接合性であった異系交雑未経産ブタを用いた人工授精によって繁殖させた(表36)。CD163遺伝子における編集は、参照配列の配列番号4と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド4,531までの1387塩基対の欠失であり、それによりCD163遺伝子は、配列番号112を含んでいた。SIGLEC1遺伝子における編集は、参照配列の配列番号122と比較してヌクレオチド4,279からヌクレオチド5,525までの1,247塩基対の欠失であり、欠失した配列は、SIGLEC1遺伝子が配列番号123を含むようにネオマイシン遺伝子カセットで置き換えられた。
雌ブタは、10匹の健康な子ブタを出産し、ミイラまたは死産の胎児はなかった。子ブタはすべて、出生時に健康であったように見えた。1匹のアレルのみを編集したため、2匹のブタを安楽死させた。残りの子ブタは、健康であり続け、出願の時点で、ほぼ2ヶ月であった。
Figure 2021521844
遺伝子型決定
DNA単離:ゲノムDNA溶解物を、切り取った尾部の小片を250μLの溶解バッファー(40mMのトリス、pH8.9、0.9%のTriton X−100、0.4mg/mLのプロテイナーゼK、(NEB))中で消化し、細胞溶解のために56℃で12時間インキュベートし、続いて85℃で10分間インキュベートしてプロテイナーゼKを不活性化することによって調製した。尾部溶解物ゲノムDNAを、PCRのテンプレートとして直接使用した。
CD163:ゲノムDNAを使用して、PCRおよびアガロースゲル電気泳動により遺伝子型を評価した。PCRを、CD163特異的順方向プライマー「TTGTTGGAAGGCTCACTGTCCTTG」(配列番号68、表3)、および逆方向プライマー「ACAACTAAGGTGGGGCAAAG」(配列番号69、表3)を用いて、標準プロトコルおよびLA Taq(Takara,Mountain View,CA)を使用することによって実施した。PCR条件は、95℃で2分間、および94℃で30秒間、50℃で30秒間、および68℃で7分間の33サイクル、続いて72℃で2分間の最終伸長であった。次いで、6358bpのアンプリコンを1.25%アガロースゲル上で分離した。1387bpの欠失は、電気泳動後に可視であり、配列決定されなかった。正確な配列は、ファウンダー動物から既知であった。
ANPEP:ゲノムDNAを使用して、PCRアガロースゲル電気泳動およびその後のサンガーDNA配列決定によって遺伝子型を評価した。PCRを、ANPEP特異的順方向プライマー「ACGCTGTTCCTGAATCT」(配列番号161、表23)、および逆方向プライマー「GGGAAAGGGCTGATTGTCTA」(配列番号162、表23)を用いて、標準プロトコルおよびLA Taq(Takara,Mountain View,CA)を使用することによって実施した。PCR条件は、96℃で2分間、および95℃で30秒間、50℃で40秒間、および72℃で1分間の35サイクル、続いて72℃で2分間の伸長であった。次いで、965bpのアンプリコンを2.0%アガロースゲル上で分離した。アンプリコンをPCR精製し、ミズーリ大学DNA Coreでのサンガー配列決定によって配列決定した。1bpの挿入が存在する場合、アレルをANPEP編集されたものとして分類した。
SIGLEC1:ゲノムDNAを使用して、PCRおよびアガロースゲル電気泳動により遺伝子型を評価した。PCRを、以下のSIGLEC1特異的順方向プライマー「GCATTCCTAGGCACAGC」(配列番号128、表17)および逆方向プライマー「CTCCTTGCCATGTCCAG」(配列番号129、表17)を用いて、標準プロトコルおよびLA Taq(Takara ,Mountain View,CA)を使用して実施した。PCR条件は、94℃で2分間、および94℃で30秒間、50℃で10秒間、および72℃で2.5分間の35サイクル、続いて72℃で5分間の最終伸長であった。プライマーは、Neo挿入物に隣接していた。野生型SIGLECアンプリコンは、2000bpである。Neoが挿入されている場合、アンプリコンは2600bpである。同腹子144からのSIGLEC1+/−は、ゲル上に2つのアンプリコン、2000bpおよび2600bpを有するであろう。
結果
同腹子144子ブタの遺伝子型決定は、3つすべての修飾を有する1匹の雌子ブタ(144−7)をもたらした(表37)。2匹の雄子ブタ(144−3、144−4)は、ANPEPおよびCD163編集の両方を担持したが、SIGLEC1編集は担持しなかった。ブタをPCRによって遺伝子型決定し、結果を図41に示す。CD163中の1387bpの欠失は、野生型に加えて小さいアンプリコンによって例示された(図41、パネルA)。ANPEP遺伝子内の1bpの挿入は、ゲル電気泳動後には見えず、アンプリコンを配列決定して、1bpの挿入の存在を決定した(図41パネルBおよびパネルD)。SIGLEC1ノックアウトは、ネオマイシンカセット(Neo)の挿入によって達成され、したがって、アンプリコン中の増加したサイズは、ノックアウトを示す(図41パネルC)。
Figure 2021521844
実施例8:ANPEP、SIGLEC1、およびCD163から選択される2つ以上の遺伝子における染色体修飾に対してホモ接合性のブタの生成、ならびにTGEVおよびPRRSVに対する抵抗性についてのそのようなブタの試験
それらが性成熟に達すると、実施例7において上述されるように生成されたブタを使用して、ANPEPおよびCD163の両方、またはANPEP、CD163、およびSIGLEC1の3つすべての染色体修飾に対してホモ接合性であるブタを作成する。これは、3つすべての修飾を含む雌(144−7)を、ANPEPおよびCD163に対する修飾を有する2匹の雄(144−3、144−4)と繁殖させることによって行われる。この交雑は、ANPEP(−/−)およびCD163(−/−)に対してホモ接合性であるが、SIGLEC1(+/−)に対してのみヘテロ接合性である子孫をもたらすはずである。3つすべてのアレル(ANPEP、CD163、およびSIGLEC)のホモ接合性ノックアウトを含有する動物を生成するために、これらの子孫(F生成)を、実施例7と同様に生成された追加のトリプルヘテロ接合性子孫と戻し交雑する。代替として、またはそれと併せて、実施例7に記載される繁殖を繰り返して、雄および雌トリプルヘテロ接合株を作成し、これを交雑させてトリプルホモ接合性子孫を生成する。したがって、ホモ接合性トリプルノックアウト動物の生成には少なくとも2世代かかるが、雄および雌トリプルヘテロ接合株を確立するために追加の世代が必要となる可能性がある。
ホモ接合性ダブル(ANPEP−/−/CD163−/−)およびトリプル(ANPEP−/−/CD163−/−/SIGLEC1−/−)ノックアウト動物が作製されると、それらは、実施例6において上述される方法を使用してTGEVに対する抵抗性について、および実施例2において上述される方法を使用してPRRSVに対する抵抗性について試験される。ダブルおよびトリプルノックアウト動物の両方が、TGEVおよびPRRSVの両方に抵抗性であることが予想される。
上記を考慮すると、本発明のいくつかの目的が達成され、他の有利な結果が達成されることが分かる。
本発明の範囲から逸脱することなく、上記の生成物および方法において様々な変更を行うことができるため、上記の説明に含まれ、添付の図面に示されるすべての事項は、限定的な意味ではなく例示的であると解釈されることが意図される。
実施例9:TGEV、PRCV、およびPEDVによるANPEP KOおよびWT細胞のインビトロ感染
肺を切除し、約100mLの冷リン酸緩衝生理食塩水で肺洗浄を行うことにより、ANPEP KOブタ(ブタ20−10、表34)およびWTブタからブタ肺胞マクロファージ(PAM)を収集した。7%のウシ胎児血清(FBS)および抗生物質が補充されたMEM中で2週間培養した後、線維芽細胞の集団が出現した。線維芽細胞様細胞を、TGEV、PRCV、およびPEDV分離株により感染の多重性(moi)=1で感染させた。TGEVおよびPEDV分離株の調製は、実施例6に記載されている。PRCV分離株を、ST細胞上でウイルスを増殖させることによって調製した。24時間のインキュベーション後、細胞を80%のアセトンで固定し、乾燥した。ウイルス感染細胞を、FITC標識コロナウイルス抗Nタンパク質抗体を使用して検出した。TGEVおよびPRCVを、抗FIPV3−70mAbで検出した。PEDVは、社内で調製したモノクローナル抗体によって検出した。ヨウ化プロピジウムを使用して核を染色した。細胞を蛍光顕微鏡下で観察した。
図42は、3つの異なるウイルスに感染した細胞の代表的な蛍光画像を示す。ANPEP KO細胞は、TGEVおよびPCRV感染に対する明確な抵抗性を示したが、PEDV感染に感受性であった(図42、パネルA)。すべてのWT細胞は、3つすべてのウイルスによる明確な感染を示した(図42、パネルB)。したがって、ANPEPタンパク質の喪失は、感受性集団におけるPRCVならびにTGEVに対する抵抗性を付与し得る。
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実施形態
さらなる例示のために、本開示の追加の非限定的な実施形態を以下に記載する。
実施形態1は、アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む、家畜動物もしくはその子孫、または動物細胞である。
実施形態2は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子に修飾染色体配列を含まない家畜動物、子孫、または細胞の病原体による感染に対する感受性と比較して、動物、子孫、または細胞の病原体による感染に対する感受性を低減する、実施形態1に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態3は、病原体がウイルスを含む、実施形態2に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態4は、ウイルスが、コロナウイルス科ウイルスを含む、実施形態3に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態5は、ウイルスが、コロナウイルス亜科ウイルスを含む、実施形態4に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態6は、ウイルスが、コロナウイルスを含む、実施形態5に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態7は、コロナウイルスが、アルファコロナウイルス属ウイルスを含む、実施形態6に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態8は、アルファコロナウイルス属ウイルスが、伝染性胃腸炎ウイルス(TGEV)またはブタ呼吸器コロナウイルス(PRCV)を含む、実施形態7に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態9は、TGEVが、TGEV Purdue株を含む、実施形態8に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態10は、家畜動物が、有蹄類、鳥類動物、およびウマ動物からなる群から選択されるか、または細胞が、有蹄類、鳥類動物、およびウマ動物からなる群から選択される動物に由来する、実施形態1〜9のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態11は、鳥類動物が、ニワトリ、七面鳥、アヒル、ガチョウ、ホロホロ鳥、もしくはひな鳩を含むか、またはウマ動物が、ウマもしくはロバを含む、実施形態10に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態12は、有蹄類が、偶蹄類を含む、実施形態10に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態13は、偶蹄類が、ブタ動物、ウシ動物、ヒツジ動物、ヤギ動物、バッファロー、ラクダ、ラマ、アルパカ、またはシカを含む、実施形態11に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態14は、ウシ動物が、肉牛または乳牛を含む、実施形態13に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態15は、偶蹄類が、ブタ動物を含む、実施形態13に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態16は、ブタ動物がブタを含む、実施形態15に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態17は、動物または子孫が、胚、幼若体、もしくは成体であるか、または細胞が、胚細胞、幼若体動物に由来する細胞、もしくは成体動物に由来する細胞を含む、実施形態1〜16のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態18は、動物、子孫、または細胞が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列に対してヘテロ接合性である、実施形態1〜17のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態19は、動物、子孫、または細胞が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列に対してホモ接合性である、実施形態1〜17のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態20は、修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける挿入、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける欠失、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける置換、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、実施形態1〜19のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態21は、修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける欠失を含む、実施形態20に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態22は、欠失が、フレーム内欠失を含む、実施形態21に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態23は、修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける挿入を含む、実施形態20〜22のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態24は、挿入、欠失、置換、またはそれらのいずれかの組み合わせが、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおけるミスコードをもたらす、実施形態20、21、および23のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態25は、挿入、欠失、置換、またはミスコードが、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける未成熟終止コドンをもたらす、実施形態20、21、23、および24のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態26は、欠失が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルの開始コドンの欠失を含む、実施形態20、21、および23のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態27は、欠失が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのコード配列全体の欠失を含む、実施形態20、21、23、および26のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態28は、修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける置換を含む、実施形態20〜26のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態29は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子における修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子における修飾染色体配列を欠く動物、子孫、または細胞におけるANPEPタンパク質産生または活性と比較して、ANPEPタンパク質産生または活性を低減させる、実施形態1〜28のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態30は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、動物、子孫、または細胞による機能性ANPEPタンパク質の産生を実質的にもたらさない、実施形態1〜29のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態31は、動物、子孫、または細胞が、ANPEPタンパク質を産生しない、実施形態1〜30のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態32は、修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン4、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2もしくはエクソン4と連続するイントロン、またはそれらのいずれかの組み合わせにおける修飾を含む、実施形態1〜31のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態33は、修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2における修飾、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのイントロン1における修飾、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態32に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態34は、修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのイントロン1で開始し、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2で終了する欠失を含む、実施形態32または33に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態35は、修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2における挿入または欠失を含む、実施形態32または33に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態36は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2における挿入または欠失が、開始コドンの下流にある、実施形態35に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態37は、修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2に欠失を含む、実施形態32、33、36、および37のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態38は、欠失が、エクソン2におけるフレーム内欠失を含む、実施形態37に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態39は、エクソン2におけるフレーム内欠失が、ANPEPタンパク質のアミノ酸194〜196の欠失をもたらす、実施形態38に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態40は、エクソン2におけるフレーム内欠失が、ANPEPタンパク質のアミノ酸194〜197の欠失をもたらす、実施形態38に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態41は、フレーム内欠失が、ANPEPタンパク質の198位におけるバリン残基のイソロイシン残基での置換をさらにもたらす、実施形態40に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態42は、修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2における挿入を含む、実施形態32〜41のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態43は、修飾染色体配列が、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,397からヌクレオチド1,578までの182塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,397から始まる5塩基対の挿入で置き換えられる)、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,574からヌクレオチド1,582までの9塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,577からヌクレオチド1,585までの9塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581からヌクレオチド1,589までの9塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド819からヌクレオチド1,685までの867塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド882からヌクレオチド1,688までの867塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580と1,581との間の1塩基対の挿入、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,579と1,580との間の1塩基対の挿入、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の2塩基対の挿入、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,321からヌクレオチド1,587までの267塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,323からヌクレオチド1,589までの267塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581の1塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,582からヌクレオチド1,593までの12塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,561からヌクレオチド1,585までの25塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,560からヌクレオチド1,584までの25塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,575からヌクレオチド1,582までの8塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,574からヌクレオチド1,581までの8塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられる)、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、
およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される修飾を含む、実施形態32〜42のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態44は、
修飾が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,397からヌクレオチド1,578までの182塩基対の欠失を含み、欠失した配列が、ヌクレオチド1,397から始まる5塩基対の挿入で置き換えられ、5塩基対の挿入が、配列CCCTC(配列番号169)を含み、
修飾が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入を含み、挿入が、単一のチミン(T)残基を含み、
修飾が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580と1,581との間の1塩基対の挿入を含み、挿入が、単一のチミン(T)残基または単一のアデニン(A)残基を含み、
修飾が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,579と1,580との間の1塩基対の挿入を含み、挿入が、単一のアデニン(A)残基を含み、
修飾が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の2塩基対の挿入を含み、挿入が、単一のATジヌクレオチドを含み、
修飾が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失を含み、欠失した配列が、ヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられ、8塩基対の挿入が、配列GGGGCTTA(配列番号179)を含み、
修飾が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失を含み、欠失した配列が、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられ、4塩基対の挿入が、配列TCGT(配列番号180)を含む、実施形態43に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態45は、修飾染色体配列が、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられる)、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の2塩基対の挿入、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581からヌクレオチド1,589までの9塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,582からヌクレオチド1,593までの12塩基対の欠失、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581の1塩基対の欠失、
およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される修飾を含む、実施形態43または44に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態46は、修飾染色体配列が、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられる)、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の2塩基対の挿入、
参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581の1塩基対の欠失、
およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される修飾を含む、実施形態45に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態47は、動物、子孫、または細胞が、
(a)ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられる)、および
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の2塩基対の挿入、
(b)ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、および
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入、
(c)ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、および
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581の1塩基対の欠失、
(d)ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、および
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581から1,582までの2塩基対の挿入、または
(e)ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられる)、および
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581からヌクレオチド1,589までの9塩基対の欠失を含む、実施形態43〜46のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態48は、修飾染色体配列が、参照配列の配列番号132のヌクレオチド17,235〜22,422を含む領域内に修飾を含む、実施形態1〜31のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態49は、参照配列の配列番号132のヌクレオチド17,235〜22,016を含む領域内に修飾を含む、実施形態48に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態50は、修飾染色体配列が、参照配列の配列番号132のヌクレオチド21,446〜21,537を含む領域内に修飾を含む、実施形態48または49に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態51は、修飾染色体配列が、参照配列の配列番号132のヌクレオチド21,479〜21,529を含む領域内に修飾を含む、実施形態48〜50のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態52は、修飾染色体配列が、参照配列の配列番号132のヌクレオチド21,479〜21,523を含む領域内の修飾を含む、実施形態48〜51のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態53は、修飾染色体配列が、参照配列の配列番号132のヌクレオチド21,538〜22,422を含む領域内に修飾を含む、実施形態52に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態54は、修飾染色体配列が、参照配列の配列番号132のヌクレオチド22,017〜22,422を含む領域内に修飾を含む、実施形態48または53に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態55は、修飾染色体配列が、参照配列の配列番号132のヌクレオチド22,054〜22,256を含む領域内に修飾を含む、実施形態48、53、および54のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態56は、修飾染色体配列が、参照配列の配列番号132のヌクレオチド22,054〜22,126を含む領域内の修飾を含む、実施形態48および53〜55のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態57は、修飾染色体配列が、挿入または欠失を含む、実施形態48〜56のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態58は、修飾染色体配列が、欠失を含む、実施形態57に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態59は、欠失が、フレーム内欠失を含む、実施形態58に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態60は、修飾染色体配列が、イントロン−エクソンスプライス領域を破壊する、実施形態32〜59のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態61は、修飾染色体配列が、参照配列の配列番号132のヌクレオチド21,479からヌクレオチド21,529までの51塩基対の欠失を含む、実施形態48〜60のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態62は、修飾染色体配列が、参照配列の配列番号132のヌクレオチド21,479からヌクレオチド21,523までの45塩基対の欠失を含む、実施形態48〜60のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態63は、修飾染色体配列が、参照配列の配列番号132のヌクレオチド21,509からヌクレオチド21,511までの3塩基対の欠失を含む、実施形態48〜60のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態64は、修飾染色体配列が、置換を含む、実施形態48〜60のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態65は、配列番号132のヌクレオチド21,509〜21,511におけるACCコドン内のヌクレオチドのうちの1つ以上を異なるヌクレオチドで置換して、異なるアミノ酸をコードするコドンを産生することを含む、実施形態64に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態66は、1つ以上のヌクレオチドの置換が、配列番号134のアミノ酸738におけるトレオニン(T)または配列番号133のアミノ酸792におけるトレオニン(T)の、グリシン(G)、アラニン(A)、システイン(C)、バリン(V)、ロイシン(L)、イソロイシン(I)、メチオニン(M)、プロリン(P)、フェニルアラニン(F)、チロシン(Y)、トリプトファン(W)アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E)、アスパラギン(N)、グルタミン(Q)、ヒスチジン(H)、リジン(K)、またはアルギニン(R)残基での置換をもたらす、実施形態65に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態67は、置換が、配列番号134のアミノ酸738におけるトレオニン(T)または配列番号133のアミノ酸792におけるトレオニン(T)の、グリシン(G)、アラニン(A)、システイン(C)、バリン(V)、ロイシン(L)、イソロイシン(I)、メチオニン(M)、プロリン(P)、フェニルアラニン(F)、トリプトファン(W)、アスパラギン(N)、グルタミン(Q)、ヒスチジン(H)、リジン(K)、またはアルギニン(R)残基での置換をもたらす、実施形態65または66に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態68は、置換が、配列番号134のアミノ酸738におけるトレオニン(T)または配列番号133のアミノ酸792におけるトレオニン(T)をバリン(V)またはアルギニン(R)残基で置き換えることをもたらす、実施形態65〜67のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態69は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、欠失、挿入、または置換からなる、実施形態32〜68のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態70は、動物、子孫、または細胞が、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号135または132と少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%、少なくとも99%、少なくとも99.9%、または100%の配列同一性を有する染色体配列を、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に含む、実施形態20〜69のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態71は、家畜動物、子孫、または細胞が、配列番号163、164、165、166、167、168、170、171、172、173、174、176、177、または178を含む染色体配列を含む、実施形態1〜70のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態72は、家畜動物、子孫、または細胞が、配列番号177、178、166、167、170、172、または171を含む染色体配列を含む、実施形態71に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態73は、家畜動物、子孫、または細胞が、配列番号177、178、166、167、または171を含む染色体配列を含む、実施形態71に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態74は、家畜動物、子孫、または細胞が、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列をさらに含む、実施形態1〜73のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態75は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含まない動物、子孫、または細胞の病原体による感染に対する感受性と比較して、動物、子孫、または細胞の病原体による感染に対する感受性を低減する、実施形態74に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態76は、病原体がウイルスを含む、実施形態75に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態77は、ウイルスが、ブタ繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(PRRSV)を含む、実施形態76に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態78は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、1型PRRSVウイルス、2型PRRSV、または1型および2型PRRSVウイルスの両方に対する動物、子孫、または細胞の感受性を低減する、実施形態77に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態79は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、NVSL97−7895、KS06−72109、P129、VR2332、CO90、AZ25、MLV−ResPRRS、KS62−06274、KS483(SD23983)、CO84、SD13−15、Lelystad、03−1059、03−1060、SD01−08、4353PZ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるPRRSV分離株に対する動物、子孫、または細胞の感受性を低減する、実施形態78に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態80は、動物、子孫、または細胞が、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列に対してヘテロ接合性である、実施形態74〜79のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態81は、動物、子孫、または細胞が、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列に対してホモ接合性である、実施形態74〜79のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態82は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける挿入、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける欠失、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける置換、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、実施形態74〜81のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態83は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける欠失を含む、実施形態82に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態84は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける挿入を含む、実施形態82または83に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態85は、挿入、欠失、置換、またはそれらのいずれかの組み合わせが、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおけるミスコードをもたらす、実施形態82〜84のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態86は、挿入、欠失、置換、またはミスコードが、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける未成熟終止コドンをもたらす、実施形態82〜85のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態87は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、CD163タンパク質をコードする遺伝子における修飾染色体配列を欠く動物、子孫、または細胞におけるCD163タンパク質産生または活性と比較して、CD163タンパク質産生または活性を低減させる、実施形態74〜86のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態88は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、動物、子孫、または細胞による機能性CD163タンパク質の産生を実質的にもたらさない、実施形態74〜87のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態89は、動物、子孫、または細胞が、CD163タンパク質を産生しない、実施形態74〜80のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態90は、家畜動物または子孫がブタ動物を含むか、または細胞がブタ細胞を含む、実施形態74〜89のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態91は、CD163タンパク質をコードする遺伝子における修飾染色体配列が、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン7、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン8、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン7もしくはエクソン8と連続するイントロン、またはそれらのいずれかの組み合わせにおける修飾を含む、実施形態90に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態92は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン7に修飾を含む、実施形態91に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態93は、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン7における修飾が、欠失を含む、実施形態92に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態94は、欠失が、フレーム内欠失を含む、実施形態82〜93のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態95は、CD163タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン7における修飾が、挿入を含む、実施形態92〜94のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態96は、CD163タンパク質をコードする遺伝子における修飾染色体配列が、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入とともに、同じアレル上の参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,024からヌクレオチド3,147までの124塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,024からヌクレオチド3,146までの123塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,147と3,148との間の1塩基対の挿入、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,030からヌクレオチド3,159までの130塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,030からヌクレオチド3,161までの132塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド1,525からヌクレオチド3,030までの1506塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,148とヌクレオチド3,149との間の7塩基対の挿入、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,818からヌクレオチド4,097までの1280塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,724からヌクレオチド4,096までの1373塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,431からヌクレオチド3,897までの1467塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド488からヌクレオチド2,417までの1930塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド488から始まる12塩基対の挿入で置き換えられ、参照配列の配列番号47と比較してエクソン7にヌクレオチド3,044からヌクレオチド3,172までのさらなる129塩基対の欠失がある)、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド3,172までの28塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド4,531までの1387塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられる)、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,440からヌクレオチド4,160までの1720塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,015からヌクレオチド3,466までの452塩基対の欠失、
およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される修飾を含む、実施形態90〜95のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態97は、
修飾が、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入とともに、同じアレル上の参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失を含み、2塩基対の挿入が、ジヌクレオチドAGを含み、
修飾が、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,147と3,148との間の1塩基対の挿入を含み、1塩基対の挿入が、単一のアデニン残基を含み、
修飾が、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,148とヌクレオチド3,149との間の7塩基対の挿入を含み、7塩基対の挿入が、配列TACTACT(配列番号115)を含み、
修飾が、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド488からヌクレオチド2,417までの1930塩基対の欠失を含み、欠失した配列が、ヌクレオチド488から始まる12塩基対の挿入で置き換えられ、参照配列の配列番号47と比較してエクソン7中にヌクレオチド3,044からヌクレオチド3,172までのさらなる129塩基対の欠失があり、12塩基対の挿入が、配列TGTGGAGAATTC(配列番号116)を含むか、または
修飾が、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失を含み、欠失した配列が、ヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられ、11塩基対の挿入が、配列AGCCAGCGTGC(配列番号117)を含む、実施形態96に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態98は、CD163タンパク質をコードする遺伝子における修飾染色体配列が、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,148とヌクレオチド3,149との間の7塩基対の挿入、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入とともに、同じアレル上の参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられる)、
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド4,531までの1387塩基対の欠失、
およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される修飾を含む、実施形態96に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態99は、動物、子孫、または細胞が、
(a)CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,148とヌクレオチド3,149との間の7塩基対の挿入、および
CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失、
(b)CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,148とヌクレオチド3,149との間の7塩基対の挿入、および
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失(欠失した配列は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおけるヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられる)、
(c)CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,818からヌクレオチド4,097までの1280塩基対の欠失、および
CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失、
(d)CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,818からヌクレオチド4,097までの1280塩基対の欠失、および
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入とともに、CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失、
(e)参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド488からヌクレオチド2,417までの1930塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド488から始まる12塩基対の挿入で置き換えられ、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してエクソン7にヌクレオチド3,044からヌクレオチド3,172までのさらなる129塩基対の欠失がある)、および
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入とともに、CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失、
(f)参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド488からヌクレオチド2,417までの1930塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド488から始まる12塩基対の挿入で置き換えられ、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してエクソン7にヌクレオチド3,044からヌクレオチド3,172までのさらなる129塩基対の欠失がある)、および
CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失、
(g)CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,431からヌクレオチド3,897までの1467塩基対の欠失、および
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入とともに、CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失、
(h)CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,431からヌクレオチド3,897までの1467塩基対の欠失、および
CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失、
(i)CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,431からヌクレオチド3,897までの11塩基対の欠失、および
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入とともに、CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失、
(j)CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,024からヌクレオチド3,147までの124塩基対の欠失、および
CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,024からヌクレオチド3,146までの123塩基対の欠失、
(k)CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,030からヌクレオチド3,159までの130塩基対の欠失、および
CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,030からヌクレオチド3,161までの132塩基対の欠失、
(l)CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,818からヌクレオチド4,097までの1280塩基対の欠失、および
CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,724からヌクレオチド4,096までの1373塩基対の欠失、
(m)CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド3,172までの28塩基対の欠失、および
CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド4,531までの1387塩基対の欠失、
(n)参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失(欠失した配列は、CD163タンパク質をコードする遺伝子の一方のアレルにおけるヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられる)、および
CD163タンパク質をコードする遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,440からヌクレオチド4,160までの1720塩基対の欠失、
(o)CD163遺伝子の一方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,148とヌクレオチド3,149との間の7塩基対の挿入、および
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入とともに、CD163遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失、
(p)参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失(欠失した配列は、CD163遺伝子の一方のアレルにおけるヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられる)、および
参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,149と3,150との間の2塩基対の挿入とともに、CD163遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド2,573からヌクレオチド2,949までの377塩基対の欠失、または
(q)参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,113からヌクレオチド4,494までの1382塩基対の欠失(欠失した配列は、CD163遺伝子の一方のアレルにおけるヌクレオチド3,113から始まる11塩基対の挿入で置き換えられる)、および
CD163遺伝子の他方のアレルにおける、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,137からヌクレオチド3,147までの11塩基対の欠失を含む、実施形態96〜98のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞。
実施形態100は、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、欠失挿入または置換からなる、実施形態82〜99のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態101は、動物、子孫、または細胞が、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号47と少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%、少なくとも99%、少なくとも99.9%、または100%の配列同一性を有するCD163タンパク質をコードする遺伝子内の染色体配列を含む、実施形態82〜100のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態102は、動物、子孫、または細胞が、配列番号98、99、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、または119を含む染色体配列を含む、実施形態74〜101のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態103は、
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間に1塩基対の挿入を含み、
CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド4,531までの1387塩基対の欠失を含む、実施形態74〜102のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態104は、家畜動物、子孫、または細胞が、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列をさらに含む、実施形態1〜103のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態105は、動物、子孫、または細胞が、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列に対してヘテロ接合性である、実施形態104に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態106は、動物、子孫、または細胞が、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列に対してホモ接合性である、実施形態104に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態107は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける挿入、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける欠失、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける置換、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、実施形態104〜106のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態108は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける欠失を含む、実施形態107に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態109は、欠失が、フレーム内欠失を含む、実施形態108に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態110は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレル内に挿入を含む、実施形態107〜109のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態111は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレル内に置換を含む、実施形態107〜110のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態112は、挿入、欠失、置換、またはそれらのいずれかの組み合わせが、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおけるミスコードをもたらす、実施形態107、108、110、および111のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態113は、挿入、欠失、置換、またはミスコードが、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルにおける未成熟終止コドンをもたらす、実施形態107、108、および110〜112のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態114は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子における修飾染色体配列を欠く動物、子孫、または細胞におけるSIGLEC1タンパク質産生または活性と比較して、SIGLEC1タンパク質産生または活性を低減させる、実施形態104〜113のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態115は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、動物、子孫、または細胞による機能性SIGLEC1タンパク質の産生を実質的にもたらさない、実施形態104〜114のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態116は、動物、子孫、または細胞が、SIGLEC1タンパク質を産生しない、実施形態104〜115のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態117は、動物または子孫がブタ動物を含むか、または細胞がブタ細胞を含む、実施形態104〜116のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態118は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン1、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン2、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン3、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン1、エクソン2、もしくはエクソン3と連続するイントロン、またはそれらのいずれかの組み合わせにおける修飾を含む、実施形態117に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態119は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン1、エクソン2、および/またはエクソン3における欠失を含む、実施形態118に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態120は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子のアレルのエクソン1の一部ならびにエクソン2および3のすべての欠失を含む、実施形態118または119に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態121は、修飾染色体配列が、参照配列の配列番号122のヌクレオチド4,279からヌクレオチド5,525までの1,247塩基対の欠失を含む、実施形態118〜120のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態122は、欠失した配列が、ネオマイシン遺伝子カセットで置き換えられる、実施形態119〜121のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態123は、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、欠失挿入または置換からなる、実施形態107〜122のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態124は、動物、子孫、または細胞が、挿入、欠失、または置換の外側の染色体配列の領域において、配列番号122と少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%、少なくとも99%、少なくとも99.9%、または100%の配列同一性を有するSIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の染色体配列を含む、実施形態107〜123のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態125は、動物、子孫、または細胞が、配列番号123を含む染色体配列を含む、実施形態104〜124のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態126は、
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入を含み、
SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、参照配列の配列番号122と比較してヌクレオチド4,279からヌクレオチド5,525までの1,247塩基対の欠失を含む、実施形態121〜125のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態127は、動物、子孫、または細胞が、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列をさらに含み、CD163タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列が、参照配列の配列番号47と比較してヌクレオチド3,145からヌクレオチド4,531までの1387塩基対の欠失を含む、実施形態126に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態128は、動物または子孫が、遺伝子編集された動物または子孫を含むか、または細胞が、遺伝子編集細胞を含む、実施形態1〜127のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態129は、動物または細胞が、ホーミングエンドヌクレアーゼを使用して遺伝子編集されている、実施形態128に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態130は、ホーミングエンドヌクレアーゼが、設計されたホーミングエンドヌクレアーゼを含む、実施形態129に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態131は、ホーミングエンドヌクレアーゼが、クラスター化して規則的な配置の短い回文配列反復(CRISPR)系、転写アクチベーター様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、リコンビナーゼ融合タンパク質、メガヌクレアーゼ、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、実施形態129または130に記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態132は、動物または細胞が、CRISPR系を使用して遺伝子編集されている、実施形態128〜131のいずれか1つに記載の家畜動物、子孫、または細胞である。
実施形態133は、実施形態1〜132のいずれか1つに記載の家畜動物である。
実施形態134は、実施形態1〜132のいずれか1つに記載の子孫である。
実施形態135は、実施形態1〜132のいずれか1つに記載の細胞である。
実施形態136は、細胞が、精子細胞を含む、実施形態135に記載の細胞である。
実施形態137は、細胞が、卵細胞を含む、実施形態135に記載の細胞である。
実施形態138は、卵細胞が、受精卵を含む、実施形態137に記載の細胞である。
実施形態139は、細胞が、体細胞を含む、実施形態135に記載の細胞である。
実施形態140は、体細胞が、線維芽細胞を含む、実施形態139に記載の細胞である。
実施形態141は、線維芽細胞が、胎児線維芽細胞を含む、実施形態141に記載の細胞である。
実施形態142は、細胞が、胚細胞または幼若体動物に由来する細胞を含む、実施形態135、139、および140のいずれか1つに記載の細胞である。
実施形態143は、病原体による感染に対する感受性を低減した非ヒト動物または非ヒト動物の系統を産生する方法であって、この方法は、
卵母細胞または精子細胞を修飾して、アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列を、卵母細胞および精子細胞のうちの少なくとも1つに導入し、卵母細胞を精子細胞で受精させて、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子に修飾染色体配列を含有する受精卵を作成すること、または
受精卵を修飾して、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列を、受精卵に導入することと、
受精卵を代理雌動物に移入することであって、妊娠および正期産により子孫動物を産生する、移入することと、
病原体に対する感受性について子孫動物をスクリーニングすることと、
ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含まない動物と比較して、病原体に対する感受性を低減した子孫動物を選択することと、を含む。
実施形態144は、動物が、家畜動物を含む、実施形態143に記載の方法である。
実施形態145は、卵母細胞、精子細胞、または受精卵を修飾するステップが、卵母細胞、精子細胞、または受精卵の遺伝子編集を含む、実施形態143または144に記載の方法である。
実施形態146は、卵母細胞、精子細胞、または受精卵が、修飾染色体配列に対してヘテロ接合性である、実施形態143〜145のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態147は、卵母細胞、精子細胞、または受精卵が、修飾染色体配列に対してヘテロ接合性である、実施形態143〜145のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態148は、受精が、人工授精を含む、実施形態143〜147のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態149は、家畜動物の病原体による感染に対する抵抗性を増加させる方法であって、この方法は、アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの染色体配列を修飾することを含み、それによりANPEPタンパク質産生または活性が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含まない家畜動物におけるANPEPタンパク質産生または活性と比較して低減される。
実施形態150は、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの染色体配列を修飾するステップが、染色体配列の遺伝子編集を含む、実施形態149に記載の方法である。
実施形態151は、遺伝子編集が、ホーミングエンドヌクレアーゼの使用を含む、実施形態145〜148および150のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態152は、ホーミングエンドヌクレアーゼが、設計されたホーミングエンドヌクレアーゼを含む、実施形態151に記載の方法である。
実施形態153は、ホーミングエンドヌクレアーゼが、クラスター化して規則的な配置の短い回文配列反復(CRISPR)系、転写アクチベーター様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、リコンビナーゼ融合タンパク質、メガヌクレアーゼ、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、実施形態151または152に記載の方法である。
実施形態154は、遺伝子編集が、CRISPR系の使用を含む、実施形態145〜148および150〜153のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態155は、方法が、実施形態1〜153のいずれか1つに記載の動物を産生する、実施形態143〜154のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態156は、動物をファウンダー動物として使用することをさらに含む、実施形態143〜155のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態157は、実施形態1〜133のいずれか1つに記載の2匹以上の家畜動物および/またはそれらの子孫を含む、家畜動物の集団である。
実施形態158は、実施形態143〜156のいずれか1つに記載の方法によって作製される2匹以上の動物および/またはそれらの子孫を含む、動物の集団である。
実施形態159は、動物の集団が、病原体による感染に抵抗性がある、実施形態157または158に記載の集団である。
実施形態160は、病原体が、ウイルスを含む、実施形態159に記載の集団である。
実施形態161は、ウイルスが、伝染性胃腸炎ウイルス(TGEV)またはブタ呼吸器コロナウイルス(PRCV)を含む、実施形態160に記載の集団である。
実施形態162は、
(a)配列番号135の配列と少なくとも80%の配列同一性を有するヌクレオチド配列であって、このヌクレオチド配列が、配列番号135に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む、ヌクレオチド配列、
(b)配列番号132の配列と少なくとも80%の配列同一性を有するヌクレオチド配列であって、このヌクレオチド配列が、配列番号132に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む、ヌクレオチド配列、および
(c)(a)または(b)のcDNAからなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む、核酸分子である。
実施形態163は、核酸分子が、単離された核酸分子である、実施形態162に記載の核酸分子である。
実施形態164は、核酸が、配列番号132または135と少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも87.5%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%、少なくとも99%、または少なくとも99.9%の同一性を有するヌクレオチド配列を含み、ヌクレオチド配列が、配列番号132または135に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む、実施形態162または163に記載の核酸分子である。
実施形態165は、置換、挿入、または欠失が、置換、挿入、または欠失を含まない核酸と比較して、ANPEPタンパク質産生または活性を低減または排除する、実施形態162〜164のいずれか1つに記載の核酸分子である。
実施形態166は、核酸が、配列番号163、164、165、166、167、168、170、171、172、173、174、176、177、または178を含む、実施形態162〜165のいずれか1つに記載の核酸分子である。
実施形態167は、核酸が、配列番号177、178、166、167、または171を含む、実施形態166に記載の核酸分子である。

Claims (35)

  1. アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列を含む、家畜動物もしくはその子孫、または動物細胞。
  2. 前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子内の前記修飾染色体配列が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子に修飾染色体配列を含まない家畜動物、子孫、または細胞の病原体による感染に対する感受性と比較して、前記動物、子孫、または細胞の前記病原体による感染に対する感受性を低減する、請求項1に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  3. 前記病原体が、ウイルスを含む、請求項2に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  4. 前記ウイルスが、アルファコロナウイルス属ウイルスを含む、請求項3に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  5. 前記アルファコロナウイルス属ウイルスが、伝染性胃腸炎ウイルス(TGEV)またはブタ呼吸器コロナウイルス(PRCV)を含む、請求項4に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  6. 前記家畜動物が、ブタ動物を含むか、または前記細胞が、ブタ動物に由来する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  7. 前記動物または子孫が、胚、幼若体、もしくは成体であるか、または前記細胞が、胚細胞、幼若体動物に由来する細胞、もしくは成体動物に由来する細胞を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  8. 前記動物、子孫、または細胞が、前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子内の前記修飾染色体配列に対してヘテロ接合性である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  9. 前記動物、子孫、または細胞が、前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子内の前記修飾染色体配列に対してホモ接合性である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  10. 前記修飾染色体配列が、前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子のアレルへの挿入、前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子のアレルにおける欠失、前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子のアレルにおける置換、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  11. 前記挿入、前記欠失、前記置換、または前記それらのいずれかの組み合わせが、前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子の前記アレルにおけるミスコードをもたらす、請求項10に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  12. 前記欠失が、
    前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子の前記アレルの開始コドンの欠失、または
    前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子の前記アレルのコード配列全体の欠失を含む、請求項10に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  13. 前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子における前記修飾染色体配列が、前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子における前記修飾染色体配列を欠く動物、子孫、または細胞におけるANPEPタンパク質産生または活性と比較して、ANPEPタンパク質産生または活性を低減させる、請求項1〜12のいずれか一項に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  14. 前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子内の前記修飾染色体配列が、前記動物、子孫、または細胞による機能性ANPEPタンパク質の産生を実質的にもたらさない、請求項1〜13のいずれか一項に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  15. 前記修飾染色体配列が、前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子のアレルのエクソン2、前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子のアレルのエクソン4、前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子の前記アレルのエクソン2もしくはエクソン4と連続するイントロン、またはそれらのいずれかの組み合わせにおける修飾を含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  16. 前記修飾染色体配列が、前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子の前記アレルのエクソン2における欠失を含み、前記欠失が、エクソン2におけるフレーム内欠失を含む、請求項15に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  17. エクソン2における前記フレーム内欠失が、
    前記ANPEPタンパク質のアミノ酸194〜196の欠失をもたらすか、または
    前記ANPEPタンパク質のアミノ酸194〜197の欠失をもたらし、前記フレーム内欠失が、任意選択的に、前記ANPEPタンパク質の198位におけるバリン残基のイソロイシン残基での置換をさらにもたらす、請求項16に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  18. 前記修飾染色体配列が、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,397からヌクレオチド1,578までの182塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,397から始まる5塩基対の挿入で置き換えられる)、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,574からヌクレオチド1,582までの9塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,577からヌクレオチド1,585までの9塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581からヌクレオチド1,589までの9塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド819からヌクレオチド1,685までの867塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド882からヌクレオチド1,688までの867塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580と1,581との間の1塩基対の挿入、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,579と1,580との間の1塩基対の挿入、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の2塩基対の挿入、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,321からヌクレオチド1,587までの267塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,323からヌクレオチド1,589までの267塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581の1塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,582からヌクレオチド1,593までの12塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,561からヌクレオチド1,585までの25塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,560からヌクレオチド1,584までの25塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,575からヌクレオチド1,582までの8塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,574からヌクレオチド1,581までの8塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられる)、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、
    およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される修飾を含む、請求項15に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  19. 前記修飾染色体配列が、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド940からヌクレオチド1,600までの661塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド940から始まる8塩基対の挿入で置き換えられる)、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,580からヌクレオチド1,587までの8塩基対の欠失(欠失した配列は、ヌクレオチド1,580から始まる4塩基対の挿入で置き換えられる)、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の1塩基対の挿入、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581と1,582との間の2塩基対の挿入、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581からヌクレオチド1,589までの9塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,582からヌクレオチド1,593までの12塩基対の欠失、
    参照配列の配列番号135と比較してヌクレオチド1,581の1塩基対の欠失、
    およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される修飾を含む、請求項18に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  20. 前記修飾染色体配列が、参照配列の配列番号132のヌクレオチド17,235〜22,422を含む領域内に修飾を含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  21. 前記動物、子孫、または細胞が、前記挿入、前記欠失、または前記置換の外側の前記染色体配列の領域において、配列番号135または132と少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%、少なくとも99%、少なくとも99.9%、または100%の配列同一性を有する染色体配列を前記ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子内に含む、請求項10〜20のいずれか一項に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  22. 前記家畜動物、子孫、または細胞が、配列番号163、164、165、166、167、168、170、171、172、173、174、176、177、または178を含む染色体配列を含む、請求項1〜21のいずれか一項に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  23. 前記家畜動物、子孫、または細胞が、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に少なくとも1つの修飾染色体配列をさらに含む、請求項1〜22のいずれか一項に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  24. 前記CD163タンパク質をコードする前記遺伝子内の前記修飾染色体配列が、CD163タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含まない動物、子孫、または細胞のブタ繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(PRRSV)による感染に対する感受性と比較して、前記動物、子孫、または細胞の前記ブタ繁殖・呼吸障害症候群ウイルスによる感染に対する感受性を低減する、請求項23に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  25. 前記CD163タンパク質をコードする前記遺伝子内の前記修飾染色体配列が、前記動物、子孫、または細胞による機能性CD163タンパク質の産生を実質的にもたらさない、請求項23または24に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  26. 前記家畜動物、子孫、または細胞が、SIGLEC1タンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列をさらに含む、請求項1〜25のいずれか一項に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  27. 前記動物または子孫が、遺伝子編集された動物もしくは子孫を含むか、または前記細胞が、遺伝子編集された細胞を含む、請求項1〜26のいずれか一項に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  28. 前記動物または細胞が、ホーミングエンドヌクレアーゼを使用して遺伝子編集されており、前記ホーミングエンドヌクレアーゼが、クラスター化して規則的な配置の短い回文配列反復(CRISPR)系、転写アクチベーター様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、リコンビナーゼ融合タンパク質、メガヌクレアーゼ、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項27に記載の家畜動物、子孫、または細胞。
  29. 前記細胞が、精子細胞、卵細胞(任意選択的に受精卵)、または体細胞(任意選択的に線維芽細胞)を含む、請求項1〜28のいずれか一項に記載の細胞。
  30. 病原体による感染に対する感受性を低減した非ヒト動物または非ヒト動物の系統を産生する方法であって、
    卵母細胞または精子細胞を修飾して、アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列を、前記卵母細胞および前記精子細胞のうちの少なくとも1つに導入し、前記卵母細胞を前記精子細胞で受精させて、ANPEPタンパク質をコードする前記遺伝子内に前記修飾染色体配列を含有する受精卵を作成すること、または
    受精卵を修飾して、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内の修飾染色体配列を、前記受精卵に導入することと、
    前記受精卵を代理雌動物に移入することであって、妊娠および正期産により子孫動物を産生する、移入することと、
    前記病原体に対する感受性について前記子孫動物をスクリーニングすることと、
    ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含まない動物と比較して、前記病原体に対する感受性を低減した子孫動物を選択することと、を含む、方法。
  31. 家畜動物の病原体による感染に対する抵抗性を増加させる方法であって、アミノペプチダーゼN(ANPEP)タンパク質をコードする遺伝子内の少なくとも1つの染色体配列を修飾することを含み、それによりANPEPタンパク質産生または活性が、ANPEPタンパク質をコードする遺伝子内に修飾染色体配列を含まない家畜動物におけるANPEPタンパク質産生または活性と比較して低減される、方法。
  32. 請求項1〜28のいずれか一項に記載の2匹以上の家畜動物および/またはそれらの子孫を含む、家畜動物の集団。
  33. (a)配列番号135の配列と少なくとも80%の配列同一性を有するヌクレオチド配列であって、配列番号135に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む、ヌクレオチド配列、
    (b)配列番号132の配列と少なくとも80%の配列同一性を有するヌクレオチド配列であって、配列番号132に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む、ヌクレオチド配列、および
    (c)(a)または(b)のcDNAからなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む、核酸分子。
  34. 前記核酸が、配列番号132または135と少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも87.5%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%、少なくとも99%、または少なくとも99.9%の同一性を有するヌクレオチド配列を含み、前記ヌクレオチド配列が、配列番号132または135に対して少なくとも1つの置換、挿入、または欠失を含む、請求項33に記載の核酸分子。
  35. 前記核酸が、配列番号163、164、165、166、167、168、170、171、172、173、174、176、177、または178を含む、請求項33または34のいずれか一項に記載の核酸分子。
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