KR101896518B1 - Zinc finger nuclease for targeting CMAH gene and use thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 돼지 CMAH(swine cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase) 유전자가 녹아웃된 돼지 세포의 제조방법; 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지의 제조 방법; 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지 유래 인공장기 또는 인공조직의 제조 방법; CMAH 유전자를 표적으로 하는 징크 핑거 뉴클레아제; 상기 징크 핑거 뉴클레아제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 상기 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터; 상기 징크 핑거 뉴클레아제를 사용하여 CMAH 유전자가 녹아웃된 세포를 제조하는 방법; 및 CMAH 유전자가 녹아웃된 인간 이외 동물의 난자, 인간 이외 동물, 또는 인간 이외 동물 유래 인공장기 제조용 키트에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, CMAH 유전자에 대한 징크 핑거 뉴클레아제를 사용하여, CMAH 유전자가 제거된 이종장기이식용 돼지생산을 위한 형질전환세포를 대량 확보할 수 있다.The present invention relates to a method for producing porcine cells in which a swine cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase (CMAH) gene is knocked out; A method for producing a pig in which a pig CMAH gene is knocked out; A method for producing pig-derived artificial organs or artificial tissues in which a pig CMAH gene is knocked out; A zinc finger nuclease that targets the CMAH gene; A polynucleotide encoding said zinc finger nuclease; A vector comprising said polynucleotide; A method of producing cells knocked out of the CMAH gene using the zinc finger nuclease; And an oocyte, a non-human animal, or a non-human animal-derived artificial organs-producing kit of a non-human animal in which the CMAH gene is knocked out. According to the present invention, zinc finger nuclease for the CMAH gene can be used to obtain a large amount of transfected cells for the production of a heterologous transplantable porcine from which the CMAH gene has been removed.

Figure R1020120033565
Figure R1020120033565

Description

CMAH 유전자를 표적으로 하는 징크 핑거 뉴클레아제 및 이의 용도{Zinc finger nuclease for targeting CMAH gene and use thereof}Zinc finger nuclease targeting < RTI ID = 0.0 > CMAH < / RTI > gene and use thereof,

본 발명은 돼지 CMAH(swine cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase) 유전자가 녹아웃된 돼지 세포의 제조방법; 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지의 제조 방법; 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지 유래 인공장기 또는 인공조직의 제조 방법; CMAH 유전자를 표적으로 하는 징크 핑거 뉴클레아제; 상기 징크 핑거 뉴클레아제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 상기 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터; 상기 징크 핑거 뉴클레아제를 사용하여 CMAH 유전자가 녹아웃된 세포를 제조하는 방법; 및 CMAH 유전자가 녹아웃된 인간 이외 동물의 난자, 인간 이외 동물, 또는 인간 이외 동물 유래 인공장기 제조용 키트에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing porcine cells in which a swine cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase (CMAH) gene is knocked out; A method for producing a pig in which a pig CMAH gene is knocked out; A method for producing pig-derived artificial organs or artificial tissues in which a pig CMAH gene is knocked out; A zinc finger nuclease that targets the CMAH gene; A polynucleotide encoding said zinc finger nuclease; A vector comprising said polynucleotide; A method of producing cells knocked out of the CMAH gene using the zinc finger nuclease; And an oocyte, a non-human animal, or a non-human animal-derived artificial organs-producing kit of a non-human animal in which the CMAH gene is knocked out.

공여자 장기의 부족은 동종이식 확대적용의 걸림돌이 되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 이종이식에 적합한 동물의 개발이 제시되었으며, 현재로서는 돼지가 가장 뛰어난 후보로 꼽히고 있다. 돼지는 공급 가용성이 높으며, 이들 장기는 인간의 것과 크기가 비슷하다. 게다가, 수세기 동안 사육되어 온 동물이라 취급이 비교적 용이하다. 그러나, 돼지와 인간 세포 간의 탄수화물 조성과 같은 세포 표면 항원의 차이는 수혜 환자에게 장기 이식에 따른 급성 면역반응을 유발하기 쉬워 이종이식의 실패를 야기할 수 있다.The shortage of donor organs has become a stumbling block to the spread of allografts. To solve these problems, the development of animals suitable for xenotransplantation has been proposed, and pigs are considered to be the most outstanding candidates at present. Pigs are highly available in supply, and these organs are similar in size to humans. Moreover, animals that have been raised for centuries are relatively easy to handle. However, differences in cell surface antigens such as carbohydrate composition between pigs and human cells can lead to failure of xenotransplantation because of the tendency of the recipient patient to cause an acute immune response following organ transplantation.

Halganutziu-Deicher 항원(N-글리코릴뉴라민산, N-glycolylneuraminic acid; NeuGC)은 인간을 제외한 모든 포유류에 존재하는 주요 시알산(sialic acid) 중 하나이다. 대부분의 건강한 인간 개체는 NeuGC에 대한 자연항체를 가지고 있으므로, 이종이식에서 주요한 장벽인 급성 거부반응을 유발할 수 있다. 사이티딘 일인산-N-아세틸뉴라민산 수산화효소(cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase; CMAH)는 NeuGC 합성에 필수적인 효소이다. 따라서, 가능한 이종이식 공여 동물(예를 들어 돼지)로부터의 세포나 기관에서 CMAH의 유전적 제거는 이종이식시 자연 인간 NeuGC 항체에 의해 유발될 수 있는 가능한 급성 거부반응을 피할 수 있는 방법을 제공할 수 있다. 이에, CMAH 유전자의 활성을 억제할 수 있는 방법, 및 고효율로 CMAH 유전자의 활성이 억제된 형질전환동물을 제조할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요한 상태이다.The Halganutziu-Deicher antigen (N-glycolylneuraminic acid; NeuGC) is one of the major sialic acids present in all mammals except humans. Most healthy human beings have natural antibodies to NeuGC, which can lead to acute rejection, a major barrier in xenotransplantation. N-acetylneuraminic acid hydroxylase (cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase (CMAH) is an enzyme essential for NeuGC synthesis. Thus, genetic removal of CMAH from cells or organs from possible xenotransplant donors (e. G. Pigs) provides a way to avoid possible acute rejection that can be caused by natural human NeuGC antibodies at xenograft . Therefore, it is necessary to study a method capable of inhibiting the activity of the CMAH gene and a method of producing a transgenic animal having an inhibited activity of the CMAH gene with high efficiency.

이에 본 발명자들은 세포에서 돼지 CMAH 유전자를 인식하고 절단할 수 있도록 변형된 ZFN 쌍을 개발하여 상기 ZFN를 세포 내에서 발현시킨 경우, CMAH 유전자에 효과적으로 돌연변이를 유도하여 번역 프레임 이동 돌연변이를 유발할 수 있음을 확인하였다. 또한, 상기 ZFN를 사용하여 CMAH 유전자가 녹아웃된 세포를 제조하였다. 나아가 상기 ZFN의 표적 서열 및 리포터 유전자를 포함하는 리포터 구성물을 이용하여 CMAH 유전자가 녹아웃된 세포를 효율적으로 선별하였고, 상기 CMAH 유전자가 녹아웃된 돌연변이 세포를 핵이식시킨 난자로부터 배반포를 제조할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
Therefore, the present inventors developed a modified ZFN pair so that the pig CMAH gene can be recognized and cleaved in a cell, and when the ZFN is expressed in the cell, the mutation can be effectively induced in the CMAH gene to induce translation frame movement mutation Respectively. Further, cells prepared by knocking out CMAH gene using ZFN were prepared. Furthermore, the reporter construct containing the ZFN target sequence and the reporter gene can be used to efficiently select cells knocked out of the CMAH gene, and the blastocyst can be prepared from oocytes into which the CMAH gene knockout mutant cells have been nuclear-transplanted The present invention has been completed.

본 발명의 하나의 목적은 돼지 CMAH(swine cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase) 유전자가 녹아웃된 돼지 세포의 제조방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method for producing pig cells in which swine cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase (CMAH) gene is knocked out.

본 발명의 다른 목적은 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a pig in which a pig CMAH gene is knocked out.

본 발명의 또 다른 목적은 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지 유래 인공장기 또는 인공조직의 제조 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method for producing pig-derived artificial organs or artificial tissues knocked out of a porcine CMAH gene.

본 발명의 또 다른 목적은 징크 핑거 도메인 및 뉴클레오티드 절단 도메인을 포함하는 융합 단백질로서, 상기 징크 핑거 도메인은 CMAH 유전자 내 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 징크 핑거 모듈들을 조합시켜 조립한 것이고, CMAH 유전자를 절단시키는 활성을 가지는, CMAH 유전자를 표적으로 하는 징크 핑거 뉴클레아제을 제공하는 것이다.Yet another object of the present invention is to provide a fusion protein comprising a zinc finger domain and a nucleotide cleavage domain, wherein the zinc finger domain is assembled by combining zinc finger modules that specifically recognize a specific target sequence in the CMAH gene, Which has an activity of cleaving the CMAH gene.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 징크 핑거 뉴클레아제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드, 및 이를 포함하는 벡터를 제공하는 것이다.Yet another object of the present invention is to provide a polynucleotide encoding the zinc finger nuclease, and a vector containing the polynucleotide.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 징크 핑거 뉴클레아제, 또는 징크 핑거 뉴클레아제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 발현시켜 얻은 징크 핑거 뉴클레아제에 의해 CMAH 유전자를 절단시키는 단계를 포함하여, CMAH 유전자가 녹아웃된 세포를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a method for screening a zinc finger nucrease or a zinc finger nuclease, which method comprises cleaving a CMAH gene by zinc finger nuclease obtained by expressing the zinc finger nuclease or zinc finger nuclease-encoding polynucleotide, Gt; cell < / RTI >

본 발명의 또 다른 목적은 CMAH 유전자가 녹아웃된 인간 이외 동물의 난자, 인간 이외 동물, 또는 인간 이외 동물 유래 인공장기 제조용 키트를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a kit for the production of an artificial organ derived from an oocyte, a non-human animal, or a non-human animal other than a human having a CMAH gene knockout.

하나의 양태로서, 본 발명은 CMAH 유전자를 표적으로 하는 뉴클레아제를 제공한다.In one embodiment, the invention provides a nuclease that targets the CMAH gene.

본 발명에서, "CMAH(cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase)"는 시알산(sialic acid)의 생합성에 관여하는 효소이다. 시알산은 리간드-수용체, 세포-세포 및 세포-병원체 상호작용과 관련된 당포합체(glycoconjugate)의 탄수화물 사슬의 말단 요소(terminal component)이다. 포유류 세포에서 발견되는 가장 보편적인 시알산의 두 가지 형태는 N-아세틸뉴라민산(N-actetylneuramic acid; NeuAc) 및 이의 수산화유도체(hydroxylated derivative)인 N-글리코릴뉴라민산(N-glycolylneuraminic acid; NeuGc)이다. 다른 포유류에는 시알산이 풍부하게 존재하는 반면 정상 인간조직에서는 NeuGc가 검출되지 않으며, 실제로 NeuGc는 인간에서 면역성을 갖는다. 인간에서 NeuGc의 부재는 인간에서 NeuGc 생합성에 관여하는 효소인 CMAH(cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase)를 코딩하는 인간 유전자 CMAH 내의 결실로 인할 수 있다. 마우스, 돼지 및 침팬지 수산화효소를 코딩하는 서열은 cDNA 클로닝에 의해 얻어지며 높은 상동성을 갖는다. 그러나, 이에 상응하는 인간 cDNA는 이들과 달리 5' 영역에 92 bp의 결실이 존재한다. 상기 결실은 마우스 수산화효소 유전자의 엑손 6에 해당하는 것으로 인간에서 프레임 이동(frameshift) 돌연변이와 폴리펩티드 사슬의 조기종결을 야기한다. 이와 같이 결절로 인간 수산화효소 mRNA는 활성효소를 코딩할 수 없다. 따라서, 정상 인간 조직에서는 NeuGc가 검출되지 않는다.In the present invention, " cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase (CMAH) " is an enzyme involved in biosynthesis of sialic acid. Sialic acid is a terminal component of the carbohydrate chain of glycoconjugates that is involved in ligand-receptor, cell-cell and cell-pathogen interactions. The two most common forms of sialic acid found in mammalian cells are N-acetylneuramic acid (NeuAc) and its hydroxylated derivative, N-glycolylneuraminic acid (N-glycolylneuraminic acid; NeuGc). NeuGc is not detected in normal human tissues while other mammals are abundant in sialic acid, and in fact, NeuGc is immunogenic in humans. The absence of NeuGc in humans can be attributed to a deletion in the human gene CMAH encoding cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase (CMAH), an enzyme involved in NeuGc biosynthesis in humans. Sequences encoding mouse, pig, and chimpanzee hydroxylase are obtained by cDNA cloning and have high homology. However, the corresponding human cDNA has a deletion of 92 bp in the 5 'region, unlike these. The deletion corresponds to exon 6 of the mouse hydroxylase gene, which causes frameshift mutations in humans and premature termination of the polypeptide chain. As such, the human hydroxylase mRNA in the nodule is unable to code the active enzyme. Therefore, NeuGc is not detected in normal human tissues.

본 발명에 따른 뉴클레아제는 지놈(genome)상의 DNA의 특정 위치를 인식하여 절단할 수 있는 인공 뉴클레아제를 포함한다 상기 뉴클레아제는 지놈 상의 특정 표적 서열를 인식하는 도메인과 절단하는 도메인이 융합된 뉴클레아제가 포함될 수 있으며, 그 예로 메가뉴클레아제(meganuclease), 지놈 상의 특정 표적 서열을 인식하는 도메인인 식물 병원성 유전자에서 유래한 TAL 작동자(transcription activator-like effector) 도메인과 절단 도메인이 융합된 융합 단백질, 또는 징크-핑거 뉴클레아제(zinc-finger nuclease)가 제한 없이 포함될 수 있다.The nuclease according to the present invention comprises an artificial nuclease capable of recognizing and cleaving a specific position of DNA on a genome. The nuclease is a fusion between a domain recognizing a specific target sequence on the genome and a domain cleaved For example, a meganuclease, a transcription activator-like effector domain derived from a plant pathogenic gene, which is a domain recognizing a specific target sequence on the genome, and a cleavage domain, Fusion protein, or zinc-finger nuclease may be included without limitation.

바람직하게는, 상기 뉴클레아제는 징크 핑거 도메인 및 뉴클레오티드 절단 도메인을 포함하는 융합 단백질로서, 상기 징크 핑거 도메인은 CMAH(cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase) 유전자 내 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 징크 핑거 모듈들을 조합시켜 조립한 것이고, CMAH 유전자를 절단시키는 활성을 가지는, CMAH 유전자를 표적으로 하는 징크 핑거 뉴클레아제일 수 있다. Preferably, the nuclease is a fusion protein comprising a zinc finger domain and a nucleotide cleavage domain, wherein the zinc finger domain specifically recognizes a specific target sequence in a cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase (CMAH) gene Zinc finger modules, and is a zinc finger nuclease that targets the CMAH gene, which has activity to cleave the CMAH gene.

본 발명에서, "징크 핑거 뉴클레아제 (zinc finger nuclease)"란 징크 핑거 도메인 및 뉴클레오티드 절단 도메인을 포함하는 융합단백질을 의미하며, 공지의 또는 상용의 징크 핑거 뉴클레아제 모두를 포함할 수 있다. 본 발명에서 용어, "징크 핑거 뉴클레아제" 와 "ZFN"은 혼용될 수 있다.In the present invention, " zinc finger nuclease " refers to a fusion protein comprising a zinc finger domain and a nucleotide cleavage domain, and may include both known or commercially available zinc finger nuclease. In the present invention, the terms " zinc finger nuclease " and " ZFN "

일반적으로 ZFN의 징크 핑거 도메인은 ZFN의 아미노 말단(N-말단) 근처에, 뉴클레오티드 절단 도메인(또는 절단 하프 도메인)은 카르복시 말단(C-말단) 근처에 위치하는데, 바람직하게 본 발명의 ZFN 역시 N-말단에 징크 핑거 도메인이 위치하며, C-말단에는 뉴클레오티드 절단 도메인(또는 절단 하프 도메인)이 위치할 수 있다.Generally, the zinc finger domain of ZFN is located near the amino terminus (N-terminus) of the ZFN and the nucleotide cleavage domain (or truncated half domain) is located near the carboxy terminus (C-terminus) -Terminus at the C-terminus, and a nucleotide cleavage domain (or cleavage half domain) at the C-terminus.

각각의 단량체(monomer) 징크 핑거 뉴클레아제는 정방향 염기가닥(forward strand)과 역방향 염기가닥(reverse strand)에서 5 내지 6개의 염기 간격을 두고 9 내지 12개의 특정 염기서열을 인식하여 붙는다. 두 징크 핑거 뉴클레아제가 특정 염기서열에 붙으면 카르복실기 말단에 위치한 절단 도메인이 이량체(dimer)를 형성하여 염기서열에 이중가닥손상(double-strand break)을 일으키게 되고(Smith J. et al., Nucleic Acids Res., 27:674-681, 1999), 다세포 동물의 세포는 이와 같은 이중가닥손상을 받았을 때, 신속하게 상동 재조합(homologous recombination)과 비상동 말단 결합(non-homologous end joining) 같은 염기서열 복구 기작(DNA repair system)에 의해서 복구된다. 이러한 복구 기작 중에서 비상동 말단 결합이 주요 복구 기작으로 작용하는데, 상동성(homology)이 없이 또는 미세상동성(microhomology)만으로 단면을 이어 붙이기 때문에 종종 염기서열이 손실되거나 삽입되는 오류가 발생한다(Kristoffer V. & Lawrence F. P., Oncogene, 22:5792-5812, 2003). 즉, 변이가 발생하게 된다. 이와 같은 방법으로 징크 핑거 뉴클레아제를 이용하여 유전자를 녹아웃시킬 수 있다.Each monomeric zinc finger nuclease recognizes and binds 9 to 12 specific nucleotide sequences at 5- and 6-nucleotide spacing in a forward strand and a reverse strand. When two zinc finger nuclease are attached to a specific nucleotide sequence, the cleavage domain located at the carboxyl terminus forms a dimer, resulting in a double-strand break in the nucleotide sequence (Smith J. et al., Nucleic Acids Res ., 27: 674-681, 1999). Cells of multicellular animals, when subjected to such double-strand damage, rapidly undergo homologous recombination and non-homologous end joining, It is restored by a DNA repair system. Of these repair mechanisms, the heteroduplexes act as the main repair mechanism, often resulting in loss or insertion of nucleotide sequences because of the lack of homology or the cross-linking of microhomology alone (Kristoffer V. & Lawrence FP, Oncogene , 22: 5792-5812, 2003). That is, a variation occurs. In this manner, the gene can be knocked out using zinc finger nuclease.

본 발명에서, "CMAH 유전자를 표적으로 하는"은 CMAH 유전자의 특정 핵산 서열을 특이적으로 인식하여 절단하는 것을 의미한다. 본 발명에서는 징크 핑거 도메인이 CMAH 유전자의 특정 핵산 서열을 특이적으로 인식하고, 상기 징크 핑거 도메인과 펩티드 결합으로 연결된 뉴클레오티드 절단 도메인에 의해 CMAH 유전자에 절단이 발생될 수 있다. 상기 "서열"이란 그 길이와 무관하게 뉴클레오티드 서열을 의미하며, 이는 직선형, 원형 또는 가지형의 DNA 또는 RNA가 될 수도 있고, 단일 나선형이거나 이중 나선형일 수 있다.In the present invention, " targeting CMAH gene " means specifically recognizing and cleaving a specific nucleic acid sequence of the CMAH gene. In the present invention, the zinc finger domain specifically recognizes a specific nucleic acid sequence of the CMAH gene, and cleavage may occur in the CMAH gene due to a nucleotide cleavage domain linked to the zinc finger domain by a peptide bond. The term " sequence " means a nucleotide sequence regardless of its length, which may be a linear, circular or branched DNA or RNA, or may be single-stranded or double-stranded.

본 발명에 따른 징크 핑거 뉴클레아제의 CMAH 표적 서열의 위치는 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는, CMAH 유전자의 엑손 4(coding region 4)에 위치하는 것일 수 있다.The position of the CMAH target sequence of the zinc finger nuclease according to the present invention is not particularly limited, but may be located in the coding region 4 of the CMAH gene.

본 발명에서 용어, "표적 서열" 또는 "표적 부위"란 뉴클레아제가 특정 유전자에 결합하여 절단할 수 있는 특정 서열 또는 부위을 의미하는 것으로서, 뉴클레아제의 특정 인식 서열 또는 인식 부위, 및 뉴클레아제가 절단하는 서열 또는 부위가 포함된 것일 수 있다. As used herein, the term " target sequence " or " target site " refers to a specific sequence or region capable of cleaving and cleaving a nuclease to a particular gene, wherein a specific recognition sequence or recognition site of the nuclease, It may be that the sequence or region to be cleaved is included.

본 발명에서 용어, "인식 서열" 또는 "인식 부위"란 뉴클레아제가 결합할 수 있는 핵산의 부분을 한정하는 핵산 서열일 수 있다. The term " recognition sequence " or " recognition site " in the present invention may be a nucleic acid sequence that defines a portion of the nucleic acid to which the nuclease is capable of binding.

상기 징크 핑거 뉴클레아제는 제1 징크 핑거 뉴클레아제 및 제2 징크 핑거 뉴클레아제로 된 쌍을 포함할 수 있으며, 각 징크 핑거 뉴클레아제는 독립적으로 징크 핑거 도메인을 포함할 수 있다. The zinc finger nuclease may comprise a pair of a first zinc finger nuclease and a second zinc finger nuclease wherein each zinc finger nuclease may independently comprise a zinc finger domain.

상기 징크 핑거 도메인(zinc finger domain)은 하나 또는 수 개의 징크 핑거 모듈을 통하여 서열 특이성을 갖는 방식으로 CMAH 유전자의 DNA 염기서열과 결합하는 단백질을 의미한다. 상기 징크 핑거 도메인은 징크 핑거 모듈을 조합하여 돼지 CMAH 유전자의 선택된 서열에 결합하도록 설계할 수 있다.The zinc finger domain refers to a protein that binds to the DNA sequence of the CMAH gene in a sequence-specific manner through one or several zinc finger modules. The zinc finger domain may be designed to combine zinc finger modules to select sequences of the porcine CMAH gene.

상기 징크 핑거 모듈이란 아연 이온과 배위결합을 하는 동안에 구조가 안정적인 도메인의 내부에 있는 아미노산 서열을 의미한다. The zinc finger module refers to an amino acid sequence in which the structure is stable within the domain during coordination with zinc ions.

상기 CMAH 유전자의 특정 서열을 인식하는 징크 핑거 도메인의 설계는 툴젠(ToolGen)에서 개발한 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The design of a zinc finger domain that recognizes a specific sequence of the CMAH gene can be performed using a computer algorithm developed by ToolGen, but is not limited thereto.

상기 징크 핑거 도메인은 표 1의 징크 핑거 모듈들을 조합하여 조립할 수 있다. The zinc finger domains can be assembled by combining the zinc finger modules shown in Table 1.

상기 징크 핑거 도메인은 DNA 3bp(염기쌍)를 인식하는 징크 핑거 모듈을 2개 이상 연결한 구조로 되어 있다. 바람직하게, 상기 징크 핑거 모듈은 아미노산 링커로 연결될 수 있으며, 이때 아미노산 링커는 3개 내지 20개의 아미노산으로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 3개 내지 9개의 아미노산으로 이루어질 수 있다.The zinc finger domain has a structure in which two or more zinc finger modules for recognizing DNA 3 bp (base pair) are connected. Preferably, the zinc finger module can be connected to an amino acid linker, wherein the amino acid linker can be composed of 3 to 20 amino acids, preferably 3 to 9 amino acids.

CMAH 유전자의 특정 염기서열에 결합하는 징크 핑거 도메인은 적절한 개수의 아미노산으로 이루어진 아미노산 링커를 사용하여 2개 이상의 징크 핑거 모듈을 연결하여 제작할 수 있다. 이때, 징크 핑거 모듈과 모듈 사이를 연결하는 아미노산 링커의 아미노산의 개수를 적절하게 조절하여 각 징크 핑거 모듈이 결합하는 CMAH 유전자 상의 염기서열, 염기서열 사이의 간격 등을 조절함으로써, CMAH 유전자 중 선택된 서열에 결합하는 활성을 갖는 징크 핑거 도메인을 제작할 수 있다. 보다 바람직하게는 표 1에 기재된 2개 이상의 징크 핑거 모듈들을 조합하여 조립하는 것이다. The zinc finger domain that binds to a specific base sequence of the CMAH gene can be prepared by linking two or more zinc finger modules using an amino acid linker consisting of an appropriate number of amino acids. At this time, by appropriately adjusting the number of amino acids of the amino acid linker connecting between the zinc finger module and the module, the sequence of the CMAH gene on each of the zinc finger modules and the interval between the base sequences are controlled, A zinc finger domain having an activity of binding to the zinc finger domain can be produced. More preferably, two or more zinc finger modules described in Table 1 are combined and assembled.

각각의 징크 핑거 모듈들은 독립적으로 CMAH 유전자의 DNA 염기서열을 인식하기 때문에, 예를 들어 3 또는 4개의 모듈로 구성된 징크 핑거 도메인은 CMAH 유전자의 9 또는 12 bp 서열에 결합할 수 있다. 따라서, 이량체(dimer)로 작용하는 징크 핑거 뉴클레아제의 경우, 각각 3 또는 4개의 징크 핑거 모듈로 구성된 징크 핑거 뉴클레아제 한 쌍은 18 내지 24 bp를 특이적으로 인식할 수 있다.상기 돼지 CMAH 유전자을 표적으로 하는 징크 핑거 뉴클레아제를 제작하기 위하여 표 2에 기재된 6개의 징크 핑거 모듈의 표적 부위를 고려하여 적절한 종류 및 개수의 징크 핑거 모듈을 선택하여, 돼지 CMAH 유전자의 특정 염기서열에 결합하는 활성을 가지는 징크 핑거 도메인을 제작할 수 있다.Since each zinc finger module independently recognizes the DNA sequence of the CMAH gene, a zinc finger domain consisting of, for example, three or four modules can bind to the 9 or 12 bp sequence of the CMAH gene. Thus, in the case of a zinc finger nuclease acting as a dimer, a pair of zinc finger nuclease consisting of three or four zinc finger modules each can specifically recognize 18 to 24 bp. In order to prepare a zinc finger nuclease targeting the pig CMAH gene, zinc finger modules of appropriate types and numbers were selected in consideration of the target sites of the six zinc finger modules described in Table 2, A zinc finger domain having binding activity can be produced.

본 발명에 따른 CMAH 유전자의 특정 서열에 결합하는 징크 핑거 도메인은 AAG, CAG, GAC, CGA를 각각 인식하는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하거나, CGA, GGA, TGG, TGG를 각각 인식하는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 제1 징크 핑거 뉴클레아제의 제1 징크 핑거 도메인이 AAG, CAG, GAC, CGA를 각각 인식하는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하고, 제2 징크 핑거 뉴클레아제의 제2 징크 핑거 도메인이 CGA, GGA, TGG, TGG를 각각 인식하는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하는 것일 수 있다.The zinc finger domain binding to a specific sequence of the CMAH gene according to the present invention includes zinc finger modules sequentially recognizing AAG, CAG, GAC and CGA, zinc finger modules recognizing CGA, GGA, TGG and TGG, May be sequentially included. Preferably, the first zinc finger domain of the first zinc finger nuclease sequentially includes zinc finger modules that recognize AAG, CAG, GAC, and CGA, respectively, and the second zinc finger domain of the second zinc finger nuclease, The domain may sequentially include zinc finger modules that recognize CGA, GGA, TGG, and TGG, respectively.

이에 따라, 본 발명의 징크 핑거 뉴클레아제의 CMAH 유전자 내 표적 서열은 AAG, CAG, GAC, CGA, GGA 및 TGG로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 서열을 포함하며, AAG, CAG, GAC, CGA, GGA 또는 TGG는 각각 독립적으로 서열번호 1 내지 6으로 구성된 군으로부터 선택된 징크 핑거 모듈에 의해 결합되고, 상기 선택된 징크 핑거 모듈을 하나 이상 포함하는 것일 수 있다. Accordingly, the target sequence in the CMAH gene of the zinc finger nuclease of the present invention includes at least one sequence selected from the group consisting of AAG, CAG, GAC, CGA, GGA and TGG, and AAG, CAG, GAC, CGA, GGA Or TGG may each independently be combined by a zinc finger module selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 1 to 6 and include one or more of the selected zinc finger modules.

바람직하게, 상기 징크 핑거 도메인은 서열번호 1, 2, 3 및 4로 표시되는 징크 핑거 모듈을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 융합 단백질의 N-말단으로부터 서열번호 1, 2, 3 및 4로 표시되는 징크 핑거 모듈을 순차적으로 포함할수 있고, 보다 더 바람직하게는 서열번호 35의 아미노산 서열로 표시되는 것인 징크 핑거 도메인일 수 있다.Preferably, the zinc finger domain may comprise a zinc finger module as shown in SEQ ID NO: 1, 2, 3 and 4, more preferably from the N-terminus of the fusion protein as SEQ ID NOs: 1, 2, 3 and 4 May be a zinc finger domain that is sequenced, more preferably, represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35.

또한, 바람직하게 상기 징크 핑거 도메인은 서열번호 5, 5, 6 및 1로 표시되는 징크 핑거 모듈을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 융합 단백질의 N-말단으로부터 서열번호 5, 5, 6 및 1로 표시되는 징크 핑거 모듈을 순차적으로 포함할 수 있고, 보다 더 바람직하게는 서열번호 36의 아미노산 서열로 표시되는 것인 징크 핑거 도메인일 수 있다.Also preferably, the zinc finger domain may comprise a zinc finger module represented by SEQ ID NOS: 5, 5, 6 and 1, more preferably from the N-terminus of the fusion protein of SEQ ID NOS: 5, 5, 6 and 1 , And more preferably a zinc finger domain represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 36.

본 발명에서 용어, "절단"은 돼지 CMAH 유전자 뉴클레오티드 분자의 공유결합된 백본의 연결을 해제하는 것을 의미하며, "뉴클레오티드 절단 도메인"은 이러한 돼지 CMAH 유전자의 뉴클레오티드 절단을 위한 효소적 활성을 갖는 폴리펩티드 서열을 의미한다.The term " cleavage " in the present invention means cleaving the covalently linked backbone of the porcine CMAH gene nucleotide molecule, and " nucleotide cleavage domain " means a polypeptide sequence having enzymatic activity for nucleotide cleavage of such porcine CMAH gene .

상기 뉴클레오티드 절단 도메인은 엔도뉴클레아제 또는 엑소뉴클레아제로부터 얻을 수 있다. 뉴클레오티드 절단 도메인을 얻어낼 수 있는 엔도뉴클레아제의 예로는 제한성 엔도뉴클레아제, 회귀성 엔도뉴클레아제 등이 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 효소들은 뉴클레오티드 절단 도메인의 기원으로 사용할 수있다. 또한, 상기 뉴클레오티드 절단 도메인은 단일 뉴클레오티드 서열을 절단할 수 있을 뿐만 아니라, 그 절단 도메인의 기원에 따라 이중 결합의 뉴클레오티드 서열을 절단할 수 있다. 이러한 의미에서 이중 결합된 뉴클레오티드 서열을 모두 절단하는 절단 도메인을 절단 하프 도메인으로 사용하기도 한다.The nucleotide cleavage domain can be obtained from an endonuclease or an exonuclease. Examples of endonuclease capable of obtaining a nucleotide cleavage domain include, but are not limited to, a restriction endonuclease, a regenerative endonuclease, and the like. These enzymes can be used as the origin of the nucleotide cleavage domain. Further, the nucleotide cleavage domain can not only cleave a single nucleotide sequence but also cleave the nucleotide sequence of a double bond according to the origin of the cleavage domain. In this sense, a cleavage domain that cleaves all double-stranded nucleotide sequences may be used as a cleavage half-domain.

상기 제한성 엔도뉴클레아제는 많은 부류의 종에 존재하고, DNA(인식 부위)와 서열 특이적 결합이 가능하며, 결합 부위 근처에서 DNA를 절단할 수 있다. 어떤 제한성 엔도뉴클레아제, 예를 들어 타입 IIs는 인식 부위가 제거된 부위에서도 DNA를 절단하여 분리된 결합 도메인과 절단 도메인을 가진다. 예를 들어, 타입 IIs 효소인 FokI는 하나의 나선에서 인식 부위와 9 뉴클레오티드 떨어진 장소 및 다른 하나의 나선에서 인식 부위로부터 13 뉴클레오티드 떨어진 장소에서 DNA의 이중 나선 절단을 촉진한다.The restriction endonuclease is present in many classes of species, capable of sequence-specific binding to DNA (recognition site), and capable of cleaving DNA near the binding site. Some restriction endonucleases, such as type IIs, have cleaved DNA fragments at sites where recognition sites have been cleaved and have cleaved binding domains and cleavage domains. For example, FokI , a type II enzyme, promotes double helix cleavage of DNA at a site that is 9 nucleotides apart from the recognition site in one spiral and 13 nucleotides away from the recognition site in the other spiral.

상기 뉴클레오티드 절단 도메인은 타입 IIs 제한 엔도뉴클레아제 유래일 수 있으며, 상기 타입 IIs 제한 엔도뉴클레아제는 이에 제한되는 것은 아니나 FokI , AarI, AceIII , AciI , AloI , BaeI , Bbr7I , CdiI , CjePI , EciI , Esp3I , FinI , MboI , SapI 또는 SspD51 일 수 있고, 바람직하게는 FokI 일 수 있다.The nucleotide cleavage domain may be a type IIs restriction endonuclease derived from the Type IIs restriction endonuclease include, but are not limited to FokI, AarI, AceIII, AciI, AloI, BaeI, Bbr7I, CdiI, CjePI, EciI , Esp3I , FinI , MboI , SapI, or SspD51 , And preferably It can be FokI .

또한, 본 발명의 징크 핑거 뉴클레아제는 핵 위치 신호(nuclear localization signal) 서열을 추가로 포함할 수 있다. 상기 핵 위치 신호는 본 발명의 돼지 CMAH 유전자를 표적으로 하는 징크 핑거 뉴클레아제에 의하여 돼지 CMAH 유전자를 녹아웃시키기 위하여 징크 핑거 뉴클레아제를 핵 내로 이동시키기 위한 수단으로 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 핵 위치 신호는 서열번호 39의 아미노산 서열(PPKKKRKV)로 표시되는 핵 위치 신호일 수 있다.In addition, the zinc finger nuclease of the present invention may further comprise a nuclear localization signal sequence. The nucleotide position signal can be used as a means for transferring zinc finger nuclease into the nucleus to knock out the porcine CMAH gene by a zinc finger nuclease targeting the porcine CMAH gene of the present invention. Preferably, the nucleotide position signal may be a nucleotide position signal represented by the amino acid sequence (PPKKKRKV) of SEQ ID NO: 39.

또한, 본 발명의 징크 핑거 뉴클레아제는 서열번호 37 또는 서열번호 38의 아미노산 서열로 표시되는 징크 핑거 뉴클레아제일 수 있다.
Further, the zinc finger nuclease of the present invention may be a zinc finger nuclease represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 37 or SEQ ID NO: 38.

다른 양태로서, 본 발명은 상기 징크 핑거 뉴클레아제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 제공한다.In another aspect, the invention provides polynucleotides encoding said zinc finger nuclease.

상기 폴리뉴클레오티드는 뉴클레오티드 단위체(monomer)가 공유결합에 의해 길게 사슬모양으로 이어진 뉴클레오티드의 중합체(polymer)로 일정한 길이 이상의 DNA(deoxyribonucleic acid) 또는 RNA(ribonucleic acid) 가닥으로서, 본 발명에 따른 징크 핑거 뉴클레아제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드이다.The polynucleotide is a polymer of a nucleotide in which a monomer is linked in a long chain by a covalent bond and is a DNA having a certain length or more of deoxyribonucleic acid or RNA (ribonucleic acid) Lt; / RTI > is a polynucleotide that encodes a cysteine.

상기 폴리뉴클레오티드는 공지된 형태로 세포 내 전달될 수 있으며, 일 예로 종래의 유전자 운반체로 이용되어 온 레트로바이러스 벡터(retroviral vector), 아데노바이러스 벡터(adenoviral vector), 아데노 연관 바이러스 벡터(adeno-associated viral vector)를 포함하는 바이러스성 벡터, 리포좀, 폴리라이신(polylysine), 폴리에틸렌이민(polyethylenimine(PEI)), 프로타민(protamine), 히스톤(histone), 폴리에스테르아민(polyester amine) 및 이들 각각의 변형체를 포함하는 양이온성 고분자를 비롯하여, 미셀, 에멀젼, 나노입자 등의 비바이러스성 벡터를 사용할 수 있으며, 벡터 시스템 외에도 공지된 세포 내 물질전달 펩티드 등을 활용하여 효율적으로 세포 내로 전달될 수 있다.
The polynucleotides can be delivered intracellularly in a known form, for example, retroviral vectors, adenoviral vectors, adeno-associated viral vectors, etc., which have been used as conventional gene carriers a vector, a viral vector, a liposome, a polylysine, a polyethylenimine (PEI), a protamine, a histone, a polyester amine, and a variant thereof Non-viral vectors such as micelles, emulsions, and nanoparticles can be used as well as cationic polymers, and they can be efficiently delivered into cells using known intracellular mass transfer peptides and the like in addition to the vector system.

또 다른 양태로서, 본 발명은 상기 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a vector comprising the polynucleotide.

상기 벡터는 세포 내에 도입하여 본 발명의 징크 핑거 뉴클레아제를 발현시키기 위한 수단으로서, 플라스미드 벡터, 코즈미드 벡터, 박테리오파아지 벡터 등 공지의 발현벡터를 사용할 수 있으며, 벡터는 DNA 재조합 기술을 이용한 임의의 공지된 방법에 따라 당업자가 용이하게 제조할 수 있다.As the means for expressing the zinc finger nuclease of the present invention by introducing the vector into the cell, a known expression vector such as a plasmid vector, a cosmid vector, and a bacteriophage vector may be used, and the vector may be an arbitrary vector Can be easily prepared by those skilled in the art according to known methods.

본 발명의 벡터는 본 발명에 따른 징크 핑거 뉴클레아제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 작동 가능하게 연결된 재조합 벡터일 수 있다. 상기 "작동 가능하게 연결된"은 발현 조절 서열이 징크 핑거 뉴클레아제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열의 전사 및 해독을 조절하도록 연결된 것을 말하며, 발현 조절 서열(프로모터 포함)의 조절하에 폴리뉴클레오티드 서열이 발현되어 폴리뉴클레오티드 서열에 의해 코딩되는 징크 핑거 뉴클레아제가 생성되도록 정확한 해독 프레임을 유지시키는 것을 포함한다.
The vector of the present invention may be a recombinant vector in which a polynucleotide encoding a zinc finger nuclease according to the present invention is operably linked. Operably linked " refers to an expression control sequence that is linked to regulate transcription and translation of a polynucleotide sequence encoding a zinc finger nuclease, wherein a polynucleotide sequence is expressed under the control of an expression control sequence (including a promoter) And maintaining the correct decoding frame so that a zinc finger nuclease that is encoded by the polynucleotide sequence is generated.

또 다른 양태로서, 본 발명은 CMAH 유전자가 녹아웃된 세포 및 이의 제조방법을 제공한다. In another aspect, the present invention provides cells knocked out of the CMAH gene and a method for producing the same.

상기 세포의 제조 방법은 CMAH 유전자 내 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 인공 뉴클레아제에 의해 세포에서 CMAH 유전자를 절단시키는 단계를 포함한다.The method of producing the cell comprises cleaving the CMAH gene in a cell by an artificial nuclease that specifically recognizes a specific target sequence in the CMAH gene.

상기 세포는 세포 내 CMAH 유전자 중 하나 또는 두개의 대립유전자가 녹아웃된 세포일 수 있다. The cell may be a cell in which one or two alleles of the intracellular CMAH gene are knocked out.

본 발명에서 용어, "녹아웃(knockout)"은 돼지 CMAH 유전자의 발현을 억제하는 것을 의미하며, 본 발명에서는 돼지 CMAH 유전자를 표적으로 하는 징크 핑거 뉴클레아제에 의하여 돼지 CMAH 유전자에 돌연변이를 유발하여 녹아웃시키게 된다.The term " knockout " in the present invention means inhibiting the expression of the porcine CMAH gene. In the present invention, a zinc finger nuclease that targets the porcine CMAH gene causes mutation in the porcine CMAH gene, .

상기 뉴클레아제는 CMAH 유전자의 지놈(genome)상의 DNA의 특정 위치를 인식하여 절단할 수 있는 인공 뉴클레아제일 수 있다. 상기 뉴클레아제는 지놈 상의 특정 표적 서열를 인식하는 도메인과 절단하는 도메인이 융합된 뉴클레아제가 포함될 수 있으며, 그 예로 메가뉴클레아제(meganuclease), 지놈 상의 특정 표적 서열을 인식하는 도메인인 식물 병원성 유전자에서 유래한 TAL 작동자(transcription activator-like effector) 도메인과 절단 도메인이 융합된 융합 단백질, 또는 징크-핑거 뉴클레아제(zinc-finger nuclease)가 제한 없이 포함될 수 있다.The nuclease may be an artificial nuclease capable of recognizing and cleaving a specific position of DNA on the genome of the CMAH gene. The nuclease may include a nuclease that is fused with a domain that recognizes a specific target sequence on the genome and a cleavage domain. Examples of the nuclease include a meganuclease, a phytopathogenic gene that is a domain that recognizes a specific target sequence on a genome, A fusion protein with a transcription activator-like effector domain fused to a cleavage domain, or a zinc-finger nuclease may be included without limitation.

바람직하게는, 상기 뉴클레아제는 징크 핑거 도메인 및 뉴클레오티드 절단 도메인을 포함하는 융합 단백질로서, 상기 징크 핑거 도메인은 CMAH 유전자 내 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 징크 핑거 모듈들을 조합시켜 조립한 것이고, CMAH 유전자를 절단시키는 활성을 가지는, CMAH 유전자를 표적으로 하는 징크 핑거 뉴클레아제일 수 있다. Preferably, the nuclease is a fusion protein comprising a zinc finger domain and a nucleotide cleavage domain, wherein the zinc finger domain is assembled by combining zinc finger modules that specifically recognize a specific target sequence in the CMAH gene, And can be a zinc finger nuclease that targets the CMAH gene, which has activity of cleaving the CMAH gene.

상기 뉴클레아제의 표적 서열은 돼지 CMAH 유전자의 엑손 4에 위치하는 것일 수 있다. The target sequence of the nuclease may be located in exon 4 of the porcine CMAH gene.

또한, 상기 뉴클레아제는 한쌍 또는 두쌍 이상의 징크 핑거 뉴클레아제일 수 있다. In addition, the nuclease may be one or two or more pairs of zinc finger nuclease.

상기 뉴클레아제는 징크 핑거 뉴클레아제이고, 돼지 CMAH 유전자의 표적서열 내, 상기 징크 핑거 뉴클레아제에 의해 절단된 부위에 NHEJ(non-homologous end joining)에 의해 번역 프레임 이동 돌연변이가 형성되어 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 것일 수 있다.Wherein the nuclease is a zinc finger nuclease and a translational frame transfer mutation is formed by a non-homologous end joining (NHEJ) in a site cleaved by the zinc finger nuclease in the target sequence of the pig CMAH gene, The CMAH gene may be knocked out.

상기 징크 핑거 뉴클레아제는 AAG, CAG, GAC, CGA를 각각 인식하는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하거나, CGA, GGA, TGG, TGG를 각각 인식하는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하는 징크 핑거 도메인을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제1 징크 핑거 뉴클레아제의 제1 징크 핑거 도메인이 AAG, CAG, GAC, CGA를 각각 인식하는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하고, 제2 징크 핑거 뉴클레아제의 제2 징크 핑거 도메인이 CGA, GGA, TGG, TGG를 각각 인식하는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하는 것일 수 있다.The zinc finger nuclease may sequentially include zinc finger modules for recognizing AAG, CAG, GAC, and CGA, or zinc finger modules sequentially including zinc finger modules for recognizing CGA, GGA, TGG, and TGG . Preferably, the first zinc finger domain of the first zinc finger nuclease sequentially includes zinc finger modules that recognize AAG, CAG, GAC, and CGA, respectively, and the second zinc finger domain of the second zinc finger nuclease, The domain may sequentially include zinc finger modules that recognize CGA, GGA, TGG, and TGG, respectively.

이에 따라, 본 발명의 징크 핑거 뉴클레아제의 CMAH 유전자 내 표적 서열은 AAG, CAG, GAC, CGA, GGA 및 TGG로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 서열을 포함하며, AAG, CAG, GAC, CGA, GGA 또는 TGG는 각각 독립적으로 서열번호 1 내지 6으로 구성된 군으로부터 선택된 징크 핑거 모듈에 의해 결합되고, 상기 선택된 징크 핑거 모듈을 하나 이상 포함하는 것일 수 있다. Accordingly, the target sequence in the CMAH gene of the zinc finger nuclease of the present invention includes at least one sequence selected from the group consisting of AAG, CAG, GAC, CGA, GGA and TGG, and AAG, CAG, GAC, CGA, GGA Or TGG may each independently be combined by a zinc finger module selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 1 to 6 and include one or more of the selected zinc finger modules.

바람직하게, 상기 징크 핑거 도메인은 서열번호 1, 2, 3 및 4로 표시되는 징크 핑거 모듈을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 융합 단백질의 N-말단으로부터 서열번호 1, 2, 3 및 4로 표시되는 징크 핑거 모듈을 순차적으로 포함할수 있고, 보다 더 바람직하게는 서열번호 35의 아미노산 서열로 표시되는 것인 징크 핑거 도메인일 수 있다. Preferably, the zinc finger domain may comprise a zinc finger module as shown in SEQ ID NO: 1, 2, 3 and 4, more preferably from the N-terminus of the fusion protein as SEQ ID NOs: 1, 2, 3 and 4 May be a zinc finger domain that is sequenced, more preferably, represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35.

또한, 바람직하게 상기 징크 핑거 도메인은 서열번호 5, 5, 6 및 1로 표시되는 징크 핑거 모듈을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 융합 단백질의 N-말단으로부터 서열번호 5, 5, 6 및 1로 표시되는 징크 핑거 모듈을 순차적으로 포함할 수 있고, 보다 더 바람직하게는 서열번호 36의 아미노산 서열로 표시되는 것인 징크 핑거 도메인일 수 있다.Also preferably, the zinc finger domain may comprise a zinc finger module represented by SEQ ID NOS: 5, 5, 6 and 1, more preferably from the N-terminus of the fusion protein of SEQ ID NOS: 5, 5, 6 and 1 , And more preferably a zinc finger domain represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 36.

상기 징크 핑거 뉴클레아제는 서열번호 37 또는 서열번호 38의 아미노산 서열로 표시되는 징크 핑거 뉴클레아제일 수 있으며, 또는 서열번호 37의 아미노산 서열로 표시되는 징크 핑거 뉴클레아제 및 서열번호 38의 아미노산 서열로 표시되는 징크 핑거 뉴클레아제의 쌍일 수 있다. The zinc finger nuclease may be a zinc finger nuclease represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 37 or SEQ ID NO: 38 or a zinc finger nuclease represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 37 and an amino acid sequence of SEQ ID NO: 38 Lt; / RTI > may be a pair of zinc finger nuclease represented by < RTI ID = 0.0 >

상기 세포는 본 발명의 징크 핑거 뉴클레아제에 의하여 CMAH 유전자를 녹아웃시키고자 하는 세포로서, E. coli와 같은 원핵세포; 이스트, 진균, 원생 동물, 고등 식물, 곤충과 같은 진핵 세포; 양서류 세포; 어류 세포; CHO, HeLa, COS-1, HEK, HCT116, K562, BJ fibroblast와 같은 포유류 세포, 예를 들어 배양된 세포(시험관 내), 이식편 및 1차 배양물(시험관 내 및 생체 외) 및 생체 내 세포; 또는 인간 공여자 및 환자로부터 분리된 혈액 및 다양한 조직 유래의 세포일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 돼지 유래 세포, 보다 구체적으로 돼지 유래의 프라이머리 섬유아세포, 돼지 귀조직 세포 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The cell is a cell to knock out the CMAH gene by the zinc finger nuclease of the present invention, and is a prokaryotic cell such as E. coli; Eukaryotic cells such as yeast, fungi, protozoa, higher plants, insects; Amphibian cells; Fish cells; Mammalian cells such as CHO, HeLa, COS-1, HEK, HCT116, K562, BJ fibroblast such as cultured cells (in vitro), grafts and primary cultures (in vitro and in vivo) and in vivo cells; Or cells derived from human donors and blood separated from the patient and from various tissues, but are not limited thereto. Preferably pig-derived cells, more specifically, pig-derived primary fibroblasts, porcine ear tissue cells, and the like, but are not limited thereto.

바람직하게, 본 발명의 돼지 CMAH 유전자를 녹아웃시키는 방법은 (a) 본 발명에 따른 징크 핑거 뉴클레아제를 세포 내에서 발현시키거나 세포 외에서 발현하여 상기 세포 내로 도입하는 단계; (b) 상기 세포 내에서 발현되거나 도입된 징크 핑거 뉴클레아제가 세포 내 돼지 CMAH 유전자에 이중 가닥 손상을 일으키는 단계; 및 (c) 상기 이중 가닥 손상에 의해 돼지 CMAH 유전자에 돌연변이가 유발되는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the method of knocking out the porcine CMAH gene of the present invention comprises the steps of: (a) expressing zinc finger nuclease according to the present invention in a cell or extracellularly and introducing the zinc finger nuclease into the cell; (b) a step of causing double-strand damage to intracellular porcine CMAH gene expressed or introduced in said cell by zinc finger nuclease; And (c) inducing a mutation in the porcine CMAH gene by the double-stranded injury.

또한, 구체적인 일 양태로서, 상기 방법에는 상기 표적 서열 및 리포터 유전자를 포함하는 리포터 구성물을 돼지 유래 세포에 도입하는 단계; 및 상기 리포터 구성물 상의 상기 표적 서열이 상기 뉴클레아제에 의해 절단된 돼지 유래 세포를 상기 리포터 유전자의 발현 유무에 따라 분리하여, 지놈 상 돼지 CMAH 유전자가 상기 뉴클레아제에 의해 녹아웃된 돼지 유래 세포를 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. In a specific embodiment, the method further comprises introducing a reporter construct comprising the target sequence and a reporter gene into a porcine-derived cell; And a porcine-derived cell in which the target sequence on the reporter construct has been cleaved by the nuclease, is separated according to the presence or absence of expression of the reporter gene, and a porcine-derived cell in which the genomic-phase pig CMAH gene is knocked out by the nuclease Further comprising the step of separating.

상기 돼지 유래 세포에 리포터 구성물을 도입시키는 단계에서, 상기 리포터 구성물은 뉴클레아제에 의해 인식되는 표적 서열 및 리포터 유전자를 포함하며, 상기 뉴클레아제가 상기 표적 서열에 결합하여 리포터 구성물을 절단하는지 여부에 따라 상기 리포터 유전자의 발현 여부가 결정되도록 설계될 수 있다. In introducing the reporter construct into the porcine-derived cells, the reporter construct comprises a target sequence recognized by the nuclease and a reporter gene, wherein the nuclease is bound to the target sequence to cleave the reporter construct And thus the expression of the reporter gene may be determined.

상기 리포터 구성물은 PCT/KR2012/001367호에 기재된 것일 수 있으며, 본원발명의 범위는 상기 출원에 기재된 내용을 포함한다. Such reporter constructs may be those described in PCT / KR2012 / 001367, the scope of which is incorporated herein by reference.

본 발명의 일 구현예에 따른 리포터 구성물은 상기 뉴클레아제가 상기 표적 서열에 결합하여 리포터 구성물을 절단하지 않으면 리포터 유전자가 발현되지 않으나, 상기 뉴클레아제가 상기 표적 서열에 결합하여 리포터 구성물을 절단하면 절단된 DNA는 세포 또는 생체 내 존재하는 상동 재조합(homologous recombination, HR) 또는 단일 가닥 중합(single strand annealing, SSA) 기작 또는 NHEJ로 복구되어 리포터 유전자가 발현되게 할 수 있다. 예를 들어, 상기 리포터 구성물은 도 5, 10, 15에 기재된 구성을 가질 수 있다. The reporter construct according to one embodiment of the present invention is characterized in that the reporter gene is not expressed unless the nuclease binds to the target sequence and cleaves the reporter construct. However, when the nuclease is bound to the target sequence and the reporter construct is cut, DNA can be recovered by homologous recombination (HR) or single strand annealing (SSA) mechanism or NHEJ present in cells or in vivo to express the reporter gene. For example, the reporter construct may have the configuration described in FIGS. 5, 10, and 15.

뉴클레아제를 사용하여 형질전환 세포를 만듬에 있어서, 뉴클레아제를 수정란 내에 직접 주입하게 되면 돼지나 소 같은 대동물은 수정란의 발생과정에서 발생하는 모자이크 현상으로 인해 형질전환 효율이 낮아지는 문제점이 있다. 따라서, 주로 핵이식에 의한 복제 기법이 주로 이용되게 되는데, 이때 형질전환된 세포의 대량생산 및 고순도 획득법이 요구되나, 일반적으로 인공 뉴클레아제에 의해 유도되어 유전적인 변형을 가지고 있는 돌연변이 세포와 야생형 세포를 표현형적으로 구분하기는 매우 어려우므로, 돌연변이 세포만을 분리하는데 제약이 많다.When nuclease is injected directly into fertilized eggs for the production of transgenic cells using nuclease, the conversion efficiency is lowered due to the mosaic phenomenon occurring during embryo development have. Therefore, replication technique by nuclear transfer is mainly used. In this case, mass production and high purity acquisition method of transformed cells are required, but mutant cells which are induced by artificial nucleases and genetically modified Because it is very difficult to distinguish wild-type cells phenotypically, there are many limitations to isolate mutant cells only.

이에 본 발명에서는 뉴클레아제가 표적 서열에 결합하여 리포터 구성물을 절단하는지 여부에 따라 리포터 유전자의 발현 여부가 결정되도록 설계된 리포터 구성물을 사용하여, 리포터 유전자가 발현된 세포만을 분리하였다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 설명한 리포터 구성물을 돼지 유래 세포 내 도입시켜, 리포터 유전자의 발현 유무에 따라 분리하는 단계를 포함한 경우에, 상기 단계를 포함하지 않은 경우에 비하여 CMAH 유전자가 돌연변이된 세포의 분리 비율이 현저히 높았다. 즉, 본 발명의 상기 방법을 사용하면 지놈 상 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 세포를 고순도로 획득할 수 있다. Therefore, in the present invention, only a reporter gene-expressing cell was isolated using a reporter construct designed to determine the expression of a reporter gene depending on whether a nuclease is bound to a target sequence and a reporter construct is cleaved. According to one embodiment of the present invention, when the reporter construct described above is introduced into pig-derived cells and the step of separating according to the presence or absence of the reporter gene is included, the CMAH gene is mutated The cell sorting ratio was remarkably high. That is, by using the above-described method of the present invention, it is possible to obtain cells in which the genomic pig CMAH gene is knocked out in high purity.

상기 뉴클레아제에 의해 표적 서열이 변형된, 돌연변이된 세포를 분리하는데 있어서, 상기 돌연변이는 국지적 돌연변이 뿐만 아니라, 결실, 삽입, 역위, 중복, 전좌와 같은 염색체 재배열과 같은 돌연변이도 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다.
In isolating mutated cells in which the target sequence has been modified by the nuclease, the mutations include not only local mutations but also mutations such as chromosomal rearrangements such as deletion, insertion, inversion, redundancy, translocation, It is not.

또 다른 양태로서, 본 발명은 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 뉴클레아제를 준비하는 단계; 상기 표적 서열 및 리포터 유전자를 포함하는 리포터 구성물을 돼지 유래 세포에 도입시키는 단계; 리포터 구성물이 도입된 상기 돼지 유래 세포에서 지놈 상 돼지 CMAH 유전자를 상기 뉴클레아제로 절단하여 녹아웃시키는 단계; 상기 리포터 구성물 상의 상기 표적 서열이 상기 뉴클레아제에 의해 절단된 돼지 유래 세포를 상기 리포터 유전자의 발현 유무에 따라 분리하여, 지놈 상 돼지 CMAH 유전자가 상기 뉴클레아제에 의해 녹아웃된 돼지 유래 세포를 분리시키는 단계; 및 핵이식 수용체 돼지 난자에서 핵을 제거하고, 상기 분리된 돼지 유래 세포의 핵을 이식하는 단계를 포함하여, 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 난자 세포의 제조방법을 제공한다. In another aspect, the present invention provides a method for identifying a target nucleic acid comprising: preparing a nuclease that specifically recognizes a specific target sequence; Introducing a reporter construct comprising the target sequence and a reporter gene into pig derived cells; Knocking out the genome-phase pig CMAH gene with the nuclease in the porcine-derived cells into which the reporter construct has been introduced; The pig-derived cells in which the target sequence on the reporter construct is cleaved by the nuclease are separated according to the presence or absence of expression of the reporter gene, and the pig-derived cells knocked out by the nuclease in the genomic phase pig CMAH gene are isolated ; And removing the nucleus from the nuclear transfer receptor porcine oocyte and transplanting the nucleus of the separated porcine derived cell, wherein the porcine CMAH gene is knocked out.

상기 "핵이식(nuclear transfer)"이란, 세포의 핵을, 이미 핵을 제거한 난자에 넣어 이식시키는 것을 의미하며, 이런 핵이식된 수정란을 착상시켜서 태어난 개체는 핵공여 세포의 유전적 물질이 핵수여 세포질로 그대로 전달되었기 때문에 유전적으로 완전히 동일한 복제 개체이다.The term " nuclear transfer " as used herein means that the nucleus of a cell is implanted into an oocyte having already been removed from the nucleus, and an individual born with such a nuclear transfer embryo is implanted with a nuclear material, It is a completely genetically identical replicating entity because it has been transferred intact into the cytoplasm.

난자의 유전 물질을 제거하는 방법에는, 물리적인 방법, 화학적인 방법, Cytochalasin B를 사용한 원심분리법 등이 있다(Tatham et al ., Hum . Reprod ., 11(7):1499-1503, 1996). 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 체세포는 세포막융합법, 세포질 내 미세주입법 등을 이용하여 핵이 제거된 난자 내로 도입될 수 있다. 세포막융합법은 간단하며 대규모 수정한 생산에 적합하다는 장점이 있으며, 세포질 내 미세주입법은 핵과 난자 내 물질들과의 접촉을 극대화시킨다는 장점이 있다. 체세포와 핵이 제거된 난자와의 융합은 전기자극을 통하여 세포막의 점도를 변화시켜 융합시키는 방법을 통하여 재조합한다. 이때, 미세전류·전압을 자유롭게 조절할 수 있는 전기융합기를 이용하면 편리하다.
Methods for removing oocyte genetic material include physical methods, chemical methods, and centrifugation using Cytochalasin B (Tatham et al ., Hum . Reprod . , 11 (7): 1499-1503,1996). Somatic cells knocked out of the pig CMAH gene can be introduced into the nucleus-removed oocyte using cell membrane fusion, intracellular microinjection, or the like. The cell membrane fusion method is simple and suitable for large-scale modified production. The intracellular microinjection method has an advantage of maximizing the contact between the nucleus and the materials in the oocyte. The fusion of somatic cells with nucleated oocytes is recombined by changing the viscosity of the cell membrane through electrical stimulation and fusing. At this time, it is convenient to use an electric fusion machine capable of freely adjusting minute current and voltage.

또 다른 양태로서, 본 발명은 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지의 제조 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for producing a pig in which a pig CMAH gene is knocked out.

상기 방법은 돼지 CMAH 유전자내 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 뉴클레아제를 준비하는 단계; 상기 표적 서열 및 리포터 유전자를 포함하는 리포터 구성물을 돼지 유래 세포에 도입시키는 단계; 상기 돼지 유래 세포에서 지놈 상 돼지 CMAH 유전자를 상기 뉴클레아제로 절단하여 녹아웃시키는 단계; 상기 리포터 구성물 상의 상기 표적 서열이 상기 뉴클레아제에 의해 절단된 돼지 유래 세포를 상기 리포터 유전자의 발현 유무에 따라 분리하여, 지놈 상 돼지 CMAH 유전자가 상기 뉴클레아제에 의해 녹아웃된 돼지 유래 세포를 분리시키는 단계; 핵이식 수용체 돼지 난자에서 핵을 제거하고, 상기 분리된 돼지 유래 세포의 핵을 이식하여 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지 난자 세포를 제조하는 단계; 및 상기 돼지 난자 세포로부터 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.The method comprising: preparing a nuclease that specifically recognizes a specific target sequence in a porcine CMAH gene; Introducing a reporter construct comprising the target sequence and a reporter gene into pig derived cells; Knocking out the genome-phase pig CMAH gene from the pig-derived cells with the nuclease; The pig-derived cells in which the target sequence on the reporter construct is cleaved by the nuclease are separated according to the presence or absence of expression of the reporter gene, and the pig-derived cells knocked out by the nuclease in the genomic phase pig CMAH gene are isolated ; Removing the nucleus from the nuclear transfer receptor porcine oocyte and transplanting the nucleus of the isolated porcine-derived cell to prepare a porcine oocyte cell knocking out the porcine CMAH gene; And preparing a pig from which the pig CMAH gene is knocked out from the porcine oocyte.

본 발명에서는 상기 전술한 방법으로 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지 난자 세포를 제조한 후, 상기 돼지 난자 세포로부터 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지를 제조하는 방법을 제공한다. The present invention provides a method for preparing a porcine oocyte cell in which a porcine CMAH gene is knocked out by the above-described method, and then knocking out a porcine CMAH gene from the porcine oocyte cell.

상기 돼지 난자 세포로부터 형질전환 돼지의 제조는 당업계에 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 핵이식된 난자는 활성화시켜 이식 가능한 단계까지 발생시킨 후 대리모로 착상되어, 형질전환 돼지가 제조될 수 있다. The production of the transformed pig from the porcine oocyte can be carried out by methods known in the art. For example, a nuclear transplanted oocyte can be activated and generated to a transplantable stage and then implanted as a surrogate moth to produce transgenic pigs.

상기 돼지는 CMAH 유전자가 결손된 돼지로서, 인간에 이종장기이식시 면역거부반응을 일으키지 않은 돼지일 수 있다. The pig may be a pig lacking the CMAH gene and not causing an immune rejection reaction when a heterologous organ is transplanted into a human.

본 발명에서 용어, "장기이식(transplantation)"은 기능이 손상된 또는 부재하는 조직 또는 장기를 대체할 목적으로 하나의 개체(공여자)로부터 다른 개체(수혜자)로 또는 환자 본인의 공여부위로부터 이를 필요로 하는 자리로 조직 또는 장기를 옮기는 것을 의미한다. 조직 재생의학이 발달함에 따라, 해당 위치에서 성장하여 장기를 생성할 수 있는 환자 본인의 세포(예를 들어 줄기세포, 해당 장기로부터 추출한 세포 등)를 사용할 수 있다. 이와 같이 동일한 사람의 세포 및/또는 조직을 본인에게 이식하는 것을 자가이식(autograft), 동일한 종의 두 개체 간에 이식하는 것을 동종이식(allograft)이라 한다. 나아가 하나의 종으로부터 다른 종의 개체로 세포, 조직 또는 장기의 이식 또한 가능한다. 이를 "이종이식(xenograft or xenotransplantation)"이라 하며, "이종장기이식"이라고도 한다. 인간에 있어서 이종장기이식은 말기 장기 이상을 치료할 수 있는 가능성을 제공하지만, 면역거부반응 등의 의학적 문제와 법적, 윤리적 문제점이 뒤따른다. 이러한 이종장기이식을 위한 최적의 후보 동물은 돼지이다. 돼지는 인간의 장기와 비슷한 크기의 장기를 가지며, 계통발생적으로 인간과 소원하여 교차종 질병전이(cross-species disease transmission) 위험이 낮다.As used herein, the term " transplantation " refers to the need to transfer from one individual (donor) to another (beneficiary) or from the donor site of the patient himself for the purpose of replacing a tissue or organ in which function is impaired or absent To move the organization or organ to the place. As tissue regeneration medicine develops, the patient's own cells (for example, stem cells, cells extracted from the organ or the like) that can grow at the site and produce organs can be used. Thus, transplanting the same human cells and / or tissues to themselves is known as autografting and the transplantation between two individuals of the same species is called allograft. Furthermore, transplantation of cells, tissues or organs from one species to another is also possible. This is called "xenograft or xenotransplantation" and "heterotransplantation". In humans, heterologous organ transplantation offers the potential to treat end stage organs, but is followed by medical and legal and ethical issues such as immune rejection. The best candidate animal for such heterologous organ transplantation is pigs. Pigs have organs similar in size to human organs, and are phylogenetically silent with humans, thus reducing the risk of cross-species disease transmission.

상기 징크 핑거 뉴클레아제는 세포 내로 도입되었을 때 돼지 CMAH 유전자 상의 원하는 부위에 이중 가닥 손상을 유도할 수 있으며, 돼지 CMAH 유전자 상에 이중 가닥 손상이 발생하면 세포는 자체적으로 가지고 있는 수리 기작을 이용하여 손상된 부위를 고치게 된다. 이때, 세포는 비상동 말단 결합(non-homologous end joining; NHEJ) 방식으로 손상된 부위를 고치게 되고, 끊어진 DNA 가닥 말단에서 삽입(insertion)이나 결실(deletion)이 일어나는 오류가 발생하기 쉬운(error-prone) 방향으로 수리가 진행된다. 따라서, 돼지 CMAH 유전자에 돌연변이가 유발되고, 궁극적으로 돼지 CMAH 유전자를 녹아웃시킬 수 있다.
The zinc finger nuclease may induce double-strand damage to a desired site on the porcine CMAH gene when introduced into a cell. If double-strand damage occurs on the porcine CMAH gene, the cell uses its own repair mechanism Fix the damaged area. At this time, the cells are fixed by the non-homologous end joining (NHEJ) method, and errors or prone to insertions or deletions occur at the ends of the broken DNA strands ). Thus, mutations can be induced in the porcine CMAH gene and ultimately knockout of the porcine CMAH gene.

또 다른 양태로서, 본 발명은 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지 유래 인공장기 또는 인공조직의 제조 방법을 제공한다. In another aspect, the present invention provides a method for producing pig-derived artificial organs or artificial tissues in which pig CMAH gene is knocked out.

상기 방법은 돼지 CMAH 유전자내 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 뉴클레아제를 준비하는 단계; 상기 표적 서열 및 리포터 유전자를 포함하는 리포터 구성물을 돼지 유래 세포에 도입시키는 단계; 상기 돼지 유래 세포에서 지놈 상 돼지 CMAH 유전자를 상기 뉴클레아제로 절단하여 녹아웃시키는 단계; 상기 리포터 구성물 상의 상기 표적 서열이 상기 뉴클레아제에 의해 절단된 돼지 유래 세포를 상기 리포터 유전자의 발현 유무에 따라 분리하여, 지놈 상 돼지 CMAH 유전자가 상기 뉴클레아제에 의해 녹아웃된 돼지 유래 세포를 분리시키는 단계; 핵이식 수용체 돼지 난자에서 핵을 제거하고, 상기 분리된 돼지 유래 세포의 핵을 이식하여 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지 난자 세포를 제조하는 단계; 상기 돼지 난자 세포로부터 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지를 제조하는 단계; 및 상기 돼지로부터 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지 유래 인공장기 또는 인공조직을 분리하는 단계를 포함할 수 있다. The method comprising: preparing a nuclease that specifically recognizes a specific target sequence in a porcine CMAH gene; Introducing a reporter construct comprising the target sequence and a reporter gene into pig derived cells; Knocking out the genome-phase pig CMAH gene from the pig-derived cells with the nuclease; The pig-derived cells in which the target sequence on the reporter construct is cleaved by the nuclease are separated according to the presence or absence of expression of the reporter gene, and the pig-derived cells knocked out by the nuclease in the genomic phase pig CMAH gene are isolated ; Removing the nucleus from the nuclear transfer receptor porcine oocyte and transplanting the nucleus of the isolated porcine-derived cell to prepare a porcine oocyte cell knocking out the porcine CMAH gene; Preparing a pig knockout of a porcine CMAH gene from the porcine oocyte; And isolating pig-derived artificial organs or artificial tissues from which the pig CMAH gene has been knocked out.

상기 장기 또는 조직은 장기 또는 조직 그 자체 뿐만 아니라 혈액이 포함된 상태일 수 있으며, 심장, 위, 소장, 대장, 신장, 간, 폐, 췌장 등을 제한없이 포함할 수 있다. 상기 장기 또는 조직은 CMAH 유전자가 녹아웃된 돼지로부터 유래된 것이므로, 인간 또는 인간 이외의 동물에 상기의 장기 또는 조직을 이식할 시 면역거부반응이 일어나지 않거나 완화될 수 있다. 따라서, 본 발명의 장기 또는 조직은 장기 또는 조직 이식이 필요한 개체에게 이식될 수 있으며, 목적하는 장기의 종류에 따른 질환을 치료할 수 있다. 상기 장기 이식이 필요한 개체는 동물 또는 인간일 수 있다.
The organ or tissue may be a state containing blood as well as an organ or tissue itself, and may include, without limitation, heart, stomach, small intestine, large intestine, kidney, liver, lung, pancreas and the like. Since the organs or tissues are derived from a pig knockout CMAH gene, the immune rejection reaction does not occur or can be alleviated when the organ or tissue is transplanted into a human or a non-human animal. Therefore, the organ or tissue of the present invention can be transplanted into an organ in need of organ or tissue transplantation, and it is possible to treat a disease according to the kind of organ desired. The individual requiring organ transplantation may be an animal or a human.

또 다른 양태로서, 본 발명은 상기 전술한 징크 핑거 뉴클레아제, 상기 징크 핑거 뉴클레아제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드, 또는 상기 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터; 및 상기 뉴클레아제가 인식하는 CMAH 유전자내 특정 표적 서열 및 리포터 유전자를 포함하는 리포터 구성물을 포함하는, CMAH 유전자가 녹아웃된 인간 이외 동물의 난자, 인간 이외 동물, 또는 인간 이외 동물 유래 인공장기 제조용 키트를 제공한다. In another aspect, the present invention provides a method for screening a zinc finger nuclease, a polynucleotide encoding the zinc finger nuclease, a vector comprising the polynucleotide, And a reporter construct comprising a reporter gene comprising a specific target sequence in the CMAH gene recognized by the nuclease, and a reporter construct comprising a reporter construct in the CMAH gene, wherein the CMAH gene knockout kit comprises an egg, a non-human animal, to provide.

상기 동물은 포유동물로서 그 종류는 제한되지 않으나, 바람직하게는 돼지이다.
The animal is not particularly limited as a mammal, but is preferably a pig.

본 발명은 인공 뉴클레아제를 사용하여 돼지 CMAH 유전자가 녹아웃된 세포를 최초로 개발하였으며, 상기 세포를 고효율로 제조하는데 적용될 수 있는 징크 핑거 뉴클레아제를 새롭게 개발하였다. 또한 형질전환세포를 효율적으로 선별하여 농축하는 방법을 이용하여, 상기 징크 핑거 뉴클레아제에 의해 CMAH가 불활성화된 세포를 고순도로 획득할 수 있고, 이를 난자에 핵이식하여 발생시킨 배반포에서 돌연변이 유전자를 확인함으로 CMAH 유전자를 녹아웃시킨 형질전환 돼지를 제작할 수 있는 가능성을 확인하였다. 이에 따라 CMAH 유전자가 제거된 이종장기이식용 돼지생산을 위한 형질전환세포를 대량 확보할 수 있다.
The present invention firstly developed a knockout cell of a porcine CMAH gene using artificial nucleases, and developed a zinc finger nuclease that can be applied to produce the cells with high efficiency. Also, by efficiently selecting and enriching the transformed cells, CMAH-inactivated cells can be obtained with high purity by the zinc finger nuclease, and in a blastocyst generated by nuclear transfer into oocytes, a mutant gene , We confirmed the possibility of producing transgenic pigs knocking out CMAH gene. Thus, it is possible to obtain a large amount of transfected cells for the production of a heterozygous transgenic pig in which the CMAH gene has been deleted.

도 1은 CMAH 11 L4 ZFN의 아미노산 서열을 나타낸 도이다. 세포 내에서 이들의 발현을 검출하기 위해 포함시킨 HA 태그 및 핵 위치 신호(nuclear localization signal) 서열은 밑줄로 표시하였다. 표적 염기 서열과 결합할 것으로 예상되는 징크 핑거의 알파 나선 영역(alpha helix region)은 굵은 글씨로 표기하였다.
도 2는 CMAH 11 R4 ZFN의 아미노산 서열을 나타낸 도이다. 세포 내에서 이들의 발현을 검출하기 위해 포함시킨 HA 태그 및 핵 위치 신호(nuclear localization signal) 서열은 밑줄로 표시하였다. 표적 염기 서열과 결합할 것으로 예상되는 징크 핑거의 알파 나선 영역(alpha helix region)은 굵은 글씨로 표기하였다.
도 3은 CMAH 11 ZFN-매개 지놈 변형을 확인하기 위한 T7E1 분석 결과를 나타낸 도이다. ZFN 쌍은 아가로스 젤의 바닥에 나타났다. 생성된 DNA 띠는 화살표
도 4는 CMAH 11 ZFN 쌍의 목적 유전자 부위의 DNA 서열을 나타낸 도이다. ZFN 인식 요소를 대문자로 표기하였다. 결실은 점선으로 삽입된 염기는 굵은 글씨체 및 밑줄로 표기하였다. wt는 야생형의 서열을 나타낸다.
도 5는 자성 분류를 위하여 고안된 리포터 구성물을 개략적으로 나타낸 도이다. 리포터 구성물에서 세포 내 발현을 위해 CMV 프로모터를 사용하였고, 유전자 주입 효율을 확인하기 위한 RFP 유전자, ZFN이 결합하여 작용할 수 있는 표적 유전자, 및 ZFN이 제대로 작동하였을 때 발현되도록 설계된 H-2Kk 유전자로 구성되었다.
도 6은 자성 리포터 선별법을 이용한 형질전환세포주 개발에 대한 개념도이다. ZFN과 리포터 구성물을 동시에 주입한 세포에 48시간 후 H-2Kk에 특이적인 자성구체로 표시한 후 자기력을 이용하여 표지된 세포들을 선별하였다.
도 7은 자기력을 이용하여 선별한 세포의 형광이미지를 나타낸 도이다. ZFN과 리포터 구성물의 세포 내 도입을 유도한 후 2일째 자성 표지 후 자기력을 이용하여 분리한 세포와 분리 전 세포에 대해 세포 내 RFP 및 GFP 발현 정도를 비교하였다. 분리 전 세포에 비해 분리 후 세포에서 RFP 및 GFP를 발현하고 있는 세포의 비율이 높았다.
도 8은 자성 리포터 구성물에 의해 선별된 세포에서 형질전환세포 비율 증가 및 돌연변이 염기서열을 나타낸 도이다. (a)는 ZFN과 리포터 구성물의 세포 내 도입 후 48시간 후 자성 표지하여 선별한 세포에 있어서 유전자 변이가 발생한 세포의 비율을 T7E1 분석 방법으로 분석한 결과이다. 선별하기 전의 세포(3.5%)에 비해 선별된 세포(15%)에서 높은 비율의 형질전환세포를 확인하였다. (b)는 선별된 세포 중 GFP가 발현되고 있는 세포를 취하여 핵이식을 시도한 결과이다. 체외 수정(in vitro fertilization)시 40개의 세포 중 3개의 세포에서 배반포(BL)가 형성되었고 이들 세포를 분석하였을 때 높은 비율로 형질전환 되어있는 것을 확인하였다. (c)는 배반포(BL) 단계의 세포에서 도입된 2종의 서로 다른 돌연변이 염기서열이다.
도 9는 자성 리포터 선별법을 이용한 형질전환 단일 세포 클론을 나타낸 도이다. (a)는 ZFN과 리포터 구성물의 세포 내 도입 후 48시간 후 자성 표지하여 선별한 세포를 1.2×103 세포/플레이트의 밀도로 6-웰 플레이트에 부착시킨 후 16일간 배양시켜 단일 세포로부터 형성된 콜로니이다. (b)는 각각의 단일 콜로니에 대해 형질전환된 세포의 비율을 확인하기 위한 T7E1 분석결과이다. (c)는 단일 콜로니에서 얻은 PCR 산물의 염기서열 분석결과이다. 6개 클론 중 4개 클론에 대해 분석하여 모두 형질전환된 서열을 포함하고 있는 것을 확인하였다.
도 10은 하이그로마이신 선별을 위하여 고안된 리포터 구성물을 개략적으로 나타낸 도이다. 리포터 구성물에서 세포 내 발현을 위해 CMV 프로모터를 사용하였고, 유전자 주입 효율을 확인하기 위한 RFP 유전자, ZFN이 결합하여 작용할 수 있는 표적 유전자, 및 ZFN이 제대로 작동하였을 때 발현되도록 설계된 하이그로마이신 포스포트랜스퍼라아제(hygromycin phosphotransferase; HPT) 및 eGFP 유전자로 구성되었다.
도 11은 하이그로마이신 리포터 선별법을 이용한 형질전환 세포주 개발을 위한 전체 모식도이다. 0일에 돼지 CMAH 유전자를 녹아웃시킬 수 있는 한 쌍의 ZFN(36 μg)과 하이그로마이신 선별을 위한 리포터 구성물(9 μg)을 전기자극을 통해 돼지 귀조직 세포 내로 주입한 후 1×106 세포를 100 mm 접시에 각각 분주하여 배양하였다. ZFN 및 리포터 구성물 주입 후 2일째에 세포수는 배양접시 당 3×105개였고 하이그로마이신 B를 300 μg/ml의 농도로 48시간 동안 처리하여, 4일째에 하이그로마이신 B가 제거된 새로운 배양액으로 교체해 주었다. 이때, 하이그로마이신 처리에 의해 살아남은 세포 수는 1.5×104개 이었다. 7일째 초기콜로니를 형성하였고, 18일에 완전한 콜로니를 형성하였으며, 22일에 형성된 콜로니를 새로운 96-웰 플레이트에 옮겨 형질전환 세포주를 제작하였다.
도 12는 하이그로마이신 선별 전 후 세포의 형광이미지를 나타낸 도이다. ZFN과 리포터 구성물의 세포 내 도입을 유도한 후 2일째 하이그로마이신 B 처리 전과 4일째 비처리 또는 처리 후의 세포 내 RFP 및 GFP 발현 정도를 비교하였다. 처리 전이나 비처리구에 비해 처리구에서 RFP 및 GFP를 발현하는 세포의 비율이 높았다.
도 13은 하이그로마이신 B에 의해 선별된 세포에 대한 T7E1 분석 결과를 나타낸 도이다. ZFN과 리포터 구성물의 세포내 도입 후 2일째부터 2일 동안 하이그로마이신 B(300 μg/ml)를 처리하여 선별된 세포에 있어 유전자 변이가 발생한 세포의 비율을 T7E1 assay 방법을 통해 분석하였다. 그 결과, 선별된 세포에 있어서 형질전환된 세포비율이 증가하는 것을 확인하였다. 즉, 비처리된 대조구(3.1%)에 비해 처리구(12.1%)에서 높은 비율의 형질전환된 세포를 확인하였다.
도 14는 하이그로마이신 B 리포터 선별법을 이용하여 획득한 형질전환 단일 세포 클론을 나타낸 도이다. (a)는 ZFN과 리포터 구성물의 세포내 도입 후 2일째부터 2일 동안 하이그로마이신 B(300 μg/ml)를 처리하여 선별된 세포를 30일간 배양하여 형성된 단일세포로부터의 콜로니이다. (b)는 각각의 단일 콜로니에 대한 형질전환된 세포의 비율을 확인하기 위한 T7E1 분석 결과이다. (c)는 단일 콜로니에서 얻은 PCR 산물의 염기서열 분석결과이다. 9개 클론 중 2개 클론에 대해 분석하여 모두 형질전환된 서열을 포함하고 있는 것을 확인하였다.
도 15는 유세포 분석법을 이용한 선별을 위하여 고안된 리포터 구성물을 개략적으로 나타낸 도이다. 리포터 구성물은 세포 내 발현을 위해 CMV 프로모터를 사용하였고, 유전자 주입 효율을 확인하기 위한 RFP 유전자, ZFN이 결합하여 작용할 수 있는 표적 유전자, 및 ZFN이 제대로 작동하였을 때 발현되도록 설계된 eGFP 유전자로 구성되었다.
도 16은 ZFN과 리포터 구성물을 이용한 FACS 분류 결과를 나타낸 도이다. ZFN과 리포터 구성물을 동시에 주입한 세포에 48시간 후 WT에서는 보이지 않던 RFP 및 GFP를 동시에 발현하는 세포(1%)를 FACS를 이용하여 선별하였다.
도 17은 FACS 선별 전 후 세포의 형광이미지를 나타낸 도이다. ZFN과 리포터 구성물의 세포 내 도입을 유도한 후 3일째 FACS를 이용하여 분리한 세포와 분리되지 않은 세포를 형광현미경으로 관찰하여 RFP와 GFP의 발현정도를 확인하였다.
도 18은 FACS에 의해 선별된 세포에 대한 T7E1 분석 결과를 나타낸 도이다. ZFN과 리포터 구성물을 동시에 주입한 세포에 48시간 후 RFP 및 GFP에 대해 양성인 세포들을 FACS를 이용하여 선별한 후 유전자 변이가 발생한 세포의 비율을 T7E1 분석을 통해 확인하였다. 선별하기 전 세포(0.5% 미만)에 비해 선별된 세포(13%)에서 높은 비율의 형질전환된 세포를 확인하였다.
도 19는 CMAH 녹아웃 세포를 이식한 난자로부터 발달된 배반포의 유전자 돌연변이를 나타낸 도이다. ZFN과 리포터 구성물을 통해 FACS sorting한 세포를 이용하여 돼지의 난자에 핵이식을 실시하였고 체외수정(in vitro fertilization)을 실시하였다. 이를 통해 발달된 배반포에서 ZFN의 작용에 의해 돌연변이가 도입된 것을 확인할 수 있었다.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing the amino acid sequence of CMAH 11 L4 ZFN. The HA tag and nuclear localization signal sequences included to detect their expression in cells are underlined. The alpha helix region of the zinc finger, which is expected to bind to the target sequence, is shown in bold.
2 is a diagram showing the amino acid sequence of CMAH 11 R4 ZFN. The HA tag and nuclear localization signal sequences included to detect their expression in cells are underlined. The alpha helix region of the zinc finger, which is expected to bind to the target sequence, is shown in bold.
Figure 3 shows the T7E1 assay results to confirm the CMAH 11 ZFN-mediated genome modification. The ZFN pair appeared on the bottom of the agarose gel. The generated DNA band
4 is a diagram showing the DNA sequence of the target gene region of the CMAH 11 ZFN pair. ZFN recognition elements are shown in capital letters. The deletions were indicated by bold and underlined nucleotides inserted in dotted lines. wt represents a wild-type sequence.
Figure 5 is a schematic representation of a reporter arrangement designed for magnetic classification. In the reporter constructs, the CMV promoter was used for intracellular expression, the RFP gene for confirming the gene injection efficiency, the target gene capable of binding with ZFN, and the H-2K k gene designed to be expressed when ZFN was functioning properly Respectively.
6 is a conceptual diagram for the development of a transformed cell line using a magnetic reporter selection method. Cells injected with ZFN and reporter constructs were labeled with magnetic spheres specific for H-2K k after 48 hours and labeled cells were selected using magnetic force.
FIG. 7 is a diagram showing fluorescence images of cells selected using a magnetic force. FIG. Intracellular induction of ZFN and reporter constructs was induced, and the intracellular RFP and GFP expression levels were compared between the cells separated and separated by magnetic force after magnetic labeling on day 2. The percentage of cells expressing RFP and GFP in the cells after separation was higher than that of the cells before separation.
Figure 8 shows the percentage of transformed cells increased and the mutant base sequence in the cells selected by the magnetic reporter construct. (a) shows the results of analysis of the proportion of cells in which the gene mutation occurred in the cells selected by magnetic labeling 48 hours after intracellular introduction of ZFN and reporter constructs by the T7E1 analysis method. A higher percentage of transformed cells was identified in selected cells (15%) compared to pre-selected cells (3.5%). (b) is the result of attempting nuclear transfer by taking the cells expressing GFP among selected cells. During in vitro fertilization, blastocysts (BL) were formed in 3 out of 40 cells, and when these cells were analyzed, it was confirmed that they were transformed at a high rate. (c) are two different mutant base sequences introduced from cells of the blastocyst (BL) stage.
FIG. 9 shows a transformed single cell clone using a magnetic reporter selection method. FIG. (a) shows the colonies was then affixed to the ZFN within the reporter construct in the cells after introduction of the magnetic cover screening after 48 hours the cells in 6-well plates at a density of 1.2 × 10 3 cells / plate formed from a single cell culture 16 days to be. (b) is the result of T7E1 analysis to confirm the ratio of transformed cells to each single colony. (c) is the nucleotide sequence analysis result of the PCR product obtained from a single colony. Four clones out of the six clones were analyzed and confirmed to contain all the transfected sequences.
Figure 10 is a schematic representation of a reporter construct designed for hygromycin screening. A CMV promoter was used for expression in the reporter constructs, and a RFP gene for confirming gene injection efficiency, a target gene capable of binding with ZFN, and a hygromycin phosphotransferase designed to be expressed when ZFN worked properly Hygromycin phosphotransferase (HPT) and eGFP genes.
11 is an overall schematic diagram for the development of a transformed cell line using the hygromycin reporter selection method. On day 0, a pair of ZFN (36 μg) capable of knocking out the pig CMAH gene and a reporter construct (9 μg) for hygromycin screening were injected into porcine ear tissues through electrical stimulation, and 1 × 10 6 cells Were dispensed into 100-mm dishes and cultured. On the second day after injection of the ZFN and reporter constructs, the number of cells was 3 × 10 5 cells per culture dish and the hygromycin B was treated at a concentration of 300 μg / ml for 48 hours. On the fourth day, a new culture medium . At this time, the number of cells survived by the hygromycin treatment was 1.5 x 10 4 cells. On day 7, an initial colony was formed, a complete colony was formed on day 18, and a colonies formed on day 22 were transferred to a new 96-well plate to prepare a transformed cell line.
FIG. 12 is a fluorescence image showing cells before and after hygromycin screening. FIG. The intracellular RFP and GFP expression levels of ZFN and reporter constructs were compared before and 2 days after hygromycin B treatment and after 4 days of no treatment or treatment. The ratio of RFP and GFP expressing cells was higher in the treated group than in the non - treated group.
FIG. 13 shows the results of T7E1 assay for cells selected by hygromycin B. FIG. The percentage of cells with mutated genes in selected cells treated with hygromycin B (300 μg / ml) for 2 days after intracellular introduction of ZFN and reporter constructs was analyzed by the T7E1 assay method. As a result, it was confirmed that the proportion of transformed cells in the selected cells was increased. That is, a higher proportion of transformed cells was identified in the treatment (12.1%) than the untreated control (3.1%).
Figure 14 shows a transgenic single cell clone obtained using the hygromycin B reporter selection method. (a) is a colony from a single cell formed by culturing selected cells for 30 days by treatment with hygromycin B (300 μg / ml) for 2 days from the second day after intracellular introduction of ZFN and reporter constructs. (b) is the result of T7E1 analysis to confirm the ratio of transformed cells to each single colony. (c) is the nucleotide sequence analysis result of the PCR product obtained from a single colony. Two clones out of 9 clones were analyzed and found to contain all the transfected sequences.
Figure 15 is a schematic representation of a reporter construct designed for screening using flow cytometry. The reporter constructs used the CMV promoter for intracellular expression, the RFP gene to confirm gene injection efficiency, the target gene that ZFN could bind to, and the eGFP gene designed to be expressed when ZFN worked properly.
16 shows FACS classification results using ZFN and reporter constructs. Cells injected with ZFN and reporter constructs were selected by FACS for cells expressing RFP and GFP simultaneously (1%) which were not observed in WT after 48 hours.
FIG. 17 is a fluorescence image of cells before and after FACS screening. FIG. The expression of RFP and GFP was confirmed by fluorescence microscopy of cells separated and isolated by FACS on day 3 after inducing intracellular introduction of ZFN and reporter constructs.
18 is a graph showing the results of T7E1 analysis on cells selected by FACS. Cells injected with ZFN and reporter constructs were screened by FACS after 48 hours for positive cells for RFP and GFP, and the percentage of cells with mutated genes was confirmed by T7E1 analysis. A high percentage of transformed cells were identified in selected cells (13%) compared to pre-selection cells (less than 0.5%).
19 is a diagram showing gene mutation of blastocysts developed from oocytes transplanted with CMAH knockout cells. Nuclear transplantation was performed on porcine oocytes using FACS sorting cells through ZFN and reporter constructs and in vitro fertilization was performed. It was confirmed that the mutation was introduced by the action of ZFN in the developed blastocysts.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are for further illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예Example 1:  One: 징크Zinc 핑거Finger 뉴클레아제를 포함하는 플라스미드 제작 Production of plasmids containing nuclease

돼지 CMAH(cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase) 유전자를 표적으로 하는 징크 핑거 뉴클레아제(zinc-finger nuclease; ZFN) 쌍을 개발하기 위하여, 툴젠(ToolGen)에서 개발한 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 돼지 유전자인 CMAH(cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase) 엑손 4(coding region 4)의 DNA 서열에서 잠재적인 ZFN 표적 부위(target site)를 탐색하였다(표 1). To develop a pair of zinc finger nuclease (ZFN) targeting the pig CMAH (cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase) gene, a computer algorithm developed by ToolGen, A potential ZFN target site in the DNA sequence of cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase (CMAH) exon 4 (coding region 4) was searched (Table 1).

Figure 112012025976129-pat00001
Figure 112012025976129-pat00001

상기 ZF 표적 부위 쌍은 반대 가닥 상에 3 또는 4개의 징크 핑거 어레이가 결합할 수 있으며, 5 또는 6개의 뉴클레오티드로 분리될 수 있다. 이후, 탐색 결과를 기초로 하여 예시적으로 모듈 조합 방법에 의해 6개의 ZF 모듈(zinc-finger module)을 조합하여 하나의 특이적 표적 부위에 대한 한 쌍의 ZFN 단위체를 구성하였고(표 2), 조합된 이들 ZF 모듈을 Fok1 핵산분해효소 도메인과 융합하여 ZFN 단위체를 합성하였다. 이들 한 쌍의 ZFN 단위체를 이용하여 돼지 CMAH 유전자 상에 돌연변이를 유발할 수 있는지 여부를 실험하였다. 실험에 사용한 한 쌍의 ZFN 단위체의 징크 핑거 모듈(F1 내지 F4) 및 징크 핑거의 표적부위 아미노산 서열을 각각 표 2, 도 1 및 도 2에 나타내었다.The ZF target site pair can bind three or four zinc finger arrays on the opposite strand and can be separated into five or six nucleotides. Then, based on the search results, a pair of ZFN units for one specific target site were constructed by combining six zinc-finger modules by an exemplary module combination method (Table 2) These combined ZF modules were fused with the Fokl nucleic acid degrading enzyme domain to synthesize ZFN monomers. These pairs of ZFN monomers were used to test whether mutation could be induced on the porcine CMAH gene. The zinc finger modules (F1 to F4) of the pair of ZFN units used in the experiment and the amino acid sequence of the target site of the zinc finger are shown in Table 2, Fig. 1 and Fig. 2, respectively.

Figure 112012025976129-pat00002
Figure 112012025976129-pat00002

실시예Example 2: 돼지  2: pig CMAHCMAH 유전자를 표적으로 하는  Gene-targeted ZFNZFN 을 처리한 돼지 섬유아세포에서 돌연변이 탐색Mutation detection in porcine fibroblasts treated with

유전자 가위(인공적인 DNA 제한효소)인 ZFN에 의해 유도된 두 가닥 파손(double strand break; DSB)은 오류발생이 쉬운(error-prone) 비상동말단연결(non-homologous end joining; NHEJ)에 의해 복구될 수 있다. 결과산물인 DNA는 DSB가 일어난 부위 가까이 조그마한 DNA 염기서열의 삽입/결실(insertion/deletion; indel) 돌연변이를 포함한다. 이러한 특정 부위의 DNA 염기서열의 삽입/결실 돌연변이들은 증폭된 DNA 조각들을 불일치-감응 T7 엔도뉴클레아제 I(mismatch-sensitive T7 endonuclease I; T7E1)로 처리함으로써 실험적(in vitro)으로 탐색할 수 있다.Double strand breaks (DSBs) induced by ZFNs, which are gene scissors (artificial DNA restriction enzymes), are produced by an error-prone non-homologous end joining (NHEJ) Can be restored. The resulting DNA contains a small DNA sequence insertion / deletion (indel) mutation near the site of the DSB. Insertion / deletion mutations of DNA sequences of these specific sites can be searched in vitro by treating amplified DNA fragments with mismatch-sensitive T7 endonuclease I (T7E1) .

이를 위하여, 프라이머리 돼지 섬유아세포(primary pig fibroblast)를 10% FBS 및 2 ng/ml hbFGF를 첨가한 DMEM(Dulbecco's modified eagle medium) 배지에서 시험관 내 배양하고 TransITLT1 시약(Mirus Bio)을 이용하여 CMAH 11 ZFN 발현 플라스미드로 형질전환시켰다. 3일 후 G-spin 지놈 DNA 추출 키트(G-spinTM Genomic DNA Extraction Kit; Intron Bio)를 이용하여 형질전환 세포로부터 지놈 DNA를 분리하였다. ZFN 표적 부위 주위의 서열을 돼지 CMAH 유전자 엑손 4에 대해 특이적인 프라이머(표 3)를 사용하여 PCR에 의해 증폭시켰다. ZFN 표적 부위를 포함하는 PCR 앰플리콘(amplicon)을 불일치-감응 T7 엔도뉴클레아제 절단 분석((mismatch-sensitive T7 endonuclease cleavage assay)하였다. 간략히, CMAH 표적 부위가 ZFN에 의해 절단되면, 상기 DNA DSB는 오류발생이 쉬운(error-prone) NHEJ(비상동말단연결) 메커니즘에 의한 복구되고 이에 따라 형질전환 세포의 부차집단(subpopulation)내의 표적 부위에서 indel을 유발될 수 있다. 중합된 DNA를 37℃에서 15분간 5 유닛(unit)의 T7E1으로 처리한 후 2.5배의 에탄올을 첨가하여 침전시켰다. 상기 돌연변이화된 대립인자(mutated alleles)를 확인하기 위하여 야생형 대립인자와 T7E1 효소로 처리된 증폭된 CMAH 엑손 4 단편을 2% 아가로스 젤 전기영동 상에서 분석하였다. 그 결과, 프라이머리 돼지 섬유아세포에서 CMAH 11 ZFN의 발현으로 CMAH 유전자의 엑손 4에 위치한 표적 부위에 돌연변이가 효과적으로 도입되었음을 확인하였다(도 3).Primary pig fibroblasts were cultured in DMEM (Dulbecco's modified eagle medium) supplemented with 10% FBS and 2 ng / ml hbFGF and cultured in vitro using TransITLT1 reagent (Mirus Bio) to prepare CMAH 11 ZFN expression plasmid. 3 days after G-spin genome DNA extraction kit; genomic DNA was isolated from the transformed cells using the (G-spin TM Genomic DNA Extraction Kit Intron Bio). The sequence around the ZFN target site was amplified by PCR using a primer specific for the porcine CMAH gene exon 4 (Table 3). A PCR amplicon containing a ZFN target site was subjected to a mismatch-sensitive T7 endonuclease cleavage assay. Briefly, when the CMAH target site was cleaved by ZFN, the DNA DSB Can be recovered by an error-prone NHEJ (non-aseptic termination) mechanism and thus induce indels at the target site in the subpopulation of the transformed cells. For 15 minutes with 5 units of T7E1 followed by the addition of 2.5-fold of ethanol. To identify the mutated alleles, amplified CMAH treated with wild type alleles and T7E1 enzyme Exon 4 fragments were analyzed on 2% agarose gel electrophoresis. As a result, expression of CMAH 11 ZFN in primary porcine fibroblasts resulted in mutation at the target site located in exon 4 of CMAH gene It was confirmed that the introduction of effective (Fig. 3).

도 3에 나타난 바와 같이, 돼지 CMAH 유전자를 표적으로 하는 CMAH 11 ZFN쌍이 처리된 세포로부터 증폭된 DNA의 작은 조각들은 T7E1에 의해 절단되었으며, ZFN 쌍은 그들이 표적으로 했던 부위에서 특유의 절단 유형을 발생시켰다(도 3).
As shown in Figure 3, small fragments of amplified DNA from cells treated with the CMAH 11 ZFN pair targeting the porcine CMAH gene were cleaved by T7E1 and the ZFN pair generated a unique type of cleavage at the site they targeted (Fig. 3).

실시예Example 3: 돼지  3: pig CMAHCMAH 유전자를 표적으로 하는  Gene-targeted ZFNZFN 에 의해 유도된 돌연변이 DNA 서열 분석Mutant DNA sequence analysis

돼지 CMAH 유전자를 표적으로 하는 CMAH 11 ZFN에 의해 유도된 돌연변이의 특성 및 발생비율을 측정하기 위하여 상기 실시예 2에 언급된 방법으로 형질전환 3일 후 형질전환 세포로부터 지놈 DNA를 분리하여 그 염기서열을 분석하였다. ZFN 표적 부위 주변 서열을 돼지 CMAH 유전자 엑손 4에 대해 특이적인 프라이머(표 3)를 이용하여 PCR로 증폭시키고 T-벡터에 복제시킨 후 CMAH 11 ZFN 표적 부위에서 돌연변이의 빈도(frequency) 및 정체성(identity)을 결정하기 위하여 개별 클론을 서열분석하였다. 그 결과, CMAH 11 ZFN의 발현에 의해 유도되는 돌연변이의 빈도는 4%임을 확인하였고, 다양한 삽입, 결실 또는 이들의 조합과 관련된 다양한 돌연변이를 동정하였다(도 4). 본 발명에서 동정된 모든 돌연변이는 해독 프레임 이동(translational frameshift)을 야기할 수 있으며, 따라서 돌연변이화된 대립인자로부터 발현된 기능적 CMAH 단백질의 손실을 쉽게 유발할 수 있었다.Genomic DNA was isolated from transformed cells 3 days after transformation by the method described in Example 2 to determine the characteristics and the incidence rate of the mutation induced by CMAH 11 ZFN targeting the pig CMAH gene, Respectively. The ZFN target sequence was amplified by PCR using a primer specific for the exon 4 of the pig CMAH gene (Table 3) and cloned into the T-vector. The frequency and identity of the mutation at the CMAH 11 ZFN target site ). ≪ / RTI > As a result, it was confirmed that the frequency of the mutation induced by expression of CMAH 11 ZFN was 4%, and various mutations related to various insertions, deletions, or combinations thereof were identified (FIG. 4). All mutations identified in the present invention can lead to translational frameshifts and thus can easily lead to loss of functional CMAH protein expressed from mutated alleles.

Figure 112012025976129-pat00003
Figure 112012025976129-pat00003

실시예Example 4: 자성-활성화 세포 분류( 4: Magnetic-activating cell classification ( MACSMACS )를 이용한, 표적 유전자가 변형된 세포의 농축), The concentration of the target gene-modified cells

돼지 CMAH 유전자가 변형된 세포를 분류하고 농축시키기 위하여, 자성-활성화 세포 분류(magnetic-activated cell sorting)법을 사용하였다.The magnetic-activated cell sorting method was used to classify and concentrate transformed cells of porcine CMAH gene.

리포터 구성물은 mRFP 유전자, 인공 뉴클레아제의 표적 서열, 2A-펩타이드 서열 및 마우스 MHC 클래스 I 분자 H-2Kk 유전자로 구성하였다(도 5). 상기 구조의 리포터 시스템에서는 mRFP는 CMV 프로모터에 의해 발현되는 반면, H-2Kk는 인공 뉴클레아제가 활성을 가지지 않을 때에는 프레임 밖에 존재하므로 발현되지 않는다. 인공 뉴클레아제에 의해 표적 서열에서 DSB가 발생하는 경우, DNA의 손상은 NHEJ에 의해 복구되나, 이는 프레임 이동 돌연변이를 수반한다. 이러한 돌연변이는 2A-펩타이드 및 H-2Kk가 mRFP와 함께 프레임 내에 존재할 수 있게 하여, 기능적인 H-2Kk 단백질의 발현을 유도할 수 있다. 리포터 플라스미드 및 뉴클레아제를 인코딩하는 플라스미드로 형질감염시킨 후 3일 또는 4일 째에, 세포를 H-2Kk 특이적 자성구체(magnetic beads)로 표지하고, MACS 컬럼 상에서 자기력에 의해 분리할 수 있다(도 6).Reporter construct was composed of mRFP gene, the target sequence, 2A- peptide sequence and the mouse MHC class I molecule H-2K k gene of artificial nucleases (Fig. 5). In the reporter system of the above structure, mRFP is expressed by the CMV promoter, whereas H-2K k is not expressed because it exists outside the frame when the artificial nucleases are not active. When DSB occurs in the target sequence by artificial nucleases, DNA damage is restored by NHEJ, but it involves frame-mobility mutagenesis. These mutations may be to allow the peptide 2A- and H-2K k may be present in the frame with mRFP, induce the expression of H-2K k functional protein. Cells were labeled with H-2K k -specific magnetic beads at 3 or 4 days after transfection with plasmids encoding reporter plasmids and nuclease and were isolated by magnetic force on a MACS column (Fig. 6).

상기의 실험 설계를 바탕으로, 프라이머리 돼지 섬유아세포들은 2 μg의 리포터 플라스미드 및 2 μg의 CMAH 11 ZFN을 인코딩하는 플라스미드로 공동 형질감염시켰다. 상기 리포터 플라스미드는 mRFP 유전자, CMAH 11 ZFN의 표적 서열, 2A-펩타이드 서열 및 마우스 MHC 클래스 I 분자 H-2Kk 유전자로 구성하였다. 형질감염시킨 후 3일째에, MACSelect Kk(miltenyi Biotech)를 이용하여 세포들을 자기적으로 표지하고 분리하였으며, 이로부터 지놈 DNA를 추출하였다.Based on the experimental design above, primary pig fibroblasts were cotransfected with plasmids encoding 2 μg of reporter plasmid and 2 μg of CMAH 11 ZFN. The reporter plasmid was composed of the mRFP gene, the target sequence of CMAH 11 ZFN, the 2A-peptide sequence, and the mouse MHC class I molecule H-2K k gene. On the third day after transfection, cells were magnetically labeled and separated using MACSelect K k (miltenyi Biotech), from which genomic DNA was extracted.

먼저, 자기력(magnetic force)을 이용하여 선별하여 돌연변이 농축을 형광으로 확인하였다. ZFN과 리포터 구성물의 세포 내 도입을 유도한 후 2일째에 세포를 트립신 처리하여 회수하고 PBE 완충액에 재현탁시켰다. MACSelect microbeads(MACSelect Kk microbeads; Miltenyi Biotech)를 단일 세포 현탁액에 가하여 4℃에서 15분간 반응시켰다. 자성표지된 세포들을 컬럼(MACS mini MS column; Miltenyi Biotech)에 통과시켜 선별하였다. 그 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, 자성비드를 이용하여 선별한 후 세포내 RFP 및 GFP를 발현하는 세포의 비율이 분리 전과 비교하여 증가되었다. 이를 수치화하여 표 4에 나타내었다. 더불어 자성비드에 의해 선별된 세포에서 유전자 변이가 발생한 세포의 비율을 T7E1 분석으로 재확인하였고, 그 결과는 도 8에 도시하였다.First, mutation enrichment was identified by fluorescence using magnetic force. After inducing intracellular introduction of ZFN and reporter constructs, cells were trypsinized on day 2 and resuspended in PBE buffer. MACSelect microbeads; was added (K k MACSelect microbeads Miltenyi Biotech) to a single cell suspension was reacted for 15 minutes at 4 ℃. The magnetically labeled cells were selected by passing them through a column (MACS mini MS column; Miltenyi Biotech). As a result, as shown in FIG. 7, the proportion of cells expressing intracellular RFP and GFP after selection using magnetic beads was increased as compared with that before separation. The results are shown in Table 4. In addition, the proportion of cells in which the gene mutation occurred in the cells selected by magnetic beads was confirmed by T7E1 analysis, and the results are shown in FIG.

Figure 112012025976129-pat00004
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실시예Example 5:  5: 하이그로마이신Hygromycin (( hygromycinhygromycin ) 리포터 구성물을 이용하여 유전자를 변형시킨 세포들의 농축 및 분류) Concentration and classification of cells with gene modifications using reporter constructs

리포터 구성물은 세포 내 발현을 위해 CMV 프로모터를 사용하였고, 유전자 주입 효율을 확인하기 위한 RFP 유전자, ZFN이 결합하여 작용할 수 있는 표적 유전자, 및 ZFN이 제대로 작동하였을 때 발현되도록 설계된 하이그로마이신 포스포트랜스퍼라아제(hygromycin phosphotransferase, HPT) 및 eGFP 유전자로 구성하였다(도 10).The reporter construct used the CMV promoter for intracellular expression, and the RFP gene for confirming the gene injection efficiency, the target gene capable of binding with ZFN, and the hygromycin phosphotransferase Hygromycin phosphotransferase (HPT) and eGFP gene (Fig. 10).

돼지 CMAH 유전자를 녹아웃시킬 수 있는 한 쌍의 ZFN(36 μg)과 하이그로마이신 선별을 위한 상기 리포터 구성물(9 μg)을 전기자극을 통해 돼지 귀조직 세포내로 주입한 후 1×106 개의 세포를 100 mm 배양접시에 각각 분주하여 배양하였다. ZFN 및 리포터 구성물 주입 후 2일째에 세포수는 배양접시 당 3×106 개였고 하이그로마이신 B를 300 μg/ml의 농도로 48시간 동안 처리하여, 4일째에 하이그로마이신 B가 제거된 새로운 배양액으로 교체해 주었다. 이때 하이그로마이신 처리에 의해 살아남은 세포수는 1.5×104 개 이었다.7일째 초기콜로니를 형성하였고, 18일에 완전한 콜로니를 형성하였으며, 22일에 형성된 콜로니를 새로운 96-웰 배양접시로 옮겨 뉴클레아제에 의해 유전자가 변형된 형질전환 세포주를 제작하였다(도 11).A pair of ZFNs (36 μg) capable of knocking out the porcine CMAH gene and the reporter construct (9 μg) for hygromycin screening were injected into the porcine ear tissues through electrical stimulation and then 1 × 10 6 cells 100 mM culture dish. On the second day after injection of the ZFN and reporter constructs, the number of cells was 3 × 10 6 per culture dish and the hygromycin B was treated at a concentration of 300 μg / ml for 48 hours. On the fourth day, a new culture . At that time, the number of surviving cells by hygromycin treatment was 1.5 x 10. On day 7, an initial colony was formed, and a complete colony was formed on day 18, and colonies formed on day 22 were transferred to a new 96- A transformed cell line transformed with the gene by cleavage was prepared (Fig. 11).

ZFN과 리포터 구성물의 세포 내 도입을 유도한 후 2일째 하이그로마이신 B 처리 전과 4일째 비처리 또는 처리 후의 세포 내 RFP와 GFP의 발현 정도를 비교하였다. 처리 전이나 비처리구에 비해 처리구에서 RFP 및 GFP를 발현하고 있는 세포의 비율이 높았다(표 5 및 도 12).Intracellular introduction of ZFN and reporter constructs was induced, and the expression levels of intracellular RFP and GFP were compared before and 2 days after hygromycin B treatment and 4 days after treatment. The percentage of cells expressing RFP and GFP in the treatment groups was higher than before treatment or non-treatment (Table 5 and FIG. 12).

Figure 112012025976129-pat00005
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또한, ZFN과 리포터 구성물의 세포 내 도입 후 2일째부터 2일 동안 하이그로마이신 B(300 μg/ml)를 처리하여 선별된 세포에 있어서 유전자 변이가 발생한 세포의 비율을 T7E1 분석 방법을 통해 분석하였다. 비처리된 대조구(3.1%)에 비해 처리구(12.1%)에서 높은 비율의 형질전환된 세포를 확인하였다(도 13). 상기 하이그로마이신 B를 처리하여 선별한 세포를 30일간 배양하여 단일 세포로부터 콜로니를 형성하도록 하였다(도 14a). 상기 형성된 단일 콜로니 각각에 대해 형질전환된 세포의 비율을 T7E1 분석을 통해 분석하였고 단일 콜로니로부터 얻은 PCR 산물의 염기서열을 분석하여 형질전환 양상을 확인하였다. 9개의 클로 중 2개 클론에 대해 분석한 결과, 모두 높은 비율로 형질전환된 서열을 포함하는 것을 확인할 수 있었다(도 14 b 및 c).
In addition, the percentage of cells in which the gene mutation occurred in the selected cells treated with hygromycin B (300 μg / ml) for 2 days from the second day after intracellular introduction of the ZFN and reporter constructs was analyzed by T7E1 assay . A higher proportion of transformed cells was identified in the treatment (12.1%) than the untreated control (3.1%) (Figure 13). The hygromycin B-treated cells were cultured for 30 days to form colonies from single cells (FIG. 14A). The ratio of transformed cells to each of the formed single colonies was analyzed by T7E1 analysis and the nucleotide sequence of the PCR product obtained from the single colonies was analyzed to confirm the transformation pattern. Analysis of two clones of 9 clones confirmed that all of them contained the transformed sequences at a high ratio (Fig. 14 b and c).

실시예Example 6:  6: FACSFACS 를 이용하는 유전체 변이된 세포의 분류Classification of genetically mutated cells using

리포터 플라스미드는 단량의 적색 형광 단백질(monomeric red fluorescent protein; mRFP)-향상된 녹색 형광 단백질(enhanced green fluorescent protein; eGFP)의 융합 단백질을 인코딩하는 리포터 플라스미드에, 상기 mRFP 및 eGFP를 인코딩하는 DNA 서열 사이에 인공 뉴클레아제 표적 서열을 삽입하여, eGFP 서열이 mRFP 서열의 프레임 밖으로 융합되도록 하였다. 정지 코돈은 eGFP 서열의 업스트림에 삽입하였다(도 15).Reporter plasmids are designed to replicate in a reporter plasmid encoding a fusion protein of a monomeric red fluorescent protein (mRFP) -enhanced green fluorescent protein (eGFP), between the DNA sequences encoding the mRFP and eGFP An artificial nuclease target sequence was inserted to allow the eGFP sequence to fuse outside the frame of the mRFP sequence. The stop codon was inserted upstream of the eGFP sequence (Figure 15).

상기 리포터 플라스미드 및 ZFN을 돼지 귀조직 섬유아세포(primary porcine adult ear fibroblast)에 형질감염시킨 후, 유세포 분석법으로 세포를 분류하였다(도 16). 그 결과, mRFP는 CMV 프로모터에 의해 발현되는 반면, 기능적 eGFP는 인공 뉴클레아제가 활성을 가지지 않을 때에는 프레임 밖에 존재하므로 발현되지 않았다. 인공 뉴클레아제에 의해 표적 서열에서 DSB가 발생하는 경우, DNA의 손상은 NHEJ에 의해 복구되나, 이는 프레임 이동 돌연변이를 일으키게 되고, 이러한 돌연변이는 eGFP와 mRFP가 함께 프레임 내에 존재할 수 있게 함으로, 기능적인 mRFP-eGFP 융합 단백질의 발현을 유도하였다. 상기 원리를 이용하여 인공 뉴클레아제에 의해 유전체가 변형된 세포들을 농축시키고, 분류할 수 있었다. 이와 같이 유세포 분석법을 이용한 선별과정 전 후의 세포를 현광현미경으로 계수하여 RFP와 GFP를 동시에 발현하는 즉, 형질전환된 세포의 비율이 증가하는 것을 것을 확인하였으며(도 17), T7E1 분석을 통해 이를 다시 한 번 확인하였다(도 18). 그 결과, 선별하기 전 0.5% 미만이었던 형질전환 세포의 비율은 선별된 세포에 대해 13%로 증가하였다.
The reporter plasmid and ZFN were transfected into primary porcine adult ear fibroblasts and sorted by flow cytometry (Figure 16). As a result, mRFP was expressed by the CMV promoter, whereas functional eGFP was not expressed when the artificial nucleases were not active because they existed outside the frame. When DSB occurs in the target sequence by artificial nucleases, DNA damage is repaired by NHEJ, but this causes frame-mobility mutations that allow eGFP and mRFP to co-exist in the frame, expression of the mRFP-eGFP fusion protein was induced. Using this principle, we could enrich and classify cells whose genome was modified by artificial nucleases. As described above, it was confirmed that the cells before and after the selection using flow cytometry were counted by a glaucomicroscope to increase the ratio of RFP and GFP expression (that is, transformed cells) (FIG. 17) (Fig. 18). As a result, the proportion of transformed cells that were less than 0.5% before sorting increased to 13% for selected cells.

실시예Example 7:  7: CMAHCMAH 유전자 녹아웃 세포를  Gene knockout cells 핵이식시킨Nuclear-implanted 난자로부터  From egg 발달된Developed 돌연변이가 도입된  Mutation-induced 배반포의Blastocyst 형성 formation

Magnetic separation에 의해 선별된 세포들 중 GFP를 발현하고 있는 세포들을 취하여 핵 이식을 진행하였다. 핵을 제거한 난자에 체세포를 융합시킨 후 in vitro 상에서 세포분열을 유도하여 배반포를 형성하도록 하였다. 총 40개의 난자에서 실험을 수행하였을 때 정상적으로 형성된 배반포 3개를 얻을 수 있었다. 배반포의 유전자 서열을 분석하여 돌연변이 서열을 확인하였고 이를 도 19에 나타내었다.
Among the cells selected by magnetic separation, GFP-expressing cells were taken and nuclear transfer was performed. After oocytes were fused with somatic cells, they were induced to induce cell division in vitro to form blastocysts. When the experiment was carried out in a total of 40 oocytes, three normally formed blastocysts were obtained. The gene sequence of the blastocyst was analyzed to identify the mutant sequence, which is shown in Fig.

<110> Toolgen, Inc. <120> Zinc finger nuclease for targeting CMAH gene and use thereof <130> PA120306/KR <150> US 61/469,171 <151> 2011-03-30 <160> 41 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> QSHV ZF module <400> 1 Tyr Glu Cys Asp His Cys Gly Lys Ser Phe Ser Gln Ser Ser His Leu 1 5 10 15 Asn Val His Lys Arg Thr His 20 <210> 2 <211> 24 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> DSNR ZF module <400> 2 Tyr Arg Cys Lys Tyr Cys Asp Arg Ser Phe Ser Asp Ser Ser Asn Leu 1 5 10 15 Gln Arg His Val Arg Asn Ile His 20 <210> 3 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> rdne ZF module <400> 3 Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly Lys Ser Phe Ser Arg Ala Asp Asn Leu 1 5 10 15 Thr Glu His Gln Arg Thr His 20 <210> 4 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> rdnq ZF module <400> 4 Phe Ala Cys Pro Glu Cys Pro Lys Arg Phe Met Arg Ser Asp Asn Leu 1 5 10 15 Thr Gln His Ile Lys Thr His 20 <210> 5 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence 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Leu 1 5 10 15 Asn Val His Lys Arg Thr His Thr Gly Glu Lys Pro Tyr Arg Cys Lys 20 25 30 Tyr Cys Asp Arg Ser Phe Ser Asp Ser Ser Asn Leu Gln Arg His Val 35 40 45 Arg Asn Ile His Thr Gly Glu Lys Pro Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly 50 55 60 Lys Ser Phe Ser Arg Ala Asp Asn Leu Thr Glu His Gln Arg Thr His 65 70 75 80 Thr Gly Glu Lys Pro Phe Ala Cys Pro Glu Cys Pro Lys Arg Phe Met 85 90 95 Arg Ser Asp Asn Leu Thr Gln His Ile Lys Thr His 100 105 <210> 36 <211> 107 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> ZF domain R4 <400> 36 Phe Gln Cys Lys Thr Cys Gln Arg Lys Phe Ser Arg Ser Asp His Leu 1 5 10 15 Lys Thr His Thr Arg Thr His Thr Gly Glu Lys Pro Phe Gln Cys Lys 20 25 30 Thr Cys Gln Arg Lys Phe Ser Arg Ser Asp His Leu Lys Thr His Thr 35 40 45 Arg Thr His Thr Gly Glu Lys Pro Tyr Lys Cys Gly Gln Cys Gly Lys 50 55 60 Phe Tyr Ser Gln Val Ser His Leu Thr Arg His Gln Lys Ile His Thr 65 70 75 80 Gly Glu Lys Pro Tyr Glu Cys Asp His Cys Gly Lys Ser Phe Ser Gln 85 90 95 Ser Ser His Leu Asn Val His Lys Arg Thr His 100 105 <210> 37 <211> 310 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> ZFN L4 <400> 37 Tyr Glu Cys Asp His Cys Gly Lys Ser Phe Ser Gln Ser Ser His Leu 1 5 10 15 Asn Val His Lys Arg Thr His Thr Gly Glu Lys Pro Tyr Arg Cys Lys 20 25 30 Tyr Cys Asp Arg Ser Phe Ser Asp Ser Ser Asn Leu Gln Arg His Val 35 40 45 Arg Asn Ile His Thr Gly Glu Lys Pro Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly 50 55 60 Lys Ser Phe Ser Arg Ala Asp Asn Leu Thr Glu His Gln Arg Thr His 65 70 75 80 Thr Gly Glu Lys Pro Phe Ala Cys Pro Glu Cys Pro Lys Arg Phe Met 85 90 95 Arg Ser Asp Asn Leu Thr Gln His Ile Lys Thr His Thr Gly Glu Lys 100 105 110 Gln Leu Val Lys Ser Glu Leu Glu Glu Lys Lys Ser Glu Leu Arg His 115 120 125 Lys Leu Lys Tyr Val Pro His Glu Tyr Ile Glu Leu Ile Glu Ile Ala 130 135 140 Arg Asn Pro Thr Gln Asp Arg Ile Leu Glu Met Lys Val Met Glu Phe 145 150 155 160 Phe Met Lys Val Tyr Gly Tyr Arg Gly Glu His Leu Gly Gly Ser Arg 165 170 175 Lys Pro Asp Gly Ala Ile Tyr Thr Val Gly Ser Pro Ile Asp Tyr Gly 180 185 190 Val Ile Val Asp Thr Lys Ala Tyr Ser Gly Gly Tyr Asn Leu Pro Ile 195 200 205 Gly Gln Ala Asp Ala Met Gln Ser Tyr Val Glu Glu Asn Gln Thr Arg 210 215 220 Asn Lys His Ile Asn Pro Asn Glu Trp Trp Lys Val Tyr Pro Ser Ser 225 230 235 240 Val Thr Glu Phe Lys Phe Leu Phe Val Ser Gly His Phe Lys Gly Asn 245 250 255 Tyr Lys Ala Gln Leu Thr Arg Leu Asn His Ile Thr Asn Cys Asn Gly 260 265 270 Ala Val Leu Ser Val Glu Glu Leu Leu Ile Gly Gly Glu Met Ile Lys 275 280 285 Ala Gly Thr Leu Thr Leu Glu Glu Val Arg Arg Lys Phe Asn Asn Gly 290 295 300 Glu Ile Asn Phe Leu Asp 305 310 <210> 38 <211> 309 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> ZFN R4 <400> 38 Phe Gln Cys Lys Thr Cys Gln Arg Lys Phe Ser Arg Ser Asp His Leu 1 5 10 15 Lys Thr His Thr Arg Thr His Thr Gly Glu Lys Pro Phe Gln Cys Lys 20 25 30 Thr Cys Gln Arg Lys Phe Ser Arg Ser Asp His Leu Lys Thr His Thr 35 40 45 Arg Thr His Thr Gly Glu Lys Pro Tyr Lys Cys Gly Gln Cys Gly Lys 50 55 60 Phe Tyr Ser Gln Val Ser His Leu Thr Arg His Gln Lys Ile His Thr 65 70 75 80 Gly Glu Lys Pro Tyr Glu Cys Asp His Cys Gly Lys Ser Phe Ser Gln 85 90 95 Ser Ser His Leu Asn Val His Lys Arg Thr His Thr Gly Glu Lys Gln 100 105 110 Leu Val Lys Ser Glu Leu Glu Glu Lys Lys Ser Glu Leu Arg His Lys 115 120 125 Leu Lys Tyr Val Pro His Glu Tyr Ile Glu Leu Ile Glu Ile Ala Arg 130 135 140 Asn Pro Thr Gln Asp Arg Ile Leu Glu Met Lys Val Met Glu Phe Phe 145 150 155 160 Met Lys Val Tyr Gly Tyr Arg Gly Glu His Leu Gly Gly Ser Arg Lys 165 170 175 Pro Asp Gly Ala Ile Tyr Thr Val Gly Ser Pro Ile Asp Tyr Gly Val 180 185 190 Ile Val Asp Thr Lys Ala Tyr Ser Gly Gly Tyr Asn Leu Pro Ile Gly 195 200 205 Gln Ala Arg Glu Met Gln Arg Tyr Val Glu Glu Asn Gln Thr Arg Asn 210 215 220 Lys His Ile Asn Pro Asn Glu Trp Trp Lys Val Tyr Pro Ser Ser Val 225 230 235 240 Thr Glu Phe Lys Phe Leu Phe Val Ser Gly His Phe Lys Gly Asn Tyr 245 250 255 Lys Ala Gln Leu Thr Arg Leu Asn His Ile Thr Asn Cys Asn Gly Ala 260 265 270 Val Leu Ser Val Glu Glu Leu Leu Ile Gly Gly Glu Met Ile Lys Ala 275 280 285 Gly Thr Leu Thr Leu Glu Glu Val Arg Arg Lys Phe Asn Asn Gly Glu 290 295 300 Ile Asn Phe Leu Asp 305 <210> 39 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Nuclear Localization Signal <400> 39 Pro Pro Lys Lys Lys Arg Lys Val 1 5 <210> 40 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CMAH ZFN forward primer <400> 40 cagaggtctg ccataacatc 20 <210> 41 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CMAH ZFN reverse primer <400> 41 tccatatgcc acaggttcag 20 <110> Toolgen, Inc. <120> Zinc finger nuclease for targeting CMAH gene and use thereof <130> PA120306 / KR &Lt; 150 > US 61 / 469,171 <151> 2011-03-30 <160> 41 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> QSHV ZF module <400> 1 Tyr Glu Cys Asp His Cys Gly Lys Ser Phe Ser Gln Ser Ser His Leu   1 5 10 15 Asn Val His Lys Arg Thr His              20 <210> 2 <211> 24 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> DSNR ZF module <400> 2 Tyr Arg Cys Lys Tyr Cys Asp Arg Ser Phe Ser Asp Ser Ser Asn Leu   1 5 10 15 Gln Arg His Val Arg Asn Ile His              20 <210> 3 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> rdne ZF module <400> 3 Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly Lys Ser Phe Ser Arg Ala Asp Asn Leu   1 5 10 15 Thr Glu His Gln Arg Thr His              20 <210> 4 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> rdnq ZF module <400> 4 Phe Ala Cys Pro Glu Cys Pro Lys Arg Phe Met Arg Ser Asp Asn Leu   1 5 10 15 Thr Gln His Ile Lys Thr His              20 <210> 5 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> RDHT ZF module <400> 5 Phe Gln Cys Lys Thr Cys Gln Arg Lys Phe Ser Arg Ser Asp His Leu   1 5 10 15 Lys Thr His Thr Arg Thr His              20 <210> 6 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> QSHR ZF module <400> 6 Tyr Lys Cys Gly Gln Cys Gly Lys Phe Tyr Ser Gln Val Ser His Leu   1 5 10 15 Thr Arg His Gln Lys Ile His              20 <210> 7 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> QSHR2 ZF module <400> 7 Tyr Lys Cys Gly Gln Cys Gly Lys Phe Tyr Ser Gln Val Ser His Leu   1 5 10 15 Thr Arg His Gln Lys Ile His              20 <210> 8 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> RSHR zinc finger <400> 8 Tyr Lys Cys Met Glu Cys Gly Lys Ala Phe Asn Arg Arg Ser His Leu   1 5 10 15 Thr Arg His Gln Arg Ile His              20 <210> 9 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> DSCR zinc finger <400> 9 Tyr Thr Cys Ser Asp Cys Gly Lys Ala Phe Arg Asp Lys Ser Cys Leu   1 5 10 15 Asn Arg His Arg Arg Thr His              20 <210> 10 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> dghr zinc finger <400> 10 Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly Lys Ser Phe Ser Asp Pro Gly His Leu   1 5 10 15 Val Arg His Gln Arg Thr His              20 <210> 11 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> &Lt; 223 > QSNV3 zinc finger <400> 11 Tyr Lys Cys Asp Glu Cys Gly Lys Asn Phe Thr Gln Ser Ser Asn Leu   1 5 10 15 Ile Val His Lys Arg Ile His              20 <210> 12 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> DSAR2 zinc fimger <400> 12 Tyr Ser Cys Gly Ile Cys Gly Lys Ser Phe Ser Asp Ser Ser Ala Lys   1 5 10 15 Arg Arg His Cys Ile Leu His              20 <210> 13 <211> 24 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> ISNR zinc finger <400> 13 Tyr Arg Cys Lys Tyr Cys Asp Arg Ser Phe Ser Ser Ser Ser Asn Leu   1 5 10 15 Gln Arg His Val Arg Asn Ile His              20 <210> 14 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> KSNR zinc finger <400> 14 Tyr Gly Cys His Leu Cys Gly Lys Ala Phe Ser Lys Ser Ser Asn Leu   1 5 10 15 Arg Arg His Glu Met Ile His              20 <210> 15 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> QNTQ <400> 15 Tyr Thr Cys Ser Tyr Cys Gly Lys Ser Phe Thr Gln Ser Asn Thr Leu   1 5 10 15 Lys Gln His Thr Arg Ile His              20 <210> 16 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> QSNT zinc finger <400> 16 Tyr Glu Cys Val Gln Cys Gly Lys Gly Phe Thr Gln Ser Ser Asn Leu   1 5 10 15 Ile Thr His Gln Arg Val His              20 <210> 17 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> &Lt; 223 > QSNR1 zinc finger <400> 17 Phe Glu Cys Lys Asp Cys Gly Lys Ala Phe Ile Gln Lys Ser Asn Leu   1 5 10 15 Ile Arg His Gln Arg Thr His              20 <210> 18 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> &Lt; 223 > QSSR1 zinc finger <400> 18 Tyr Lys Cys Pro Asp Cys Gly Lys Ser Phe Ser Gln Ser Ser Leu   1 5 10 15 Ile Arg His Gln Arg Thr His              20 <210> 19 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> QTHQ zinc finger <400> 19 Tyr Glu Cys His Asp Cys Gly Lys Ser Phe Arg Gln Ser Thr His Leu   1 5 10 15 Thr Gln His Arg Arg Ile His              20 <210> 20 <211> 25 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> &Lt; 223 > RDER2 zinc finger <400> 20 Tyr His Cys Asp Trp Asp Gly Cys Gly Trp Lys Phe Ala Arg Ser Asp   1 5 10 15 Glu Leu Thr Arg His Tyr Arg Lys His              20 25 <210> 21 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> VDYK zinc finger <400> 21 Phe His Cys Gly Tyr Cys Glu Lys Ser Phe Ser Val Lys Asp Tyr Leu   1 5 10 15 Thr Lys His Ile Arg Thr His              20 <210> 22 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> VSNV zinc finger <400> 22 Tyr Glu Cys Asp His Cys Gly Lys Ala Phe Ser Val Ser Ser Asn Leu   1 5 10 15 Asn Val His Arg Arg Ile His              20 <210> 23 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> WSNR zinc finger <400> 23 Tyr Arg Cys Glu Glu Cys Gly Lys Ala Phe Arg Trp Pro Ser Asn Leu   1 5 10 15 Thr Arg His Lys Arg Ile His              20 <210> 24 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> dgnv zinc finger <400> 24 Phe Gln Cys Arg Ile Cys Met Arg Asn Phe Ser Asp Ser Gly Asn Leu   1 5 10 15 Arg Val His Ile Arg Thr His              20 <210> 25 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> thse zinc finger <400> 25 Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly Lys Ser Phe Ser Thr Ser His Ser Leu   1 5 10 15 Thr Glu His Gln Arg Thr His              20 <210> 26 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> tnse zinc finger <400> 26 Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly Lys Ser Phe Ser Thr Lys Asn Ser Leu   1 5 10 15 Thr Glu His Gln Arg Thr His              20 <210> 27 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> hghe zinc finger <400> 27 Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly Lys Ser Phe Ser His Thr Gly His Leu   1 5 10 15 Leu Glu His Gln Arg Thr His              20 <210> 28 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> srta zinc finger <400> 28 Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly Lys Ser Phe Ser Ser Arg Arg Thr Cys   1 5 10 15 Arg Ala His Gln Arg Thr His              20 <210> 29 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> qste zinc finger <400> 29 Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly Lys Ser Phe Ser Gln Asn Ser Thr Leu   1 5 10 15 Thr Glu His Gln Arg Thr His              20 <210> 30 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Rdnt zinc finger <400> 30 Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly Lys Ser Phe Ser Arg Glu Asp Asn Leu   1 5 10 15 His Thr His Gln Arg Thr His              20 <210> 31 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> sadr zinc finger <400> 31 Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly Lys Ser Phe Ser Ser Ala Asp Leu   1 5 10 15 Thr Arg His Gln Arg Thr His              20 <210> 32 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> tldr zinc finger <400> 32 Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly Lys Ser Phe Ser Thr His Leu Asp Leu   1 5 10 15 Ile Arg His Gln Arg Thr His              20 <210> 33 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> skae zinc finger <400> 33 Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly Lys Ser Phe Ser Ser Lys Lys Ala Leu   1 5 10 15 Thr Glu His Gln Arg Thr His              20 <210> 34 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> VSTR zinc finger <400> 34 Tyr Glu Cys Asn Tyr Cys Gly Lys Thr Phe Ser Val Ser Ser Thr Leu   1 5 10 15 Ile Arg His Gln Arg Ile His              20 <210> 35 <211> 108 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> ZF domain L4 <400> 35 Tyr Glu Cys Asp His Cys Gly Lys Ser Phe Ser Gln Ser Ser His Leu   1 5 10 15 Asn Val His Lys Arg Thr His Thr Gly Glu Lys Pro Tyr Arg Cys Lys              20 25 30 Tyr Cys Asp Arg Ser Phe Ser Asp Ser Ser Asn Leu Gln Arg His Val          35 40 45 Arg Asn Ile His Thr Gly Glu Lys Pro Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly      50 55 60 Lys Ser Phe Ser Arg Ala Asp Asn Leu Thr Glu His Gln Arg Thr His  65 70 75 80 Thr Gly Glu Lys Pro Phe Ala Cys Pro Glu Cys Pro Lys Arg Phe Met                  85 90 95 Arg Ser Asp Asn Leu Thr Gln His Ile Lys Thr His             100 105 <210> 36 <211> 107 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> ZF domain R4 <400> 36 Phe Gln Cys Lys Thr Cys Gln Arg Lys Phe Ser Arg Ser Asp His Leu   1 5 10 15 Lys Thr His Thr Arg Thr His Thr Gly Glu Lys Pro Phe Gln Cys Lys              20 25 30 Thr Cys Gln Arg Lys Phe Ser Arg Ser Asp His Leu Lys Thr His Thr          35 40 45 Arg Thr His Thr Gly Glu Lys Pro Tyr Lys Cys Gly Gln Cys Gly Lys      50 55 60 Phe Tyr Ser Gln Val Ser His Leu Thr Arg His Gln Lys Ile His Thr  65 70 75 80 Gly Glu Lys Pro Tyr Glu Cys Asp His Cys Gly Lys Ser Phe Ser Gln                  85 90 95 Ser Ser His Leu Asn Val His Lys Arg Thr His             100 105 <210> 37 <211> 310 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> ZFN L4 <400> 37 Tyr Glu Cys Asp His Cys Gly Lys Ser Phe Ser Gln Ser Ser His Leu   1 5 10 15 Asn Val His Lys Arg Thr His Thr Gly Glu Lys Pro Tyr Arg Cys Lys              20 25 30 Tyr Cys Asp Arg Ser Phe Ser Asp Ser Ser Asn Leu Gln Arg His Val          35 40 45 Arg Asn Ile His Thr Gly Glu Lys Pro Tyr Lys Cys Pro Glu Cys Gly      50 55 60 Lys Ser Phe Ser Arg Ala Asp Asn Leu Thr Glu His Gln Arg Thr His  65 70 75 80 Thr Gly Glu Lys Pro Phe Ala Cys Pro Glu Cys Pro Lys Arg Phe Met                  85 90 95 Arg Ser Asp Asn Leu Thr Gln His Ile Lys Thr His Thr Gly Glu Lys             100 105 110 Gln Leu Val Lys Ser Glu Leu Glu Glu Lys Lys Ser Glu Leu Arg His         115 120 125 Lys Leu Lys Tyr Val Pro His Glu Tyr Ile Glu Leu Ile Glu Ile Ala     130 135 140 Arg Asn Pro Thr Gln Asp Arg Ile Leu Glu Met Lys Val Met Glu Phe 145 150 155 160 Phe Met Lys Val Tyr Gly Tyr Arg Gly Glu His Leu Gly Gly Ser Arg                 165 170 175 Lys Pro Asp Gly Ala Ile Tyr Thr Val Gly Ser Pro Ile Asp Tyr Gly             180 185 190 Val Ile Val Asp Thr Lys Ala Tyr Ser Gly Gly Tyr Asn Leu Pro Ile         195 200 205 Gly Gln Ala Asp Ala Met Gln Ser Tyr Val Glu Glu Asn Gln Thr Arg     210 215 220 Asn Lys His Ile Asn Pro Asn Glu Trp Trp Lys Val Tyr Pro Ser Ser 225 230 235 240 Val Thr Glu Phe Lys Phe Leu Phe Val Ser Gly His Phe Lys Gly Asn                 245 250 255 Tyr Lys Ala Gln Leu Thr Arg Leu Asn His Ile Thr Asn Cys Asn Gly             260 265 270 Ala Val Leu Ser Val Glu Glu Leu Leu Ile Gly Gly Glu Met Ile Lys         275 280 285 Ala Gly Thr Leu Thr Leu Glu Glu Val Arg Arg Lys Phe Asn Asn Gly     290 295 300 Glu Ile Asn Phe Leu Asp 305 310 <210> 38 <211> 309 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> ZFN R4 <400> 38 Phe Gln Cys Lys Thr Cys Gln Arg Lys Phe Ser Arg Ser Asp His Leu   1 5 10 15 Lys Thr His Thr Arg Thr His Thr Gly Glu Lys Pro Phe Gln Cys Lys              20 25 30 Thr Cys Gln Arg Lys Phe Ser Arg Ser Asp His Leu Lys Thr His Thr          35 40 45 Arg Thr His Thr Gly Glu Lys Pro Tyr Lys Cys Gly Gln Cys Gly Lys      50 55 60 Phe Tyr Ser Gln Val Ser His Leu Thr Arg His Gln Lys Ile His Thr  65 70 75 80 Gly Glu Lys Pro Tyr Glu Cys Asp His Cys Gly Lys Ser Phe Ser Gln                  85 90 95 Ser Ser His Leu Asn Val His Lys Arg Thr His Thr Gly Glu Lys Gln             100 105 110 Leu Val Lys Ser Glu Leu Glu Glu Lys Lys Ser Glu Leu Arg His Lys         115 120 125 Leu Lys Tyr Val Pro His Glu Tyr Ile Glu Leu Ile Glu Ile Ala Arg     130 135 140 Asn Pro Thr Gln Asp Arg Ile Leu Glu Met Lys Val Met Glu Phe Phe 145 150 155 160 Met Lys Val Tyr Gly Tyr Arg Gly Glu His Leu Gly Gly Ser Arg Lys                 165 170 175 Pro Asp Gly Ala Ile Tyr Thr Val Gly Ser Pro Ile Asp Tyr Gly Val             180 185 190 Ile Val Asp Thr Lys Ala Tyr Ser Gly Gly Tyr Asn Leu Pro Ile Gly         195 200 205 Gln Ala Arg Glu Met Gln Arg Tyr Val Glu Glu Asn Gln Thr Arg Asn     210 215 220 Lys His Ile Asn Pro Asn Glu Trp Trp Lys Val Tyr Pro Ser Ser Val 225 230 235 240 Thr Glu Phe Lys Phe Leu Phe Val Ser Gly His Phe Lys Gly Asn Tyr                 245 250 255 Lys Ala Gln Leu Thr Arg Leu Asn His Ile Thr Asn Cys Asn Gly Ala             260 265 270 Val Leu Ser Val Glu Glu Leu Leu Ile Gly Gly Glu Met Ile Lys Ala         275 280 285 Gly Thr Leu Thr Leu Glu Glu Val Arg Arg Lys Phe Asn Asn Gly Glu     290 295 300 Ile Asn Phe Leu Asp 305 <210> 39 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Nuclear Localization Signal <400> 39 Pro Pro Lys Lys Lys Arg Lys Val   1 5 <210> 40 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CMAH ZFN forward primer <400> 40 cagaggtctg ccataacatc 20 <210> 41 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CMAH ZFN reverse primer <400> 41 tccatatgcc acaggttcag 20

Claims (35)

CMAH (cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase) 유전자 내 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 인공 뉴클레아제에 의해, 분리된 진핵 세포에서 CMAH 유전자를 절단시키는 단계를 포함하고,
상기 인공 뉴클레아제는 메가뉴클레아제, TAL 작동자 도메인과 절단 도메인이 융합된 융합 단백질, 또는 징크 핑거 뉴클레아제이며,
상기 징크 핑거 뉴클레아제는 제1 징크 핑거 뉴클레아제 및 제2 징크 핑거 뉴클레아제로 된 쌍을 포함하고,
각각의 징크 핑거 뉴클레아제는 CMAH 유전자의 엑손 4 내 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 징크 핑거 모듈들을 조합시켜 조립한 징크 핑거 도메인 및 뉴클레오티드 절단 도메인을 포함하며,
상기 제1 징크 핑거 뉴클레아제의 제1 징크 핑거 도메인과 상기 제2징크 핑거 뉴클레아제의 제2 징크 핑거 도메인 중 어느 하나는 서열번호 1, 2, 3 및 4로 표시되는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하고, 다른 하나는 서열번호 5, 5, 6 및 1로 표시되는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하는 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 세포의 제조 방법.
Comprising cleaving a CMAH gene in an isolated eukaryotic cell by an artificial nuclease that specifically recognizes a specific target sequence in a cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase (CMAH) gene,
Wherein the artificial nucleases are meganuclease, a fusion protein fused with a TAL operator domain and a cleavage domain, or a zinc finger nuclease,
Wherein the zinc finger nuclease comprises a pair of a first zinc finger nuclease and a second zinc finger nuclease,
Each zinc finger nuclease comprises a zinc finger domain and a nucleotide cleavage domain assembled by combining zinc finger modules that specifically recognize a specific target sequence in exon 4 of the CMAH gene,
Wherein one of the first zinc finger finger domain of the first zinc finger nuclease and the second zinc finger domain of the second zinc finger nuclease has the zinc finger modules represented by SEQ ID NOS: 1, 2, 3, and 4 sequentially , And the other comprises zinc finger modules represented by SEQ ID NOS: 5, 5, 6 and 1, sequentially.
제1항에 있어서, 상기 제1 징크 핑거 도메인과 제2 징크 핑거 도메인 중 어느 하나는 서열번호 35의 아미노산 서열로 표시되고, 다른 하나는 서열번호 36의 아미노산 서열로 표시되는 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 세포의 제조 방법.The method according to claim 1, wherein the CMAH gene is selected from the group consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35 and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 36, wherein one of the first zinc finger domain and the second zinc finger domain is represented by amino acid sequence SEQ ID NO: A method for producing a mutated cell. 제1항에 있어서, 상기 제1 징크 핑거 도메인과 제2 징크 핑거 도메인 중 어느 하나는 서열번호 37의 아미노산 서열로 표시되고, 다른 하나는 서열번호 38의 아미노산 서열로 표시되는 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 세포의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the CMAH gene is selected from the group consisting of SEQ ID NO: 37 and SEQ ID NO: 38, wherein the first zinc finger domain and the second zinc finger domain are represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 37 and the other is the amino acid sequence of SEQ ID NO: A method for producing a mutated cell. 제1항에 있어서, 상기 제조 방법은,
상기 표적 서열 및 리포터 유전자를 포함하는 리포터 구성물을 진핵 세포에 도입하는 단계; 및
상기 리포터 구성물 상의 상기 표적 서열이 상기 뉴클레아제에 의해 돌연변이된 진핵 세포를 상기 리포터 유전자의 발현 유무에 따라 분리하여, 지놈 상 CMAH 유전자가 상기 뉴클레아제에 의해 돌연변이된 세포를 분리하는 단계를 추가로 포함하는 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 세포의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Introducing into the eukaryotic cell a reporter construct comprising the target sequence and the reporter gene; And
Separating the eukaryotic cells mutated by the nuclease of the target sequence on the reporter construct according to the presence or absence of expression of the reporter gene and separating the mutant cells of the genomic CMAH gene by the nuclease Wherein the CMAH gene is mutagenized.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CMAH 유전자가 돌연변이된 세포는 CMAH 유전자의 발현이 억제된 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 세포의 제조 방법.The method for producing a cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the CMAH gene is mutated, wherein the expression of the CMAH gene is inhibited. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CMAH 유전자는 돼지의 CMAH 유전자이며, 상기 세포는 돼지세포인 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 세포의 제조 방법.The method for producing a cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the CMAH gene is a porcine CMAH gene and the cell is a porcine cell. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인공 뉴클레아제는 핵 위치 신호(nuclear localization signal) 서열을 추가로 포함하는 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 세포의 제조 방법.5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the artificial nucleases further comprise a nuclear localization signal sequence. CMAH (cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase) 유전자 내 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 인공 뉴클레아제에 의해, 분리된 진핵 세포에서 CMAH 유전자를 절단시켜 CMAH 유전자가 돌연변이된 세포를 제조하는 단계, 및
상기 세포를 인간을 제외한 동물의 난자에 핵이식하는 단계를 포함하고,
상기 인공 뉴클레아제는 메가뉴클레아제, TAL 작동자(transcription activator-like effector) 도메인과 절단 도메인이 융합된 융합 단백질, 또는 징크 핑거 뉴클레아제이며,
상기 징크 핑거 뉴클레아제는 제1 징크 핑거 뉴클레아제 및 제2 징크 핑거 뉴클레아제로 된 쌍을 포함하고,
각각의 징크 핑거 뉴클레아제는 CMAH 유전자의 엑손 4 내 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 징크 핑거 모듈들을 조합시켜 조립한 징크 핑거 도메인 및 뉴클레오티드 절단 도메인을 포함하며,
상기 제1 징크 핑거 뉴클레아제의 제1 징크 핑거 도메인과 제2 징크 핑거 뉴클레아제의 제2 징크 핑거 도메인 중 어느 하나는 서열번호 1, 2, 3 및 4로 표시되는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하고, 다른 하나는 서열번호 5, 5, 6 및 1로 표시되는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하는 것인,
CMAH 유전자가 돌연변이된 인간을 제외한 동물의 제조 방법.
Preparing a cell in which a CMAH gene is mutated by cleaving a CMAH gene in an isolated eukaryotic cell by an artificial nuclease that specifically recognizes a specific target sequence in a cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase (CMAH) gene; And
Nuclear transfer of the cell into an oocyte of an animal other than a human,
The artificial nuclease is a fusion protein comprising a meganuclease, a transcription activator-like effector domain and a cleavage domain, or a zinc finger nuclease,
Wherein the zinc finger nuclease comprises a pair of a first zinc finger nuclease and a second zinc finger nuclease,
Each zinc finger nuclease comprises a zinc finger domain and a nucleotide cleavage domain assembled by combining zinc finger modules that specifically recognize a specific target sequence in exon 4 of the CMAH gene,
Wherein one of the first zinc finger finger domain of the first zinc finger nuclease and the second zinc finger domain of the second zinc finger nuclease has the zinc finger modules represented by SEQ ID NOS: 1, 2, 3, and 4 sequentially And the other one sequentially containing the zinc finger modules represented by SEQ ID NOS: 5, 5, 6 and 1,
Wherein the CMAH gene is mutated.
제8항에 있어서, 상기 제1 징크 핑거 도메인과 제2 징크 핑거 도메인 중 어느 하나는 서열번호 35의 아미노산 서열로 표시되고, 다른 하나는 서열번호 36의 아미노산 서열로 표시되는 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 인간을 제외한 동물의 제조 방법.9. The method according to claim 8, wherein the CMAH gene, wherein one of the first zinc finger domain and the second zinc finger domain is represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35 and the other is represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: A method for producing an animal, excluding mutated human. 제8항에 있어서, 상기 제1 징크 핑거 도메인과 제2 징크 핑거 도메인 중 어느 하나는 서열번호 37의 아미노산 서열로 표시되고, 다른 하나는 서열번호 38의 아미노산 서열로 표시되는 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 인간을 제외한 동물의 제조 방법.9. The method according to claim 8, wherein the CMAH gene, wherein one of the first zinc finger domain and the second zinc finger domain is represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 37 and the other is represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: A method for producing an animal, excluding mutated human. 제8항에 있어서, 상기 CMAH 유전자가 돌연변이된 세포를 제조하는 단계는,
상기 표적 서열 및 리포터 유전자를 포함하는 리포터 구성물을 진핵 세포에 도입하는 단계; 및
상기 리포터 구성물 상의 상기 표적 서열이 상기 뉴클레아제에 의해 돌연변이된 진핵 세포를 상기 리포터 유전자의 발현 유무에 따라 분리하여, 지놈 상 CMAH 유전자가 상기 뉴클레아제에 의해 돌연변이된 세포를 분리하는 단계를 추가로 포함하는 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 인간을 제외한 동물의 제조 방법.
9. The method according to claim 8, wherein the step of preparing the CMAH gene-
Introducing into the eukaryotic cell a reporter construct comprising the target sequence and the reporter gene; And
Separating the eukaryotic cells mutated by the nuclease of the target sequence on the reporter construct according to the presence or absence of expression of the reporter gene and separating the mutant cells of the genomic CMAH gene by the nuclease , Wherein the CMAH gene is mutated.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CMAH 유전자가 돌연변이된 세포는 CMAH 유전자의 발현이 억제된 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 인간을 제외한 동물의 제조 방법.12. The method for producing an animal according to any one of claims 8 to 11, wherein the CMAH gene is mutated, wherein expression of the CMAH gene is inhibited. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CMAH 유전자는 돼지의 CMAH 유전자이며, 상기 세포는 돼지세포인 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 인간을 제외한 동물의 제조 방법.12. The method for producing an animal according to any one of claims 8 to 11, wherein the CMAH gene is a porcine CMAH gene and the cell is a porcine cell. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인공 뉴클레아제는 핵 위치 신호(nuclear localization signal) 서열을 추가로 포함하는 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 인간을 제외한 동물의 제조 방법. 12. The method according to any one of claims 8 to 11, wherein the artificial nuclease further comprises a nuclear localization signal sequence, wherein the CMAH gene is mutated. CMAH (cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase) 유전자 내 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 인공 뉴클레아제에 의해 분리된 진핵 세포에서 CMAH 유전자를 절단시켜 CMAH 유전자가 돌연변이된 세포를 제조하는 단계;
상기 세포를 인간을 제외한 동물의 난자에 핵이식하여, CMAH 유전자가 돌연변이된 인간을 제외한 동물을 제조하는 단계; 및
상기 동물로부터 CMAH 유전자가 돌연변이된 인공장기 또는 인공조직을 분리하는 단계를 포함하고,
상기 인공 뉴클레아제는 메가뉴클레아제, TAL 작동자(transcription activator-like effector) 도메인과 절단 도메인이 융합된 융합 단백질, 또는 징크 핑거 뉴클레아제이며,
상기 징크 핑거 뉴클레아제는 제1 징크 핑거 뉴클레아제 및 제2 징크 핑거 뉴클레아제로 된 쌍을 포함하고,
각각의 징크 핑거 뉴클레아제는 CMAH 유전자의 엑손 4 내 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 징크 핑거 모듈들을 조합시켜 조립한 징크 핑거 도메인 및 뉴클레오티드 절단 도메인을 포함하며,
상기 제1 징크 핑거 뉴클레아제의 제1 징크 핑거 도메인과 상기 제2 징크 핑거 뉴클레아제의 제2 징크 핑거 도메인 중 어느 하나는 서열번호 1, 2, 3 및 4로 표시되는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하고, 다른 하나는 서열번호 5, 5, 6 및 1로 표시되는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하는 것인,
CMAH 유전자가 돌연변이된 인공장기 또는 인공조직을 제조하는 방법.
Preparing a cell in which a CMAH gene has been mutated by cleaving the CMAH gene in eukaryotic cells separated by an artificial nuclease that specifically recognizes a specific target sequence in a cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase (CMAH) gene;
Nuclear transfer of the cell into the oocyte of an animal other than a human to produce an animal other than a human to which the CMAH gene has been mutated; And
Isolating an artificial organ or artificial tissue from which the CMAH gene has been mutated,
The artificial nuclease is a fusion protein comprising a meganuclease, a transcription activator-like effector domain and a cleavage domain, or a zinc finger nuclease,
Wherein the zinc finger nuclease comprises a pair of a first zinc finger nuclease and a second zinc finger nuclease,
Each zinc finger nuclease comprises a zinc finger domain and a nucleotide cleavage domain assembled by combining zinc finger modules that specifically recognize a specific target sequence in exon 4 of the CMAH gene,
Wherein one of the first zinc finger finger domain of the first zinc finger nuclease and the second zinc finger domain of the second zinc finger nuclease has the zinc finger modules represented by SEQ ID NOS: 1, 2, 3, and 4 sequentially And the other one sequentially containing the zinc finger modules represented by SEQ ID NOS: 5, 5, 6 and 1,
A method for producing an artificial organ or artificial tissue in which the CMAH gene has been mutated.
제15항에 있어서, 상기 제1 징크 핑거 도메인과 제2 징크 핑거 도메인 중 어느 하나는 서열번호 35의 아미노산 서열로 표시되고, 다른 하나는 서열번호 36의 아미노산 서열로 표시되는 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 인공장기 또는 인공조직을 제조하는 방법.16. The method according to claim 15, wherein the CMAH gene is selected from the group consisting of SEQ ID NO: 35 and SEQ ID NO: 36, wherein the first zinc finger domain and the second zinc finger domain are represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: A method for producing a mutated artificial organ or artificial tissue. 제16항에 있어서, 상기 제1 징크 핑거 도메인과 제2 징크 핑거 도메인 중 어느 하나는 서열번호 37의 아미노산 서열로 표시되고, 다른 하나는 서열번호 38의 아미노산 서열로 표시되는 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 인공장기 또는 인공조직을 제조하는 방법.18. The method of claim 16, wherein the CMAH gene is selected from the group consisting of SEQ ID NO: 37 and SEQ ID NO: 38, wherein the first zinc finger domain and the second zinc finger domain are represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 37 and the other is the amino acid sequence of SEQ ID NO: A method for producing a mutated artificial organ or artificial tissue. 제15항에 있어서, 상기 CMAH 유전자가 돌연변이된 세포를 제조하는 단계는,
상기 표적 서열 및 리포터 유전자를 포함하는 리포터 구성물을 진핵 세포에 도입하는 단계; 및
상기 리포터 구성물 상의 상기 표적 서열이 상기 뉴클레아제에 의해 돌연변이된 진핵 세포를 상기 리포터 유전자의 발현 유무에 따라 분리하여, 지놈 상 CMAH 유전자가 상기 뉴클레아제에 의해 돌연변이된 세포를 분리하는 단계를 추가로 포함하는 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 인공장기 또는 인공조직을 제조하는 방법.
16. The method according to claim 15, wherein the step of preparing the CMAH gene-
Introducing into the eukaryotic cell a reporter construct comprising the target sequence and the reporter gene; And
Separating the eukaryotic cells mutated by the nuclease of the target sequence on the reporter construct according to the presence or absence of expression of the reporter gene and separating the mutant cells of the genomic CMAH gene by the nuclease Wherein the CMAH gene is mutated.
제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CMAH 유전자가 돌연변이된 세포는 CMAH 유전자의 발현이 억제된 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 인공장기 또는 인공조직을 제조하는 방법.19. The method for producing an artificial organ or artificial tissue according to any one of claims 15 to 18, wherein the CMAH gene is mutated, wherein the expression of the CMAH gene is inhibited. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CMAH 유전자는 돼지의 CMAH 유전자이며, 상기 세포는 돼지세포인 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 인공장기 또는 인공조직을 제조하는 방법.19. The method for producing an artificial organ or artificial tissue according to any one of claims 15 to 18, wherein the CMAH gene is a CMAH gene of a pig, and the cell is a porcine cell. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인공 뉴클레아제는 핵 위치 신호(nuclear localization signal) 서열을 추가로 포함하는 것인, CMAH 유전자가 돌연변이된 인공장기 또는 인공조직을 제조하는 방법.19. The method according to any of claims 15 to 18, wherein the artificial nucleases further comprise a nuclear localization signal sequence, wherein the CMAH gene is produced by mutagenizing an artificial organ or artificial tissue Way. CMAH (cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase) 유전자 내 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 인공 뉴클레아제로서,
상기 인공 뉴클레아제는 메가뉴클레아제, TAL 작동자 도메인과 절단 도메인이 융합된 융합 단백질, 또는 징크 핑거 뉴클레아제이고,
상기 징크 핑거 뉴클레아제는 제1 징크 핑거 뉴클레아제 및 제2 징크 핑거 뉴클레아제로 된 쌍을 포함하며,
각각의 징크 핑거 뉴클레아제는 CMAH 유전자의 엑손 4 내 특정 표적 서열을 특이적으로 인식하는 징크 핑거 모듈들을 조합시켜 조립한 징크 핑거 도메인 및 뉴클레오티드 절단 도메인을 포함하고,
상기 제1 징크 핑거 뉴클레아제의 제1 징크 핑거 도메인과 상기 제2 징크 핑거 뉴클레아제의 제2 징크 핑거 도메인 중 어느 하나는 서열번호 1, 2, 3 및 4로 표시되는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하며, 다른 하나는 서열번호 5, 5, 6 및 1로 표시되는 징크 핑거 모듈들을 순차적으로 포함하는 것인, 징크핑거 뉴클레아제.
An artificial nuclease which specifically recognizes a specific target sequence in a cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase (CMAH) gene,
Wherein said artificial nucleases are meganuclease, a fusion protein fused with a TAL operator domain and a cleavage domain, or a zinc finger nuclease,
Wherein the zinc finger nuclease comprises a pair of a first zinc finger nuclease and a second zinc finger nuclease,
Each zinc finger nuclease comprises a zinc finger domain and a nucleotide cleavage domain assembled by combining zinc finger modules that specifically recognize a specific target sequence in exon 4 of the CMAH gene,
Wherein one of the first zinc finger finger domain of the first zinc finger nuclease and the second zinc finger domain of the second zinc finger nuclease has the zinc finger modules represented by SEQ ID NOS: 1, 2, 3, and 4 sequentially , And the other one comprises zinc finger modules sequentially represented by SEQ ID NOS: 5, 5, 6 and 1, respectively.
제22항에 있어서, 상기 제1 징크 핑거 도메인과 제2 징크 핑거 도메인 중 어느 하나는 서열번호 35의 아미노산 서열로 표시되고, 다른 하나는 서열번호 36의 아미노산 서열로 표시되는 것인, 징크핑거 뉴클레아제.The method of claim 22, wherein one of the first zinc finger domain and the second zinc finger domain is represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35 and the other is represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 36. Cleaze. 제22항에 있어서, 상기 제1 징크 핑거 도메인과 제2 징크 핑거 도메인 중 어느 하나는 서열번호 37의 아미노산 서열로 표시되고, 다른 하나는 서열번호 38의 아미노산 서열로 표시되는 것인, 징크핑거 뉴클레아제.The method of claim 22, wherein one of the first zinc finger domain and the second zinc finger domain is represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 37 and the other is represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 38. Cleaze. 제22항에 있어서,
상기 징크핑거 뉴클레아제는 핵 위치 신호(nuclear localization signal) 서열을 추가로 포함하는 것인, 징크핑거 뉴클레아제.
23. The method of claim 22,
Wherein the zinc finger nuclease further comprises a nuclear localization signal sequence.
제22항 내지 제25항 중 어느 한 항의 징크핑거 뉴클레아제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드.26. A polynucleotide encoding the zinc finger nuclease of any one of claims 22 to 25. 제26항의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터.26. A vector comprising the polynucleotide of claim 26. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항의 징크 핑거 뉴클레아제, 또는 상기 징크 핑거 뉴클레아제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 발현시켜 얻은 징크 핑거 뉴클레아제에 의해 CMAH 유전자를 돌연변이시키는 단계를 포함하여, CMAH 유전자가 돌연변이된 세포를 제조하는 방법.Mutating a CMAH gene by a zinc finger nuclease according to any one of claims 22 to 25 or a zinc finger nuclease obtained by expressing a polynucleotide encoding said zinc finger nuclease, Wherein the CMAH gene is mutated. 제28항에 있어서, 상기 세포는 돼지 유래 세포인, CMAH 유전자가 돌연변이된 세포를 제조하는 방법.29. The method according to claim 28, wherein the cell is a porcine-derived cell, wherein the CMAH gene is mutated. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항의 징크 핑거 뉴클레아제, 상기 징크 핑거 뉴클레아제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 또는 상기 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터를 포함하는, CMAH 유전자가 돌연변이된, 인간 이외 동물의 난자, 인간 이외 동물, 또는 인간 이외 동물 유래 인공장기 제조용 키트.25. A non-human animal having a mutated CMAH gene, comprising the zinc finger nuclease of any one of claims 22 to 25, a polynucleotide encoding said zinc finger nuclease, or a vector comprising said polynucleotide An artificial organ preparation kit derived from egg, non-human animal, or non-human animal. 제30항에 있어서, 상기 동물은 돼지인, 키트.31. The kit of claim 30, wherein the animal is a pig. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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