JP2023067775A - Method for producing infertile lepidopteran insects and composition for sterilizing lepidopteran insects - Google Patents

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肇 中尾
Hajime Nakao
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Abstract

To provide methods for producing an infertile lepidopteran insect by a sterilization method that can simply, stably, and efficiently sterilize lepidopteran insects and cause abnormalities only in germline cells, and to provide sterilizing compositions capable of performing the method.SOLUTION: The expression of the nanosO gene and the nanosP gene in a host lepidopteran insect is suppressed.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、不妊性チョウ目昆虫の生産方法及びその方法に用いるチョウ目昆虫の不妊化組成物に関する。 The present invention relates to a method for producing sterile lepidopteran insects and a composition for sterilizing lepidopteran insects used in the method.

遺伝子組換え技術に代表される遺伝子改変技術は、遺伝子やタンパク質の機能解析、及びタンパク質等の物質生産系において不可欠な技術である。従来、遺伝子組換え技術で使用する宿主生物には、主として大腸菌や酵母が利用されてきた。しかし、これらの生物はタンパク質等の大量生産を目的とした物質生産系としては好適とは言い難かった。 Gene modification technology represented by gene recombination technology is an indispensable technology in the functional analysis of genes and proteins and in the production of substances such as proteins. Conventionally, Escherichia coli and yeast have been mainly used as host organisms used in gene recombination technology. However, these organisms are not suitable for mass production of substances such as proteins.

そこで、近年ではタンパク質の大量生産系宿主としてカイコ(Bombyx mori)が注目されている。カイコは、絹を生産するために古くから産業上利用されてきた昆虫であり、前蛹期に繭を作るため短期間で絹糸を大量に生産することができる。これは、カイコの絹糸腺におけるタンパク質生産能力の高さに基づく。この生産能力を利用して遺伝子組換えカイコ(トランスジェニックカイコ)を作出し、絹糸以外の有用タンパク質を大量生産する技術が注目されている。 Therefore, in recent years, silkworms (Bombyx mori) have attracted attention as hosts for mass production of proteins. Silkworms are insects that have been used industrially for the production of silk for a long time, and because they form cocoons in the prepupal stage, they can produce a large amount of silk thread in a short period of time. This is based on the high ability of protein production in silkworm silk glands. Techniques for producing genetically modified silkworms (transgenic silkworms) using this production capacity and mass-producing useful proteins other than silk thread are attracting attention.

一方、遺伝子組換え技術を用いた物質生産系では、遺伝子組換え生物の野外流出による遺伝子環境汚染の問題を伴う。カイコは飛翔能力を完全喪失しているためカルタヘナ法に基づく第一種使用、すなわち環境中への拡散を防止せずに行う使用が承認されている。しかし、飛翔能力を有し、外部から侵入し得る近縁種のクワコ(Bombyx mandarina)の雄とカイコの雌は交雑する可能性を排除できない。そのため、有用系統の維持や遺伝子組換え体の環境中への拡散を防止する上でも次世代が得られないカイコの不妊化技術の開発は産業上重要である。 On the other hand, substance production systems using genetic recombination technology are accompanied by the problem of genetic environmental contamination due to outflow of genetically modified organisms into the wild. Since silkworms have completely lost the ability to fly, they are approved for type 1 use based on the Cartagena Law, that is, use without preventing their spread into the environment. However, it cannot be ruled out that male and female silkworms, which are related species that can fly and can be invaded from the outside, interbreed. Therefore, it is industrially important to develop techniques for sterilizing silkworms from which the next generation cannot be obtained, in order to maintain useful strains and prevent the spread of genetically modified organisms into the environment.

昆虫を不妊化する方法は、従来、主に不妊虫放飼法(SIT:Sterile Insect Technique)における不妊虫の作製のため開発され、また実施されてきた。不妊化方法には、例えば、放射線照射方法が知られている。 Methods of sterilizing insects have heretofore been developed and practiced primarily for producing sterile insects in the Sterile Insect Technique (SIT). For example, a radiation irradiation method is known as a sterilization method.

放射線照射方法は、対象昆虫の生殖細胞にX線やγ線等の放射線を照射することで、精子不活化、産卵喪失、産卵数減少、及び交尾不能等を誘導し、対象昆虫を不妊化する方法である(非特許文献1、2)。しかし、この方法は照射施設を必要とする安全性等への懸念に加え、放射線照射が虫体の活力低下をもたらす懸念等の問題があった。 The radiation irradiation method is to sterilize the target insect by irradiating the reproductive cells of the target insect with radiation such as X-rays and γ-rays to induce inactivation of sperm, loss of egg production, reduction in the number of eggs laid, and inability to mate. method (Non-Patent Documents 1 and 2). However, in addition to concerns about safety, etc., that requires an irradiation facility, this method has problems such as concerns that radiation exposure may reduce the vitality of the worms.

農林水産ジャーナル(1980)、3巻2号、p.32-34Journal of Agriculture, Forestry and Fisheries (1980), Vol. 3, No. 2, p.32-34 化学と生物(1993)、vol.31、No.2、p.137-139Chemistry and Biology (1993), vol.31, No.2, p.137-139

本発明の課題は、チョウ目昆虫を簡便、かつ安定的に、また効率的に不妊化でき、また生殖系列細胞にのみ異常をもたらす新たな不妊化方法を開発し、それを用いた不妊性チョウ目昆虫の生産方法、及びその方法を実施可能な不妊化組成物を開発し、提供することである。 An object of the present invention is to develop a new sterilization method that can simply, stably, and efficiently sterilize lepidopteran insects and to cause abnormalities only in germ line cells, and to develop sterilized butterflies using the method. To develop and provide a method for producing insects of the order Insects and a sterilizing composition capable of implementing the method.

本発明者らは、上記課題の解決を目的として鋭意研究を行った結果、チョウ目昆虫に存在する4つのnanos遺伝子(nanosM遺伝子、nanosN遺伝子、nanosO遺伝子、及びnanosP遺伝子)のうち、胚発生期にnanosO遺伝子及びnanosP遺伝子を二重抑制した場合に成虫卵巣内の成熟卵数の減少又は卵消滅、並びに精巣矮小化等の生殖細胞系列形成不全に起因すると思われる顕著な異常が現れ、不妊になった。しかし、生殖系列細胞以外は正常であることも明らかになった。この現象を応用することでチョウ目昆虫を遺伝学的に不妊化することが可能となる。本発明は、当該知見に基づくもので以下を提供する。 As a result of intensive studies aimed at solving the above problems, the present inventors found that among the four nanos genes (nanosM gene, nanosN gene, nanosO gene, and nanosP gene) present in lepidopteran insects, When the nanosO gene and nanosP gene are double-suppressed in adult ovaries, remarkable abnormalities such as a decrease in the number of mature eggs in the adult ovary, egg disappearance, and testicular dwarfing, which are thought to be caused by germline hypoplasia, appear, leading to infertility. became. However, they were also found to be normal except for the germline cells. By applying this phenomenon, it becomes possible to genetically sterilize lepidopteran insects. The present invention is based on this finding and provides the following.

(1)nanosO遺伝子及びnanosP遺伝子の発現を抑制する工程を含む不妊性チョウ目昆虫の生産方法。
(2)前記遺伝子の発現抑制が遺伝子ノックダウン法を用いる、(1)に記載の生産方法。
(3)前記遺伝子ノックダウン法がRNAi法又はアンチセンスオリゴヌクレオチド法である、(2)に記載の生産方法。
(4)前記nanosO遺伝子が以下の(a)~(c)に示すアミノ酸配列からなるnanosOタンパク質をコードする塩基配列からなる、(1)~(3)のいずれかに記載の生産方法。 (a)配列番号1で示すアミノ酸配列、
(b)配列番号1で示すアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列、又は
(c)配列番号1で示すアミノ酸配列に対して90%以上のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列
(5)前記nanosO遺伝子が配列番号2で示す塩基配列からなる、(4)に記載の生産方法。
(6)前記nanosP遺伝子が以下の(d)~(f)に示すアミノ酸配列からなるnanosPタンパク質をコードする塩基配列からなる、(1)~(5)のいずれかに記載の生産方法。 (d)配列番号3で示すアミノ酸配列、
(e)配列番号3で示すアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列、又は
(f)配列番号3で示すアミノ酸配列に対して90%以上のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列
(7)前記nanosP遺伝子が配列番号4で示す塩基配列からなる、(6)に記載の生産方法。
(8)nanosO遺伝子及びnanosP遺伝子の発現が抑制された不妊性チョウ目昆虫。
(9)前記発現抑制が各遺伝子の遺伝子ノックダウン法による、(8)に記載の不妊性チョウ目昆虫。
(10)前記遺伝子ノックダウン法がRNAi法又はアンチセンスオリゴヌクレオチド法である、(9)に記載の不妊性チョウ目昆虫。
(11)nanosO遺伝子及びnanosP遺伝子の発現を抑制する遺伝子発現抑制剤を有効成分とするチョウ目昆虫の不妊化組成物。
(12)前記遺伝子発現抑制剤が前記各遺伝子の転写産物を標的とする転写産物抑制剤である、(11)に記載の不妊化組成物。
(13)前記転写産物抑制剤がRNAi剤又はアンチセンスオリゴヌクレオチドである、(12)に記載の不妊化組成物。
(14)前記RNAi剤が前記各遺伝子に対するshRNAをコードする核酸を作動可能な状態で包含する発現ベクターである、(13)に記載の不妊化組成物。
(15)前記遺伝子発現抑制剤が前記各遺伝子の翻訳産物を標的とする翻訳産物抑制剤である、(11)に記載の不妊化組成物。
(1) A method for producing a sterile lepidopteran insect, comprising a step of suppressing the expression of the nanosO gene and the nanosP gene.
(2) The production method according to (1), wherein the expression of the gene is suppressed using a gene knockdown method.
(3) The production method according to (2), wherein the gene knockdown method is an RNAi method or an antisense oligonucleotide method.
(4) The production method according to any one of (1) to (3), wherein the nanosO gene comprises a base sequence encoding a nanosO protein consisting of the amino acid sequences shown in (a) to (c) below. (a) the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
(b) an amino acid sequence in which one or more amino acids have been deleted, substituted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or (c) 90% or more amino acid identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 (5) The production method according to (4), wherein the nanosO gene consists of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO:2.
(6) The production method according to any one of (1) to (5), wherein the nanosP gene comprises a base sequence encoding a nanosP protein consisting of the amino acid sequences shown in (d) to (f) below. (d) the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3;
(e) an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, or (f) 90% or more amino acid identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 (7) The production method according to (6), wherein the nanosP gene consists of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO:4.
(8) A sterile lepidopteran insect in which the expression of the nanosO gene and the nanosP gene is suppressed.
(9) The sterile lepidopteran insect according to (8), wherein the expression is suppressed by a gene knockdown method for each gene.
(10) The sterile lepidopteran insect according to (9), wherein the gene knockdown method is an RNAi method or an antisense oligonucleotide method.
(11) A composition for sterilizing lepidopteran insects, which contains, as an active ingredient, a gene expression suppressing agent that suppresses the expression of the nanosO gene and the nanosP gene.
(12) The sterilization composition according to (11), wherein the gene expression inhibitor is a transcription product inhibitor targeting the transcript of each gene.
(13) The sterilizing composition according to (12), wherein the transcript inhibitor is an RNAi agent or an antisense oligonucleotide.
(14) The sterilizing composition according to (13), wherein the RNAi agent is an expression vector operably containing a nucleic acid encoding an shRNA for each gene.
(15) The sterilization composition according to (11), wherein the gene expression inhibitor is a translation product inhibitor targeting the translation product of each gene.

本発明の不妊性チョウ目昆虫の生産方法によれば、生殖系列細胞にのみに異常を有する不妊性チョウ目昆虫を簡便、かつ安定的に、また効率的に生産することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the method for producing sterile lepidopteran insects of the present invention, sterile lepidopteran insects having abnormalities only in germline cells can be produced simply, stably, and efficiently.

また、本発明のチョウ目昆虫の不妊化組成物によれば、所望する任意のチョウ目昆虫を容易、かつ安定的に、また効率的に不妊化させることができる。 In addition, according to the composition for sterilizing lepidopteran insects of the present invention, any desired lepidopteran insect can be sterilized easily, stably, and efficiently.

nanosO-RNAi処理したカイコ雌個体の卵巣内における成熟卵数とその成熟卵数の個体数を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the number of mature eggs in the ovaries of nanosO-RNAi-treated female silkworm individuals and the number of mature eggs. nanosP-RNAi処理したカイコ雌個体の卵巣内における成熟卵数とその成熟卵数の個体数を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the number of mature eggs in the ovaries of nanosP-RNAi-treated female silkworm individuals and the number of mature eggs. nanosM/O-RNAi処理したカイコ雌個体の卵巣内における成熟卵数とその成熟卵数の個体数を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the number of mature eggs in the ovaries of nanosM/O-RNAi-treated female silkworm individuals and the number of mature eggs. nanosN/O-RNAi処理したカイコ雌個体の卵巣内における成熟卵数とその成熟卵数の個体数を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the number of mature eggs in the ovaries of nanosN/O-RNAi-treated female silkworm individuals and the number of mature eggs. nanosO/P-RNAi処理したカイコ雌個体の卵巣内における成熟卵数とその成熟卵数の個体数を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the number of mature eggs in the ovaries of nanosO/P-RNAi-treated female silkworm individuals and the number of mature eggs. 各nanos-RNAi処理した雄より摘出した精巣の形態を示す図である。Aは野生型雄成虫の精巣、BはnanosO-RNAi処理した雄成虫の精巣、そしてCはnanosO/P-RNAi処理した雄成虫の精巣を示す。Cの図中、矢頭は矮小化した精巣を、また矢印は透明化した部分を示す。Fig. 10 shows the morphology of testis excised from each nanos-RNAi-treated male. A, wild-type male adult testes, B, nanosO-RNAi-treated adult male testes, and C, nanosO/P-RNAi-treated adult male testes. In panel C, arrowheads indicate dwarfed testes and arrows indicate clearing. nanosM-RNAi処理したカイコ雌個体の卵巣内における成熟卵数とその成熟卵数の個体数を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the number of mature eggs in the ovaries of nanosM-RNAi-treated female silkworm individuals and the number of mature eggs. nanosN-RNAi処理したカイコ雌個体の卵巣内における成熟卵数とその成熟卵数の個体数を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the number of mature eggs in the ovaries of nanosN-RNAi-treated female silkworm individuals and the number of mature eggs. nanosM/P-RNAi処理したカイコ雌個体の卵巣内における成熟卵数とその成熟卵数の個体数を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the number of mature eggs in the ovaries of nanosM/P-RNAi-treated female silkworm individuals and the number of mature eggs. nanosN/P-RNAi処理したカイコ雌個体の卵巣内における成熟卵数とその成熟卵数の個体数を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the number of mature eggs in the ovaries of nanosN/P-RNAi-treated female silkworms and the number of mature eggs. nanossM/N/O-RNAi処理したカイコ雌個体の卵巣内における成熟卵数とその成熟卵数の個体数を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the number of mature eggs in the ovaries of nanoss M/N/O-RNAi-treated female silkworm individuals and the number of mature eggs. nanosM/N/P-RNAi処理したカイコ雌個体の卵巣内における成熟卵数とその成熟卵数の個体数を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the number of mature eggs in the ovaries of nanosM/N/P-RNAi-treated female silkworm individuals and the number of mature eggs. nanosM/N/O/P-RNAi処理したカイコ雌個体の卵巣内における成熟卵数とその成熟卵数の個体数を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the number of mature eggs in the ovaries of nanosM/N/O/P-RNAi-treated female silkworm individuals and the number of mature eggs.

1.不妊性チョウ目昆虫生産方法
1-1.概要
本発明の第1の態様は、不妊性チョウ目昆虫の生産方法である。本発明の生産方法は、対象チョウ目昆虫における2種のnanos遺伝子の発現を抑制する工程を含み、それらの遺伝子の機能を断絶することで、その昆虫の生殖系列細胞の異常を誘導し、不妊性のチョウ目昆虫を生産することを特徴とする。
1. Method for Producing Sterile Lepidoptera 1-1. SUMMARY A first aspect of the present invention is a method for producing sterile lepidopteran insects. The production method of the present invention includes a step of suppressing the expression of two nanos genes in a target lepidopteran insect, and disrupting the functions of these genes induces germline cell abnormalities in the insect, resulting in infertility. characterized by producing lepidopteran insects.

1-2.用語の定義
本明細書で頻用する用語の定義について以下で説明をする。
「チョウ目昆虫」とは、分類学上のチョウ目(Lepidoptera)に属する昆虫であって、チョウ又はガをいう。チョウには、タテハチョウ科(Nymphalidae)、アゲハチョウ科(Papilionidae)、シロチョウ科(Pieridae)、シジミチョウ科(Lycaenidae)、及びセセリチョウ科(Hesperiidae)に属する昆虫が含まれる。ガには、ヤママユガ科(Saturniidae)、カイコガ科(Bombycidae)、イボタガ科(Brahmaeidae)、オビガ科(Eupterotidae)、カレハガ科(Lasiocampidae)、ミノガ科(Psychidae)、シャクガ(Geometridae)、ヒトリガ科(Archtiidae)、ヤガ科(Noctuidae)、メイガ科(Pyralidae)、スズメガ科(Sphingidae)等に属する昆虫が含まれる。例えば、ガであれば、Bombyx属、Samia属、Antheraea属、Saturnia属、Attacus属、Rhodinia属に属する種、具体的には、カイコ、クワコ(Bombyx mandarina)、シンジュサン(Samia cynthia;エリサンSamia cynthia ricini及びシンジュサンとエリサンの交配種を含む)、ヤママユガ(Antheraea yamamai)、サクサン(Antheraea pernyi)、ヒメヤママユ(Saturnia japonica)、オオミズアオ(Actias gnoma)等が挙げられるが、本発明のチョウ目昆虫は、これらに限定はされない。好ましくはカイコである。
1-2. DEFINITIONS OF TERMS Definitions of terms frequently used in this specification are explained below.
"Lepidoptera" refers to insects belonging to the taxonomic order Lepidoptera, which are butterflies or moths. Butterflies include insects belonging to the families Nymphalidae, Papilionidae, Pieridae, Lycaenidae, and Hesperiidae. Moths include Saturniidae, Bombycidae, Brahmaeidae, Eupterotidae, Lasiocampidae, Psychidae, Geometridae, and Archtiidae. , Noctuidae, Pyralidae, Sphingidae, and the like. For example, in the case of moths, species belonging to the genus Bombyx, Samia, Antheraea, Saturnia, Attacus, and Rhodinia, specifically silkworms, Bombyx mandarina, Samia cynthia; ricini and hybrids of Shinjusan and Erisan), Antheraea yamamai, Antheraea pernyi, Saturnia japonica, and Actias gnoma. It is not limited to these. Silkworms are preferred.

本明細書において「対象チョウ目昆虫」とは、本発明の不妊性チョウ目昆虫の生産方法を適用するチョウ目昆虫、又は本発明のチョウ目昆虫の不妊化組成物の投与対象となるチョウ目昆虫をいう。 As used herein, the term "target lepidopteran insect" refers to a lepidopteran insect to which the method for producing a sterile lepidopteran insect of the present invention is applied, or a lepidopteran insect to which the composition for sterilizing lepidopteran insects of the present invention is administered. refers to insects.

本明細書において「不妊」とは、妊性の喪失又は著しい低下により、次世代個体を形成する繁殖能力が喪失又は減退していることをいう。本明細書の不妊は、限定はしないが、主として生殖系列細胞の異常により生じ得る。 As used herein, "infertility" refers to loss or reduction in fertility to form the next generation of individuals due to loss or significant decline in fertility. Infertility herein can result primarily, but not exclusively, from germline cell abnormalities.

本明細書において「不妊化」とは、正常状態の個体を不妊状態に変化させることをいう。 As used herein, the term "sterilization" refers to changing a normal individual into a sterile state.

本明細書において「不妊性」とは、不妊状態であること、又は不妊の特徴を有することをいう。 As used herein, the term “infertility” refers to being infertile or having the characteristics of infertility.

本明細書において「生殖系列細胞」とは、生殖に直接関与する卵若しくは卵子及び精子と将来卵と精子となる細胞をいう。具体的には、卵(卵子)及び精子、卵原細胞、卵母細胞、精原細胞、精母細胞、精細胞、及び将来前記細胞に分化する始原生殖細胞(Primordial Germ Cell: PGC)を含む。 As used herein, the term "germline cells" refers to eggs or eggs and sperm that are directly involved in reproduction, and cells that will become eggs and sperm in the future. Specifically, it includes eggs (ovum) and sperm, oogonia, oocytes, spermatogonia, spermatocytes, sperm cells, and primordial germ cells (PGC) that will differentiate into the above cells in the future. .

本明細書において「生殖系列細胞(の)異常」とは、生殖系列細胞の消失等の形成不全、並びに形態及び性状の異常を言う。 As used herein, "abnormality of germline cells" refers to hypoplasia such as disappearance of germline cells, as well as morphological and dispositional abnormalities.

本明細書において「遺伝子の発現を抑制する」又は「遺伝子発現の抑制」とは、遺伝子ノックダウンともいい、その遺伝子がコードするタンパク質の発現、及び機能を抑制することをいう。具体的には、標的遺伝子の発現において、転写段階、転写後、翻訳段階、又は翻訳後の標的遺伝子の転写産物(mRNA)又は翻訳産物(タンパク質)の機能を抑制することが挙げられる。遺伝子ノックダウンは、標的遺伝子の破壊し、その遺伝子がコードするタンパク質の機能を完全喪失させる遺伝子ノックアウトとは区別される。 As used herein, “suppression of gene expression” or “suppression of gene expression” is also referred to as gene knockdown, and refers to suppression of the expression and function of a protein encoded by the gene. Specifically, in the expression of the target gene, suppression of the function of the transcription product (mRNA) or translation product (protein) of the target gene at the transcription stage, post-transcription, translation stage, or post-translation can be mentioned. Gene knockdown is distinguished from gene knockout, which disrupts a target gene and results in complete loss of function of the protein encoded by that gene.

本明細書で「発現ベクター」とは、タンパク質又は機能性核酸をコードする核酸分子を作動可能な状態で含み、その核酸分子の発現を制御できるベクターをいう。例えば、プラスミド等が挙げられる。また、本明細書で「作動可能な状態」とは、発現ベクター内で目的の核酸分子をプロモーターの制御下に配置することをいう。これにより、プロモーターの活性により目的の核酸分子の発現が開始される状態となる。 As used herein, the term "expression vector" refers to a vector that operably contains a nucleic acid molecule encoding a protein or functional nucleic acid and that is capable of controlling the expression of that nucleic acid molecule. Examples thereof include plasmids and the like. As used herein, the term "operable" refers to placement of a nucleic acid molecule of interest under the control of a promoter within an expression vector. As a result, the expression of the nucleic acid molecule of interest is initiated by the activity of the promoter.

本明細書で「核酸分子」とは、タンパク質をコードする遺伝子、又は機能性核酸をコードするポリヌクレオチド若しくはオリゴヌクレオチドをいう。限定はしないが、核酸分子は、原則としてDNA及び/又はRNAの天然核酸で構成される。ただし、人工核酸を含んでいてもよい。 As used herein, the term "nucleic acid molecule" refers to a gene that encodes a protein, or a polynucleotide or oligonucleotide that encodes a functional nucleic acid. Without limitation, nucleic acid molecules are composed principally of naturally occurring nucleic acids, DNA and/or RNA. However, it may contain an artificial nucleic acid.

本明細書において「機能性核酸」とは、生体内又は細胞内において、特定の生物学的機能、例えば、酵素機能、触媒機能又は生物学的阻害若しくは亢進機能(例えば、転写、翻訳の阻害又は亢進)を有する核酸分子をいう。具体的には、例えば、RNAi剤、核酸アプタマー(DNAアプタマー、又はRNAアプタマー等)、アンチセンスオリゴヌクレオチド、核酸酵素等が挙げられる。 As used herein, the term "functional nucleic acid" refers to a specific biological function, such as an enzymatic function, a catalytic function, or a biological inhibitory or enhancing function (e.g., transcription, translation inhibition or It refers to a nucleic acid molecule having an enhancement). Specific examples include RNAi agents, nucleic acid aptamers (DNA aptamers, RNA aptamers, etc.), antisense oligonucleotides, nucleic acid enzymes, and the like.

本明細書において「遺伝子改変」とは、宿主生物が有する天然の遺伝情報を人為的に改変することをいう。ここでいう遺伝情報の改変とは、遺伝情報の付加、欠失、置換等が挙げられる。遺伝情報の人為的改変には、遺伝子組換え、及びゲノム編集が含まれる。 As used herein, the term "genetic modification" refers to artificial modification of the natural genetic information of the host organism. Modification of genetic information as used herein includes addition, deletion, substitution, and the like of genetic information. Artificial modification of genetic information includes genetic recombination and genome editing.

「遺伝子組換え」とは、プラスミド等のベクターやトランスポゾンを用いて、宿主生物が保有しない外来遺伝情報をゲノム内等に追加する方法、又は宿主生物の保有する遺伝情報を改変、若しくは破壊する方法が挙げられる。 "Genetic recombination" means a method of adding foreign genetic information not possessed by the host organism to the genome, etc., using a vector such as a plasmid or a transposon, or a method of modifying or destroying the genetic information possessed by the host organism. is mentioned.

「ゲノム編集」とは、DNA切断酵素による二本鎖切断(double strand break:DSB)に伴うDNA修復機構等を利用して、ゲノム上の任意の位置で外来遺伝子の挿入(ノックイン)や標的遺伝子の破壊(ノックアウト)を行う遺伝子ターゲティング技術である。 "Genome editing" refers to the insertion (knock-in) of a foreign gene at any position on the genome and the target gene using the DNA repair mechanism associated with double strand break (DSB) by a DNA cutting enzyme It is a gene targeting technology that knocks out the

1-3.方法
本発明の不妊性チョウ目昆虫の生産方法は、必須の工程として遺伝子発現抑制工程を含む。以下この工程を具体的に説明する。
1-3. Method The method for producing sterile lepidopteran insects of the present invention includes a gene expression suppression step as an essential step. This step will be specifically described below.

1-3-1.遺伝子発現抑制工程
「遺伝子発現抑制工程」は、対象チョウ目昆虫におけるnanosO遺伝子及びnanosP遺伝子(本明細書では、これらの遺伝子をまとめて、しばしば「nanosO/P遺伝子」と表記する)の遺伝子発現を抑制する工程である。チョウ目昆虫ではnanosOタンパク質及びnanosPタンパク質(本明細書では、これらのタンパク質をまとめて、しばしば「nanosO/Pタンパク質」と表記する)の2種を胚発生段階において機能断絶することで生殖系列細胞の形成が阻害され、雌雄ともに不妊となることが本発明者らの研究結果から明らかになった。本工程では、その現象を利用して、対象チョウ目昆虫におけるnanosO/P遺伝子の発現を抑制し、その昆虫を不妊化させる。
1-3-1. Gene Expression Suppression Step The “gene expression suppression step” is to suppress the gene expression of the nanosO gene and nanosP gene (herein, these genes are often collectively referred to as “nanosO/P gene”) in the target lepidopteran insect. It is a step of suppressing. In lepidopteran insects, the functions of nanosO protein and nanosP protein (herein, these proteins are often collectively referred to as "nanosO/P protein") are discontinued at the stage of embryogenesis, resulting in germline cell formation. The research results of the present inventors have revealed that formation is inhibited and both males and females become infertile. In this step, this phenomenon is used to suppress the expression of the nanosO/P gene in the target lepidopteran insect, thereby rendering the insect sterile.

「nanos遺伝子」(又はnos遺伝子)とは、nanosタンパク質をコードする遺伝子である。「nanosタンパク質」は、ジンクフィンガーモチーフを有する進化的に保存されたタンパク質である。ショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)を用いた研究からnanosタンパク質は始原生殖細胞(PGC)の生存・増殖等に機能すると考えられている(Keuckelaere E.D. et al., 2018, Cell Mol Life Sci., 75:1929-1946)。チョウ目昆虫では他の昆虫と異なり、4種のnanosパラログ(nanosM、nanosN、nanosO、及びnanosP)遺伝子が存在する(Nakao H., et al., 2008, Evolution & Development, 10(5): 548-554;Carter J-M, et al.,2015, PLoS ONE, 10: e0144471)。カイコでも同様に4種のパラログ遺伝子(それぞれBm-nosM、Bm-nosN、Bm-nosO、及びBm-nosP)が同定されており、組織発現の結果からBm-nosOタンパク質は始原生殖細胞の形成に重要なことが示唆されている。ゲノム編集技術を用いたBm-nosO遺伝子ノックアウトカイコの表現型から、卵形成異常の他、稀に成熟卵数の減少が認められ、Bm-nosOタンパク質は卵(生殖細胞)形成過程に関与していることが示唆された(Nakao H. and Takasu Y., 2019, Developmental Biology, 445:209-36)。一方、チョウ目昆虫における他のnanosパラログの具体的機能については未知である。 A "nanos gene" (or nos gene) is a gene that encodes a nanos protein. A "nanos protein" is an evolutionarily conserved protein with a zinc finger motif. Studies using fruit flies (Drosophila melanogaster) suggest that nanos proteins function in the survival and proliferation of primordial germ cells (PGCs) (Keuckelaere E.D. et al., 2018, Cell Mol Life Sci., 75:1929- 1946). Unlike other insects, lepidopteran insects have four nanos paralogs (nanosM, nanosN, nanosO, and nanosP) genes (Nakao H., et al., 2008, Evolution & Development, 10(5): 548 -554; Carter J-M, et al., 2015, PLoS ONE, 10: e0144471). Similarly, four paralogous genes (Bm-nosM, Bm-nosN, Bm-nosO, and Bm-nosP, respectively) have been identified in silkworms. important has been suggested. From the phenotype of Bm-nosO gene knockout silkworms using genome editing technology, in addition to oogenesis abnormalities, a decrease in the number of mature eggs was observed in rare cases, and the Bm-nosO protein is involved in the egg (germ cell) formation process. (Nakao H. and Takasu Y., 2019, Developmental Biology, 445:209-36). On the other hand, the specific functions of other nanos paralogs in lepidopteran insects are unknown.

本明細書で発現抑制の対象となるnanosO/P遺伝子は、不妊化を目的とする対象チョウ目昆虫のnanosO/P遺伝子であれば、特に限定はしない。それぞれの種のnanosO遺伝子オルソログ及びnanosP遺伝子オルソログが対象となり得る。それらの塩基配列は、それぞれのnanosタンパク質をコードする塩基配列であればよい。 In the present specification, the nanosO/P gene whose expression is to be suppressed is not particularly limited as long as it is the nanosO/P gene of the target lepidopteran insect for which sterilization is intended. NanosO gene orthologs and nanosP gene orthologs of each species can be targeted. Those base sequences should just be the base sequence which codes each nanos protein.

例えば、nanosO遺伝子の場合、対象チョウ目昆虫がカイコであれば、配列番号1で示すアミノ酸配列からなる野生型Bm-nosOタンパク質をコードする野生型Bm-nosO遺伝子、あるいは配列番号1で示すアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列、又は配列番号1で示すアミノ酸配列に対して90%以上、好ましくは95%以上、96%以上、97%以上、98%以上又は99%以上のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列からなる変異型Bm-nosOタンパク質をコードする変異型Bm-nosO遺伝子が挙げられる。前記野生型Bm-nosO遺伝子の具体的な例として配列番号2で示す塩基配列からなるBm-nosO遺伝子が挙げられる。なお、本明細書において「複数個」とは、例えば、2~20個、2~15個、2~10個、2~7個、2~5個、2~4個又は2~3個をいう。また「(アミノ酸の)置換」とは、天然のタンパク質を構成する20種類のアミノ酸間において、電荷、側鎖、極性、芳香族性等の性質の類似する保存的アミノ酸群内での置換をいう。例えば、低極性側鎖を有する無電荷極性アミノ酸群(Gly, Asn, Gln, Ser, Thr, Cys, Tyr)、分枝鎖アミノ酸群(Leu, Val, Ile)、中性アミノ酸群(Gly, Ile, Val, Leu, Ala, Met, Pro)、親水性側鎖を有する中性アミノ酸群(Asn, Gln, Thr, Ser, Tyr,Cys)、酸性アミノ酸群(Asp, Glu)、塩基性アミノ酸群(Arg, Lys, His)、芳香族アミノ酸群(Phe, Tyr, Trp)内での置換が挙げられる。これらの群内でのアミノ酸置換であれば、ポリペプチドの性質に変化を生じにくいことが知られているため好ましい。さらに「アミノ酸同一性」とは、二つのアミノ酸配列を整列(アラインメント)し、必要に応じていずれか又は両方のアミノ酸配列にギャップを導入して、両者のアミノ酸一致度が最も高くなるようにしたときの、一方のアミノ酸配列の全アミノ酸残基数に対する他方のアミノ酸配列における同一アミノ酸残基の割合(%)をいう。 For example, in the case of the nanosO gene, if the target lepidopteran insect is a silkworm, the wild-type Bm-nosO gene encoding the wild-type Bm-nosO protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 90% or more, preferably 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% of the amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added, or the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 A mutant Bm-nosO gene encoding a mutant Bm-nosO protein consisting of an amino acid sequence having an amino acid identity of 99% or more. A specific example of the wild-type Bm-nosO gene is the Bm-nosO gene having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO:2. In this specification, "plurality" means, for example, 2 to 20, 2 to 15, 2 to 10, 2 to 7, 2 to 5, 2 to 4 or 2 to 3 say. In addition, "(amino acid) substitution" refers to substitution within a group of conservative amino acids with similar properties such as charge, side chain, polarity, and aromaticity among the 20 types of amino acids that make up natural proteins. . For example, uncharged polar amino acids with low polarity side chains (Gly, Asn, Gln, Ser, Thr, Cys, Tyr), branched chain amino acids (Leu, Val, Ile), neutral amino acids (Gly, Ile , Val, Leu, Ala, Met, Pro), neutral amino acids with hydrophilic side chains (Asn, Gln, Thr, Ser, Tyr, Cys), acidic amino acids (Asp, Glu), basic amino acids ( Arg, Lys, His) and substitutions within the aromatic amino acid group (Phe, Tyr, Trp). Amino acid substitutions within these groups are preferred because they are known to be less likely to cause changes in the properties of the polypeptide. Furthermore, "amino acid identity" means that two amino acid sequences are aligned (aligned) and, if necessary, gaps are introduced into either or both amino acid sequences so that the degree of amino acid identity between the two is maximized. It refers to the ratio (%) of identical amino acid residues in one amino acid sequence to the total number of amino acid residues in the other amino acid sequence.

また、nanosP遺伝子の場合、対象チョウ目昆虫がカイコであれば、配列番号3で示すアミノ酸配列からなる野生型Bm-nosPタンパク質をコードする野生型Bm-nosP遺伝子、あるいは配列番号3で示すアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列、又は配列番号3で示すアミノ酸配列に対して90%以上、好ましくは95%以上、96%以上、97%以上、98%以上又は99%以上のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列からなる変異型Bm-nosPタンパク質をコードする変異型Bm-nosP遺伝子が挙げられる。前記野生型Bm-nosP遺伝子の具体的な例として配列番号4で示す塩基配列からなるBm-nosP遺伝子が挙げられる。 In the case of the nanosP gene, if the target lepidopteran insect is a silkworm, the wild-type Bm-nosP gene encoding the wild-type Bm-nosP protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, or the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 90% or more, preferably 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% of the amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added, or the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 A mutant Bm-nosP gene encoding a mutant Bm-nosP protein consisting of an amino acid sequence having an amino acid identity of 99% or more. A specific example of the wild-type Bm-nosP gene is the Bm-nosP gene having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO:4.

本工程では、不妊化を目的とする対象チョウ目昆虫において、前記2種のnanos遺伝子の発現を抑制するための操作を行う。以下、遺伝子発現抑制方法について、具体的に説明をする。 In this step, an operation for suppressing the expression of the two nanos genes is performed in the target lepidopteran insect for the purpose of sterilization. The method for suppressing gene expression will be specifically described below.

A.遺伝子発現抑制方法
本明細書において「遺伝子発現抑制方法」は、標的遺伝子の発現を特異的に抑制する方法をいう。チョウ目昆虫における特定の遺伝子の発現を抑制する方法は、当該分野で公知の方法を用いればよく、特に限定はしない。例えば、2種の標的タンパク質であるnanosO/Pタンパク質の機能をそれぞれ特異的に抑制する低分子化合物を対象チョウ目昆虫に投与する方法や遺伝子ノックダウン法が挙げられる。技術的に確立され、簡便かつ高い効果が期待できる遺伝子ノックダウン法は特に好ましい。
A. Gene Expression Suppression Method As used herein, the term “gene expression suppression method” refers to a method for specifically suppressing the expression of a target gene. Methods for suppressing the expression of specific genes in lepidopteran insects may be methods known in the art, and are not particularly limited. Examples include a method of administering a low-molecular-weight compound that specifically suppresses the functions of nanosO/P proteins, which are two types of target proteins, to a target lepidopteran insect, and a gene knockdown method. A gene knockdown method that is technically established, simple, and expected to be highly effective is particularly preferable.

「遺伝子ノックダウン法」は、細胞内における標的遺伝子産物を(ポリ)ヌクレオチド又は(ポリ)ペプチドを介して枯渇させる方法である。標的遺伝子の転写後翻訳前における遺伝子産物、すなわちmRNA等の遺伝子転写産物を標的とする場合と、翻訳後の翻訳産物、すなわちタンパク質を標的とする場合がある。遺伝子ノックダウン法の具体的な例として、(1)RNAi法、(2)アンチセンスオリゴヌクレオチド法、(3)核酸酵素法、及び(4)アプタマー法等が挙げられる。以下、各方法について説明をする。 A "gene knockdown method" is a method for depleting a target gene product in a cell via (poly)nucleotides or (poly)peptides. There are cases where the target gene is a gene product after transcription and before translation, that is, a gene transcription product such as mRNA, and where there is a case where a translation product after translation, that is, a protein is targeted. Specific examples of gene knockdown methods include (1) RNAi method, (2) antisense oligonucleotide method, (3) nucleic acid enzyme method, and (4) aptamer method. Each method will be described below.

(1)RNAi法
「RNAi法(RNA干渉法)」とは、宿主にRNAi剤を投与し、RNAi剤が有するRNA干渉(RNA interference:RNAi)を利用して標的遺伝子の発現を転写後翻訳前又は転写レベルで抑制する方法である。RNA干渉とは、標的とする遺伝子転写産物の分解等を介してその遺伝子の発現を抑制する配列特異的な遺伝子サイレンシングである。本明細書では、nanosO/P遺伝子のそれぞれの転写産物に対して特異的な遺伝子サイレンシングを誘導するRNAi剤を用いて行われる。本明細書におけるRNAi剤は、チョウ目昆虫のnanosO遺伝子又はnanosP遺伝子の発現を転写後翻訳前に抑制する機構を想定している。
(1) RNAi method “RNAi method (RNA interference method)” is a method in which an RNAi agent is administered to the host, and the RNA interference (RNAi) possessed by the RNAi agent is used to control the expression of the target gene after transcription and before translation. Alternatively, it is a method of suppressing at the transcription level. RNA interference is sequence-specific gene silencing that suppresses the expression of a target gene through degradation or the like of the gene transcript. Here, this is done using an RNAi agent that induces gene silencing specific to each transcript of the nanosO/P gene. The RNAi agent used herein assumes a mechanism that suppresses the expression of the lepidopteran nanosO gene or nanosP gene after transcription and before translation.

「RNAi剤(RNA干渉剤)」とは、生体内においてRNA干渉(RNA interference:RNAi)を誘導し、標的とする遺伝子の転写産物の分解等を介してその遺伝子の発現を抑制(サイレンシング)する物質をいう。例えば、人工的に合成されるdsRNA、siRNA、又はshRNAや内因性のmiRNA(micro RNA)(pri-miRNA、及びpre-miRNAを含む)が挙げられる。RNA干渉については、例えば、Bass B.L., 2000, Cell, 101, 235-238;Sharp P.A., 2001, Genes Dev., 15 ,485-490;Zamore P.D., 2002, Science, 296, 1265-1269;Dernburg ,A.F. & Karpen, G.H., 2002, Cell, 111,159-162に詳述されている。本発明では標的遺伝子であるnanosO遺伝子及びnanosP遺伝子に対して、任意な設計が可能なdsRNA若しくはsiRNA、又はshRNAを主たるRNAi剤とする。ただし、nanosO遺伝子又はnanosP遺伝子を標的とするmiRNAが存在する場合、それを利用することもできる。以下、各RNA剤について詳細に説明をする。 "RNAi agent (RNA interference agent)" induces RNA interference (RNAi) in the body and suppresses the expression of the target gene through degradation of the transcript (silencing). A substance that Examples thereof include artificially synthesized dsRNA, siRNA, or shRNA and endogenous miRNA (microRNA) (including pri-miRNA and pre-miRNA). For RNA interference see, for example, Bass B.L., 2000, Cell, 101, 235-238; Sharp P.A., 2001, Genes Dev., 15, 485-490; Zamore P.D., 2002, Science, 296, 1265-1269; A.F. & Karpen, G.H., 2002, Cell, 111, 159-162. In the present invention, dsRNA, siRNA, or shRNA, which can be arbitrarily designed, is used as a main RNAi agent against the nanosO gene and nanosP gene, which are target genes. However, if miRNAs targeting the nanosO gene or nanosP gene exist, they can also be used. Each RNA agent is described in detail below.

(i)dsRNA
(構成)
「dsRNA」(double-stranded RNA:二重鎖RNA)は、標的遺伝子のセンス鎖塩基配列から選択される所望のRNAセンス鎖配列を含む50~1000塩基からなる二本鎖RNAであって、RNAi剤として昆虫類への有効性が示されている。投与されたdsRNAは最終的に細胞内で後述するsiRNAへと加工され、RNA干渉を引き起こす。dsRNAは、標的遺伝子の塩基配列に基づいて公知の方法により設計すればよい。
(i) dsRNA
(composition)
"dsRNA" (double-stranded RNA: double-stranded RNA) is a double-stranded RNA consisting of 50 to 1000 bases containing a desired RNA sense strand sequence selected from the sense strand nucleotide sequence of a target gene. It has been shown to be effective against insects as an agent. The administered dsRNA is finally processed intracellularly into siRNA, which will be described later, and causes RNA interference. A dsRNA may be designed by a known method based on the base sequence of the target gene.

(導入方法)
遺伝子発現抑制効果を得るためのdsRNAの導入方法は、in vitroで調製したdsRNAを宿主に投与すればよい。投与方法は、マイクロインジェクション等による注入投与、dsRNA溶液への浸漬等、当該分野で公知の方法を使用することができるが、宿主がチョウ目昆虫である本発明では、注入投与が好適である。導入に用いるdsRNA溶液の濃度は、導入後の虫体(例えば卵)内に一定濃度以上が存在するようにすればよい。より具体的には、限定はしないが、通常は、数μg/μL~数十μg/μLの濃度の溶液を、例えば、2nL~40nL、5nL~30nL、8nL~25nL、又は10nL~20nLの量で注入すればよい。
(Introduction method)
A method of introducing dsRNA for obtaining a gene expression-suppressing effect is to administer dsRNA prepared in vitro to a host. As the administration method, methods known in the art, such as injection administration by microinjection and the like, and immersion in a dsRNA solution, can be used. In the present invention, in which the host is a lepidopteran insect, injection administration is preferred. The concentration of the dsRNA solution used for introduction may be such that a certain concentration or more exists in the worm body (eg, egg) after introduction. More specifically, but not limited to, a solution with a concentration of several μg/μL to several tens of μg/μL, for example, in an amount of 2 nL to 40 nL, 5 nL to 30 nL, 8 nL to 25 nL, or 10 nL to 20 nL should be injected with

マイクロインジェクションは、産卵後、核が細胞膜に取り込まれる表割前の産卵後2~8時間の卵に行うのが効果的である。または、卵にインジェクションした場合と同様の効果を得るため、産卵前の雌の成熟卵にdsRNAを導入した後、授精させ、産卵させる方法も考えられる。なお、dsRNAの導入時に、標識遺伝子を選抜マーカーとして同時導入してもよい。これによって、dsRNAが導入された個体の選抜が容易になる。 It is effective to perform microinjection on eggs 2 to 8 hours after spawning, before the nucleus is incorporated into the cell membrane after spawning. Alternatively, in order to obtain the same effect as in the case of injection into eggs, a method of introducing dsRNA into mature eggs of females before oviposition, followed by fertilization and oviposition may also be considered. A labeling gene may be co-introduced as a selection marker when the dsRNA is introduced. This facilitates selection of individuals into which the dsRNA has been introduced.

(選抜)
dsRNAの導入後、必要に応じて導入個体の選抜を行うことができる。選抜方法は限定しない。例えば、dsRNA導入個体の一部を採取し、RT-PCR等により標的遺伝子の発現量の対照個体に対する減少を確認する方法が挙げられる。または、前述のようにdsRNAのインジェクション時に同時に標識遺伝子を選抜マーカーとして同時導入した場合、標識遺伝子の活性に基づいて導入個体を選抜することができる。
(Selected)
After the introduction of dsRNA, the introduced individuals can be selected if necessary. The selection method is not limited. For example, there is a method of collecting a part of the dsRNA-introduced individual and confirming a decrease in the expression level of the target gene compared to the control individual by RT-PCR or the like. Alternatively, as described above, when a marker gene is co-introduced as a selection marker at the time of dsRNA injection, introduced individuals can be selected based on the activity of the marker gene.

本明細書において「標識遺伝子」とは、標識タンパク質をコードする遺伝子である。標識タンパク質は、その活性に基づいて標識遺伝子の発現の有無を判別することのできるポリペプチドをいう。「活性に基づいて」とは「活性の検出結果に基づいて」という意味である。活性の検出は、標識タンパク質の活性そのものを直接的に検出してもよいし、標識タンパク質の活性によって生成される色素のような代謝物を介して間接的に検出してもよい。検出は、化学的検出(酵素反応的検出を含む)、物理的検出(行動分析的検出を含む)、又は検出者の感覚的検出(視覚、触覚、嗅覚、聴覚、味覚による検出を含む)のいずれであってもよい。 As used herein, a "marker gene" is a gene that encodes a marker protein. A labeling protein refers to a polypeptide that can determine the presence or absence of expression of a labeling gene based on its activity. "Based on activity" means "based on activity detection results." Activity may be detected directly by detecting the activity of the labeled protein itself, or may be indirectly detected via metabolites such as dyes produced by the activity of the labeled protein. Detection may be by chemical detection (including enzymatic detection), physical detection (including behavioral detection), or sensory detection of the detector (including detection by sight, touch, smell, hearing, taste). Either can be used.

標識タンパク質の種類は、当該分野で公知の方法によってその活性を検出可能な限り、特に限定はしない。好ましくは検出に際して宿主であるチョウ目昆虫に対する侵襲性が低い標識タンパク質である。例えば、蛍光タンパク質、色素合成タンパク質、発光タンパク質、外部分泌タンパク質、外部形態を制御するタンパク質等が挙げられる。蛍光タンパク質、色素合成タンパク質、発光タンパク質、及び外部分泌タンパク質は、特定の条件下で視覚的に検出可能であり、チョウ目昆虫に対する侵襲性が低く、判別及び選抜が容易なことから特に好適である。 The type of labeling protein is not particularly limited as long as its activity can be detected by a method known in the art. Preferably, the labeling protein is less invasive to the host lepidopteran insect upon detection. Examples thereof include fluorescent proteins, chromosynthetic proteins, luminescent proteins, exosecretory proteins, proteins that control external morphology, and the like. Fluorescent proteins, chromosynthetic proteins, luminescent proteins, and exocrine proteins are particularly preferred because they are visually detectable under certain conditions, are less invasive to lepidopteran insects, and are easier to distinguish and select. .

前記蛍光タンパク質は、特定波長の励起光をチョウ目昆虫に照射したときに特定波長の蛍光を発するタンパク質をいう。天然型及び非天然型のいずれであってもよい。また、励起波長、蛍光波長も特に限定はしない。具体的には、例えば、CFP、AmCyan、RFP、DsRed(DsRed monomer、DsRed2のような派生物を含む)、YFP、GFP(EGFP、EYFP等の派生物を含む)等が挙げられる。 The fluorescent protein is a protein that emits fluorescence of a specific wavelength when the lepidopteran insect is irradiated with excitation light of a specific wavelength. It may be either natural or non-natural. Also, the excitation wavelength and fluorescence wavelength are not particularly limited. Specific examples include CFP, AmCyan, RFP, DsRed (including derivatives such as DsRed monomer and DsRed2), YFP, GFP (including derivatives such as EGFP and EYFP).

前記色素合成タンパク質は、色素の生合成に関与するタンパク質であり、通常は酵素である。ここでいう「色素」とは、形質転換体に色素を付与することができる低分子化合物又はペプチドで、その種類は問わない。好ましくは個体の外部色彩として表れる色素である。例えば、メラニン系色素(ドーパミンメラニンを含む)、オモクローム系色素、又はプテリジン系色素が挙げられる。 The pigment synthesis protein is a protein involved in pigment biosynthesis and is usually an enzyme. The term “pigment” as used herein refers to a low-molecular-weight compound or peptide capable of imparting a pigment to a transformant, regardless of the type thereof. Preferred are pigments that appear as the external color of the solid. Examples thereof include melanin pigments (including dopamine melanin), ommochrome pigments, and pteridine pigments.

前記発光タンパク質は、励起光を必要とすることなく発光することのできる基質タンパク質又は基質の発光を触媒する酵素をいう。例えば、イクオリン、酵素としてのルシフェラーゼが挙げられる。 The luminescent protein refers to a substrate protein capable of emitting light without requiring excitation light or an enzyme that catalyzes the luminescence of a substrate. Examples include aequorin and luciferase as an enzyme.

(継代)
dsRNAによる標的遺伝子の抑制効果は、原則として1世代のみである。
(Passage)
In principle, the dsRNA suppresses the target gene only for one generation.

(ii)siRNA
(構成)
「siRNA」(短分子干渉RNA:small interference RNA)は、標的遺伝子のセンス鎖の一部に相当する塩基配列で構成されるRNAセンス鎖(パッセンジャー鎖)、及びそのアンチセンス鎖であるRNAアンチセンス鎖(ガイド鎖)からなる小分子二本鎖RNAである。siRNAは、被験体の細胞(真核細胞)へ導入することによってRNA干渉を誘導することができる(Fire A. et al.,1998,Nature,391, 806-811)。
(ii) siRNAs
(composition)
“siRNA” (small interference RNA) consists of an RNA sense strand (passenger strand) composed of base sequences corresponding to part of the sense strand of the target gene, and its antisense strand RNA antisense. It is a small double-stranded RNA consisting of a strand (guide strand). siRNA can induce RNA interference by introducing it into a subject's cells (eukaryotic cells) (Fire A. et al., 1998, Nature, 391, 806-811).

siRNAは、標的遺伝子の塩基配列に基づいて公知の方法により設計すればよい。例えば、Ui-Teiらの方法(Nucleic Acids Res., 2004, 32:936-948)、Reynoldsらの方法(Nat. Biotechnol., 2004, 22:326-330)、Amarzguiouiらの方法(Biochem. Biophys. Res. Commun.,2004, 316: 1050-1058)に基づいて、設計することができる。 siRNA may be designed by a known method based on the base sequence of the target gene. For example, Ui-Tei et al. (Nucleic Acids Res., 2004, 32:936-948), Reynolds et al. (Nat. Biotechnol., 2004, 22:326-330), Amarzguioui et al. Res. Commun., 2004, 316: 1050-1058).

siRNA設計の具体例を挙げると、nanosO遺伝子を標的遺伝子とする場合、例えば配列番号2に示す塩基配列からRNAiセンス鎖(パッセンジャー鎖)の塩基配列として、15塩基以上35塩基以下、好ましくは15塩基以上30塩基以下、又は18塩基以上25塩基以下の連続した塩基配列を選択領域として選択する。このとき選択する領域の塩基配列は、標的とする標的遺伝子の塩基配列と完全に一致させるように留意する。それ故、選択領域内には標的遺伝子の既知の変異箇所(例えば、SNPを含む)を包含しないように設計することが好ましい。RNAiアンチセンス鎖(ガイド鎖)の塩基配列は、選択した前記RNAiセンス鎖の塩基配列に相補的な塩基配列とすればよい。なお、siRNAの調製に際しては、センス鎖及びアンチセンス鎖共に選択領域内のT(チミン)塩基をU(ウラシル)塩基に変換しておく。 To give a specific example of siRNA design, when the nanosO gene is the target gene, for example, the base sequence of the RNAi sense strand (passenger strand) from the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 is 15 bases or more and 35 bases or less, preferably 15 bases. A continuous base sequence of 30 bases or less, or 18 bases or more and 25 bases or less, is selected as a selection region. Care should be taken that the nucleotide sequence of the selected region at this time completely matches the nucleotide sequence of the target gene. Therefore, it is preferable to design the selected region so as not to include known mutation sites (including SNPs, for example) of the target gene. The nucleotide sequence of the RNAi antisense strand (guide strand) may be a nucleotide sequence complementary to the selected nucleotide sequence of the RNAi sense strand. When preparing siRNA, T (thymine) bases in the selected region are converted to U (uracil) bases in both the sense strand and the antisense strand.

前記RNAiセンス鎖の選択領域は、標的遺伝子に特異的な配列であれば特に限定はしない。好ましくは開始コドンから少なくとも50塩基、より好ましくは70塩基~100塩基よりも下流の領域である。さらに、RNAiセンス鎖の候補領域内においてAA(アデニン‐アデニン)を5’側に有する塩基配列領域を選択することが好ましい。選択した領域内のGC(グアニン‐シトシン)含有量は、好ましくは20~80%、より好ましくは30~70%又は40~60%である。siRNAの設計は、ウェブサイト上でも多数公開されており、標的遺伝子の塩基配列を入力すれば、有効かつ適切なsiRNAをウェブ上で設計することができる。代表的なsiRNA設計ウェブサイトとしてsiDirect(http://sidirect2.rnai.jp/)、及びsiDESIGN Center(https://horizondiscovery.com/en/ordering-and-calculation-tools/sidesign-center)等が挙げられる。 The selection region of the RNAi sense strand is not particularly limited as long as it is a sequence specific to the target gene. It is preferably at least 50 bases, more preferably 70 to 100 bases downstream from the initiation codon. Furthermore, it is preferable to select a nucleotide sequence region having AA (adenine-adenine) on the 5' side within the candidate region of the RNAi sense strand. The GC (Guanine-Cytosine) content within the selected region is preferably 20-80%, more preferably 30-70% or 40-60%. Many designs of siRNA are published on the website, and effective and appropriate siRNA can be designed on the web by inputting the nucleotide sequence of the target gene. Typical siRNA design websites include siDirect (http://sidirect2.rnai.jp/) and siDESIGN Center (https://horizondiscovery.com/en/ordering-and-calculation-tools/sidesign-center). mentioned.

siRNAの一方の末端又は両末端には、標的遺伝子の塩基配列又はそれに相補的な塩基配列とは関連しない一以上のDNA、RNA、及び/又は核酸類似体からなる塩基配列が存在していてもよい。このようなsiRNAの末端に存在する塩基数は、特に限定はしないが、1~20個の範囲内であることが好ましい。具体的には、例えば、それぞれの塩基鎖の3’末端側にTT(チミン‐チミン)又はUU(ウラシル‐ウラシル)等を付加する場合が挙げられる(Tuschl T et al., 1999, Genes Dev, 13(24):3191-7)。 One or both ends of the siRNA may contain a base sequence consisting of one or more DNAs, RNAs, and/or nucleic acid analogues unrelated to the base sequence of the target gene or its complementary base sequence. good. Although the number of bases present at the end of such siRNA is not particularly limited, it is preferably in the range of 1-20. Specifically, for example, TT (thymine-thymine) or UU (uracil-uracil) is added to the 3' end of each base chain (Tuschl T et al., 1999, Genes Dev, 13(24):3191-7).

(導入方法)
siRNAの導入方法は、前記dsRNAの導入方法に準ずるため、ここでの説明は省略する。
(Introduction method)
Since the method for introducing siRNA conforms to the above-mentioned method for introducing dsRNA, the explanation is omitted here.

(選抜)
siRNAの導入後、必要に応じて導入個体の選抜を行うことができる。選抜方法は、前記dsRNAの選抜方法に準ずるため、ここでの説明は省略する。
(Selected)
After the introduction of siRNA, the introduced individuals can be selected if necessary. Since the selection method conforms to the above-mentioned dsRNA selection method, the description is omitted here.

(継代)
siRNAによる標的遺伝子の抑制効果は、dsRNAと同様に原則として1世代のみである。
(Passage)
The effect of suppressing target genes by siRNA is, in principle, only for one generation, similar to dsRNA.

(iii)shRNA
(構成)
「shRNA」(short hairpin RNA)とは、前記siRNAを構成する2本のRNA鎖(RNAiセンス鎖とRNAiアンチセンス鎖)が適当な塩基配列からなるスペーサ配列で連結された一本鎖RNAをいう。つまり、shRNAは、一分子内でRNAiセンス鎖としてのRNAiセンス領域とRNAiアンチセンス鎖としてのRNAiアンチセンス領域を含み、それらの領域が互いに塩基対合してステム構造を形成し、さらにスペーサ配列がループ構造をとることによって、分子全体としてヘアピン型のステム-ループ構造を有するように構成されている。
(iii) shRNAs
(composition)
“shRNA” (short hairpin RNA) refers to a single-stranded RNA in which two RNA strands (RNAi sense strand and RNAi antisense strand) constituting the siRNA are linked by a spacer sequence consisting of an appropriate base sequence. . In other words, shRNA contains an RNAi sense region as an RNAi sense strand and an RNAi antisense region as an RNAi antisense strand within one molecule, and these regions base-pair with each other to form a stem structure, and a spacer sequence. By adopting a loop structure, the molecule as a whole is configured to have a hairpin-shaped stem-loop structure.

shRNAが細胞内に導入されると、ループ構造部分が切断されて二本鎖RNA分子、すなわちsiRNAが生成される。生じたsiRNAは、前項で述べたsiRNAと同様のRNA干渉機構によって標的遺伝子の発現を抑制することができる。 When shRNA is introduced into cells, the loop structure portion is cleaved to generate a double-stranded RNA molecule, ie siRNA. The resulting siRNA can suppress target gene expression by the same RNA interference mechanism as the siRNA described above.

shRNAの設計は、例えば、前記siRNAにおけるセンス領域の3’末端と前記アンチセンス鎖の5’末端とをスペーサ配列で連結する。スペーサ配列は、通常3~24塩基、好ましくは、4~15塩基あればよい。スペーサ配列については、siRNAが塩基対合することができる配列であれば、特に制限はない。 The shRNA is designed, for example, by connecting the 3' end of the sense region in the siRNA and the 5' end of the antisense strand with a spacer sequence. The spacer sequence is usually 3 to 24 bases, preferably 4 to 15 bases. The spacer sequence is not particularly limited as long as it is a sequence that allows siRNA to base-pair.

shRNAは、それをコードするDNAを発現ベクターのプロモーター制御下に作動可能なように挿入することもできる。このようなshRNA発現ベクターは標的生物内、又は標的細胞内に導入することで、プロモーターの活性によりshRNAを発現する。発現後は宿主細胞内でのセルフフォールディング(自己折り畳み)やDicer等の活性を介してsiRNAにプロセシングされ、その効果を発揮することができる。さらに、このshRNA発現ベクターを用いて、shRNAをコードするDNAを後述するトランスポゾン法やゲノム編集法によってチョウ目昆虫のゲノム中に挿入(ノックイン)することも可能である。 The shRNA can also be operably inserted under the control of the promoter of the expression vector with the DNA encoding it. When such an shRNA expression vector is introduced into a target organism or target cell, the shRNA is expressed by promoter activity. After expression, it is processed into siRNA through self-folding in host cells and activity such as Dicer, and can exhibit its effects. Furthermore, using this shRNA expression vector, it is also possible to insert (knock-in) a DNA encoding shRNA into the genome of a lepidopteran insect by the transposon method or genome editing method described below.

(導入方法)
shRNAの基本的な導入方法は、前記dsRNAの導入方法に準ずる。それ故、dsRNAと共通する導入方法についての説明は省略し、ここではshRNAの特徴的な導入方法についてのみ説明する。
(Introduction method)
The basic introduction method of shRNA conforms to the aforementioned dsRNA introduction method. Therefore, the description of the introduction method common to dsRNA is omitted, and only the characteristic introduction method of shRNA is explained here.

前述のようにshRNAは、shRNA発現ベクターとしてDNAの状態で導入し、宿主細胞内でshRNAを発現させることも可能である。この場合、shRNA発現ベクターの導入方法はdsRNA導入方法に準じて良い。雌の成熟卵を介して、産下卵に導入する場合、shRNA発現ベクターを蛹の腹腔内に注入して成熟卵へ移行させる、又はshRNA発現ベクターをチョウ目昆虫のゲノム中に挿入(ノックイン)しておくことも可能である。ただし、shRNA発現ベクターの導入にあたっては、shRNAが卵成熟過程より前の発生段階における生殖系列細胞に発現しないように発生時期特異的プロモーターを選択する等の注意をしなければならない。これは、早期生殖系列細胞でshRNAが発現すると卵自体が形成されない可能性があるからである。 As described above, shRNA can be introduced in the form of DNA as an shRNA expression vector to express shRNA in host cells. In this case, the shRNA expression vector can be introduced according to the dsRNA introduction method. When introducing shRNA expression vectors into the laid eggs via mature female eggs, the shRNA expression vector is injected into the peritoneal cavity of the pupa and transferred to the mature eggs, or the shRNA expression vector is inserted into the genome of the lepidopteran insect (knock-in). It is also possible to keep However, when introducing an shRNA expression vector, care must be taken, such as selecting a developmental stage-specific promoter so that shRNA is not expressed in germline cells at a developmental stage prior to egg maturation. This is because the expression of shRNA in early germline cells may prevent the eggs themselves from forming.

shRNA発現ベクターをチョウ目昆虫のゲノム中に導入する方法は、トランスポゾン法又はゲノム編集法が挙げられる。 Methods for introducing shRNA expression vectors into the genome of lepidopteran insects include the transposon method and the genome editing method.

「トランスポゾン法」は、トランスポゾンの逆位末端反復配列(Inverted terminal repeat sequence)(Handler AM. et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95:7520-5)及びトランスポゾン転移酵素の活性を利用して、ゲノム中に外来遺伝子を挿入させる方法である。チョウ目昆虫で使用し得るトランスポゾンには、piggyBac、mariner、minos等が知られており、いずれも使用することができる(Shimizu,K. et al., 2000, Insect Mol. Biol., 9, 277-281;Wang W. et al.,2000, Insect Mol Biol 9(2):145-55)。 The "transposon method" uses the inverted terminal repeat sequence of a transposon (Handler AM. et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95:7520-5) and the activity of a transposon transferase. is used to insert a foreign gene into the genome. PiggyBac, mariner, minos, and the like are known transposons that can be used in lepidopteran insects, and any of them can be used (Shimizu, K. et al., 2000, Insect Mol. Biol., 9, 277 -281; Wang W. et al., 2000, Insect Mol Biol 9(2):145-55).

外因性遺伝子の宿主ゲノムへの導入方法は、2つのトランスポゾン逆位末端反復配列とその間に配置された外因性遺伝子を含む発現ベクターを用いて、当該分野で公知の方法によって行えばよい。例えば、導入する宿主がカイコであれば、Tamuraらの方法を利用することができる(Tamura T. et al., 2000, Nature Biotechnology, 18, 81-84)。簡単に説明すると、外因性遺伝子を含む発現ベクターと共にトランスポゾン転移酵素の遺伝子を含むヘルパーベクターをカイコの初期胚にインジェクションすればよい。ヘルパーベクターとしては、例えば、pHA3PIGが挙げられる。ヘルパーベクターが生産するトランスポゾン転移酵素の活性により、トランスポゾン逆位末端反復配列を介した相同組換えによって、外因性遺伝子をカイコゲノム内に挿入することができる。 The exogenous gene can be introduced into the host genome by a method known in the art using an expression vector containing two transposon inverted terminal repeats and the exogenous gene interposed therebetween. For example, if the host to be introduced is a silkworm, the method of Tamura et al. can be used (Tamura T. et al., 2000, Nature Biotechnology, 18, 81-84). Briefly, an expression vector containing an exogenous gene and a helper vector containing a transposon transferase gene may be injected into early silkworm embryos. Helper vectors include, for example, pHA3PIG. The activity of the transposon transferase produced by the helper vector allows the insertion of exogenous genes into the silkworm genome by homologous recombination via the transposon inverted terminal repeats.

「ゲノム編集法」は、前述のゲノム編集技術を用いた方法である。ゲノム編集方法には、例えば、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)法、TALEN法、及びCRISPR/Cas9法が知られるが、本明細書ではいずれの方法を用いてもよい。これらの方法を用いた遺伝子ターゲッティング技術は、いずれも当該分野で公知の技術であり、本明細書で使用するゲノム編集方法も標的遺伝子を効率的にノックアウトするためのキットやサポートツールが各ライフサイエンスメーカーから市販されており、それらを利用することもできる。カイコにおけるゲノム編集法を利用した外来遺伝子挿入法については、TAL-PITCH法として、TALENによる切断面のマイクロホモロジーを利用したノックイン技術について論文化されており、その方法を利用しても良い(Nakade, S. et al., 2014, Nature Communications, 5:5560)。 "Genome editing method" is a method using the aforementioned genome editing technology. Genome editing methods include, for example, the zinc finger nuclease (ZFN) method, the TALEN method, and the CRISPR/Cas9 method, and any method may be used herein. Gene targeting techniques using these methods are all known techniques in the art, and kits and support tools for efficiently knocking out the target gene for the genome editing method used herein are available in each life science field. They are commercially available from manufacturers and can also be used. As for the foreign gene insertion method using the genome editing method in silkworms, the TAL-PITCH method has been published as a knock-in technology using the microhomology of the cleaved surface by TALEN, and this method may be used (Nakade , S. et al., 2014, Nature Communications, 5:5560).

(選抜)
shRNA導入個体の選抜もsiRNAの選抜方法に準じて行えばよい。shRNA発現ベクターを導入する場合、ベクターに標識遺伝子を挿入しておくことで、その標識遺伝子の活性に基づいて導入個体を選抜することができる。
(Selected)
Selection of shRNA-introduced individuals may be performed according to the siRNA selection method. When an shRNA expression vector is introduced, by inserting a marker gene into the vector, the introduced individuals can be selected based on the activity of the marker gene.

(継代)
shRNAによる標的遺伝子の抑制効果は、siRNAと同様、原則として1世代のみである。ただしshRNAが宿主であるチョウ目昆虫のゲノム中に挿入された場合、その系統を継代しても、後代でSHRNAの発現を誘導することにより標的遺伝子を抑制することができる。
(Passage)
In principle, shRNA suppresses target genes for only one generation, similar to siRNA. However, when the shRNA is inserted into the genome of the host lepidopteran insect, the target gene can be suppressed by inducing the expression of the SHRNA in the progeny even if the strain is passaged.

なお、本明細書において「後代」とは、遺伝子改変された第1世代の子孫個体であって、本発明のshRNAや後述するasRNA、リボザイム、若しくはRNAアプタマーをコードするDNAをゲノム中に保持している個体をいう。後代は、このshRNAを保持する限り、その世代数を問わない。 As used herein, the term “progeny” refers to genetically modified first-generation offspring individuals that retain in their genome the shRNA of the present invention or DNA encoding the asRNA, ribozyme, or RNA aptamer described below. It refers to an individual who has As long as the progeny retains this shRNA, the number of generations does not matter.

(2)アンチセンスオリゴヌクレオチド法
「アンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)法」とは、宿主にアンチセンスオリゴヌクレオチドを投与して、アンチセンスオリゴヌクレオチドの活性により標的遺伝子の発現を転写後翻訳前に抑制する方法である。本明細書におけるアンチセンスオリゴヌクレオチドは、チョウ目昆虫のnanosO遺伝子又はnanosP遺伝子の発現を転写後翻訳前に抑制する。
(2) Antisense oligonucleotide method "Antisense oligonucleotide (ASO) method" is a method in which antisense oligonucleotides are administered to the host, and the activity of the antisense oligonucleotides suppresses the expression of the target gene after transcription and before translation. It is a way to The antisense oligonucleotides herein suppress the expression of the lepidopteran nanosO gene or nanosP gene post-transcriptionally and pre-translationally.

(構造)
「アンチセンスオリゴヌクレオチド(AntiSense Oligonucleotide:本明細書ではしばしば「ASO」と表記する)」とは、標的遺伝子の転写産物であるmRNAの塩基配列の全部又は一部に対して相補的な塩基配列で構成され、標的mRNAにハイブリダイズしてその翻訳を抑制する一本鎖核酸分子である。
(structure)
“AntiSense Oligonucleotide (herein often referred to as “ASO”)” refers to a base sequence complementary to all or part of the base sequence of mRNA, which is the transcription product of a target gene. It is a single-stranded nucleic acid molecule that is organized and hybridizes to a target mRNA to inhibit its translation.

ASOには、DNA型とRNA型が知られている。DNA型は、標的遺伝子の転写産物であるmRNA等のRNA分子にハイブリダイズして、ヘテロ二本鎖構造を形成した後、細胞内のRNase H活性により標的RNA分子を切断、分解することで標的遺伝子の発現を抑制するヌクレアーゼ介在型遺伝子抑制方法である。一方、RNA型は、標的遺伝子の転写産物であるmRNA等のRNA分子にハイブリダイズして二本鎖RNAを構成した後、プロセスを経て、最終的にsiRNA等と同様のRNAiによる遺伝子の発現抑制効果を奏し得る。限定はしないが、通常は細胞内の安定性や合成の容易性等からDNA型ASOが多用される。 ASO is known to have a DNA type and an RNA type. The DNA form hybridizes to RNA molecules such as mRNA, which is the transcription product of the target gene, and forms a heteroduplex structure. A nuclease-mediated gene silencing method for silencing gene expression. On the other hand, the RNA type hybridizes to RNA molecules such as mRNA, which is the transcription product of the target gene, to form a double-stranded RNA, and then undergoes a process that ultimately suppresses gene expression by RNAi, similar to siRNA. can be effective. Although not limited, DNA-type ASOs are commonly used due to their stability in cells, ease of synthesis, and the like.

DNA型ASOは、主として天然型DNAで構成されるが、一部に天然型RNAの他、LNA/BNA(Locked Nucleic Acid/Bridged Nucleic Acid)やPMO(Phosphorodiamidate Morpholino Oligomers)等の核酸類似体、及び/又は2'-OMe-RNA、2'-F-RNA、2'-MOE-RNA及びホスホロチオエート等の修飾核酸も含み得る。また、核酸類似体や修飾核酸等からなるウィング領域を5'末端及び3'末端に有するRNA分解型ASOであるギャップマーや核酸類似体や修飾核酸等で構成されるスプライシング制御型ASOであるミックスマー等の特殊な構造を有するASOも包含する。 DNA-type ASOs are mainly composed of natural DNA, but in addition to natural RNA, nucleic acid analogues such as LNA/BNA (Locked Nucleic Acid/Bridged Nucleic Acid) and PMO (Phosphorodiamidate Morpholino Oligomers), and /or modified nucleic acids such as 2'-OMe-RNA, 2'-F-RNA, 2'-MOE-RNA and phosphorothioates may also be included. In addition, Gapmer, an RNA-degrading ASO having wing regions composed of nucleic acid analogues, modified nucleic acids, etc. at the 5' and 3' ends, and Mix, a splicing-regulated ASO composed of nucleic acid analogues, modified nucleic acids, etc. ASOs with special structures such as mers are also included.

さらに、DNA型ASO法を応用したヘテロ二本鎖核酸(HDO)法を用いることもできる。「ヘテロ二本鎖核酸(HeteroDuplex Oligonucleotide:本明細書ではしばしば「HDO」と表記する)とは、ASO機能を有する主鎖(DNA鎖)と主鎖に相補的な塩基配列を有するcRNA(complementally RNA)鎖で構成される二本鎖核酸である。cRNA鎖も核酸類似体や修飾核酸等を含み得るが、HDOの少なくとも中央部の全部又は一部は、DNA-RNAで構成されるヘテロ核酸のため細胞内のRNase Hにより相補鎖であるcRNA鎖が切断、分解され、単独となった主鎖がASOとして機能し得る。 Furthermore, a heteroduplex nucleic acid (HDO) method, which is an application of the DNA-type ASO method, can also be used. “HeteroDuplex Oligonucleotide (HeteroDuplex Oligonucleotide: In this specification, often referred to as “HDO”) refers to a main chain (DNA chain) having an ASO function and cRNA (complementary RNA) having a base sequence complementary to the main chain. ) strand is a double-stranded nucleic acid. Although the cRNA strand may also contain nucleic acid analogues, modified nucleic acids, etc., all or part of at least the central part of HDO is a heterogeneous nucleic acid composed of DNA-RNA, so the cRNA strand is a complementary strand by intracellular RNase H. is cleaved and degraded, and the single main chain can function as ASO.

RNA型ASOは、標的遺伝子の転写産物であるmRNA等の一部にハイブリダイズ可能なアンチセンス鎖と同様の塩基配列からなり、原則として天然型RNAで構成される。それ故に本明細書では、DNA型ASOと区別するため、しばしば「アンチセンスRNA(asRNA: antisense RNA)と表記する。 An RNA-type ASO consists of a nucleotide sequence similar to that of an antisense strand that can hybridize to a part of mRNA, etc., which is a transcription product of a target gene, and in principle consists of natural RNA. Therefore, in the present specification, it is often referred to as "antisense RNA (asRNA)" in order to distinguish it from DNA-type ASO.

asRNAは、それをコードするDNAを発現ベクターのプロモーター制御下に作動可能なように挿入することもできる。このような「アンチセンスRNA発現ベクター(asRNA発現ベクター)」は、前述のshRNA発現ベクターと同様に、標的生物内、又は標的細胞内に導入することで、プロモーターの活性によりasRNAを発現する。発現後は宿主細胞内で標的遺伝子の転写産物にハイブリダイズする等して、その効果を発揮する。さらに、shRNA発現ベクターと同様にasRNAをコードするDNAを後述するトランスポゾン法やゲノム編集法によってチョウ目昆虫のゲノム中にノックインすることも可能である。 The asRNA can also be operably inserted under the control of the promoter of the expression vector with the DNA encoding it. Such an "antisense RNA expression vector (asRNA expression vector)" expresses asRNA by promoter activity when introduced into a target organism or target cell, like the shRNA expression vector described above. After expression, it exhibits its effect by, for example, hybridizing with the transcription product of the target gene in the host cell. Furthermore, like shRNA expression vectors, DNA encoding asRNA can be knocked into the genome of lepidopteran insects by the transposon method or genome editing method described below.

ASOの塩基配列設計の具体例として、DNA型又はRNA型を問わず、例えばnanosO遺伝子を標的遺伝子とする場合であれば、例えば配列番号2に示すmRNA鎖の塩基配列から10塩基以上30塩基以下、好ましくは12塩基以上25塩基以下、又は13塩基以上20塩基以下の連続した塩基配列を選択領域として、それに相補的な塩基配列を選択すればよい。この際、例えば、開始コドンを包含する領域、又はmRNA鎖の予想される2次構造において一本鎖構造を構成し得る領域を標的領域として選択することができる。 As a specific example of ASO base sequence design, regardless of DNA type or RNA type, if the nanosO gene is the target gene, for example, 10 bases or more and 30 bases or less from the base sequence of the mRNA chain shown in SEQ ID NO: 2 Preferably, a continuous base sequence of 12 to 25 bases, or 13 to 20 bases is used as a selection region, and a complementary base sequence may be selected. At this time, for example, a region including an initiation codon or a region capable of forming a single-stranded structure in the expected secondary structure of the mRNA chain can be selected as the target region.

(導入方法)
ASOの導入方法は前記siRNAの導入方法に準ずる。それ故、ここでの詳細な説明は省略する。また、前述のようにasRNAは、shRNA発現ベクターと同様にasRNA発現ベクターとしてDNAの状態で導入し、宿主細胞内でasRNAを発現させることも可能である。asRNA発現ベクターの導入方法もshRNA発現ベクター導入方法に準じて良い。
(Introduction method)
The method for introducing ASO conforms to the above-mentioned method for introducing siRNA. Therefore, detailed description is omitted here. In addition, as described above, asRNA can be introduced in the form of DNA as an asRNA expression vector in the same manner as shRNA expression vectors, and asRNA can be expressed in host cells. The method for introducing the asRNA expression vector may also be according to the method for introducing the shRNA expression vector.

(選抜)
ASO導入個体の選抜もsiRNAの選抜方法に準じて行えばよい。asRNA発現ベクターを導入する場合は、shRNA発現ベクターと同様にベクターに標識遺伝子を挿入しておくことで、その標識遺伝子の活性に基づいて導入個体を選抜することができる。
(Selected)
ASO-introduced individuals may also be selected according to the siRNA selection method. When an asRNA expression vector is introduced, by inserting a marker gene into the vector in the same manner as for the shRNA expression vector, the introduced individuals can be selected based on the activity of the marker gene.

(継代)
ASOによる標的遺伝子の抑制効果は、siRNAと同様、原則として1世代のみである。ただし、asRNAをコードするDNAが宿主であるチョウ目昆虫のゲノム中に挿入された場合、その系統を継代しても、後代でasRNAの発現を誘導することにより標的遺伝子を抑制することができる。
(Passage)
The effect of ASO on target gene suppression is, in principle, only for one generation, similar to siRNA. However, when DNA encoding asRNA is inserted into the genome of the host lepidopteran, target genes can be suppressed by inducing the expression of asRNA in progeny even if the strain is passaged. .

(3)核酸酵素法
「核酸酵素法」とは、宿主に核酸酵素を投与して、核酸酵素の活性により標的遺伝子の発現を転写後翻訳前に抑制する方法である。本明細書における核酸酵素は、チョウ目昆虫のnanosO遺伝子又はnanosP遺伝子の発現を転写後翻訳前に抑制する。
(3) Nucleic Acid Enzyme Method “Nucleic acid enzyme method” is a method of administering a nucleic acid enzyme to a host and suppressing post-transcriptional and pre-translational expression of a target gene by the activity of the nucleic acid enzyme. The nucleic acid enzyme herein suppresses the expression of the lepidopteran nanosO gene or nanosP gene post-transcriptionally and pre-translationally.

(構成)
「核酸酵素」とは、触媒活性を有する核酸分子で、標的mRNAを基質として特異的に結合し、標的mRNAにおける特定の部位を切断し、標的遺伝子の発現を転写後翻訳前に抑制することができる。本明細書における核酸酵素は、チョウ目昆虫のnanosO遺伝子又はnanosP遺伝子の発現を転写後翻訳前に抑制する。
(composition)
“Nucleic acid enzyme” is a nucleic acid molecule with catalytic activity that specifically binds to a target mRNA as a substrate, cleaves a specific site in the target mRNA, and suppresses the expression of the target gene after transcription and before translation. can. The nucleic acid enzyme herein suppresses the expression of the lepidopteran nanosO gene or nanosP gene post-transcriptionally and pre-translationally.

核酸酵素には、DNAで構成されるデオキシリボザイム、及びリボ酵素とも呼ばれRNAで構成されるリボザイムが知られているが、本明細書における核酸酵素は、いずれであってもよい。デオキシリボザイム及びリボザイムは、いずれも構成塩基に化学修飾核酸、人工核酸及び/又は核酸類似体を一部に含むことができる。 Deoxyribozymes composed of DNA and ribozymes composed of RNA, also known as ribozymes, are known as nucleic acid enzymes, but any of them may be used as the nucleic acid enzyme in the present specification. Both deoxyribozymes and ribozymes can partially contain chemically modified nucleic acids, artificial nucleic acids and/or nucleic acid analogues in their constituent bases.

RNAで構成されるリボザイムは、それをコードするDNAを発現ベクターのプロモーター制御下に作動可能なように挿入することもできる。このような「リボザイム発現ベクター」は、前述のshRNA発現ベクターと同様に、標的生物内、又は標的細胞内に導入することで、プロモーターの活性によりリボザイムを発現する。 A ribozyme composed of RNA can also be operably inserted under the control of the promoter of the expression vector with the DNA encoding it. Such a "ribozyme expression vector" expresses a ribozyme by promoter activity when introduced into a target organism or target cell, like the shRNA expression vector described above.

(導入方法)
核酸酵素の導入方法は前記dsRNAの導入方法に準ずる。それ故、ここでの詳細な説明は省略する。また、前述のようにリボザイムは、shRNA発現ベクターと同様にリボザイム発現ベクターとしてDNAの状態で導入し、宿主細胞内でリボザイムを発現させることも可能である。リボザイム発現ベクターの導入方法もshRNA発現ベクター導入方法に準じて良い。
(Introduction method)
The method for introducing the nucleic acid enzyme conforms to the above-mentioned method for introducing dsRNA. Therefore, detailed description is omitted here. In addition, as described above, ribozymes can be introduced in the form of DNA as ribozyme expression vectors in the same manner as shRNA expression vectors, and the ribozymes can be expressed in host cells. The method for introducing the ribozyme expression vector may also be according to the method for introducing the shRNA expression vector.

(選抜)
核酸酵素導入個体の選抜もsiRNAの選抜方法に準じて行えばよい。リボザイム発現ベクターを導入する場合は、shRNA発現ベクターと同様にベクターに標識遺伝子を挿入しておくことで、その標識遺伝子の活性に基づいて導入個体を選抜することができる。
(Selected)
Nucleic acid enzyme-introduced individuals may be selected according to the siRNA selection method. When a ribozyme expression vector is introduced, by inserting a marker gene into the vector in the same manner as the shRNA expression vector, the introduced individuals can be selected based on the activity of the marker gene.

(継代)
核酸酵素による標的遺伝子の抑制効果は、siRNAと同様、原則として1世代のみである。ただし、リボザイムをコードするDNAが宿主であるチョウ目昆虫のゲノム中に挿入された場合、その系統を継代しても、後代でリボザイムの発現を誘導することにより標的遺伝子を抑制することができる。
(Passage)
In principle, the effect of suppressing a target gene by a nucleic acid enzyme is only for one generation, similar to siRNA. However, when the DNA encoding the ribozyme is inserted into the genome of the host lepidopteran insect, the target gene can be suppressed by inducing the expression of the ribozyme in the progeny even if the strain is passaged. .

(4)アプタマー法
「アプタマー法」とは、宿主にアプタマーを投与して、その標的結合活性によって標的タンパク質を機能抑制することで、標的遺伝子の発現を翻訳後に抑制する方法である。本明細書におけるアプタマーは、nanosOタンパク質又はnanosPタンパク質に結合して、チョウ目昆虫のnanosO遺伝子又はnanosP遺伝子の発現を翻訳後に抑制する。
(4) Aptamer method The “aptamer method” is a method of administering an aptamer to a host and suppressing target gene expression post-translationally by suppressing target protein function by its target binding activity. The aptamer herein binds to the nanosO protein or nanosP protein and post-translationally suppresses the expression of the nanosO gene or nanosP gene of Lepidoptera insects.

(構造)
「アプタマー」とは、その分子の立体構造によって標的物質と強固、かつ特異的に結合し、標的物質の機能を抑制するリガンド分子である。アプタマーは、抗体と同様の作用効果を有するが、一般に標的物質に対する特異性及び親和性が抗体よりも高く、また、結合に必要な標的のアミノ酸残基数が抗体のそれと比較して少なくてもよいことから、近縁の分子どうしを識別できる点で抗体よりも優れる。さらに、免疫原性や毒性が抗体よりも低い上に、3~4週間程度の短期間で作製できる他、化学合成により大量に製造することもできるという利点をもつ。
(structure)
An “aptamer” is a ligand molecule that strongly and specifically binds to a target substance due to its steric structure and suppresses the function of the target substance. Aptamers have effects similar to those of antibodies, but generally have higher specificity and affinity for target substances than antibodies, and even if the number of target amino acid residues required for binding is smaller than that of antibodies, The good news is that they are superior to antibodies in that they can distinguish between closely related molecules. Furthermore, they have the advantage that they are lower in immunogenicity and toxicity than antibodies, can be produced in a short period of about 3 to 4 weeks, and can be produced in large amounts by chemical synthesis.

アプタマーは、構成分子の種類により、核酸アプタマーとペプチドアプタマーに大別することができる。本明細書におけるアプタマーはいずれのアプタマーであってもよいが、好ましくは核酸アプタマーである。 Aptamers can be broadly classified into nucleic acid aptamers and peptide aptamers according to the types of constituent molecules. Aptamers herein may be any aptamers, but are preferably nucleic acid aptamers.

本明細書において「核酸アプタマー」とは、核酸で構成されるアプタマーであって、水素結合等を介した一本鎖核酸分子の二次構造、さらに三次構造に基づいて形成される立体構造によって標的物質と強固、かつ特異的に結合する。 As used herein, the term “nucleic acid aptamer” refers to an aptamer composed of nucleic acids, which is targeted by a three-dimensional structure formed based on the secondary structure and tertiary structure of a single-stranded nucleic acid molecule via hydrogen bonding and the like. Binds strongly and specifically to substances.

核酸アプタマーは、一般に、RNAで構成されるRNAアプタマーとDNAで構成されるDNAアプタマーが知られているが、本明細書における核酸アプタマーを構成する核酸は、特に限定はしない。例えば、DNAアプタマー、RNAアプタマー、DNAとRNAの組み合わせで構成されるアプタマー等を含む。通常は天然型核酸(DNA、又はRNA)でのみ構成されるが、非天然型の人工核酸や修飾核酸を一部に含んでいてもよい。本発明のアプタマーの塩基長は、限定はしないが、10~100塩基の範囲内であることが好ましい。より好ましくは15~80塩基の範囲内である。アプタマーは公知の技術であり、詳細に関しては、例えば、Janasena, Clin. Chem. 45:1628-1650(1999)を参照すればよい。 As nucleic acid aptamers, RNA aptamers composed of RNA and DNA aptamers composed of DNA are generally known, but the nucleic acids that constitute the nucleic acid aptamers in the present specification are not particularly limited. Examples include DNA aptamers, RNA aptamers, aptamers composed of a combination of DNA and RNA, and the like. It is usually composed only of natural nucleic acids (DNA or RNA), but may partially contain non-natural artificial nucleic acids or modified nucleic acids. Although the base length of the aptamer of the present invention is not limited, it is preferably within the range of 10 to 100 bases. More preferably, it is within the range of 15-80 bases. Aptamers are a well known technology and for details see, for example, Janasena, Clin. Chem. 45:1628-1650 (1999).

RNAアプタマーは、例えば、SELEX(systematic evolution of ligands by exponential enrichment)法を用いて試験管内選別により作製することができる。SELEX法とは、ランダム配列領域とその両末端にプライマー結合領域を有するRNA分子で構成されるRNAプールから標的分子(本発明では、nanosOタンパク質又はnanosPタンパク質)に結合したRNA分子を選択し、回収後にRT-PCR反応によって増幅した後、得られたcDNA分子を鋳型として転写を行い、次のラウンドのRNAプールにするという一連のサイクルを数~数十ラウンド繰り返して、標的分子に対してより結合力の強いRNAを選択する方法である。ランダム配列領域とプライマー結合領域の塩基配列長は特に限定はしない。通常、ランダム配列領域は20~80塩基、プライマー結合領域は、それぞれ15~40塩基の範囲である。標的分子への特異性を高めるためには、標的分子に類似する分子とRNAプールとを混合し、その分子と結合しなかったRNA分子からなるプールを用いればよい。このような方法によって最終的に得られたRNA分子をRNAアプタマーとして利用する。SELEX法は、公知の方法であり、具体的な方法は、例えば、Panら(Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., (1995) 92: 11509-11513)に準じて行えばよい。 RNA aptamers can be produced by in vitro selection using, for example, the SELEX (systematic evolution of ligands by exponential enrichment) method. The SELEX method selects and recovers RNA molecules bound to a target molecule (nanosO protein or nanosP protein in the present invention) from an RNA pool composed of RNA molecules having a random sequence region and primer binding regions at both ends thereof. After amplification by RT-PCR reaction, transcription is performed using the resulting cDNA molecule as a template, and the next round of RNA pool is repeated for several to several tens of rounds to bind more to the target molecule. This is a method for selecting strong RNAs. The base sequence lengths of the random sequence region and the primer binding region are not particularly limited. Generally, the random sequence region ranges from 20-80 bases and the primer binding region ranges from 15-40 bases each. In order to increase the specificity to the target molecule, a molecule similar to the target molecule is mixed with an RNA pool, and a pool consisting of RNA molecules that do not bind to the molecule may be used. The RNA molecules finally obtained by such methods are used as RNA aptamers. The SELEX method is a known method, and a specific method may be performed, for example, according to Pan et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., (1995) 92: 11509-11513).

核酸アプタマーが天然型RNAで構成される場合、それをコードするDNAを発現ベクターのプロモーター制御下に作動可能なように挿入することもできる。このような「RNAアプタマー発現ベクター」は、前述のshRNA発現ベクターと同様に、標的生物内、又は標的細胞内に導入することで、プロモーターの活性によりRNAアプタマーを発現する。発現後は宿主細胞内で標的タンパク質と結合して、その機能を抑制する。さらに、shRNA発現ベクターと同様にRNAアプタマーをコードするDNAを後述するトランスポゾン法やゲノム編集法によってチョウ目昆虫のゲノム中に挿入(ノックイン)することも可能である。 When the nucleic acid aptamer is composed of natural RNA, the DNA encoding it can also be operably inserted under the control of the promoter of the expression vector. Such an "RNA aptamer expression vector" expresses an RNA aptamer by promoter activity when introduced into a target organism or target cell, like the shRNA expression vector described above. After expression, it binds to the target protein in the host cell and suppresses its function. Furthermore, it is also possible to insert (knock-in) a DNA encoding an RNA aptamer into the genome of a lepidopteran insect by the transposon method or the genome editing method described below, similarly to the shRNA expression vector.

(導入方法)
アプタマーの導入方法は前記siRNAの導入方法に準ずる。それ故、ここでの詳細な説明は省略する。また、前述のようにリボザイムは、shRNA発現ベクターと同様にRNAアプタマー発現ベクターとしてDNAの状態で導入し、宿主細胞内でRNAアプタマーを発現させることも可能である。RNAアプタマー発現ベクターの導入方法もshRNA発現ベクター導入方法に準じて良い。
(Introduction method)
The aptamer introduction method conforms to the siRNA introduction method described above. Therefore, detailed description is omitted here. In addition, as described above, the ribozyme can be introduced in the form of DNA as an RNA aptamer expression vector in the same manner as the shRNA expression vector, and the RNA aptamer can be expressed in the host cell. The method for introducing the RNA aptamer expression vector may also be according to the method for introducing the shRNA expression vector.

(選抜)
アプタマー導入個体の選抜もsiRNAの選抜方法に準じて行えばよい。RNAアプタマー発現ベクターを導入する場合は、shRNA発現ベクターと同様にベクターに標識遺伝子を挿入しておくことで、その標識遺伝子の活性に基づいて導入個体を選抜することができる。
(Selected)
Selection of aptamer-introduced individuals may also be performed according to the siRNA selection method. When an RNA aptamer expression vector is introduced, by inserting a marker gene into the vector in the same manner as the shRNA expression vector, the introduced individuals can be selected based on the activity of the marker gene.

(継代)
アプタマーによる標的遺伝子の抑制効果は、siRNAと同様、原則として1世代のみである。ただし、RNAアプタマーをコードするDNAが宿主であるチョウ目昆虫のゲノム中に挿入された場合、その系統を継代しても、後代でそのRNAアプタマーの発現を誘導することにより標的遺伝子を抑制することができる。
(Passage)
In principle, aptamers suppress target genes for only one generation, similar to siRNA. However, when the DNA encoding the RNA aptamer is inserted into the genome of the host lepidopteran insect, even if the strain is passaged, the target gene is suppressed by inducing the expression of the RNA aptamer in the progeny. be able to.

2.不妊性チョウ目昆虫
2-1.概要
本発明の第2の態様は、不妊性チョウ目昆虫である。本発明の不妊性チョウ目昆虫は、nanosO/P遺伝子の発現が抑制されていることを特徴とする。その結果、雌雄共に妊性が減退又は喪失している。本発明の不妊性チョウ目昆虫は、第1態様に記載の不妊性チョウ目昆虫の生産方法によって作出することができる。
2. Sterile Lepidoptera 2-1. Overview A second aspect of the present invention is a sterile lepidopteran insect. The sterile lepidopteran insect of the present invention is characterized in that the expression of the nanosO/P gene is suppressed. As a result, fertility is reduced or lost in both males and females. The sterile lepidopteran insect of the present invention can be produced by the method for producing a sterile lepidopteran insect according to the first aspect.

2-2.構成
不妊性チョウ目昆虫は、胚発生初期の生殖系列細胞においてnanosO/P遺伝子の発現が抑制されていることを特徴とする。nanosO/P遺伝子の両方の発現が抑制(ダブルノックダウン)されていればよい。
2-2. Structure Sterile lepidopteran insects are characterized by repression of the nanosO/P gene expression in germline cells during early embryogenesis. It is sufficient that the expression of both nanosO/P genes is suppressed (double knocked down).

前記遺伝子発現が抑制された不妊性チョウ目昆虫は、限定はしないが、第1態様に記載の不妊性チョウ目昆虫の生産方法における遺伝子ノックダウン法を経て得られた個体、又は遺伝子発現抑制剤をゲノム中に含む後代において遺伝子発現抑制を誘導した個体である。 The gene expression-suppressed sterile lepidopteran insect is, but not limited to, an individual obtained through the gene knockdown method in the method for producing a sterile lepidopteran insect according to the first aspect, or a gene expression inhibitor. is an individual that induces gene silencing in progeny that contain .

不妊性チョウ目昆虫の種類は限定しないが、好ましくは産業上有用な昆虫、例えば、絹糸の採糸を目的とする種類、例えば、カイコ、クワコ、シンジュサン(エリサン)、ヤママユガ、サクサン、ヒメヤママユ、等が挙げられる。好ましくはカイコである。 The types of sterile lepidopteran insects are not limited, but are preferably industrially useful insects, for example, types for the purpose of collecting silk threads, such as silkworms, mulberries, sycamores (Erisan), wild tiger moths, sakusans, cypresses, etc. Silkworms are preferred.

不妊性チョウ目昆虫の発生段階については、限定しない。卵、幼虫、蛹、及び成虫のいずれであってもよい。ただし、不妊性という目的から、好ましくは本来生殖能力を有する成虫である。 The stage of development of sterile lepidopteran insects is not limited. Any of eggs, larvae, pupae and adults may be used. However, for purposes of sterility, the worms are preferably naturally fertile adults.

本発明の不妊性チョウ目昆虫は、分子遺伝学的手法、及び/又は形質的特徴に基づいて妊性チョウ目昆虫と区別することができる。 The sterile lepidopteran insects of the present invention can be distinguished from fertile lepidopteran insects based on molecular genetic techniques and/or phenotypic characteristics.

分子遺伝学的手法に基づく区別は、例えば、nanosO/P遺伝子の発現が正常な妊性を有する同種チョウ目昆虫を対照としてnanosO/P遺伝子の発現量について測定又は検出すればよい。遺伝子の発現量を測定又は検出する方法として、RT-PCR法やノザンハイブリダイゼーション法等の当該分野で公知の方法が利用できる。本発明の不妊性チョウ目昆虫であれば、nanosO/P遺伝子の発現量が対照個体のそれと比較して有意に(例えば、p<0.05, p<0.01, p<0.001)低減している。 Distinction based on molecular genetic techniques may be achieved by, for example, measuring or detecting the expression level of the nanosO/P gene using a conspecific lepidopteran insect with normal nanosO/P gene expression and fertility as a control. Methods known in the art, such as RT-PCR and Northern hybridization, can be used to measure or detect gene expression levels. In the sterile lepidopteran insect of the present invention, the expression level of the nanosO/P gene is significantly reduced (for example, p<0.05, p<0.01, p<0.001) compared to that of the control individual.

形質的特徴に基づく区別は、生殖器官又は生殖細胞における形態的異常を観察し、確認すればよい。本発明の不妊性チョウ目昆虫であれば、雌成虫の場合、対照個体と比較して産卵数が有意に減少するか、又は産卵しない。また雄成虫の場合、精巣の矮小化と透明化、受精能の減少が生じる。 Distinction based on phenotypic characteristics may be confirmed by observing morphological abnormalities in reproductive organs or germ cells. In the case of sterile lepidopteran insects of the present invention, adult females lay significantly fewer or no eggs compared to control individuals. In the case of male worms, testes become dwarfed and transparent, and fertility is reduced.

3.チョウ目昆虫の不妊化組成物
3-1.概要
本発明の第3の態様は、チョウ目昆虫の不妊化組成物である。本発明の不妊化組成物は、nanosO遺伝子及びnanosP遺伝子のそれぞれの遺伝子発現を、特異的に抑制する遺伝子発現抑制剤を有効成分として含む。本発明の不妊化組成物を用いることで、任意の種類のチョウ目昆虫を容易、かつ効率的に不妊化させることができる。
3. Sterilizing composition for lepidopteran insects 3-1. SUMMARY A third aspect of the present invention is a composition for sterilizing lepidopteran insects. The sterilization composition of the present invention contains, as an active ingredient, a gene expression suppressor that specifically suppresses the expression of each of the nanosO gene and the nanosP gene. Any type of lepidopteran insect can be easily and efficiently sterilized using the sterilizing composition of the present invention.

3-2.構成
本発明のチョウ目昆虫の不妊化組成物の構成成分について説明をする。
3-2. Configuration The components of the composition for sterilizing lepidopteran insects of the present invention will be described.

3-2-1.有効成分
本発明のチョウ目昆虫の不妊化組成物は、有効成分としてnanosO/P遺伝子のそれぞれの遺伝子発現を抑制する、少なくとも2種の遺伝子発現抑制剤を含む。
「遺伝子発現抑制剤」は、標的遺伝子であるnanosO遺伝子又はnanosP遺伝子の発現のそれぞれの発現を特異的に抑制する剤である。
遺伝子発現抑制剤は、遺伝子発現の抑制作用に基づいて転写産物抑制剤と翻訳産物抑制剤とに分けられる。
3-2-1. Active Ingredients The composition for sterilizing lepidopteran insects of the present invention contains, as active ingredients, at least two gene expression inhibitors that inhibit the expression of each of the nanosO/P genes.
A “gene expression inhibitor” is an agent that specifically inhibits the expression of the target gene, the nanosO gene or the nanosP gene.
Gene expression inhibitors are classified into transcription product inhibitors and translation product inhibitors based on their gene expression inhibitory action.

(1)転写産物抑制剤
本明細書で「転写産物抑制剤」とは、標的遺伝子であるnanosO遺伝子又はnanosP遺伝子の転写産物であるmRNAを標的として、それを分解又は不活化することで、その遺伝子の発現を抑制する作用を有する剤である。転写産物抑制剤の具体例として、RNAi剤、アンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)、及び核酸酵素が挙げられる。これらの剤の具体的な構成については、前記第1態様の(1)RNAi法、(2)アンチセンスオリゴヌクレオチド法、及び(3)核酸酵素法のそれぞれで詳述したRNAi剤、ASO、及び核酸酵素の構成に準ずるため、ここでの簡単な説明に留める。
(1) Transcript suppressor As used herein, the term “transcript suppressor” refers to targeting mRNA, which is the transcription product of the nanosO gene or nanosP gene, which is a target gene, and degrading or inactivating it. It is an agent that has the effect of suppressing gene expression. Specific examples of transcript inhibitors include RNAi agents, antisense oligonucleotides (ASOs), and nucleic acid enzymes. As for specific configurations of these agents, the RNAi agent, ASO, and Since it follows the construction of nucleic acid enzymes, only a brief description will be given here.

転写産物抑制剤がRNAi剤であれば、nanosO遺伝子に対するnanosO-dsRNA、nanosO-siRNA又はnanosO-shRNAや、nanosP遺伝子に対するnanosP-dsRNA、nanosP-siRNA又はnanosP-shRNAが例として挙げられる。転写産物抑制剤がshRNAの場合、それをコードする核酸を作動可能な状態で包含する発現ベクターとしての状態であってもよい。転写産物抑制剤としてのRNAi剤の効果は、原則として1世代限りであるが、nanosO-shRNAやnanosP-shRNAをコードする発現ベクターであれば宿主であるチョウ目昆虫のゲノム中に挿入することにより、その系統を継代しても、その発現ベクターを有する後代において、nanosO-shRNA又はnanosP-shRNAの発現を誘導することでRNAi剤の効果を得ることができる。 If the transcript inhibitor is an RNAi agent, examples include nanosO-dsRNA, nanosO-siRNA or nanosO-shRNA against the nanosO gene and nanosP-dsRNA, nanosP-siRNA or nanosP-shRNA against the nanosP gene. When the transcript repressing agent is an shRNA, it may be in the form of an expression vector operably containing a nucleic acid encoding it. The effect of RNAi agents as transcription product inhibitors is, in principle, limited to one generation. Even if the line is subcultured, the effect of the RNAi agent can be obtained by inducing the expression of nanosO-shRNA or nanosP-shRNA in progeny having the expression vector.

転写産物抑制剤がASOであれば、nanosO遺伝子に対するnanosO-ASOや、nanosP遺伝子に対するnanosP-ASOが例として挙げられる。またASOがRNA型の場合、それをコードする核酸を作動可能な状態で包含するnanosO-asRNA発現ベクターやnanosP-asRNA発現ベクターとしての状態であってもよい。転写産物抑制剤としてのASOの効果は、原則として1世代限りであるが、前記as発現ベクターであれば宿主であるチョウ目昆虫のゲノム中に挿入することにより、その系統を継代しても、その発現ベクターを有する後代において、nanosO-ASO又はnanosP-ASOの発現を誘導することでASOの効果を得ることができる。 If the transcript repressor is an ASO, examples include nanosO-ASO for the nanosO gene and nanosP-ASO for the nanosP gene. In addition, when the ASO is of RNA type, it may be in the form of a nanosO-asRNA expression vector or a nanosP-asRNA expression vector containing a nucleic acid encoding it in an operable state. In principle, the effect of ASO as a transcription product suppressor is limited to one generation. , the effect of ASO can be obtained by inducing the expression of nanosO-ASO or nanosP-ASO in progeny carrying the expression vector.

転写産物抑制剤が核酸酵素であれば、nanosO遺伝子に対するnanosO-(デオキシ)リボザイムや、nanosP遺伝子に対するnanosP-(デオキシ)リボザイムが例として挙げられる。また核酸酵素がリボザイムの場合、それをコードする核酸を作動可能な状態で包含するnanosO-リボザイム発現ベクター又はnanosP-リボザイム発現ベクターとしての状態であってもよい。 If the transcription product inhibitor is a nucleic acid enzyme, examples include nanosO-(deoxy)ribozyme against the nanosO gene and nanosP-(deoxy)ribozyme against the nanosP gene. When the nucleic acid enzyme is a ribozyme, it may be in the form of a nanosO-ribozyme expression vector or a nanosP-ribozyme expression vector containing nucleic acid encoding it in an operable state.

(2)翻訳産物抑制剤
本明細書で「翻訳産物抑制剤」とは、標的遺伝子であるnanosO遺伝子又はnanosP遺伝子の翻訳産物であるタンパク質を標的として、それを分解又は不活化することで、その遺伝子の発現を抑制する作用を有する剤である。翻訳産物抑制剤の具体例として、nanosOタンパク質に対する抗nanosOアプタマー又はnanosPタンパク質に対する抗nanosPアプタマーが挙げられる。アプタマーの具体的な構成については、前記第1態様の「(4)アプタマー」で詳述したアプタマーの構成に準ずるため、ここでは簡単な説明に留める。
(2) Translation product inhibitors As used herein, the term "translation product inhibitor" refers to targeting a protein that is the translation product of the nanosO gene or nanosP gene, which is a target gene, and degrading or inactivating it. It is an agent that has the effect of suppressing gene expression. Specific examples of translation product inhibitors include anti-nanosO aptamers against nanosO proteins and anti-nanosP aptamers against nanosP proteins. Since the specific structure of the aptamer conforms to the structure of the aptamer described in detail in "(4) Aptamer" of the first aspect, only a brief description will be given here.

転写産物抑制剤がRNAアプタマーの場合、それをコードする核酸を作動可能な状態で包含する発現ベクターとしての状態であってもよい。転写産物抑制剤としてのアプタマーの効果は、原則として1世代限りであるが、nanosO-RNAアプタマーやnanosP-RNAアプタマーをコードする発現ベクターであれば宿主であるチョウ目昆虫のゲノム中に挿入することにより、その系統を継代しても、その発現ベクターを有する後代において、nanosO-RNAアプタマーやnanosP-RNAアプタマーの発現を誘導することでRNAアプタマーの効果を得ることができる。 When the transcription product repressing agent is an RNA aptamer, it may be in the form of an expression vector operably containing a nucleic acid encoding it. The effect of aptamers as transcription product inhibitors is, in principle, limited to one generation, but if an expression vector encoding nanosO-RNA aptamer or nanosP-RNA aptamer is inserted into the genome of the host lepidopteran insect, Therefore, even if the line is subcultured, the effect of the RNA aptamer can be obtained by inducing the expression of the nanosO-RNA aptamer or the nanosP-RNA aptamer in the offspring having the expression vector.

本発明の不妊化組成物は、少なくともnanosO遺伝子に対する遺伝子発現抑制剤とnanosP遺伝子に対する遺伝子発現抑制剤を2つ1組で使用する。 The sterilization composition of the present invention uses at least a gene expression inhibitor for the nanosO gene and a gene expression inhibitor for the nanosP gene in pairs.

前記理由以外にも、本発明の不妊化組成物は、nanosO遺伝子又はnanosP遺伝子のいずれか一方に対して2種以上の遺伝子発現抑制剤を含むこともできる。例えば、本発明の不妊化組成物はnanosO遺伝子に対する遺伝子発現抑制剤として、siRNA及びshRNAの2種、及びnanosP遺伝子に対する遺伝子発現抑制剤として、siRNAの1種からなる計3種の有効成分を含んでいてもよい。 For reasons other than those mentioned above, the sterilization composition of the present invention can also contain two or more gene expression inhibitors for either the nanosO gene or the nanosP gene. For example, the sterilizing composition of the present invention contains a total of three active ingredients, consisting of two gene expression inhibitors for the nanosO gene, siRNA and shRNA, and one gene expression inhibitor for the nanosP gene, siRNA. You can stay.

3-2-2.その他の成分
本発明のチョウ目昆虫の不妊化組成物は、前記有効成分の他にも必要に応じて昆虫学分野において許容可能な溶媒や担体を含んでいてもよい。「昆虫学分野において許容可能」とは、昆虫学分野において通常使用され、投与対象のチョウ目昆虫に対して無害であるか、又はほとんど影響を及ぼさないことをいう。
3-2-2. Other Ingredients The composition for sterilizing lepidopteran insects of the present invention may contain, if necessary, a solvent or a carrier acceptable in the field of entomology, in addition to the above active ingredients. "Acceptable in the entomological field" means that it is commonly used in the entomological field and is harmless or has little effect on the lepidopteran insect to which it is administered.

溶媒には、例えば、水若しくは水溶液、又はチョウ目昆虫に対して許容可能な有機溶剤が挙げられる。水溶液としては、例えば、バッファー(リン酸塩緩衝液や酢酸ナトリウム緩衝液等)、生理食塩水や等張液が挙げられる。 Solvents include, for example, water or aqueous solutions, or organic solvents acceptable to lepidopteran insects. Aqueous solutions include, for example, buffers (phosphate buffer, sodium acetate buffer, etc.), physiological saline, and isotonic solutions.

担体には、ブドウ糖、D-ソルビトール、D-マンノース、D-マンニトール、塩化ナトリウム、その他にも低濃度の非イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等が挙げられる。 Carriers include glucose, D-sorbitol, D-mannose, D-mannitol, sodium chloride, low concentration nonionic surfactants, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, and the like.

3-3.投与方法
本発明の不妊化組成物のチョウ目昆虫への投与方法は、前記第1態様の遺伝子発現抑制方法に記載した各遺伝子発現抑制剤の導入方法に準じて行えばよい。
3-3. Administration Method The method for administering the sterilizing composition of the present invention to lepidopteran insects may be carried out according to the method for introducing each gene expression suppressing agent described in the method for suppressing gene expression of the first aspect.

<実施例1>
(目的)
本発明の不妊性チョウ目昆虫の生産方法により得られる不妊性チョウ目昆虫の不妊性及び不妊化効率について検証する。
<Example 1>
(the purpose)
The sterility and sterilization efficiency of sterile lepidopteran insects obtained by the method for producing sterile lepidopteran insects of the present invention are verified.

(方法)
(1)材料
宿主のチョウ目昆虫として国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構(NARO, Japan)で継代飼育しているカイコ(pnd系統)を使用した。
(Method)
(1) Materials As a host lepidopteran insect, silkworms (pnd strain) subcultured at the National Agriculture and Food Research Organization (NARO, Japan) were used.

(2)遺伝子発現抑制剤の調製
本実施例では、遺伝子発現抑制工程で使用する遺伝子発現抑制剤として、標的遺伝子のnanosO遺伝子及びnanosP遺伝子のそれぞれに対するRNAi剤を調製した。
(2) Preparation of Gene Expression Suppressant In this Example, RNAi agents against each of the target gene nanosO gene and nanosP gene were prepared as gene expression inhibitors used in the gene expression suppression step.

まず、配列番号2で示す塩基配列からなるカイコnanosO遺伝子を鋳型として、配列番号6及び7で示すプライマーペア(それぞれO-Fw、O-Rv)を用いて配列番号5で示す塩基配列を増幅した。PCRの反応条件は、(98℃, 10s;55℃, 15s;68℃, 60s)×15の後、(98℃, 10s;68℃, 60s)×25の2段階で、GXLポリメラーゼ(タカラバイオ社)を用いて行った。 First, the silkworm nanosO gene consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 was used as a template, and the primer pair shown in SEQ ID NOS: 6 and 7 (O-Fw and O-Rv, respectively) was used to amplify the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 5. . The reaction conditions for PCR were (98°C, 10s; 55°C, 15s; 68°C, 60s) x 15, and then (98°C, 10s; 68°C, 60s) x 25. GXL polymerase (Takara Bio company).

同様に配列番号4で示す塩基配列からなるカイコnanosP遺伝子を鋳型として、配列番号9及び10で示すプライマーペア(それぞれP-Fw、P-Rv)を用いて配列番号8で示す塩基配列を増幅した。各Fwプライマーの5'末端にはT7 promotor配列を含んでいる。PCRの反応条件は、前記条件に準じた。 Similarly, the silkworm nanosP gene consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 4 was used as a template, and the primer pair shown in SEQ ID NOS: 9 and 10 (P-Fw and P-Rv, respectively) was used to amplify the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 8. . The 5' end of each Fw primer contains a T7 promoter sequence. The PCR reaction conditions were the same as those described above.

さらに、nanosパラログ遺伝子であるnanosM遺伝子及びnanosN遺伝子についても同様にdsRNAを調製した。なおnanosM遺伝子は、配列番号11で示す塩基配列からなるカイコnanosM遺伝子を鋳型として、配列番号13及び14で示すプライマーペア(それぞれM-Fw、M-Rv)を用いて配列番号12で示す塩基配列を、またnanosN遺伝子は、配列番号15で示す塩基配列からなるカイコnanosN遺伝子を鋳型として、配列番号17及び18で示すプライマーペア(それぞれN-Fw、N-Rv)を用いて配列番号16で示す塩基配列を、それぞれ増幅した。PCRの反応条件は、前記条件に準じた。 Furthermore, dsRNA was similarly prepared for the nanos paralogue genes nanosM gene and nanosN gene. The nanosM gene was obtained by using the silkworm nanosM gene having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 11 as a template, and the primer pair shown in SEQ ID NOS: 13 and 14 (M-Fw and M-Rv, respectively). and the nanosN gene is shown in SEQ ID NO: 16 using the silkworm nanosN gene consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 15 as a template and the primer pair shown in SEQ ID NOS: 17 and 18 (N-Fw and N-Rv, respectively). Each base sequence was amplified. The PCR reaction conditions were the same as those described above.

次に、得られたそれぞれのPCR増幅産物を用いて、Megascript RNAi kit(Ambion社)によりそれぞれのnanos遺伝子に由来する二本鎖RNA(dsRNA)を調製した。具体的な調製方法についてはキットに添付のプロトコルに従った。 Next, using each obtained PCR amplification product, a double-stranded RNA (dsRNA) derived from each nanos gene was prepared with Megascript RNAi kit (Ambion). A specific preparation method followed the protocol attached to the kit.

インジェクション用に各nanos遺伝子のdsRNAの濃度をそれぞれ3μg/μLとなるように蒸留水で調製した。標的となる2種の遺伝子の発現を同時抑制する場合には、混合溶液における2種のnanos遺伝子のdsRNAを等比で、それぞれの濃度が3μg/μLとなるように調製した。ここでは、(1)nanosO-dsRNA単独、(2)nanosP-dsRNA単独、(3)nanosM-dsRNAとnanosO-dsRNAの混合(nanosM/O-dsRNA)、(4)nanosN-dsRNAとnanosO-dsRNAの混合(nanosN/O-dsRNA)、及び(5)nanosO-dsRNAとnanosP-dsRNAの混合(nanosO/P-dsRNA)の5種をnanos-RNAi剤として調製した。 For injection, the concentration of dsRNA of each nanos gene was adjusted to 3 μg/μL with distilled water. When simultaneously suppressing the expression of two types of target genes, dsRNAs of two types of nanos genes in the mixed solution were prepared at equal ratios so that the concentration of each was 3 μg/μL. Here, (1) nanosO-dsRNA alone, (2) nanosP-dsRNA alone, (3) a mixture of nanosM-dsRNA and nanosO-dsRNA (nanosM/O-dsRNA), (4) nanosN-dsRNA and nanosO-dsRNA A mixture (nanosN/O-dsRNA) and (5) a mixture of nanosO-dsRNA and nanosP-dsRNA (nanosO/P-dsRNA) were prepared as nanos-RNAi agents.

(3)dsRNAのカイコ卵へのインジェクション
続いて、産卵台紙に交尾済み雌蛾を配置し、1時間産卵させた。産卵後2~4時間の間にガラス製のマイクロピペッターを用いて、調製した各nanos-RNAi剤を10nL~20nLの量で各卵にマイクロインジェクションした。インジェクション後は、注入孔を瞬間接着剤(ツリロン瞬間接着剤 多用途・速硬タイプ:アルファ商事)で塞いだ。陰性対照には、インジェクションを行わない同時期産卵の卵を用いた。その後、産卵台紙を速やかにシャーレに移して蓋をした。続いて、加湿状態にするため、タイトボックス内部に水で湿らせたキッチンタオルを敷き、その上に前記シャーレを配置して、タイトボックスに蓋をした。タイトボックスを25~28℃で卵が孵化するまで10日程度インキュベートした。
(3) Injection of dsRNA into Silkworm Eggs Subsequently, mated female moths were placed on an egg-laying board and allowed to lay eggs for 1 hour. Between 2 and 4 hours after egg laying, 10 nL to 20 nL of each prepared nanos-RNAi agent was microinjected into each egg using a glass micropipettor. After the injection, the injection hole was closed with an instant adhesive (Turiron instant adhesive, multi-purpose, fast-hardening type: Alpha Shoji Co., Ltd.). Eggs laid at the same time without injection were used as negative controls. After that, the egg-laying mount was quickly transferred to a petri dish and the lid was closed. Subsequently, in order to create a humidified state, a kitchen towel moistened with water was laid inside the tight box, the petri dish was placed thereon, and the tight box was covered with a lid. The tight boxes were incubated at 25-28°C for about 10 days until the eggs hatched.

(4)カイコの飼育と成虫生殖巣の表現型の確認
孵化後の幼虫は、28℃の飼育室にて、全齢を人工飼料(シルクメイト原種1-3齢S、日本農産工業)で飼育した。人工飼料は適宜交換した。
(4) Breeding of silkworms and confirmation of phenotypes of adult gonads Larvae after hatching are reared in a rearing room at 28°C with artificial feed (silkmate original species 1-3rd instar S, Nosan Kogyo) for all ages. bottom. The artificial diet was changed as needed.

羽化後、未交尾の雌成虫から卵巣を摘出し、卵巣内の成熟卵数をカウントした。なお、カイコでは、通常、雌の羽化時には卵巣内の卵のほとんどが成熟している。 After eclosion, ovaries were removed from unmated female adults, and the number of mature eggs in the ovaries was counted. In silkworms, most of the eggs in the ovaries are usually mature at the time of eclosion of females.

また、羽化後の未交尾雄成虫から精巣を摘出し、精巣の形態を観察した。さらにインジェクション後に得られた雄成虫を野生型の雌成虫と交尾させ、正常交配率を算出した。正常交配率は、総交配数に対する正常交配数より算出した。交尾後の雌個体が産卵した受精卵数が100個以上の場合は正常交配とした。受精卵は、催青卵(産卵数日後の卵発生に伴う着色卵)をカウントした。 In addition, testes were removed from unmated male adults after eclosion, and the morphology of the testes was observed. Furthermore, male adults obtained after injection were mated with wild-type female adults, and the normal mating rate was calculated. The normal mating rate was calculated from the number of normal matings to the total number of matings. When the number of fertilized eggs laid by the female after mating was 100 or more, it was regarded as normal mating. Fertilized eggs were counted as cyanoocytes (colored eggs associated with egg development several days after spawning).

さらに、nanos-RNAiインジェクション後の各個体について、生殖系列細胞以外の表現型(行動、成長、及び形態等)についても検証した。 Furthermore, phenotypes other than germline cells (behavior, growth, morphology, etc.) were also examined for each individual after nanos-RNAi injection.

(結果)
図1~5にインジェクション後の雌個体数とその卵巣内の成熟卵数の結果を、また図6に摘出した精巣の形態を、それぞれ示した。図1はnanosO-dsRNAを単独で投与したnanosO-RNAiの結果であり、図2はnanosP-dsRNAを単独で投与したnanosO-RNAiの結果であり、図3はnanosM/O-dsRNAを投与したnanosM/O-RNAiの結果であり、図4はnanosN/O-dsRNAを投与したnanosN/O-RNAiの結果であり、そして図5はnanosO/P-dsRNAを投与したnanosO/P-RNAiの結果である。また図6において、Aは野生型雄成虫の精巣、BはnanosO-RNAi処理した雄成虫の精巣、そしてCはnanosO/P-RNAi処理した雄成虫の精巣である。
(result)
Figures 1 to 5 show the number of females after injection and the number of mature eggs in their ovaries, and Figure 6 shows the morphology of excised testes. Figure 1 shows the results of nanosO-RNAi administered with nanosO-dsRNA alone, Figure 2 shows the results of nanosO-RNAi administered with nanosP-dsRNA alone, and Figure 3 shows the results of nanosM administered with nanosM/O-dsRNA. FIG. 4 shows the results of nanosN/O-RNAi administered with nanosN/O-dsRNA, and FIG. 5 shows the results of nanosO/P-RNAi administered with nanosO/P-dsRNA. be. In FIG. 6, A is the testis of a wild-type male adult, B is the testis of a nanosO-RNAi-treated adult male, and C is the testis of a nanosO/P-RNAi-treated adult male.

(卵形成)
図1~5の結果から、nanosO-RNAi、nanosP-RNAi、nanosM/O-RNAi、及びnanosN/O-RNAiで処理した個体では、成熟卵数が150個以下の個体は0であった。これらの結果は、nanosO遺伝子は、単独、又は他のnanosパラログであるnanosM遺伝子又はnanosN遺伝子との二重抑制では卵形成に影響しないことを示唆している。Nakao H.及びTakasu Y.(2019、前述)は、Bm-nosO遺伝子ノックアウトカイコで稀に成熟卵数の減少がみられることを開示している。本実施例でも、nanosO-RNAiでnanosO遺伝子の発現を抑制した場合には、成熟卵数の異常は確認できず、nanosO遺伝子を破壊したNakao H.及びTakasu Y.(2019)の結果と、ほぼ矛盾しない。つまり、nanosO遺伝子の発現のみの抑制又は阻害では、チョウ目昆虫の安定的な不妊化誘導には不十分であることを示唆している。さらに、図2からnanosO遺伝子と同様の結果がnanosP遺伝子発現の単独抑制においても確認された。つまり、nanosP遺伝子も単独で発現抑制をしても、チョウ目昆虫の安定的な不妊化誘導には不十分であることが示された。
(oogenesis)
From the results of FIGS. 1 to 5, among the individuals treated with nanosO-RNAi, nanosP-RNAi, nanosM/O-RNAi, and nanosN/O-RNAi, no individuals with 150 or less mature eggs were found. These results suggest that the nanosO gene alone or double suppression with other nanos paralogues, the nanosM or nanosN genes, does not affect oogenesis. Nakao H. and Takasu Y. (2019, supra) disclose that Bm-nosO gene knockout silkworms rarely show a decrease in the number of mature eggs. Even in this example, when the expression of the nanosO gene was suppressed by nanosO-RNAi, no abnormality in the number of mature eggs could be confirmed. not inconsistent. In other words, it is suggested that suppression or inhibition of nanosO gene expression alone is insufficient to induce stable sterilization of lepidopteran insects. Furthermore, from FIG. 2, the same results as those of the nanosO gene were confirmed in the single suppression of the nanosP gene expression. In other words, it was shown that even if the expression of the nanosP gene is suppressed alone, it is insufficient to induce stable sterilization of lepidopteran insects.

これに対して、図5の結果からnanosO遺伝子とnanosP遺伝子との二重抑制を行った場合には、成熟卵数が著しく減少し、明確な卵形成異常を生じることが明らかとなった。成熟卵数が150個以下の雌個体が、インジェクションした個体の約70%に達していた。これらの結果から、nanosO/P遺伝子の発現を二重で抑制した場合にのみ、成熟卵の形成が阻害されることが立証された。 On the other hand, the results of FIG. 5 revealed that double suppression of the nanosO gene and the nanosP gene significantly decreased the number of mature eggs, resulting in clear oogenesis abnormalities. Females with less than 150 mature eggs accounted for about 70% of the injected individuals. These results demonstrate that mature egg formation is inhibited only when the expression of the nanosO/P gene is double-suppressed.

(精巣形態)
図6のA及びBより野生型雄の精巣及びnanosO-RNAi処理雄の精巣では形態的な差異は認められなかった。しかし、Cに示すnanosO/P-RNAi処理雄の精巣では矢印で示すような部分的に透明化した精巣が観察された他、矢頭で示すような顕著に矮小化した複数の精巣が認められた。
(testis morphology)
No morphological difference was observed between the wild-type male testis and the nanosO-RNAi-treated male testis from FIGS. 6A and 6B. However, in the nanosO/P-RNAi-treated male testes shown in C, partially cleared testes were observed as indicated by arrows, and multiple remarkably dwarfed testes were observed as indicated by arrowheads. .

(交配率)
結果を表1に示す。
(mating rate)
Table 1 shows the results.

Figure 2023067775000001
Figure 2023067775000001

正常交配率は、nanosO/Pの発現をRNAiで二重抑制したときにのみ顕著に少なくなった。一方、nanosO又はnanosPの発現のみをRNAiで抑制したとき、nanosM/O、又はnanosN/Oの発現をRNAiで二重抑制したときの正常交配率は同程度であった。この結果は、nanosO/Pの発現をRNAiで二重抑制した雄個体では正常機能を有する精子形成が阻害され、授精能が減退又は喪失していることを示唆している。 The normal mating rate was significantly reduced only when the expression of nanosO/P was double suppressed by RNAi. On the other hand, when only the expression of nanosO or nanosP was suppressed by RNAi, the normal mating rate was similar when the expression of nanosM/O or nanosN/O was double suppressed by RNAi. This result suggests that spermatogenesis with normal function is inhibited in males in which nanosO/P expression is double-suppressed by RNAi, and fertility is reduced or lost.

これらの結果から、nanosO/P遺伝子の発現を二重で抑制した場合のみ、雄個体も精巣形態に異常を生じるだけでなく、精子の授精能も喪失することが明らかとなった。 From these results, it was clarified that only when the expression of the nanosO/P gene was double-suppressed, males not only showed abnormal testicular morphology, but also lost the fertilizing ability of sperm.

(その他の表現型)
飼育過程を通じて生殖系列細胞以外の表現型(行動、成長、及び形態等)について観察したところ、不妊であること以外に特記すべき表現型の違いは見出されなかった。すなわち、通常通り、成長、脱皮・変態し、正常に繭をつくり、成虫となり、交尾行動にも変わるところはなかった。また、幼虫、成虫の大きさについても野生型との違いは認められなかった。
(other phenotypes)
Observation of phenotypes other than germline cells (behavior, growth, morphology, etc.) throughout the breeding process revealed no noteworthy phenotypic differences other than infertility. In other words, they grew, molted and metamorphosed as usual, formed cocoons normally, became adults, and had no change in their mating behavior. In addition, no difference from the wild type was observed in the sizes of larvae and adults.

(結論)
以上より、nanosO遺伝子とnanosP遺伝子は、始原生殖細胞等の生殖系列細胞形成に関してリダンダントに機能すること、他のnanosパラログ等ではその機能を補完できないこと、及び初期胚発生過程におけるnanosO/P遺伝子の二重抑制により生殖系列細胞形成に安定した異常を生じ、不妊となることが示された。つまり、チョウ目昆虫の安定的な不妊化誘導には初期胚発生過程におけるnanosO/P遺伝子の発現を抑制又は阻害することが必要であることを示唆している。
(Conclusion)
From the above, it was concluded that the nanosO and nanosP genes function redundantly in germ line cell formation such as primordial germ cells, that their functions cannot be complemented by other nanos paralogs, etc. Double suppression has been shown to cause stable abnormalities in germline cell formation and infertility. In other words, it is suggested that stable induction of sterilization in lepidopterous insects requires suppression or inhibition of nanosO/P gene expression during early embryogenesis.

<比較例1>
(目的)
実施例1で検証していないnanos遺伝子の単独、及び組み合わせにおける発現抑制剤を調製し、本発明のチョウ目昆虫における妊性抑制効果はnanosO/P遺伝子の発現を二重に抑制又は阻害したときにのみ得られることを確認する。
<Comparative Example 1>
(the purpose)
The fertility-suppressing effect on the lepidopterous insects of the present invention was obtained by double-suppressing or inhibiting the expression of the nanosO/P genes by preparing expression-suppressing agents for the nanos genes alone and in combination, which were not verified in Example 1. to be obtained only in

(方法)
基本操作は、実施例1に準ずるため、ここでは実施例1と異なる点についてのみ説明をする。
(Method)
Since the basic operation conforms to the first embodiment, only the differences from the first embodiment will be explained here.

(1)遺伝子発現抑制剤の調製
本比較例では、実施例1で用いたnanosパラログ遺伝子のnanosM遺伝子及びnanosN遺伝子、及び本発明の標的遺伝子であるnanosO遺伝子及びnanosP遺伝子のそれぞれに対するRNAi剤を調製した。具体的な調製方法については、実施例1に記載の方法に従った。
(1) Preparation of gene expression inhibitor In this comparative example, RNAi agents for each of the nanos paralogue genes nanosM gene and nanosN gene used in Example 1 and the target genes nanosO gene and nanosP gene of the present invention were prepared. bottom. The specific preparation method followed the method described in Example 1.

インジェクション用に各nanos遺伝子のdsRNAの濃度をそれぞれ3μg/μLとなるように蒸留水で調製した。2種~4種のRNAi剤の調製は各nanos遺伝子のdsRNAを等比で、それぞれの濃度が3μg/μLとなるように調製した。 For injection, the concentration of dsRNA of each nanos gene was adjusted to 3 μg/μL with distilled water. 2 to 4 types of RNAi agents were prepared by equal ratio of dsRNA of each nanos gene, and each concentration was adjusted to 3 μg/μL.

本比較例では、実施例1で未検証であった対照区である(1)nanosM-dsRNA単独(nanosM-dsRNA)、(2)nanosN-dsRNA単独(nanosN-dsRNA)、(3)nanosM-dsRNAとnanosP-dsRNAの混合(nanosM/P-dsRNA)、及び(4)nanosN-dsRNAとnanosP-dsRNAの混合(nanosN/P-dsRNA)に加え、(5)nanosM-dsRNA、nanosN-dsRNA及びnanosO-dsRNAの3種混合(nanosM/N/O-dsRNA)、(6)nanosM-dsRNA、nanosN-dsRNA及びnanosP-dsRNAの3種混合(nanosM/N/P-dsRNA)及び(7)nanosM-dsRNA、nanosN-dsRNA、nanosO-dsRNA及びnanosP-dsRNAの4種混合(nanosM/N/O/P-dsRNA)の7種をnanos-RNAi剤として調製した。dsRNAのカイコ卵へのインジェクション、及びカイコの飼育と成虫生殖巣の表現型の確認は、実施例1に記載の方法に従った。 In this comparative example, (1) nanosM-dsRNA alone (nanosM-dsRNA), (2) nanosN-dsRNA alone (nanosN-dsRNA), (3) nanosM-dsRNA, which are control groups that were not verified in Example 1 and nanosP-dsRNA (nanosM / P-dsRNA), and (4) a mixture of nanosN-dsRNA and nanosP-dsRNA (nanosN / P-dsRNA), (5) nanosM-dsRNA, nanosN-dsRNA and nanosO- 3 kinds of mixture of dsRNA (nanosM/N/O-dsRNA), (6) 3 kinds of mixture of nanosM-dsRNA, nanosN-dsRNA and nanosP-dsRNA (nanosM/N/P-dsRNA) and (7) nanosM-dsRNA, Seven types of nanos-RNAi agents were prepared, including a mixture of nanosN-dsRNA, nanosO-dsRNA and nanosP-dsRNA (nanosM/N/O/P-dsRNA). The method described in Example 1 was followed for injection of dsRNA into silkworm eggs, rearing of silkworms, and confirmation of the phenotype of adult gonads.

(結果)
図7~13にインジェクション後の雌個体数とその卵巣内の成熟卵数の結果を示した。図7はnanosM-dsRNA、図8はnanosN-dsRNA、図9はnanosM/P-dsRNA、図10はnanosN/P-dsRNA、図11はnanosM/N/O-dsRNA、図12はnanosM/N/P-dsRNA、及び図13はnanosM/N/O/P-dsRNAを示す。
(result)
Figures 7 to 13 show the number of females after injection and the number of mature eggs in their ovaries. Figure 7 is nanosM-dsRNA, Figure 8 is nanosN-dsRNA, Figure 9 is nanosM/P-dsRNA, Figure 10 is nanosN/P-dsRNA, Figure 11 is nanosM/N/O-dsRNA, Figure 12 is nanosM/N/ P-dsRNA, and Figure 13 shows nanosM/N/O/P-dsRNA.

図7~13の結果から、nanosO遺伝子及びnanosP遺伝子の二重抑制を含む図13のnanos遺伝子の四重抑制(nanosM/N/O/P-dsRNA)以外は、いずれのRNAiで処理した個体でも成熟卵数が150個以下の個体は0であった。これらの結果は、nanosM遺伝子及びnanosN遺伝子を単独抑制、又は他のnanos遺伝子と二重抑制若しくは三重抑制をしても、nanosO遺伝子及びnanosP遺伝子の二重抑制を含まない限り、チョウ目昆虫の卵形成には影響しないことを示唆している。 From the results of FIGS. 7 to 13, individuals treated with any RNAi, except for nanos gene quadruple suppression (nanosM/N/O/P-dsRNA) in FIG. Individuals with less than 150 mature eggs were 0. These results show that even if the nanosM gene and the nanosN gene are singly suppressed, or double-suppressed or triple-suppressed with other nanos genes, the eggs of lepidopteran insects do not include the double-silenced nanosO gene and nanosP gene. suggesting that it does not affect formation.

実施例1及び本比較例の結果を総合して、チョウ目昆虫の安定的な不妊化効果は、nanosO遺伝子及びnanosP遺伝子の二重抑制の場合にのみ誘導され、それ以外の各nanos遺伝子の二重抑制や、nanosO遺伝子及びnanosP遺伝子を含まない多重抑制では、不十分であることが立証された。 Summarizing the results of Example 1 and this comparative example, the stable sterilization effect of lepidopteran insects was induced only in the case of double suppression of the nanosO gene and the nanosP gene. Double suppression and multiple suppression without the nanosO and nanosP genes proved inadequate.

Claims (15)

nanosO遺伝子及びnanosP遺伝子の発現を抑制する工程を含む不妊性チョウ目昆虫の生産方法。 A method for producing a sterile lepidopteran insect, comprising a step of suppressing the expression of nanosO gene and nanosP gene. 前記遺伝子の発現抑制が遺伝子ノックダウン法を用いる、請求項1に記載の生産方法。 2. The production method according to claim 1, wherein the suppression of gene expression uses a gene knockdown method. 前記遺伝子ノックダウン法がRNAi法又はアンチセンスオリゴヌクレオチド法である、請求項2に記載の生産方法。 3. The production method according to claim 2, wherein the gene knockdown method is an RNAi method or an antisense oligonucleotide method. 前記nanosO遺伝子が以下の(a)~(c)に示すアミノ酸配列からなるnanosOタンパク質をコードする塩基配列からなる、請求項1~3のいずれか一項に記載の生産方法。
(a)配列番号1で示すアミノ酸配列、
(b)配列番号1で示すアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列、又は
(c)配列番号1で示すアミノ酸配列に対して90%以上のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列
The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the nanosO gene comprises a base sequence encoding a nanosO protein consisting of the amino acid sequences shown in (a) to (c) below.
(a) the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
(b) an amino acid sequence in which one or more amino acids have been deleted, substituted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or (c) 90% or more amino acid identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 amino acid sequence having
前記nanosO遺伝子が配列番号2で示す塩基配列からなる、請求項4に記載の生産方法。 5. The production method according to claim 4, wherein the nanosO gene consists of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO:2. 前記nanosP遺伝子が以下の(d)~(f)に示すアミノ酸配列からなるnanosPタンパク質をコードする塩基配列からなる、請求項1~3のいずれか一項に記載の生産方法。
(d)配列番号3で示すアミノ酸配列、
(e)配列番号3で示すアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列、又は
(f)配列番号3で示すアミノ酸配列に対して90%以上のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列
4. The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the nanosP gene comprises a nucleotide sequence encoding a nanosP protein consisting of the following amino acid sequences (d) to (f).
(d) the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3;
(e) an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, or (f) 90% or more amino acid identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 amino acid sequence having
前記nanosP遺伝子が配列番号4で示す塩基配列からなる、請求項6に記載の生産方法。 7. The production method according to claim 6, wherein the nanosP gene consists of the base sequence shown in SEQ ID NO:4. nanosO遺伝子及びnanosP遺伝子の発現が抑制された不妊性チョウ目昆虫。 A sterile lepidopteran insect in which the expression of the nanosO gene and nanosP gene is suppressed. 前記発現抑制が各遺伝子の遺伝子ノックダウン法による、請求項8に記載の不妊性チョウ目昆虫。 9. The sterile lepidopteran insect according to claim 8, wherein said expression suppression is by a gene knockdown method for each gene. 前記遺伝子ノックダウン法がRNAi法又はアンチセンスオリゴヌクレオチド法である、請求項9に記載の不妊性チョウ目昆虫。 10. The sterile lepidopteran insect of claim 9, wherein said gene knockdown method is RNAi method or antisense oligonucleotide method. nanosO遺伝子及びnanosP遺伝子の発現を抑制する遺伝子発現抑制剤を有効成分とするチョウ目昆虫の不妊化組成物。 A composition for sterilizing lepidopteran insects, containing as an active ingredient a gene expression inhibitor that suppresses the expression of the nanosO gene and the nanosP gene. 前記遺伝子発現抑制剤が前記各遺伝子の転写産物を標的とする転写産物抑制剤である、請求項11に記載の不妊化組成物。 12. The sterilization composition according to claim 11, wherein the gene expression inhibitor is a transcription product inhibitor targeting the transcript of each gene. 前記転写産物抑制剤がRNAi剤又はアンチセンスオリゴヌクレオチドである、請求項12に記載の不妊化組成物。 13. The sterilizing composition of Claim 12, wherein said transcript inhibitor is an RNAi agent or an antisense oligonucleotide. 前記RNAi剤が前記各遺伝子に対するshRNAをコードする核酸を作動可能な状態で包含する発現ベクターである、請求項13に記載の不妊化組成物。 14. The sterilizing composition of claim 13, wherein said RNAi agent is an expression vector operably containing a nucleic acid encoding an shRNA for each said gene. 前記遺伝子発現抑制剤が前記各遺伝子の翻訳産物を標的とする翻訳産物抑制剤である、請求項11に記載の不妊化組成物。 12. The sterilization composition according to claim 11, wherein the gene expression inhibitor is a translation product inhibitor targeting the translation product of each gene.
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