KR102270151B1 - Pig Knocked Out of the PKD2 Gene and the uses thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a pig in which the PKD2 gene is knocked out. Specifically, a pig is produced and used to find out the mechanism and treatment method of PKD as a disease model.

Description

PKD2 넉아웃 질환모델용 돼지 및 이의 용도{Pig Knocked Out of the PKD2 Gene and the uses thereof}Pig Knocked Out of the PKD2 Gene and the uses thereof}

PKD2 넉아웃 질환 모델용 형질전환 돼지 및 이의 제조방법, 그리고 이의 이용에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 PKD2 유전자를 넉아웃(knock-out)시킨 형질전환 돼지를 다낭성신장질환(Polycystic kidney disease) 모델로 이용하는 것에 관한 것이다.It relates to a transgenic pig for PKD2 knockout disease model, a manufacturing method thereof, and its use, and more specifically, to a polycystic kidney disease model using a transgenic pig in which a PKD2 gene is knocked out. It's about using.

DNA를 원하는대로 인위적으로 조작하는 방법은 본 기술분야에서 주된 과제이다. 최근에, 이 과제를 해결하기 위해 다양한 기술들이 개발되었다.A method for artificially manipulating DNA as desired is a major challenge in the art. Recently, various techniques have been developed to solve this problem.

그러나, 효과적인 질환 모델로 사용 가능할 만큼 사람의 질환 증상을 모두 발현하는 동물모델은 찾기 어려운 실정이다.However, it is difficult to find an animal model that expresses all human disease symptoms enough to be used as an effective disease model.

대부분의 동물은 인간에서 나타나는 디멘존, 번식, 수명 및 행동 양상과 비교할 때 확연한 차이가 존재한다. 따라서, 인간의 양상과 비슷한 종을 질환동물 모델로 이용해야 한다는 필요성이 제기되었다. 돼지는 해부 생리학적으로 인간과 유사성이 인정되어 각종 질환의 병리학적 기전과 치료를 위한 연구에 이용되고 있다. 게다가 다른 중/대 동물을 질환모델로 사용할 때보다 윤리적인 문제점을 피해갈 수 있으며, 안정적인 사육 시스템이 구축되어 있어 실험동물 모델 개발시 유지 및 관리가 용이한 장점이 있다.Most animals have significant differences when compared to the dimenzone, reproductive, longevity, and behavioral patterns seen in humans. Therefore, the need to use a species similar to that of humans as a disease animal model has been raised. Pigs have been recognized anatomically and physiologically similar to humans and are being used in research for pathological mechanisms and treatment of various diseases. In addition, ethical problems can be avoided than when using other medium/large animals as disease models, and since a stable breeding system is established, it has the advantage of easy maintenance and management when developing experimental animal models.

Chen F et al. (2015) Proteome Differences in Placenta and Endometrium between Normal and Intrauterine Growth Restricted Pig Fetuses PloS one 10:e0142396 doi:10.1371/journal.pone.0142396 Chen F et al. (2015) Proteome Differences in Placenta and Endometrium between Normal and Intrauterine Growth Restricted Pig Fetuses PloS one 10:e0142396 doi:10.1371/journal.pone.0142396 Harris PC, Hopp K (2013) The mutation, a key determinant of phenotype in ADPKD J Am Soc Nephrol 24:868-870 doi:10.1681/ASN.2013040417 Harris PC, Hopp K (2013) The mutation, a key determinant of phenotype in ADPKD J Am Soc Nephrol 24:868-870 doi:10.1681/ASN.20133040417

명세서에 기재된 발명의 목적은 Polycystin-2가 결핍된 다낭성 신장질환 모델용 돼지 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention described in the specification is to provide a polycystin-2 deficient polycystin-2 pig for polycystic kidney disease model and a method for producing the same.

명세서에 기재된 발명의 다른 목적은 상기 질환 모델용 돼지의 제조방법에 필요한, CRISPR 시스템을 이용하는 유전자 넉아웃(Knock out) 또는 넉다운(Knock down) 방법을 제공하는 것이다.Another object of the invention described in the specification is to provide a gene knockout (Knock out) or knock down (Knock down) method using the CRISPR system, which is necessary for the method for producing a pig for the disease model.

명세서에 기재된 발명의 또 다른 목적은 상기 Polycystin-2가 결핍된 질환 모델용 돼지의 다양한 용도를 제공하는 것이다.Another object of the invention described in the specification is to provide various uses of the polycystin-2 deficient disease model for pigs.

상기 과제를 해결하기 위하여, 명세서에 기재된 발명은,In order to solve the above problems, the invention described in the specification,

Polycystin-2 결핍 질환 모델용 돼지의 생산을 위한 형질전환 세포 및 이의 이용을 제공한다. 보다 구체적으로, PKD2 유전자가 인위적으로 조작된 형질전환 세포를 제공할 수 있다.Provided are transformed cells and their use for the production of pigs for a polycystin-2 deficiency disease model. More specifically, it is possible to provide a transformed cell in which the PKD2 gene has been artificially engineered.

일 구체예로서,In one embodiment,

명세서에 기재된 발명 중 하나는 형질전환 세포 내 PC2를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열이 야생형(wild type) 세포 내에서 PC2를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열과 다른 서열을 가짐으로써 PKD2 유전자가 넉아웃 되어 Polycystin-2가 발현되지 않는 형질전환 세포를 제공할 수 있다. 상기 형질전환 세포는 돼지 유래의 세포 일 수 있다,One of the inventions described in the specification is that the PKD2 gene is knocked out and Polycystin-2 is not expressed because the nucleotide sequence encoding PC2 in the transformed cell has a different sequence from the nucleotide sequence encoding PC2 in the wild type cell. It is possible to provide transformed cells that do not The transformed cell may be a pig-derived cell,

다른 구체예로서as another embodiment

상기 형질전환 세포는 야생형의 PKD2 유전자의 엑손 2영역의 뉴클레오타이드 서열에서 하나 이상의 뉴클레오타이드의 결실, 삽입, 치환, 또는 역위된 것과 동일한 뉴클레오타이드 서열을 갖는 형질전환 세포일 수 있다. 상기 형질전환 세포는 엑손 2 영역의 뉴클레오타이드 서열이 조작 또는 변형됨으로써 Polycystin-2를 발현하지 못하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로상기 형질전환 세포의 엑손 2의 뉴클레오타이드 서열은 서열번호 1 또는 2를 포함하는 뉴클레오타이드 서열을 가지는 형질전환 세포 일 수 있다. 또한, 상기 엑손 2의 뉴클레오타이드 서열이 서열번호 1 또는 2를 포함하는 뉴클레오타이드 서열과 동일하여 Polycystin-2를 발현하지 못하는 형질전환 세포를 제공할 수 있다. The transformed cell may be a transformed cell having the same nucleotide sequence as one or more nucleotides deleted, inserted, substituted, or inverted in the nucleotide sequence of the exon 2 region of the wild-type PKD2 gene. The transformed cell may not express Polycystin-2 because the nucleotide sequence of the exon 2 region is manipulated or modified. More specifically, the nucleotide sequence of exon 2 of the transformed cell may be a transformed cell having a nucleotide sequence comprising SEQ ID NO: 1 or 2. In addition, since the nucleotide sequence of exon 2 is the same as the nucleotide sequence comprising SEQ ID NO: 1 or 2, it is possible to provide a transformed cell that cannot express Polycystin-2.

Polycystin-2 결핍 표현형을 가지는 돼지 및 이의 이용을 제공할 수 있다.Pigs having a polycystin-2 deficient phenotype and uses thereof can be provided.

일 구체예로서,In one embodiment,

PKD2 유전자가 넉아웃 된 적어도 하나의 세포를 포함하고,comprising at least one cell in which the PKD2 gene is knocked out;

상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포의 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열은 야생형의 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열과 다른 서열을 가지고, PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 자궁내막(endometrium)에서 SOD1, Catalase, Caspase-3, Bcl-2 중 적어도 어느 하나 이상의 발현량은 야생형 돼지의 자궁내막에서의 SOD1, Catalase, Caspase-3, Bcl-2 중 적어도 어느 하나 이상의 발현량보다 1.2배, 1.3배, 1.4배, 1.5배, 1.6배, 1.7배, 1.8배, 1.9.배, 2배, 2.5배, 3배. 3.5배, 4배, 5배, 6배, 7배, 8배, 9배, 10배, 15배, 20배 이상의 발현량을 갖는 것을 특징으로 하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지를 제공할 수 있다.The nucleotide sequence of the PKD2 gene of the cell in which the PKD2 gene is knocked out has a sequence different from that of the wild-type PKD2 gene, and SOD1, Catalase, Caspase-3, The expression level of at least any one of Bcl-2 is 1.2 times, 1.3 times, 1.4 times, 1.5 times, 1.6 times than the expression level of at least any one of SOD1, Catalase, Caspase-3, and Bcl-2 in the endometrium of wild-type pigs. 2x, 1.7x, 1.8x, 1.9.x, 2x, 2.5x, 3x. It is possible to provide a pig in which the PKD2 gene is knocked out, characterized in that it has an expression level of 3.5 times, 4 times, 5 times, 6 times, 7 times, 8 times, 9 times, 10 times, 15 times, 20 times or more. .

일 구체예로서,In one embodiment,

PKD2 유전자가 넉아웃 된 적어도 하나의 세포를 포함하고,comprising at least one cell in which the PKD2 gene is knocked out;

상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포의 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열은 야생형의 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열과 다른 서열을 가지고, PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 태반(placenta)에서 Caspase-3, Bcl-2 중 적어도 어느 하나 이상의 발현량은 야생형 돼지의 태반에서의 Caspase-3, Bcl-2 중 적어도 어느 하나 이상의 발현량보다 1.2배, 1.3배, 1.4배, 1.5배, 1.6배, 1.7배, 1.8배, 1.9.배, 2배, 2.5배, 3배. 3.5배, 4배, 5배, 6배, 7배, 8배, 9배, 10배, 15배, 20배 이상의 발현량을 갖는 것을 특징으로 하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지를 제공할 수 있다.The nucleotide sequence of the PKD2 gene of the cell in which the PKD2 gene is knocked out has a sequence different from that of the wild-type PKD2 gene, and at least one of Caspase-3 and Bcl-2 in placenta of a pig in which the PKD2 gene is knocked out Any one or more expression levels are 1.2 times, 1.3 times, 1.4 times, 1.5 times, 1.6 times, 1.7 times, 1.8 times, 1.9 times than the expression levels of at least any one of Caspase-3 and Bcl-2 in the placenta of wild-type pigs. 2x, 2x, 2.5x, 3x. It is possible to provide a pig in which the PKD2 gene is knocked out, characterized in that it has an expression level of 3.5 times, 4 times, 5 times, 6 times, 7 times, 8 times, 9 times, 10 times, 15 times, 20 times or more. .

일 구체예로서,In one embodiment,

PKD2 유전자가 넉아웃 된 적어도 하나의 세포를 포함하고,comprising at least one cell in which the PKD2 gene is knocked out;

상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포의 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열은 야생형의 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열과 다른 서열을 가지고, PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 태반(placenta)에서 SOD1, Catalase, PC2 중 적어도 어느 하나 이상의 발현량은 야생형 돼지의 태반에서의 SOD1, Catalase, PC2 중 적어도 어느 하나 이상의 발현량보다 1.2배, 1.3배, 1.4배, 1.5배, 1.6배, 1.7배, 1.8배, 1.9.배, 2배, 2.5배, 3배. 3.5배, 4배, 5배, 6배, 7배, 8배, 9배, 10배, 15배, 20배 이하의 발현량을 갖는 것을 특징으로 하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지를 제공할 수 있다.The nucleotide sequence of the PKD2 gene of the cell in which the PKD2 gene is knocked out has a sequence different from that of the wild-type PKD2 gene, and at least one of SOD1, Catalase, and PC2 in the placenta of a pig in which the PKD2 gene is knocked out. The expression level is 1.2 times, 1.3 times, 1.4 times, 1.5 times, 1.6 times, 1.7 times, 1.8 times, 1.9 times, 2 times than the expression level of at least one of SOD1, Catalase, and PC2 in the placenta of wild-type pigs. , 2.5 times, 3 times. It is possible to provide a pig knocked out of the PKD2 gene, characterized in that it has an expression level of 3.5 times, 4 times, 5 times, 6 times, 7 times, 8 times, 9 times, 10 times, 15 times, 20 times or less. have.

일 구체예로서,In one embodiment,

PKD2 유전자가 넉아웃 된 적어도 하나의 세포를 포함하고,comprising at least one cell in which the PKD2 gene is knocked out;

상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포의 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열은 야생형의 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열과 다른 서열을 가지고, PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 PC2 발현량은 야생형의 돼지의 PC2 발현량보다 1.2배, 1.3배, 1.4배, 1.5배, 1.6배, 1.7배, 1.8배, 1.9.배, 2배, 2.5배, 3배. 3.5배, 4배, 5배, 6배, 7배, 8배, 9배, 10배, 15배, 20배 이하의 발형량을 갖는 것을 특징으로 하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지를 제공할 수 있다.The nucleotide sequence of the PKD2 gene of the cell in which the PKD2 gene is knocked out has a different sequence from the nucleotide sequence of the wild-type PKD2 gene, and the PC2 expression level of the PKD2 gene knockout pig is 1.2 times higher than the PC2 expression level of the wild-type pig , 1.3 times, 1.4 times, 1.5 times, 1.6 times, 1.7 times, 1.8 times, 1.9 times, 2 times, 2.5 times, 3 times. It is possible to provide a pig in which the PKD2 gene is knocked out, characterized in that it has a development amount of 3.5 times, 4 times, 5 times, 6 times, 7 times, 8 times, 9 times, 10 times, 15 times, 20 times or less. have.

일 구체예로서,In one embodiment,

상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지는 임신시 야생형 돼지의 양수량보다 더 많은 양수량을 포함하여 양수과다증을 보이는 것을 특징으로 하는 돼지를 제공할 수 있다. 이 때, PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 임신시 양수량은 야생형 돼지의 임신시 양수량보다 1.1배, 1.2배, 1.3, 4배, 1.5배, 1.6배, 1.7배, 1.8배, 1.9.배, 2배, 2.5배, 3배. 3.5배, 4배, 5배 이상 많은 양을 갖는 것을 특징으로 하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지를 제공할 수 있다.Pigs in which the PKD2 gene is knocked out may include a larger amount of amniotic fluid than that of wild-type pigs during pregnancy, thereby providing a pig characterized in that it exhibits polyhydramnios. At this time, the amount of amniotic fluid during pregnancy of pigs in which the PKD2 gene was knocked out was 1.1 times, 1.2 times, 1.3, 4 times, 1.5 times, 1.6 times, 1.7 times, 1.8 times, 1.9 times, 2 times than that of wild-type pigs. 2x, 2.5x, 3x. It is possible to provide a pig in which the PKD2 gene is knocked out, characterized in that it has a 3.5-fold, 4-fold, 5-fold or more amount.

일 구체예로서,In one embodiment,

PKD2 유전자가 넉아웃 된 적어도 하나의 세포를 포함하고,comprising at least one cell in which the PKD2 gene is knocked out;

상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포의 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열은 야생형의 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열과 다른 서열을 가지고, PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 체내에서 PC2의 발현량은 야생형의 체내에서 PC2의 발현량보다 1.2배, 1.3배, 1.4배, 1.5배, 1.6배, 1.7배, 1.8배, 1.9.배, 2배, 2.5배, 3배. 3.5배, 4배, 5배, 6배, 7배, 8배, 9배, 10배, 15배, 20배, 50배, 100배, 1000배 이하의 발현량을 갖는 것을 특징으로 하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지를 제공할 수 있다.The nucleotide sequence of the PKD2 gene of the cell in which the PKD2 gene is knocked out has a different sequence from the nucleotide sequence of the wild-type PKD2 gene, and the expression level of PC2 in the body of the pig in which the PKD2 gene is knocked out is the expression of PC2 in the body of the wild type. 1.2 times, 1.3 times, 1.4 times, 1.5 times, 1.6 times, 1.7 times, 1.8 times, 1.9 times, 2 times, 2.5 times, 3 times. PKD2 gene, characterized in that it has an expression level of 3.5 times, 4 times, 5 times, 6 times, 7 times, 8 times, 9 times, 10 times, 15 times, 20 times, 50 times, 100 times, 1000 times or less can provide knocked out pigs.

또한, 일 구체예로서,Also, in one embodiment,

상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지는 임신시 태반의 이상(abnormality)을 보일 수 있다. 상기 태반의 이상이란 상기에서 기재한 물질 SOD1, Catalase, PC2, Bcl-2, Caspase-3 등의 물질 중 어느 하나 이상의 과발현, 저발현, 또는 미발현을 의미할 수 있다. 상기 태반의 이상이란 태반의 물리적, 화학적 구성의 차이 또는 태반을 구성하는 물질의 차이를 의미할 수 있다. 또한, 상기의 이상으로 인하여 태반이 제 역할을 하지 못해 유산을 유도할 수도 있다.Pigs in which the PKD2 gene is knocked out may exhibit placental abnormality during pregnancy. The placental abnormality may mean overexpression, underexpression, or non-expression of any one or more of the substances described above, such as SOD1, Catalase, PC2, Bcl-2, and Caspase-3. The abnormality of the placenta may mean a difference in physical and chemical composition of the placenta or a difference in materials constituting the placenta. In addition, due to the above abnormalities, the placenta may not function properly, leading to miscarriage.

상기 야생형의 PKD2 유전자 서열과 다른 서열을 가진다는 의미는 PKD2 유전자가 넉아웃되어 야생형의 PKD2 유전자 서열과 다른 서열을 가지는 세포에서는 Polycystin-2의 발현량이 감소하거나 Polycystin-2의 발현이 되지 않는 것을 의미한다.The meaning of having a sequence different from the wild-type PKD2 gene sequence means that the PKD2 gene is knocked out and the expression level of Polycystin-2 is reduced or the expression of Polycystin-2 does not occur in cells having a sequence different from the wild-type PKD2 gene sequence. do.

명세서에 기재를 통하여, 특정 목적을 위해 PKD2 유전자의 변형 또는 조작용 조성물 및 이를 이용하는 방법을 제공한다.Through the description in the specification, a composition for modifying or manipulating the PKD2 gene for a specific purpose and a method of using the same are provided.

일 구체예로서,In one embodiment,

명세서에 기재된 발명 중 하나는 유전자 조작용 조성물로서, 상기 유전자 조작용 조성물은 i) Cas9 또는 상기 Cas9을 암호화하는 핵산서열을 포함하는 벡터 중 어느 하나 이상, 및 ii) PKD2 유전자의 일부와 동일 또는 상보적인 서열을 갖는 sgRNA, 또는 상기 sgRNA를 암호화하는 핵산을 포함하는 벡터 중 어느 하나 이상을 포함하고; 이 때, 상기 sgRNA의 타겟서열은 서열번호 3 내지 7중 어느 하나인 유전자 조작용 조성물 일 수 있다. 상기 sgRNA는 서열번호 8 내지 12 중 어느 하나 일 수 있다.One of the inventions described in the specification is a composition for genetic manipulation, wherein the composition for genetic manipulation is identical to or complementary to i) any one or more of Cas9 or a vector comprising a nucleic acid sequence encoding Cas9, and ii) a part of the PKD2 gene. an sgRNA having a specific sequence, or a vector comprising a nucleic acid encoding the sgRNA; In this case, the target sequence of the sgRNA may be a composition for genetic manipulation of any one of SEQ ID NOs: 3 to 7. The sgRNA may be any one of SEQ ID NOs: 8 to 12.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예로, 핵산서열 내 변형은 뉴클레아제(nuclease) 제제에 의해 인위적으로 일으킬 수 있다.In one embodiment of the invention described in the specification, the modification in the nucleic acid sequence can be artificially caused by a nuclease (nuclease) agent.

예를 들어, 상기 뉴클레아제 제제는 하기의 뉴클레아제 중 1 이상을 사용할 수 있다.:For example, the nuclease agent may use one or more of the following nucleases:

(a) 징크 핑거 뉴클레아제(ZFN); (a) zinc finger nuclease (ZFN);

(b) 전사 활성화 인자 유사 이펙터 뉴클레아제(TALEN); (b) transcriptional activator-like effector nucleases (TALENs);

(c) 메가뉴클레아제; 또는 (c) meganucleases; or

(d) RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN) (d) RNA-Guided Endonuclease (RGEN)

(e) CRISPR/Cas 시스템 (e) CRISPR/Cas system

일 실시예에서, 상기 핵산서열 내 변형은 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN) 또는 CRISPR/Cas 시스템에 의해 인위적으로 조작될 수 있다. 대상은 표적 핵산, 유전자, 염색체 또는 단백질일 수 있다.In one embodiment, the modification in the nucleic acid sequence may be artificially manipulated by RNA-Guided Endonuclease (RGEN) or the CRISPR/Cas system. The subject may be a target nucleic acid, gene, chromosome or protein.

Polycystin-2 결핍 질환 모델용 돼지는, 인간과 유전적으로 유사하여 정확한 질병 원인과 기전을 연구하기에 유용할 뿐 아니라 독성 및 안전성 평가에도 최적 동물모델이다. 따라서, Polycystin-2 결핍 질병 기전의 규명, 치료물질의 탐색, 진단법의 개발 등에 다양하게 활용될 수 있으므로, Polycystin-2 결핍 질환 동물 모델로서 매우 유용할 것이다.Pigs for polycystin-2 deficiency disease models are genetically similar to humans, so they are useful not only to study the exact cause and mechanism of disease, but also to be an optimal animal model for toxicity and safety evaluation. Therefore, it will be very useful as an animal model for polycystin-2 deficiency disease because it can be used in various ways to identify the mechanism of polycystin-2 deficiency disease, search for therapeutic substances, and develop diagnostic methods.

도 1은 돼지의 섬유아세포(fibroblasts) 내 PKD2 유전자를 타겟으로 하는 CRISPR/Cas9에 대한 것이다. (A) PKD2 유전자의 엑손 2영역을 타겟으로 하는 sgRNA. (B) PKD2 유전자의 엑손 2영역을 타겟으로 하는 sgRNA의 Indel 빈도(frequency) 에 대한 것이다.
도 2는 founder cloned pig의 외관(appearance), PC2 발현, 유전적 분석 및 미토콘드리아 막전위에 대해 분석한 것이다. (A) edited pool에서 유래된 cloned embryo를 ET(embryo transfer)로부터 28일지난 때의 6마리의 돼지태아(conceptuses)의 형태(morphology). (B) 돼지 PKD2 fetus 1 내 PC2 단백질의 웨스턴 블랏 분석(Western blot analysis)의 결과로서 PKD2 넉아웃된 돼지에서의 PC2 발현량은 야생형 돼지의 PC2 발현량과 비교할 때 현저하게 적은 값을 가졌다.
도 3은nuclear-donor cell을 선별하기 위한 서열분석자료이다.
도 4는 정상 세포는 높은 ΔΨ값을 가져 초록 형광(green fluorescence)은 미검출되고 빨간 형광(red fluorescence)만 검출되나, PKD2 세포는 낮은 ΔΨ 값을 가져 초록형광 및 약간의 빨간 형광이 검출된 것을 확인한 자료이다.
도 5는 돼지의 자궁내막 및 태반에서의 MnSOD, Caspase3, Bcl2 and PC2 발현정도에 대한 자료이다. 자궁 경부 (왼쪽), ET 42일째 PKD2 +/- 배아, 태반 및 자궁 내막의 모습. ET 후 42 일째의 PKD2 +/- sac는 polyhydramnios를 가지는 것을 보여주는 자료(황색 별표로 표시함)이다.
도6은 돼지의 자궁내막 및 태반에서의 MnSOD, Caspase3, Bcl2 and PC2 발현정도에 대한 자료이다. ET42 일째의 자궁내막 및 태반에서의 MnSOD, Catalase, Caspase3, 및 Bcl2 발현량을 quantitative RT-PCR를 이용하여 확인한 자료이다.
도 7은 돼지의 자궁내막 및 태반에서의 MnSOD, Caspase3, Bcl2 and PC2 발현정도에 대한 자료이다. PC2 발현에 대한 자료에 대한 것이다.
도 8은 배아발달(Embryo development), RNP 처리 후 배아의 시퀀싱 프로파일(sequencing profile)에 대한 것이다.
1 is about CRISPR/Cas9 targeting the PKD2 gene in porcine fibroblasts. (A) sgRNA targeting the exon 2 region of the PKD2 gene. (B) Indel frequency of sgRNA targeting exon 2 region of PKD2 gene.
Figure 2 is an analysis of the appearance (appearance), PC2 expression, genetic analysis and mitochondrial membrane potential of the founder cloned pig. (A) Morphology of 6 pig embryos (conceptuses) 28 days after ET (embryo transfer) of cloned embryos derived from the edited pool. (B) As a result of Western blot analysis of PC2 protein in pig PKD2 fetus 1, the expression level of PC2 in PKD2 knockout pigs was significantly lower than that of wild-type pigs.
3 is sequencing data for selecting nuclear-donor cells.
4 shows that normal cells have a high ΔΨ value, so green fluorescence is not detected and only red fluorescence is detected, but PKD2 cells have a low ΔΨ value, indicating that green fluorescence and some red fluorescence are detected. It is verified data.
5 is data on the expression levels of MnSOD, Caspase3, Bcl2 and PC2 in the endometrium and placenta of pigs. Cervix (left), PKD2 +/- embryos, placenta and endometrium at day 42 ET. PKD2 +/- sac at 42 days post ET are data showing polyhydramnios (indicated by yellow asterisks).
6 is data on the expression levels of MnSOD, Caspase3, Bcl2 and PC2 in the endometrium and placenta of pigs. This is data confirming the expression levels of MnSOD, Catalase, Caspase3, and Bcl2 in the endometrium and placenta at day ET42 using quantitative RT-PCR.
7 is data on the expression levels of MnSOD, Caspase3, Bcl2 and PC2 in the endometrium and placenta of pigs. For data on PC2 expression.
Figure 8 is for embryo development (Embryo development), the sequencing profile of the embryo after RNP treatment (sequencing profile).

[정의] [ Definition ]

핵산 또는 유전자에 대해 적용된 용어 "변형된" 또는 "조작된"은 명세서에 기재된 발명에서 교환적으로 사용되며, 이는 유전자를 구성하는 핵산서열 내 인위적인 변경을 가한 것을 의미한다. 상기 변경은 하나 이상의 뉴클레오타이드의 결실, 치환, 삽입 또는 역위 등을 포함할 수 있다. 변형된 또는 조작된 핵산 서열은 이들 핵산 또는 이의 발현 생성물의 발현 및/또는 기능적 활성의 변경, 예를 들어, 증가, 촉진, 감소 또는 소실 등의 양태로 나타날 수 있다.The terms "modified" or "engineered" applied to a nucleic acid or gene are used interchangeably in the invention described herein, and mean artificial alteration in the nucleic acid sequence constituting the gene. The alteration may include deletion, substitution, insertion or inversion of one or more nucleotides, and the like. Modified or engineered nucleic acid sequences may manifest in the form of alteration, eg, increase, promotion, decrease or loss, etc. of the expression and/or functional activity of these nucleic acids or expression products thereof.

'질환 모델 동물'이란 사람의 질병과 아주 유사한 형태의 질병을 가진 동물을 말한다. 사람의 질병 연구에 있어 질환 모델 동물이 의미를 갖는 것은 사람과 동물들 간의 생리적 또는 유전적인 유사성에 의한다. 질병 연구에 있어 생체의학 질환모델동물은 질병의 다양한 원인과 발병과정 및 진단에 대한 연구용 재료를 제공해주고, 질환모델 동물의 연구를 통해 질병에 관련된 유전자들을 알아내고, 유전자들 간의 상호작용을 이해할 수 있게 하고, 개발된 신약후보물질의 실제 효능 및 독성 검사를 통해 실용화 가능성의 여부를 판단하는 기초 자료를 얻을 수 있다.A 'disease model animal' refers to an animal with a disease that is very similar to a human disease. The significance of disease model animals in the study of human diseases is due to the physiological or genetic similarity between humans and animals. In disease research, biomedical disease model animals provide research materials for various causes, pathogenesis, and diagnosis of diseases, and through research on disease model animals, it is possible to find out genes related to diseases and to understand the interactions between genes. It is possible to obtain basic data for judging the feasibility of practical use through actual efficacy and toxicity tests of the developed new drug candidates.

'동물' 또는 '실험동물'은 인간 이외의 임의의 포유류 동물을 의미한다. 상기 동물은 모든 연령의 동물을 포함한다. 명세서에 기재된 발명에서 동물은 실험용 동물 또는 다른 동물, 토끼, 설치류(예를 들어, 생쥐, 쥐, 햄스터, 게르빌루스 및 기니피그), 소, 양, 돼지, 염소, 말, 개, 고양이, 새(예를 들어, 닭, 칠면조, 오리, 거위), 영장류(예를 들어, 침팬지, 원숭이, 붉은털원숭이)를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 실험동물로서 가장 적절한 동물은 돼지일 수 있다.'Animal' or 'experimental animal' means any mammalian animal other than humans. Such animals include animals of all ages. In the invention described herein, animals are laboratory animals or other animals, rabbits, rodents (eg, mice, rats, hamsters, gerbils and guinea pigs), cattle, sheep, pigs, goats, horses, dogs, cats, birds ( Examples include, but are not limited to, chickens, turkeys, ducks, geese), primates (eg, chimpanzees, monkeys, rhesus monkeys). The animal most suitable as an experimental animal may be a pig.

'넉아웃(knock out) 또는 넉다운(Knock down)'은 표적 유전자의 유전자 서열 상의 변형에 의한 기능 저하를 의미한다. 상기 유전자 서열 상의 변형으로 인하여, 표적 유전자의 발현량이 감소하거나 또는 미발현 될 수 있다. 예를들어, A 유전자가 녹아웃되었다는 것은 유전자 A의 발현량이 감소하거나 또는 발현이 되지 않는 것을 의미한다. 더 나아가 유전자 A가 녹아웃됨으로써 원래 유전자 A에 의해 발현되는 물질이 탐지되는 양이 감소하거나 탐지되지 않을 수도 있다. A 유전자가 녹아웃된 개체의 세포는 하나의 A 유전자만 녹아웃 된 것일 수 있고 또는 두 개 이상의 A 유전자 모두 녹아웃 된 것일 수 있다.'Knock out (knock out) or knock down (knock down)' refers to a decrease in function due to a modification in the gene sequence of a target gene. Due to the modification in the gene sequence, the expression level of the target gene may be reduced or non-expressed. For example, when gene A is knocked out, it means that the expression level of gene A is decreased or is not expressed. Furthermore, when gene A is knocked out, the detectable amount of a substance originally expressed by gene A may be reduced or may not be detected. Cells of an individual in which the A gene is knocked out may be one in which only one A gene is knocked out or two or more A genes are knocked out.

'표적 유전자'는, 상기 '질환 모델 동물'을 만들기 위해서 표적해야 되는 특정 단백질을 인코딩하는 핵산의 서열을 가리킨다. "표적 서열"은, 구체적으로 달리 명시되지 않는 한, 상기 표적 유전자의 일부분일 수 있다. 예를 들어, 표적 유전자의 엑손 서열, 표적 유전자의 인트론 서열 또는 조절 서열 중 하나의 일부일 수 있고, 표적 유전자의 엑손 서열, 표적 유전자의 인트론 서열 또는 조절 서열 중 두개의 조합의 일부일 수 있다.A 'target gene' refers to a sequence of a nucleic acid encoding a specific protein to be targeted in order to create the 'disease model animal'. A “target sequence” may be a portion of the target gene, unless specifically stated otherwise. For example, it may be a part of one of an exon sequence of a target gene, an intron sequence of a target gene, or a regulatory sequence, and may be a part of a combination of two of an exon sequence of a target gene, an intron sequence of a target gene, or a regulatory sequence.

"벡터"는 특정 단백질을 인코딩하는 뉴클레오타이드 서열을 가지고 있는 것으로, 특정 세포 내로 삽입되어 특정 서열이 복제되거나 발현될 수 있는 것을 의미한다. 예를 들어 플라스미드, 박테리오파지, 식물 바이러스로부터 유래된 핵산 분자, 적절하게는 DNA 분자를 의미할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 당업자가 용이하게 채용할 수 있는 모든 벡터 일 수 있다. 벡터는 하나 이상의 제한부위(restriction site)를 포함할 수 있다."Vector" means having a nucleotide sequence encoding a specific protein, and is inserted into a specific cell so that the specific sequence can be replicated or expressed. For example, a plasmid, a bacteriophage, a nucleic acid molecule derived from a plant virus, suitably a DNA molecule, but is not limited thereto, and may be any vector that can be easily employed by those skilled in the art. A vector may contain one or more restriction sites.

"야생형"은 자연적으로 발생하는 핵산 서열을 포함하는 유전자 및 그 유전자로부터 발현되는 물질이 정상적인 기능적 ?v성을 지니는 것을 의미한다. 야생형 유전자는 집단에서 가장 빈번하게 관찰된다."Wild-type" means that a gene comprising a naturally occurring nucleic acid sequence and a substance expressed from the gene have normal functional properties. Wild-type genes are most frequently observed in the population.

'핵 이식'은 탈핵된 난자에 다른 세포 또는 핵을 인공적으로 삽입 또는 융합하는 것을 말한다. 핵 이식된 세포를 분화하여 발생된 개체는 상기 인공적으로 삽입한 것과 동일한 유전정보를 갖게되는 것을 목적으로 하는 유전자 조작 기술을 말한다. '핵 이식란'은 핵 공여 세포가 삽입 또는 융합된 난자를 말한다.'Nuclear transfer' refers to artificially inserting or fusing another cell or nucleus into a denucleated egg. An individual generated by differentiating a nuclear-transferred cell refers to a genetic manipulation technology that aims to have the same genetic information as that artificially inserted. A 'nuclear transfer embryo' refers to an egg into which a nuclear donor cell is inserted or fused.

'핵 공여 세포'는 핵 수용체인 수핵 난자로 핵을 전달하는 세포 또는 세포의 핵을 말한다. '난자'는 제2차 감수분열 중기까지 도달한 성숙난자 일 수 있다. 명세서에 기재된 발명에서 상기 핵 공여 세포로는 돼지의 체세포 또는 줄기세포를 사용할 수 있다.A 'nuclear donor cell' refers to a cell or nucleus of a cell that transfers its nucleus to a nuclear receptor, a nuclear recipient. The 'egg' may be a mature egg that has reached the middle stage of the second meiosis. In the invention described in the specification, as the nuclear donor cell, somatic cells or stem cells of pigs may be used.

'산자(living offspring)'는 자궁 밖에서 생존할 수 있는 동물을 말한다. 상기 산자는 1초, 1분, 한 시간, 하루, 한 주, 한달, 6달 또는 일년 이상 생존할 수 있는 동물일 수 있다.. 상기 동물은 생존을 위해 자궁 내 환경을 필요로 하지 않는다.A 'living offspring' is an animal that can survive outside the womb. The live offspring may be an animal capable of surviving more than one second, one minute, one hour, one day, one week, one month, six months or one year. The animal does not require an intrauterine environment for survival.

'치료'는 이롭거나 바람직한 임상적 결과를 수득하기 위한 행위를 의미한다. '치료'는 치료학적 치료 및 예방적 또는 예방조치 방법 모두를 가리킨다. 상기 치료들은 장래에 발생할 수 있는 장애를 예방하는 것뿐만 아니라 이미 발생한 장애에 있어서 요구되는 치료를 포함한다. 질병을 '완화(Palliating)'하는 것은 치료를 하지 않은 경우와 비교하였을 때, 장애가 있는 경우에 발생하는 임상적 징후가 감소되거나 또는 목적하는 물질이 발현되어 상대적으로 상태가 호전되는 것을 의미한다.'Treatment' means an action to obtain a beneficial or desirable clinical result. 'Treatment' refers to both therapeutic treatment and prophylactic or prophylactic measures. Such treatments include treatment required for a disorder that has already occurred as well as preventing a disorder that may occur in the future. 'Palliating' a disease means that the clinical signs occurring in the case of a disorder are reduced or the condition is relatively improved by the expression of a target substance, compared to the case where there is no treatment.

'약'이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.'About' means 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 for a reference quantity, level, value, number, frequency, percentage, dimension, size, amount, weight or length. , means an amount, level, value, number, frequency, percentage, dimension, size, amount, weight or length varying by 3, 2 or 1%.

명세서에서 "함유하다" 및 "포함하다"란 말은 제시된 구성, 물건 또는 방법을 포함한다는 의미이지, 포함한다는 말 자체로 그 외의 다른 구성, 물건 또는 방법이 배제되지는 않는다.As used herein, the terms "comprises" and "comprises" mean to include a given component, object, or method, and the word "comprising" does not, by itself, exclude other components, objects, or methods.

이하, 상세히 설명한다.Hereinafter, it will be described in detail.

명세서에 기재된 발명은 Polycystin-2 결핍 질환 동물모델에 관한 것이다.The invention described in the specification relates to an animal model of polycystin-2 deficiency disease.

보다 구체적으로, PKD2의 핵산서열을 인위적으로 변형시키는 방법 및 이를 이용한, Polycystin-2 결핍 질환 동물모델에 관한 것이다.More specifically, it relates to a method for artificially modifying the nucleic acid sequence of PKD2 and an animal model for polycystin-2 deficiency disease using the same.

[질환모델][Disease model]

Polycystin-2 결핍 질환Polycystin-2 deficiency disease

PKD2 유전자는 Polycystin 단백질 패밀리의 일 구성인 Polycystin-2(PC2)를 암호화 한다. Polycystin-2은 세포간, 매트릭스 간, 또는 세포와 매트릭스간 상호작용하는데 관여하는 막단백질(integral membrane protein)일 수 있다. Polycystin-2는 신세뇨관(renal tubular)의 발달(development), 형태(morphology), 및/또는 기능에 영향을 줄 수 있다. 또한, Polycystin-2는 세포 내 칼슘(Calcium)의 항상성(homeostasis) 그리고 다른 신호 전달경로(signal transduction pathway)에 관여할 수 있다. 또한, Polycystin-2는 Polycystin-1과 상호작용하여 양이온 투과성 전류(cation-permeable current)를 생산할 수 있다.The PKD2 gene encodes Polycystin-2 (PC2), a member of the Polycystin protein family. Polycystin-2 may be an integral membrane protein involved in interactions between cells, between matrices, or between cells and matrices. Polycystin-2 may affect the development, morphology, and/or function of the renal tubular. In addition, Polycystin-2 may be involved in homeostasis of intracellular calcium and other signal transduction pathways. In addition, Polycystin-2 may interact with Polycystin-1 to produce a cation-permeable current.

다낭성 신장질환은 유전적으로 매우 heterogenous한 질환들을 포함하고 있으며, 이 중 상염색체 우성 다낭성 신장질환(Autosomal dominant polycystic kidney disease, ADPKD)가 가장 흔하게 발병한다. ADPKD는 PKD 1 및/또는 PKD2 유전자의 돌연변이에 의하여 발생할 수 있는데, 전자에 의한 발병률이 85%, 후자에 의한 발병률이 15% 정도인 것으로 알려져있다. 다만 후자의 경우 전자의 경우에 비해 진행이 상대적으로 느리다.Polycystic kidney disease includes genetically very heterogenous diseases, and among them, autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD) is the most common. ADPKD may be caused by mutations in PKD 1 and/or PKD2 genes, and it is known that the incidence rate of the former is 85% and the incidence rate of the latter is about 15%. However, in the latter case, the progress is relatively slower than in the former case.

다낭성 신장질환은 섬모의 기능과 구조의 유전적 장애(ciliopathy)로 인하여 발생하는 질환으로써, 신장의 Cyst수가 증가할 뿐만 아니라 그 형성된 Cyst의 크기가 점진적으로 확대되어 신장의 기능이 저하되는 양상을 보인다. 더욱이 간의 낭종(liver cyst) 그리고 intracranial aneurysms 또는 승모판일탕증후군(mitral valve prolapse)과 같은 심혈관계 합병증도 다낭성 신장질환과 연관이 연관되어 있다. 또한 초기 ADPKD는 renal의 기능이 유지되는 경우에도 oxidative stress를 보인다는 특징이 있다. 미토콘드리아 손상은 주로 세포 내 과산화물 발생에 의해 유발되기 때문에, 본 발명자들은 PKD2 monoallelic mutation이 미토콘드리아 손상 및 산화 스트레스를 유발할 수 있고 이는 태아 발달 동안 산화 스트레스에 반응하여 유산을 초래한다는 것을 발견하였다. 또한 본 발명을 통하여 biallelic PKD2 유전자의 KO의 경우 살아있는 태아로서 발생되지 못한다는 것도 확인하였다.Polycystic kidney disease is a disease caused by a genetic disorder of ciliary function and structure, and the number of kidney Cysts increases as well as the size of the formed Cysts gradually enlarges, leading to a decrease in renal function. . Moreover, cardiovascular complications such as liver cysts and intracranial aneurysms or mitral valve prolapse have also been associated with polycystic kidney disease. In addition, early ADPKD is characterized by oxidative stress even when renal function is maintained. Since mitochondrial damage is mainly caused by intracellular superoxide generation, we found that PKD2 monoallelic mutation can cause mitochondrial damage and oxidative stress, which leads to abortion in response to oxidative stress during fetal development. In addition, it was confirmed through the present invention that KO of the biallelic PKD2 gene does not occur as a living fetus.

다낭성 신종의 발병을 억제하거나 병의 진행을 치료하는 약제는 현재까지는 없다. 따라서 현재는 고혈압 치료와 요석 예방을 위한 치료, 신장 기능의 감소에 따르는 여러 가지 합병증의 관리 정도만 할 수 있을 뿐이다. 다낭성 신종은 인구 1,000명당 1명 꼴로 발생하는 유전적 질환이므로 치료제가 필요한 실정이다.There are currently no drugs that inhibit the onset of polycystic new disease or treat the disease progression. Therefore, at present, only treatment for high blood pressure treatment, prevention of urolithiasis, and management of various complications caused by a decrease in renal function can be performed. The new polycystic disease is a genetic disease that occurs in about 1 in 1,000 people, so there is a need for a treatment.

이러한 실정에서, 새로운 치료법을 발견하기 위해 동물 모델을 이용하는 것은 새로운 치료 표적(therapeutic target)을 발견하고, 전임상 단계에서 약물 검사를 수행하기 위해 필수적인 요소이다. 따라서, 명세서에 기재된 발명에서는 동물의 유전자를 인위적으로 변형 또는 조작하여 인간의 질환과 유사한 질환을 갖는 동물모델을 만들고자 한다.In this situation, using an animal model to discover a new treatment is an essential element for discovering a new therapeutic target and conducting drug testing in the preclinical stage. Accordingly, in the invention described in the specification, an animal model having a disease similar to a human disease is made by artificially modifying or manipulating an animal gene.

PKD2 유전자 넉아웃 질환모델PKD2 gene knockout disease model

지금까지는 다낭성 신장질환의 약물치료나 기전연구를 위한 질병모델로는 대부분 설치류를 이용해 왔으나, 동물 질환모델의 병리양상과 증상이 사람에서 관찰되는 것과 많은 차이를 보이고 있어 설치류 질환모델에서 나온 결과를 토대로 임상시험을 시행할 경우 많은 문제점이 있어왔다.Until now, most rodents have been used as disease models for drug treatment or mechanism studies of polycystic kidney disease, but the pathological patterns and symptoms of animal disease models are very different from those observed in humans. There have been many problems when conducting clinical trials.

즉, 효과적인 질환 모델로 사용 가능할 만큼 사람의 다낭성 신장질환의 증상을 모두 발현하는 모델동물은 아직까지 확립하지 못하고 있는 실정이다.That is, a model animal that expresses all the symptoms of human polycystic kidney disease enough to be used as an effective disease model has not yet been established.

명세서에 기재된 발명의 동물모델로서 돼지를 이용할 수 있다.Pigs can be used as an animal model of the invention described in the specification.

명세서에 기재된 발명의 일 예로서, Polycystin-2 결핍함으로써 다낭성 신장질환의 유발을 확인함으로써, 보다 신뢰성있는 PKD2 결핍 질환 동물 모델을 개발하고 이를 활용하고자 하였다. 명세서에 기재된 발명의 일 예는, 대동물인 돼지를 이용한 것으로서 설치류 모델을 뛰어넘는 질환 모델의 생산, 행동을 통해 보다 더 유용 할 수 있다.As an example of the invention described in the specification, by confirming the induction of polycystic kidney disease by polycystin-2 deficiency, a more reliable PKD2 deficiency disease animal model was developed and used. An example of the invention described in the specification may be more useful through the production and behavior of a disease model that surpasses a rodent model using a large animal, a pig.

동물모델로서 돼지는 기존의 설치류 모델에 비해 생존 기간이 길며, 인간과 유사한 생체 메카니즘을 지니고 있어 설치류 모델보다 더 유용하다. 또한, 돼지는 상대적으로 빠르게 성숙하며, 짧은 임신기간을 가지고 있고, 몸의 무게 및 부피도 크고 한 번의 임신으로 많은 산자를 발생하므로 유용하다.As an animal model, pigs have a longer survival period than existing rodent models, and are more useful than rodent models because they have biological mechanisms similar to humans. In addition, pigs are useful because they mature relatively quickly, have a short gestation period, have a large body weight and volume, and produce many live births in one pregnancy.

명세서에 기재된 발명을 실시하기 위해서 사용되는 돼지는 당업자가 적절히 선택하여 사용할 수 있는, 공지된 임의의 종류를 사용할 수 있다.As the pig used for carrying out the invention described in the specification, any known kind that can be appropriately selected and used by a person skilled in the art can be used.

일 실시예에서, 성숙시의 최대 체중이 사람에 가까운 60-70kg의 미니돼지(예:피트만,무어)를 사용하거나, 실험에 사용하기 더 쉬운 소형돈(성체중: 30-40kg) 괴팅겐계, 근교계 미니돼지(NIH계), 유카탄계 미니돼지, 마이크로 돼지 등을 사용할 수도 있다.In one embodiment, a mini-pig (eg, Pittman, Moore) having a maximum weight of 60-70 kg close to that of a human is used, or a small pig (adult weight: 30-40 kg) that is easier to use in an experiment Göttingen , suburban mini-pigs (NIH-based), Yucatan-based mini-pigs, micro-pigs, etc. may be used.

명세서에 기재된 발명의 일 예는, 특정 유전자가 인위적으로 변형된 동물에 대한 것이다. 보다 구체적으로는 PKD2 유전자가 인위적으로 변형 또는 조작된 동물에 대한 것이다.An example of the invention described in the specification relates to an animal in which a specific gene has been artificially modified. More specifically, it relates to an animal in which the PKD2 gene has been artificially modified or engineered.

다른 일 예는, 다낭성 신장질환을 앓는 동물에 관한 것이다.Another example relates to an animal suffering from polycystic kidney disease.

다른 일 예는, PKD2 유전자가 인위적으로 변형 또는 조작되어 다낭성 신장질환을 앓는 동물에 대한 것이다.Another example relates to an animal in which the PKD2 gene is artificially modified or manipulated and suffers from polycystic kidney disease.

다른 일 예는, PKD2 유전자가 조작되어 넉아웃된 동물로서, polycystin-2 단백질 발현이 야생형(wild type) 동물과 비교할 때 현저하게 감소 또는 불활성화된 동물에 대한 것이다.Another example is an animal in which the PKD2 gene is engineered to be knocked out, and the expression of polycystin-2 protein is significantly reduced or inactivated when compared to a wild type animal.

다른 일 예는, PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지로서, PKD2 유전자가 넉아웃 된 적어도 하나의 세포를 포함하고, 상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포는 두 개의 PKD2 유전자 중 오직 하나의 PKD2 유전자가 야생형(wild type)의 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열과 다른 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열을 가지고, 상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 PC2(Polycystin-2) 발현량은 야생형 돼지의 PC2 발현량보다 2배 이상 낮거나, 또는 상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포의 미토콘드리아 막전위(mitochondrial membrane potential)는 야생형 세포의 미토콘드리아 막전위보다 낮은 것을 특징으로 하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지 일 수 있다.Another example is a pig in which the PKD2 gene is knocked out, and includes at least one cell in which the PKD2 gene is knocked out, and the cell in which the PKD2 gene is knocked out has only one PKD2 gene among the two PKD2 genes wild-type ( The nucleotide sequence of the PKD2 gene different from the nucleotide sequence of the PKD2 gene of wild type), and the PC2 (Polycystin-2) expression level of the pig in which the PKD2 gene is knocked out is at least 2 times lower than the PC2 expression level of the wild type pig, Alternatively, the PKD2 gene may be a pig knocked out, characterized in that the mitochondrial membrane potential of the cell in which the PKD2 gene is knocked out is lower than the mitochondrial membrane potential of the wild-type cell.

명세서에 기재된 발명의 일 예는, PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지로서, PKD2 유전자가 넉아웃 된 적어도 하나의 세포를 포함하는 것이다. 보다 구체적으로 상기 세포는 내재된 2개의 PKD2 유전자 중 어느 하나의 PKD2 유전자만 넉아웃 된 것일 수 있다. 상기 내재된 2개의 PKD2 유전자는 각각 임의의 염색체와 상기 임의의 염색체의 상동염색체 상에 존재 또는 위치한다.An example of the invention described in the specification is a pig in which the PKD2 gene is knocked out, and includes at least one cell in which the PKD2 gene is knocked out. More specifically, the cell may be one in which only one PKD2 gene among the two internal PKD2 genes is knocked out. The two endogenous PKD2 genes are present or located on any chromosome and homologous chromosomes of the arbitrary chromosome, respectively.

또 다른 일 예는, 상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포는 야생형 PKD2 유전자의 엑손 2영역의 핵산 서열에서 하나 이상의 뉴클레오타이드의 결실, 삽입, 치환 또는 역위된 것과 동일한 서열을 가지는 것을 특징으로 하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지 일 수 있다. 또 다른 일 예는, 상기 엑손 2영역의 핵산 서열은 서열번호 1 또는 2를 포함하는 핵산 서열인 것을 특징으로 하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지 일 수 있다.In another example, the cell in which the PKD2 gene is knocked out has the same sequence as the deletion, insertion, substitution or inversion of one or more nucleotides in the nucleic acid sequence of the exon 2 region of the wild-type PKD2 gene. It could be a knocked-out pig. In another example, the nucleic acid sequence of the exon 2 region may be a pig in which the PKD2 gene is knocked out, characterized in that the nucleic acid sequence includes SEQ ID NO: 1 or 2.

질환모델 돼지 생산방법Disease model pig production method

명세서에 기재된 일 실시예는, 질환모델 돼지를 생산하는 방법에 대한 것이다. 구체적으로 PKD2 유전자를 넉아웃 시킨 PKD2 결핍 질환 모델용 형질전환 돼지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 PKD2 결핍 질환 모델용 돼지에 관한 것이다.One embodiment described in the specification relates to a method for producing a disease model pig. Specifically, it relates to a method for producing a transgenic pig for a PKD2 deficiency disease model in which the PKD2 gene is knocked out, and a pig for a PKD2 deficiency disease model prepared thereby.

명세서에 기재된 일 실시예는, 유전자가 변형 또는 조작된 상기의 세포를 이용하여 산자를 생산하는 방법에 대한 것이다. 명세서에 기재된 또 다른 일 실시예는, 세포의 유전자를 변형 또는 조작하는 상기의 방법에 의해 유전자가 변형 또는 조작된 세포를 이용하여 산자를 생산하는 방법에 대한 것이다. 명세서에 기재된 또 다른 일 실시예는, PKD2 유전자가 변형 또는 조작되어 넉아웃 된 세포를 이용하여 산자를 생산하는 방법에 대한 것이다.One embodiment described in the specification relates to a method for producing live offspring using the above-mentioned cells in which genes have been modified or engineered. Another embodiment described in the specification relates to a method of producing live offspring using a cell in which a gene is modified or manipulated by the above method of modifying or manipulating a gene of a cell. Another embodiment described in the specification relates to a method for producing live offspring using a knockout cell in which the PKD2 gene is modified or manipulated.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예로서, polycystin-2 단백질 발현이 불활성화된 돼지를 생산하기 위해, PKD2 유전자가 인위적으로 변형 또는 조작된 세포를 이용할 수 있다.As an embodiment of the invention described herein, in order to produce pigs in which polycystin-2 protein expression is inactivated, cells in which the PKD2 gene has been artificially modified or engineered may be used.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예로서, 2개의 PKD2 유전자 중 어느 하나의 유전자만 인위적으로 변형 또는 조작된 세포를 이용하여 polycystin-2 단백질 발현이 불활성화되거나 발현이 감소된 돼지를 생산할 수 있다.As an embodiment of the invention described in the specification, a pig with polycystin-2 protein expression inactivated or reduced in expression can be produced using cells artificially modified or engineered with only one of the two PKD2 genes.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예로서, 2개의 PKD2 유전자 모두 인위적으로 변형 또는 조작된 세포를 이용하여 polycystin-2 단백질 발현이 불활성화된 돼지를 생산할 수 있다.As an embodiment of the invention described in the specification, pigs in which polycystin-2 protein expression is inactivated can be produced using cells artificially modified or engineered for both PKD2 genes.

돼지로 발생시키기 위해 형질전환된 돼지의 체세포를 사용하여 체세포핵 이식법(Somatic cell nuclear tranfer, SCNT)을 이용할 수 있다. SCNT된 세포를 이용하여 발생시킨 개체는 1세대임에도 불구하고, non-chimeric animal을 생산할 수 있다.Somatic cell nuclear transfer (SCNT) can be used using somatic cells of pigs transformed to develop into pigs. Individuals generated using SCNT cells can produce non-chimeric animals, even though they are the first generation.

상기 체세포핵 이식법뿐만 아니라, 당업자가 용이하게 채택할 수 있는 공지의 방법을 이용하여 개체로 발생시킬 수도 있다. 개체로 발생시킬 수 있는 방법 중 하나는 ET(embryo transfer), 인큐베이터를 이용한 체외발생 등 일 수 있다. In addition to the above-mentioned somatic cell nuclear transfer method, it can also be generated into an individual using a known method that can be easily adopted by those skilled in the art. One of the methods that can be generated in individuals may be ET (embryo transfer), in vitro generation using an incubator, or the like.

일 실시예로서, PKD2 유전자를 넉아웃시키는 조성물에 의해 형질전환된 돼지 유래 체세포, 배아세포 또는 줄기세포의 핵을, 탈핵된 난자에 이식하여 형성된 돼지의 핵 이식란 및 그 제조방법을 제공한다.As an embodiment, a nuclear transfer embryo of a pig formed by transplanting the nucleus of a pig-derived somatic cell, embryonic cell or stem cell transformed with a composition for knocking out the PKD2 gene into a denucleated egg, and a method for manufacturing the same.

일 실시예로서, 상기 핵 이식란을 대리모의 난관에 이식하여 산자를 생산하는 단계를 포함하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 PKD2 결핍 질환 모델용 형질전환 돼지 및 그 제조방법을 제공한다.As an embodiment, there is provided a transgenic pig for a PKD2 deficiency disease model in which the PKD2 gene is knocked out, including the step of producing live offspring by transplanting the nuclear transfer egg into the fallopian tube of a surrogate mother, and a method for producing the same.

일 예로서, PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 제조방법으로서 (i) 하나의 PKD2 유전자만 넉아웃 된 돼지세포를 준비함, (ii) 상기의 하나의 PKD2 유전자만 넉아웃 된 돼지세포를 특정 환경 하에서 태아로 발달시킴, 이 때, 상기의 특정 환경이란 상기 특정환경에서의 Caspase-3 또는 Bcl-2의 농도는 야생형 돼지의 발생과정에서의 태반(placenta) 또는 자궁내막(endometrium)에서의 Caspase-3 또는 Bcl-2의 농도보다 2배 이상의 값을 가지는 것 일 수 있다. (iii) 상기의 태아를 산자(living offspring)가 되도록 유도함, 이 때, 상기의 산자의 PC2(Polycystin-2) 발현량은 야생형 돼지의 PC2 발현량보다 N배 이상 낮은 것을 특징으로 할 수 있는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 제조방법 일 수 있다. 다른 일 예로서, 상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포의 미토콘드리아 막전위(mitochondrial membrane potential)는 야생형 세포의 미토콘드리아 막전위보다 낮은 것을 특징으로 하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 제조방법 일 수 있다. 또 다른 일 예로서, 상기의 특정 환경이란 돼지의 자궁 또는 상기 자궁 내의 태반 내의 환경을 의미하는 것을 특징으로 하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 제조방법 일 수 있다.As an example, as a method for producing a pig in which a PKD2 gene is knocked out, (i) preparing a pig cell in which only one PKD2 gene is knocked out, (ii) a pig cell in which only one PKD2 gene is knocked out is prepared under a specific environment. Development into a fetus, at this time, the specific environment is the concentration of Caspase-3 or Bcl-2 in the specific environment Caspase-3 in the placenta or endometrium in the development process of wild-type pigs Alternatively, it may have a value twice or more than the concentration of Bcl-2. (iii) inducing the fetus to become a living offspring, at this time, the expression level of PC2 (Polycystin-2) of the living offspring is PKD2, which may be characterized in that it is N times or more lower than that of a wild-type pig It may be a method for producing a pig in which the gene is knocked out. As another example, the PKD2 gene may be a method for producing a pig knocked out, characterized in that the mitochondrial membrane potential of the cell in which the PKD2 gene is knocked out is lower than the mitochondrial membrane potential of the wild-type cell. As another example, the specific environment may be a method for producing a pig in which the PKD2 gene is knocked out, characterized in that it refers to an environment within the uterus or placenta within the uterus of the pig.

일 실시예에서, 유전자조작 동물의 생산방법을 포함하며,In one embodiment, it comprises a method for producing a genetically engineered animal,

상기 방법은 배아 또는 세포를 타겟팅 뉴클레아제(예를 들면, 메가뉴클레아제, 아연 핑거, TALEN, 안내 RNA, 재조합효소 융합 분자들) 또는 이를 인코딩하는 벡터에 노출시키는 단계,The method comprises exposing the embryo or cell to a targeting nuclease (eg, meganuclease, zinc finger, TALEN, guide RNA, recombinase fusion molecules) or a vector encoding the same;

대리모내 세포를 클로닝하거나, 대리모내 배아들을 이식하는 단계를 포함하며, 상기 타겟팅 뉴클레아제는 배아 또는 세포내 표적 염색체 부위에 특이적으로 결합하여 세포 염색체에 변화를 일으키며, 대리모는 표적 염색체 부위에서 유전자조작된 동물을 임신할 수 있다.Cloning a cell in a surrogate mother or transplanting embryos in a surrogate mother, wherein the targeting nuclease specifically binds to a target chromosomal site in the embryo or cell to cause a change in the cell chromosome, and the surrogate mother is at the target chromosomal site Genetically engineered animals can become pregnant.

상기의 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지를 발생시키는 과정에서 개체가 사산 또는 유산하지 않고 정상적으로 독립된 개체로 발생하도록 특정한 환경을 조성할 수 있다. 일 예로서, 개체를 발생시키는 환경은 SOD1, Catalase, Caspase-3, Bcl-2, PC2 중 적어도 어느 하나 이상의 농도가 야생형 돼지가 발생할 때 필요한 SOD1, Catalase, Caspase-3, Bcl-2 중 적어도 어느 하나 이상의 농도보다 1.2배, 1.3배, 1.4배, 1.5배, 1.6배, 1.7배, 1.8배, 1.9.배, 2배, 2.5배, 3배. 3.5배, 4배, 5배, 6배, 7배, 8배, 9배, 10배, 15배, 20배 이상 높거나 낮은 것을 특징으로 할 수 있다.In the process of generating a pig in which the PKD2 gene is knocked out, a specific environment can be created so that the individual does not have a stillbirth or abortion and normally develops as an independent individual. As an example, the environment in which the individual is generated is at least any one of SOD1, Catalase, Caspase-3, and Bcl-2 required when the concentration of at least one of SOD1, Catalase, Caspase-3, Bcl-2, and PC2 is generated in wild-type pigs. 1.2 times, 1.3 times, 1.4 times, 1.5 times, 1.6 times, 1.7 times, 1.8 times, 1.9 times, 2 times, 2.5 times, 3 times than one or more concentrations. 3.5 times, 4 times, 5 times, 6 times, 7 times, 8 times, 9 times, 10 times, 15 times, 20 times or more may be characterized as higher or lower.

[유전자 변형 또는 조작][genetically modified or manipulated]

[유전자 변형 또는 조작][genetically modified or manipulated]

명세서에 기재된 발명의 실시예는, 특정 유전자의 변형 또는 조작하는 것에 대한 발명을 포함한다.Examples of the invention described in the specification include inventions directed to the modification or manipulation of specific genes.

명세서에 기재된 발명은 PKD2 유전자를 유전적으로 조작(engineering)하는 것을 포함한다. PKD2 유전자를 변형 또는 조작함으로써 원래 PKD2가 암호화하고 있는 단백질 Polycystin-2의 발현량을 줄이거나, 아예 발현이 되지 않도록 할 수 있다. 또는 PKD2의 유전자의 전사 또는 해독을 억제할 인자들을 발현할 수 있도록 유전자를 변형 또는 조작하여 일어날 수 있다.The invention described herein involves genetically engineering the PKD2 gene. By modifying or manipulating the PKD2 gene, it is possible to reduce the expression level of the protein Polycystin-2 originally encoded by PKD2, or to prevent the expression at all. Alternatively, it may occur by modifying or manipulating the gene to express factors that will inhibit the transcription or translation of the gene of PKD2.

상기 유전자 변형은 유전자를 불활성화시킴으로써 이 유전자에 암호화 되어있던 단백질이 본래의 기능을 갖는 단백질 형태로 발현되지 않도록 하는 것일 수 있다The genetic modification may be such that the protein encoded in the gene is not expressed in the form of a protein having an original function by inactivating the gene.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, 상기 유전자 변형은 절단 엔도뉴클레아제를 포함하는 유전체 교정 시스템에 의하여 타겟된 유전자 내의 특정 부위의 단일가닥 또는 이중가닥 절단(cleavage)을 촉매화하여 타겟된 유전자를 불활성화시키는 것일 수 있다.In one embodiment of the invention described in the specification, the genetic modification catalyzes single-stranded or double-stranded cleavage of a specific site within the targeted gene by a genome editing system comprising a cleavage endonuclease to catalyze the targeted gene may be inactivated.

절단 엔도뉴클레아제(endonuclease)에 의하여 촉매되는 핵산 가닥 손상(breaks)은 상동(homologous) 재조합(recombination) 또는 비상동 말단 연결(nonhomologous end joining; NHEJ) 등의 메커니즘들을 통하여 수선될 수 있다. 이 경우, NHEJ 메커니즘이 일어나면, 절단 위치(cleavage site)에서 DNA 서열에 변화가 유발되고, 이에 의하여 유전자가 불활성화될 수 있다.Nucleic acid strand breaks catalyzed by cleavage endonucleases can be repaired through mechanisms such as homologous recombination or nonhomologous end joining (NHEJ). In this case, when the NHEJ mechanism occurs, a change is induced in the DNA sequence at the cleavage site, thereby inactivating the gene.

이 경우, NHEJ 메커니즘이 일어나면, 절단 위치(cleavage site)에서 DNA 서열에 변화가 유발되고, 이에 의하여 유전자가 불활성화될 수 있다. NHEJ을 통한 수선은 짧은 유전자 단편의 치환들, 삽입들 또는 결실을 야기하고 해당 유전자 넉아웃(knock out)의 유도에 사용될 수 있다.In this case, when the NHEJ mechanism occurs, a change is induced in the DNA sequence at the cleavage site, thereby inactivating the gene. Repair via NHEJ results in substitutions, insertions or deletions of short gene fragments and can be used to induce gene knockout.

상기 PKD2 유전자가 변형 또는 조작된 동물의 PKD2 유전자 서열은 야생형 동물의 PKD2 유전자 서열과 적어도 70%, 75% 80%, 85% 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 또는 99% 이상의 서열 상동성을 가질 수 있다.The PKD2 gene sequence of the animal in which the PKD2 gene has been modified or engineered is at least 70%, 75% 80%, 85% 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% of the PKD2 gene sequence of a wild-type animal. It may have more than one sequence homology.

상기 유전자의 변형 또는 조작은 하나 이상의 뉴클레오타이드의 결실, 치환, 삽입 또는 역위를 포함할 수 있다.The modification or manipulation of the gene may include deletion, substitution, insertion or inversion of one or more nucleotides.

상기 유전자의 변형 또는 조작은 하나 이상의 뉴클레오티드의 부가, 하나 이상의 뉴클레오티드의 결실, 하나 이상의 뉴클레오티드의 치환, 대상으로 하는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 부분의 녹아웃, 대상으로 하는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 부분의 녹인(Knock in), 내인성 핵산 서열의 이종 핵산 서열로의 치환, 또는 그 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는다. The modification or manipulation of the gene may include addition of one or more nucleotides, deletion of one or more nucleotides, substitution of one or more nucleotides, knockout of a polynucleotide of interest or a portion thereof, knock-in of a polynucleotide of interest or a portion thereof. , substitution of an endogenous nucleic acid sequence with a heterologous nucleic acid sequence, or combinations thereof.

일 실시예에서, 목적하는 PKD2 유전자의 불활성화를 위해, 이에 관여하는 PKD2 유전자 핵산 서열 중 일부를 조작하거나 변형시킬 수 있다. 조작 결과로서, 넉다운(knock down), 넉아웃(knock out), 넉인(knock in) 형태를 모두 포함한다.In one embodiment, for inactivation of a desired PKD2 gene, some of the PKD2 gene nucleic acid sequences involved therein may be manipulated or modified. As a result of manipulation, it includes all types of knock down, knock out, and knock in.

일 실시예에서, 핵산 변형은 하나 이상의 뉴클레오타이드, 예컨대, 1 내지 1000bp, 1 내지 200bp, 1 내지 100bp, 1 내지 90bp, 1 내지 80bp, 1 내지 70bp. 1 내지 60bp, 1 내지 50bp, 1 내지 40bp, 1 내지 30bp, 1 내지 27bp, 1 내지 25bp, 1 내지 23bp, 1 내지 20bp, 1 내지 15bp, 1 내지 10bp, 1 내지 5bp, 1 내지 3bp, 또는 1bp의 뉴클레오타이드의 치환, 결실, 및/또는 삽입일 수 있다.In one embodiment, the nucleic acid modification is one or more nucleotides, e.g., 1-1000 bp, 1-200 bp, 1-100 bp, 1-90 bp, 1-80 bp, 1-70 bp. 1 to 60 bp, 1 to 50 bp, 1 to 40 bp, 1 to 30 bp, 1 to 27 bp, 1 to 25 bp, 1 to 23 bp, 1 to 20 bp, 1 to 15 bp, 1 to 10 bp, 1 to 5 bp, 1 to 3 bp, or 1 bp It may be a substitution, deletion, and/or insertion of a nucleotide of

상기 유전자의 변형 또는 조작은 엑손 서열, 표적 유전자의 인트론 서열 또는 조절 서열 중 하나의 일부에 발생할 수 있고, 표적 유전자의 엑손 서열, 표적 유전자의 인트론 서열 또는 조절 서열 중 두개의 조합의 일부에 발생할 수도 있다.The modification or manipulation of the gene may occur in a part of one of an exon sequence, an intron sequence of a target gene, or a regulatory sequence, or may occur in a part of a combination of two of an exon sequence of a target gene, an intron sequence of a target gene, or a regulatory sequence have.

상기 유전자의 변형 또는 조작은 PKD2 유전자의 엑손영역에 일어난 것일 수 있다.The modification or manipulation of the gene may occur in the exon region of the PKD2 gene.

보다 구체적으로 상기 유전자의 변형 또는 조작은 PKD2 유전자의 엑손 1영역, 엑손 2영역, 엑손 3영역, 엑손 4영역, 엑손 5영역, 엑손 6영역, 엑손 7영역, 엑손 8영역¸ 엑손 9영역, 엑손 10영역, 엑손 11영역, 엑손 12영역 , 엑손 13영역 중 적어도 어느 하나 이상에 일어난 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.More specifically, the modification or manipulation of the gene includes exon 1 region, exon 2 region, exon 3 region, exon 4 region, exon 5 region, exon 6 region, exon 7 region, exon 8 region ¸ exon 9 region, exon 3 region of the PKD2 gene. It may occur in at least one of the 10 region, the exon 11 region, the exon 12 region, and the exon 13 region. However, the present invention is not limited thereto.

상기 유전자의 변형 또는 조작은 PKD2 유전자의 엑손2 영역에 일어난 것일 수 있다. 상기 유전자의 변형 또는 조작은 PKD2 유전자의 엑손2 영역의 하나 이상의 뉴클레오타이드가 결실, 삽입, 치환, 또는 역위되어 PKD2 유전자가 넉아웃된 것 일 수 있다.The modification or manipulation of the gene may occur in the exon 2 region of the PKD2 gene. The modification or manipulation of the gene may be one in which one or more nucleotides of the exon2 region of the PKD2 gene are deleted, inserted, substituted, or inverted so that the PKD2 gene is knocked out.

일 실시예로, PKD2 유전자의 변형 또는 조작이 일어난 동물에서의 Polycystin-2 또는 Catalase의 농도 및/또는 발현 정도는 대조군인 야생형 동물의 세포 또는 야생형 개체에 비해, 적어도 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 또는 90% 감소될 수 있다.In one embodiment, the concentration and/or expression level of Polycystin-2 or Catalase in an animal in which the PKD2 gene is modified or manipulated is at least 1%, 5%, 10% compared to the cells of a control wild-type animal or a wild-type individual. , 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% or 90%.

일 실시예로, PKD2 유전자의 변형 또는 조작이 일어난 동물에서의 SOD1(superoxide dismutase 1), Catalase, Caspase-3, 또는 Bcl-2(B-cell lymphoma 2) 의 농도 및/또는 발현 정도는 대조군인 야생형 동물의 세포 또는 야생형 개체에 비해, 적어도 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 또는 90% 향상될 수 있다.In one embodiment, the concentration and / or expression level of SOD1 (superoxide dismutase 1), Catalase, Caspase-3, or Bcl-2 (B-cell lymphoma 2) in the animal in which the modification or manipulation of the PKD2 gene has occurred is a control group and at least 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% or 90% improvement over cells of a wild-type animal or a wild-type individual.

다른 일 예에서, PKD2 유전자의 조작 또는 변형은 세포, 배아세포, 체세포 또는 줄기세포에 일으킬 수 있다.In another example, the manipulation or modification of the PKD2 gene may be caused in a cell, an embryonic cell, a somatic cell or a stem cell.

상기 세포는 난구세포, 상피세포, 섬유아세포, 신경세포, 각질세포, 조혈세포, 멜라닌 세포, 연골세포, 마크로파지, 단구세포, 근육세포, B 림프구, T 림프구, 배아 줄기세포, 배아 생식세포, 태아 유래 세포, 태좌세포 및 배아세포 등이 있다. 또한, 다양한 기원 조직으로부터 유래된 성체 줄기세포, 예를 들어, 지방, 자궁, 골수, 근육, 태반, 제대혈 또는 피부(상피) 등의 조직 유래 줄기세포일 수 있다. 또한 비-인간 숙주 배아는 일반적으로 2-세포 단계, 4-세포 단계, 8-세포 단계, 16-세포 단계, 32-세포 단계, 64-세포 단계, 상실배, 또는 배반포를 포함하는 배아일 수 있다. 또한, 태아 유래 세포 및 성체 섬유아세포, 난구세포일 수 있다.The cells include cumulus cells, epithelial cells, fibroblasts, nerve cells, keratinocytes, hematopoietic cells, melanocytes, chondrocytes, macrophages, monocytes, muscle cells, B lymphocytes, T lymphocytes, embryonic stem cells, embryonic germ cells, fetuses Derived cells, placental cells, embryonic cells, and the like. In addition, adult stem cells derived from various origin tissues, for example, may be tissue-derived stem cells such as fat, uterus, bone marrow, muscle, placenta, umbilical cord blood, or skin (epithelium). In addition, a non-human host embryo may be an embryo that generally comprises a 2-cell stage, a 4-cell stage, an 8-cell stage, a 16-cell stage, a 32-cell stage, a 64-cell stage, a morula, or a blastocyst. have. In addition, it may be fetal-derived cells, adult fibroblasts, or cumulus cells.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, PKD2 유전자 조작은 유전자 발현 조절 과정을 고려하여 이루어질 수 있다. 상기 유전자 조작이란 PKD2 유전자의 하나 이상의 뉴클레오타이드가 결실, 삽입, 치환, 또는 역위되어 PKD2 유전자가 넉아웃되는 것 일 수 있다.In one embodiment of the invention described in the specification, PKD2 genetic manipulation may be made in consideration of the gene expression regulation process. The genetic manipulation may mean that one or more nucleotides of the PKD2 gene are deleted, inserted, substituted, or inverted to knock out the PKD2 gene.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, 전사조절, RNA 가공 조절, RNA 수송 조절, RNA 분해 조절, 번역 조절 또는 단백질 변형 조절 단계에서 각 단계에 적합한 조작수단을 선택하여 이루어질 수 있다.In one embodiment of the invention described in the specification, it can be made by selecting an operation means suitable for each step in the step of transcription regulation, RNA processing regulation, RNA transport regulation, RNA degradation regulation, translation regulation or protein modification regulation step.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, RNAi (RNA 간섭 or RNA silencing)을 이용하여, small RNA(sRNAs)가 mRNA를 방해하거나 안정성을 저하시키며, 경우에 따라서는 파괴하여 단백질 합성정보가 중간에서 전달되지 못하게 함으로써 유전정보의 발현을 제어할 수 있다.In one embodiment of the invention described in the specification, using RNAi (RNA interference or RNA silencing), small RNAs (sRNAs) interfere with mRNA or reduce stability, and in some cases, destroy it so that protein synthesis information is transmitted in the middle It is possible to control the expression of genetic information by preventing it from happening.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, DNA 또는 RNA 분자 내 핵산들 사이의 결합들(bonds)의 가수분해(절단(cleavage))을 촉매화할 수 있는 야생형 또는 변종(variant) 효소를 이용할 수 있다.In one embodiment of the invention described herein, a wild-type or variant enzyme capable of catalyzing the hydrolysis (cleavage) of bonds between nucleic acids in a DNA or RNA molecule may be used.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, 메가뉴클레아제(meganuclease); 징크핑거(Zinc finger) 뉴클레아제; TALE-뉴클레아제; RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN), 예를 들어, CRISPR/Cas9 (Cas9 단백질), CRISPR-Cpf1(Cpf1 단백질) 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 뉴클레아제를 이용하여 유전자를 조작하여 유전정보의 발현을 제어할 수 있다.In one embodiment of the invention described herein, meganuclease (meganuclease); zinc finger nuclease; TALE-nuclease; RNA-Guided Endonuclease (RGEN), for example, using one or more nucleases selected from the group consisting of CRISPR/Cas9 (Cas9 protein), CRISPR-Cpf1 (Cpf1 protein), and the like. can be manipulated to control the expression of genetic information.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, PKD2 유전자의 비 암호 또는 암호 영역의 일부 또는 전부를 타겟팅하여 유전자 조작하는 조성물 및 방법을 제공할 수 있다.In one embodiment of the invention described in the specification, it is possible to provide a composition and method for genetic manipulation by targeting part or all of the non-coding or coding region of the PKD2 gene.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, In one embodiment of the invention described in the specification,

Cas 단백질은 gRNA의 DNA 표적화 세그먼트가 결합할 표적 DNA에 존재하는 핵산 서열의 내부 또는 외부의 부위에서 핵산을 절단할 수 있다.The Cas protein can cleave nucleic acids at sites inside or outside of the nucleic acid sequence present in the target DNA to which the DNA targeting segment of the gRNA will bind.

"절단 부위"는 Cas 단백질이 단일 가닥 절단 또는 이중 가닥 절단을 일으키는 핵산위치를 포함한다. 예를 들어, gRNA의 DNA 표적화 세그먼트가 결합될 표적 DNA 내에 존재하는 핵산 서열 또는 그 부근에, 예를 들어 상기 핵산 서열로부터 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50개, 70개, 100개 또는 그 이상의 염기쌍 내에, 절단이 발생할 수 있다. 한 가닥 또는 두 가닥의 절단을 일으킬 수 있다.A “cleavage site” includes a nucleic acid site at which a Cas protein causes a single-stranded break or a double-stranded break. For example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 from, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 from a nucleic acid sequence present in the target DNA to which the DNA targeting segment of the gRNA is bound , 20, 50, 70, 100 or more base pairs, cleavage may occur. It can cause cleavage of one or both strands.

절단 부위는 핵산의 한 가닥에만 또는 두 가닥 모두에 있을 수 있다. 절단 부위는 핵산의 두 가닥의 동일한 위치에 있을 수 있거나(평활 말단을 생성함), 각 가닥의 상이한 부위에 있을 수 있다(스태거된 말단을 생성함).The cleavage site may be on only one or both strands of the nucleic acid. The cleavage sites may be at the same location on both strands of the nucleic acid (creating blunt ends), or they may be at different sites on each strand (creating staggered ends).

Cas 단백질에 의한 표적 DNA의 부위 특이적 절단은 표적 DNA에서, (i) gRNA와 표적 DNA 사이의 염기쌍 형성 상보성과 (ii) PAM으로 지칭되는 짧은 모티프에 의해 결정되는 위치에서 발생할 수 있다.Site-specific cleavage of a target DNA by a Cas protein can occur at a location in the target DNA determined by (i) base-pairing complementarity between the gRNA and target DNA and (ii) a short motif referred to as PAM.

PAM(Protospacer adjacent motif)은 CRISPR RNA 인식 서열에 플랭킹될 수 있다. 임의로, CRISPR RNA 인식 서열은 PAM이 플랭킹될 수 있다. 예를 들어, Cas의 절단 부위는 PAM 서열의 상류 또는 하류에 약 1 내지 약 10개, 또는 약 2 내지 약 5개의 염기쌍(예를 들어, 3개의 염기쌍)으로 될 수 있다. 상기 Cas 단백질은 Cas9 단밸질 일 수 있다.A protospacer adjacent motif (PAM) may be flanked by a CRISPR RNA recognition sequence. Optionally, the CRISPR RNA recognition sequence may be flanked by PAM. For example, the cleavage site of Cas can be from about 1 to about 10, or from about 2 to about 5 base pairs (eg, 3 base pairs) upstream or downstream of the PAM sequence. The Cas protein may be a Cas9 protein.

[유전자 변형 또는 조작용 조성물][Composition for genetic modification or manipulation]

명세서에 기재된 발명의 일 실시예로, PKD2 유전자의 유전적 변형 또는 조작용 조성물 및 이의 이용방법을 제공한다.In one embodiment of the invention described in the specification, a composition for genetic modification or manipulation of the PKD2 gene and a method of using the same are provided.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, 유전자 조작용 조성물은 PKD2 유전자를 넉아웃시켜 다낭성 신장 질환 동물모델을 제조할 수 있는 재조합 벡터를 포함할 수 있다.In one embodiment of the invention described in the specification, the composition for genetic manipulation may include a recombinant vector capable of producing an animal model of polycystic kidney disease by knocking out the PKD2 gene.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서 '벡터' 또는 '발현벡터'라 함은 구조유전자를 암호화하는 핵산이 삽입될 수 있고, 숙주 세포 내에서 상기 핵산을 발현할 수 있는 당 분야에 공지된 플라스미드, 바이러스 벡터 또는 기타 매개체를 의미한다. 상기 벡터는 플라스미드벡터 일 수 있다.In one embodiment of the invention described in the specification, 'vector' or 'expression vector' refers to a plasmid known in the art into which a nucleic acid encoding a structural gene can be inserted and the nucleic acid can be expressed in a host cell, means a viral vector or other carrier. The vector may be a plasmid vector.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서 벡터는 세포 내에 도입하여 PKD2 유전자를 넉아웃시키기 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.In one embodiment of the invention described in the specification, a vector may be introduced into a cell and a known expression vector such as a plasmid vector, a cosmid vector, or a bacteriophage vector may be used as a means for knocking out the PKD2 gene, and the vector is DNA recombination technology. It can be readily prepared by those skilled in the art according to any known method used.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, 상기 벡터는 PKD2 유전자 특정 서열을 인식하여 절단하는 활성을 가지는 유전자가위를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, 이 때, 상기 유전자가위는 Zinc finger nuclease(ZFN),Transcription activator-like effector nuclease(TALEN 탈렌), RNA-guided engineered nuclease (RGEN) 중 하나 이상 일 수 있다.In one embodiment of the invention described in the specification, the vector includes a nucleotide sequence encoding a gene scissors having an activity to recognize and cut a PKD2 gene specific sequence, wherein the gene scissors are Zinc finger nuclease (ZFN), It may be one or more of a transcription activator-like effector nuclease (TALEN talen) and an RNA-guided engineered nuclease (RGEN).

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, 상기 재조합 발현 백터는 유전자를 발현하는 당 분야의 프로모터를 사용할 수 있다.In one embodiment of the invention described in the specification, the recombinant expression vector may use a promoter in the art for expressing a gene.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, 상기 PKD2 유전자 넉아웃용 벡터는 리포터(reporter)유전자를 포함할 수 있으며, 상기 리포터 유전자에는 리포터 시스템을 포함할 수 있다.In one embodiment of the invention described in the specification, the vector for knockout of the PKD2 gene may include a reporter gene, and the reporter gene may include a reporter system.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, 상기 재조합 발현 벡터는 선택 마커를 포함할 수 있으며, 상기 선택 마커에는 카나마이신 저항성 유전자, 네오마이신 저항성 유전자, 푸로마이신 저항성 유전자와 같은 항생제 저항성 유전자 및 녹색 형광 단백질, 적색 형광 단백질과 같은 형광 단백질 등이 포함되나, 이에 제한되지 않는다.In one embodiment of the invention described herein, the recombinant expression vector may include a selection marker, wherein the selection marker includes an antibiotic resistance gene such as a kanamycin resistance gene, a neomycin resistance gene, a puromycin resistance gene, and a green fluorescent protein; fluorescent proteins such as red fluorescent protein, and the like, but are not limited thereto.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, 벡터 내에는 단백질 분리 정제 또는 확인용 태그 서열을 추가적으로 포함할 수 있다. 태그 서열의 예로는 GFP, GST (Glutathione S-transferase)-tag, HA, His-tag, Myc-tag, T7-tag 등이 있으나, 상기 예들에 의해 태그 서열이 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention described in the specification, the vector may further include a tag sequence for isolation, purification or confirmation of the protein. Examples of the tag sequence include GFP, Glutathione S-transferase (GST)-tag, HA, His-tag, Myc-tag, T7-tag, etc., but the tag sequence is not limited by the above examples.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서 PKD2 유전자 넉아웃용 재조합 벡터는, 돼지 세포에서 PKD2 유전자를 넉아웃시키는 돌연변이를 야기하여 polycystin-2의 발현이 되지 않거나 감소됨으로써 다낭성 신장질환을 유발할 수 있다.In one embodiment of the invention described in the present specification, the recombinant vector for knockout of the PKD2 gene causes polycystin-2 expression to be absent or reduced by causing a mutation that knocks out the PKD2 gene in pig cells, thereby causing polycystic kidney disease.

일 실시예에서, PKD2 유전자 변형 또는 조작용 조성물은 상기 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA Guided Endonuclease; RGEN) 시스템의 구성성분을 포함할 수 있다.In one embodiment, the composition for modifying or manipulating the PKD2 gene may include a component of the RNA-guided endonuclease (RGEN) system.

예를 들어, 가이드 RNA 또는 이를 암호화하는 핵산 분자와 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN) 또는 이를 암호화하는 핵산 분자를 포함하는 유전체 조작용 조성물을 제공한다. 이 때, 상기 RGEN은 CRISPR 시스템 일 수 있다. 이 때, 상기 RGEN은 CRISPR/Cas 시스템 일 수 있다.For example, there is provided a composition for genome manipulation comprising a guide RNA or a nucleic acid molecule encoding the same, and RNA-Guided Endonuclease (RGEN) or a nucleic acid molecule encoding the same. In this case, the RGEN may be a CRISPR system. In this case, the RGEN may be a CRISPR/Cas system.

예를 들어, (i) 가이드 RNA 또는 상기 가이드 RNA를 암호화하는 DNA 분자, 또는 (ii) 상기 가이드 RNA 또는 상기 가이드 RNA를 암호화하는 DNA 분자 및 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 또는 상기 RNA-가이드 엔도뉴클레아제를 암호화하는 유전자를 포함하는, PKD2 유전자 불활성화 조성물을 제공한다.For example, (i) a guide RNA or a DNA molecule encoding said guide RNA, or (ii) said guide RNA or a DNA molecule encoding said guide RNA and an RNA-guided endonuclease or said RNA-guided endonuclease Provided is a PKD2 gene inactivation composition comprising a gene encoding a clease.

예를 들어, (i) 가이드 RNA 또는 상기 가이드 RNA를 암호화하는 DNA 분자,For example, (i) a guide RNA or a DNA molecule encoding said guide RNA,

또는 (ii) 상기 가이드 RNA 또는 상기 가이드 RNA를 암호화하는 DNA 분자 및 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 또는 상기 RNA-가이드 엔도뉴클레아제를 암호화하는 유전자를 포함하는 조성물을 제공한다.or (ii) the guide RNA or a DNA molecule encoding the guide RNA and an RNA-guided endonuclease or a gene encoding the RNA-guided endonuclease.

상기 조성물은 발현 카세트 형태로 제공될 수 있다.The composition may be provided in the form of an expression cassette.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, PKD2 유전자의 유전적인 조작을 위한 가이드 RNA 서열이 제공된다. 예를 들어, PKD2 유전자 타겟서열에 상응하는 가이드 RNA 서열이 제공된다. 예를 들어, 도 1에 도시하고 있는 가이드 RNA 서열을 제공할 수 있다.In one embodiment of the invention described herein, a guide RNA sequence for genetic manipulation of the PKD2 gene is provided. For example, a guide RNA sequence corresponding to the PKD2 gene target sequence is provided. For example, the guide RNA sequence shown in FIG. 1 can be provided.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, PKD2 유전자의 유전적 조작을 위해 타겟서열에 상응하는 가이드 RNA와 상호작용하는, 예를 들어 복합체를 형성하는 CRISPR 관련 뉴클레아제가 제공된다.In one embodiment of the invention described herein, there is provided a CRISPR-related nuclease that interacts with, for example, forms a complex with, a guide RNA corresponding to a target sequence for genetic manipulation of the PKD2 gene.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, PKD2 유전자의 상기 타겟서열 부위에서 인위적인 조작이 일어난 각 핵산 변형 산물 및 이의 발현 산물이 제공된다.In one embodiment of the invention described in the specification, each nucleic acid modification product artificially manipulated in the target sequence region of the PKD2 gene and an expression product thereof are provided.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, PKD2 유전자의 타겟 부위에서의 핵산 변형을 위해 사용되는 '가이드 RNA-CRISPR 관련 뉴클레아제'의 복합체(complex)를 제공한다.In one embodiment of the invention described in the specification, a complex of 'guide RNA-CRISPR-related nuclease' used for nucleic acid modification at the target site of the PKD2 gene is provided.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, 유전자로부터의 표적 부위와 상보적 결합을 할 수 있는 도메인을 포함하는 gRNA 분자, 예를 들어 단리된 또는 비천연 유래 gRNA 분자 및 이를 암호화하는 DNA를 제공할 수 있다.In one embodiment of the invention described in the specification, a gRNA molecule comprising a domain capable of complementary binding to a target site from a gene, for example, an isolated or non-naturally occurring gRNA molecule and DNA encoding the same can be provided. have.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, 2 개 이상의 gRNA가 표적 핵산에서 2 개 이상의 절단 사건, 예를 들어 이중 가닥 또는 단일 가닥 파손을 위치시키기 위해 사용될 때, 2 개 이상의 절단 사건이 동일 또는 상이한 Cas 단백질 또는 Cas9 단백질에 의해 생성될 수 있다.In one embodiment of the invention described herein, when two or more gRNAs are used to locate two or more cleavage events in a target nucleic acid, eg, double-stranded or single-stranded breaks, the two or more cleavage events are the same or different Cas protein or Cas9 protein.

상기 gRNA 는 예를 들어,The gRNA is, for example,

PKD2 유전자에서 2이상의 부위를 타겟으로 할 수 있고,It can target two or more sites in the PKD2 gene,

PKD2 유전자 각각에 대하여 2이상의 부위를 타겟으로 할 수 있고,Two or more sites can be targeted for each PKD2 gene,

PKD2 유전자의 이중 가닥 및/또는 단일 가닥 절단을 독립적으로 유도할 수 있고can independently induce double-stranded and/or single-stranded breaks of the PKD2 gene;

PKD2 유전자의 절단 부위에 하나 외부 유래 뉴클레오타이드의 삽입을 유도할 수도 있다.It is also possible to induce the insertion of one foreign nucleotide into the cleavage site of the PKD2 gene.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, '가이드 RNA - CRISPR 관련 뉴클레아제'의 복합체(complex)를 구성하는 핵산은 In one embodiment of the invention described in the specification, the nucleic acid constituting the complex of 'guide RNA-CRISPR-related nuclease' is

(a) 본 명세서에 개시된 바와 같은 PKD2 유전자에서 타겟 부위 서열에 상보적인 gRNA 분자를 암호화하는 서열; 및(a) a sequence encoding a gRNA molecule complementary to a target site sequence in the PKD2 gene as disclosed herein; and

(b) CRISPR 관련 뉴클레아제를 암호화하는 서열을 포함할 수 있다. (b) a sequence encoding a CRISPR-associated nuclease.

이때, 상기 (a)는 타겟 부위에 따라 2 이상 존재할 수 있고, (b)는 동종 또는 2종 이상의 뉴클레아제를 사용할 수 있다.In this case, in (a), two or more may be present depending on the target site, and in (b), the same type or two or more nucleases may be used.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예에서, PKD2 유전자의 기능 또는 발현을 감소시키거나, 줄이거나 또는 억제하기 위해 넉다운 표적 위치에 충분히 가까운 효소적으로 불활성인 에디터단백질 또는 이의 융합단백질(예를 들어, 전사 리프레서 도메인 융합)을 표적화하도록 구성할 수 있다.In one embodiment of the invention described in the specification, an enzymatically inactive editor protein or a fusion protein thereof (eg, a transcriptional protein sufficiently close to the knockdown target site to reduce, reduce or inhibit the function or expression of the PKD2 gene) repressor domain fusion).

[유전자 조작 방법][Gene manipulation method]

명세서에 기재된 발명의 일 실시예는 PKD2 유전자의 유전적 변형 또는 조작용 조성물을 돼지의 세포에 도입하는 방법에 관한 것이다.One embodiment of the invention described in the specification relates to a method for introducing a composition for genetic modification or manipulation of the PKD2 gene into a pig cell.

상기 접촉시키는 단계는 생체 내(in vivo) 또는 생체 외(in vitro)에서 수행될 수 있다. The contacting may be performed in vivo or in vitro.

예를 들어, 일시적 형질감염(transient transfection), 미세주사, 형질도입(transduction), 세포융합, 칼슘 포스페이트 침전법, 리포좀 매개된 형질감염(liposome-mediated transfection), DEAE 덱스트란-매개된 형질감염(DEAEDextran-mediated transfection), 폴리브렌-매개된 형질감염(polybrene-mediated transfection), 전기침공법(electroporation), 유전자 총(gene gun) 및 세포 내로 핵산을 유입시키기 위한 다른 공지의 방법에 의해 형질전환 동물 제작을 위한 세포 내로 도입 할 수 있다.For example, transient transfection, microinjection, transduction, cell fusion, calcium phosphate precipitation, liposome-mediated transfection, DEAE dextran-mediated transfection ( Transgenic animals by DEAEDextran-mediated transfection, polybrene-mediated transfection, electroporation, gene gun and other known methods for introducing nucleic acids into cells It can be introduced into cells for production.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예는, 상기 유전적 변형 또는 조작을 위해, 예를 들어, 넉아웃, 유전자 불활성화, 또는 특정 유전자의 발현을 얻기 위해, 또는 다른 목적을 위해, 세포에 다양한 핵산이 도입될 수 있다.In one embodiment of the invention described herein, for the genetic modification or manipulation, for example, knockout, gene inactivation, or to obtain expression of a specific gene, or for other purposes, various nucleic acids are added to the cell. can be introduced.

핵산은 예를 들면, cDNA, 게놈 DNA, 합성(예를 들면, 화학합성된) DNA 뿐만 아니라, 자연발생 및 화학변형 핵산들, 예를 들면 합성 염기 또는 교대 백본들을 포함하는 RNA 및 DNA 둘다 의미한다. 핵산 분자는 이중-가닥 또는 단일-가닥일 수 있다.Nucleic acid refers to, e.g., cDNA, genomic DNA, synthetic (e.g., chemically synthesized) DNA, as well as naturally occurring and chemically modified nucleic acids, e.g., both RNA and DNA containing synthetic bases or alternating backbones. . Nucleic acid molecules may be double-stranded or single-stranded.

상기 핵산은 벡터에 포함될 수 있다.The nucleic acid may be included in a vector.

벡터는 발현 벡터 또는 벡터 시스템을 의미할 수 있으며, 에피솜, 플라스미드, 또는 심지어 바이러스/파지 DNA 세그먼트와 같은, 게놈 또는 다른 타겟팅되는 DNA 서열로 DNA 삽입을 일으키는 데 필요한 성분들의 셋트일 수 있다.A vector may refer to an expression vector or vector system, and may be a set of components necessary to effect DNA insertion into a genome or other targeted DNA sequence, such as an episome, a plasmid, or even a viral/phage DNA segment.

동물에서 유전자 전달을 위해 사용되는 바이러스 벡터를 사용할 수 있다. 또한, 비-바이러스 벡터를 사용할 수 있다.Viral vectors used for gene transfer in animals can be used. In addition, non-viral vectors may be used.

벡터들의 예로서, 플라스미드(벡터의 다른 타입의 담체일 수도 있음), 아데노바이러스, 아데노-관련 바이러스(AAV), 렌티바이러스(예를 들면, 변형된 HIV-1, SIV 또는 FIV), 레트로바이러스(예를 들면, ASV, ALV 또는 MoMLV), 및 트랜스포손(예를 들면, Sleeping Beauty, P-elements, Tol-2, Frog Prince, piggyBac) 일 수 있다.Examples of vectors include plasmids (which may also be carriers of other types of vectors), adenoviruses, adeno-associated viruses (AAV), lentiviruses (eg, modified HIV-1, SIV or FIV), retroviruses ( For example, ASV, ALV or MoMLV), and a transposon (eg, Sleeping Beauty, P-elements, Tol-2, Frog Prince, piggyBac).

또한, 플라스미드 및 바이러스 벡터, 예를 들면 레트로바이러스 벡터를 사용할 수 있다. 또는 포유류 발현 플라스미드로 복제기원, 적당한 프로모터, 및 선택적인 인핸서 및 임의의 필수 리보솜 결합부위, 폴리아데닐화 부위, 스플라이스 도너 및 수용체 부위, 전사종결서열, 및 5'플랭킹 비-전사서열을 가지는 것일 수 있다. In addition, plasmid and viral vectors, such as retroviral vectors, can be used. or a mammalian expression plasmid having an origin of replication, an appropriate promoter, and optional enhancers and any essential ribosome binding sites, polyadenylation sites, splice donor and acceptor sites, transcription termination sequences, and 5' flanking non-transcriptional sequences it could be

일 실시예에서, 표적 핵산서열은 프로모터와 같은 조절영역에 조작가능하게 결합될 수 있다In one embodiment, the target nucleic acid sequence may be operably linked to a regulatory region such as a promoter.

일 실시예에서, 추가의 조절영역들을 함께 도입할 수 있다. 폴리아세틸화 서열, 해독조절서열들(예를 들면, 내부 리보솜 유입 세그먼트, IRES), 인핸서, 유도성 요소들 또는 인트론들을 포함할 수도 있다. 다만, 이에 국한되지 않는다. In one embodiment, additional control regions may be introduced together. polyacetylation sequences, translational control sequences (eg, internal ribosome entry segment, IRES), enhancers, inducible elements or introns. However, the present invention is not limited thereto.

일 실체예에서, 신호 펩티드 또는 선택가능한 마커들을 인코딩하는 핵산 구조물들이 사용될 수 있다.In one embodiment, nucleic acid constructs encoding signal peptides or selectable markers may be used.

일 실시예에서, 외인성 핵산은 폴리펩티드를 인코딩한다. "tag"를 인코딩하는 tag 서열을 포함할 수 있다.In one embodiment, the exogenous nucleic acid encodes a polypeptide. It may include a tag sequence encoding a “tag”.

상기 핵산은 non-viral 벡터 전달 방식으로 전달될 수 있다.,The nucleic acid may be delivered in a non-viral vector delivery method.

예를 들어, mRNA형태의 Cas9과 sgRNA를 지질 나노 입자에 패키지하여 전달할 수 있다. 음이온을 띠는 CRISPR/Cas9을 이루는 DNA 혹은 핵산은 양이온을 띠는 물질들과 electrostatic하게 결합(electrostatically complexed)하여 나노입자 (nanoparticles)를 형성할 수 있고, 이는 세포로 receptor-mediated endocytosis 혹은 phagocytosis 등으로 침투할 수 있다. 핵산을 전달함에 있어 가장 널리 알려진 양이온 물질에는 천연 폴리머(naturally-occurring polymer), 합성 폴리머(synthetic polymer) 그리고 지질(lipids)이 있다For example, Cas9 and sgRNA in the form of mRNA can be packaged and delivered in lipid nanoparticles. DNA or nucleic acid constituting CRISPR/Cas9 having an anion can form nanoparticles by electrostatically complexing with substances having a cation, which is a cell by receptor-mediated endocytosis or phagocytosis. can penetrate. The most widely known cationic materials for delivering nucleic acids include naturally-occurring polymers, synthetic polymers, and lipids.

예를 들어, Cas9/sgRNA 복합체(Complex)의 형태로 전달할 수 있다.For example, it can be delivered in the form of a Cas9 / sgRNA complex (Complex).

Cas9 단백질과 sgRNA를 투여 전에 RNP(ribonucleoprotein)형태로 만든 후에 리포좀(liposome)과 같은 전달물질을 이용하여 원하는 세포로 전달하는 방법일 수 있다. RNP 형태는 세포 내로 전달과 동시에 발현하여 앞서 말한 mRNA 형태로 전달하였을 때 단백질로 translate 되기까지의 지체가 없고 발현이 일시적인 장점이 있다. sgRNA와 Cas9 단백질을 RNP complex 형태로 세포에 도입함으로써 Active Cas9 protein 상태로 도입하게 되므로, 보다 빠르고 오프 타겟 효과(off-target effect)를 최소화한 에디팅(editing)이 가능한 장점이 있다.It may be a method of making Cas9 protein and sgRNA in RNP (ribonucleoprotein) form before administration and then delivering it to a desired cell using a delivery material such as liposome. The RNP form is expressed simultaneously with delivery into the cell, and when delivered in the aforementioned mRNA form, there is no delay until it is translated into a protein, and the expression is transient. By introducing the sgRNA and Cas9 protein into the cell in the form of an RNP complex, it is introduced as an active Cas9 protein, which has the advantage of enabling faster and minimizing off-target effect.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예로 sgRNA와 Cas9 단백질을 RNP(Ribonucleoprotein) 복합체 형태로 돼지 배아세포에 도입할 수 있다.In one embodiment of the invention described in the specification, sgRNA and Cas9 protein can be introduced into pig embryonic cells in the form of a Ribonucleoprotein (RNP) complex.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예로, 불활성화된 또는 제거된 PKD2 유전자를 가진 돼지 세포를 제공할 수 있다.In one embodiment of the invention described herein, it is possible to provide a pig cell having an inactivated or removed PKD2 gene.

예를 들어, PKD2 넉아웃용 조성물을 포함하는 재조합 벡터를 핵 공여 세포로 도입하는 방법 및 상기 재조합 벡터가 도입된 세포에 관한 것이다.For example, it relates to a method for introducing a recombinant vector comprising a composition for PKD2 knockout into a nuclear donor cell, and to a cell into which the recombinant vector is introduced.

예를 들어, PKD2 넉아웃용 조성물을 포함하는 RNP 복합체를 핵 공여 세포로 도입하는 방법 및 상기 RNP 복합체가 도입된 세포에 관한 것이다.For example, it relates to a method for introducing an RNP complex comprising a composition for PKD2 knockout into a nuclear donor cell, and to a cell into which the RNP complex is introduced.

일 실시예에서, 상기 세포는 돼지의 배아세포, 체세포 또는 줄기세포일 수 있다.In one embodiment, the cell may be a pig embryonic cell, a somatic cell or a stem cell.

일 실시예에서, 이에 한정되지는 않으나 난구세포, 상피세포, 섬유아세포, 신경세포, 각질세포, 조혈세포, 멜라닌 세포, 연골세포, 마크로파지, 단구세포, 근육세포, B 림프구, T 림프구, 배아 줄기세포, 배아생식세포, 태아 유래 세포, 태좌세포 및 배아세포 등이 있다. 또한, 다양한 기원 조직으로부터 유래된 성체 줄기세포, 예를 들어, 지방, 자궁, 골수, 근육, 태반, 제대혈 또는 피부(상피) 등의 조직 유래 줄기세포를 사용할 수 있다. 비-인간 숙주 배아는 일반적으로 2-세포 단계, 4-세포 단계, 8-세포 단계, 16-세포 단계, 32-세포 단계, 64-세포 단계, 상실배, 또는 배반포를 포함하는 배아일 수 있다.In one embodiment, but not limited to, cumulus cells, epithelial cells, fibroblasts, nerve cells, keratinocytes, hematopoietic cells, melanocytes, chondrocytes, macrophages, monocytes, muscle cells, B lymphocytes, T lymphocytes, embryonic stem cells cells, embryonic germ cells, fetal-derived cells, placental cells and embryonic cells. In addition, adult stem cells derived from various origin tissues, for example, tissue-derived stem cells such as fat, uterus, bone marrow, muscle, placenta, umbilical cord blood, or skin (epithelium) may be used. A non-human host embryo may generally be an embryo comprising a 2-cell stage, a 4-cell stage, an 8-cell stage, a 16-cell stage, a 32-cell stage, a 64-cell stage, a morula, or a blastocyst. .

또는, 태아 유래 세포 및 성체 섬유아세포, 난구세포일 수 있다.Alternatively, fetal-derived cells and adult fibroblasts and cumulus cells may be used.

또는, 돼지의 태아 및 성체에서 분리한 섬유아세포를 이용한다. 이 세포의 특징은 초기 분리시 다수의 세포를 얻을 수 있고, 세포배양도 비교적 쉬우며 체외에서 배양 및 조작이 용이하다는 장점을 지니고 있다.Alternatively, fibroblasts isolated from fetal and adult pigs are used. The characteristics of these cells are that a large number of cells can be obtained during initial isolation, cell culture is relatively easy, and in vitro culture and manipulation are easy.

핵 공여 세포로서 제공되는 상기 배아세포, 체세포 또는 줄기세포는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법을 사용하여 외과용 표본 또는 생체검사용 표본을 제조하는 방법으로부터 수득될 수 있다.The embryonic cells, somatic cells or stem cells provided as nuclear donor cells can be obtained from a method for preparing a surgical specimen or a biopsy specimen using a conventional method known in the art.

한편, PKD2 유전자를 넉아웃용 벡터로 형질전환된 핵 공여 세포는 당업계에 공지된 방법에 따라 증식 및 배양될 수 있다.Meanwhile, nuclear donor cells transformed with a vector for knockout of the PKD2 gene may be proliferated and cultured according to methods known in the art.

적절한 배지는 동물 세포 및 특히, 포유동물 세포의 배양을 위해 개발되거나, 또는 동물 세포 성장에 필요한 적절한 성분, 예컨대 동화성 탄소, 질소 및/또는 미량 영양소와 함께 실험실 내에서 제조될 수 있는 임의의 이용가능한 배지를 사용할 수 있다.A suitable medium is any use that can be developed for the culture of animal cells and, in particular, mammalian cells, or prepared in the laboratory with appropriate components necessary for animal cell growth, such as anabolic carbon, nitrogen and/or micronutrients. Any available medium may be used.

상기 배지는 동물 세포 성장에 적절한 임의의 기본 배지, 비제한적인 예로서, 일반적으로 배양에 이용되는 기본배지로는 MEM(Minimal Essential Medium), DMEM(Dulbecco modified Eagle Medium), RPMI(Roswell Park Memorial Institute Medium), K-SFM(Keratinocyte Serum Free Medium)이 있으며, 이 외에도 당해 업계에서 이용되는 배지라면 제한없이 사용할 수 있다.The medium is any basic medium suitable for animal cell growth, as a non-limiting example, as a basic medium generally used for culture, MEM (Minimal Essential Medium), DMEM (Dulbecco modified Eagle Medium), RPMI (Roswell Park Memorial Institute) Medium), and K-SFM (Keratinocyte Serum Free Medium), and in addition to this, any medium used in the industry may be used without limitation.

상기 배지는 α-MEM 배지(GIBCO), K-SFM 배지, DMEM배지(Welgene), MCDB 131배지(Welgene), IMEM배지(GIBCO), DMEM/F12 배지, PCM 배지, M199/F12(mixture)(GIBCO), 및 MSC 확장배지(Chemicon)로 구성된 군에서 선택될 수 있다.The medium is α-MEM medium (GIBCO), K-SFM medium, DMEM medium (Welgene), MCDB 131 medium (Welgene), IMEM medium (GIBCO), DMEM/F12 medium, PCM medium, M199/F12 (mixture) ( GIBCO), and MSC expansion medium (Chemicon).

이러한 기본 배지에, 탄소, 질소 및 미량 영양소의 동화성 공급원, 비제한적인 예로서, 혈청 공급원, 성장인자, 아미노산, 항생제, 비타민, 환원제, 및/또는 당 공급원이 첨가될 수 있다.To this basal medium may be added anabolic sources of carbon, nitrogen and micronutrients, including but not limited to, serum sources, growth factors, amino acids, antibiotics, vitamins, reducing agents, and/or sugar sources.

당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 적합한 배지를 선택 또는 조합하여 공지의 방법으로 적절히 배양할 수 있음은 자명할 것이다. 또한, 이 분야의 통상의 지식에 기초하여 적합한 배양 환경, 시간, 온도 등의 조건을 조절하면서 배양할 수 있음은 자명하다.It will be apparent that a person skilled in the art can properly culture by a known method by selecting or combining a suitable medium. In addition, it is apparent that culture can be performed while controlling conditions such as a suitable culture environment, time, and temperature based on common knowledge in this field.

[질환모델의 용도][Use of disease model]

명세서에 기재된 일 실시예는 PKD2 유전자의 핵산서열 내 변형에 의해 PKD 유전자가 넉아웃되어 polycystin-2의 발현이 감소되거나, 발현이 거의 되지 않는 돼지의 용도를 제공한다.One embodiment described in the specification provides the use of a pig in which the expression of polycystin-2 is reduced or hardly expressed because the PKD gene is knocked out by modification in the nucleic acid sequence of the PKD2 gene.

명세서에 기재된 일 실시예에 따른 PKD2 유전자가 넉아웃된 다낭성 신장질환모델인 돼지는 교배를 통해 산자 생산이 가능하며, 후대로 넉아웃 된 PKD2 유전자의 전달이 가능하다. 그러므로, PKD2 유전자가 넉아웃 된 것을 특징으로 하는 질환모델 돼지는 용이한 반복재현 가능성을 장점으로 가지고 있는 바, 다낭성 신장질환 동물 모델로서 매우 유용하다.Pigs, which are polycystic kidney disease models in which the PKD2 gene is knocked out according to an embodiment described in the specification, can produce live offspring through mating, and the knocked-out PKD2 gene can be transmitted to the next generation. Therefore, a disease model pig in which the PKD2 gene is knocked out has an advantage of easy repeatability, and is very useful as an animal model for polycystic kidney disease.

명세서에 기재된 일 실시예에 따른 PKD2 유전자가 넉아웃된 다낭성 신장질환모델인 돼지를 이용하여 다낭성 신장질환 기전의 규명, polycystin-2 기전의 규명, 치료물질의 탐색, 진단법의 개발 등 다양한 활용이 가능할 것이다.Using a pig, which is a polycystic kidney disease model in which the PKD2 gene is knocked out according to an embodiment described in the specification, various applications such as identification of the mechanism of polycystic kidney disease, identification of polycystin-2 mechanism, discovery of therapeutic substances, and development of diagnostic methods are possible. will be.

명세서에 기재된 방법으로 제작한 PKD2 유전자가 넉아웃된 다낭성 신장질환 모델 돼지의 또 다른 용도를 포함한다. 다낭성 신장질환을 치료하거나 예방 물질을 연구 또는 탐색하는 과정에서 이용할 수 있고, 피험 약제를 스크리닝하는 과정에서 투여 대상으로서 이용될 수도 있다.Another use of the polycystic kidney disease model pig in which the PKD2 gene produced by the method described in the specification is knocked out is included. It can be used in the process of researching or searching for a substance to treat or prevent polycystic kidney disease, and can also be used as an administration target in the process of screening a test drug.

명세서에 기재된 발명의 일 실시예로, 상기 스크리닝 방법은In one embodiment of the invention described in the specification, the screening method is

1) 넉아웃 된 PKD2 유전자를 포함하는 다낭성 신장질환 모델 돼지에 예방 및 치료제 후보물질을 투여하는 것;1) administering a prophylactic and therapeutic candidate substance to a polycystic kidney disease model pig containing the knocked-out PKD2 gene;

2) 상기 후보물질 투여 후, 상기 돼지의 조직을 후보물질을 투여하지 않은 대조군과 비교하여 분석하는 것을 포함할 수 있다.2) after administration of the candidate substance, comparing and analyzing the pig tissue with a control group to which the candidate substance is not administered.

후보 물질은 펩티드, 단백질, 비펩티드성 화합물, 합성 화합물, 발효 생산물, 세포 추출액, 식물 추출액, 동물조직 추출액 및 혈장으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것 일 수 있다. 이에 한정되지 않는다. 상기 화합물은 신규 화합물이어도 되고, 널리 알려진 화합물이어도 된다. 이러한 후보 물질은 염을 형성하고 있어도 된다.The candidate material may be any one selected from the group consisting of peptides, proteins, non-peptidic compounds, synthetic compounds, fermentation products, cell extracts, plant extracts, animal tissue extracts, and plasma. This is not limited. A novel compound may be sufficient as the said compound, and a well-known compound may be sufficient as it. Such a candidate substance may form a salt.

상기와 같은 후보 물질을 투여하는 방법으로는 예를 들면, 경구투여, 정맥주사, 피하투여, 피내투여 또는 복강투여 등 중에서 대상 동물의 증상, 후보 물질의 성질 등에 맞추어 적당히 선택할 수 있다. 또한, 후보 물질의 투여량은 투여 방법 또는 후보 물질의 성질 등에 맞추어 적당히 선택할 수 있다.As a method of administering the candidate substance as described above, for example, oral administration, intravenous injection, subcutaneous administration, intradermal administration, or intraperitoneal administration may be appropriately selected according to the symptoms of the target animal, the properties of the candidate substance, and the like. In addition, the dose of the candidate substance can be appropriately selected according to the administration method or the properties of the candidate substance.

[실시예][Example]

이하 실시예를 통하여 명세서에 기재된 발명을 더욱 상세히 설명하였다. 이들 실시예는 명세서에 기재된 발명을 예시하기 위한 것으로서, 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.The invention described in the specification has been described in more detail through the following examples. These examples are intended to illustrate the invention described in the specification, and the scope of the invention is not limited by these examples.

재료 및 방법Materials and Methods

1. 난모세포 수집 및 체외성숙(in vitro maturation, IVM) 1. Oocyte collection and in vitro maturation (IVM)

사춘기 전의 어린 암퇘지로부터 돼지의 난소를 얻은 뒤, 이를 30~35 º 사이의 온도로 유지되는 saline solution에 보관하였다. 주사기에 연결된 18-gauge needle을 이용하여 3~6mm의 여포(follicle)를 흡입하였다. cumulus-oocyte-complexes(CoCs)를 포함하는 sediment를 tissue culture medium-199 (TCM-199; Invitrogen, Carlsbad, CA, USA), 10 mM 4-(2-Hydroxyethyl) piperazine-1-ethanesulfonic acid (HEPES), 0.3% polyvinyl alcohol, 5 mM sodium hydroxide, 2 mM sodium bicarbonate and 1% penicillin-streptomycin (Invitrogen)에 혼합(pooled)하였다. 선별된 COCs는 TCM-199, 10 μl/mL insulin transferrin selenium solution (ITS) 100X (Invitrogen), 2 mM sodium pyruvate, 0.57 mM cysteine, 10 ng/mL epidermal growth factor (EGF), 10% porcine follicular fluid (v/v), 10 IU/mL human chorionic gonadotropin (hCG), and 10 IU/mL equine chorionic gonadotropin (eCG)로 구성된 IVM 미디엄(medium)에 옮겼고, 5%의 CO2를 포함하는 습도 95% 공기 및 38.5 º의 온도 하에서 이를 배양하였다. 배양한지 22시간이 지난 뒤, 호르몬이 미포함된(hormone-free) IVM 미디엄에서 추가로 22시간 더 배양하였다.Pig ovaries were obtained from young sows before puberty and stored in a saline solution maintained at a temperature between 30 and 35 ºC. Using an 18-gauge needle connected to a syringe, 3-6 mm of follicles were aspirated. Sediment containing cumulus-oocyte-complexes (CoCs) was collected from tissue culture medium-199 (TCM-199; Invitrogen, Carlsbad, CA, USA), 10 mM 4-(2-Hydroxyethyl) piperazine-1-ethanesulfonic acid (HEPES) , 0.3% polyvinyl alcohol, 5 mM sodium hydroxide, 2 mM sodium bicarbonate and 1% penicillin-streptomycin (Invitrogen) were mixed (pooled). The selected COCs were TCM-199, 10 μl/mL insulin transferrin selenium solution (ITS) 100X (Invitrogen), 2 mM sodium pyruvate, 0.57 mM cysteine, 10 ng/mL epidermal growth factor (EGF), 10% porcine follicular fluid ( v/v), 10 IU/mL human chorionic gonadotropin (hCG), and 10 IU/mL equine chorionic gonadotropin (eCG) were transferred to an IVM medium, with a humidity of 95% air containing 5% CO 2 and It was incubated under a temperature of 38.5 ºC. After 22 hours of incubation, the cells were further cultured for an additional 22 hours in hormone-free IVM medium.

2. 공여세포(donor cell)로의 Cas9-sgRNA RNP(ribonucleoprotein) 전달 및 deep sequencing 결과2. Cas9-sgRNA ribonucleoprotein (RNP) delivery to donor cells and deep sequencing results

최종적으로 돼지의 PKD2 유전자의 엑손 2를 목적으로 하는 5종류의 RNP(by ToolGen Inc.)를 합성하였다(도 1). 30ms 동안 1400V의 single pulse를 사용하는 Neon Transfection system (Life Technologies, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)를 통해 Cas9-sgRNA RNP를 돼지 태아 섬유아세포(porcine fetal fibroblast)로 도입시켰다. Cas9 단백질과 sgRNA의 비율은 각각 6.4 μg and 1.6 μg 이었다. Electroporation을 하고 이틀 뒤, 타겟 locus의 deep sequencing을 통하여 sgRNA의 InDel 정도를 비교분석하였다.Finally, five types of RNPs (by ToolGen Inc.) targeting exon 2 of the pig PKD2 gene were synthesized ( FIG. 1 ). Cas9-sgRNA RNP was introduced into porcine fetal fibroblasts through the Neon Transfection system (Life Technologies, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) using a single pulse of 1400 V for 30 ms. The ratios of Cas9 protein and sgRNA were 6.4 μg and 1.6 μg, respectively. Two days after electroporation, the degree of InDel of sgRNA was comparatively analyzed through deep sequencing of the target locus.

공여세포와 클로닝 된 태아세포로부터 얻은 genomic DNA를 On-target region analysis로 증폭시켰다. paired-end read sequencing analysis를 수행하기 위하여 Illumina MiSeq (v2, 300-cycle를 사용하였다. 동일한 양의 PCR 증폭산물(amplicon)을 검사하였다. PAM의 약 3bp 상류에서 발생한 삽입 또는 결실은 RNP에 의해 유도된 돌연변이인 것으로 간주하였다.Genomic DNA obtained from donor cells and cloned fetal cells was amplified by on-target region analysis. Illumina MiSeq (v2, 300-cycle) was used to perform paired-end read sequencing analysis. The same amount of PCR amplicon was tested. Insertions or deletions that occurred about 3 bp upstream of PAM were induced by RNP. mutations were considered.

PKD2 유전자의 엑손 2영역을 타겟(구체적인 서열은 도 1A)으로 하는 5개의 sgRNA에 대한 Mutation 효율을 분석한 결과, sgRNA1, sgRNA2, sgRNA3, sgRNA4, 및 sgRNA5는 각각 49.3%, 9.3%, 24.2%, 10.7%, 3.8%의 mutation 효율을 보였다(도 1B). 따라서 PKD2 KO cell line을 형성하기 위해서 Cas9-sgRNA1 targeting vector를 primary porcine fibroblast의 초기 passage때 co-transfection하였다. 그 결과 유전자가 조작된 것을 donor cell로 사용하였다.As a result of analyzing the mutation efficiency of five sgRNAs targeting the exon 2 region of the PKD2 gene (the specific sequence is FIG. 1A), sgRNA1, sgRNA2, sgRNA3, sgRNA4, and sgRNA5 were 49.3%, 9.3%, 24.2%, respectively, It showed mutation efficiencies of 10.7% and 3.8% (FIG. 1B). Therefore, to form the PKD2 KO cell line, the Cas9-sgRNA1 targeting vector was co-transfected during the initial passage of the primary porcine fibroblast. As a result, genetically modified ones were used as donor cells.

상기 sgRNA1의 타겟 서열은 서열번호 3, 상기 sgRNA2의 타겟 서열은 서열번호 4 상기 sgRNA3의 타겟 서열은 서열번호 5, 상기 sgRNA4의 타겟 서열은 서열번호 6, 상기 sgRNA5의 타겟 서열은 서열번호 7이다. The target sequence of sgRNA1 is SEQ ID NO: 3, the target sequence of sgRNA2 is SEQ ID NO: 4 The target sequence of sgRNA3 is SEQ ID NO: 5, the target sequence of sgRNA4 is SEQ ID NO: 6, and the target sequence of sgRNA5 is SEQ ID NO: 7.

3. 공여세포 준비3. Donor Cell Preparation

인공 수정 후 30일이 후에 수집한 돼지 태아조직을 작은 조각으로 자른 뒤, 5% CO2의 공기 하에서 10% fetal bovine serum (FBS; Thermo Fisher Scientific) (vol/vol), 1 mM sodium pyruvate, and 100 IU/mL each of penicillin and streptomycin를 포함하는 Dulbecco's modied Eagle's medium (DMEM; Thermo Fisher Scientific)에 배양하였다. 돼지태아세포는 transfection되기 전에 분리 및 동결보존(cryopreserved) 되었다. 10% under the rear cut a pig embryo tissue collected 30 days after the artificial insemination with a bit, the air 5% CO 2 fetal bovine serum ( FBS; Thermo Fisher Scientific) (vol / vol), 1 mM sodium pyruvate, and It was cultured in Dulbecco's modied Eagle's medium (DMEM; Thermo Fisher Scientific) containing 100 IU/mL each of penicillin and streptomycin. Pig embryonic cells were isolated and cryopreserved prior to transfection.

4. SCNT, ET(embryo transfer) 및 태아, 자궁내막, 태반의 surgical collection4. SCNT, ET (embryo transfer) and surgical collection of fetus, endometrium, and placenta

44시간의 배양 뒤에, 0.1% hyaluronidase를 포함하는 Tyrode's albumin lactate pyruvate (TALP) 미디엄에서 부드럽게 파이펫팅하여 COCs에서 cumulus 세포를 제거하였다. 그런다음, 난모세포(oocyte)의 핵을 제거하였다. 그 후 PKD2 유전자가 heterozygous 녹아웃(Knock out)된 세포 또는 야생형의 세포를 각각 탈핵된 난모세포의 위란강(perivitelline space)에 주입하였다. 이 couplet을 30μs 동안 200V/mm의 single DC pulse를 내는 electric pulsing machine (LF101; Nepa Gene, Chiba, Japan)을 사용하여 20 μL droplet of fusion medium에 융합(fused)시켰다. 융합 후에, 60 μs 동안 1.5 kV/cm의 single DC pulse를 내는 BTX ElectroCell Manipulator 2001 (BTX Inc., San Diego, CA, USA)를 이용하여 couplet을 활성화시켰다. 활성화된 배아(embryo)는 5% O2, 5% CO2 and 90% N2로 조성된 공기, 38.5 º의 온도하에서 7일동안 배양되었다. ET(embryo transfer)를 위하여, one cell, SCNT 후 1일이 지난 cleaved embryo, 그리고 SCNT 후 2일이 지난 cleaved embryo를 수집하였고, 그것들은 자연스럽게 동시에 발생되도록(synchronized) gilt recipient에 전달되었다. 태아(fetus)들은 제왕절개(Cesarean section)를 통하여 얻어졌다. Gilt의 복부는 임신 28일 (corresponding to day 30 of embryo development in SCNT embryos) 때에 opened되어 자궁절제를 하였다(hysterectomized). 그리고 태아(conceptuses)는 uterine horns에서 회복 되었다. PKD2 유전자가 eterozygous KO된 re-cloned embryo가 ET된지 42일 후에 하나의 recipient에 대하여 복강경 수술(aparoscopic surgery)을 하였다. endometrial tissue와 placental tissues는 uterine horn의 mesometrial side에서 회복되었다. 야생형 세포(wild type cell)의 경우에도 같은 날에 endometrium과 placenta를 수집하였다.After 44 h of incubation, cumulus cells were removed from the COCs by gently pipetting in Tyrode's albumin lactate pyruvate (TALP) medium containing 0.1% hyaluronidase. Then, the nucleus of the oocyte was removed. Thereafter, PKD2 gene heterozygous knockout cells or wild-type cells were injected into the perivitelline space of the enucleated oocytes, respectively. This couplet was fused to 20 μL droplets of fusion medium using an electric pulsing machine (LF101; Nepa Gene, Chiba, Japan) that generated a single DC pulse of 200 V/mm for 30 μs. After fusion, the couplet was activated using the BTX ElectroCell Manipulator 2001 (BTX Inc., San Diego, CA, USA) that emitted a single DC pulse of 1.5 kV/cm for 60 μs. Activated embryos (embryo) were cultured for 7 days under a temperature of 38.5 º in air composed of 5% O 2 , 5% CO 2 and 90% N 2 . For embryo transfer (ET), one cell, cleaved embryos 1 day after SCNT, and cleaved embryos 2 days after SCNT were collected, and they were delivered to gilt recipients to be synchronized spontaneously. Fetuses were obtained by cesarean section. Gilt's abdomen was opened and hysterectomized on day 28 of gestation (corresponding to day 30 of embryo development in SCNT embryos). And embryos (conceptuses) were recovered from uterine horns. After 42 days of ET of re-cloned embryos in which the PKD2 gene was eterozygous KO, laparoscopic surgery was performed on one recipient. Endometrial and placental tissues were recovered from the mesometrial side of the uterine horn. For wild type cells, endometrium and placenta were also collected on the same day.

Recipient No.Recipient No. No. of Transferred Embryos No. of Transferred Embryos Pregnancy DiagnosisPregnancy Diagnosis Fetus CollectionFetus Collection No. MutantsNo. Mutants 1One 147147 ++ -- -- 22 184184 -- -- -- 33 117117 -- -- -- 44 155155 ++ 7 Fetuses7 Fetuses 3 Fetuses3 Fetuses TotalTotal 603603 2 (50%)2 (50%) -- --

SCNT, embryo transfer 및 fetus collection ET 후 28 일째 요약Summary of SCNT, embryo transfer and fetus collection 28 days after ET

Recipient No.Recipient No. No. of Transferred embryos No. of Transferred embryos Pregnancy DiagnosisPregnancy Diagnosis Full Term PregnancyFull Term Pregnancy 1One 160160 ++ -- 22 133133 ++ -- 33 126126 -- -- 44 208208 -- -- 55 178178 -- -- 66 234234 ++ Laparoscopic surgery at 42 daysLaparoscopic surgery at 42 days TotalTotal 10391039 3 (50%)3 (50%) --

PKD2 Summary of SCNT 및 embryo transfer 및 PKD2 Monoallelic 넉아웃 된 태아의 섬유아세포를 이용한 pregnancy maintenance for reconstructed embryosPKD2 Summary of SCNT and embryo transfer and pregnancy maintenance for reconstructed embryos using PKD2 Monoallelic Knockout Fetal Fibroblasts

5. Embryo evaluation and 배반포 개수(total blastocyst cell counts)5. Embryo evaluation and total blastocyst cell counts

Cleavage rate는 IVC 48시간째에, blastocyte formation rate는 168시간째에 확인하였다. In vitro developmental monitoing을 위하여, 각 group에서 얻은 blastocyst를 bisbenzimide (Hoechst 33342) 25 μg/mL 로 염색하였고, 그 후 glass slide에 글리세롤(glycerol)을 떨어뜨린 뒤 커버슬립(cover slip)으로 부드럽게 덮었다(mounted). Blastocyst의 최종 개수는 fluorescence microscope (Nikon Corp., Tokyo, Japan)로 측정하였다.Cleavage rate was confirmed at 48 hours of IVC, and blastocyte formation rate was confirmed at 168 hours. For in vitro developmental monitoring, the blastocyst obtained from each group was stained with bisbenzimide (Hoechst 33342) 25 μg/mL, and then glycerol was dropped on a glass slide and gently covered with a cover slip (mounted). ). The final number of blastocysts was measured with a fluorescence microscope (Nikon Corp., Tokyo, Japan).

6. 미토콘드리아 막전위 측정(Mitochondrial Membrane Potential Assay)6. Mitochondrial Membrane Potential Assay

JC-1 mitochondrial membrane potential assay kit (Thermo Fisher Scientific)를 이용하여 미토콘드리아의 막전위(mitochondrial membrane potential)를 측정하였다. 하루가 지난 뒤, 야생형 세포 및 PKD2 유전자가 heterozygous 녹아웃된 세포 각각을 적당한 곳에 놓은 뒤, JC-1 working solution을 추가하였다. 그 후 37 ℃에서 20분간 인큐베이션한 뒤에, cell을 세척하였고 fluorescence는 microscopy로 측정하였다. Fluorescence level의 평균 세기(mean intensity)는 ImageJ software (Version 1.49q; National Institutes of Health, MD, USA)로 측정하였고, wild type을 대조군으로 하여 nomalized 하였다.The mitochondrial membrane potential was measured using the JC-1 mitochondrial membrane potential assay kit (Thermo Fisher Scientific). After one day, wild-type cells and PKD2 gene heterozygous knockout cells were respectively placed in appropriate places, and JC-1 working solution was added thereto. After incubation at 37 °C for 20 minutes, the cells were washed and fluorescence was measured by microscopy. The mean intensity of the fluorescence level was measured with ImageJ software (Version 1.49q; National Institutes of Health, MD, USA), and the wild type was normalized as a control.

7. 면역학적 블로팅(Immunoblotting)7. Immunoblotting

야생형 세포, PKD2 유전자가 넉아웃된 세포, PKD2 유전자가 넉아웃된 re-cloned fetus로 또는 야생형 세포로부터 얻은 placental and endometrial tissues는 Protein Extraction Solution (iNtRON, Seoul, Korea)에서 용해되었고(lysed), 최종 단백질 농도는 bovine serum albumin 를 사용하는 Pierce BCA protein assay kit (Thermo Fisher Scientific, Rockford, IL, USA)를 통하여 측정하였다. 5x SDS loading buffer와 혼합된 protein sample을 5일간 끓인 뒤 SDS-PAGE를 이용해서 단백질을 분리하고 electrical stimulation (350 mA, 1 h 15 min)하에서 polyvinylidene fluoride membranes (PVDF, Bio-Rad Labs, Hercules, CA, USA)으로 옮겼다. 상온에서 30분간 5% skim milk를 포함하는 Tris-buffered saline with Tween solution (TBST)를 이용하여 세포막을 파괴한 뒤, 이것과 PC2(recombinant antibody, 1:1,000 (Boletta et al. 2000);sc-47734, 1:1,000) 및 β-actin (ab6276, 1:1,000) 에 대한 mouse monoclonal antibody와 함께 4 ℃하에서 배양하였다(overnight). 그 다음날 TBST로 워싱한 뒤, horse-radish peroxidase-conjugated secondary antibody와 함께 상온에서 2시간동안 배양하였다. Secondary antibody는 enhanced chemiluminescence substrates (Thermo Fisher Scientific)에 의하여 검출되었다. Blot은 wild type endometrium and placenta as 100 (control)를 이용하는 Fusion-Capt Software (Vilver Lourmat, Coll

Figure 112019135073632-pat00001
gien, France)로 비쥬얼라이즈(visualized) 하였다.Placental and endometrial tissues obtained from wild-type cells, PKD2 gene knockout cells, PKD2 gene knockout re-cloned fetus or from wild-type cells were lysed in Protein Extraction Solution (iNtRON, Seoul, Korea), and finally Protein concentration was measured using the Pierce BCA protein assay kit (Thermo Fisher Scientific, Rockford, IL, USA) using bovine serum albumin. After boiling the protein sample mixed with 5x SDS loading buffer for 5 days, the protein was separated using SDS-PAGE and polyvinylidene fluoride membranes (PVDF, Bio-Rad Labs, Hercules, CA) under electrical stimulation (350 mA, 1 h 15 min). , USA). After destroying the cell membrane using Tris-buffered saline with Tween solution (TBST) containing 5% skim milk at room temperature for 30 minutes, this and PC2 (recombinant antibody, 1:1,000 (Boletta et al. 2000); sc- 47734, 1:1,000) and β-actin (ab6276, 1:1,000) together with a mouse monoclonal antibody to 4 ℃ incubation (overnight). The next day, after washing with TBST, it was incubated with horse-radish peroxidase-conjugated secondary antibody at room temperature for 2 hours. Secondary antibodies were detected by enhanced chemiluminescence substrates (Thermo Fisher Scientific). Blot is Fusion-Capt Software (Vilver Lourmat, Coll.) using wild type endometrium and placenta as 100 (control).
Figure 112019135073632-pat00001
gien, France) was visualized.

8. Quantitative PCR analysis8. Quantitative PCR analysis

easy-spin Total RNA Extraction Kit (iNtRON, Seoul, Korea)를 사용하여 endometria와 placentas로부터 Total RNA를 추출하였다. NanoDrop 2000 Spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific, Wilmington, DE, USA)를 이용하여 RNA 100 μg을 quantification 한 뒤, complementary DNA synthesis kit (Invitrogen)을 이용하여 first strand cDNA 합성용도로 사용하였다. 다양한 유전자 발현을 위하여 SYBR green PCR master mix (Applied Biosystems)를 이용하는 정량 PCR(Quantitative PCR)을 사용하였다. 샘플은 6회 복제되었으며, RT negative sample은 DNA contamination 확인을 위한 용도로 사용되었다. Primer sequences, expected product sizes 그리고 real-time PCR analysis 을 위한 GenBank accession numbers는 Table N에 기재하였다. 그리고 모든 프라이머(primer)의 annealing 과정은 60 ℃의 온도에서 진행되었다. Water control 또한 있었으며, 그 정도는 GAPDH gene에 대하여 nomalized되었다.Total RNA was extracted from endometria and placentas using the easy-spin Total RNA Extraction Kit (iNtRON, Seoul, Korea). 100 μg of RNA was quantified using a NanoDrop 2000 Spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific, Wilmington, DE, USA), and then used for first strand cDNA synthesis using a complementary DNA synthesis kit (Invitrogen). Quantitative PCR using SYBR green PCR master mix (Applied Biosystems) was used for various gene expression. The sample was replicated 6 times, and the RT negative sample was used to confirm DNA contamination. Primer sequences, expected product sizes, and GenBank accession numbers for real-time PCR analysis are listed in Table N. And the annealing process of all primers was carried out at a temperature of 60 ℃. There was also a water control, and the level was normalized for the GAPDH gene.

Quantitative PCR 및 immunoblot에서의 통계적인 분석은 모두 GraphPad Prism 5 (San Diego, CA, USA)을 이용하는 Student's t-test에 의하여 수행되었다. 본 실험은 적어도 각 그룹마다 5회 이상씩 반복하여 진행되었다. 결과는 '평균 ± 표준오차(standard error of the mean, SEM)'로 표현하였으며, P <0.05 인 경우 유의미한 차이가 있는 것으로 고려되었다.Statistical analysis in quantitative PCR and immunoblot were all performed by Student's t- test using GraphPad Prism 5 (San Diego, CA, USA). This experiment was repeated at least 5 times for each group. Results were expressed as 'standard error of the mean (SEM)', and a significant difference was considered when P <0.05.

GeneGene Primer sequences (5'->3')Primer sequences (5'->3') Product size (bp)Product size (bp) GenBank accession numberGenBank accession number GAPDHGAPDH F: GTCGGTTGTGGATCTGACCTF: GTCGGTTGTGGATCTGACCT 207207 NM_001206359NM_001206359 R: TTGACGAAGTGGTCGTTGAGR: TTGACGAAGTGGTCGTTGAG SOD1SOD1 F: GAGACCTGGGCAATGTGACTF: GAGACCTGGGCAATGTGACT 189189 NM_001190422.1NM_001190422.1 R:CCAAACGACTTCCAGCATTTR:CCAAACGACTTCCAGCATTT CatalaseCatalase F:CAGCTTTAGTGCTCCCGAACF:CAGCTTTAGTGCTCCCGAAC 180180 NM_214301.2NM_214301.2 R:AGATGACCCGCAATGTTCTCR:AGATGACCCGCAATGTTCTC Caspase3Caspase3 F:GCCATGGTGAAGAAGGAAAAF:GCCATGGTGAAGAAGGAAAA 167167 NM_214131.1NM_214131.1 R:GTCCGTCTCAATCCCACAGTR:GTCCGTCTCAATCCCACAGT Bcl2Bcl2 F: AGGGCATTCAGTGACCTGAC F: AGGGCATTCAGTGACCTGAC 193193 NM_214285NM_214285 R: CGATCCGACTCACCAATACCR: CGATCCGACTCACCAATAACC

real-time PCR 프라이머 서열real-time PCR primer sequences

9. establish PKD2 단일 넉아웃(monoallelic KO) 세포9. establish PKD2 single knockout (monoallelic KO) cells

PKD2 유전자 KO cell 네 개에 대하여 ET를 수행하였다. 그 결과 두마리의 recipient는 임신된 것으로 확인되었다. 다만, 그 중 한 마리는 ET 후 49일째 되는날 유산되었다. 따라서 마지막 한마리로부터 7마리의 태아를 얻게 되었다(fetus1 내지 fetus7, 도 2B). fetus 1과 6은 나머지와 비교할 때 transverse abdominal가 더 짧았다. 또한, PC2 발현정도를 비교하였다(도 2B). deep sequencing 결과를 통해 fetus 6은 biallelic KO이, fetus 1 및 7은 monoallelic KO이 발생한 것을 확인하였다(도 2C). 본 실험에서는 오로지 monoallelic inactivation of PKD2 돼지에 대해 관심이 있었으므로, fetus 1의 mitochondrial membrane potential 를 확인하였다(도 2D). JC-1는 mitochondrial membrane potential에 대한 마커이므로, JC-1의 intensity를 통해 mitochondrial disruption을 측정하였다. mitochondrial membrane potential이 낮을 때는 JC-1 monomer은 green fluorescenece를 방출한다. 따라서 fetus 1에서는 mitochondrial membrane potential가 wild type의 mitochondrial membrane potential보다 낮음을 확인하였다. 왜냐하면 fetus 1에서는 green fluorescence의 증가 및 red fluorescence의 감소를 보였기 때문이다.ET was performed on four PKD2 gene KO cells. As a result, both recipients were confirmed to be pregnant. However, one of them aborted on the 49th day after ET. Therefore, seven embryos were obtained from the last one (fetus1 to fetus7, FIG. 2B). Fetus 1 and 6 had shorter transverse abdominal compared to the rest. In addition, PC2 expression levels were compared (Fig. 2B). Through deep sequencing, it was confirmed that biallelic KO occurred in fetus 6 and monoallelic KO occurred in fetus 1 and 7 ( FIG. 2C ). In this experiment, we were only interested in monoallelic inactivation of PKD2 pigs, so the mitochondrial membrane potential of fetus 1 was confirmed (Fig. 2D). Since JC-1 is a marker for mitochondrial membrane potential, mitochondrial disruption was measured through the intensity of JC-1. When the mitochondrial membrane potential is low, the JC-1 monomer emits green fluorescence. Therefore, in fetus 1, it was confirmed that the mitochondrial membrane potential was lower than that of the wild type mitochondrial membrane potential. This is because fetus 1 showed an increase in green fluorescence and a decrease in red fluorescence.

PKD2 fetus 1을 이용하여 SCNT를 수행하였고, 1039개의 reconstructed embryo를 6마리의 recipient에 ET하였다. 그 결과 세마리에 대해서는 한 달 후 임신이 확인 되었고, 그 중 두마리는 ET한지 49일째 되는날 유산되었다. 그러므로 최종 한마리에 대하여 laparoscopic surgery를 하였고 placental and endometrial tissue status를 검사하였다.SCNT was performed using PKD2 fetus 1, and 1039 reconstructed embryos were ETed to 6 recipients. As a result, pregnancy was confirmed one month later for three of them, and two of them aborted on the 49th day after ET. Therefore, laparoscopic surgery was performed on one last animal and the placental and endometrial tissue status were examined.

Total ReadsTotal Reads InsertionsInsertions DeletionsDeletions Indel frequencyindel frequency WTWT 4389643896 7171 182182 253 (0.6%)253 (0.6%) Fetus 1Fetus 1 4601346013 1497014970 4646 15016 (32.6%)15016 (32.6%) Fetus 2Fetus 2 5694956949 66 00 6 (0.0%)6 (0.0%) Fetus 3Fetus 3 4922949229 9898 239239 337 (0.7%)337 (0.7%) Fetus 4Fetus 4 4718147181 2929 7878 107 (0.2%)107 (0.2%) Fetus 5Fetus 5 5500255002 3434 9292 126 (0.2%)126 (0.2%) Fetus 6Fetus 6 5128651286 4832048320 173173 48493 (94.6%)48493 (94.6%) Fetus 7Fetus 7 4954549545 131131 1698616986 17117 (34.5%)17117 (34.5%)

founder cloned fetus 분석 founder cloned fetus analysis

Cell typecell type No. of embryosNo. of embryos
Culturedcultured
No. of embryos developed to (N, % Mean ± SEM)No. of embryos developed to (N, % Mean ± SEM)
>= 2-cells>= 2-cells BlastocystBlastocyst Wild typewild type 100100 7777 75.3± 4.3 %75.3±4.3% 2020 20.8 ± 3.1%20.8 ± 3.1% PKD2 KO fetus 1PKD2 KO fetus 1 110110 8080 71.7± 1.8 %71.7± 1.8 % 2424 20.2 ± 3.3%20.2 ± 3.3%

PKD2 넉아웃 fetus 1을 donor cell로 사용한 re-cloned embryos의 In vitro 상에서 발달(development)In vitro development of re-cloned embryos using PKD2 knockout fetus 1 as donor cells

10. 유전자 발현(Gene expression) 분석결과10. Gene expression analysis result

복강경 검사에서 fetal and placental status 도 확인하였다. 모든 fetus에서 Placental tissue에서는 양수과다증(polyhydramnios) 및 abnomality가 명백하게 확인되었다(도 3A). PKD2 유전자 KO embryo는 wild type과 비교할 때 유전자 발현에 있어서 차이를 보인다는 점을 확인하였다. Placenta 에서의 SOD1의 발현, endometrium에서의 bcl-2의 발현은 유의미한 차이가 없었다.Fetal and placental status were also confirmed by laparoscopy. In all fetuses, polyhydramnios and abnomality were clearly confirmed in the placental tissue (FIG. 3A). It was confirmed that the PKD2 gene KO embryo showed a difference in gene expression when compared with the wild type. There was no significant difference between the expression of SOD1 in placenta and the expression of bcl-2 in the endometrium.

다만, endometrium에서 SOD1 및 Caspase-3의 발현정도는 wild type의 발현정도와 비교할 때 PKD2 유전자 KO된 fetus에서 유의미하게 높게 측정되었다(P < 0.005, 도 3B). placenta에서 catalase 발현정도는 wild type의 발현정도와 비교할 때 유의미하게 낮게 측정되었다(P < 0.001, 도 3B). However, the expression levels of SOD1 and Caspase-3 in the endometrium were significantly higher in PKD2 gene KO fetus compared with the expression level of the wild type (P < 0.005, FIG. 3B). The expression level of catalase in placenta was significantly lower than that of the wild type (P < 0.001, FIG. 3B).

PC2의 발현정도는 웨스턴 블랏을 통하여 측정하였다. PKD2 유전자가 넉아웃된 돼지 및 wild type의 Placental tissue 또는 endometria에서의 발현정도를 비교 측정하였다(도 3C). PKD2 유전자가 넉아웃 된 re-cloned embryo의 placental tissue에서 PC2의 발현은 wild type과 비교할 때 유의미하게 낮게 측정되었다.The expression level of PC2 was measured by Western blot. The expression level in placental tissue or endometria of pig and wild type knocked out PKD2 gene was compared and measured (FIG. 3C). The expression of PC2 in the placental tissue of re-cloned embryos in which the PKD2 gene was knocked out was significantly lower than that of the wild type.

<110> SEOUL NATIONAL UNIVERSITY R&DB FOUNDATION <120> Pig Knocked Out of the PKD2 Gene and the uses thereof <130> CP19-212 <160> 12 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> modified Exon 2 of porcine PKD2 gene <400> 1 ccgaccggtg agagatacct taaa 24 <210> 2 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> modified Exon 2 of porcine PKD2 gene <400> 2 ccgaccgaga taccttaaa 19 <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> target sequence of sgRNA1 <400> 3 tttaaggtat ctctcacggt cgg 23 <210> 4 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> target sequence of sgRNA2 <400> 4 cacttttaag gtatctctca cgg 23 <210> 5 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> target sequence of sgRNA3 <400> 5 gataccttaa aagtgtttta cgg 23 <210> 6 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> target sequence of sgRNA4 <400> 6 ataccttaaa agtgttttac ggg 23 <210> 7 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> target sequence of sgRNA5 <400> 7 gttcccgtaa aacactttta agg 23 <210> 8 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sgRNA1 <400> 8 ccgaccguga gagauaccuu aaa 23 <210> 9 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sgRNA2 <400> 9 ccgugagaga uaccuuaaaa gug 23 <210> 10 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sgRNA3 <400> 10 ccguaaaaca cuuuuaaggu auc 23 <210> 11 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sgRNA4 <400> 11 cccguaaaac acuuuuaagg uau 23 <210> 12 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sgRNA5 <400> 12 ccuuaaaagu guuuuacggg aac 23 <110> SEOUL NATIONAL UNIVERSITY R&DB FOUNDATION <120> Pig Knocked Out of the PKD2 Gene and the uses thereof <130> CP19-212 <160> 12 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> modified Exon 2 of porcine PKD2 gene <400> 1 ccgaccggtg agagatacct taaa 24 <210> 2 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> modified Exon 2 of porcine PKD2 gene <400> 2 ccgaccgaga taccttaaa 19 <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> target sequence of sgRNA1 <400> 3 tttaaggtat ctctcacggt cgg 23 <210> 4 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> target sequence of sgRNA2 <400> 4 cacttttaag gtatctctca cgg 23 <210> 5 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> target sequence of sgRNA3 <400> 5 gataccttaa aagtgtttta cgg 23 <210> 6 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> target sequence of sgRNA4 <400> 6 ataccttaaa agtgttttac ggg 23 <210> 7 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> target sequence of sgRNA5 <400> 7 gttcccgtaa aacactttta agg 23 <210> 8 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sgRNA1 <400> 8 ccgaccguga gagauaccuu aaa 23 <210> 9 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sgRNA2 <400> 9 ccgugagaga uaccuuaaaa gug 23 <210> 10 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sgRNA3 <400> 10 ccguaaaaca cuuuuaaggu auc 23 <210> 11 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sgRNA4 <400> 11 cccguaaaac acuuuuaagg uau 23 <210> 12 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sgRNA5 <400> 12 ccuuaaaagu guuuuacggg aac 23

Claims (13)

PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지로서,
PKD2 유전자가 넉아웃 된 적어도 하나의 세포를 포함하고;
상기 PKD2 유전자가 넉아웃된 세포는 야생형(wild type) 세포의 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열과 다른 뉴클레오타이드 서열을 가짐으로써, 내재된 두 개의 PKD2 유전자 중 오직 하나의 PKD2 유전자만 넉아웃 되어 단일대립유전자성(monoallelic)을 가지며,
상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지는 야생형 돼지의 PC2발현량보다 2배 이하의 PC2 발현량을 가지고, 또는
상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포는 야생형 세포의 미토콘드리아 막전위(mitochondrial membrane potential)보다 낮은 미토콘드리아 막전위를 갖는 것을 특징으로 하는,
PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지.
As a pig in which the PKD2 gene is knocked out,
at least one cell in which the PKD2 gene is knocked out;
The cell in which the PKD2 gene is knocked out has a nucleotide sequence different from the nucleotide sequence of the PKD2 gene of a wild type cell, so that only one PKD2 gene among the two PKD2 genes is knocked out, resulting in monoallelic ( monoallelic),
A pig in which the PKD2 gene is knocked out has a PC2 expression level of less than twice that of a wild-type pig, or
The PKD2 gene knockout cell is characterized in that it has a lower mitochondrial membrane potential than the mitochondrial membrane potential of the wild-type cell,
Pigs with the PKD2 gene knocked out.
제1 항에 있어서,
상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포는
야생형 PKD2 유전자의 엑손 2영역의 뉴클레오타이드 서열에서 하나 이상의 뉴클레오타이드의 결실, 삽입, 치환 또는 역위된 것과 동일한 엑손 2 영역의 서열을 가지는 것을 특징으로 하는,
PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지.
According to claim 1,
Cells in which the PKD2 gene is knocked out are
Characterized in that it has the same sequence of the exon 2 region as the deletion, insertion, substitution or inversion of one or more nucleotides in the nucleotide sequence of the exon 2 region of the wild-type PKD2 gene,
Pigs with the PKD2 gene knocked out.
제2 항에 있어서,
상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포의 상기 PKD2 유전자의 엑손 2영역의 뉴클레오타이드 서열은 서열번호 1 또는 2를 포함하는 것을 특징으로 하는,
PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지.
3. The method of claim 2,
The nucleotide sequence of the exon 2 region of the PKD2 gene of the cell in which the PKD2 gene is knocked out is characterized in that it comprises SEQ ID NO: 1 or 2,
Pigs with the PKD2 gene knocked out.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포는 돼지의 섬유아세포(fibroblast)인 것을 특징으로 하는,
PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The PKD2 gene is knocked out cells, characterized in that the pig fibroblast (fibroblast),
Pigs with the PKD2 gene knocked out.
PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 제조방법으로서,
(i) 하나의 PKD2 유전자만 넉아웃 된 돼지세포를 준비함;
- 이 때, 상기 돼지세포는 단일대립유전자성(monoallelic)을 갖는 것이고,
(ii) 상기의 하나의 PKD2 유전자만 넉아웃 된 돼지세포를 특정 환경 하에서 태아로 발달시킴,
- 이 때, 상기의 특정 환경이란
i)야생형 돼지의 발생과정에서의 태반(placenta) 또는 자궁내막(endometrium)에서의 Caspase-3 또는 Bcl-2의 농도보다 2배 이상의 농도를 가지는 환경, 또는
ii)돼지의 자궁에 착상되어 태아로 발달되는 것임
이 때, 태반의 환경은 야생형 돼지의 태반에서의 SOD1 또는 Catalase의 농도보다 2배 이하의 농도를 가지고, 또는 자궁내막의 환경은 야생형 돼지의 자궁내막에서의 SOD1 또는 Catalase의 농도보다 2배 이상의 농도를 가짐; 및
(iii) 상기의 태아를 산자(living offspring)가 되도록 유도함,
이 때, 상기의 산자의 PC2(Polycystin-2) 발현량은 야생형 돼지의 PC2 발현량보다 2배 이하의 발현량을 갖는 것을 특징으로 함,
을 포함하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 제조방법.
As a method for producing a pig in which the PKD2 gene is knocked out,
(i) preparing pig cells in which only one PKD2 gene was knocked out;
- At this time, the pig cells have a monoallelic,
(ii) developing pig cells in which only one PKD2 gene is knocked out above into a fetus under a specific environment;
- At this time, the specific environment
i) an environment having a concentration more than twice the concentration of Caspase-3 or Bcl-2 in the placenta or endometrium during development of wild-type pigs, or
ii) It is implanted in the uterus of a pig and developed into a fetus.
At this time, the placental environment has a concentration of not more than twice the concentration of SOD1 or Catalase in the placenta of wild-type pigs, or the endometrial environment has a concentration of SOD1 or Catalase more than twice the concentration of SOD1 or Catalase in the endometrium of wild-type pigs. having; and
(iii) inducing said fetus to become a living offspring;
At this time, the expression level of PC2 (Polycystin-2) of the live pig is characterized in that it has an expression level of 2 times or less than that of a wild-type pig,
A method for producing a pig in which the PKD2 gene is knocked out, comprising a.
제5 항에 있어서,
상기 하나의 PKD2 유전자만 넉아웃 된 세포를 준비하는 것은
(i) 유전자 조작용 조성물을 야생형 돼지세포에 주입하는 것,
- 이 때, 상기 유전자 조작용 조성물은
i) 적어도 하나 이상의 Cas9 또는 상기 Cas9을 암호화하는 뉴클레오타이드 서열과
ii) 상기 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열의 일부인 서열번호 3 내지 7 중 어느 하나 이상의 서열과 상보적으로 결합하는 sgRNA, 또는 상기 sgRNA를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함함 -; 및
(ii) 상기 야생형 돼지세포가 하나의 PKD2 유전자만 넉아웃 된 세포가 되도록 유도함
을 포함하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Preparing a cell in which only one PKD2 gene is knocked out is
(i) injecting the composition for genetic manipulation into wild-type pig cells;
- At this time, the composition for genetic manipulation
i) at least one Cas9 or a nucleotide sequence encoding said Cas9;
ii) comprising a sgRNA that complementarily binds to any one or more sequences of SEQ ID NOs: 3 to 7, which is a part of the nucleotide sequence of the PKD2 gene, or a nucleotide sequence encoding the sgRNA; and
(ii) induces the wild-type pig cells to become a cell in which only one PKD2 gene is knocked out
A method for producing a pig in which the PKD2 gene is knocked out, comprising a.
제5 항에 있어서,
상기 하나의 PKD2 유전자만 넉아웃 된 세포를 준비하는 것은
(i) 유전자 조작용 조성물을 야생형 돼지세포에 주입하는 것,
- 이 때, 상기 유전자 조작용 조성물은
i) 적어도 하나 이상의 Cas9 또는 상기 Cas9을 암호화하는 뉴클레오타이드 서열과
ii) 상기 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열의 일부인 서열번호 8 내지 12 중 어느 하나 이상의 서열을 포함하는 sgRNA, 또는 상기 sgRNA를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함함 -; 및
(ii) 상기 야생형 돼지세포가 하나의 PKD2 유전자만 넉아웃 된 세포가 되도록 유도함
을 포함하는 PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Preparing a cell in which only one PKD2 gene is knocked out is
(i) injecting the composition for genetic manipulation into wild-type pig cells;
- At this time, the composition for genetic manipulation
i) at least one Cas9 or a nucleotide sequence encoding said Cas9;
ii) a sgRNA comprising any one or more sequences of SEQ ID NOs: 8 to 12 that are part of the nucleotide sequence of the PKD2 gene, or a nucleotide sequence encoding the sgRNA; and
(ii) induces the wild-type pig cells to become a cell in which only one PKD2 gene is knocked out
A method for producing a pig in which the PKD2 gene is knocked out, comprising a.
제5 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포의 미토콘드리아 막전위(mitochondrial membrane potential)는 야생형 세포의 미토콘드리아 막전위보다 낮은 것을 특징으로 하는,
PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 제조방법.
8. The method according to any one of claims 5 to 7,
The PKD2 gene is knocked out cell mitochondrial membrane potential (mitochondrial membrane potential) is characterized in that lower than the mitochondrial membrane potential of the wild-type cell,
A method for producing a pig in which the PKD2 gene is knocked out.
제6 항에 있어서,
상기 sgRNA는 상기 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열의 일부인 서열번호 3과 상보적으로 결합하거나 서열번호 8을 포함하는 것을 특징으로 하는,
PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The sgRNA is characterized in that it complementarily binds to SEQ ID NO: 3, which is a part of the nucleotide sequence of the PKD2 gene, or comprises SEQ ID NO: 8,
A method for producing a pig in which the PKD2 gene is knocked out.
제5 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 PKD2 유전자가 넉아웃 된 세포는 돼지의 섬유아세포(fibroblast)인 것을 특징으로 하는,
PKD2 유전자가 넉아웃 된 돼지의 제조방법.
8. The method according to any one of claims 5 to 7,
The PKD2 gene is knocked out cells, characterized in that the pig fibroblast (fibroblast),
A method for producing a pig in which the PKD2 gene is knocked out.
유전자 조작용 조성물로서,
상기 유전자 조작용 조성물은
i) 적어도 하나 이상의 Cas9 또는 상기 Cas9을 암호화하는 뉴클레오타이드 서열; 및
ii) 돼지의 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열의 일부인 서열번호 3 내지 7 중 어느 하나 이상의 서열과 상보적으로 결합하는 sgRNA, 또는 상기 sgRNA를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는,
유전자 조작용 조성물.
A composition for genetic manipulation, comprising:
The composition for genetic manipulation is
i) at least one Cas9 or a nucleotide sequence encoding said Cas9; and
ii) a sgRNA that complementarily binds to any one or more sequences of SEQ ID NOs: 3 to 7, which is a part of the nucleotide sequence of the pig PKD2 gene, or a nucleotide sequence encoding the sgRNA,
A composition for genetic manipulation.
제11 항에 있어서,
상기 Cas9 또는 sgRNA를 암호화 하는 염기서열은 적어도 하나 이상의 벡터에 인코딩되어 있는 것을 특징으로 하는,
유전자 조작용 조성물.
12. The method of claim 11,
The nucleotide sequence encoding the Cas9 or sgRNA is characterized in that it is encoded in at least one vector,
A composition for genetic manipulation.
제12 항에 있어서,
상기 sgRNA는 상기 PKD2 유전자의 뉴클레오타이드 서열의 일부인 서열번호 3과 상보적으로 결합하거나 서열번호 8 내지 12 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
유전자 조작용 조성물.




13. The method of claim 12,
The sgRNA is characterized in that it complementarily binds to SEQ ID NO: 3, which is a part of the nucleotide sequence of the PKD2 gene, or comprises at least one of SEQ ID NOs: 8 to 12
A composition for genetic manipulation.




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