JP7479343B2 - タバコのトランスジェニックイベント、並びにその検出方法およびその使用 - Google Patents

タバコのトランスジェニックイベント、並びにその検出方法およびその使用 Download PDF

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Description

関連出願
本願は、2018年7月31日出願の米国仮特許出願第62/712,289号の優先権を主張するものであり、その内容全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
配列表の記載
本願の出願と同時に提出された、2019年7月30日作成の131,072バイトのASCIIファイル「78292 Sequence Listing.txt」を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
本発明は、そのいくつかの実施形態が、タバコのトランスジェニックイベント、並びにその検出方法およびその使用に関連する。
コラーゲンは、脊椎動物および他の多くの多細胞生物の構造の完全性を担う主たる構造タンパク質である。I型コラーゲンは、骨および腱の主なコラーゲン成分であり、皮膚、大動脈および肺に大量に見いだされる。I型コラーゲン繊維は、大きな引張強度と限られた伸張性を提供する。I型コラーゲンに最も多く存在する分子型は、2つの異なるアルファ鎖である[アルファ1(I)]およびアルファ2(I)で構成されたヘテロ三量体である。すべての繊維状コラーゲン分子が繰り返しGly-X-Yトリプレットから構成された3つのポリペプチド鎖を有し、ここでXおよびYは任意のアミノ酸であるが、多くの場合、イミノ酸であるプロリンおよびヒドロキシプロリンである。
繊維形成コラーゲンは、球状のN末端およびC末端伸長プロペプチドを含む前駆体プロコラーゲンとして合成される。プロコラーゲンの生合成は、プロリンおよびリシンの水酸化、N結合およびO結合グリコシル化、並びに鎖間および鎖内の両方のジスルフィド結合形成を含む翻訳後修飾の関与する複雑な工程である。これら修飾を行う酵素は、正しく整列され、熱的に安定な三重らせん分子のフォールディングおよびアセンブリを確実にするために、互いに協調して機能する。性質上、コラーゲンの三重らせん構造の安定性には、コラーゲン鎖内にヒドロキシプロリン残基を形成するための、酵素プロリル-4-ヒドロキシラーゼ(P4H)によるプロリンのヒドロキシル化が必要である。
各プロコラーゲン分子は、3つの構成ポリペプチド鎖から組み立てられる。ポリペプチド鎖が同時翻訳的に小胞体の膜を横切って移動すると、プロリンおよびリシン残基のヒドロキシル化がGly-X-Y繰り返し領域内で生じる。一度ポリペプチド鎖が小胞体のルーメン内に完全に移動すると、C-プロペプチドは折りたたまれる。その後、3つのプロアルファ鎖はそれぞれのC-プロペプチドを介して三量体を形成するように会合し、Gly-X-Y繰り返し領域がそのC末端に核形成点(nucleation point)を設けることを可能にして、鎖の正しい整列を確実にする。Gly-X-Y領域は、次に三重らせんを形成するように、CからNの方向に折りたたまれる。
リシルヒドロキシラーゼ(LH、EC 1.14.11.4)、ガラクトシルトランスフェラーゼ(EC 2.4.1.50)およびグルコシルトランスフェラーゼ(EC 2.4.1.66)は、コラーゲンの翻訳後修飾に関与する酵素である。これらは特定の位置のリシル残基をヒドロキシリシル残基、ガラクトシルヒドロキシリシル残基、そしてグルコシルガラクトシルヒドロキシリシル残基に順次修飾する。これら構造はコラーゲン固有のものであり、その機能的活性に必須である(Wang et al, 2002)。1つのヒト酵素、リシルヒドロキシラーゼ3(LH3)が、ヒドロキシリシン結合炭水化物形成において3つのすべての連続した工程を触媒することができる。
WO2006/035442およびWO2009/128076は、トランスジェニックなタバコ植物において、コラーゲン鎖のみならず、その修飾を担う酵素単位(上述したP4HおよびLH3)も構成する5つの導入遺伝子を発現させることによる、ヒトプロコラーゲンの製造を開示する。得られるヒトI型プロコラーゲンは、Stein et al. (2009) Biomacromolecules 10:2640-5 2009に記載されているように、動物組織であれ、ヒト組織であれ、任意の組織由来コラーゲンと比べたときに、優れた生物学的機能を発揮する。
植物による外来遺伝子の発現は、植物ゲノム内の位置、おそらくはクロマチン構造(例:ヘテロクロマチン)またはインサート位近傍の転写調節因子(例:エンハンサー)の近さによって影響されることが知られている(Weising et al. (1988) Ann. Rev. Genet 22: 421-477)。同時に、ゲノム内の異なる位置の複数の組み換え遺伝子の存在は、植物の全体的な表現型に対して、様々な形で影響を与える。それ故に、目的の導入遺伝子の最大発現によって特徴づけられるイベントを同定するためには、大量のイベントのスクリーニングが多くの場合必要である。例えば、植物および他の生物において、イベント間でも、導入遺伝子の発現レベルは大きく異なりうることが観察されている。さらに発現には、導入遺伝子コンストラクトに存在する転写調節因子から予測されるパターンに対応しない空間的または時間的なパターンの違い、例えば、種々の植物組織における組み換え遺伝子の相対発現量の違い、があり得る。組み換え遺伝子挿入は内因性遺伝子発現に影響を与え得ることも観察された。これらの理由から、数百から数千の異なるイベントを製造し、商業目的のための所望の組み換え遺伝子発現レベルとパターンを有する単一のイベントのためにこれら複数のイベントのスクリーニングを行うことは一般的である。所望のレベルまたはパターンの組み換え遺伝子発現を有するイベントは、一般的な育種方法を用いた有性異系交雑による他の遺伝的背景への組み換え遺伝子の遺伝質浸透に有用である。このような交雑種の子孫は、元の形質転換体の組み換え遺伝子の発現特徴を維持する。この戦略は、一年を通じて高い収率を保証し得る、生存環境に良く適合した複数の品種における信頼できる遺伝子発現を保証するために用いられる。
追加の関連技術:
WO2006/035442
WO2009/128076
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、タバコDNAを含む試料から検出可能な組み換えDNA分子であって、当該分子のヌクレオチド配列は:
a)配列番号6または9と少なくとも99%同一である、または
b)上記前記(a)と完全に相補的なヌクレオチド配列であり、
組み換えDNA分子の存在が、試料中のタバコ・イベントA3-29-305-17-09-18 DNAまたはその子孫に対する指標となる、組み換えDNA分子が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、試料中のタバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫の組み換えDNAとストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で特異的にハイブリダイズするDNAプローブとして機能するに足る長さを有するポリヌクレオチドセグメントを含むDNA分子であって、ハイブリダイゼーション条件下におけるDNA分子のハイブリダイゼーションは、タバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫の指標となる、DNA分子が提供される。
本発明のいくつかの実施形態においては、組み換えDNA分子は、
a)配列番号6または9と少なくとも99%同一なヌクレオチド配列、または
b)上記(a)と完全に相補的なヌクレオチド配列を含む。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、第1のDNA分子および第2のDNA分子を含む一対のDNA分子であって、タバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫の組み換えDNAを含む試料と共に増幅反応に使用したときにプライマーとして機能して、試料中のタバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫の組み換えDNAの指標となるアンプリコンを生成し、アンプリコンは、配列番号6または9と少なくとも99%同一なヌクレオチド配列を含む、一対のDNA分子が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、試料中のタバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫DNAの指標となる組み換えDNAの存在を検出するための方法であって、当該方法は:
(a)ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で試料を本明細書に記載のDNA分子と接触させ、そして
(b)DNA分子と組み換えDNAとのハイブリダイゼーションを検出する
ことを含み、
ハイブリダイゼーションは、試料中に存在する、タバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫の組み換えDNAの指標となる、方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、試料中のタバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫の組み換えDNAの存在を検出するための方法であって、前記方法は:
(a)試料を、本明細書に記載の一対のDNA分子と接触させ、
(b)一対のDNA分子を用いて、DNAアンプリコンを製造するのに十分な増幅反応を実施し、
(c)反応中の前記DNAアンプリコンの存在を検出する
ことを含み、
DNAアンプリコンは、配列番号6または9と少なくとも99%同一であるヌクレオチド配列を含み、アンプリコンの存在は、試料中の前記タバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫の組み換えDNAの指標となる、方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態においては、当該方法は、配列番号1~5、7~8、10~19と少なくとも99%同一のヌクレオチド配列の少なくとも1種を検出する工程をさらに含む。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、配列番号6または9と少なくとも99%同一のヌクレオチド配列を含む、タバコ植物、その部分または細胞が提供される。
本発明のいくつかの実施形態においては、当該方法または植物は、LH3、P4Hb、コラーゲンアルファ1および/またはコラーゲンアルファ2の存在および/または配向を検出する工程をさらに含む。
本発明のいくつかの実施形態においては、存在および/または配向は、イベントA3-29-305-17-09-18と少なくとも99%同一である。
本発明のいくつかの実施形態においては、存在および/または配向は、イベントA3-29-305-17-09-18と同一である。
本発明のいくつかの実施形態においては、タバコ植物は、タバコ・イベントA3-29-305-17-09-18を含むタバコ植物の任意の世代の子孫である。
本発明のいくつかの実施形態においては、タバコ植物、その部分または細胞は、配列番号1~5、7~8、10~19と少なくとも99%同一なヌクレオチド配列の少なくとも1種を含む。
本発明のいくつかの実施形態においては、子孫は自殖または交雑のタバコ植物である。
本発明のいくつかの実施形態においては、子孫は表20、21、21aおよび22のいずれか1つに記載のものである。
本発明のいくつかの実施形態においては、組み換えDNA分子は、表20、21、21aおよび22のいずれか1つに記載のタバコ・イベントまたはその子孫から誘導したものである。
本発明のいくつかの実施形態においては、ヌクレオチド配列は配列番号34および35に記載のものである。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、プロコラーゲンの製造方法であって、
(a)本明細書に記載のいずれか一項に記載の植物を栽培し、
(b)前記植物からプロコラーゲンを単離する
ことを含む、方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、本明細書に記載の方法で得ることのできるプロコラーゲンが提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、プロコラーゲンの加工方法であって、
(a)本明細書に記載の植物のタンパク質調製物を提供し、
(b)タンパク質調製物を、プロコラーゲンをコラーゲンへと加工することのできる、効果的な量の酵素と接触させる
ことを含む、方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態においては、酵素はフィシンを含む。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、検出可能な量の、配列番号6または9と少なくとも99%同一のヌクレオチド配列またはその完全な相補鎖を含む、タバコ種子が提供される。
本発明のいくつかの実施形態においては、タバコ種子は検出可能な量の、配列番号1~5、7~8、10~19と少なくとも99%同一のヌクレオチド配列またはその完全な相補鎖を含む。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、検出可能な量の請求項1に記載の組み換えDNA分子を含む、非生存タバコ植物材料が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、イベントA3-29-305-17-09-18 DNAの存在の指標となるアンプリコンを製造するDNA増幅方法で試験した際にテンプレートとして機能するDNAを含む、タバコ植物またはタバコ植物部分が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、イベントA3-29-305-17-09-18を含むタバコ植物またはタバコ種子の接合状態を決定するための方法であって、
タバコDNAを含む試料を、イベントA3-29-305-17-09-18の指標となる第1のアンプリコンおよびイベントA3-29-305-17-09-18を含まない本来のタバコゲノムDNAの指標となる第2のアンプリコンを製造可能なプライマーセットと接触させることを含み、
i)試料およびプライマーセットで核酸増幅反応を実施し、
ii)核酸増幅反応において、イベントA3-29-305-17-09-18の指標となる第1のアンプリコン、またはイベントA3-29-305-17-09-18を含まない本来のタバコゲノムDNAの指標となる第2のアンプリコンを検出し、試料中の第1のアンプリコンのみの存在が、ホモ接合性のイベントA3-29-305-17-09-18 DNAの指標となり、第1のアンプリコンおよび第2のアンプリコンの両方の存在が、イベントA3-29-305-17-09-18アレルがヘテロ接合性のタバコ植物の指標となる、あるいは
イベントA3-29-305-17-09-18 DNAと特異的にハイブリダイズする少なくとも第1のプローブと、イベントA3-29-305-17-09-18の異種DNAの挿入によって破壊されたタバコゲノムDNAに特異的に結合するが、イベントA3-29-305-17-09-18 DNAにはハイブリダイズしない少なくとも第2のプローブとを含むプローブセットを、タバコDNAを含む試料と接触させることを含み、
i)プローブセットを試料とストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下でハイブリダイズさせ、ハイブリダイゼーション条件下における第1のプローブのみのハイブリダイゼーションの検出が、イベントA3-29-305-17-09-18のホモ接合性アレルの指標となり、ハイブリダイゼーション条件下における第1のプローブおよび2のプローブの両方のハイブリダイゼーションの検出が、イベントA3-29-305-17-09-18のヘテロ接合性アレルの指標となる、方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、改善された農業的性質を有する植物を製造する方法であって、
(a)植物を育種プログラムおよび/または遺伝子組み換えおよび/またはゲノム編集に付し、
(b)改善された農業的性質を示す植物を選抜する、
ことを含む方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態においては、子孫はSamsunとのA3-29-305-17-09-18ハイブリッドを含む。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、タバコDNAを含む試料から検出可能な組み換えDNA分子であって、分子のヌクレオチド配列が、
a)配列番号1~19と少なくとも99%同一である、または
b)上記(a)と完全に相補的なヌクレオチド配列であり、
組み換えDNA分子の存在が、試料中のタバコ・イベントA3-29-305-17-09 DNAまたはその子孫に対する指標となる、組み換えDNA分子が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、試料中のタバコ・イベントA3-29-305-17-09またはその子孫の組み換えDNAとストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で特異的にハイブリダイズするDNAプローブとして機能するに足る長さを有するポリヌクレオチドセグメントを含むDNA分子であって、ハイブリダイゼーション条件下におけるDNA分子のハイブリダイゼーションは、タバコ・イベントA3-29-305-17-09またはその子孫の指標となる、DNA分子が提供される。
本発明のいくつかの実施形態においては、組み換えDNA分子は:
a)配列番号1~19と少なくとも99%同一なヌクレオチド配列、または
b)上記(a)と完全に相補的なヌクレオチド配列を含む。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、第1のDNA分子および第2のDNA分子を含む一対のDNA分子であって、タバコ・イベントA3-29-305-17-09またはその子孫の組み換えDNAを含む試料と共に増幅反応に使用したときにプライマーとして機能して、試料中の前記タバコ・イベントA3-29-305-17-09またはその子孫の組み換えDNAの指標となるアンプリコンを生成し、アンプリコンは、配列番号1~19と少なくとも99%同一なヌクレオチド配列を含む、一対のDNA分子が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、試料中のタバコ・イベントA3-29-305-17-09またはその子孫DNAの指標となる組み換えDNAの存在を検出するための方法であって、前記方法は:
(a)ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で試料を本明細書に記載のDNA分子と接触させ、そして
(b)DNA分子と組み換えDNAとのハイブリダイゼーションを検出することを含み、
ハイブリダイゼーションは、試料中に存在する、タバコ・イベントA3-29-305-17-09またはその子孫の組み換えDNAの指標となる方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、試料中のタバコ・イベントA3-29-305-17-09またはその子孫の組み換えDNAの存在を検出するための方法であって:
(a)試料を、本明細書に記載の一対のDNA分子と接触させ、
(b)一対のDNA分子を用いて、DNAアンプリコンを製造するのに十分な増幅反応を実施し、
(c)反応中のDNAアンプリコンの存在を検出することを含み、
DNAアンプリコンは、配列番号1~19と少なくとも99%同一であるヌクレオチド配列を含み、アンプリコンの存在は、試料中のタバコ・イベントA3-29-305-17-09またはその子孫の組み換えDNAの指標となる方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、配列番号1~19と少なくとも99%同一のヌクレオチド配列を含む、タバコ植物、その部分または細胞が提供される。
本発明のいくつかの実施形態においては、タバコ植物はタバコ・イベントA3-29-305-17-09を含むタバコ植物の任意の世代の子孫である。
本発明のいくつかの実施形態においては、少なくとも1種のヌクレオチド配列は、配列番号1~19と少なくとも99%同一なヌクレオチド配列である。
本発明のいくつかの実施形態においては、子孫は自殖または交雑のタバコ植物である。
本発明のいくつかの実施形態においては、子孫は表20~30のいずれか1つに記載のものである。
本発明のいくつかの実施形態においては、組み換えDNA分子は、表20~30のいずれか1つに記載のタバコ・イベントまたはその子孫から誘導したものである。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、
(a)本明細書に記載の植物を栽培し、
(b)植物からプロコラーゲンを単離する
ことを含む、プロコラーゲンの製造方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、本明細書に記載の方法で得ることのできるプロコラーゲンが提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、プロコラーゲンの加工方法であって、
(a)本明細書に記載の植物のタンパク質調製物を提供し、
(b)タンパク質調製物を、プロコラーゲンをコラーゲンへと加工することのできる、効果的な量の酵素と接触させる
ことを含む方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態においては、酵素はフィシンを含む。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、検出可能な量の、配列番号1~19と少なくとも99%同一のヌクレオチド配列またはその完全な相補鎖を含む、タバコ種子が提供される。
本発明のいくつかの実施形態においては、タバコ種子は検出可能な量の、配列番号1~19と少なくとも99%同一のヌクレオチド配列またはその完全な相補鎖を含む。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、検出可能な量の本明細書に記載の組み換えDNA分子を含む、非生存タバコ植物材料が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、イベントA3-29-305-17-09 DNAの存在の指標となるアンプリコンを製造するDNA増幅方法で試験した際にテンプレートとして機能するDNAを含む、タバコ植物またはタバコ植物部分が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、イベントA3-29-305-17-09を含むタバコ植物またはタバコ種子の接合状態を決定するための方法であって、
タバコDNAを含む試料を、イベントA3-29-305-17-09の指標となる第1のアンプリコンおよびイベントA3-29-305-17-09を含まない本来のタバコゲノムDNAの指標となる第2のアンプリコンを製造可能なプライマーセットと接触させることを含み、
i)試料およびプライマーセットで核酸増幅反応を実施し、
ii)核酸増幅反応において、イベントA3-29-305-17-09の指標となる第1のアンプリコン、またはイベントA3-29-305-17-09を含まない本来のタバコゲノムDNAの指標となる第2のアンプリコンを検出し、試料中の第1のアンプリコンのみの存在が、ホモ接合性のイベントA3-29-305-17-09 DNAの指標となり、第1のアンプリコンおよび第2のアンプリコンの両方の存在が、イベントA3-29-305-17-09アレルがヘテロ接合性のタバコ植物の指標となる、あるいは
イベントA3-29-305-17-09 DNAと特異的にハイブリダイズする少なくとも第1のプローブとを含み、イベントA3-29-305-17-09の異種DNAの挿入によって破壊されたタバコゲノムDNAに特異的に結合するが、イベントA3-29-305-17-09 DNAにはハイブリダイズしない少なくとも第2のプローブとを含むプローブセットを、タバコDNAを含む試料と接触させることを含み、
i)プローブセットを試料とストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下でハイブリダイズさせ、ハイブリダイゼーション条件下における第1のプローブのみのハイブリダイゼーションの検出が、イベントA3-29-305-17-09のホモ接合性アレルの指標となり、ハイブリダイゼーション条件下における第1のプローブおよび第2のプローブの両方のハイブリダイゼーションの検出が、イベントA3-29-305-17-09のヘテロ接合性アレルアレルの指標となる、方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の一態様において、改善された農業的性質を有する植物を製造する方法であって、
(a)本明細書に記載の植物を、育種プログラムおよび/または遺伝子組み換えおよび/またはゲノム編集に付し、
(b)改善された農業的性質を示す植物を選抜する、
ことを含む方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態においては、子孫はVirginia K358とのA3-29-305-17-09ハイブリッドを含む。
別途定義されない限り、本明細書において使用されるすべての技術用語および/または科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書において記載されるものと同様または同等の方法および材料を、本発明の実施形態の実施または試験において使用できるが、例示的方法および/または材料を以下に記載する。矛盾する場合には、定義を含む本特許明細書が優先される。さらに、材料、方法および実施例は、単に例示的なものであって、必ずしも制限を意図するものではない。
本発明のいくつかの実施形態を、添付の図面を参照して、単に例として本明細書において記載する。以下、図面の詳細に具体的に参照するが、ここに示す特徴は例示であり、本発明の実施形態の例示的考察を目的とするものであることを強調する。これに関して、図面を伴う説明は、本発明の実施形態をいかに実施し得るかを当業者に明らかにする。
育種イベントA3-29-305-17-09のF1~F5系統の概略図である。緑の塗りつぶしは選抜した系統および系統を示す。 全F5系統におけるプール・プロコラーゲン(PC)収率の解析を示すグラフである。プールのPC-ELISAは、A3-29 F4系統305-09およびその種々のF5誘導体が、他の試験した(F5集団へと分離する)F4系統の子孫と比べて最も収率が高いことを一貫して示唆している。すべてのF5系統においてn=2であり、対照においてn=3である。エラーバーは、連続した解析におけるPC濃度の範囲を示す。選抜した植物は赤で塗りつぶされており、対照は塗りつぶしなしである。 選抜したF5系/系統の各植物におけるPC収率解析を示すグラフである。7つの最も優れた植物を「勝者」のELISAのために選抜した。最も収率の高い植物個体の単離を示す、F5 A3-29-305-17-09植物個体のPC濃度。 最も収率の高い植物個体の単離を示す、A3-29-434-19-15 F5植物個体におけるPC濃度を表すグラフである。3つの最も優れた植物を「勝者」のELISAのために選抜した(赤い塗りつぶし)。 最も収率の高い植物個体の単離を示す、A3-29-305-17-17 F5植物個体におけるPC濃度を表すグラフである。3つの最も優れた植物を「勝者」のELISAのために選抜した(赤い塗りつぶし)。試験は常に特定の植物の種子に対して行われたため、結果は、次の世代を表すことに注意されたい。 最も収率の高い植物個体の単離を示す、A3-29-305-17-02 F5植物個体におけるPC濃度を表すグラフである。これら植物からは「勝者」のELISAのための選抜は行わなかった。 最も収率の高い植物個体の単離を示す、A3-29-353-04-42 F5植物個体におけるPC濃度を表すグラフである。3つの最も優れた植物を「勝者」のELISAのために選抜した(赤い塗りつぶし)。 最も収率の高い植物個体の単離を示す、A3-29-353-04-42 F5植物個体におけるPC濃度を表すグラフである。最も優れた植物を「勝者」のELISAのために選抜した(赤い塗りつぶし)。 最も収率の高い植物個体の単離を示す、A3-29-353-04-72 F5植物個体におけるPC濃度を表すグラフである。これら植物からは「勝者」のELISAのための選抜は行わなかった。 最も収率の高い植物個体の単離を示す、A3-29-305-13-18 F5植物個体におけるPC濃度を表すグラフである。これら植物からは「勝者」のELISAのための選抜は行わなかった。 「勝者」である各F5植物の比較PC収率の解析を示すグラフである。勝者のELISAの2回の連続した解析である(1回目が濃い色で、2回目が薄い色である)。結果は、対照系統(A3-29- F1)に対するパーセンテージで示した。すべての試料が、対照と比べて高いPC収率を示した。2例においては、2回のELISAのうちの1回の値が対象に非常に近かった(305-17-17 #16および353-04-19 #8)。それぞれの色が異なる系統を表す。 全F6系統のプールのPC収率の解析を表すグラフである。F6実生(n=1)のバルクPC濃度。A3-29 F6系統の子孫、特にA3-29-305-17-09系統およびA3-29-305-17-17系統において、一貫した相対的に高いPCレベルが見られた。それぞれの色が異なる系統を表す。 完全に成長した、選抜したF6系統(n=3)のプールのPC濃度を表すグラフである。PC収率の最も高い系統はF5-305-17-09の子孫であった。PCレベルは50%以下の増加を示し、これはA3-29 F1系統と同等であり、Z1産生系統の最大3.5倍であった。最も優れた4系統を各植物の解析のために用いた。それぞれの色が異なる系統を表す。 選抜したF6系統の各植物におけるPC収率解析を示すグラフである。最も収率の高い植物個体の単離を示す、A3-29-305-17-09-10 F6植物個体におけるPC濃度である。1つの最も優れた植物を「勝者」のELISAのために選抜した(赤い塗りつぶし)。 最も収率の高い植物個体の単離を示す、A3-29-305-17-09-18 F6植物個体におけるPC濃度を表すグラフである。2つの高PC収率植物を「勝者」のELISAのために選抜した(赤い塗りつぶし)。 最も収率の高い植物個体の単離を示す、A3-29-305-17-09-25 F6植物個体におけるPC濃度を表すグラフである。3つの高PC収率植物を「勝者」のELISAのために選抜した。 最も収率の高い植物個体の単離を示す、A3-29-305-17-09-37 F6植物個体におけるPC濃度を表すグラフである。4つの高PC収率植物を「勝者」のELISAのために選抜した。 最も収率の高い植物個体の単離を示す、A3-29-305-17-09-15 F6植物個体におけるPC濃度を表すグラフである。1つの高PC収率植物を「勝者」のELISAのために選抜した(赤い塗りつぶし)。 ウエスタンブロット(WB)解析の写真である。抗COL免疫ブロット解析は試験したすべての植物がA3-29 F1対照(赤い矢印)よりも高いPCレベルを有すること示した。 ウエスタンブロット(WB)解析の写真である。抗P4Hα免疫ブロット解析。試験した候補のうち、植物37-01および18-25(赤い矢印)はより低いP4Hα発現を示したが、植物37-31および25-05はより高いP4Hα発現を示した(青い矢印)。 ウエスタンブロット(WB)解析の写真である。抗P4Hβ免疫ブロット解析。試験した候補のうち、植物25-05および37-01(赤い矢印)は低下を示したが、植物18-33、37-10、18-25、15-13および25-04はP4Hαの増加を示した(青い矢印)。 インサートの特徴を示す模式図である。EPはイベントプライマー、Gpは遺伝子プライマー、LBPは左境界部プライマー、RBPは左境界部プライマー。 ゲノム上のイベント1の位置を示す模式図である。 ゲルPCR上のイベント1の特徴付けを示す。図24A:右接合部用のイベント1特異的プライマーを用いたインサートの特徴付け。図24B:左接合部用のイベント1特異的プライマーを用いたインサートの特徴付け。プライマーは、表35、イベント#1および表36~37に示す。 境界部接合部PCRの結果を示す。図25A-B:ゲノムプライマーおよび境界部プライマーを用いた左境界部PCRであり、アンプリコンサイズは1~400bpであり、図25B:ゲノムプライマーおよび境界部プライマーを用いた右境界部PCRであり、アンプリコンサイズは1~500bp。プライマーは、表35、イベント#1および表36~37に示す。 イベント1(配列番号1~4)のPCR産物およびサンガーシーケンシングである。 イベント1(配列番号1~4)のPCR産物およびサンガーシーケンシングである。 イベント1(配列番号1~4)のPCR産物およびサンガーシーケンシングである。 イベント1(配列番号1~4)のPCR産物およびサンガーシーケンシングである。 イベント1(配列番号1~4)のPCR産物およびサンガーシーケンシングである。 イベント1(配列番号1~4)のPCR産物およびサンガーシーケンシングである。 ゲノム上のイベント2(P4H alpha)位置の模式図である。 イベント2の特徴付けを示す。図28A:イベント2左接合部用の特異的プライマーを用いたインサートの特徴付け。図28B:イベント2右接合部用の特異的プライマーを用いたインサートの特徴付け。プライマーは、表35、イベント#2および表36~37に示す。 サンガ-解析によるイベントの特徴付け。境界部接合部PCR:図29AとBは、ゲノムプライマーおよび境界部プライマーを用いた左境界部PCRであり、アンプリコンサイズはそれぞれ1~400bp、2~4500pbであり、図29C:ゲノムプライマーおよび境界部プライマーを用いた右境界部PCRであり、1~約800bp。プライマーは、表35、イベント#2および表36~37に示す。 イベント2(配列番号5~9)のPCR産物およびサンガーシーケンシングである。 イベント2(配列番号5~9)のPCR産物およびサンガーシーケンシングである。 イベント2(配列番号5~9)のPCR産物およびサンガーシーケンシングである。 イベント2(配列番号5~9)のPCR産物およびサンガーシーケンシングである。 ゲノム上のイベント3の位置を示す模式図である。 イベント3左接合部プライマーを用いたインサートの特徴付けである(表35参照)。 境界部PCRを示す。図33のAとBは、ゲノムプライマーおよび境界部プライマーを用いた左境界部PCRであり、アンプリコンサイズ、1~800bp、2~約2Kbであり、プライマーは、表35、イベント#3および表36~37に示す。 ナノポアベースのシーケンシングおよびサンガーシーケンシングの結果を示す(配列番号10~14)。 ナノポアベースのシーケンシングおよびサンガーシーケンシングの結果を示す(配列番号10~14)。 ナノポアベースのシーケンシングおよびサンガーシーケンシングの結果を示す(配列番号10~14)。 ナノポアベースのシーケンシングおよびサンガーシーケンシングの結果を示す(配列番号10~14)。 ナノポアベースのシーケンシングおよびサンガーシーケンシングの結果を示す(配列番号10~14)。 ゲノム上のイベント4の位置を示す模式図である。 イベント4左境界部プライマーを用いたインサートの特徴付けを示す。プライマーは、表35、イベント#4および表36~37に示す。 ナノポアベースのシーケンシングおよびサンガーシーケンシングの結果を示す(配列番号15~16)。 ナノポアベースのシーケンシングおよびサンガーシーケンシングの結果を示す(配列番号15~16)。 ゲノム上のイベント5位置を示す模式図である。 イベント5左接合部プライマーを用いたインサートの特徴付けを示す。プライマーは、表35、イベント#5および表36~37に示す。 境界部接合部PCRを示す。ゲノムプライマーを用いた左境界部PCR、アンプリコンサイズは2~約3Kb、3~2Kb。プライマーは、表35、イベント#5および表36~37に示す。 ナノポアベースのシーケンシングおよびサンガーシーケンシングの結果を示す(配列番号17~19)。 ナノポアベースのシーケンシングおよびサンガーシーケンシングの結果を示す(配列番号17~19)。 ナノポアベースのシーケンシングおよびサンガーシーケンシングの結果を示す(配列番号17~19)。 ナノポアベースのシーケンシングおよびサンガーシーケンシングの結果を示す(配列番号17~19)。 選抜したF1植物におけるPC濃度(mg/Kg葉)、葉のバイオマス(gr/植物)および総PC(dg)を表す棒グラフである。F1における全組み換え遺伝子は半接合性であり、よってPC濃度は、そのポテンシャルに対して半分のみを表すと予想された。多くの植物におけるバイオマス収率(葉の重量)のポテンシャルは非常に高いようであった(1000gr/植物以上)。 産生系統「A3-29-305-17-09-18 F6 バルク」から選抜したF3植物および3つの対照におけるPC濃度(mg/kg葉)(赤い棒)を表す棒グラフである。少なくとも14の異なる植物が、現在の産生系統(赤い矢印)と比べて、PCのより良い収率を示した。 選抜したF4植物におけるPC濃度(mg/kg葉、青い棒)および葉の重量(gr、オレンジの点)を表す棒グラフである。全ての植物が、産生系統「A3-29-305-17-09-18 F6 バルク」と比べて、はるかに高いPC濃度および/またははるかに高いバイオマス量を示した。 期待値を示す。P4hB+LH3およびP4Ha: MW(ラダーIII),A3-29-305-17-09-18 F5,WT,NTC。Cola2: MW: A3-29-305-17-09-18 F5,2-300,WT,NTC,Cola1 MW,A3-29-305-17-09-18 F5,2-272,WT,NTC。以下のサンプルの順番で全系統を評価した。1: MW(PCRBIOラダーIII)、2: A3-29 F1、3: A3-29-305-17-09 F4、4: A3-29-305-17-09-F4、5: A3-29-305-17-09-18 F6*、6: A3-29-305-17-09-18 F6**、7: A3-29-305-17-09-18 F6***、8: Samson WT*、9: Samson WT**、10: Virginia K358 WT*、11: Virginia K358 WT**、12: [K358×A3-29-305-17-09]-35-19-21-18-13 F6*、13: K358×A3-29-305-17-09]-35-19-21-18-13 F6**。アステリックスは二重であることを示す。 図46は以下を示す。上部パネル:P4HbおよびLH3の右境界部。下部パネル:P4Haの右境界部。以下のサンプルの順番で全系統評価した。1: MW(PCRBIOラダーIII)、2: A3-29 F1、3: A3-29-305-17-09 F4、4: A3-29-305-17-09-F4、5: A3-29-305-17-09-18 F6*、6: A3-29-305-17-09-18 F6**、7: A3-29-305-17-09-18 F6***、8: Samson WT*、9: Samson WT**、10: Virginia K358 WT*、11: Virginia K358 WT**、12:[K358×A3-29-305-17-09]-35-19-21-18-13 F6*、13: K358×A3-29-305-17-09]-35-19-21-18-13 F6**。 図47は以下を示す。上部パネル:Cola2の左境界部。下部パネル:Cola1の左境界部プライマーMP_Col_ 3RおよびRP2。以下のサンプルの順番で全系統を評価した。1: MW (PCRBIOラダーIII)、2: A3-29 F1、3: A3-29-305-17-09 F4、4: A3-29-305-17-09-F4、5: A3-29-305-17-09-18 F6*、6: A3-29-305-17-09-18 F6**、7: A3-29-305-17-09-18 F6***、8: Samson WT*、9: Samson WT**、10: Virginia K358 WT*、11: Virginia K358 WT**、12:[K358×A3-29-305-17-09]-35-19-21-18-13 F6*、13: K358×A3-29-305-17-09]-35-19-21-18-13 F6**。 Cola1左境界部プライマーであるMP_Col_4RおよびRP2を示す。 図49は以下を示す。左上部パネル:MW PCRBIOラダーIII、P4Hb+LH3の右境界部、期待値800bp。右上:MW PCRBIOラダーIII、P4Haの右境界部、期待値800bp。左下部:MW PCRBIOラダーIII、Cola2の左境界部、期待値800bp。右下部:MW PCRBIOラダーII、Cola1の左境界部、期待値3kb。 MW PCRBIO ラダーIIを示し、Cola1の左境界部の期待値は2kbである。
発明の詳細な説明
本発明は、そのいくつかの実施形態が、タバコのトランスジェニックイベント、並びにその検出方法およびその使用に関連する。
本発明の少なくとも1つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、必ずしもその用途が以下の説明又は実施例で例示される詳細に限定されるものではないことを理解すべきである。本発明は他の実施形態が可能であり、様々な手段で実施又は実行することが可能である。
本発明者らは以前に、ヒトプロコラーゲンの製造に用いることのできるトランスジェニック植物系統を作製した。これらトランスジェニック系統は、WO2006/035442およびWO2009/128076に記載のように、ヒトコラーゲン1アルファ1(Cola1)、ヒトコラーゲン1アルファ2(Cola2)、ヒトP4Hアルファ(P4Ha)およびP4Hベータ(P4Hb)と、ヒトLH3を含む5つの組み換え遺伝子を発現した。
本発明の態様を実施するに当たり、本発明者らは、ヒトI型プロコラーゲン(PC)の収率の高いトランスジェニックタバコ植物系統を開発した。育種プログラムは、やがてホモ接合性の増強をもたらす、自己交雑と高収率の子孫の選抜というサイクルの繰り返しに基づく。ホモ接合性の系統は、より高いプロコラーゲン収率を得るため、および種子による繁殖という選択の両方において好ましい。種子に基づく繁殖は、苗の価格を著しく低下させ、商業生産のための苗を得るためのサイクルを短くするはずである。結果は、F4系統およびF5系統と、20-279(P4Hα、P4Hβ、LH3)を2-372(Col1、Col2)と交雑した結果であるZ1、即ち半接合性Samsun系統F1との比較に基づく(図13参照)。その優越性は、F4(A3-29-305-17-09)およびその子孫、例えば、異なる遺伝的背景等のF5(A3-29-305-09-18)やそれらの自己交雑体またはハイブリッドによって表されている(図42~44のみならず、後述する実施例とその中の表を参照)。
次に本発明者らは、イベント、この場合は複数の挿入部位、の存在を検出可能であることが、目的の組み換え遺伝子がその染色体上の位置と共に有性交雑の子孫に含まれているかどうかを確認するために有利であることを認識した。さらに、特定のイベントを検出するための方法は、市販前承認を必要とする規制への準拠および組み換え作物由来製品の標示や、環境モニタリング、畑の作物の性質のモニタリング、収穫作物由来製品のモニタリングにおける使用、さらには規制または契約条項を守るべき集団による条項遵守の保証に用いるうえで有用になり得る。よって、本発明者らは、勝者たるイベント(A3-29-305-17-09またはA3-29-305-17-09-18)またはその子孫あるいはこれらのハイブリッドの存在を検出するための貴重なマーカーとして使用可能な分子接合部を特定した。イベントは、サンプル中のイベントの存在を検出するために有用な特定の独自のDNAセグメントによって特徴づけられる。
A3-29-305-17-09植物またはA3-29-305-17-09-18植物は、より農業的に優れた産生系統の産生のみならず、植物におけるプロコラーゲン収率の増加を達成するために、野生型タバコ栽培品種のバックグラウンドにイベントを導入することを目的として、育種プログラムにも使用された(実施例3および4参照)。例えば、ハイブリッド(F1)、図42は、A3-29-305-17-09-18とSamsun系統との交雑を示す。ハイブリッドK358×A3-29-305-17-09(F4)が図43~44に示される。どのようにしてこのようなハイブリッドを提供したかについてのさらなる記載が表20~30にある。
本明細書で使用する「プロコラーゲン」という用語は、N末端プロペプチドとC末端プロペプチドを含むヒトコラーゲン分子を意味する。例示的なヒトプロコラーゲンアミノ酸配列を配列番号25及び26に示す。
これら配列は、配列番号20および21のヌクレオチド配列によってコードされる。
本明細書の定義によると、「P4H」とは、コラーゲンアルファ鎖のヒドロキシル化[すなわち、Gly-X-Yトリプレット中のプロリン(Y)位のみのヒドロキシル化]が可能なヒトP4H酵素である。P4Hは2つのサブユニット、それぞれGenbank Nos. P07237およびP13674のアルファおよびベータから構成される。両方のサブユニットが活性酵素の形成に必須であるが、ベータサブユニットはさらにシャペロン機能を有する。これら配列は配列番号22および23によってコードされる。
本明細書の定義によると、「LH3」または「リシルヒドロキシラーゼ3」とは、ヒドロキシリシン結合炭水化物形成に見られる3つの連続した修飾ステップをすべて触媒することのできる、Genbank No.O60568の酵素である。
LH3は配列番号24によってコードされる。
初期系統の形質転換に用いられた発現カセット(図1参照)は、WO2006/035442によって提供され、したがってこれは、イベントを構成する組み換えDNA配列の原料を示す。
上述したように、挿入イベントの分子特徴付けは、当該系統および「勝者」イベントA3-29-305-17-09 F4の自己受粉の上位産物であるA3-29-305-17-09-18 F5、で実施した。
したがって、本発明の一態様によると、配列番号1~19(例:6または9)と少なくとも99%同一ヌクレオチド配列あるいはその完全な相補鎖を含むタバコ植物、その部分または細胞が提供される。
配列番号と少なくとも99%同一のヌクレオチド配列が「イベント」を表す。
本明細書における「イベント」という用語は、挿入DNA(組み換えDNA)と、本明細書において「接合部」とも呼ぶ、挿入DNAのすぐ隣のタバコ隣接ゲノム配列(5’または3’)とを含む、トランスジェニック植物のDNAを表す。このようなDNAは独自のものであり、挿入DNAを含む1つの親系統(例: A3-29-305-17-09-18 F5)と、挿入DNAを含まない安定な親系統との有性交雑の結果として目的の組み換え遺伝子を含む挿入DNAを受け継ぐ子孫に転送されると考えられる。
本願明細書のどこにおいても、配列番号6または9と少なくとも99%同一であるまたはその完全な相補鎖であるDNAイベントの解析または存在は、配列番号1~5、7~8、10~18および/または19と少なくとも99%同一であるまたはその完全な相補鎖であるヌクレオチド配列の解析または存在を伴ってもよい。
代わりに、配列番号1~19(例:6または9)と少なくとも99%同一であるまたはその完全な相補鎖である任意のヌクレオチド配列を解析してもよい。
本明細書の定義によると、「安定な親系統」という句は、放任受粉された近交系であって、自己受粉および植え付けという複数のサイクルにわたって安定な植物を表す。特定の実施形態によると、本発明の親系統においては、ゲノムの95%がホモ接合性の形態である。
よってイベントは、交雑または自己受粉によって次の世代(子孫)に転送することができる。再発する親系統への繰り返し起こる戻し交雑後であっても、イベントは、交配の結果である子孫の同じ染色体位置に存在する。
この場合、イベントは、配列番号1~19で表される10のDNA 接合部、あるいはそれと少なくとも99%(例:少なくとも99.1、99.2、99.3、99.4、99.5、99.6、99.7、99.8%、例えば100%)同一なヌクレオチド配列を含む。
イベントは、少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9またはすべて(10)の接合部の存在を決定することで同定することができる。
特定の実施形態によると、組み換え遺伝子のそれぞれが、ヘテロ接合性の植物のゲノム中に少なくとも1コピー存在するか、またはホモ接合性の植物に少なくとも2コピー(例えば、少なくとも3コピー、少なくとも4コピー)存在する(例:P4Hb-LH3は2か所に存在する)。
イベントのDNAは、イベントを含むタバコ植物、タバコ種子およびタバコ組織の各細胞および各ゲノムの1つの染色体に存在する。タバコゲノムはメンデルの法則に従って子孫に伝達されるため、仮にタバコ植物がイベント挿入に関してホモ接合性の場合、各子孫タバコ植物および細胞は、イベント挿入を含有する親染色体の各アレルにイベントDNAを含み、親から子孫へと遺伝される。しかし、仮にイベントDNAを含有するタバコゲノムがヘテロ接合性またはハイブリッドの親の場合、ハイブリッドの親の交雑に参加する花粉の約50%および胚珠の約50%がタバコ・イベントDNAを含み、その結果、イベントDNAを含む子孫の混合集団となり、ハイブリッドの交雑によって生まれる子孫の割合において、このようなイベントDNAの伝達される子孫の割合は、約50から約75パーセントの範囲のどこかである。
本明細書における「配列同一性」または「同一性」または文法的な同義語は、本明細書における2つの核酸配列の文脈において、2つの配列をアラインしたときに同じ残基を含むことを意味する。
同一性は、例えば、任意の相同性比較ソフトウェア、例えば、デフォルトパラメータ等を使用する全米バイオテクノロジー情報センター(NCBI)のBlastNソフトウェアを使用して決定することができる。
特定の実施形態によると、植物は本明細書の記載のイベントを含む。
本明細書における「植物」という用語は、植物体、接木、および植物の子孫、並びに種子、シュート、茎、根、根茎、若木を含む植物部分、並びに植物の細胞、組織および器官を意味する。植物は、懸濁培養、胚、分裂領域、カルス組織、葉、配偶体、胞子体、花粉および小胞子を含む、任意の形態でもよい。特定の実施形態によると、植物は葉または種子である。
特定の実施形態によると、植物部分はDNA(例:イベントのDNA)を含む。
本明細書における「タバコ」とは、Nicotiana属の 任意の植物であり、N. tabacum、N. glauca、N. rusticaおよびN. glutinosaが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
特定の実施形態によると、タバコはN. tabacumに属する栽培品種である。
特定の実施形態によると、タバコはN. glaucaに属する栽培品種である。
特定の実施形態によると、タバコはN. rusticaに属する栽培品種である。
特定の実施形態によると、栽培品種は、下記品種からなる群より選択したものである。N. tabacum cv. Cuban habano 2000、N. tabacum cv. Burley Original、N. glauca Blue tree、N. tabacum cv. Virginia、N. tabacum cv.KY160、N. tabacum cv. Virginia K326、N. tabacum cv. Virginia K358、N. tabacum cv. Burley TN86、N. tabacum cv. Burley TN90、N. tabacum cv. PG04、N. tabacum cv. KY171LC、N. tabacum cv. Maryland、N. tabacum cv. Samsun NN、N. tabacum cv. MD 609、N. tabacum cv. Tukish izmir、N. tabacum cv. Virginia gold 1、N. tabacum cv. Narrow leat Madole、N. tabacum cv. Banket AA、N. tabacum cv. Lizard tail Orinoco、N. tabacum cv. Virginia k346、N. tabacum cv. Black mammoth、N. tabacum cv. Cuban criollo 98、N. tabacum cv. Cuban criollo 98、N. tabacum cv. Cuban criollo 98、N. tabacum perique、N. tabacum little wood、N. tabacum little wood N.およびtabacum cv. Burley Hampton。
使用可能な特定のタバコ栽培品種の追加の例としては、brightleaf、burley、cavendish、corojo、criollo、oriental、petite Havana、SR1、thuoc lao、type 22、wild tobacco、XanthiおよびY1が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本明細書における「子孫」という単語は、イベントを含む本発明の植物と、イベントを含むか含まない任意の他の植物との交雑によって生じる子または第1世代(即ち、A3-29-305-17-9-18)およびさらなる後代を表す。本発明の子孫は、イベントを有する本発明の植物の任意の交雑の子孫である。
「子孫」は、栄養繁殖または増殖によって得られた、本発明のイベントを有する植物も含む。
よって、特定の実施形態によると、タバコ植物は、(上記の)イベントA3-29-305-17-9-18または(自殖または同一の背景または異なる栽培品種との交雑の結果である)その任意の子孫、あるいは栄養繁殖または増殖によって得られたタバコ植物を表す。
特定の実施形態によると、子孫はF5、F6、F7、F8、F9またはF10である。
特定の実施形態によると、植物はハイブリッド植物(例:ハイブリッド種子)である。
特定の実施形態によると、植物は近交系植物である。
このような子孫としては、A3-29-305-17-09-18 F6、A3-29-305-17-09-18-33-2 F7、A3-29-305-17-09-18-33-10 F7、A3-29-305-17-09-25-04-19 F7、A3-29-305-17-09-37-28-31 F7のみならず、イベントを含む限り実施例3および4に記載のハイブリッド(例えば、表20、21、21aおよび22に示したもの)も挙げられるが、これらに限定されるものではない。
子孫は自己受粉(「自殖」としても知られる)を行って、植物の真の育種系統、即ち、組み換え遺伝子がホモ接合性の植物を作製することもできる。適切な子孫の自殖は、組み換え遺伝子(少なくとも1、2、3、4または5種の組み換え遺伝子)がホモ接合性の植物を製造することができる。
代わりに、子孫植物を他殖し、他の関連のない植物と交雑して、品種またはハイブリッドの種子または植物を作製してもよい。他の関連のない植物はトランスジェニックでも、非トランスジェニックでもよい。本発明の品種またはハイブリッドの種子または植物は、よって、タバコ・イベントA3-29-305-17-9-18の特定および固有のDNAを含む第1の親と、農業的に貴重な性質(例:生物および/または非生物ストレスに対する耐性、成長力、収率、バイオマス等、例えば、実施例3~4を参照)を有する第2の親とを有性交雑することで誘導してもよく、その結果、タバコ・イベントA3-29-305-17-9-18の特定および固有のDNAを含み、且つ交雑と選抜の結果である農業的に貴重な性質を有するハイブリッドを得てもよい。これは雑種強勢の結果とも考えられる。各親は、本発明の種子または植物、即ち、タバコ・イベントA3-29-305-17-9-18のDNAを含む少なくとも1種のアレルを有する種子をもたらす限り、ハイブリッドまたは近交/品種でもよい。
親植物への戻し交雑および非トランスジェニック植物との他殖も、栄養繁殖と同様に想定される。他の形質および作物に一般的に使用される育種方法に関する記載は複数の文献の1つ、例えば、Fehr, in Breeding Methods for Cultivar Development, Wilcox J. ed., American Society of Agronomy, Madison WI (1987)に見出すことができる。
特定の実施形態によると、植物は生育温度12~36℃によって特徴づけられる。
以下の測定を収穫時(例:収穫段階、例:60日)に行った。
特定の実施形態によると、植物(例:ハイブリッド)は、少なくとも10%、30%、50%、70%、100%、200%、250%または300%高いバイオマスによって表される、A3-29系統よりも高い成長力によって特徴づけられる。
特定の実施形態によると、植物(例:ハイブリッド)は、少なくとも30%、50%、70%、100%、200%、250%、300%、350%、400%、500%またはそれ以上のプロコラーゲン収率(mg/kg葉)によって表される、3-29系統またはZ1系統よりも高い収率によって特徴づけられる。
特定の実施形態によると、植物(例:ハイブリッド)は、A3-29系統よりも高い葉の重量、例えば、少なくとも450g/植物、によって特徴づけられる。特定の実施形態によると、葉の重量はA3-29系統(例:A3-29-305-17-9 F4またはA3-29-305-17-9-18 F5のハイブリッドで少なくとも50%)のそれよりも、30%、40%、50%も高い。
特定の実施形態によると、プロコラーゲン(例:F4、F5またはそれらのハイブリッド)の濃度は高い、例えば、60mg/Kg湿った葉を超える。
特定の実施形態によると、プロコラーゲン収率は60~200mg/植物である。
既に記載したように、本発明者らはイベントを特徴付け、ここにイベントを同定するための分子ツールを提供する。
従って、本発明の一態様によると、タバコDNAを含む試料から検出可能な組み換えDNA分子であって、前記分子のヌクレオチド配列は:
a)配列番号1~19(例:6または9)と少なくとも99%同一である、または
b)前記(a)と完全に相補的なヌクレオチド配列であり、
前記組み換えDNA分子の存在が、前記試料中のタバコ・イベントA3-29-305-17-09-18 DNAまたはその子孫に対する指標となる、組み換えDNA分子が提供される。
本発明の一態様によると、試料中のタバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫の組み換えDNAと、(例えば、表31のような)ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で特異的にハイブリダイズするDNAプローブとして機能するに足る長さを有するポリヌクレオチドセグメントを含むDNA分子であって、前記ハイブリダイゼーション条件下における前記DNA分子のハイブリダイゼーションは、タバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫の指標となる、DNA分子が提供される。
本発明の一態様によると、第1のDNA分子および第2のDNA分子を含む一対のDNA分子であって、タバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫の組み換えDNAを含む試料と共に増幅反応に使用したときにプライマーとして機能して、前記試料中の前記タバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫の前記組み換えDNAの指標となるアンプリコンを生成し、前記アンプリコンは、配列番号1~19(例:6または9)と少なくとも99%(例えば、少なくとも99.1、99.2、99.3、99.4、99.5、99.6、99.7、99.8%、例:100%)同一なヌクレオチド配列を含む、一対のDNA分子が提供される。
本発明の一態様によると、試料中のタバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫DNAの指標となる組み換えDNAの存在を検出するための方法であって、前記方法は:
(a)ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で前記試料を本明細書に記載のDNA分子と接触させ、そして
(b)前記DNA分子と前記組み換えDNAとのハイブリダイゼーションを検出する
ことを含み、
前記ハイブリダイゼーションは、前記試料中に存在する、タバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫の組み換えDNAの指標となる、方法が提供される。例示的なストリンジェントなハイブリダイゼーション条件は表31に記載されているが、当業者は、明確なハイブリダイゼーションが得られる範囲内でそれをどのように変更すればよいかを知っているはずである。
本発明の一態様によると、試料中のタバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫の組み換えDNAの存在を検出するための方法であって、前記方法は:
(a)前記試料を、イベントの増幅のためのプライマーとして機能し得る一対のDNA分子と接触させ、
(b)前記一対のDNA分子を用いて、DNAアンプリコンを製造するのに十分な増幅反応を実施し、
(c)前記反応中の前記DNAアンプリコンの存在を検出する
ことを含み、
前記DNAアンプリコンは、配列番号1~19(例:6または9)と少なくとも99%(例えば、少なくとも99.1、99.2、99.3、99.4、99.5、99.6、99.7、99.8%、例:100%)同一であるヌクレオチド配列を含み、前記アンプリコンの存在は、試料中の前記タバコ・イベントA3-29-305-17-09-18またはその子孫の組み換えDNAの指標となる、方法が提供される。
特定の態様において、組み換えDNA分子は、
a)配列番号1~19(例:6または9)と少なくとも99%同一なヌクレオチド配列、または
b)前記(a)と完全に相補的なヌクレオチド配列を含む。
特定の態様において、子孫は、表20、21、21aおよび22のいずれか1つに記載のものである。
特定の態様において、組み換えDNA分子は、配列番号1~19(例:6または9)と少なくとも99%同一の配列、またはその完全な相補鎖を含むタバコ・イベントまたはその子孫から誘導したものである。
特定の態様において、ヌクレオチド配列は配列番号6または9に記載のものである。
本明細書における「組み換えDNA」は、組み換え遺伝子の配列、シス作動性調節配列(例:プロモーター、エンハンサー、ターミネーター)または発現に用いるDNAカセットの配列(例:左境界部、右境界部等)を含む合成DNAである。
特定の実施形態によると、組み換えDNAはイントロン配列を含まない。
特定の実施形態によると、接合部は、組み換え組み換え配列と共に、タバコ植物のゲノム配列を5’から3’または3’から5’方向に含み、方向は組み換え配列がゲノムDNAのセンス鎖またはアンチセンス鎖に組み込まれているかによって異なる。
本明細書における「試料」とは、実質的に純粋なタバコDNAである組成物、またはタバコDNAを含む組成物である。いずれの場合も、試料は生物学的な試料である、即ち、生物材料を含むものである(しかし、非生物材料も含んでもよい)。例としてイベントを含むタバコまたはその子孫のゲノムから、直接または間接的に、得たまたは誘導したDNAが挙げられるが、これに限定されるものではない。「直接」とは、タバコ細胞の破砕(または破砕されたタバコ細胞を含むタバコの試料を入手し)、検出を目的としてゲノムDNAを暴露することでタバコゲノムから直接DNAを得る当業者の能力を意味する。
「間接的」とは、標的または特定の参照DNA、即ち、特定の試料中のイベントの存在の指標となると本明細書に記載されている新規且つ固有の接合部を、タバコ細胞の破砕または破砕されたタバコ細胞を含むタバコの試料の入手といった直接的な方法以外の方法で得る当業者の能力を意味する。このような間接的な手段としては、標的配列に特異性をもって結合するように設計された特定のプローブまたはプライマーを用い、イベント中のヌクレオチド配列を増幅、あるいは測定する特徴づけことのできるDNAの増幅(即ち、アガロースまたはアクリルアミドゲル等の効果的なマトリクスを介して他のDNA配列から分離することで測定する)、あるいはアンプリコンの直接配列解析による特徴づけ、あるいはアンプリコンのベクターへのクローニングおよびこのようなベクター内に存在する挿入アンプリコンの直接シーケンシングが挙げられるが、これらに限定されるものではない。代わりに、トランスジェニックDNAがタバコ染色体に挿入された位置に対応し、イベントの定義に使用できるものに対応するタバコ染色体中のDNAのヌクレオチド配列を種々の方法でクローニングし、そして特定の試料または特定のタバコゲノム中の存在を同定し、特徴づける。このようなDNA配列を接合部配列と呼ぶ。これらは、挿入DNAとタバコゲノムとの接合点が配列中に含まれる限り、任意の長さの、挿入DNAおよび隣の(隣接する)タバコ染色体DNAである。配列番号1~19(例:6または9)(あるいは、少なくとも99.1、99.2、99.3、99.4、99.5、99.6、99.7、99.8%、例:100%、同一なそれらのホモログ)およびそれぞれの逆向きの相補鎖が、上記セグメント(および先に定義した少なくとも99%同一のホモログ)の代表的なものである。ここで同定した特定の配列は、イベントまたはそこに含まれるコンストラクトに固有に存在する。このような配列を直接配列解析、配列に結合したプローブの検出、または本明細書に記載の特定のアンプリコンのサイズまたは組成の観察によって同定し、、特定のタバコの生殖質またはゲノムに存在するおよび/またはタバコDNAを含む特定の生物学的試料に存在する場合、当該配列は当該試料中のイベントまたはそこに含まれるコンストラクトの存在の指標となる。隣接ゲノム配列(即ち、挿入トランスジェニックDNAの隣のDNA配列のタバコゲノムセグメント)には少しの変動が見られることが知られており、よって、少なくとも99%またはそれ以上(例えば、少なくとも99.1、99.2、99.3、99.4、99.5、99.6、99.7、99.8%、例:100%)の同一性という限定は、タバコゲノム間のこのような異形および多型を考慮したものである。
本発明のヌクレオチド配列(組み換え遺伝子)の位置/配向は、図23、27、31、35、および38に示されている。代表的なアンプリコンの配列番号1~19は図26、30、34、37および40に模式的に示されている。1種(例:配列番号6または9)または2種またはそれ以上のこれらヌクレオチド配列の試料中の存在は、当該試料がタバコ細胞または部分、よってタバコDNA(任意で、配列番号1~5、7~8、10~19のいずれか、およびそれに少なくとも99%同一な配列またはその完全な相補鎖)を含むとき、イベントの指標となる。
「誘導された」という単語を使用するときは、特定のDNA分子がタバコ植物ゲノム中にあるか、またはタバコ植物DNA中に検出可能に存在することを意図している。「検出可能に」とは、特定のDNA配列が増幅され、そのサイズおよび/または配列が特徴づけられるか、あるいはDNA配列解析によって明らかとなる能力を意味する。さらには、プローブが特定のDNA配列、即ち、標的DNA配列、に特異的に結合する能力、およびそれに続く、プローブの標的への結合を検出する能力も意味する。本発明の特定のDNAセグメントまたは標的DNAセグメントはイベントを含むタバコ内に存在する。
本発明のDNA分子は、挿入されたトランスジェニックイベントDNAおよびその隣にある、即ち、隣接する、挿入DNAの両端のタバコゲノムDNAのいずれかの末端の接合部に固有である、またはタバコ・イベント挿入DNAに固有である。これら分子は、本明細書に記載のプローブ、プライマー、場合によってはDNA配列解析を用いた方法によって解析された特定の試料中に存在する場合、試料中の一定量のイベント・タバコの存在の指標となる。タバコ・イベントDNAに固有のこのようなDNA分子は、種々の方法、固有のDNA分子に特異的に結合するように設計されたプローブ核酸分子の使用と、続く固有のDNAに対するこのようなプローブの結合の検出、およびプローブとして機能する少なくとも2種の異なるDNA分子(但し、このような分子の配列は上記プローブよりも特異性がいくらか低い)を用いた熱増幅方法によって同定および特徴づけることができる。当業者は、適切なハイブリダイゼーション条件下で特定の標的DNAをプローブまたはプライマーと接触させることが、プローブまたはプライマーの標的DNAセグメントへの結合をもたらすことを理解する。
本発明のDNA分子は、増幅可能なDNAの標的セグメントであってもよい。特定試料の増幅方法によって得られた、示された長さの1種以上のアンプリコンとして検出されたときは、このような試料中のイベントまたはそこに含まれるコンストラクトの存在の指標となり得る。このようなDNA分子またはポリヌクレオチドセグメントは、さらに本明細書および後の実施例で定義したように、配列番号6または9および所望により配列番号1~5、7~8、10~18および/または19、またはこれらに少なくとも99%同一な配列(上記参照)のヌクレオチド配列を有してもよい。プライマー分子および/またはプローブはキットの形状で、対照を含む必要な試薬と共に提供し、使用説明書と一緒に梱包することもできる。
本明細書で使用するプローブは、本明細書で定義したストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下において特定の標的DNAセグメント、即ち、試料中のイベントDNA内に存在し、その存在の指標となる固有のセグメント、に結合するという機能を果たすのに十分な長さのDNA分子またはポリヌクレオチドセグメントを含んでもよい。このようなプローブは、タバコ・イベントDNAにのみ存在する単一の接合部または他の新規配列のみ、または2種以上のこのような接合部セグメントに結合するように設計することができる。タバコDNAを含むと推定される試料からのこのようなプローブのDNA分子への結合の検出は、試料中のタバコ・イベントの存在の指標となる。
本イベントは複数の接合部を含むことから、複数の接合部に対する多重増幅を(即ち、ペア以上のプライマーを同時に使用して)実施することもできる。
プライマーは、特定のDNA標的セグメントを増幅する熱増幅反応に使用するための異なるオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドセグメントのペアを含んでもよい。ペア中の各プライマーは、増幅の目的とするDNAのセグメント内または近傍のDNAの幾分特異的なセグメントに結合するように設計される。プライマーは、核酸配列のポリメライゼーションにおける局所領域として機能するように結合し、1種または複数種のアンプリコン(DNAの増幅した標的セグメント)の産生がもたらされる。本発明においては、特定の生物学的試料中のタバコ・イベントDNAに固有のセグメントに結合し、本明細書に記載の接合部セグメントの1種または複数種を含む特定のアンプリコンを増幅するように設計されたプライマーの使用による、ポリメラーゼ反応の完了または停止後のそのようなアンプリコンの検出および/または特徴づけは、特定試料中のタバコ・イベント存在の指標となる。当業者は、当該増幅方法に慣れており、本明細書における増幅に関する具体的な記載は不要である。
本明細書における「プローブ」とは、単離された核酸配列であって、公知の検出可能な標識またはレポーター分子、例えば、放射性同位元素、リガンド、化学発光剤、蛍光発光剤、または酵素が取り付けられていてもよいものである。当該プローブは標的核酸の鎖、本発明においては、イベントを含む植物またはイベントDNAを含む試料由来のタバコDNA鎖に相補的である。本発明におけるプローブは、デオキシリボ核酸またはリボ核酸に限定されず、標的DNA配列に特異的に結合してイベントの存在の検出に使用することのできる、ポリアミドおよび他のプローブでもよい。
DNAプライマーは、プライマーと標的DNA鎖との間でハイブリッドを形成するために、相補的なイベントDNA鎖(標的DNA鎖)に核酸ハイブリダイゼーションによってアニーリングし、次にポリメラーゼ(例えば、DNAポリメラーゼ)によって、標的DNA鎖に沿って伸長される単離されたポリ核酸である。本発明のDNAプライマーペアまたはDNAプライマーセットは、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)または他の公知のポリ核酸増幅方法による標的核酸配列(即ち、イベントA3-29-305-17-09)の増幅に有用な2つのDNAプライマーである。
DNAプローブおよびDNAプライマーは、長さが少なくとも11核酸またはそれ以上、あるいは少なくとも18核酸またはそれ以上、少なくとも24核酸またはそれ以上、または少なくとも30核酸またはそれ以上(例:長さが11~100、15~100、20~100、30~100、11~50、15~50、20~50、30~50ヌクレオチド)でもよい。当該プローブおよびプライマーは、高いストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件下で標的配列に特異的にハイブリダイズするのに十分な長さとなるように選ばれる。好ましくは、本発明のプローブおよびプライマーは標的配列と完全な類似性を有する。しかし、標的配列とは異なるが、標的配列にハイブリダイズする能力を保持するプローブの設計は可能である(例えば、少なくとも1つのミスマッチ、2つのミスマッチ、3つのミスマッチ、4つのミスマッチ、5つのミスマッチまたはモードを含むもの、例:少なくとも300bpの配列中に少なくとも10個のミスマッチを有するもの)。
本願で開示した隣接ゲノムDNAおよびインサート(組み換え)配列に基づくプライマーおよびプローブは、公知の方法、例えば、再クローニングおよびそのようなDNA分子のシーケンシングによって、開示したDNA配列を確認(そして必要であれば修正)するために使用することができる。
特定の実施形態によると、本発明の核酸プローブおよびプライマーは、標的DNA分子(即ち、イベント)にストリンジェントな条件下でハイブリダイズする。任意の公知または公知でない核酸ハイブリダイゼーションまたは増幅方法を、試料中のトランスジェニック植物からDNAの存在を同定するために使用することができる。核酸セグメントまたはその断片とも呼ばれるポリ核酸分子は、特定の環境下で他の核酸分子に特異的にハイブリダイズすることができる。本明細書において、2つのポリ核酸分子は、2つの分子が逆平行の二本鎖核酸構造を形成可能な時に、互いに特異的にハイブリダイズすることができる。核酸分子は、互い完全な相補性を示すときに他の核酸分子の「相補鎖」となる。本明細書において、1つの分子の各ヌクレオチドが他の分子のヌクレオチドに対して相補的なとき、分子が「完全な相補性」を示すと言える。2つの分子は、少なくとも一般的な「低ストリンジェンシー」の条件下で互いにアニーリングした状態を保つのに十分な安定性をもってハイブリダイズすることができるとき、「最低限に相補的」と言える。同様に、分子が一般的な「高ストリンジェンシー」の条件下で互いにアニーリングした状態を保つのに十分な安定性をもってハイブリダイズすることができるとき、「相補的」であると言える。一般的なストリンジェンシーの条件は、Sambrook et al, 1989およびHaymes et al, Nucleic Acid Hybridization, A Practical Approach, IRL Press, Washington, DC (1985)に記載されている。よって、完全な相補性からの離脱も、当該離脱が分子の二本鎖構造の形成能を完全に排除しない限り許容される。核酸分子がプライマーまたはプローブとして働くためには、使用する特定の溶媒および塩濃度において、安定な二本鎖構造を形成するに足る十分な相補性を示す配列であればよい。
本明細書における実質的に相同な配列は、高ストリンジェンシーの条件下において比較する核酸配列の相補鎖に対して特異的にハイブリダイズする核酸配列である。DNAハイブリダイゼーションを促進する適切なストリンジェンシーの条件としては、例えば、6.0×塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム(SSC)中で約45℃、次に2.0×SSCで50°Cの洗浄が当業者に知られており、Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N.Y. (1989), 6.3.1-6.3.6に記載されている。例えば、洗浄工程の塩濃度は、低ストリンジェンシーの約2.0×SSCで50℃から高ストリンジェンシーの約0.2×SSCで50℃の中から選択することができる。さらに、洗浄工程の温度は低ストリンジェンシーの条件である室温、約22°C、から高ストリンジェンシーの条件である約65℃まで増加させることもできる。温度および塩の両方を変化させてもよく、また、温度または塩の一方を固定して他方を変化させてもよい。好ましい実施形態において、本発明のポリ核酸は、配列番号6または9、および所望により配列番号1~5、7~8、10~18および/または19に示した核酸分子、あるいはそれらの相補鎖または断片の1種または複数種と、(本明細書に記載または当業界で知られる)ストリンジェントな条件下で特異的にハイブリダイズすることができる。
使用可能なプローブおよびプライマーの具体例は、後述する実施例2に示されている。
標的DNA分子へのプローブのハイブリダイゼーションは、当業者に公知の任意の複数の方法によって検出することができ、蛍光タグ、放射性タグ、抗体に基づくタグ、蛍光タグおよび化学発光タグが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
(例えば、PCRによる)プライマーペアを用いた標的核酸配列の増幅において、「ストリンジェントな条件」は、DNA熱増幅反応において、プライマーペアが対応の野生型配列(またはその相補配列)を有するプライマーが結合し得る標的核酸配列にのみハイブリダイズし、好ましくは固有の増幅産物、即ちアンプリコンを産生する条件である。このような条件の具体例は、後述する実施例2に示されている。
「(標的配列)に特異的」という用語は、プローブまたはプライマーが、例えば、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で、イベントを含む試料中の標的配列にのみハイブリダイズする、あるいはイベントを構成しない配列への防ぐことのできないハイブリダイゼーションが(例えば、サイズ、配列等によって)容易に識別可能であることを表す。
本明細書における「増幅したDNA」または「アンプリコン」は、ポリ核酸テンプレートの一部を構成する標的ポリ核酸分子に対するポリ核酸増幅方法の産物である。
例えば、有性交雑によって得られたタバコ植物が本発明のイベントを含むか否か決定するために、タバコ植物組織試料から抽出したDNAを、イベントの異種挿入DNAに隣接する領域内のゲノムDNA配列から誘導し、ポリメラーゼによって挿入DNAの5’から3’の方向に伸長させた第1のプライマーを含むプライマーペアを用いてポリ核酸増殖方法に付すことができる。第2のプライマーは、異種挿入DNA分子から誘導し、ポリメラーゼによって、第1のプライマーを誘導した隣接ゲノムDNAの5’から3’の方向に伸長させる。
代わりに、インサートポリヌクレオチド配列全体を含むアンプリコンを産生するために、挿入異種DNAの両側のゲノム配列からプライマーペアを誘導することもできる。
挿入トランスジェニックDNAの隣の植物ゲノム配列から誘導したプライマーペアのメンバーは、挿入DNA配列から距離を置いた位置にあり、この距離は1ヌクレオチドベースペア~約20000ヌクレオチドベースペアの範囲となり得る。
「アンプリコン」という用語の使用は、DNA熱増幅反応において形成され得るプライマーダイマーを特異的に排除する。
実用的な理由から、サイズの範囲が限られた、例えば、サイズが100~1000ベースのアンプリコンを産生するプライマーを設計すべきである。より小さな(長さの短いポリヌクレオチドの)アンプリコンは、通常、熱増幅反応によってより高い信頼性で製造され、より短いサイクル時間を可能にし、そしてアガロースゲルで容易に分離および可視化されるか、あるいはエンドポイントTAQMAN(登録商標)様アッセイに適応させることができる。より小さなアンプリコンは、DNAアンプリコン検出のための当業界で知られた方法によって製造および検出することができる。さらに、プライマーペアを用いて産生したアンプリコンは、ベクターにクローニングし、増殖させて単離し、シーケンシングするか、あるいは、当業界で広く確立された方法によって直接シーケンシングする。また、プライマーは、タバコゲノムの小さな部分も(増幅によって)カバーするように設計しなければならない。このような小さな部分は、例え、他の遺伝的背景との交雑によってより長いゲノム配列が失われたとしても、イベントの同定に十分でなければならない。
本発明の教示に基づき使用可能な特異的なプライマーの一例が、後述する実施例2に示されている(例:配列番号27~47)。
ポリ核酸増幅は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を含む、種々のポリ核酸増幅方法の任意の方法によって達成することができる。増幅方法は公知であり、特に下記に記載されている。米国特許第4,683,195号および第4,683,202号明細書、およびPCR Protocols: A Guide to Methods and Applications, ed. Innis et al, Academic Press, San Diego, 1990。PCR増幅方法は、最大22kb(キロベース)のゲノムDNAおよび最大42kbのバクテリオファージDNAを増幅するように開発されている(Cheng et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:5695-5699, 1994)。これらの方法および当業界で公知の他のDNA増幅方法を本発明に使用することができる。
これら方法によって産生された指標となるアンプリコンは、複数の技術によって検出してもよい。
サンガーシーケンシングおよびナノポアベースシーケンシングは、後述する実施例の実施例2において非常に詳細に説明した。
他のこのような方法としては、遺伝的ビット解析(Genetic Bit Analysis)(Nikiforov, et al. Nucleic acid Res. 22:4167-4175, 1994)であり、ここでDNAオリゴヌクレオチドは、隣の隣接ゲノムDNA配列および挿入DNA配列に重なるように設計される。オリゴヌクレオチドをマイクロプレートのウェル内に固定する。目的の領域の(挿入配列内の1つのプライマーと、隣の隣接ゲノム配列の中の1つとを使用した)PCRの後、一本鎖PCR産物を固定化オリゴヌクレオチドにハイブリダイズさせて、DNAポリメラーゼおよび予測される次の塩基に特異的な標識ジデオキシヌクレオチド三リン酸(ddNTPs)を用いた一塩基伸長反応のテンプレートとして機能させる。読み取りは蛍光でも、ELISAをベースとするものでもよい。シグナルは、増幅、ハイブリダイゼーション、および一塩基伸長の成功によってもたらされた組み換え遺伝子/ゲノム配列の存在を示す。
別の方法は、Winge(Innov. Pharma. Tech. 00: 18-24, 2000)に記載のピロシーケンシング技術であるこの方法では、隣のゲノムDNAおよびインサートDNA接合部に重なるオリゴヌクレオチドを設計する。オリゴヌクレオチドを目的の領域の一本鎖PCR産物にハイブリダイズさせ(1つのプライマーが挿入配列で、1つが隣接ゲノム配列)、DNAポリメラーゼ、ATP、スルフリラーゼ、ルシフェラーゼ、アピラーゼ、アデノシン5’ホスホスルフェートおよびルシフェリンの存在下でインキュベートする。DNTPsを個別に添加し、その導入が光シグナルもたらし、それを測定する。光シグナルは、増幅、ハイブリダイゼーション、および単一または複数塩基の伸長の成功に基づく組み換え遺伝子/ゲノム配列の存在を示す。
Chen, et al.(Genome Res. 9:492- 498, 1999)に記載の蛍光偏光法は、本発明のアンプリコンの検出に使用可能な方法である。この方法を用いて、隣のゲノムDNAおよびインサートDNA接合部に重なるオリゴヌクレオチドを設計する。オリゴヌクレオチドを目的の領域の一本鎖PCR産物にハイブリダイズさせ(1つのプライマーが挿入DNA配列で、1つが隣接ゲノムDNA配列)、DNAポリメラーゼおよび蛍光ddNTPの存在下でインキュベートする。一塩基伸長はddNTPの取り込みをもたらす。取り込みは偏光の変化として蛍光光度計を用いて測定することができる。偏光の変化は、増幅、ハイブリダイゼーション、および単一塩基伸長の成功に基づく組み換え遺伝子/ゲノム配列の存在を示す。
Taqman(登録商標)(カリフォルニア州、フォスターシティー、PE Applied Biosystems社)は、DNA配列の存在の検出および定量のための方法として公表されており、製造者の提供する説明書から完全に理解できるものである。簡単に言うと、ゲノムの隣接部およびインサートDNA接合部に重なるFRETオリゴヌクレオチドプローブを設計する。FRETプローブおよびPCRプライマー(1つのプライマーが挿入DNA配列内で、1つが隣接ゲノムDNA配列内)を熱安定ポリメラーゼおよびdNTPsの存在下でサイクル化する。FRETプローブのハイブリダイゼーションは、FRETプローブ上のクエンチング部分からの蛍光部分の開裂と放出をもたらす。蛍光シグナルは、増幅およびハイブリダイゼーションの成功に基づく組み換え遺伝子/ゲノム配列の存在を示す。
分子ビーコンの配列検出における使用は、Tyangi, et al.(Nature Biotech.U:303-308, 1996)に記載されている。簡単に言うと、隣接ゲノムおよびインサートDNA接合部に重なるFRETオリゴヌクレオチドプローブを設計する。FRETプローブの固有の構造は、その蛍光部分とクエンチング部分とが近接した状態を保つ二次構造を含有するようにする。FRETプローブおよびPCRプライマー(1つのプライマーが挿入DNA配列内で、1つが隣接ゲノムDNA配列内)を熱安定ポリメラーゼおよびdNTPsの存在下でサイクル化する。PCR増幅の成功に続くFRETプローブの標的配列へのハイブリダイゼーションは、プローブの二次構造および蛍光部分とクエンチング部分との空間分離の除去をもたらす。そして蛍光シグナルが得られる。蛍光シグナルは、増幅およびハイブリダイゼーションの成功に基づく隣接/組み換え遺伝子インサート配列の存在を示す。
DNA増幅方法に基づくDNA検出キットは、標的DNAに特異的にハイブリダイズし、適切な反応条件下において指標となるアンプリコンを増幅するDNAプライマー分子を含む。キットは、アガロースゲルに基づく検出方法または指標となるアンプリコンを検出するための公知の任意の数の方法を提供してもよい。DNA検出キットは、本明細書に記載した組成物を用いて開発し、それを試料中のタバコ・イベントDNAの同定に有用でありイベントDNAを含むタバコ植物の育種方法に適用することもできる。
本発明は、イベントDNAを含むタバコ植物由来のDNAの存在を試料中から検出するためのプライマーまたはプローブとして使用可能な例示的なDNA分子を提供する。このようなプライマーまたはプローブは、標的核酸配列に特異的であり、それ故に本明細書に記載の方法によるタバコ・イベント核酸配列の同定に有用である。
上述したように、本発明のプローブおよびプライマーは、標的配列と完全な同一性を有してもよいが、標的配列とは異なるが、標的配列に優先的にハイブリダイズする能力を保持するプライマーおよびプローブの設計は可能である。核酸分子がプライマーまたはプローブとして機能するためには、使用する特定の溶媒および塩濃度において、安定な二本鎖構造を形成するに足る十分な相補性を示す配列であればよい。任意の公知の核酸ハイブリダイゼーションまたは増幅方法を、試料中のタバコ・イベントにおけるトランスジェニックDNAの存在を同定するために使用することができる。プローブおよびプライマーの長さは、通常、少なくとも約11ヌクレオチド、少なくとも約18ヌクレオチド、少なくとも約24ヌクレオチド、または少なくとも約30ヌクレオチドまたはそれ以上である。このようなプローブおよびプライマーは、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下において標的DNA配列に特異的にハイブリダイズする。
特定の態様において、プライマーまたはプローブの長さは、少なくとも15、少なくとも16、少なくとも17、少なくとも18、少なくとも19、少なくとも20、少なくとも21、少なくとも22、少なくとも23、少なくとも24、少なくとも25、少なくとも26、少なくとも27、少なくとも28、少なくとも29、少なくとも30、少なくとも31、少なくとも32、少なくとも33、少なくとも34、少なくとも35、少なくとも36、少なくとも37、少なくとも38、少なくとも39、または少なくとも40ヌクレオチドである(例:配列番号1~19に100%相補的である)。
一般的なストリンジェンシーの条件は、Sambrook et al, 1989およびHaymes et al, Nucleic Acid Hybridization, A Practical Approach, IRL Press, Washington, DC (1985)に記載されている。
熱増幅方法を含む当業者に知られる任意の数の方法を、本願で開示するDNA分子またはその断片の単離および操作に使用することができる。DNA分子またはその断片はまた、自動オリゴヌクレオチドシンセサイザーで一般的に実施される化学的手段による直接合成等の他の技術によっても得ることができる。したがって、本明細書で提供するDNA分子および対応するヌクレオチド配列は、種々の用途の中でも、タバコ・イベントの同定、タバコ・イベントを含む植物品種またはハイブリッドの選抜、試料中のトランスジェニックタバコ・イベント由来DNAの存在の検出、および試料中のタバコ・イベントまたはイベントを含むタバコ植物から誘導した植物部分の存在および/または不存在のモニタリングに有用である。
よって、本発明の一態様によると、改善された農業的性質を有する植物を製造する方法であって、
(a)イベントを含む植物を、育種プログラムおよび/または遺伝子組み換えおよび/またはゲノム編集に付し、
(b)改善された農業的性質を示す植物を選抜する、
ことを含む方法が提供される。
トランスジェニック形質転換およびゲノム編集技術は、当業者に広く知られている。同定に使用する技術にかかわらず、一旦、プロコラーゲン発現子孫が同定されると、このような植物は、その発現を最大にする条件下で栽培される。核酸またはタンパク質プローブ(例:抗体)を用いて外因性mRNAおよび/またはポリペプチドの存在を確定することで、形質転換植物によってもたらされる子孫も選抜することが可能である。後者のアプローチは、(例えば、分画した植物抽出物のプロービングによって)発現ポリペプチド成分の局在化を可能にし、よって、正しいプロセッシングおよびアセンブリを実証する。
このような植物の栽培に続き、典型的にはプロコラーゲンを収穫する。成熟した植物組織/細胞を収穫し、そして当業界で知られる任意の生化学的手法を用いてプロコラーゲン分子を単離する。
よって、本発明の一態様によると、
(a)イベントを含む植物を栽培し、
(b)前記植物からプロコラーゲンを単離する
ことを含む、プロコラーゲンの製造方法が提供される。
本明細書に記載の方法によって得ることができるプロコラーゲンも提供する。
選抜した栽培品種の要求に応じて植物を生育させることができる点に留意されたい。例えば、本発明者らは、イベントを含み、且つ12~36℃の温度範囲で高収率プロコラーゲン産生(上述した通り、例えば、60mg/植物超)が可能なハイブリッドを作製することができた。
従って、本発明の実施形態は、プロコラーゲンの精製方法も提供する。
当該方法は、プロコラーゲン調製物(単離プロコラーゲン産物)を提供し、プロコラーゲンを精製する。
プロコラーゲンは、当業界で知られる任意のタンパク質精製技術を用いて、完全に精製しても、部分精製でもよい。このような方法は、典型的にはサイズ、電荷または結合親和性による精製である。
一実施形態によると、プロコラーゲンは、プロコラーゲン含有組成物に含まれ、その少なくとも0.1%、少なくとも0.25%、少なくとも0.5%、少なくとも1%、少なくとも2.5%、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも99%または100%がプロコラーゲンである。プロコラーゲン組成物に含まれる他の成分に特に限定はないが、コラーゲン、ヒアルロン酸、アルギン酸塩、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、酸化セルロース、セルロースウイスカーズおよびでんぷんが挙げられる。
本明細書における「精製」とは、天然の環境または組み換えホスト内の蓄積部位からタンパク質と単離することを意味する。小分子からの分離は、典型的には、セルロースメンブランなどを用いる透析によって行う。ゲルろ過クロマトグラフィーは、より排除性の高い技術として典型的には使用される。代わりに、または追加として、硫酸アンモニウム等による、典型的にはタンパク質精製、例えば、フィブリノーゲンの沈殿、に使用する塩析を用いる。さらに代わりに、または追加として、イオン交換クロマトグラフィーを用い、プロコラーゲンをその正味電荷に基づき分離する。アフィニティークロマトグラフィーも目的タンパク質の単離のための強力なアプローチである。より具体的には、抗体を用いるか、または特定の化学基に対するタンパク質の天然の引力に基づく親和性結合方法である。
本発明のプロコラーゲンを精製または半精製するための例示的な方法は、後述する実施例に詳細に記載する。
プロコラーゲンはさらにコラーゲンに処理されてもよい。
本明細書における「コラーゲン」は、三重らせん構造を有し、且つ繰り返しGly-X-Yトリプレット(但し、XおよびYは任意のアミノ酸でよいが、多くの場合、イミノ酸、即ち、プロリンおよびヒドロキシプロリンである)を含むポリペプチドに関連する。本発明によると、コラーゲンはNプロペプチドおよびCプロペプチドを除いたI型コラーゲンである。
当該コラーゲンは、テロコラーゲンまたはアテロコラーゲンでもよい。
一実施形態によれば、本発明のコラーゲンはテロペプチドを十分に含んでおり、適切な条件下で原線維を形成することができるようになっている。
従って、例えば、コラーゲンはアテロコラーゲン、テロコラーゲン又はプロコラーゲンとすることができる。
本明細書で使用する「アテロコラーゲン」という用語は、プロコラーゲンに通常含まれるN末端及びC末端プロペプチドの両方を欠いているが、適切な条件下で原線維を形成することができるようにテロペプチドを十分に含むコラーゲン分子を意味する。
本明細書で使用する「テロコラーゲン」という用語は、プロコラーゲンに通常含まれるN末端及びC末端プロペプチドの両方を欠いているが、テロペプチドを含むコラーゲン分子を意味する。線維性コラーゲンのテロペプチドは、天然のN/Cプロテイナーゼによる消化後のN末端及びC末端プロペプチドのレムナントである。
コラーゲンを含む組み換えプロペプチドまたはテロペプチドを正しく開裂することのできるプロテアーゼは当業界で知られている。これらにはある種の植物由来プロテアーゼ、例えばフィシン(EC 3.4.22.3)、およびある種の細菌由来プロテアーゼ、例えばスブチリシン(EC 3.4.21.62)やニュートラーゼ(neutrase)が挙げられる。
プロコラーゲンまたはテロコラーゲンを、プロテアーゼがプロペプチドまたはテロペプチドを開裂できる条件下でプロテアーゼと接触させる。典型的には、選択した特定のプロテアーゼに基づき条件を決定する。よって、例えば、プロコラーゲンをプロテアーゼと共に最大15時間、濃度1~25mg/mlおよび温度約10~20℃の条件でインキュベートすることができる。
プロテアーゼ消化に続き、作製したアテロコラーゲンを、例えば、WO2009/053985に記載のように塩析でさらに精製して、最終産物を、植物または植物細胞から作製したプロコラーゲンをニュートラーゼ、スブチリシン、フィシンおよび組み換えヒトトリプシンからなる群より選んだプロテアーゼによって処理したアテロコラーゲンの精製組成物とし、それを当業界で公知の方法(例:クーマシー染色、ウエスタン解析等によるサイズの解析)で解析する。
精製に続き、アテロコラーゲンに酸性溶液(例:10mMのHCl)を添加して再可溶化してもよい。このような酸性溶液は精製アテロコラーゲンの保存に有用である。
例えば、フィシンによる消化に続き、アテロコラーゲンは、上記酸性溶液の中和の際に原繊維を形成する能力を維持している。一実施形態によると、本発明の方法によって作製した精製および再可溶化したアテロコラーゲンの少なくとも70%が原繊維を形成可能である。一実施形態によると、本発明の方法によって作製した精製および再可溶化したアテロコラーゲンの少なくとも90%が原繊維を形成可能である。
原繊維形成能は、作製したアテロコラーゲンが医薬用途に有用であることを示し、医薬用途としては、美容整形、火傷患者の治療補助、骨再生および広範にわたる歯科、整形外科および外科的目的が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
他の実施形態において、コラーゲンは、上述した複数の種類のコラーゲンおよび/またはプロコラーゲンの混合物である。
製造方法にかかわらず、一度プロコラーゲンまたはコラーゲンを入手したら、対象にそのまま、または医薬組成物として、または医療機器によって投与することができる。
本明細書で使用される「医薬組成物」とは、本明細書の記載した1種または複数種の活性材料と共に、生理学的に適切な担体や賦形剤等の他の化学成分を含む、製剤を意味する。医薬組成物の目的は、生物への活性材料(例:プロコラーゲン)の投与を容易にすることである。
本明細書では、用語「活性材料」は、意図する生物学的効果(即ち、創傷治癒の促進および線維症の治療)を担うプロコラーゲンまたはコラーゲンである。
以下、互換的に使用することができる「生理学的に許容し得る担体」と「薬学的に許容し得る担体」という語句は、生物に対して大きな刺激を引き起こさず、投与された化合物の生物活性及び特性を無効にしない担体又は希釈剤を意味する。アジュバントはこれらの語句に含まれる。
本明細書において、「賦形剤」は、医薬組成物に添加されて本発明の有効成分の投与をさらに容易にする、不活性な物質を指す。
薬剤の処方および投与のための技術は“Remington’s Pharmaceutical Sciences” Mack Publishing Co., Easton, PAの最新版に見出すことが可能であり、その内容は、本記載をもって本願に組み込まれたものとする。
医薬組成物は単位剤形に処方することができる。このような形状においては、製剤は、適量の、例えば単回投与に適した、活性材料を含む単位投与量に細分する。単位剤形はパッケージ化された製剤でもよく、パッケージには個別の量の製剤、例えば、粘着包帯、非粘着性の包帯、ふき取りシート(wipe)、乳児用ふき取りシート(baby wipe)、ガーゼ、パッドおよび衛生用パッドを含む。
本発明の医薬組成物は、局所的に適用する、例えば、対象の組織領域(例:傷)への組成物の直接投与を行ってもよい。医薬組成物の投与の適切な経路としては、例えば、局所(例:皮膚、毛髪、爪、頭皮等の角質組織)、皮下、粘膜(例:校内、膣内、眼内、筋肉内への投与が挙げられる。
本発明の医薬組成物は、活性材料および生理学的に許容される担体を含む組成物を注射によって投与することもできる。局所投与のためには、組成物を傷および/または傷ついた組織の周りの健康な組織(例:皮膚)、あるいはその両方、例えば、皮下、に注射することができる。
本発明の医薬組成物は当業界で公知の方法、例えば、公知の混合、溶解、顆粒化、糖衣化、湿式粉砕、乳状化、カプセル化、捕捉化または凍結乾燥のための工程によって製造することができる。
活性材料は、適切なベヒクル、例えば、滅菌済み、パイロジェンフリーの水性溶液で使用前に構成することのできる粉末状でもよい。
本発明にしたがって使用する医薬組成物は、活性材料を製剤にする工程を容易にする、賦形剤および補助剤を含む生理学的に許容される担体の1種または複数種を用いて公知の方法で処方することができる。正しい処方は選択する投与方法に依存する。
治療的有効量の決定は、特に本明細書の詳細の開示に基づけば、当業者の能力の範囲内である。治療は、例えば、大量の傷組織が形成される前(傷ついた組織に繊維芽細胞が招集される前など)に実施することができる。しかし、本発明は、任意の他の治癒段階でプロコラーゲンまたはコラーゲンを投与することも想定する。
本発明の方法に使用する任意の製剤において、治療的有効量または投与量は、初めにin vitroアッセイによって概算することができる。さらに投与量は、所望の濃度または力価を達成するように、組織培養系または動物モデルで処方することもできる。動物モデルは投与基準を確立するために使用してもよい。例えば、糖尿病のラットまたはマウスの創傷モデルを使用することができる[Galeano et al., Diabetes. (2004) 53(9):2509-17]。還流と生存といった評価項目以外にも、組織学的および機能的な基準を、種々のパラメーターの効能を求めて、最適な効率を達成するために使用することができる。
このような情報は、ヒトに有用な投与量をより正確に決定するために使用することができる。
本明細書に記載のペプチドの毒性および治療的有効性は、培養細胞または実験動物に対する標準的な薬学的手法によって決定することができる。このようなin vitroおよび培養細胞アッセイおよび動物実験で得られるデータは、ヒトに用いる投与量の範囲を設計するために使用することができる。投与量は、使用する投与形態および用いる投与経路によって変化しうる。正確な処方、投与経路および投与量は、患者の状態を鑑みて個別の医師が選択することができる(例えば、Fingl et al., 1975 (1975), "The Pharmacological Basis of Therapeutics," Ch. 1, p.1.参照)。
病状の重症度(例:傷または痣の面積、深さおよび程度)および皮膚の反応性に基づき、投与は単回でも複数回でもよく、治療の日程は数日から数週間、または治療が見られるまで、または病状の消失が達成されるまでにわたる。例示的な実施形態においては、本発明の医薬組成物は少なくとも1日1回投与する。
組成物の投与量は、当然のことながら、治療を受ける対象、傷の重症度、投与方法、担当医の判断等に依存する。
本発明の組成物は、所望により、活性成分を含む1種以上の単位剤形を含むことが可能なFDA承認キット等のパック又はディスペンサーデバイスとして提供することができる。パックは、例えば、ブリスターパック等の金属又はプラスチック箔を含むことができる。パック又はディスペンサーデバイスには投与用説明書を添付することができる。パック又はディスペンサーには、医薬品の製造、使用又は販売を規制する政府機関によって定められた形式の容器に関連する通知を添付することもでき、この通知は、組成物の形態やヒト又は動物への投与に関する機関による承認を反映している。このような通知は、例えば、処方薬に関して米国食品医薬品局によって承認された標識、又は承認された製品の添付文書に関するものとすることができる。上で更に詳述したように、適合性のある医薬担体で処方した本発明の調製物を含む組成物を調製し、適切な容器に入れ、示された病態の治療用に標識することもできる。
本発明の医薬組成物はin vivoで使用されるため、組成物は高純度であり且つ有害になり得る汚染物を含まない、例えば、少なくとも国際食品(National Food)(NF)グレードであり、通常は少なくとも解析グレードであり、好ましくは医薬グレードである。与えられた化合物はその使用前に合成されていなければならないが、この限りにおいて、このような合成またはその後の精製は、合成または精製の過程において使用され得る任意の汚染し得る毒性物質を実質的に含まない製品をもたらすことが好ましい。
治療効果を高めるために、本発明の医薬組成物に追加の薬剤を加えてもよい。傷の治癒の促進、繊維症の治療および/または血管新生の促進のための薬剤をプロコラーゲンまたはコラーゲンと共に単一の組成物(例:単一の容器に)に処方することができる。あるいは所望により、個別の容器に入れるか、製造品に加えて、使用説明書を添付する。このような薬剤としては、以下が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
細胞外マトリクス成分(例:ビトロネクチン、ラミニン、コラーゲン、エラスチン)、成長因子(例:FGF1、FGF2、IGF1、IGF2、PDGF、EGF、KGF、HGF、VEGF、SDF-1、GM-CSF、CSF、G-CSF、TGFalpha、TGF beta、NGF、PDWHFおよびECGF)、
低酸素誘導因子(例:HIF-1アルファとベータおよびHIF-2)、
ホルモン(例:インスリン、成長ホルモン(GH)、CRH、レプチン、プロラクチン、オキサンドロロンおよびTSH)、
血管新生因子(例:アンジオゲニンおよびアンジオポイエチン)、
凝固因子および抗凝固因子(例:第I因子、第XIII因子、組織因子、カルシウム、vWF、タンパク質C、タンパク質S、タンパク質Z、フィブリノネクチン、アンチトロンビン、ヘパリン、プラスミノーゲン、低分子量ヘパリン(クレキサン(Clixan))、高分子量キニノーゲン(HMWK)、プレカリクレイン、プラスミノーゲンアクチベーターインヒビター1(PAI1)、プラスミノーゲンアクチベーターインヒビター2(PAI2)、ウロキナーゼ、トロンボモジュリン、組織プラスミノーゲンアクチベーター(tPA)、アルファ2-アンチプラスミンおよびタンパク質Z関連プロテアーゼ阻害剤(ZPI))、
サイトカイン(IL-1アルファ、IL-1ベータ、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、IL-9、IL-10、IL-11、IL-12、IL-13およびIFNアルファ、IFNベータおよびIFNガンマ)、
骨形成タンパク質(BMPs)、
ケモカイン(例:MCP-1またはCCL2)、
酵素(例:エンドグリコシダーゼ、エクソグリコシダーゼ、エンドヌークレアーゼ、エクソエンドヌークレアーゼ、ペプチダーゼ、リパーゼ、オキシダーゼ、デカルボキシラーゼ、ヒドラーゼ、コンドロイチナーゼ、コンドロイチナーゼABC、コンドロイチナーゼAC、ヒアルロニダーゼ、ケラタナーゼ、ヘパラナーゼ、ヘパラナーゼ・スプライス・バリアント、コラーゲナーゼ、トリプシン、カタラーゼ)、
神経伝達物質(例:アセチルコリンおよびモノアミン)、神経ペプチド(例:物質P)、
ビタミン(例:D-ビオチン、塩化コリン、葉酸、ミオイノシトール、ナイアシンアミド、D-パントテン酸、カルシウム塩、ピリドキサールHCl、ピロドキシンHCl、リボフラビン、チアミンHCl、ビタミンB12、ビタミンE、ビタミンC、ビタミンD、ビタミンB1-6、ビタミンK、ビタミンAおよびビタミンPP)、
炭水化物(例:グルコース、マンノース、マルトースおよび果糖といった単糖/二糖/多糖類)、
イオン類、キレート化剤(例:Feキレート化剤、Caキレート化剤)、
抗酸化剤(例:ビタミンE、ケルセチン、スーパーオキシドスキャベンジャー、スーパーオキシドジスムターゼ、Hスキャベンジャー、フリーラジカルスキャベンジャー、Feスキャベンジャー)、
脂肪酸(例:トリグリセリド、リン脂質、コレステロール、遊離脂肪酸および非遊離脂肪酸、脂肪アルコール、リノレイン酸、オレイン酸およびリポ酸)、
抗体(例:ペニシリン、セファロスポリンおよびテトラサイクリン)、
鎮痛剤、麻酔剤、抗細菌剤、抗酵母剤、抗真菌剤、抗ウイルス剤、プロバイオティック薬剤、抗原虫剤、鎮痒薬、抗皮膚炎薬、制吐薬、抗炎症薬、抗角化症薬(antihyperkeratolyic agents)、発汗抑制剤、抗乾癬薬、抗脂漏薬、抗ヒスタミン薬、
アミノ酸(例:必須および非必須アミノ酸、特にグルタミンおよびアルギニン)、
硫酸塩(例:硫酸カルシウム)、
ステロイド(例:アンドロゲン、エストロゲン、プロゲスターゲン、グルココルチコイドおよびミネラルコルチコイド)、カテコールアミン(例:エプネフリンおよびノルエピネフリン)、ヌクレオシドおよびヌクレオチド(例:プリンおよびピリミジン)、
プロスタグランジン(例:プロスタグランジンE2)、ロイコトリエン、エリスロポイエチン(例:トロンボポイエチン)、プロテオグリカン(例:ヘパラン硫酸、ケラタン硫酸)、
ヒドロキシアパタイト(例:ヒドロキシアパタイト(Ca10(PO(OH)))、
ハプトグロブリン(Hp1-1、Hp2-2およびHp1-2)、
スーパーオキシドジスムーターゼ(例:SOD1/2/3)、
一酸化窒素、一酸化窒素ドナー(例:ニトロプルシド、米国、ミズーリ-州、セントルイス、Sigma Aldrich)、
グルタチオンペルオキシダーゼ、水和化合物(例:バソプレシン)、
細胞(例:血小板)、細胞培地(例:M199、DMEM/F12、RPMI、イスコーブ)、
血清血清(例:ヒト血清、ウシ胎仔血清、ウシ胎仔血清)、
バッファー(例:HEPES、重炭酸ナトリウム)、洗浄剤(例:Tween)、殺菌剤、
ハーブ類、果物抽出物、野菜抽出物(例:キャベツ、キュウリ)、花抽出物、植物抽出物、
フラビノイド(例:ザクロジュース)、スパイス、葉類(例:緑茶、カモミール)、ポリフェノール(例:赤ワイン)、はちみつ、レクチン、
微粒子、ナノ粒子(リポソーム)、ミセル、炭酸カルシウム(CaCO、例:沈殿炭酸カルシウム、粉砕した炭酸カルシウム、アルバカー(albacar)、PCC、GCC)、カルサイト、石灰岩、大理石粉末、石灰岩粉末、石灰およびチョーク(例:白墨、シャンパーニュ産チョーク、フランス産チョーク)。
本組成物は、水素、アルキル基、アリール基、ハロゲン、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アシル基、カルボキシル基、カルボアミド基、スルフォンアミド基、アミノアシル基、アミド基、アミノ基、ニトロ基、有機セレン化合物、炭化水素および環状炭化水素を含む、原料、物質、元素または材料をさらに含んでもよい。
本組成物は他の物質、例えば、過酸化ベンゾイル、血管収縮剤、血管拡張剤、サリチル酸、レチノイン酸、アザライン酸、乳酸、グリコール酸、ピルビン酸、タンニン、ベンジリデン樟脳(benzlidenecamphor)およびその誘導体、アルファヒドロキシイソ界面活性剤(alpha hydroxyis, surfactants)と組み合わせてもよい。
本発明のいくつかの実施形態における組成物は、ポリエチレングリコール(例:PEG、SE-PEG)と生体共役反応により結合してもよい。ポリエチレングリコールは、活性材料の(例:プロテアーゼ活性に対する)安定性および/または(例:血液、消化液等の生物流体中の)溶解性を保持しながら、その生物活性を保存し、半減期を延ばすことができる。
本発明の組成物は、パテ、軟膏、吸入剤、織/不織パッド、包帯、スポンジ、ゲルまたはハイドロゲルに処方する(例えば、ゼラチンやヒアルロン酸と共に処方する)、あるいはポリアクリレートまたはオレオゲル(例:水とユーセリンで作られたもの)を基材として処方することもできる。
水相および油相の両方を含むオレオゲルは、具体的には、羊毛蝋アルコールとパラフィンの主成分とするユーセリヌム・アンヒドリクム(Eucerinum anhydricum)に基づくものであり、その水のパーセンテージおよび主原料は異なってもよい。さらに粘度に影響する追加の親油性成分、例えば、グリセリン、種々の鎖長さのポリエチレングリコール(例:PEG400)、アーモンド油等の植物油、液状パラフィン、中性油等を添加してもよい。本発明のハイドロゲルはゲル形成剤と水を用いて製造することができ、ゲル形成剤は、特にセルロースエステル等のセルロース誘導体およびヒドロキシエチルヒドロキシプロピル誘導体(例:チロース)等のエーテルといった天然の産物、あるいはカルボポールやカルボマー等(例:P934、P940、P941)のポリアクリル酸誘導体といった合成製品からも選択される。これらは公知の規定に基づき、アルコール懸濁液にゲル形成用基材を添加することで製造または重合することができる。
ゲル中のプロコラーゲンの例示的な量としては、ゲル100g当たり0.01~30g、ゲル100g当たり0.01~10g、ゲル100g当たり0.01~8g、ゲル100g当たり0.1~5gが挙げられる。
さらに、本発明の本態様における医薬組成物は、皮膚科学的に許容される担体も含む。
「皮膚科学的に許容される担体」という表現は、皮膚、即ち、角質組織、への局所投与に適した担体であって、優れた審美的特性を有し、本発明の活性剤および任意の他の成分と共存可能であり、且つ哺乳類にとって安全で毒性のないものを示す。
活性剤の経皮的吸収を増強するためには、1種または複数の種様々な薬剤を医薬組成物に添加することができる。このような薬剤としては、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセタミド、ジメチルホルムアミド、界面活性剤、アゾン、アルコール、アセトン、プロピレングリコールおよびポリエチレングリコールが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の組成物に使用する担体は、広範囲にわたる形態をとることができる。具体例には乳状担体が含まれ、このような担体としてはo/w型、w/o型、w/o/w型およびo/w/シリコーン型のエマルション、クリーム、軟膏、水溶液、ローション、石鹸、ペースト、エマルション、ゲル、スプレー、フォーム、またはエアゾールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。当業者には理解されるように、組成部中の成分の水溶解性/分散性に応じて、与えられ成分は主としては水相または油/シリコーン相に分配される。
本発明におけるエマルションは、通常、薬学的に効果的な量の本願で開示する薬剤と、脂質または油とを含む。脂質および油は動物、植物、または石油由来でもよいし、天然または合成(即ち、人の製造したもの)でもよい。適切な乳状化剤の例は、例えば、米国特許第3,755,560号(1973年8月28日にDickert, et al.に付与)、米国特許第4,421,769号(1983年12月20日にDixon, et al.に付与)、およびMcCutcheon's Detergents and Emulsifiers, North American Edition, pages 317-324 (1986)に記載されており、各文献の開示は本参照をもって本明細書に援用する。
エマルションは、角質組織に投与したときの泡立ちを最小に抑えるための消泡剤をさらに含んでもよい。消泡剤としては、高分子量シリコーンおよびこのような目的で当業界で使用される他の材料が挙げられる。
o/w型エマルションを含む適切な担体の例は、米国特許第5,073,371(Turner, D. J. et al.に対して1991年12月17日に発行)および米国特許第5,073,372(Turner, D. J. et al.に対して1991年12月17日に発行)に記載されており、各文献の開示は本参照をもって本明細書に援用する。構造化剤、親水性界面活性剤および水を含む特に好ましいo/w型エマルションについては後述する。
好ましいo/w型エマルションは、液晶ゲル網目構造の形成を補助する構造化剤を含む。論理によって縛られるものではないが、構造化剤は組成物にレオロジー特性を付与するのを補助し、組成物の安定性に貢献する。構造化剤は乳状化剤または界面活性剤としても機能し得る。
多種にわたるアニオン界面活性剤も本発明に使用することができる。例えば、米国特許第3,929,678号(Laughlin et al.に対して1975年12月30日に発行)を参照。当文献の開示は本参照をもって本明細書に援用する。さらに両性又は双性界面活性剤も本発明に使用することができる。
本発明の医薬組成物は、製薬および化粧業界において皮膚への投与に使用される任意の種々の形態に処方することが可能であり、このような形態としては後述する溶液、ローション、スプレー、クリーム、軟膏、膏薬、ゲル、油、洗浄剤が挙げられる。
本発明の医薬または化粧用組成物は、処置した皮膚部分に残り、容易に蒸発せず、および/または水ですすいでも容易には除去されず、石鹸、クレンザーおよび/またはシャンプーの補助によって除去可能にするために十分な粘性を示すように処方してもよい。
上記性質を有する組成物は当業者によく知られており、Remington's Pharmaceutical Sciences, 1990 (supra)、およびPharmaceutical Dosage Forms and Drug Delivery Systems, 6th ed., Williams & Wilkins (1995)に詳細に記載されている。
本発明の局所用組成物としては、ローションおよびクリームが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、これらは皮膚科学的に許容される保湿剤を含んでもよい。本明細書における「保湿剤」とは、乾燥の予防または緩和に有用であるだけでなく、防止にも有用な材料を意味する。種々の適切な保湿剤が知られており、本発明において使用することができる。例えば、Sagarin, Cosmetics, Science and Technology, 2nd Edition, Vol. 1, pp. 3243 (1972)を参照されたい。当該文献には保湿剤として適切な材料が数多く例示されており、本参照をもってそれを本明細書に援用する。好ましい保湿剤はグリセリンである。
本発明におけるローションおよびクリームは、通常、溶液担体系(solution carrier system)および1種以上の保湿剤を含む。
本発明の局所投与する医薬または化粧用組成物には、例えば、医薬または化粧用組成物に香りや皮膚栄養因子を追加するために追加成分を添加してもよい。
このような成分は、ヒト角質組織における使用に適当として、健全な医薬判断の範囲内で、毒性、不適応、不安定、アレルギー応答を誘導しないものから選択されたものである。さらにこのような任意の成分は、本初性の活性化合物の利点を許容できない程に変化させない限り、有用である。
CTFA Cosmetic Ingredient Handbook, Second Edition (1992)は、本発明の組成物における使用に適した、スキンケア業界で使用される広範囲にわたる、非限定的な化粧材料を開示する。このような材料の分類の例としては、研磨剤、吸収剤、香料といった審美成分、顔料、色素/着色剤、エッセンシャルオイル、皮膚感覚惹起剤、収れん剤(例:丁子油、メントール、カンファー、ユーカリオイル、オイゲノール、乳酸メンチルエステル、ウィッチヘーゼル蒸留物)、抗ニキビ薬、固結防止剤、消泡剤、抗微生物剤(例:ヨードプロピルブチルカルバメート)、抗酸化剤、バインダー、生物学的添加剤、緩衝剤、嵩高剤、キレート化剤、化学添加物、着色剤、化粧用収れん剤、化粧用殺生物剤、変性剤、医薬用収れん剤、外用鎮痛剤、組成物のフィルム形成能および持続性を補助するためのフィルム形成剤または材料(例:ポリマー)(例:エイコセンとビニルピロリドンとの共重合体)、乳白剤、pH調節剤、推進薬、還元剤、捕捉剤、皮膚調整剤(例:多目的および閉塞性の浸潤剤)、皮膚沈静化および/または治癒剤(例:パンテノールおよびエチルパンテノールなどの誘導体)、アロエベラ、パントテン酸およびその誘導体、アラントイン、ビサボロールおよびグリチルリチン酸二カリウム(dipotassium glycyffhizinate)、皮膚処置剤、増粘剤、およびビタミンとその誘導体が挙げられる。
本発明のプロコラーゲンは、化粧品会社がすでに開発したまたは開発中の製品に導入することができる。化粧品会社としては、エスティーローダー、ヘレナルビンスタインおよびロレアルが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の医薬または化粧用組成物は直接皮膚に投与することができる。代わりに、当業界で知られている種々の経皮薬剤送達システム、例えば、時間に応じて組成物を皮膚に報酬する経皮パッチ、を用いた正常な皮膚投与によって送達することもできる。当業界で知られている他の薬剤送達システムとしては、加圧エアロゾルボトル、イオン泳動または音波泳動が挙げられる。イオン泳動は、皮膚の透過性を高め、経皮送達を容易にするために使用される。米国特許第5,667,487号および第5,658,247号は、皮膚を介した治療薬の超音波-イオン泳動仲介移動に適したイオン音波装置(ionosonic apparatus)を開示する。代わりに、または加えて、リポソームまたはミセルを送達ベヒクルとして使用することもできる。
頭皮に傷や虚血が生じる場合もあるため、本発明の医薬組成物は、頭皮および毛髪に対する使用に適した保湿剤、界面活性剤および/またはコンディショナーをさらに含んでもよい。
保湿剤としては、鉱物油、鉱油等の炭化水素油およびワックス、オリーブ油、パーム油、ひまし油、コーン油、ダイズ油等の植物性および動物性の油および脂肪、ラノリン、ラノリン油、ラノリンワックス、ラノリンアルコール等のラノリンおよびその誘導体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。他の保湿剤としては、ミリスチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、パルミチン酸といった炭素原子数10~20の脂肪酸のエステル、具体的には、ミリスチン酸メチル、ミリスチン酸プロピル、ミリスチン酸ブチル、ステアリン酸プロピル、イソステアリン酸プロピル、パルミチン酸プロピル等が挙げられる。他の保湿剤としては、ステアリン酸、ミリスチン酸、ラウリル酸、イソステアリン酸、パルミチン酸といった炭素原子数10~20の脂肪酸が挙げられる。保湿剤としては、セチルアルコール、ミリスチルアルコール、ラウリルアルコール、イソスステアリルアルコール、ステアリルアルコール等といった炭素原子数10~20の脂肪アルコールもさらに挙げられる。
保湿剤/界面活性剤は、毛髪に使用するための本発明の医薬組成物を処方する際に使用することが好ましい。
界面活性剤の具体例としては、親水性のアルキレンオキシド、ポリエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、ポリエチレンオキシドまたはポリエチレングリコールと縮合可能な遊離反応性水素を有する疎水性のアルキル、アルケンまたはアルキル芳香族官能基のポリオキシアルキレンオキシド(spolyoxyalkylene oxide)縮合産物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。特に効果的なものは、オクチルフェノールと約7から約13モルのエチレンオキシドとの縮合産物である、Rohm & Haas Companyが販売する商標TRITON 100(登録商標)シリーズの製品である。
香料、安定化剤、染料、抗微生物剤、抗細菌剤、抗凝固剤、紫外線吸収剤等の他の材料も、毛髪への使用用の本発明の組成物に含まれている。
毛髪への使用用の本発明の組成物を安定化し、所望により増粘のために、酸加水分解に安定なコンディショナー剤、例えば少なくとも1種の四級アンモニア部分をエトキシル化モナカット(monoquat)と共に有するシリコーン化合物、も使用されることが好ましい。
組成物の審美的性質を高め、組成物の毛髪への適用を容易にするために、任意の増粘剤が含まれてもよい。例示的な増粘剤としては、メチルセルロース、ヒドロキシブチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロース、ジ(水素化タロウ)フタル酸アミド、架橋マレイン酸無水物-メチルビニルエーテル共重合体、グアーガム、キサンタンガムおよびアラビアゴムが挙げられる。
コンディショナー組成物の担体は大部分が水であるが、組成物の製造を容易にする、または粘度の調整といった審美的性質の付与を目的として、有機溶媒を含めることもできる。適切な溶媒としては、エチルアルコールおよびイソプロピルアルコール等の低級アルコール、2-ブトキシエタノール、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールおよびジエチレングリコールモノエチルエーテルまたはモノメチルエーテル等のグリコールエーテル、これらの混合物が挙げられる。
不透明なコンディショナーに使用することのできる、本発明を限定することのない調整剤としては、ステアリルトリメチルアンモニウムクロリド、ベヘントリメチルアンモニウムクロリド、セトリモニウムブロミド、ソイトリモニウムクロリド、タロウトリモニウムクロリド、二水素化タロウジメチルアンモニウムクロリド、ベヘントリメチルアンモニウムメトスルフェート、Peg-2オレアンモニウムクロリド、二水素化タロウジメチルアンモニウムブロミド、二水素化タロウジメチルアンモニウムメトスルフェート、パルミチルトリメチルアンモニウムクロリド、水素化タロウトリメチルアンモニウムクロリド、水素化タロウトリメチルアンモニウムブロミド、ジセチルジメチルアンモニウムクロリド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロリド、ジパルミチジメチルアンモニウムクロリド、水素化タロウトリメチルアンモニウムメトスルフェート、セトリモニウムトシレート、エイコシルトリメチルアンモニウムクロリドおよびジタロウジメチルアンモニウムクロリドが挙げられる。
シャンプー処方は、頭皮の状態(例:傷害、乾癬)を処置するために時には有利である。
本発明のシャンプー組成物は、液状、粉末状、ゲル状および顆粒状から必要に応じて選択した形状で提供してもよい。水または低級アルコールを溶媒として用いた液状組成物が好ましく、水を用いた液状組成物が特に好ましい。本発明の教示にしたがって使用することのできるシャンプー組成物は、さらに米国特許第6194363号および米国特許第6007802号に記載されている。
本発明のプロコラーゲンは、WO2009/128076に記載のような、生体適合性および/または生分解性のポリマーベースのマトリックス、例えば、シート、フィルム、メンブラン、スポンジおよびゲル、に組み込むことができることを認識されたい。他の例示的な応用はWO2014/147622に記載されている。
本願に記載のようにして製造したコラーゲンは、組織および臓器の3Dバイオプリンティングに含めることができる。
近年、3Dバイオプリンティングは、移植および組織モデリングに適した複雑なスキャフォールド、組織および臓器の需要に対応する多くの医薬用途において、より多くの支持を得ている。これまでにコラーゲンは、生物分子をプリンティングに適応させる、具体的にはバイオインク(BioInk)がプリンティングの最中に制御された流動性を保持し、UVから可視光の範囲内の光の照射によって硬化してハイドロゲルを形成するようにするために、化学的に修飾されている。修飾コラーゲンの固有粘度およびずり減粘の特性は、インクジェット、レーザー励起前方転写法(LIFT)およびステレオリソグラフィーを含む、種々のプリント技術のためのバイオインクを容易に処方可能にする柔軟性を与える。化学修飾と照射エネルギーの組み合わせの制御によって、固い軟骨から柔らかな脂肪に至る天然組織の特性に適合するように、得られる足場の物理的性質を厳密の制御することが可能になる。
本明細書の記載のようにして製造されたコラーゲンは、審美的および美容整形的兆候に使用することができる。このような目的において、コラーゲンは単独で、またはヒアルロン酸等の他の成分と組み合わせて、充填剤として皮膚下に注射するために使用することのできる、皮膚充填剤組成物の形成に用いることができる。
本明細書で使用する「約」という用語は、±10%を意味する。
「含む(comprises)」、「含んでいる(comprising)」、「含む(includes)」、「含んでいる(including)」、「有する(having)」という用語及びその活用形は「含んでいるが、それに限定されない」ことを意味する。
「~から成る」という用語は「含んでおり、それに限定される」ことを意味する。
「~から本質的に成る」という用語は、組成物、方法又は構造が追加の成分、段階及び/又は部分を含み得ることを意味するが、これは、追加の成分、段階及び/又は部分が、請求項に記載の組成物、方法又は構造の基本的且つ新規な特性を実質的に変更しない場合に限られる。
本明細書で使用する、単数形を表す「a」、「an」及び「the」は、文脈が明らかに他を示さない限り、複数も対象とする。例えば、「化合物(a compound)」又は「少なくとも1種の化合物」という用語の場合には、複数の化合物が含まれ、それらの混合物も含み得る。
本願全体を通して、本発明の様々な実施形態は範囲形式にて示すことができる。範囲形式での記載は、単に利便性や簡潔さのためであり、本発明の範囲の柔軟性を欠く制限ではないことを理解されたい。従って、範囲の記載は可能な部分範囲の全て、及びその範囲内の個々の数値を具体的に開示していると考えるべきである。例えば、1~6のような範囲の記載は、1~3、1~4、1~5、2~4、2~6、3~6等の部分範囲だけでなく、その範囲内の個々の数値、例えば、1、2、3、4、5及び6も具体的に開示していると考えるべきである。これは範囲の大きさに関わらず適用される。
本明細書において数値範囲を示す場合、それは示される範囲内の任意の引用数(分数又は整数)を含むことを意図する。第1の指示数と第2の指示数「との間の範囲」という表現と、第1の指示数「から」第2の指示数「までの範囲」という表現は、本明細書で交換可能に使用され、第1の指示数及び第2の指示数と、それらの間の分数及び整数の全てを含むことを意図する。
本明細書で使用する「方法」という用語は、所定の課題を達成するための様式、手段、技術及び手順を意味し、化学、薬理学、生物学、生化学及び医療の各分野の従事者に既知のもの、又は既知の様式、手段、技術及び手順から従事者が容易に開発できるものが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書で使用する「治療する」という用語は、病態の進行の抑止、実質的な阻害、遅延又は逆転、病態の臨床的又は審美的症状の実質的な寛解、或いは病態の臨床的又は審美的症状の出現の実質的な予防を包含する。
特定の配列表に参照する場合、そのような参考は、微少な配列の変異を含む、相補鎖に実質的に対応する配列をも包含するものと理解されたい。配列の変異は、例えばシーケンシングエラー、クローニングエラー、または塩基置換、塩基欠失もしくは塩基付加を生じる他の変化の結果であるが、但し、このような変異の頻度は50ヌクレオチド中に1未満、または100ヌクレオチド中に1未満、または200ヌクレオチド中に1未満、または500ヌクレオチド中に1未満、または1000ヌクレオチド中に1未満、または5,000ヌクレオチド中に1未満、または10,000ヌクレオチド中に1未満である。
本出願に開示する配列番号(SEQ ID NO)は、例えその配列番号の配列がDNA配列の形式のみまたはRNA配列の形式のみで表されている場合でも、その配列番号が記載される文脈に応じて、DNA配列とRNA配列のいずれを示してもよいことを理解されたい。
本発明のある特性が、明瞭さのために、別々の実施形態に関連して記載されている場合でも、これら特性は組み合わされて1つの実施形態として提供可能であることを理解されたい。反対に、簡潔さのために、1つの実施形態に関連して記載されている本発明の種々の特性は、個別に、または好適な部分的組み合わせ、または好適であると考えられる、ここに記載した本発明の他の実施形態として提供してもよい。種々の実施形態に関連して記載された特定の特性は、これらの要素無しでは実施形態が実施不可能である場合を除いて、これらの実施形態の必須要件と見なすものではない。
上述のように本明細書に記載され、後述の特許請求の範囲で請求される本発明の様々な実施形態及び様相は、以下の実施例によって実験的に支持される。
ここで、以下の実施例を参照するが、これらの実施例は、上述の記載と共に本発明の幾つかの実施形態を非限定的に説明するものである。
ここで、以下の実施例を参照するが、これらの実施例は、上述の記載と共に本発明の幾つかの実施形態を非限定的に説明するものである。
一般的に、本明細書で使用される命名法、および本発明に用いる実験手順は、分子技術、生化学的技術、微生物学的技術および組換えDNA技術を含む。そのような技術は、文献において完全に説明されている。例えば下記を参照されたい。"Molecular Cloning: A laboratory Manual" Sambrook et al., (1989)、"Current Protocols in Molecular Biology" Volumes I-III Ausubel, R. M., ed. (1994)、Ausubel et al., "Current Protocols in Molecular Biology", John Wiley and Sons, Baltimore, Maryland (1989)、Perbal, "A Practical Guide to Molecular Cloning", John Wiley & Sons, New York (1988)、Watson et al., "Recombinant DNA", Scientific American Books, New York; Birren et al. (eds) "Genome Analysis: A Laboratory Manual Series", Vols. 1-4, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York (1998)、米国特許第4,666,828号明細書、同第4,683,202号明細書、同第4,801,531号明細書、同第5,192,659号明細書および同第5,272,057号明細書に示されるような方法論、"Cell Biology: A Laboratory Handbook", Volumes I-III Cellis, J. E., ed. (1994)、"Culture of Animal Cells - A Manual of Basic Technique" by Freshney, Wiley-Liss, N. Y. (1994), Third Edition、"Current Protocols in Immunology" Volumes I-III Coligan J. E., ed. (1994)、Stites et al. (eds), "BasicおよびClinical Immunology" (8th Edition), Appleton & Lange, Norwalk, CT (1994)、Mishell and Shiigi (eds), "Selected Methods in Cellular Immunology", W. H. Freeman and Co., New York (1980)を参照のこと、入手可能なイムノアッセイは、特許および科学文献に広範に記載されている、例えば、米国特許第3,791,932号明細書、同第3,839,153号明細書、同第3,850,752号明細書、同第3,850,578号明細書、同第3,853,987号明細書、同第3,867,517号明細書、同第3,879,262号明細書、同第3,901,654号明細書、同第3,935,074号明細書、同第3,984,533号明細書、同第3,996,345号明細書、同第4,034,074号明細書、同第4,098,876号明細書、同第4,879,219号明細書、同第5,011,771号明細書および同第5,281,521号明細書、"Oligonucleotide Synthesis" Gait, M. J., ed. (1984)、"Nucleic acid Hybridization" Hames, B. D.,およびHiggins S. J., eds. (1985)、"Transcription and Translation" Hames, B. D.およびHiggins S. J., Eds. (1984)、"Animal Cell Culture" Freshney, R. I., ed. (1986); "Immobilized Cells and Enzymes" IRL Press, (1986)、"A Practical Guide to Molecular Cloning" Perbal, B., (1984)および"Methods in Enzymology" Vol. 1-317, Academic Press、"PCR Protocols: A Guide To Methods and Applications", Academic Press, San Diego, CA (1990)、Marshak et al., "Strategies for Protein Purification and Characterization - A Laboratory Course Manual" CSHL Press (1996)。これらすべては、本明細書に完全に記載されたのと同様に、参照により本発明に組み込まれる。他の一般的な参考文献を、本明細書を通じて提供する。それらに記載された手順は、当技術分野において十分周知であると考えられ、読者の便宜のために提供される。それらに含まれるすべての情報は、参照により本明細書に組み込まれる。
実施例1
A3-29 F1から誘導したF5およびF6系統の高プロコラーゲン収率系統の選抜およびZ1との比較
育種プログラムは、ヒトI型プロコラーゲン(PC)の高い収率を示すトランスジェニックタバコ植物の開発を目的とする。育種プログラムは、5つのヒト遺伝子で形質転換したタバコ植物に基づく[WO2006/035442参照]。育種プログラムのゴールは、やがてホモ接合性の増強をもたらす、自己交雑と高収率子孫の選抜というサイクルの繰り返しによる半接合性A3-29系統における組み換え遺伝子のコピー数の増加である。ホモ接合性の系統は、それの示すより高いプロコラーゲン収率と、種子による繁殖が可能という両方の観点から好ましい。種子による繁殖は苗の価格を顕著に低下させ、商業生産のための苗の入手サイクルを短縮するはずである。
研究のために選抜した種子祖先系統は、A3-29F1系統の子孫である23のF5兄弟子孫である(図1)。23のF5兄弟のうち、17系統をそのPC収率に基づいて、F6世代のさらなるスクリーニングのための最適候補となる可能性系統として選抜した。
育種プログラムがさらに進んだ雑種世代へと進むほど、元の半接合性植物がホモ接合性となる確率は高まる。本研究は、(上述の)現状の半接合性Z1系統を置き換える最適な候補を決定するために、最も優れた単離系統におけるPC産生レベルを評価した。
目的
本実験の範囲は、PC産生系統Z1と比べて、最もプロコラーゲン収率の高い植物系統を育種プログラム(A3-29系統の系統)から単離することである。個体植物間のヘテロ接合性のレベルを求め、Col1alpha1、Col1 alpha2、P4HalphaおよびP4H betaに必要な遺伝的構成をウエスタンブロッティング(WB)で確認した。選抜したF5植物のF6種子および選抜したF6植物のF7種子をさらなる農場試験のために回収した。
本実施例は2つの連続した育種サイクル(F5からF6およびF6からF7)のまとめである。
材料および方法
ELISAによる葉のプロコラーゲンレベルの測定:
葉抽出物中のプロコラーゲン量を定量するためにサンドウィッチELISAを開発した。このELISAアッセイは、1層のマウス抗ヒトプロコラーゲンI型C末端(TAKARA cat. No. MO12)と、続くプロコラーゲンI型-N末端クローンM-58に対するラットモノクローナル抗体(Millipore MAB1912)によるプロコラーゲンの特異的捕捉に基づく。定量化はALP結合ヤギ抗ラット抗体(Chemicon International Cat# AP136A)を使用し、続く適切な気質を用いた比色定量によって達成した。
ウエスタンブロットによるコラーゲンの評価
葉の抽出物または精製材料を初めにSDS-PAGEを用いて分離し、分離したタンパク質をニトロセルロースメンブランに転写した。コラーゲン関連ペプチドを、抗コラーゲン1型ウサギポリクロナール抗体(Millipore #234167)またはウサギ抗ヒトコラーゲンI型ポリクロナール抗体(Chemicon #AB745)を用いて検出した。メンブランは後からALP結合アフィニティ精製ヤギ抗ウサギIgG(Chemicon# AP132A)および続く適切な基質(SIGMA FAST BCIP/NBT: Sigma #B5655)でプローブ化した。
植物の繁殖および栽培
F5の育種サイクル
Z1系統およびA3-29系統のF1苗を組織培養で繁殖させ、温室で丈夫にした。種子から繁殖させた23のF5系統の苗をトレイに植え付けた。図1は、系統交雑を示す。A3-29はWO2009/128076にも記載されている。特定の配列(配列番号20~24)およびそのアミノ酸配列(配列番号25~26)はcDNA解析で立証した。
F6の育種サイクル
Z1系統およびA3-29系統のF1苗を組織培養で繁殖させ、温室で約2.5週間にわたり丈夫にした。
25の種子に基づく苗は種苗場で繁殖させた。
系統および野外計画(field planning)
F5の育種サイクル:
A3-29 F5系統のそれぞれを個別の列に植え付けた。対照のA3-29 F1植物およびZ1植物は、対照植物と試験植物系統との均等な比較を確実にするために各列の中心に置いた。
下記に、研究したF5系統を列挙する(表1)。
Figure 0007479343000001
F6の育種サイクル:
以下のサイクルにおいて、全17の「勝者」(上記参照)の種子をトレイで栽培し、実生の段階でプールとして分析した。スーパーファミリー353-04-19を4つの余分なF6ファミリーで拡張した。3つの異なるF5種子系統であるA3-29-366-02系統およびZ1系統を参照および対照として解析した(図12参照)。
13の高PC収率F6系統を選抜し、植え付けた。各系統は個別の列に植え付けた。対照のA3-29 F1植物およびZ1植物は、対照植物と試験植物系統との均等な比較を確実にするために各列の中心に置いた。
下記表2に、研究したF5-F6系統を列挙する。
Figure 0007479343000002
葉のサンプリングおよび解析
F5サイクル
プールしたプロコラーゲンのサンプリングは、最初に温室への植え付けから約45日後に行った。各個別の植物の下から7~12番の位置の葉6枚を回収してプール系統用の袋に加えた。選抜した23系統のそれぞれと対照植物を解析した。各対照系統について、3つ葉のプールをサンプリングし、3つの100gの試料を処理した。各F5系統のそれぞれについて、2つの葉のプールをサンプリングした(図2参照)。
最もPC収率の高い8系統、即ち、収率の最も高い2つの系統の全個体植物および続く6種のベストな系統の最大20のランダムに選択した個体植物を個別植物PC解析のために選抜した。10~13位から16~18位の連なった葉の中の一定の数および一定位置の葉を、記載した選抜した植物からサンプリングし、解析した(図3~10参照)。
結果は、異なる試験間の偏差を打ち消すために、各ELISAプレートで並行して繰り返し解析された6つの対照試料(3つのZおよび3つのA3-29)に対して相対的に解析した。5の異なる系統中のPC収率の最も高い17の個体植物を、比較「ほぼ勝者」ELISAで再度解析した(図11)。
自己受粉成熟種子を選抜した各植物から回収した。
F6サイクル
3~4週齢の40個の実生をサンプリングして40~60gの単一の試料としてプールし、すりつぶしてELISAで解析した(図12)。
2種の最もPC収率の高いファミリーの両方から、11の高PC収率系統を個別の植物をプロコラーゲン解析のために選抜し、2つの余分なF6系統を個別の植物解析に加えた(305-17-09-10および305-17-17-02)(図12)。個別のプロコラーゲンサンプリングは温室への植え付けから61日後に実施し、下記の例外を除いて解析した:各個別の植物を同様にサンプリングした、即ち一定数および一定の位置の3~6の連なった葉を(植物成長の途中の)下から10~13枚から16~18枚の間の位置からサンプリングした。13系統のそれぞれと、A3-29 F1系統の24の対照植物を解析した。対照植物としては、プールはより低い位置即ち、下から5~7枚から9~12枚の間でサンプリングした。各プールバッグから3つの試料を取りだし、3つの100gの試料をすりつぶして、プールによるサンプリングを最もよく代表するようにした。各試料について約20本の試料をELISAアッセイのために用意した。2つの個別のELISAアッセイを対象および選抜した植物で実施した。結果を解析し、対照試料と比較した(図13参照)。5系統を個体植物解析のために選抜した(図14~18を参照)。
対照植物と比較して、関連タンパク質の存在を確認するために、勝者植物をウエスタンブロット解析(抽出物はコラーゲンに消化)によって試験した(図19~21)。選抜した植物は、マスター植物バンクへの導入のために枝および組織培養で増やし、さらなる育種選抜のための自己種子産生に使用した。
実施例2
A3-29-305-17-09-18 F5におけるイベントの特徴づけ
4種の組み換えDNAコンストラクトを含む遺伝的に修飾された植物であるA3-29-305-17-09-18 F5のゲノムDNA試料を解析した。Illuminaショートリード、illuminaショートリードメイトペア、ナノポアウルトラロングリードおよびナノポアベースシーケンシング技術を使用した。PCRおよびサンガーシーケンシングは、結果の立証に使用した。
合計5つの挿入イベントを同定した。
すべてのプライマー配列、説明および関連する図への参照を表#35~38に示した。
Figure 0007479343000003
注:
境界部PCR: イベントが1度特定されたら、インサート(ベクター領域)の左および右境界部用にプライマーを設計する。これらプライマーは、ゲノム(イベント)特異的プライマーと組み合わせて使用する。
遺伝子PCR: PCRは、遺伝子特異的プライマーと、ゲノム(イベント特異的)プライマーとの組み合わせを使用して実施した。アンプリコンはナノポアシーケンシングプラットホームを用いて流した。表35参照。
イベント1-P4H beta+LH3
イベント1の位置を図23に模式的に示した。コンストラクトは上部スキームに示した。
Figure 0007479343000004
Figure 0007479343000005
注:
イベント1-右接合部プライマー増幅。形質転換系統からは約800bpの産物が期待された。しかし対照および形質転換系統において、350bpの非特異的増幅バンドが予測された。
(インサート全体および左接合部にわたる)イベント1-左接合部プライマー増幅。形質転換系統からは約8000bpの産物が期待された。しかし形質転換系統には、約2500bpの非特異的増幅バンドが存在した。
プライマーイベント1-右接合部(図24のA、B)を用いた、形質転換系統のPCR産物のシーケンシングを以下のとおり実施した。配列は、コンストラクトおよびゲノムコンティグの間の接合部を捉えている。
Figure 0007479343000006
図25および26は、ゲル電気泳動およびシーケンシングのそれぞれによる、イベント1の増幅の結果を示す。
結論
イベント1(P4H beta+LH3)として挿入されたコンストラクトは、ナノポアベースのシーケンシングのみならず、サンガーシーケンシング法によって、左および右境界部にわたることが確認された。
イベント2-P4Halpha
図27は、植物のゲノムに導入されたイベント2の模式図を示す。
Figure 0007479343000007
Figure 0007479343000008
イベントの特徴づけは、図28のA~Bに示され、これはナノポアベースのシーケンシングで得られたものである。
イベントはさらにサンガーPCRによって特徴づけられ、プライマーは下記および表9に示されている。
Figure 0007479343000009
結果は図29のA~Cおよび図30に、それぞれゲル電気泳動およびシーケンシングによって示されている。
P4H alphaのイベント2として挿入されたコンストラクトは、ナノポアベースのシーケンシングのみならず、サンガーシーケンシング法によって、左および右境界部にわたることが確認された。インサートは逆向きであった(図27)。
イベント3 - Colalpha2
図31は、ゲノム内のイベント3の位置の模式図を示す。
Figure 0007479343000010
図32は、イベント3左接合部プライマーを用いたインサートの特徴づけを示す。
Figure 0007479343000011
Figure 0007479343000012
図33のA~Bは、境界部接合部PCRを示す。図33のA~B) ゲノムプライマーおよび境界部プライマーを用いた左境界部PCR、アンプリコンのサイズは1~800bp、2~約2Kb。
ナノポアベースのシーケンシングおよびサンガーシーケンシングの結果を図34に示した。
Colalpha2のイベント3として挿入したコンストラクト-左境界部は、ナノポアベースのシーケンシングのみならず、サンガーシーケンシング法によって確認された。境界部のPCRは右境界部を増幅したが、サンガーシーケンシングは技術的な理由から失敗した。図34においては、領域(右境界部ベクターおよびゲノムスキャフォールド)はより明るい色で印をつけた。
イベント4 - P4Hbeta(LH3)
図35は、ゲノム内のイベント4の位置の模式図を示す。
Figure 0007479343000013
Figure 0007479343000014
図36は、イベント4左接合部プライマーを用いたインサートの特徴づけを示す。
Figure 0007479343000015
P4H beta(LH3)のイベント4として挿入したコンストラクトについて、左境界部は、ナノポアベースのシーケンシングのみならず、サンガーシーケンシング法によって確認された。境界部のPCRは右境界部を増幅したが、サンガーシーケンシングは技術的な理由から失敗した。
イベント5 - Colalpha1
図38は、ゲノム内のイベント5の位置の模式図を示す。
Figure 0007479343000016
Figure 0007479343000017
図39は、イベント5左接合部プライマーを用いたインサートの特徴づけを示す。
Figure 0007479343000018
図40は、境界部接合部PCRを示す。ゲノムプライマーおよび境界部プライマーを用いた左境界部PCR、アンプリコンのサイズは2~約3Kb、3~2Kb。
Col alpha1のイベント5として挿入したコンストラクト-左境界部は、ナノポアベースのシーケンシングのみならず、サンガーシーケンシング法によって確認された。Col alpha1は逆向きだった。境界部のPCRは右境界部を増幅したが、サンガーシーケンシングは技術的な理由から失敗した。図41においては、領域(右境界部ベクターおよびゲノムスキャフォールド)はより明るい色で印をつけた。
実施例3
プロコラーゲン産生植物品種の作製
目的
本研究の目的は、高PC収率且つより農業的性能に優れた産生系統となる新品種の可能性について検討することである。
上記目的を達成するために、品種のスクリーニングと並行して、全5種のPC組み換え遺伝子を以下の5種類の半接合性ドナーに基づく品種に導入するための交雑プログラムを実施した:A3-29-305-17-09-18 F6バルク、A3-29-305-17-09-18-33-2 F7、A3-29-305-17-09-18-33-10 F7、A3-29-305-17-09-25-04-19 F7、A3-29-305-17-09-37-28-31 F7。
主たる範囲は、A3-29-305-17-09-18 F5系統と比べて総バイオマス収率およびPC収率の向上が見込まれる系統を選択することであった。
材料および方法
品種のスクリーニングおよび交雑プログラム
28の異なる品種の種子を種苗場に植え付け、40~50日後に以下の4つの生産場所に移植した:メロムゴラン(MG)、エインヤハブ(EY)、カリア(K)および実験用温室。苗は、列当たり5植物/メートルの密度で移植した。
F1のスクリーニング
F1種子を交雑体から収穫し、種苗場に植え付けた。植え付けは2回に分けて行った。
野外計画
品種のスクリーニングおよび交雑プログラム
各生産場所において、各品種の6-10株の植物を移植した(下記表19)。
温室においては、各品種の4株の植物を列当たり2.5植物/メートルの密度で移植し、5つのPC組み換え遺伝子ドナー(下記参照)のそれぞれの4株の植物をツリーフローチャート(各2列)に移植した。栽培期間中、観察を継続した。
温室内の各植物について、(より多くの自己受粉種子を産生する)系統を維持するために、1つの花序を紙袋で覆った。
交雑プログラムにおいては、交雑育種を行うために、各変種の10の花序の雄蕊を除去した。交雑育種においては、各品種の2の花序を異なるPC組み換え遺伝子雄性ドナーと交雑させた(合計10の交雑/品種)(下記表20)。
雄性ドナーは4種の選抜したF8系統(A3-29-305-17-09-18-33-2、A3-29-305-17-09-18-33-10、A3-29-305-17-09-25-04-19、A3-29-305-17-09-37-28-31)および産生系統(A3-29-305-17-09-18 F5)であった。
Figure 0007479343000019
Figure 0007479343000020
Figure 0007479343000021
Figure 0007479343000022
Figure 0007479343000023
Figure 0007479343000024
Figure 0007479343000025
Figure 0007479343000026
F1スクリーニング
各F1交雑体の10株の植物を温室内に、列当たり2.5植物/メートルの密度で、5植物/交雑体の2列からなるブロックデザインに植え付けた。交雑体は、ヘテロ強制の可能性についてより良い効果を得るために、雌系統の群ごとに分けた(下記表21)。
Figure 0007479343000027
Figure 0007479343000028
Figure 0007479343000029
Figure 0007479343000030
植物栽培およびモニタリング
品種のスクリーニング
各場所において、個別に、構造およびバイオマス収率の可能性(具体的な特徴なし)に着目しながら、総合的な農学的性能に基づき目視による植物のスコア付けを行った(下記表22)。主たる範囲は生産場所および効率的なバイオマス産生の可能性に適合した品種を見出すことであった。
同時に、5株の雄性ドナーを用いた交雑育種を温室で実施した。
観察が完了するまで植物を生産場所で栽培した。交雑育種植物は、自己受粉種子および交雑受粉種子が収穫できる完熟状態になるまで温室内で育てた。
交雑育種
交雑育種計画は、排水に関する茎の病気故に、2回に分けて実施した。
交雑育種計画における優先順位付けを決定し、さらに生産場所における品種の連続スクリーニングおよびモニタリングに基づき、計画した交雑のいくつかの断念も決定した。目視選別により、17品種を潜在的な親として同定した(表21a)。
F1スクリーニング
植物を温室内で栽培した。各植物について、自己受粉種子(F2種子)を産生するために、1つの花序を紙袋で覆った。自己受粉種子が完熟し、種子が収穫されるまで植物を栽培した。
F1植物を、農学的性能、特に構造およびバイオマス収率の可能性について、目視でモニタリングした。
Figure 0007479343000031
解析
分子解析
各F1ファミリーから5株の植物をサンプリングし、5種のPC(プロコラーゲン)産生遺伝子のそれぞれの存在について、RT-PCRを用いて分析した。5種の組み換え遺伝子のうちの少なくとも3種の存在がRT-PCR解析で明らかとなった植物を、ELISAを用いたpc含量のさらなる解析のためにサンプリングした。ELISA解析には、移植から64日目に、各植物からすべての葉を摘み取り、処理してELISAで解析した。さらに、各植物について葉の重量を測定した(図42)。
結果
品種のスクリーニング-スコア付けおよび優先順位付け
Figure 0007479343000032
Figure 0007479343000033
Figure 0007479343000034
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Figure 0007479343000039
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Figure 0007479343000042
Figure 0007479343000043
Figure 0007479343000044
Figure 0007479343000045
Figure 0007479343000046
F1の組み換え遺伝子、バイオマスおよびPC
選抜した植物の大部分が、RT-PCR解析において、5種の組み換え遺伝子すべての存在を示した。次世代の選抜サイクルの際に使用する解析方法の精度および感度を評価するために、1種の遺伝子について負の結果を示した数種の植物を対照として選抜した。
Col2が欠損した植物によるPC産生は、ホモ三量体の産生によって説明することができる。他の遺伝子が欠損した植物によるPC産生は、RT-PCR解析の不正確さによって説明することができる。
実施例4
ほぼホモ接合性のA3-29 F4系統およびN. tabacum vr. Virginia K358品種から半接合性植物を得るための育種計画
製造用タバコ系統によるプロコラーゲン(PC)収率向上を目的として、PC産生遺伝子の新規タバコ品種への導入について育種プログラムで検討した。これは、Samsun NNに基づく現在の製造系統であるA3-29-305-17-09-18を置き換えるために行われた。
当該目的のために、種々のタバコ品種に対する大規模スクリーニングを実施し、PC産生用の遺伝的背景となる、Samsun NNの潜在的な代替となる4種の栽培品種を選抜した。以下の新規栽培品種にコラーゲン産生系を導入するために、4系統のすべてをA3-29-305-17-09 F4植物と交雑させた:品種番号1(N. tabacum vr. Sylvestris)、3(N. tabacum vr. Cuban Habano 2000)、11(N. tabacum vr. Black mammoth)および15(N. tabacum vr. Virginia K358)。本研究の結果に基づき、A3-29-305-17-09 F4×N. tabacum Virginia K358の交雑に集中することを決定した。
さらなる育種のために、最も性能の高い交雑種(A3-29-305-17-09 F4×N. tabacum vr. Virginia K358)を選抜した。
本研究の最大の目的は、可能なハイブリッド、即ち、ほぼ純粋にホモ接合性の種子に基づくA3-29 F6系統(Samsunを背景とする、PY14/006)と、新規なNicotianaの遺伝的背景との掛け合わせに基づく成長力の組み合わせについて検討し、総バイオマスおよびPCの収率の高められた、新規な、栽培品種の混合された、将来の産生系統を作製することにある。初期系統は、おそらくその50%が、N. tabacum cv. Samsun NNの背景におけるPC産生組み換え遺伝子のフルセットを提供する種子に基づくA3-29系統(F4)からなる。種子に基づくA3-29系統(F6)単独と比較したときに、PC収率×バイオマス収率の総生産量の向上が可能となるように、これを(50%の)より優れた農業的性質を提供する新規な遺伝的背景と組み合わせる。選択した遺伝的背景はバイオマスの収率が最も高く、且つ所望の農業的性質の追加も可能である。
本研究の特定の目的は、現在の産生系統の代替となる、選抜した交雑種(A3-29-305-17-09 F4×N. tabacum vr. Virginia K358)に基づく新規な育種系統の開発である。
材料および方法
植物の繁殖、栽培およびスクリーニング
[A3-29-305-17-09 F4(雌)×N.tabacum vr. Virginia K358(雄)]の交雑によりF1植物を作製した。
各植物について、自己受粉種子を確実にするために、1つの花序を紙袋で覆うことで、F2~F4種子を作製した。種子を含む完熟した鞘を収穫し、その後、種子を分離し隔離した箱で保存した。
種子を種苗場に藩種し、温室に移すまで約45日間栽培し、列当たり2.5植物/メートルの密度で植え付けた。
成長力と構造
各世代の植物を、一般的な農業的性能に基づき目視で選抜した。F4世代では、葉のバイオマスを測定した。
遺伝的スクリーニング
5種の組み換え遺伝子の存在はRT-PCRを用いて確認した。
各遺伝子に対して、確認したcDNA配列(配列番号20~24)に基づき、新鮮な葉から抽出したDNAを用いるRT-PCRを設計した。
プロコラーゲンレベル
植物中のプロコラーゲンレベルを、上述した標準的な抽出およびELISAプロトコルを用いて、ELISAで決定した。
F2世代
F1種子を起源とする35株の植物をイェソード実験温室に移植した(表25参照)。
各植物について、自己受粉種子を産生するために、1つの花序を紙袋で覆った。この段階では、遺伝的試験によってのみ植物のスクリーニングを行い、PC含量は見なかった。F2植物は、RT-PCRを用いて、全5種の組み換え遺伝子の存在について2回のスクリーニングを実施した。1回目のスクリーニングでは、35株中25株の植物が全5種の遺伝子の存在を示した(表28)。遺伝的スクリーニング方法の効率を試験するために、32株の植物を自己交雑およびさらなる育種のために選抜した。
F3世代
32種のF2ファミリーのそれぞれの約35株の植物(合計1050株の植物)を、列当たり5植物/メートルの密度でイェソード実験温室に移植した(表26)。各植物について、自己受粉種子を産生するために、1つの花序を紙袋で覆った。
植物およびその植物ファミリーについて、全栽培期間にわたり、その性質と構造について記述した。最も優れた農業的性質によって特徴づけられるファミリーの植物をRT-PCRでスクリーニングした。一連の陽性対照に基づき、0.1を超えるRT-PCR結果を陽性(組み換え遺伝子が存在する)として計数した。最もRT-PCR結果の良い植物を、ELISAを用いたPC含量のさらなる解析のためにサンプリングした。ELISA解析用には、移植から77日後に、高さ1メートルの位置の葉3~4枚を各植物から摘み取り、処理して、ELISAプロトコルに基づき解析した(表29)。
そのPC濃度および全組み換え遺伝子に対するRT-PCR値に基づき、さらなる育種のために30株の植物を選抜した(図45)。選抜した植物は、次世代およびさらな育種のために、自己受粉種子の完熟後に収穫した。
F4世代
30種のF3選抜植物のそれぞれの約40株の植物(合計1250株の植物)を、列当たり5植物/メートルの密度でイェソード実験温室に移植した(表27)。各植物について、自己受粉種子を産生するために、1つの花序を紙袋で覆った。
植物およびその植物ファミリーについて、全栽培期間にわたり、その性質と構造について記述した。最も優れた農業的性質によって特徴づけられるファミリーの植物をRT-PCRでスクリーニングした。RT-PCR結果を安定なN. tabacum遺伝子(scfld8)と比較した。scfld8遺伝子と同じまたはそれ以上の値を陽性(組み換え遺伝子が存在する)として計数した。最もRT-PCR結果の良い植物を、ELISAを用いたPC含量のさらなる解析のためにサンプリングした。ELISA解析用には、移植から77日後に、高さ1メートルの位置の葉3~4枚を各植物から摘み取り、処理して、ELISAプロトコルに基づき解析した(表30)。
さらにELISA解析に回された各植物について、葉を収穫し、その重量を計測した(Table 30)。
葉の重量、PC濃度およびRT-PCR結果に基づき、30株の植物を選抜した(図44)。選抜した植物は、次世代およびさらな育種のために、自己受粉種子の完熟後に収穫した。
Figure 0007479343000047
Figure 0007479343000048
Figure 0007479343000049
Figure 0007479343000050
Figure 0007479343000051
結果
F2世代
Figure 0007479343000052
F3世代
Figure 0007479343000053
Figure 0007479343000054
Figure 0007479343000055
Figure 0007479343000056
F4世代
Figure 0007479343000057
Figure 0007479343000058
Figure 0007479343000059
Figure 0007479343000060
Figure 0007479343000061
実施例5
作製系統におけるゲノムインサートイベントの立証
13株の個別の植物を温室内で栽培した。各植物からDNA抽出およびPCR解析のために若芽をサンプリングした。増殖期の切片(約0.5cm)を小さなチューブに摘み取り、DNA抽出のために氷中で運搬した。
標準的なCTAB/クロロホルム法を用いてDNAを抽出した。DNAの品質はNanodropを用いて評価した。PCRは下記表にしたがって実施した。
Figure 0007479343000062
結果:
結果を図45~48に示した。図46の下部パネルに示したA3-29-305-17-09-18 F5およびその子孫に特徴的な、レーン5~7のP4Haの右境界部に固有の導入部位に特に注目されたい。
より具体的には、境界部PCRは、全ての対照試料(Samson WTおよびK358 WT)において非特異的であった。P4Hb+LH3 PCRは、下記系統において期待されたバンドを示した: A3-29 F1、A3-29-305-17-09 F4、A3-29-305-17-09-F4、A3-29-305-17-09-18 F6*、A3-29-305-17-09-18 F6**およびA3-29-305-17-09-18 F6***。P4Haについては、下記系統において期待されたバンドを示した:A3-29-305-17-09-18 F6*、A3-29-305-17-09-18 F6**およびA3-29-305-17-09-18 F6***。Cola2については、期待されたバンドがすべてのトランスジェニック系統で示された。Cola1については、両方のプライマーペアによって期待されたバンドがすべてのトランスジェニック系統で示された。星は種子を起源とする個体植物を示す。
Figure 0007479343000063
Figure 0007479343000064
Figure 0007479343000065
Figure 0007479343000066
Figure 0007479343000067
Figure 0007479343000068
Figure 0007479343000069
Figure 0007479343000070
本発明をその具体的な実施形態との関連で説明したが、多くの代替、修正及び変更が当業者には明らかであろう。従って、このような代替、修正及び変更は全て、添付の特許請求の範囲の趣旨と広い範囲内に含まれることを意図するものである。
本明細書で言及した全ての刊行物、特許及び特許出願は、個々の刊行物、特許及び特許出願の各々が具体的且つ個別に本明細書の一部を構成するものとして援用される場合と同程度に、それらの全体が本明細書の一部を構成するものとして援用される。更に、本願における如何なる参考文献の引用又は特定も、このような参考文献が本発明の先行技術として利用可能なことを容認するものとして解釈されるべきではない。各項の見出しが使用される範囲において、必ずしも限定として解釈されるべきではない。
さらに本願の優先権に係る書類も、本参照をもって本明細書に完全に組み込まれたものとする。
配列番号1: イベント1のナノポアPCR配列
配列番号2: イベント1のナノポアPCR配列
配列番号3: イベント1の境界部PCRサンガ-配列、左境界部
配列番号4: イベント1の境界部PCRサンガ-配列、右境界部
配列番号5: イベント2のナノポアPCR配列:左接合部
配列番号6: イベント2のナノポアPCR配列:右接合部
配列番号7: イベント2の境界部PCRサンガ-配列、左境界部配列2-3F(1825F)
配列番号8: イベント2の境界部PCRサンガ-配列、左境界部2-4F(フォワード 配列_9R)
配列番号9: イベント2の境界部PCRサンガ-配列、右境界部
配列番号10: イベント3のナノポアPCR配列:左境界部
配列番号11: イベント3の境界部PCRサンガ-配列、左境界部配列3-2F(フォワード_14731F)
配列番号12: イベント3の境界部PCRサンガ-配列、左境界部配列1-3R(リバース_RP1)
配列番号13: イベント3の境界部PCRサンガ-配列、左境界部3-1F(フォワード配列_MP_Col_5R)
配列番号14: イベント3の境界部PCRサンガ-配列、左境界部3-3R(リバース配列_RP2)
配列番号15: イベント4のナノポアPCR配列:左境界部
配列番号16: 境界部PCRサンガ-配列、左境界部
配列番号17: イベント5のナノポアPCR配列:左境界部
配列番号18: 境界部PCRサンガ-配列、左境界部配列5-2F(MP_Col_3R)
配列番号19: 境界部PCRサンガ-配列、配列5-1F(2_MP_Col_4R)
配列番号20: ヒトコラーゲンアルファ1(I)鎖に融合した、チオールプロテアーゼアリューレイン前駆体の大麦遺伝子に対する液胞シグナル配列のコード領域を含む合成配列
配列番号21: ヒトコラーゲンアルファ2(I)鎖に融合した、チオールプロテアーゼアリューレイン前駆体の大麦遺伝子に対する液胞シグナル配列のコード領域を含む合成配列
配列番号22: ヒトプロリル4-ヒドロキシラーゼアルファ1サブユニットに融合した、チオールプロテアーゼアリューレイン前駆体の大麦遺伝子に対する液胞シグナル配列のコード領域を含む合成配列
配列番号23: ヒトプロリル4-ヒドロキシラーゼベータ1サブユニットに融合した、チオールプロテアーゼアリューレイン前駆体の大麦遺伝子に対する液胞シグナル配列のコード領域を含む合成配列
配列番号24: ヒトリシルヒドロキシラーゼ3に融合した、チオールプロテアーゼアリューレイン前駆体の大麦遺伝子に対する液胞シグナル配列のコード領域を含む合成配列
配列番号27: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号28: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号29: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号30: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号31: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号32: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号33: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号34: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号35: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号36: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号37: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号38: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号39: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号40: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号41: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号42: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号43: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号44: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号45: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号46: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド
配列番号47: 単鎖DNAオリゴヌクレオチド

Claims (14)

  1. タバコDNAを含む試料から検出可能な組み換えDNA分子であって、前記分子のヌクレオチド配列は:
    a)配列番号6または9と少なくとも99%同一である、または
    b)前記a)と完全に相補的なヌクレオチド配列であり、
    前記組み換えDNA分子の存在が、前記試料中の、目的のプロコラーゲン生産能を有するタバコ・イベントまたはその子孫に対する指標となる、組み換えDNA分子。
  2. 第1のDNA分子および第2のDNA分子を含む一対のDNA分子であって、目的のプロコラーゲン生産能を有するタバコ・イベントまたはその子孫の組み換えDNAを含む試料と共に増幅反応に使用したときにプライマーとして機能して、前記試料中の前記タバコ・イベントまたはその子孫の前記組み換えDNAの指標となるアンプリコンを生成し、前記アンプリコンは、配列番号6または9と少なくとも99%同一なヌクレオチド配列を含む、一対のDNA分子。
  3. 試料中の、目的のプロコラーゲン生産能を有するタバコ・イベントまたはその子孫の組み換えDNAの存在を検出するための方法であって、前記方法は:
    (a)前記試料を、請求項2に記載の一対のDNA分子と接触させ、
    (b)前記一対のDNA分子を用いて、DNAアンプリコンを製造するのに十分な増幅反応を実施し、
    (c)前記反応中の前記DNAアンプリコンの存在を検出する
    ことを含み、
    前記DNAアンプリコンは、配列番号6または9と少なくとも99%同一であるヌクレオチド配列を含み、前記アンプリコンの存在は、試料中の前記目的のプロコラーゲン生産能を有するタバコ・イベントまたはその子孫の組み換えDNAの指標となる、方法。
  4. 配列番号1~5、7~8、10~19と少なくとも99%同一のヌクレオチド配列の少なくとも1種を検出する工程をさらに含む、請求項3に記載の方法。
  5. 配列番号6または9と少なくとも99%同一のヌクレオチド配列を有する組み換えDNAを含む、タバコ植物、その部分または細胞。
  6. 前記組み換えDNA分子が、表20-1~表20-7、表21-1~表21-4、表22および表23-1~表23-15のいずれか1つに記載のタバコ・イベントまたはその子孫から誘導したものである、請求項1に記載のDNA分子。
  7. 前記ヌクレオチド配列が配列番号34および35に記載のものである、請求項1または6に記載のDNA分子。
  8. 前記組み換えDNAが、表20-1~表20-7、表21-1~表21-4、表22および表23-1~表23-15いずれか1つに記載のタバコ・イベントまたはその子孫から誘導したものである、請求項3または4に記載の方法。
  9. 前記ヌクレオチド配列が配列番号34および35に記載のものである、請求項3または4に記載の方法。
  10. 前記組み換えDNAが、表20-1~表20-7、表21-1~表21-4、および表22のいずれか1つに記載のタバコ・イベントまたはその子孫から誘導したものである、請求項5に記載の植物。
  11. 前記ヌクレオチド配列が配列番号34および35に記載のものである、請求項5に記載の植物。
  12. プロコラーゲンの加工方法であって、
    (a)請求項5、10および11のいずれか一項に記載の植物のタンパク質調製物を提供し、
    (b)前記タンパク質調製物を、プロコラーゲンをコラーゲンへと加工することのできる、効果的な量の酵素と接触させる
    ことを含む、方法。
  13. 前記酵素がフィシンを含む、請求項12に記載の方法。
  14. 検出可能な量の、配列番号6または9と少なくとも99%同一のヌクレオチド配列またはその完全な相補鎖を含む、タバコ種子。
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