KR102627332B1 - 인간 epo를 발현하는 유전자 변형된 비-인간 동물 - Google Patents

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Abstract

동물 게놈으로부터 인간 EPO를 발현하는 유전자 변형된 비-인간 동물이 제공된다. 또한 그 비-인간 동물 게놈으로부터 인간 EPO를 발현하는 비-인간 동물의 제조 방법, 및 그 비-인간 동물 게놈으로부터 인간 EPO를 발현하는 비-인간 동물의 사용 방법도 제공된다. 이들 동물 및 방법은 많은 기술분야, 이를테면 예를 들어, 인간 적혈구 생성 및 적혈구 기능의 모델화; 적혈구의 인간 병원체 감염의 모델화; 적혈구 생성 및/또는 적혈구 기능을 조절하는 제제들에 대한, 예컨대 건강하거나 병든 상태에서의 생체 내 스크리닝; 적혈구 또는 적혈구 선구 세포에 독성인 제제들에 대한 생체 내 스크리닝; 적혈구 또는 적혈구 선구 세포에 미치는 독성 제제들의 독성 효과에 대해 방지하거나, 완화시키거나 또는 반전시키는 제제들에 대한 생체 내 스크리닝; 질환 치료법에 대한 개체의 반응성을 예측하기 위한 개체로부터의 적혈구 또는 적혈구 선구 세포의 생체 내 스크리닝에서 사용될 수 있다.

Description

인간 EPO를 발현하는 유전자 변형된 비-인간 동물{GENETICALLY MODIFIED NON-HUMAN ANIMALS EXPRESSING HUMAN EPO}
교차-참조
본 출원은 2014년 5월 19일에 출원된 미국 임시출원 번호 62/000,460의 유익을 주장하며, 상기 출원의 개시내용은 전체적으로 본원에 참조로 포함된다.
기술분야
본 발명은 유전자 변형된 비-인간 동물 분야에 속한다.
유전자 변형된 마우스, 변형되고 이식된 마우스 및 그것들의 인간 질병 모델화에의 사용은 기술분야에서 알려져 있다. 그러나, 오늘날까지, 인간 적혈구 계통의 세포들을 표적으로 하는 병원체에 의한 인간 감염을 모델화하는 유전자 변형 마우스를 제조하는 것은 거의 성공적이지 못하였다. 그런 병원체, 예컨대 플라스모디움 (Plasmodium), 바베시아 (Babesia) 및 타일레리아 (Theileria) 속의 원충들은 인간에서 생명을 위협하는 질병을 유발할 수 있다.
예를 들어, 플라스모디움 속의 원충들은 말라리아를 유발한다. 2010년 동안에, 전세계적으로 총 106개국이 말라리아를 고질적인 것으로 간주하였는데, 33억명의 사람들이 그 질병에 걸릴 위험이 있는 것으로 추정된다. 2010년의 질병 부담은 전세계적으로 2억 1600만개의 사례로 산정되고 655,000명이 사망한 것으로 산정되며, 그 중 86%가 5세 이하의 어린이였다. 현재, 말라리아의 예방과 치료를 위해 약물 및 백신은 여전히 매우 제한된다. 또한, 통상적으로 사용되는 말라리아 치료법에 대한 기생충 내성이 출현하였고 끊임없는 도전으로 나타난다. 그러므로 인간 적혈구를 표적으로 하는 병원체들의 제어 및 치료를 위한 새로운 약물 및 백신의 개발이 매우 시급하다.
많은 이들 병원체들은 실험실 설치류의 적혈구를 감염시키지 않기 때문에, 생체 내 연구들은 관례적으로 설치류 기생충 플라스모디움 베르게이 (Plasmodium berghei) ANKA에 의해 유발된 말라리아의 연구, 또는 다량의 인간 적혈구의 매일 주입에 의해 급성 이식되고 동시에 또는 계속해서 기생충화된 (parasitized) 적혈구의 주입에 의해 감염된 NOD/SCID, NOD/SCID/IL2rgnu11 (NSG) 또는 BXN 마우스의 연구들에 제한되어 왔다 (Angulo-Barturen et al. (2008) A murine model of falciparum-malaria by in vivo selection of competent strains in non-myelodepleted mice engrafted with human erythrocytes. PLoS One 3:e2252; Jimenez -Diaz et al. (2009) Improved murine model of malaria using Plasmodium falciparum competent strains and non-myelodepleted NOD-scid IL2Rgnull mice engrafted with human erythrocytes. Antimicrob Agents Chemother 53:4533-4536; Badell et al. (2000) Human malaria in immunocompromised mice: an in vivo model to study defense mechanisms against Plasmodium falciparum. JEM 192(11): 1653-1660; Moreno et al. (2006) The course of infections and pathology in immunomodulated NOD/LtSz-SCID mice inoculated with Plasmodium falciparum laboratory lines and clinical isolates. Int. J. Parasitol. 36:361-369). 플라스모디움 및 다른 병원체들의 인간에 대한 영향을 연구하기 위하여, 그리고 이들 및 다른 병원체들로 감염된 인간을 치료하고 감염을 방지하는 효능에 대해 백신 및 약물들을 시험하기 위하여, 유전자 변형된 마우스와 같은 비-인간 동물을 가짐으로써 그런 병원체로의 감염에 민감하게 하거나, 또는 관례적인 설치류 모델에서 수행한 것과 같은 감염 전에 동물에 급성으로 이식된 인간 적혈구를 더 잘 지지하게 하는 것이 유용할 것이다.
동물 게놈으로부터 인간 EPO를 발현하는 유전자 변형된 비-인간 동물이 제공된다. 또한 비-인간 동물 게놈으로부터 인간 EPO를 발현하는 비-인간 동물을 제조하는 방법, 및 비-인간 동물 게놈으로부터 인간 EPO를 발현하는 비-인간 동물을 사용하는 방법들이 제공된다. 이들 동물 및 방법은 많은 기술분야, 이를테면 예를 들어, 인간 적혈구 생성 및 적혈구 기능의 모델화; 적혈구의 인간 병원체 감염의 모델화; 적혈구 생성 및/또는 적혈구 기능을 조절하는 제제들에 대한, 예컨대 건강하거나 병든 상태에서의 생체 내 스크리닝; 적혈구 또는 적혈구 선구 세포 (progenitor)에 독성인 제제들에 대한 생체 내 스크리닝; 적혈구 또는 적혈구 선구 세포에 미치는 독성 제제들의 독성 효과에 대해 방지하거나, 완화시키거나 또는 반전시키는 제제들에 대한 생체 내 스크리닝; 질환 치료법에 대한 개체의 반응성을 예측하기 위한 개체로부터의 적혈구 또는 적혈구 선구 세포의 생체 내 스크리닝에서 사용될 수 있다.
발명의 일부 측면으로, 비-인간 동물의 게놈으로부터 인간 EPO를 발현하는 유전자 변형된 비-인간 동물이 제공된다. 다른 말로 표현하면, 비-인간 동물은 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함한다.
일부 구체예에서, 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열은 EPO 유전자 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 일부 구체예에서, EPO 유전자 프로모터는 인간 EPO 프로모터이다. 다른 구체예에서, EPO 프로모터는 내인성이다, 즉 비-인간, EPO 프로모터이다. 특정한 그런 구체예에서, 내인성 EPO 프로모터는 비-인간 동물 EPO 유전자좌에 있다. 다른 말로 표현하면, 특정 구체예에서, 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열은 비-인간 동물 EPO 유전자좌에서 비-인간 동물 EPO 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 일부 그런 구체예에서, 작동 가능한 연결은 비-인간 EPO 유전자좌에서 비-인간 EPO 유전자의 널 돌연변이 (null mutant)를 초래한다.
일부 구체예에서, 대상 (subject) 비-인간 동물은 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 대립 유전자에 대해 이형접합성이다. 다른 구체예에서, 비-인간 동물은 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 대립 유전자에 대해 동형접합성이다.
일부 구체예에서, 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열은 인간 EPO 게놈 코딩 및 비-코딩 서열을 포함한다. 다른 구체예에서, 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열은 인간 EPO cDNA 서열을 포함한다.
일부 구체예에서, 대상 비-인간 동물은 M-csf 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 M-CSF 단백질, Il-3 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 IL-3 단백질, Gm-csf 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 GM-CSF, TPO 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 TPO 단백질 및 Sirpa 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 Sirpa 단백질로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가 인간 단백질을 발현한다. 일부 그런 구체예에서, 프로모터는 해당하는 비-인간 동물 유전자좌에 있는 내인성 비-인간 동물 프로모터이고, 비-인간 동물은 비-인간 유전자에 대해 이형접합성 널 (heterozygous null)이다. 다른 구체예에서, 프로모터는 해당하는 비-인간 동물 유전자좌에 있는 내인성 비-인간 동물 프로모터이고, 비-인간 동물은 비-인간 유전자에 대해 동형접합성 널 (homozygous null)이다. 특정 구체예에서, 비-인간 동물은 인간, 예컨대 인간화된 TPO; 인간, 예컨대 인간화된 IL-3; 인간, 예컨대 인간화된 GM-CSF; 인간, 예컨대 인간화된 EPO; 및 인간, 예컨대 인간화된 Sirpa; 및 그것들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 인간, 예컨대 인간화된 단백질을 발현한다.
일부 구체예에서, 대상 유전자 변형된 비-인간 동물은 해당하는 비-인간 동물 프로모터, 예컨대 Sirpa, IL-3, GM-CSF, M-CSF, TPO 또는 IL-6 프로모터 각각에 작동 가능하게 연결된 인간, 예컨대 인간화된 단백질을 코드화하는 핵산 서열, 예컨대 인간, 예컨대 인간화된 EPO; 인간, 예컨대 인간화된 Sirpa; 인간, 예컨대 인간화된 IL-3; 인간, 예컨대 인간화된 GM-CSF, 인간, 예컨대 인간화된 M-CSF, 인간, 예컨대 인간화된 TPO, 인간, 예컨대 인간화된 IL-6 등을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 게놈을 가지는 마우스이고, 이때 동물은 코드화된 인간 단백질(들) 및 천연 마우스 단백질(들)을 발현한다. 다른 구체예에서, 대상인 유전자 변형된 비-인간 동물은 해당하는 비-인간 동물 프로모터, 예컨대 Sirpa, IL-3, GM-CSF, M-CSF 또는 TPO 프로모터 각각에 작동 가능하게 연결된 인간, 예컨대 인간화된 단백질을 코드화하는 핵산 서열, 예컨대 인간, 예컨대 인간화된 EPO; 인간, 예컨대 인간화된 Sirpa; 인간, 예컨대 인간화된 IL-3; 인간, 예컨대 인간화된 GM-CSF, 인간, 예컨대 인간화된 M-CSF, 인간, 예컨대 인간화된 TPO를 코드화하는 핵산을 포함하는 게놈을 가지는 마우스이고, 이때 동물은 코드화된 인간 단백질(들) 및 천연 마우스 단백질(들)을 발현한다. 그러므로 일부 구체예에서, 유전자 변형된 비-인간 동물은 마우스이고 그 마우스는 본원에 개시된 인간, 예컨대 인간화된 유전자들의 일부 또는 전부에 대해 이형접합성이다. 일부 구체예에서, 유전자 변형된 비-인간 동물은 마우스이고 그 마우스는 본원에 개시된 인간, 예컨대 인간화된 유전자들의 일부 또는 전부에 대해 동형접합성이다.
일부 구체예에서, 대상 비-인간 동물은 내인성 면역 체계에 대해 면역결핍성이다. 일부 그런 구체예에서, 면역결핍은 Rag2 및 IL2rg 중 하나 또는 둘 다에 대한 결핍에 의해 유발된다.
일부 구체예에서, 대상 유전자 변형된 면역결핍성 비-인간 동물은 추가로 인간 조혈 세포의 이식을 포함한다. 일부 그런 구체예에서, 인간 조혈 세포는 인간 CD34-포지티브 세포, 인간 조혈 줄기세포, 인간 골수성 전구 세포, 인간 적혈구계 전구 세포, 인간 골수 세포, 인간 수지상 세포, 인간 단핵 세포, 인간 과립구, 인간 적혈구, 인간 호중구, 인간 비만 세포, 인간 흉선 세포 및 인간 B 림프구로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 세포를 포함한다.
본원의 작업 실시예에서 증명된 것과 같이, 내인성 유전자좌에서 EPO 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 인간 조혈 세포-이식된 유전자 변형된 면역결핍 비-인간 동물은, 인간 EPO를 발현하지 않는 대조 마우스들과 비교하여 골수에서 고수준의 인간 적혈구 생성 및 골수에서 적혈구 계통의 인간 세포들의 2 내지 5-배 증가를 증명한다. 일부 구체예에서, 내인성 유전자좌에서 EPO 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 인간 조혈 세포-이식된 유전자 변형된 면역결핍 비-인간 동물은, 인간 EPO를 발현하지 않는 대조 마우스들과 비교하여 골수에서 고수준의 인간 적혈구 생성 및 골수에서 적혈구 계통의 인간 세포들의 약 2 내지 약 10-배 증가, 예컨대 인간 EPO를 발현하지 않는 대조 마우스들과 비교하여 골수에서 고수준의 인간 적혈구 생성 및 골수에서 적혈구 계통의 인간 세포들의 약 2배, 약 3배, 약 4배, 약 5배, 약 6배, 약 7배, 약 8배, 약 9배 또는 약 10배 증가를 증명한다. 예를 들면, 일부 구체예에서, 대상인 이식된, 유전자 변형된 면역결핍 동물은 적혈구 세포 (CD235+)의 20% 이상이 인간 적혈구 세포인 골수를 포함한다. 일부 구체예에서, 대상인 이식된, 유전자 변형된 면역결핍 동물은 적혈구 세포 (CD235+)의 약 10%보다 많은, 예컨대 약 20%보다 많은, 약 30%보다 많은, 약 40%보다 많은 또는 약 50%보다 많은 세포가 인간 적혈구 세포인 골수를 포함한다.
일부 그런 구체예에서, 대상 유전자 변형된 동물은 비-인간 동물 EPO 유전자좌에서 비-인간 동물 EPO 프로모터에 작동가능하게 연결된 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산, 비-인간 동물 TPO 유전자좌에서 비-인간 동물 TPO 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 TPO 단백질을 코드화하는 핵산, 비-인간 동물 Il-3 유전자좌에서 비-인간 동물 Il-3 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 Il-3 단백질을 코드화하는 핵산, 비-인간 동물 GM-CSF 유전자좌에서 비-인간 동물 GM-CSF 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 GM-CSF 단백질을 코드화하는 핵산 및 비-인간 동물 M-CSF 유전자좌에서 비-인간 동물 M-CSF 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 M-CSF 단백질을 코드화하는 핵산을 포함하는 면역결핍 마우스, 예를 들면 Rag2-/-IL2rgy/-Tpoh/hMcsfh/hIl3h/hGmcsfh/hEpoh/h ("MITER-G") 마우스이다.
일부 그런 구체예에서, 대상 유전자 변형된 동물은 비-인간 동물 EPO 유전자좌에서 비-인간 동물 EPO 프로모터에 작동가능하게 연결된 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산, 비-인간 동물 TPO 유전자좌에서 비-인간 동물 TPO 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 TPO 단백질을 코드화하는 핵산, 비-인간 동물 Il-3 유전자좌에서 비-인간 동물 Il-3 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 Il-3 단백질을 코드화하는 핵산, 비-인간 동물 GM-CSF 유전자좌에서 비-인간 동물 GM-CSF 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 GM-CSF 단백질을 코드화하는 핵산, 비-인간 동물 M-CSF 유전자좌에서 비-인간 동물 M-CSF 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 M-CSF 단백질을 코드화하는 핵산 및 비-인간 동물 게놈에 무작위로 통합된 비-인간 동물 SIRPa 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 SIRPa 단백질을 코드화하는 핵산을 포함하는 면역결핍 마우스, 예를 들면 Rag2-/-IL2rgy/-Tpoh/hMcsfh/hIl3h/hGmcsfh/hEpoh/hhSIRPα+ ("MISTER-G") 마우스이다. 다른 그런 구체예에서, 인간, 예컨대 인간화된 SIRPa 단백질을 코드화하는 핵산은 비-인간 동물 유전자좌에서 비-인간 동물 SIRPa 프로모터에 작동 가능하게 연결되고, 예를 들면 Rag2-/-IL2rgy/-Tpoh/hMcsfh/hIl3h/hGmcsfh/hEpoh/hSIRPαh/h ("SupER-G") 마우스이다.
일부 그런 구체예에서, 대상 유전자 변형된 동물은 비-인간 동물 EPO 유전자좌에서 비-인간 동물 EPO 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 (즉 마우스는 인간 EPO에 대해 이형접합성임), 비-인간 동물 SIRPa 유전자좌에서 비-인간 동물 SIRPa 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간, 예컨대 인간화된 SIRPa 단백질을 코드화하는 핵산, 비-인간 동물 TPO 유전자좌에서 비-인간 동물 TPO 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 TPO 단백질을 코드화하는 핵산 및 비-인간 동물 GM-CSF 유전자좌에서 비-인간 동물 GM-CSF 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 GM-CSF 단백질을 코드화하는 핵산 중 한 대립 유전자를 포함하는 면역결핍 마우스, 예를 들면 Rag2-/-IL2rgy/-Tpoh/hIl3h/hGm-csfh/hEpoh/mSIRPαh/h ("TIES") 마우스이다.
일부 구체예에서, 내인성 유전자좌에서 EPO 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 인간 조혈 세포-이식된 유전자 변형된 면역결핍 비-인간 동물은 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열의 단지 하나만의 복사물을 포함할 때, 및 내인성 M-csf를 포함할 때 더 나은 생존율과 인간 적혈구로의 이식을 나타낼 수 있다. 이것은 녹-인 (knock-in)으로 인간 M-CSF에 의해 지지된 고수준의 인간 골수세포 이식이 마우스 적혈구의 파괴를 초래하고, 계속해서 이식된 마우스의 빈혈증 및 사망을 유발하기 때문이다. 또한, 인간 EPO 대립 유전자에 대한 이형접합성은 생식력, 발달상의 능력 및 생존력을 인간 EPO에 대해 동형접합성인 마우스 및 마우스 EPO에 대해 무효한 마우스보다 월등하게 개선시킨다. 예를 들면, 일부 구체예에서, 대상인 이식된, 유전자 변형된 면역손상된 동물은 본질적으로 EPO를 발현하는 마우스, 예컨대 유전자 도입 마우스 또는 인간 EPO의 두 개의 복사물을 포함하는 마우스, 예컨대 EPO보다 월등한 개선된 생존력을 증명한다. 일부 그런 구체예에서, 유전자 변형된 면역결핍 비-인간 동물은 TIES 마우스 (Rag2-/-IL2rgy/-Tpoh/hIl3h/hGm-csfh/hEpoh/mSIRPαh/h )이다.
일부 구체예에서, 클로드로네이트 리포솜이 주입된 인간 조혈 세포-이식된 유전자 변형된 면역결핍 비-인간 동물들은 주입되지 않은 동물들과 비교하여 말초혈에서 인간 적혈구 (CD235+)의 수의 1000-배 증가를 보인다. 일부 구체예에서, 클로드로네이트 리포솜이 주입된 인간 조혈 세포-이식된 유전자 변형된 면역결핍 비-인간 동물들은 주입되지 않은 동물들과 비교하여 말초혈에서 인간 적혈구 (CD235+)의 수의 약 10배 이상, 약 50배 이상, 약 100-배 이상, 약 500배 이상 또는 약 1000-배 이상의 증가를 보인다. 이들 인간 적혈구 세포에서, 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상 또는 50% 이상이 망상적혈구 (적혈구 전구체, CD71+)일 수 있다. 예를 들면, 일부 구체예에서, 대상인 이식된, 유전자 변형된 면역결핍 동물은 1% 이상, 예컨대 5% 이상 또는 10% 이상의 적혈구 세포 (CD235+)가 인간 적혈구 세포이고, 10%보다 많은, 예컨대 20%보다 많은, 30%보다 많은, 40%보다 많은 또는 50%보다 많은 인간 적혈구 세포가 인간 망상적혈구 (CD71+)인 말초혈을 포함한다. 일부 그런 구체예에서, 대상인 이식된 유전자 변형된 면역결핍 비-인간 동물은 MISTER-G 마우스, SupER-G 마우스 또는 TIES 마우스이다.
일부 구체예에서, 비-인간 동물은 적혈구 계통의 인간 세포들을 표적으로 하는 병원체로의 감염을 추가로 포함한다. 일부 그런 구체예에서, 병원체는 플라스모디움 종, 바베시아 종 및 테일레리 종으로부터 선택된다. 일부 구체예에서, 감염은 비-인간 동물로 기생충을 주입함으로써 유발된다. 일부 구체예에서, 감염은 기생충화된 인간 적혈구 세포를 비-인간 동물에 주입함으로써 유발된다. 일부 구체예에서, 감염은 기생충화된 인간 적혈구 세포 및 건강한 인간 적혈구 세포를 비-인간 동물에 주입함으로써 유발된다.
발명의 일부 측면으로, 적혈구 계통의 인간 세포들을 표적으로 하는 병원체에 의한 감염을 억제하는 제제를 확인하는 방법들이 제공된다.
일부 구체예에서, 그 방법은 후보 제제를 유전자 변형된 비-인간 동물에 투여하는 단계, 이때 동물은 EPO 유전자 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열, 비-인간 동물에서 면역결핍증을 초래하는 하나 이상의 유전자 돌연변이, 인간 조혈 세포의 이식 및 적혈구 계통의 인간 세포들을 표적으로 하는 병원체에 의한 감염을 포함하고; 및 그 제제가 병원체-감염된 비-인간 동물에서 병원체의 양을 감소시키는 지를 측정하는 단계를 포함한다.
일부 구체예에서, 방법은 EPO 유전자 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 인간 조혈 세포-이식된, 유전자 변형된 면역결핍 비-인간 동물을 클로드로네이트와 접촉시키는 단계; 클로드로네이트-접촉된 비-인간 동물에 후보 제제를 투여하는 단계; 유전자 변형된 비-인간 동물에 기생충화된 망상적혈구 또는 적혈구를 주입하는 단계; 및 제제가 비-인간 동물의 인간 망상적혈구 및/또는 적혈구의 감염을 방지하는 지를 측정하는 단계를 포함한다.
일부 구체예에서, 병원체는 플라스모디움 종, 바베시아 종 및 테일레리 종으로부터 선택된다. 일부 그런 구체예에서, 병원체는 플라스모디움 팔시파룸 (P. falciparum) 및 플라스모디움 비박스 (P. vivax)로부터 선택된다. 일부 구체예에서, 비-인간 동물은 포유류이다. 일부 그런 구체예에서, 포유류는 설치류이다. 특정한 그런 구체예에서, 설치류는 마우스이다.
발명의 일부 측면으로, 인간 EPO를 발현하는 마우스의 제조 방법이 제공된다. 일부 구체예에서, 그 방법은 마우스 다능 줄기세포를 EPO 프로모터 서열에 작동 가능하게 연결된 인간 EPO 단백질 또는 그것의 단편에 대한 코딩 서열을 포함하는 핵산 서열과 접촉시키는 단계, 이때 코딩 서열 및 EPO 프로모터 서열은 내인성 마우스 EPO 유전자좌에 상동하는 서열들이 양옆에 있는 카세트를 형성하고; 다능 줄기세포를 상동 재조합에 의하여 내인성 마우스 EPO 유전자좌에서 마우스 게놈 안으로의 핵산 서열의 통합을 촉진하는 조건하에서 배양하는 단계; 및 마우스 다능 줄기세포로부터 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 마우스를 제조하는 단계를 포함한다.
일부 구체예에서, 마우스 다능 줄기세포는 배아 줄기 (ES) 세포 또는 유도된 다능 줄기 (iPS) 세포이다. 일부 구체예에서, 마우스 다능 줄기세포는 Rag2 및/또는 IL2rg가 결핍되어 있다. 일부 구체예에서, EPO 프로모터 서열은 인간 EPO 프로모터에 대한 서열이다. 다른 구체예에서, EPO 프로모터 서열은 내인성 비-인간 EPO 프로모터에 대한 서열이다. 일부 구체예에서, 통합은 비-인간 EPO 유전자좌에서 비-인간 EPO 유전자의 대체를 초래한다. 일부 구체예에서, 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열은 인간 EPO 게놈 코딩 및 비-코딩 서열을 포함한다. 일부 구체예에서, 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열은 인간 EPO cDNA 서열을 포함한다.
발명의 일부 측면으로 인간 EPO 단백질을 발현하고 인간 조혈 시스템을 포함하는 마우스의 제조 방법이 제공된다. 일부 구체예에서, 그 방법은 본 개시내용의 방법에 의해 제조된 유전자 변형된 면역결핍 마우스에 인간 조혈 선구 세포를 포함하는 세포들의 집단을 이식하는 단계를 포함한다. 일부 구체예에서, 이식은 꼬리-정맥 주입, 태아 간 주입 또는 안와 뒤쪽 주입을 포함한다. 일부 구체예에서, 유전자 변형된 면역결핍 마우스는 이식 전에 아치사량으로 (sublethally) 방사선 조사를 받는다. 일부 구체예에서, 이식된 인간 조혈 선구 세포는 CD34+ 세포이다. 일부 구체예에서, 인간 조혈 선구 세포는 태아 간, 성인 골수 또는 제대혈로부터 유래된다.
발명의 일부 측면으로, 적혈구 계통의 인간 세포들을 표적으로 하는 인간 병원체로 감염된 마우스의 제조 방법이 제공된다. 일부 구체예에서, 그 방법은 본 개시된 방법에 따르는 인간 EPO 단백질을 발현하고 인간 조혈 시스템을 포함하는 마우스를 제조하는 단계, 이식된 마우스를 클로드로네이트로 주입하는 단계, 및 클로드로네이트-주입된 마우스를 기생충화된 인간 적혈구 (PRBC)로 주입하는 단계를 포함한다. 일부 구체예에서, 그 방법은 추가로 마우스에 건강한 인간 적혈구를 주입하는 단계를 포함한다. 일부 구체예에서, 기생충은 플라스모디움 종, 바베시아 종 및 테일레리 종으로부터 선택된다. 특정 구체예에서, 플라스모디움 종은 플라스모디움 팔시파룸 및 플라스모디움 비박스로부터 선택된다.
발명은 첨부되는 도면과 함께 읽을 때 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 통상적인 실시예 따르면, 도면의 다양한 특징들은 일정 비율은 아니다. 대조적으로, 다양한 특징들의 크기는 명확하게 하기 위해 임의로 확대되거나 감소된다. 도면에는 다음의 특징들이 포함된다.
도 1은 마우스 Epo (SEQ ID NO:2) 대 인간 EPO (SEQ ID NO:4)의 단백질 일렬 배열을 도시한다. 밑줄친 잔기들은 종 (species) 사이에서 보존된 잔기들이다.
도 2는 인간 EPO를 코드화하는 핵산 서열의 녹-인 전과 후의 야생형 마우스 EPO 유전자좌의 도식을 도시한다.
도 3은 인간 EPO 녹-인 대립 유전자의 도식을 도시한다.
도 4는 인간화된 Sirpa를 코드화하는 핵산 서열의 녹-인 전 (위) 및 후 (아래)의 야생형 마우스 Sirpa 유전자좌의 도식을 도시한다.
도 5의 패널 A 및 B는 HSC-이식된 마우스에서 인간 적혈구계 세포들의 빈도를 도시한다. (패널 A) 마우스 EPO 유전자좌로부터 발현된 인간 EPO ("hEPO+") 및/또는 마우스 게놈으로의 무작위 통합체로서 발현된 인간 SIRPa ("hSIRPa+")의 표시된 조합을 포함하는 Rag2-/-Il2rg-/-Tpoh/hIL3h/hGmcsfh/hMcsfh/h 마우스 ("MITRG 마우스")로의 HSC 이식 후 6 내지 8주 후의 골수의 인간 CD235a+ 적혈구 이식편. (패널 B) Rag2-/-Il2rgnullTpoh/hMcsfh/hIl3h/hGmcsfh/hEpoh/hSIRPαh/h ("SupER-G") 마우스 대 Rag2-/-Il2rgnullTpoh/hIl3h/hGmcsfh/hSIRPαh/h ("RGSKI-TI") 대조 마우스로의 HSC 이식 후 6 내지 8주 후 hEPO의 존재 대 부재시의 말초혈 중의 인간 CD235a+ 적혈구의 빈도.
도 6의 패널 A 및 B는 클로드로네이트 처리가 HSC-이식된 마우스에서 순환하는 인간 적혈구 세포 및 망상적혈구를 증가시키는 것을 증명한다. HSC-이식 7주 후, SupER-G 마우스는 연속해서 3 내지 5일 동안 매일 안와 뒤쪽에 50 μ1의 크로드로네이트 리포솜으로 처리되었다. 말초혈 중의 인간 CD235+ 세포들 (적혈구 및 망상적혈구)의 빈도 (패널 A) 및 CD235+/CD71+ 세포 (망상적혈구) (패널 B)를 FACS에 의해 측정하였다. 패널 B: 클로드로네이트로의 처리 후 3마리의 상이한 마우스.
도 7의 패널 A 내지 C는 이식된 마우스로부터 생성된 인간 RBC가 플라스모디움 팔시파룸 감염에 대해 민감해지는 방법을 도시한다. SupER-G 마우스에 태아 간 또는 성인 HSC가 이식되었다. 이식 후 7주 후에, 마우스들은 매일 안와 뒤쪽에 50 μ1의 클로드로네이트 리포솜으로 3일 동안 연속적으로 처리된 후 혈액이 수집되었다. 그런 다음 혈액 샘플은 정제된 플라스모디움 팔시파룸 3D7 혈액 단계 기생충 감염된 RBC (99% 순도)와 함께 공동배양되었다. 새로운 인간 RBC가 감염 후 48시간 후에 배양에 첨가되었고, 감염 배양은 추가로 10일 동안 유지되었다. 기생충혈증을 정량하기 위하여 김자 염색 및 정량 PCR이 수행되었다. 인간 RBC 대조표준: 인간 RBC; 마우스 RBC 대조표준: 이식되지 않은 마우스로부터의 RBC; 마우스 RBC 스파이크된 대조표준: 0.1% hBRC로 스파이크된 이식되지 않은 마우스로부터의 RBC. 패널 A에서, 적색: 항-인간 Band3; 파란색: Hoecst. 패널 C에서, 위에서 아래로 열거된 범례 식별자는 좌에서 우로의 막대 그래프에 해당한다.
도 8은 클로드로네이트가 없을 때 마우스 말초혈에서의 인간 RBC의 파괴를 도시한다. 이식되지 않은 마우스들은 클로드로네이트 또는 PBS로 처리되었다. 클로드로네이트 처리를 위해, 마우스들은 매일 안와 뒤쪽에 50 μ1의 클로드로네이트가 연속적으로 3일 동안 주입되었다. PBS 처리를 위해서, 500 μ1의 PBS 만 전달되었고 1시간 후에 인간 RBC가 주입되었다. 인간 RBC는 사전-처리된 마우스에 주입되었고 말초혈은 표시된 시점에 수집되었다. 클로드로네이트 및 PBS 곡선이 도시된다.
동물 게놈으로부터 인간 EPO를 발현하는 유전자 변형된 비-인간 동물이 제공된다. 또한 동물 게놈으로부터 인간 EPO를 발현하는 비-인간 동물을 제조하는 방법 및 동물 게놈으로부터 인간 EPO를 발현하는 비-인간 동물의 사용 방법도 제공된다. 이들 동물 및 방법은 많은 기술분야, 이를테면 예를 들어, 인간 적혈구 생성 및 적혈구 기능의 모델화; 적혈구의 인간 병원체 감염의 모델화; 적혈구 생성 및/또는 적혈구 기능을 조절하는 제제들에 대한, 예컨대 건강하거나 병든 상태에서의 생체 내 스크리닝; 적혈구 또는 적혈구 선구 세포 (progenitor)에 독성인 제제들에 대한 생체 내 스크리닝; 적혈구 또는 적혈구 선구 세포에 미치는 독성 제제들의 독성 효과에 대해 방지하거나, 완화시키거나 또는 반전시키는 제제들에 대한 생체 내 스크리닝; 질환 치료법에 대한 개체의 반응성을 예측하기 위한 개체로부터의 적혈구 또는 적혈구 선구 세포의 생체 내 스크리닝에서 사용될 수 있다. 발명의 이들 및 다른 목적, 장점 및 특징들은 아래에서 보다 온전하게 기술되는 조성물 및 방법의 상세한 설명을 읽을 때에 기술분야의 숙련자들에게 명백해질 것이다.
본 발명의 방법 및 조성물을 기술하기 전에, 본 발명은 기술되는 특정 방법 또는 조성물에 한정되지 않는데 그 자체로서 당연히 달라질 수 있기 때문임이 인지되어야 한다. 또한 본원에 사용된 기술은 단지 특정 구체예들을 기술할 목적에 대해서이며, 제한하려는 의도가 아닌데, 왜냐하면 본 발명의 범주는 첨부되는 청구범위에 의해서만 제한될 것이기 때문임이 인지되어야 한다. 발명은 논의된 특별한 구체예들에 한정되지 않을뿐 아니라, 허락된 청구범위에 의해 기술된다.
다양한 값이 제공되는 경우, 그 범위의 상한선과 하한선 사이의 각각의 사이값들은 하한 단위의 1/10까지, 맥락이 분명하게 다르게 표시하지 않는 한, 역시 구체적으로 개시된다. 표시된 범위의 어떠한 표시된 값 또는 사이의 값과 그 표시된 범위의 어떠한 다른 표시된 또는 사이의 값 사이의 각각의 보다 작은 범위는 발명에 포함된다. 이들 더 작은 범위의 상한선 및 하한선은 독립적으로 그 범위에 포함되거나 배제될 수 있고, 어느 한 쪽 또는 양쪽의 한계가 더 작은 범위에 포함되거나 양쪽 다 포함되지 않는 경우의 각각의 범위 또한 발명에 포함되며, 표시된 범위의 어떠한 특정하게 배제된 한계가 될 수 있다. 표시된 범위가 한 쪽 또는 양쪽 한계를 포함하는 경우, 그렇게 포함된 한계의 어느 한 쪽 또는 양쪽을 모두 배제한 범위 또한 발명에 포함된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본원에서 사용된 모든 기술적이고 과학적인 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자에 의해 통상적으로 인지되는 것과 같은 의미를 가진다. 비록 본원에 기술된 것들과 유사하거나 동등한 어떠한 방법 및 물질들이 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 일부의 가능하고 바람직한 방법 및 물질들을 이제 기술하기로 한다. 본원에서 언급되는 모든 출판물은 그 출판물과 함께 인용되는 방법 및/또는 물질들을 개시하고 기술하기 위하여 본원에 참조로 포함된다. 본 개시내용은 포함된 출판물의 어떠한 개시내용을 모순되는 정도로까지 대체한다.
본 개시내용을 읽을 때에 기술분야의 숙련자들에게 명백해질 것과 같이, 본원에서 기술되고 예시된 개별적인 구체예들은 각각 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어나지 않으면서 다른 여러 구체예들 중 어느 것의 특징들과 쉽게 구별되거나 조합될 수 있는 별개의 성분들 및 특징들을 가진다. 어떠한 인용된 방법이든 인용된 사건의 순서대로 또는 논리적으로 가능한 어떠한 다른 순서로 수행될 수 있다.
본원에서 및 첨부되는 청구범위에서 사용되는 것과 같이, 단일한 대상을 나타내는 형태의 단어들은 맥락이 분명하게 다른 것을 나타내지 않는 한, 다수의 지시대상을 포함하는 것이 주지되어야 한다. 그러므로 예를 들어, "세포"에 대한 언급은 다수의 그런 세포들을 포함하고, "펩티드"에 대한 언급은 하나 이상의 펩티드 및 그것의 동등물, 예컨대 기술분야의 숙련자들에게 공지되어 있는 폴리펩티드를 포함하며, 그런 식이다.
본원에서 논의된 출판물들은 본 출원의 출원일 전의 개시내용에 대해 단독으로 제공된다. 본원에는 본 발명이 선행 발명에 의하여 그런 출판물보다 앞선 것으로 인정받지 않는 것을 승인한 것으로서 간주될 만한 것이 없다. 나아가, 제공된 공개 일들은 독립적으로 확인받을 필요가 있는 실제 공개일과 다를 수 있다.
유전자 변형된 비-인간 동물
발명의 한 측면으로, 게놈으로부터 하나 이상의 인간 단백질을 발현하도록 유전자 변형된 비-인간 동물이 제공된다. 발명의 일부 측면에서, 인간 단백질은 인간 에리트로포이에틴 (hEPO) 단백질 (SEQ ID NO:4)이다. 다른 말로 하면, 유전자 변형된 비-인간 동물은 그것의 게놈에 인간 EPO (hEPO) 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함한다. 예를 들어, 비-인간 동물은 그것의 게놈에 인간 EPO 게놈 코딩 및 비-코딩 서열, 예컨대 염색체 7의 서열, 뉴클레오티드 100318423-100321323 또는 그것의 부분을 포함하는 핵산 서열을 포함할 수 있다. 다르게는, 비-인간 동물은 그것의 게놈에 인간 EPO cDNA 서열 (SEQ ID NO:3) 또는 그것의 부분을 포함하는 핵산 서열을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 비-인간 동물은 추가로 유전자 변형되어서 비-인간 동물의 게놈으로부터 하나 이상의 추가의 인간 단백질을 발현한다. 일부 그런 구체예에서, 이들 하나 이상의 추가의 인간 단백질은 인간 조혈 세포 발달 및/또는 기능을 촉진하는 인간 단백질, 예를 들면 인간 신호-조절 단백질 알파 (hSIRPa) 단백질 (NCBI Gene ID: 140885, GenBank 승인 번호 NM_080792.2, NM _001040022.1, NM_001040023.1), 인간 인터류킨 3 (hIL-3) 단백질 (NCBI Gene ID: 3562, GenBank 승인 번호 NM_000588.3), 인간 콜로니 자극 인자 2 (과립구-대식세포) (hGM-CSF) 단백질 (NCBI Gene ID: 1437, GenBank 승인 번호 NM_000758.3), 인간 콜로니 자극 인자 1 (대식세포) (hM-CSF) 단백질 (NCBI Gene ID: 1435, GenBank 승인 번호 NM_000757.5, NM_172210.2, NM_172211.3 및 NM_172212.2), 인간 트롬보포이에틴 (hTPO) 단백질 (NCBI Gene ID: 7066, GenBank 승인 번호 NM_000460.3, NM_001177597.2, NM_001177598.2, NM_001289997.1, NM_001290003.1, NM_001290022.1, NM_001290026.1, NM_001290027.1, NM_001290027.1), 인간 인터류킨 6 (hIL6) 단백질 (NCBI Gene ID: 3569, GenBank 승인 번호 NM_000600.3), 등이다.
숙련된 기술자들은 "야생형" 또는 "천연" 인간 핵산 및 단백질에 더불어, 용어 "인간 핵산" 및 "인간 단백질"이 또한 야생형 인간 핵산 및 단백질의 변이체들을 포함한다는 것을 인지할 것이다. 본원에서 사용되는 용어 "변이체"는 인간 폴리펩티드 또는 핵산 서열의 분리된 자연 발생적 유전자 돌연변이 또는 인간 폴리펩티드 또는 핵산 서열의 재조합적으로 제조된 변이체 중 어느 하나를 정의하며, 이것들은 각각 해당하는 야생형 인간 핵산 또는 폴리펩티드 서열에 비교하여 하나 이상의 돌연변이를 함유한다. 예를 들어, 그런 돌연변이는 하나 이상의 아미노산 치환, 첨가, 및/또는 결실일 수 있다. 용어 "변이체"는 또한 인간 상동체 및 오르토로그 (orthologue)를 포함한다. 일부 구체예에서, 본 발명의 변이 폴리펩티드는 야생형 인간 폴리펩티드에 대해 70% 이상의 동일성, 예컨대 75%, 80% 또는 85% 이상의 동일성, 예를 들면 야생형 인간 폴리펩티드에 대해 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% 또는 99%의 동일성을 가진다.
두 서열 사이의 % 동일성은 기술분야의 어떠한 편리한 기법을 사용하여, 예를 들면 예컨대 대중적으로 활용할 수 있는 소프트웨어를 사용하여 서열들을 일렬배열함으로써 측정될 수 있다. 돌연변이는 표준 분자생물학 기법, 예컨대 부위-특정 돌연변이생성, PCR-중재 돌연변이생성, 방향성 진화 등을 사용하여 도입될 수 있다. 기술분야의 숙련자는 하나 이상의 핵산 치환이 아미노산 서열을 변경시키지 않으면서 도입될 수 있고, 하나 이상의 아미노산 돌연변이가 인간 단백질의 기능적 특성들을 변경시키지 않으면서 도입될 수 있음을 인지할 것이다.
인간 단백질 변이체를 생성하기 위하여 인간 단백질에 보존성 아미노산 치환이 만들어질 수 있다. 보존성 아미노산 치환이란 한 아미노산이 유사한 특징들을 가지는 다른 아미노산에 대해 기술-인지된 치환을 의미한다. 예를 들어, 각 아미노산은 다음 특징들: 양전기성, 음전기성, 지방족, 방향족, 극성, 소수성 및 친수성 중 한 가지 이상을 가지는 것으로 기술될 수 있다. 보존성 치환은 명시된 구조적 또는 기능적 특징을 가지는 한 아미노산이 동일한 특징을 가지는 다른 아미노산에 대해 치환되는 것이다. 산성 아미노산은 아스파테이트, 글루타메이트를 포함하고; 염기성 아미노산은 히스티딘, 라이신, 아르기닌을 포함하며; 지방족 아미노산은 아이소로이신, 로이신 및 발린을 포함하고; 방향족 아미노산은 페닐알라닌, 글리신, 타이로신 및 트립토판을 포함하며; 극성 아미노산은 아스파테이트, 글루타메이트, 히스티딘, 라이신, 아스파라긴, 글루타민, 아르기닌, 세린, 트레오닌 및 타이로신을 포함하고; 소수성 아미노산은 알라닌, 시스테인, 페닐알라닌, 글리신, 아이소로이신, 로이신, 메티오닌, 프롤린, 발린 및 트립토판을 포함하며; 보존성 치환은 각 군 내에 있는 아미노산들 중에서의 치환을 포함한다. 아미노산은 또한 상대적 크기의 관점에서 기술될 수 있는데, 알라닌, 시스테인, 아스파테이트, 글리신, 아스파라긴, 프롤린, 트레오닌, 세린, 발린은 모두 전형적으로 작은 것으로 여겨진다.
인간 변이체들은 합성 아미노산 유사체, 아미노산 유도체 및/또는 비-표준 아미노산을 포함할 수 있고, 예를 들면, 제한 없이, 알파-아미노부티르산, 시트룰린, 카나바닌, 시아노알라닌, 다이아미노부티르산, 다이아미노피멜산, 다이하이드록시페닐알라닌, 젠콜산, 호모아르기닌, 하이드록시프롤린, 노르로이신, 노르발린, 3-포스포세린, 호모세린, 5-하이드록시트립토판, 1-메틸히스티딘, 메틸히스티딘 및 오르니틴을 들 수 있다.
인간 변이체들은 전형적으로 야생형 인간 단백질을 코드화하는 핵산과 고도의 동일성을 가지는 핵산에 의해 코드화될 것이다. 일부 구체예에서, 인간 변이체를 코드화하는 핵산의 상보물은 고도의 엄격한 조건하에서 야생형 인간을 코드화하는 핵산과 특이적으로 하이브리드를 형성한다. 인간 변이체를 코드화하는 핵산은 잘 알려져 있는 방법론을 사용하여 분리되거나 재조합적으로 또는 합성에 의해 생성될 수 있다.
"야생형" 또는 "천연" 인간 단백질 및 그것들의 "변이체"에 더불어, 본원에서, 예컨대 "인간 EPO 단백질 (hEPO)", "인간 SIRPa 단백질 (hSIRPa)", "인간 IL-3 단백질 (hIL-3)", "인간 GM-CSF 단백질 (hGM-CSF)", "인간 M-CSF 단백질 (hM-CSF)", "인간 TPO 단백질 (hTPO)" 및 "인간 IL-6 단백질 (hIL-6)"에 사용되는 용어 "인간 단백질"은 야생형 인간 단백질 (또는 그것의 변이체)의 하나 이상의 단편을 포함하고 야생형 인간 단백질의 하나 이상의 기능, 예컨대 하나 이상의 신호화 및/또는 수용체 기능을 보유한 융합 단백질, 즉 키메라 단백질을 포함한다. 야생형 인간 단백질 (또는 그것의 변이체)의 하나 이상의 단편을 포함하는, 예컨대 하나 이상의 비-인간 펩티드 또는 폴리펩티드와 조합된 융합 단백질은 또한 본원에서 "인간화된 단백질"로 언급될 수 있다. 그러므로, 예를 들어 야생형 마우스 SIRPa 단백질의 신호화 도메인과 융합된 야생형 인간 SIRPa 단백질의 세포외 도메인의 아미노산 서열을 포함하는 단백질은 용어 "인간 SIRPa 단백질"에 포함된다.
그러므로, 인간 단백질을 코드화하는 핵산 서열은 인간 단백질, 예컨대 야생형 인간 단백질, 야생형 인간 단백질의 변이체, 야생형 인간 단백질의 하나 이상의 기능, 예컨대 하나 이상의 신호화 및/또는 수용체 기능을 보유하는 야생형 인간 단백질 (또는 그것의 변이체)의 단편, 또는 야생형 인간 단백질 (또는 그것의 변이체)의 하나 이상의 단편을 포함하고 야생형 인간 단백질의 하나 이상의 기능, 예컨대 하나 이상의 신호화 및/또는 수용체 기능을 보유한 융합 단백질, 예컨대 키메라 단백질에 대한 코딩 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드이다.
전형적으로, 본 개시내용의 유전자 변형된 동물에서, 인간 단백질, 예컨대 hEPO 단백질, hSIRPa 단백질, hIL-3 단백질, hGM-CSG 단백질, hM-CSF 단백질, hM-CSF 단백질, hTPO 단백질, hIL-6 단백질 등을 코드화하는 핵산은 하나 이상의 DNA 조절 요소들에 작동 가능하게 연결된다. DNA 조절 요소들은 숙주 세포에서 코딩 서열의 발현을 제공 및/또는 조절하는 전사 및 번역 제어 서열, 예컨대 프로모터, 인핸서, 폴리아데닐화 신호, 터미네이터 등을 포함한다. 예를 들어, "프로모터" 또는 "프로모터 서열"은 세포에서 RNA 중합효소를 결합할 수 있고 하류 (3' 방향) 코딩 서열의 전사를 시작할 수 있는 DNA 조절 영역을 말한다. 프로모터 서열은 전사 시작 부위에 의해 그것의 3' 말단에서 결합되고 바탕값 이상의 검출 가능한 수준으로 전사를 시작하기 위해 필요한 최소 수의 염기 또는 요소들을 포함하기 위해 상류로 (5' 방향) 뻗어있다. 프로모터 서열 내에는 전사 시작 부위뿐 아니라, RNA 중합효소의 결합을 책임지는 단백질 결합 도메인들도 있을 것이다. 진핵세포 프로모터는, 항상 그런 것은 아니지만, "TATA" 박스 및 "CAT" 박스를 함유할 것이다. 특히 본 개시내용에 대해 흥미로운 것은, 해당하는 내인성 단백질로 관찰될 수 있을 것과 같이, 동일한 공간적 및 일시적 발현 패턴으로, 즉 동일한 세포 및 조직에서 및 동시에 인간 단백질의 전사를 촉진하는 DNA 조절 요소, 예컨대 프로모터이다.
일부 구체예에서, 예를 들어, 인간 프로모터가 비-인간 동물에서 인간 단백질의 정확한 공간적 및 일시적 발현을 촉진한다면, 대상 비-인간 동물에서 인간 단백질을 코드화하는 핵산 서열은 유전자에 대한 인간 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 다르게는, 대상 비-인간 동물에서 인간 단백질을 코드화하는 핵산 서열은 해당하는 비-인간 동물 유전자에 대한 비-인간 동물 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 그러므로, 예를 들어, hEPO 단백질을 발현하는 비-인간 동물과 관련하여, 일부 구체예에서, hEPO 단백질을 코드화하는 핵산은 인간 EPO 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 다른 경우에, 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산은 비-인간 EPO 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 또 다른 경우에, 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산은 내인성 비-인간 EPO 프로모터에 작동 가능하게 연결된다.
일부 경우에, 인간 단백질은 비-인간 동물에서 해당 유전자좌로부터 발현된다. 특정 경우에, 인간 단백질을 코드화하는 핵산 서열은 해당하는 비-인간 동물 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 대체한다. 다른 경우에, 인간 단백질은 해당하는 비-인간 유전자에 대한 유전자좌 이외의 비-인간 동물의 게놈 부위로부터 발현된다. 그러므로, 예를 들어, hEPO 단백질을 발현하는 비-인간 동물과 관련하여, 일부 구체예에서, hEPO 단백질은 비-인간 동물 게놈의 EPO 유전자좌로부터 발현된다. 특정 구체예에서, 비-인간 동물은 hEPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열로의 내인성 EPO를 코드화하는 핵산 서열의 대체를 포함한다. 다른 구체예에서, hEPO는 비-인간 동물 EPO 유전자좌 이외의 비-인간 동물의 게놈 부위로부터 발현된다.
일부 경우에, 유전자 변형된 비-인간 동물은 인간 단백질을 코드화하는 핵산 서열의 한 복사물을 포함한다. 예를 들어, 비-인간 동물은 인간 단백질을 코드화하는 핵산 서열에 대해 이형접합성일 수 있다, 즉 한 유전자좌에서 한 대립유전자는 유전자 변형되는 한편, 다른 대립유전자는 내인성 대립유전자이다. 다른 경우에, 유전자 변형된 비-인간 동물은 인간 단백질을 코드화하는 핵산 서열의 두 개의 복사물을 포함한다. 예를 들어, 비-인간 동물은 인간 단백질을 코드화하는 핵산 서열에 대해 동형접합성일 수 있다, 즉 이배체 게놈에서 한 유전자좌에 대한 두 가지 대립유전자가 인간 단백질을 코드화하기 위해 유전자 변형된다, 예컨대 두 가지 대립유전자는 둘 다 인간 단백질을 코드화하는 핵산 서열로의 내인성 단백질을 코드화하는 핵산 서열의 대체를 포함한다. 그러므로, 예를 들어, hEPO 단백질을 발현하는 비-인간 동물과 관련하여, 상기에서 논의된 것과 같이, hEPO를 코드화하는 핵산 서열은 비-인간 동물 EPO 유전자좌 안에 통합될 수 있다. 일부 그런 구체예에서, 유전자 변형된 비-인간 동물은 hEPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열에 대해 이형접합성이다, 즉 유전자 변형된 비-인간 동물은 hEPO를 코드화하는 핵산을 포함하는 한 대립유전자 및 내인성 EPO를 코드화하는 한 대립유전자를 포함한다. 다르게 표현하면, 동물은 EPO h/m 동물이고, 여기서 "h"는 인간 서열을 포함하는 대립유전자를 나타내고 "m"은 내인성 대립유전자를 나타낸다. 다른 구런 구체예에서, 유전자 변형된 비-인간 동물은 hEPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열에 대해 동형접합성이다, 즉 이배체 게놈의 유전자좌에 대한 두 가지 대립유전자 모두 hEPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함할 것이다. 다르게 표현하면, 동물은 EPO h/h 동물이다.
일부 경우에, 비-인간 동물은 또한 해당하는 비-인간 동물 단백질을 발현한다. 예를 들어, 인간 단백질, 예컨대 hEPO를 코드화하는 핵산 서열은 비-인간 동물 유전자에 대한 유전자좌, 예컨대 mEPO 유전자좌 이외의 동물의 게놈 내에 있는 한 부위에 위치할 수 있다. 제 2 실례로서, 인간 단백질, 예컨대 hEPO를 코드화하는 핵산 서열은 해당하는 동물 유전자좌, 예컨대 mEPO 유전자좌에 위치할 수 있고, 이대 그것은 동물 코딩 서열의 연속적인 발현을 허용하는 방식으로 동물 유전자의 유전자좌 안에 통합된다, 예컨대 인간 코딩 서열은 동물 코딩 서열의 상류 또는 하류에 삽입되고 2A 펩티드 서열 또는 IRES 서열은 두 개의 코딩 서열 사이에 포함된다. 제 3 실례로서, 인간 단백질, 예컨대 hEPO를 코드화하는 핵산 서열은 해당하는 동물 유전자 유전자좌, 예컨대 mEPO 유전자좌에서, 예컨대 일부 또는 전부의 동물 코딩 서열의 대체물로서 동물 코딩 서열의 발현을 파괴하는 방식으로 위치할 수 있지만, 비-인간 동물은 삽입에 대해 이형접합성이 되도록, 즉 "녹-인 (knock-in)" 대립유전자가 되도록, 즉 하나의 녹-인 대립유전자와 하나의 야생형 대립유전자를 운반하도록 교배된다. 다른 경우에, 비-인간 동물은 해당하는 비-인간 동물 단백질을 발현하지 않는다. 예를 들어, 인간 단백질, 예컨대 hEPO를 코드화하는 핵산 서열은 해당하는 동물 유전자 유전자좌, 예컨대 mEPO 유전자좌에서, 예컨대 비-인간 동물 코딩 서열을 대체함으로써, 예컨대 일부 또는 전부의 동물 코딩 서열의 대체물로서 동물 코딩 서열의 발현을 파괴하는 방식으로 위치할 수 있고, 동물은 삽입에 대해 동형접합성, 즉 "녹-인" 대립유전자이다.
어떠한 비-인간 포유류 동물이든지 본 개시내용에 따라 유전자 변형될 수 있다. 비제한적인 실례는 기술분야에 공지된 바와 같이 실험 동물, 사육용 동물, 가축 등, 예컨대 쥐과, 설치류, 개, 고양이, 돼지, 말, 소, 양, 비-인간 영장류, 등과 같은 종; 예를 들면 마우스, 래트, 토끼, 햄스터, 기니아 피그, 소, 돼지, 양, 염소 및 다른 형질전환 동물 종, 특히 포유류 종을 포함한다. 다른 구체예에서, 비-인간 동물은 조류, 예컨대 순계목 (Galliformes order)의 조류, 예컨대 닭, 칠면조, 메추라기, 꿩 또는 자고새; 기러기목 (Anseriformes order)의 조류, 예컨대 오리, 거위 또는 백조, 예컨대 비둘기목 (Columbiformes order)의 조류, 예컨대 비둘기 또는 도브일 수 있다. 다양한 구체예에서, 대상 유전자 변형된 동물은 마우스, 래트 또는 토끼이다.
한 구체예에서, 비-인간 동물은 포유류이다. 일부 그런 구체예에서, 비-인간 동물은 작은 포유류, 예컨대 다이포도이데아 (Dipodoidea) 또는 뮤로이데아 (Muroidea) 상과 (superfamily)의 포유류이다. 한 구체예에서, 유전자 변형된 동물은 설치류이다. 한 구체예에서, 설치류는 마우스, 래트 및 햄스터로부터 선택된다. 한 구체예에서, 설치류는 뮤로이데아 상과로부터 선택된다. 한 구체예에서, 유전자 변형된 동물은 칼로미스시다에 (Calomyscidae) (예컨대 마우스-계 햄스터), 크리세티다에 (Cricetidae) (예컨대 햄스터, 신세계 래트 및 마우스, 들쥐), 뮤리다에 (Muridae) (트루 마우스 및 래트, 게르빌루스쥐, 아프리카 가시쥐, 돌기가 있는 래트), 네소마이다에 (Nesomyidae) (클라이밍 마우스, 락 마우스, 백색-꼬리 래트, 말레이시아 래트 및 마우스), 플라타칸토마이다에 (Platacanthomyidae) (예컨대 가시겨울잠쥐) 및 스팔라시다에 (Spalacidae) (예컨대 두더지, 대나무 래트 및 조코 (zokor))로부터 선택된 과 (family)로부터 유래된다. 특정 구체예에서, 유전자 변형된 설치류는 트루 마우스 또는 래트 (뮤리다에 과), 게르빌루스 쥐, 아프리카 가시쥐 및 돌기가 있는 래트로부터 선택된다.
한 구체예에서, 대상 유전자 변형된 비-인간 동물은 래트이다. 한 그런 구체예에서, 래트는 비스타르 래트, LEA 계통, 스프라그 도울리 계통, 피셔 계통, F344, F6 및 다크 아구티로부터 선택된다. 다른 구체예에서, 래트 계통은 비스타르, LEA, 스프러그 도울리, 피셔, F344, F6 및 다크 아구티로 구성된 군으로부터 선택된 둘 이상의 계통의 혼합이다.
다른 구체예에서, 대상 유전자 변형된 비-인간 동물은 마우스, 예컨대 C57BL 계통의 마우스 (예컨대 C57BL/A, C57BL/An, C57BL/GrFa, C57BL/KaLwN, C57BL/6, C57BL/6J, C57BL/6ByJ, C57BL/6NJ, C57BL/10, C57BL/10ScSn, C57BL/10Cr, C57BL/01a 등); 129 계통의 마우스 (예컨대 129P1, 129P2, 129P3, 129X1, 129S1 (예컨대 129S1/SV, 129Sl/SvIm), 129S2, 129S4, 129S5, 129S9/SvEvH, 129S6 (129/SvEvTac), 129S7, 129S8, 129T1, 129T2); BALB 계통의 마우스; 예컨대 BALB/c; 등이다. 예컨대 Festing et al. (1999) Mammalian Genome 10:836, 및 Auerbach et al (2000) Establishment and Chimera Analysis of 129/SvEv- and C57BL/6-Derived Mouse Embryonic Stem Cell Lines 참조. 한 구체예에서, 유전자 변형된 마우스는 상기 언급된 129 계통과 상기 언급된 C57BL/6 계통의 혼합이다. 다른 구체예에서, 마우스는 상기 언급된 129 계통의 혼합 또는 상기 언급된 BL/6 계통의 혼합이다. 또 다른 구체예에서, 마우스는 BALB 계통과 다른 상기 언급된 계통의 혼합이다.
일부 구체예에서, 대상 유전자 변형된 비-인간 동물은 또한 면역결핍성이다. "면역결핍"은 동물의 천연, 또는 내인성, 면역 체계의 하나 이상의 측면의 결핍을 포함한다, 즉 동물은 기능하는 숙주 면역 세포들의 하나 이상의 유형이 결핍, 예컨대 비-인간 B 세포 수 및/또는 기능, 비-인간 T 세포 수 및/또는 기능, 비-인간 NK 세포 수 및/또는 기능 등이 결핍되어 있다.
대상 동물들에서 면역결핍을 얻기 위한 한 방법은 아치사량의 (방사선 조사이다. 다르게는, 면역결핍은 기술분야에 공지되어 있는 많은 유전자 돌연변이 중 어느 한 가지에 의해 이루어질 수 있고, 면역결핍 동물들 중 어느 것이든지 단독으로 또는 본 개시내용의 대상 유전자 변형된 비-인간 동물들과 함께 사육되거나 또는 그 안에 본 개시내용의 유전자 변형이 도입될 수 있는 줄기세포들의 공급원으로서 사용될 수 있다. 비-제한적인 실례는 IL2RG 유전자 돌연변이와 관련되고 림프구 표현형 T(-) B(+) NK(-)를 특징으로 하는 X-결합 SCID; Jak3 유전자 돌연변이와 관련되고 림프구 표현형 T(-) B(+) NK(-)를 특징으로 하는 상염색체성 열성 SCID; 림프구 표현형 T(-) B(-) NK(-)를 특징으로 하는 ADA 유전자 돌연변이; 림프구 표현형 T(-) B(+) NK(+)를 특징으로 하는 IL-7R 알파-사슬 돌연변이; 림프구 표현형 T(-) B(+) NK(+)를 특징으로 하는 CD3 델타 또는 엡실론 돌연변이; 림프구 표현형 T(-) B(-) NK(+)를 특징으로 하는 RAG1 및 RAG2 돌연변이; 림프구 표현형 T(-) B(-) NK(+)를 특징으로 하는 아르테미스 유전자 돌연변이; 림프구 표현형 T(-) B(+) NK(+)를 특징으로 하는 CD45 유전자 돌연변이; 및 림프구 표현형 T(-), B(-)를 특징으로 하는 Prkdcscid 돌연변이를 포함한다. 예를 들면, 일부 구체예에서, 유전자 변형된 면역결핍성 비-인간 동물은 IL2 수용체 감마 사슬 (I12rγy/-) 결핍, Jak3 결핍, ADA 결핍, IL7R 결핍, CD3 결핍, RAG1 및/또는 RAG2 결핍, 아르테미스 결핍, CD45 결핍 및 Prkdc 결핍으로부터 선택된 하나 이상의 결핍을 가진다. 면역결핍의 이들 및 다른 동물 모델은 통상적으로 숙련된 당업자들에게 알려질 것이고, 그것들 중 어느 것이든지 본 개시내용의 면역결핍성 동물을 제조하기 위해 사용될 수 있다.
일부 구체예에서, 본 발명에 따라 유전자 변형된 비-인간 동물들은 이식된 인간 조혈 세포로부터 인간 면역 세포를 발달시킬 수 있는 인간 조혈 세포의 수혈체 (recipient)로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 발명의 일부 측면에서, 대상 유전자 변형된 동물은 인간 조혈 세포로 이식된 유전자 변형된, 면역결핍성, 비-인간 동물이다.
기술분야에 공지된 또는 본원에 기술된 것과 같은 인간 조혈 세포, 인간 조혈 줄기세포 (HSC) 및/또는 조혈 줄기 선구 세포 (HSPC)의 어떠한 공급원이든지 본 개시내용의 유전자 변형된 면역결핍성 비-인간 동물에 이식될 수 있다. 기술분야에 공지되어 있는 인간 조혈 세포의 한 적당한 공급원은 인간 제대혈 세포, 특히 CD34-포지티드 (CD34+) 세포이다. 인간 조혈 세포의 다른 공급원은 인간 태아 간이다. 또 다른 공급원은 인간 골수이다. 또한 다능 줄기세포 (iPSC) 및 예컨대 기술분야에 공지된 방법들에 의해, 체세포 (somatic cells)의 탈-분화에 의해 생성된 유도된 조혈 줄기세포 (iHSC)도 포함된다. 인간 세포를 비-인간 동물에 이식하기 위한 방법들은 기술분야 및 본원의 다른 곳에서 잘 기술되어 있고, 그것들 중 어느 것이든지 대상 유전자 변형된 이식된 비-인간 동물에 도달하기 위해 통상적으로 숙련된 당업자에 의해 사용될 수 있다.
이식된 인간 조혈 세포는 유전자 변형된 비-인간 동물에서 인간 CD34-포지티브 세포, 인간 조혈 줄기세포, 인간 조혈 세포, 골수성 선구 세포, 적혈구계 선구 세포, 골수 세포, 수지상 세포, 단핵 세포, 호중구, 비만 세포, 적혈구 및 그것들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 이식된 인간 세포를 발생시킨다. 한 구체예에서, 인간 세포는 이식 후 4개월, 5개월, 6개월, 7개월, 8개월, 9개월, 10개월, 11개월 또는 12개월 후에 존재한다. 특정 구체예에서, 인간 세포는 적혈구 계통의 세포들을 포함한다.
일부 구체예에서, 이식된 인간 조혈 세포는 유전자 변형된 비-인간 동물에서 인간 조혈 줄기 및 선구 세포, 인간 골수성 선구 세포, 인간 골수 세포, 인간 수지상 세포, 인간 단핵 세포, 인간 과립구, 인간 호중구, 인간 비만 세포, 인간 적혈구, 인간 흉선세포, 인간 T 세포, 인간 B 세포 및 인간 혈소판을 포함하는 이식된 인간 혈액-림프구 시스템을 발생시킨다. 한 구체예에서, 인간 혈액-림프구 시스템은 이식 후 4개월, 5개월, 6개월, 7개월, 8개월, 9개월, 10개월, 11개월 또는 12개월 후에 존재한다. 특정 구체예에서, 인간 혈액-림프구 시스템은 적혈구 계통의 세포들을 포함한다.
적혈구 계통의 세포들은 적혈구 및 적혈구를 발생시키는 세포들을 포함한다. "적혈구"는 적세포 (red cell) 또는 적색 혈구 (red corpuscle)로도 언급되는 성숙한 적혈구를 포함한다. 적혈구를 발생시키는 세포들은 적혈구 선구 세포, 즉 증식성 다능 세포 및 적혈구가 되도록 약속된 적혈구 전구체, 즉 증식성 또는 비증식성 세포를 포함한다.
적혈구는 순환하는 혈액의 주요 세포 요소이고 그것의 주된 기능으로서 산소를 운반한다. 혈액의 입방 밀리미터당 적혈구의 수는 보통 남성에서는 4.5 내지 5.5백만 및 여성에서는 4.2 내지 4.8백만으로 유지된다. 그 수는 연령, 활성 및 환경적 조건에 따라 달라진다. 예를 들어, 8백만/mm3의 수준으로의 증가는 정상적으로 해발 10,000 피트 이상에서 일어날 수 있다. 적혈구는 정상적으로 110 내지 120일 동안 생존하는데, 혈류로부터 제거될 때 세망내피계에 의해 파괴된다. 새로운 적혈구들은 1일에 1%보다 약간 더 많은 속도로 생성되고; 그로써 일정한 수준이 통상적으로 유지된다. 급성 혈액 손실, 용혈성 빈혈 또는 만성 산소 고갈은 적혈구 생성의 큰 증가를 유발할 수 있다.
적혈구는 장골 (long bones)의 골수에서 조혈 줄기세포로부터 기원하며, 공통 골수성 선구 세포 (CD123+, CD34+, c-kit+, Flt3+); 거핵구-적혈구계 선구 세포 (CD34+, CD38+, CD45RA-); 전적혈아구 (proerythroblasts) (정상인 경우 전적아구 또는 비정상인 경우 전거적아구로도 불림; 큰 CD71+, EpoR+, c-kit+, Terl 19+ 선구 세포); 호염기성 적아구 (세포질은 호염기성이고, 핵은 군집된 크로마틴을 가지는 큰 것이며, 핵소체 (nucleoli)는 보이지 않음); 다염성 적아구 (polychromatic erythroblast) (또한 중간 정상 적아구로도 불림, 이때 핵의 크로마틴은 증가된 군집을 나타내고 세포질은 헤모글로빈을 획득하기 시작하고 호산성 색조를 띈다); 정염성 정상 적아구 (orthochromatic normoblast) (핵 손실 전 마지막 단계, 이때 핵은 작고 궁극적으로 검푸르고, 균일하고, 구조가 없는 덩어리가 됨); 및 망상적혈구 (순환하는 CD235+, CD71+ 세포; 세포는 핵의 앞자리에서 실 (thread)과 입자들의 그물형 패턴을 특징으로 함)를 포함하는 연속적인 세포 단계를 통해 적혈구로 발달된다.
성숙한 적혈구는 말초 도말 표본 상에서 지름이 약 6 내지 8 μm인 양면이 오목하고, 둥글거나 타원형의 디스크로서 나타난다. 그것들은 헤모글로빈을 함유하고 세포의 양면 오목성으로 인해 중심부의 색이 연한 지대를 가지며, 세포 유동분석 또는 면역조직화학-기반 방법에 의해 비-적혈구계 세포에 대한 세포 표면 마커 CD235 및 CD59의 상승된 발현에 의해 쉽게 확인될 수 있다.
예를 들어, 본 개시내용의 도 5의 패널 A 및 도 5의 패널 B에서 증명되는 것과 같이, 본 개시내용의 이식된 비-인간 동물의 게놈으로부터 EPO 프로모터의 제어하에 hEPO의 발현은 골수의 적혈구 계통 (CD235a+)의 인간 세포의 수를 평균 약 2-배 (예컨대 약 11%에서 약 22%로) 증가시킨다. 인간 Sirpa의 발현은 이 효과를 증대시켜서, 인간 EPO 또는 인간 Sirpa 중 어느 것을 발현하지 않는 동물들과 비교하여 골수에 인간 CD235a+ 세포의 표시에서 평균 3-배 이상 (즉 약 11%에서 약 33%로)의 증가를 초래한다 (도 5, 패널 A). 예를 들어, 본 개시내용의 hEPO를 발현하는, 이식되고, 면역결핍성이며, 유전자 변형된 비-인간 동물은 인간 적혈구 생성의 연구 및 인간 적혈구 생성을 조절하는 (예컨대 촉진하거나 억제하는) 약물의 개발에 사용될 수 있다.
더욱이, 예컨대 도 6에서 증명되는 것과 같이, hEPO를 발현하는 인간 HSC-이식된 동물들의 클로드로네이트 처리는 이들 동물의 말초혈에서 CD235+ 적혈구계 세포 (CD71+ 망상적혈구 포함, 도 6, 패널 B)의 수를 미처리 대조표준에 비교하여 1000-배, 즉 말초의 총 적혈구의 약 1%로 증가시킨다. 중요한 것은, 도 7에서 증명되는 것과 같이, 인간 EPO를 발현하는 HSC-이식된 동물에서 이들 이식 수준으로 생성된 인간 적혈구는 P. 팔시파룸으로 감염되기 쉽다. 예를 들어, 본원에서 기술된, hEPO를 발현하는 유전자 변형된 비-인간 동물은 특히, 적혈구 계통의 인간 세포를 표적으로 하는 기생충 감염, 예컨대 말라리아 또는 말라리아-유사 질환을 초래하는 병원체의 동물 모델의 생성에 사용될 수 있다.
따라서, 발명의 일부 측면에서, 대상 유전자 변형된 동물은 인간 조혈 세포로 이식되고 인간 병원체에 의한 감염을 포함하는 비-인간 동물이다. 이들 구체예에서, 특히 관심의 대상이 되는 것은 적혈구 계통의 인간 세포들을 표적으로 하는 인간 병원체들이다. 그런 병원체들의 비-제한적인 실례는 플라스모디움, 바베시아, 타일레리아 등의 속의 원충을 포함한다. 하기에서 보다 상세하게 기술되는 바, 인간 조혈 세포들로 이식된 대상 유전자 변형된 비-인간 동물은 관심의 병원체들로 동물을 감염시키기 위한 것으로 기술분야에 공지되었거나 또는 본원에 기술된 어떠한 적절한 방법을 사용하여 인간 병원체로 감염될 수 있다. 그렇게 감염된 동물들은 전형적으로 김자-염색된 혈액 도말표본에 의한 변경된 형태, 및 총 적혈구 농도의 심각한 감소 (예컨대 50%) 및 빈혈을 포함하여, 기생충혈증의 신호들을 나타낸다.
대상 유전자 변형된 마우스의 제조 방법
발명의 일부 측면에서, 본 개시내용의 대상 비-인간 동물의 제조 방법들이 제공된다. 대상 방법을 실시함에 있어서, 예컨대 비-인간 동물 게놈의 EPO 유전자좌에서 EPO 프로모터, 예를 들어, 비-인간 동물 EPO 프로모터에 작동 가능하게 연결된 hEPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 비-인간 동물이 제조된다.
EPO 프로모터에 작동 가능하게 연결된 hEPO 단백질을 코드화하는 핵산을 포함하는 비-인간 동물의 제조는 예컨대 기술분야에 공지되거나 본원에 기술되는 것과 같이, 유전자 변형된 동물들을 제조하기 위한 어떠한 편리한 방법을 사용하여 이루어질 수 있다.
예를 들어, hEPO 단백질을 코드화하는 핵산은 숙주 세포의 게놈 안으로의 삽입 및 비-인간 숙주 세포에서 인간 단백질의 발현에 적합한 형태로 재조합 벡터 안에 통합될 수 있다. 다양한 구체예에서, 재조합 벡터는 상기에서 기술된 것과 같이, 핵산의 mRNA로의 전사 및 mRNA의 인간 단백질로의 번역을 허용하는 방식으로 인간 단백질을 코드화하는 핵산에 작동 가능하게 연결된 하나 이상의 조절 서열들을 포함한다. 벡터의 디자인은 형질전환될 숙주 세포의 선택 및/또는 발현될 인간 단백질의 양과 같은 인자들에 따라 좌우될 수 있음이 인지될 것이다.
그런 다음 다양한 방법 중 어느 것이든지 인간 핵산 서열을 동물 세포 안에 도입시켜 인간 유전자를 발현하는 유전자 변형된 동물을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 그런 기법들은 기술분야에 잘 알려져 있고, 그것들에 한정되는 것은 아니지만, 전핵 마이크로주입 (pronuclear microinjection), 배아 줄기세포의 형질전환, 상동 재조합 및 녹-인 기법을 포함한다. 사용될 수 있는, 유전자 변형된 동물을 제조하기 위한 방법들은, 그것들에 한정되는 것은 아니지만 다음 문헌들에 기술되어 있는 것들을 포함한다: Sundberg 및 Ichiki (2006, Genetically Engineered Mice Handbook, CRC Press), Hofker 및 van Deursen (2002, Genetically modified Mouse Methods and Protocols, Humana Press), Joyner (2000, Gene Targeting: A Practical Approach, Oxford University Press), Turksen (2002, Embryonic stem cells: Methods and Protocols in Methods Mol Biol, Humana Press), Meyer et al. (2010, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 107: 15022-15026), 및 Gibson (2004, A Primer Of Genome Science 2nd ed. Sunderland, Massachusetts: Sinauer), 미국 특허 번호 6,586,251, Rathinam et al. (2011, Blood 118:3119-28), Willinger et al, (2011, Proc Natl Acad Sci USA, 108:2390-2395), Rongvaux et al, (2011, Proc Natl Acad Sci USA, 108:2378-83) 및 Valenzuela et al. (2003, Nat Biot 21 :652-659).
예를 들어, 대상 유전자 변형된 동물들은 인간 단백질을 코드화하는 핵산을 난모세포 안에, 예컨대 마이크로주입에 의해 도입시키고, 난모세포가 암컷 양육 동물로 발달하는 것을 허용함으로써 제조될 수 있다. 바람직한 구체예에서, 발현은 수정된 난모세포 안으로 주입된다. 수정된 난모세포는 과잉배란된 암컷으로부터 교배하고 발현 구성물로 주입된 다음날 수집될 수 있다. 주입된 난모세포는 밤새 배양되거나 직접 위임신 암컷의 난관에 식후 0.5일에 직접 전달된다. 과잉배란, 난모세포의 수득, 발현 구성물 주입 및 배아 전달을 위한 방법들은 기술분야에 공지되어 있고 Manipulating the Mouse Embryo (2002, A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press)에 기술되어 있다. 자손들은 DNA 분석 (예컨대 PCR, 서던 블롯, DNA 서열화 등)에 의해 또는 단백질 분석 (예컨대 ELISA, 웨스턴 블롯 등)에 의해 도입된 핵산의 존재에 대해 평가될 수 있다.
다른 실례로서, 인간 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 구성물은 잘 알려져 있는 방법들, 예컨대 일렉트로포레이션, 칼슘-포스페이트 침전, 리포펙션 등을 사용하여 줄기세포 (예컨대 ES 세포 또는 iPS 세포) 안으로 트랜스펙션될 수 있다. 세포는 DNA 분석 (예컨대 PCR, 서던 블롯, DNA 서열화 등)에 의해 또는 단백질 분석 (예컨대 ELISA, 웨스턴 블롯 등)에 의해 도입된 핵산의 존재에 대해 평가될 수 있다. 그런 다음 통합된 발현 구성물을 가지는 것으로 측정된 세포들은 이식전 배아에 도입될 수 있다. 발명의 조성물 및 방법에 유용한, 기술분야에 공지되어 있는 방법들의 상세한 설명에 대해서는 다음을 참조한다: Nagy et al, (2002, Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press), Nagy et al. (1990, Development 110:815-821), 미국 특허 번호 7,576,259, 미국 특허 번호 7,659,442, 미국 특허 번호 7,294,754 및 Kraus et al. (2010, Genesis 48:394-399).
추가로, 하기 실시예의 일부에서 기술되는 것과 같이, 핵산 구성물은 줄기세포 (예컨대 ES 세포) 안에 도입된 VELOCIGENE® 유전자 엔지니어링 기술 (예컨대 Valenzuela et al. (2003) High throughput engineering of the mouse genome coupled with high-resolution expression analysis, Nature Biotech. 21(6): 652-59 및 미국 특허 번호 6,586,251 참조) 및 대립유전자의 손실 및 대립유전자의 획득 분석을 사용하여 측정된 정확하게 표적화된 클론들 (Valenzuela et al, 상기 동일)을 사용하여 구성될 수 있고; 정확하게 표적화된 ES 세포는 VELOCIMOUSE® 방법을 사용하여 8-세포 단계 마우스 배아에 도입하기 위한 공여체 ES 세포로서 사용될 수 있다 (예컨대 미국 특허 번호 7,294,754 및 Poueymirou et al. 2007, F0 generation mice that are essentially fully derived from the donor gene -targeted ES cells allowing immediate phenotypic analyses Nature Biotech. 25(l):91-99 참조).
유전자 변형된 시초 (founder) 동물들은 유전자 변형을 운반하는 추가의 동물들로 사육될 수 있다. 본 개시내용의 인간 단백질(들)을 코드화하는 핵산을 운반하는 유전자 변형된 동물들은 추가로 다른 유전자 변형을 운반하는 다른 유전자 변형된 동물들, 예컨대 hSIRPa 녹-인 마우스, hIL-3 녹-인 마우스, hGM-CSF 녹-인 마우스, hM-CSF 녹-인 마우스, hTPO 녹-인 마우스, hIL-6 녹-인 마우스 등으로 사육될 수 있거나 녹아웃 동물들, 예컨대 하나 이상의 단백질이 결핍된, 에컨대 하나 이상의 그것의 유전자를 발현하지 않는 비-인간 동물, 에컨대 Rag2-결핍 동물, Il2rg-결핍 동물로 사육될 수 있다.
다른 구체예에서, 줄기세포, 예컨대 ES 세포는 그것들이 여러 유전자 변형, 예컨대 본원에 기술된 인간화 또는 유전자 결실을 포함하도록 생성될 수 있고, 그런 줄기세포들은 배아에 도입되어 여러 유전자 변형을 가지는 유전자 변형된 동물들이 생성될 수 있다.
상기에서 논의된 것과 같이, 일부 구체예에서, 대상 유전자 변형된 비-인간 동물은 면역결핍성 동물이다. 면역결핍성이고 하나 이상의 인간 단백질, 예컨대 hEPO, hSIRPa, hIL-3, hGM-CSF, hM-CSF 및/또는 hTPO를 포함하는 유전자 변형된 비-인간 동물들은 유전자 변형된 동물의 제조를 위한 어떠한 편리한 방법, 예컨대 기술분야에 공지되어 있거나 본원에 기술된 방법을 사용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 유전자 변형된 면역결핍성 동물의 제조는 인간 단백질을 코드화하는 핵산을, 동형접합성일 때 상기에서 및 본원의 작업 실시예에서 보다 상세하게 기술된 것과 같은 면역결핍을 초래할 돌연변이 SCID 유전자 대립유전자를 포함하는 난모세포 또는 줄기세포에 도입시킴으로써 이루어질 수 있다. 그런 다음 예컨대 본원에서 기술되고 기술분야에 공지되어 있는 방법들을 사용하여 변형된 난모세포 또는 ES 세포들을 가지는 마우스들이 생성되고, 교배되어 원하는 유전자 변형을 포함하는 면역결핍 마우스들이 생성된다. 다른 실례로서, 유전자 변형된 비-인간 동물은 면역결핍 바탕으로 제조될 수 있고, 반접합성이거나 동형접합성일 때 면역결핍을 초래할 돌연변이 유전자 대립유전자를 포함하는 동물과 교배될 수 있으며, 그 자손이 교배되어 관심의 적어도 하나의 인간 단백질을 발현하는 면역결핍성 동물이 생성될 수 있다.
일부 구체예에서, 유전자 변형된 마우스는 마우스에 존재할 수 있는 내인성 조혈 세포를 제거하기 위하여 처리된다. 한 구체예에서, 처리는 유전자 변형된 마우스를 방사선으로 조사하는 것을 포함한다. 특정 구체예에서, 신생 유전자 변형된 마우스 새끼들이 아치사량으로 방사선 조사된다. 특정 구체예에서, 신생 새끼들은 4시간 간격으로 2 x 200 cGy로 조사된다.
발명의 다양한 구체예는 실질적으로 모든 세포에 인간 핵산을 포함하는 유전자 변형된 동물들뿐 아니라, 전부가 아닌 일부의 세포에 인간 핵산을 포함하는 유전자 변형된 동물들을 제공한다. 일부 경우, 예컨대 표적화된 재조합의 경우에, 인간 핵산의 한 복사물이 유전자 변형된 동물의 게놈 안으로 통합될 것이다. 다른 경우, 예컨대 무작위 통합의 경우에, 상호 인접하거나 떨어져 있는 인간 핵산의 다수의 복사물이 유전자 변형된 동물의 게놈 안으로 통합될 수 있다.
그러므로, 일부 구체예에서, 대상 유전자 변형된 비-인간 동물은 해당하는 비-인간 동물 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 폴리펩티드를 코드화하는 핵산을 포함하는 게놈을 포함하는 면역결핍성 동물일 수 있고, 이때 그 동물은 코드화된 인간 폴리펩티드를 발현한다. 다르게 표현하면, 대상 유전자 변형된 면역결핍성 비-인간 동물은 적어도 하나의 인간 폴리펩티드를 코드화하는 핵산을 포함하는 게놈을 포함하고, 이때 그 동물은 코드화된 인간 폴리펩티드를 발현한다.
상기에서 논의된 것과 같이, 일부 구체예에서, 대상 유전자 변형된 비-인간 동물들은 인간 조혈 세포로 이식된다. 기술분야에 공지되어 있는 또는 본원에서 기술된 것과 같은 인간 조혈 세포, 인간 조혈 줄기세포 (HSC) 및/또는 조혈 줄기 선구 세포 (HSPC)의 어떠한 공급원이든지, 예컨대 제대혈, 태아 간, 골수, iPSC 등이 본 개시의 유전자 변형된 비-인간 동물에 이식될 수 있다. 한 구체예에서, 조혈 세포는 인간 제대혈 세포 및 인간 태아 간 세포로부터 선택된다. 이식될 세포의 양은 통상적으로 숙련된 당업자에 의해 잘 인지되거나 실험적으로 측정될 수 있다. 한 구체예에서, 이식은 약 1 내지 2 x105 인간 CD34+ 세포로 이루어진다. 세포는 기술분야에 공지된 어떠한 편리한 기법, 예를 들어 꼬리 정맥 주입, 안와 뒤쪽 주입, 신생 간으로의 주입 등을 사용하여 숙주 대상 비-인간 동물에 이식될 수 있다. 세포는 어떠한 편리한 완충 용액, 예컨대 PBS, 둘베코 변형 배지, 이스코브 변형 배지 등에 넣어져 숙주에 이식될 수 있다. 일부 경우에, 동물은 이식되기 전에, 예컨대 상기에서 기술된 것처럼 조사되어 면역결핍이 개선될 수 있다.
그렇게 이식된 인간 조혈 세포는 CD34+ 세포, 조혈 줄기세포, 조혈 세포, 골수성 전구 세포, 골수 세포, 수지상 세포, 단핵 세포, 과립구, 호중구, 비만 세포, 흉선 세포, T 세포, B 세포, 혈소판, 적혈구 및 그것들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 인간 세포를 발생시킨다. 한 구체예에서, 인간 세포는 이식 후 4개월, 5개월, 6개월, 7개월, 8개월, 9개월, 10개월, 11개월 또는 12개월 후에 존재한다. 많은 분석, 이를테면 예를 들어 관심의 다양한 인간 조혈 세포에 대한 유동 세포 분석, 혈액 도말 표본 및 면역조직화학 중 어느 것이든지 이식이 성공적인지를 확인하기 위해 수행될 수 있다.
상기에서 논의된 것과 같이, 일부 구체예에서, 인간 조혈 세포로 이식된 대상 유전자 변형된 비-인간 동물은 인간 병원체로 감염된다. 이들 구체예에서 특히 관심있는 것은 적혈구 계통의 인간 세포들을 표적으로 하는 인간 병원체들이다. 그런 병원체들의 비-제한적 실례는 플라스모디움 종, 바베시아 종, 타일레리아 종 등의 속에 속하는 원충을 포함한다. 일부 구체예에서, 사용된 병원체 스트레인은 자연 발생적인 스트레인이다. 특정 구체예에서, 사용된 스트레인은 인간 적혈구-이식된 면역결핍성 마우스에서 생식적으로 성장하는 그것의 능력에 대해 생체 내에서 선택되었고, 예컨대 P. 팔시파룸 스트레인 Pf3D70087/N9 또는 Pf3D70087/N5이다.
대상 이식된 면역결핍성 동물들은 적혈구 계통의 세포들을 표적으로 하는 병원체로 동물들을 감염시키기 위한, 기술분야에 공지되어 있는 어떠한 방법을 사용하여 감염될 수 있다. 예를 들어, 대상 이식된 면역결핍성 동물들은 기생충화된 적혈구 (PRSC)로 복강 내 접종될 수 있다. 예컨대 Badell et al. (2000) Human malaria in immunocompromised mice: an in vivo model to study defense mechanisms against Plasmodium falciparum. JEM 192(11):1653-1660; 및 Moreno et al. (2006) The course of infections and pathology in immunomodulated NOD/LtSz-SCID mice inoculated with Plasmodium falciparum laboratory lines and clinical isolates. Int. J. Parasitol. 36:361-369 참조. 다른 실례로서, 대상 이식된 면역결핍성 동물들은 기생충화된 적혈구로 혈관 내 접종될 수 있다. 예컨대 Angulo-Barturen et al. (2008) A murine model of falciparum-malaria by in vivo selection of competent strains in non-myelodepleted mice engrafted with human erythrocytes. PLoS One 3:e2252; 및 Jimenez-Diaz et al. (2009) Improved murine model of malaria using Plasmodium falciparum competent strains and non-myelodepleted NOD-scid IL2Rgnu11 mice engrafted with human erythrocytes. Antimicrob Agents Chemother 53:4533-4536 참조. 일부 구체예에서, 감염은 기생충을 비-인간 동물에, 즉 적혈구 세포의 맥락이 아닌 곳에 주입함으로써 발생된다. 일부 구체예에서, 대상 이식된 면역결핍성 동물들은 감염 전 및/또는 중에 체 내에서 식세포가 화학적으로 고갈된다. 그런 구체예에서, 숙주 식세포를 선택적으로 고갈시키는 어떠한 화학요법제, 이를테면, 예를 들어 본원의 작업 실시예에서 기술되는 클로드로네이트; 예컨대 Badell 등 (상기 동일) 및 Moreno 등 (상기 동일)에 기술된 다이클로로메틸렌 다이포스포네이트; Badell 등 (상기 동일) 및 Moreno 등 (상기 동일)에 기술된 다형핵 호중구에 특이적인 단클론성 항체, 예컨대 NIMP-R14; 등이 대상 동물에 투여될 수 있다.
본 개시내용의 감염된 유전자 변형된 비-인간 동물들의 % 기생충혈증은 기술분야의 어떠한 편리한 방법, 예컨대 김자-염색된 혈액 도말표본으로부터 예컨대 주입 후 3일 후에 현미경에 의해; 또는 유동 세포분석에 의해, 예컨대 TER-119 mAb의 존재 또는 부재하에, 예컨대 핵산 염료 YOYO-1의 방출 또는 세포-투과성 염료 SYTO-16의 방출의 측정에 의해 산정될 수 있다. 예컨대 Jimenez-Diaz et al. Quantitative measurement of Plasmodium-infected erythrocytes in murine models of malaria by flow cytometry using bidimensional assessment of SYTO-16 fluorescence. Cytometry A 2009, 75:225-235 참조.
대상 유전자 변형된 마우스의 사용
마우스의 생체 내 환경에서 인간 조직을 연구하는 능력은 다양한 가능한 연구가도를 열어주었다. 그러나 주된 한계는 그 접근법의 적용을 방해하였고, 가장 중요한 결핍들 중 한 가지는 인간 세포를 지지하지 못하는 마우스 인자들의 무능력이었다. 실제로, 면역 체계에서, 인간 면역 세포 발달 및 기능에 필요한 많은 필수 인자들은 종-특이적이고 마우스에 의해 효과적으로 제공될 수 없었다. 그러므로 인간 세포들의 더 나은 발달 및 기능을 가능하게 하고, 잠재적으로 해당하는 마우스 세포들의 발달 및 기능을 불능으로 만드는, 인간 대응물로 마우스 유전자들을 대체시키는 전략을 따르도록 결정되었다. 이런 개념을 인간 사이토킨 EPO에 적용함으로써, 본원에서 마우스 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열의 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열로의 대체는 마우스에서 이식된 인간 면역 체계의 적혈구 계통의 세포들의 발달 및 기능을 향상시키는 것으로 밝혀진다.
예를 들어, 예컨대 도 5의 작업 실시예는 비-인간 동물의 게놈에서 EPO 프로모터의 제어하에 있는 핵산 서열로부터의 hEPO의 발현은 인간 HSC-이식된 동물들의 골수에서 발생하는 적혈구 계통 (CD235a+)의 인간 세포들의 수를 약 2-배 (즉 약 11%에서 약 22%로) 증가시키는 것을 증명한다. 인간 Sirpa의 발현은 이 효과를 증대시켜서, 인간 EPO 또는 인간 Sirpa 중 어느 하나를 발현하지 않는 동물들과 비교하여 골수에서의 인간 CD235a+ 세포의 표시의 3-배 총 증가 (즉 약 11%에서 약 33%로)를 초래한다 (도 4a). 더욱이, 예컨대 도 6에서 증명되는 것과 같이, 인간 EPO를 발현하는 인간 HSC-이식된 동물들의 클로드로네이트 처리는 이들 동물의 말초혈에서 CD235+ 적혈구 세포 (CD71+ 망상적혈구 포함, 도 6, 패널 B)의 수를 1000-배, 즉 미처리 대조표준을 뛰어넘어, 총 적혈구의 약 1%까지 증가시킨다. 중요한 것은, 예컨대 도 7에서 증명되는 것과 같이, 인간 EPO를 발현하는 HSC-이식된 동물에서 이들 이식 수준에서 생성된 인간 적혈구는 플라스모디움 종, 예컨대 P. 팔시파룸으로 감염되기 쉽다. 따라서, 본원에 기술된 인간 EPO를 발현하는 유전자 발현된 비-인간 동물은 특별히, 플라스모디움 종으로의 감염에 민감한, 또는 현재의 설치류 모델에서 감염 전에 동물에 급성으로 이식된 인간 적혈구를 더 낫게 지지할 동물들의 제조에 사용될 수 있다.
예를 들어, 본 개시내용의 유전자 변형된 비-인간 동물들은 기술분야에서 다방면으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용의 이식된 유전자 변형된 동물은 인간 조혈작용 및 인간 적혈구의 기능을 연구하는데 유용하다. 다른 실례로서, 본 개시내용의 이식된 유전자 변형된 마우스는 생체 내에서 원하는 활성에 대한 후보 제제들을 스크리닝하기 위한, 예를 들어, 예컨대 건강하거나 병에 걸린 상태에서, 예컨대 암 세포로서, 병원체 감염 등의 중간에, 인간 조혈 및/또는 인간 적혈구의 기능을 조절 (즉 촉진 또는 억제)할 수 있는 제제들을 확인하기 위한, 예를 들면 신규한 치료제를 확인하기 위한 유용한 시스템; 또는 다른 실례로서, 적혈구 계통의 인간 세포에 독성인 제제들을 확인하기 위한, 및 적혈구 계통의 인간 세포들에 대한 독성 제제들의 독성 효과를 방지하거나, 완화시키거나, 반전시키는 제제들을 확인하기 위한 등등의 유용한 시스템을 제공한다. 또 다른 실례로서, 본 개시내용의 이식된 유전자 변형된 동물들은 예컨대 제제, 예컨대 치료제에 대한 개체의 면역 체계의 반응성을 스크리닝하기 위한 생체 내 플랫폼을 제공함으로써 그 제제에 대한 개체의 반응성을 예견하기 위하여, 질환 치료법에 대한 개체의 반응성을 예견하기에 유용한 시스템을 제공한다.
한 가지 비-제한적 실례로서, 본 개시내용의 이식된 유전자 변형된 마우스는 인간 적혈구계 세포들을 표적으로 하는 기생충, 예컨대 플라스모디움, 바베시아, 타일레리아 등에 의한 병원체 감염의 마우스 모델의 제조에 사용될 수 있다. 그런 마우스 감염 모델은 두 가지 연구, 예컨대 인간에서의 감염의 진행을 더 잘 이해하기 위해 및 예컨대 그런 기생충에 대해 보호하거나 기생충 감염을 치료하는 후보 제제들을 확인하기 위한 약물 발견에서 유용할 수 있을 것이다.
플라스모디움 속의 원충은 인간의 말라리아의 원인이다. 말라리아는 감염된 아노펠레스 모기로 물림으로써 시작되는데, 그것은 타액을 통해 순환계, 궁극적으로 간으로 원충을 도입시켜서 원충이 그곳에서 성숙하고 생식된다. 그런 다음 원충은 혈류로 들어가고 다양한 성숙 단계에서 적혈구 계통의 세포들을 감염시킨다.
플라스모디움의 5가지 종이 인간을 감염시킬 수 있고 인간에 의해 전파될 수 있다. 사망의 압도적 비율은 P. 팔시파룸에 의해 유발되는 한편, P. 비박스, P. 오발레 및 P. 말라리아에는 일반적으로 드물게 치명적인 더 약한 형태의 말라리아를 유발한다. 이것은 적어도 부분적으로는 각 종에 의해 표적화된 세포들의 유형(들)에 기인하는 것으로 여겨진다: P. 팔시파룸은 모든 성숙 상태의 적혈구 (RBC)에서 성장하는 한편, 예를 들어 P. 비박스는 망상적혈구에서의 성장으로 제한되고, 그것은 말초혈에서 총 RBC의 단지 대략 1% 내지 2%로 나타난다. 또한, P. 팔시파룸은 어떠한 다른 인간 말라리아와 공유되지 않는 뚜렷한 특성, 즉 격리 특성을 통해 심각한 말라리아를 유발한다. 48-시간의 무성적 혈액 단계 사이클 내에, 성숙한 형태는 감염된 적혈구의 표면 특성을 변화시켜서, 감염된 적혈구가 혈관에 달라붙는 것을 유발한다 (세포 부착으로 불리는 과정). 이것은 미소순환의 막힘을 유발하고 다수의 기관의 기능장애를 초래한다.
말라리아의 증상으로는 열, 오한, 두통, 땀, 피로, 빈혈, 오심, 마른 (반복적이지 않은) 기침, 근육 및/또는 등의 통증 및 확대된 비장을 포함한다. 말라리아와 관련된 다른 증상들 및 합병증은 뇌 감염 (뇌염), 용혈성 빈혈, 신부전증, 간 기능장애, 뇌막염, 폐포 부종 및 비장으로부터의 출혈을 포함한다. 일반적으로, 말라리아에 걸릴 위험이 있는 개체는 감염 후 7일 이상 지난 후에, 예컨대 P. 팔시파룸에 의한 초기 감염 후 9 내지 14일 후에, P. 비박스 또는 P. 오발레에 의한 초기 감염 후 12 내지 18일 후에, P. 말라리아에에 의한 초기 감염 후 18 내지 40일 후에 또는 P. 노울레시에 의한 초기 감염 후 11 내지 12일 후에 증상들을 나타내기 시작할 것이다. 말라리아를 치료 또는 방지하기 위해 기술분야에서 사용되는 항-말라리아 제제는 클로로퀸, 퀴니딘, 독시사이클린, 테트라사이클린, 클린다마이신, 아토바쿠온 플러스 프로구아닐 (Malarone), 메플로퀸, 아르테수네이트 및 피리메타민 플러스 설파독신 (Fansidar)을 포함한다.
대상이 플라스모디움으로 감염되었는지를 측정하기 위한 방법들은 기술분야에 잘 알려져 있고, 예를 들면 혈액 필름을 사용한 혈액의 현미경 검사, 예컨대 면역크로마토그래피-기반 RDT와 같은 항원-기반 신속 진단 시험 (RDT)을 사용하여, 중합효소 연쇄 반응 (PCR)에 의한 기생충 DNA의 검출 등에 의해 측정된다. 대상의 인간 적혈구가 병원체로 감염되었는지를 측정하기 위해 어떠한 편리한 방법이든 사용될 수 있다.
관심의 병원체의 다른 실례는 바베시아 속의 원충들이다. 바베시아 감염은 바베시아증으로 불리는 말라리아-유사 질환을 초래한다. 바베시아증은 보통 익소디즈 스카풀라리스 (Ixodes scapularis) 진드기에 의해 전파되는 벡터-전달 질환이다. 그 질환은 전형적으로 인간에서 B. 미크로티 (B. microti)에 의해, 개에서 B. 카니스 롯시 (B. canis rossi) 및 B. 카니스 카니스 (B. canis canis)에 의해, 소에서 B. 비게미나 (B. bigemina)에 의해 유발된다. 인간을 감염시키는 바베시아 미크로티는 라임 질환 및 에를리히증과 동일한 진드기 벡터를 사용하고, 이들 다른 질환과 함께 발생할 수 있다. 원충 또한 수혈에 의해 전파될 수 있다.
인간에서, 바베시아증은 증상이 없을 수 있거나, 경미한 열 및 설사로부터 고열, 오한전율 및 심각한 빈혈에 이르기까지의 증상들을 특징으로 할 수 있다. 심각한 경우에, 호흡 장애 증후군을 포함하여 장기부전이 발생할 수 있다. 심각한 경우는 대부분 비장 절제술을 받았던 사람이나 면역결핍증에 걸린 사람들, 예컨대 HIV/AIDS 환자들에서 발생한다. 치료는 전형적으로 퀴닌과 클린다마이신, 또는 아토바퀴온과 아지트로마이신의 2-약물 처방을 포함한다. 바베시아증이 생명을 위협하는 것으로 나타난 경우에, 교환 수혈이 수행되고, 그 때에 감염된 적혈구는 제거되고 감염되지 않은 적혈구로 교체된다.
바베시아에 의한 감염의 확정적인 진단은 김자-염색된 얇은 혈액 도말표본 상에서 기생충의 확인에 의한다. 기생충은 적혈구에서 인간에서 "몰타 십자가 형성" 또는 동물에서 "함께 매달려있는 두 개의 배"를 형성하는 쌍을 이룬 낭충으로서 나타난다. 다른 진단 방법은 말초혈의 PCR 및 바베시아에 대한 항체 (IgG, IgM)에 대한 혈청학적 시험을 포함한다.
또 다른 말라리아-유사 질환인 타일레리아증은 타일레리아 속의 원충에 의해 유발된다. 인간에서, 타일레리아증은 T. 미크로티 (T. microti)에 의해 유발되고; 말에서는 T. 에퀴 (T. equi)에 의해 유발되며 ("말의 피로플라즈마병"); 양과 염소에서는 T. 레스토콰르디 (T. lestoquardi)에 의해 유발되고; 소, 아프리카 물소, 물소 및 워터벅에서는 T. 아뉼라타 (T. annulata)에 의해 ("열대 타일레리아증", 또한 "지중해 타일레리아증"으로도 알려져 있음) 또는 T. 파르바 (T. parva)에 의해 ("이스트 코스트 열병", 또한 "회랑병"으로도 알려져 있음) 유발된다. 타일레리아증은 익소디즈 스카풀라리스 (Ixodes scapularis), 리피세팔루스 (Rhipicephalus), 더마센토 (Dermacentor), 해마피살리스 (Haemaphysalis) 및 히알로마 (Hyalomma)를 포함한 다양한 진드기 종에 의해 숙주에 전염된다. 유기체는 그것의 생명 단계를 통해 진전되는 것처럼 진드기에서 재생되고, 성숙해가며 진드기가 숙주에 부착된 후에 타액으로 들어간다. 통상적으로, 진드기는 전염성이 되기 전 수일 동안 부착되어 있어야 한다. 그러나, 만약 주변 온도가 높으면, 감염성 종충은 땅 위의 진드기에서 발달할 수 있고, 부착 후 수 시간 내에 숙주 안으로 들어갈 수 있다.
인간에서 타일레리아증은 전형적으로 열 및 용혈로서 나타난다. 타일레리아에 의한 정확한 진단은 김자-염색된 얇은 혈액 도말표본 상에서 기생충의 확인에 의해서 이루어진다.
본 개시내용의 이식된 유전자 변형된 동물들은 플라스모디움, 바베시아, 타일레리아, 및 인간 적혈구를 표적으로 하는 다른 기생충들에 의한 감염을 방지 (예컨대 백신) 또는 치료할 후보 제제들을 확인하기 위해 그것들을 스크리닝하는 데 사용될 수 있다. 용어 "치료", "치료하는" 등은 일반적으로 본원에서 원하는 약물학적 및/또는 생리적 효과를 얻는 것을 포함하기 위해 사용된다. 효과는 질환 또는 그것의 증상을 완전히 또는 부분적으로 방지한다는 관점에서 예방적이거나 및/또는 질환 및/또는 그 질환으로 인한 부작용을 부분적으로 또는 완전하게 치료한다는 관점에서 치료적일 수 있다. 본원에서 사용되는 "치료"는 포유류의 질환의 어떠한 치료를 포함하고, (a) 질환에 걸릴 수 있지만 아직은 그 질환에 걸린 것으로 진단받지는 않은 대상에서 질환이 발생하는 것을 방지하는 것; (b) 질환을 억제하는 것, 즉 그것의 발달을 저지하는 것; 또는 (c) 질환을 완화시키는 것, 즉 질환의 퇴행을 유발하는 것을 포함한다. 항-기생충 치료제로서 관심이 가는 후보 제제들은 기생충으로의 감염 전, 도중 또는 후에 투여될 수 있고, 유효량으로 투여될 때 개체 (즉 숙주)에 미치는 기생충의 효과를, 예를 들면 기생충 또는 기생충에 의해 감염된 세포를 사멸시킴으로써, 기생충의 증식을 방지함으로써, 개체에 독성인 기생충에 의해 생성된 제제 (즉 독소)의 생성 또는 작용을 방지함으로써 등등에 의해 억제하는 것들을 포함한다. 용어 "개체", "대상", "숙주" 및 "환자"는 본원에서 상호교환적으로 사용되고, 그에 대한 진단, 치료 또는 치료법이 바람직한 어떠한 포유류 대상을 포함하며, 특히 인간을 포함한다.
생물학적 활성 제제에 대한 스크리닝 분석에서, 본 개시내용의 인간 조혈 세포-이식된 유전자 변형된 비-인간 동물, 예컨대 이식된 Rag2-/-Il2rgnullEpoh/m 마우스, 이식된 Rag2-/-Il2rgnullTpoh/hIl3/Gmcsfh/hEpoh/mSIRPαh/h ("TIES") 마우스, 이식된 Rag2-/-Il2rgy/-Tpoh/hMcsfh/hIl3h/hGmcsfh/hEpoh/hhSIRPα+ ("MISTER-G") 마우스, 이식된 Rag2-/-Il2rgnullTpoh/hMcsfh/hIl3/Gmcsfh/hEpoh/hSIRPα-tg+ ("SupER-G") 마우스 등은 관심의 후보 제제와 접촉되고 그 후보 제제의 효과는 하나 이상의 산출 변수를 모니터링함으로써 평가된다. 이들 산출 변수들은 기술분야에 잘 알려져 있는 방법들에 의한 세포의 생존력, 예컨대 조혈 세포의 총 수, 또는 특별한 조혈 세포 유형의 세포 수 또는 세포의 세포 자멸 (apoptotic) 상태의 세포 수, 예컨대 DNA 단편화의 양, 세포 기포형성의 양, 세포 표면상의 포스파티딜세린의 양 등을 반영하는 것일 수 있다. 다르게는 또는 추가로, 산출 변수들은 세포의 분화 용량, 예컨대 분화된 세포와 분화된 세포 유형의 비율을 반영하는 것일 수 있다. 다르게는 또는 추가로, 산출 변수들은 세포의 기능, 예컨대 세포에 의해 생성된 사이토킨 및 케모카인, 세포에 의해 생성된 항체 (예컨대 양 또는 유형), 도전 부위로 돌아오거나 스며나오는 세포의 능력, 세포가 시험관 내 또는 생체 내에서 다른 세포들의 활성을 조절, 즉 촉진 또는 억제하는 능력, 헤모글로빈을 흡수하는 능력 등을 반영하는 것일 수 있다. 또 다른 변수들은 수행되고 있는 연구와 관련하여, 감염, 예컨대 동물에서의 병원체 감염에 대한 제제의 효과, 예컨대 마우스에서 병원체의 역가 등을 반영하는 것일 수 있다.
변수들은 세포의 정량 가능한 성분들, 특히 바람직하게는 고산출 시스템에서 정확하게 측정될 수 있는 성분들이다. 변수는 세포 표면 결정기, 수용체, 단백질 또는 그것의 형태상 또는 번역후 변형물, 지질, 탄수화물, 유기 또는 무기 분자, 핵산, 예컨대 mRNA, DNA 등을 포함한 어떠한 세포 성분 또는 세포 산물, 또는 그런 세포 성분으로부터 유도된 일부 또는 그것들의 조합물일 수 있다. 대부분의 변수들이 정량적인 판독값을 제공하는 한편, 일부 경우에 반-정량적 또는 정성적인 결과가 허용될 것이다. 판독값은 단일한 측정값을 포함하거나, 또는 평균, 중간값 또는 변량 등을 포함할 수 있다. 특징적으로 다수의 동일한 분석으로부터 다양한 변수 판독값이 각 변수에 대해 얻어질 것이다. 가변성이 예상되고 시험 변수 세트의 각각에 대한 다양한 값들이 단일 값을 제공하기 위해 사용된 통상적인 통계학적 방법으로 표준 통계학적 방법들을 사용하여 얻어질 것이다.
스크리닝을 위한 관심의 후보 제제들은 수많은 화학적 부류, 주로 유기 분자들을 포함하는 공지 및 미지 화합물들을 포함하며, 유기금속 분자, 무기 분자, 유전자 서열, 백신, 항생물질 또는 항생물질 특성을 가졌을 것으로 여겨지는 다른 제제들, 펩티드, 폴리펩티드, 항체, 인간에 사용하기 위한 약제로 승인된 제제 등을 포함할 수 있다. 발명의 한 중요한 측면은 독성 실험 등을 포함하여 후보 약물을 평가하는 것이다.
후보 제제들은 구조적 상호작용, 특히 수소 결합에 필요한 기능성 기들을 포함한 유기 분자를 포함하는데, 전형적으로 적어도 아민, 카르보닐, 하이드록실 또는 카르복실기를 포함하고, 자주 기능성 화학적 기들 중 적어도 2개를 포함한다. 후보 제제들은 보통 하나 이상의 상기 기능성 기로 치환된 고리형 탄소 또는 헤테로고리형 구조 및/또는 방향족 또는 다중방향족 구조를 포함한다. 후보 제제들은 또한 펩티드, 폴리뉴클레오티드, 당류, 지방산, 스테로이드, 퓨린, 피리미딘, 그것들의 유도체, 구조적 유사체 또는 조합물을 아우르는 생체분자 중에서도 발견된다. 약학적 활성 약물, 유전자적으로 활성인 분자 들도 포함된다. 관심의 화합물들은 화학요법제, 호르몬 또는 호르몬 길항제 등을 포함한다. 본 발명에 적합한 약제의 실례들은 다음 문헌에 기술된 것들이다: "The Pharmacological Basis of Therapeutics," Goodman and Gilman, McGraw-Hill, New York, N.Y., (1996), Ninth edition. 또한 독소 및 생물학적 및 군사용 화학작용제도 포함되는데, 예를 들면 Somani, S. M. (Ed.), "Chemical Warfare Agents," Academic Press, New York, 1992를 참조한다.
스크리닝을 위한 관심의 후보 제제들은 또한 핵산, 예를 들면 siRNA, shRNA, 안티센스 분자 또는 miRNA를 코드화하는 핵산 또는 폴리펩티드를 코드화하는 핵산을 포함한다. 표적 세포 안으로 핵산을 전달하기에 유용한 많은 벡터들이 활용될 수 있다. 벡터는 에피솜처럼, 예컨대 플라스미드, 미니서클 DNA, 바이러스-유도된 벡터, 예컨대 사이토메갈로바이러스, 아데노 바이러스 등으로서 유지될 수 있거나, 또는 표적 세포 게놈 안으로 상동 재조합 또는 무작위 통합을 통해 통합될 수 있는데, 예를 들면 레트로바이러스 유도된 벡터, 예컨대 MMLV, HIV-1, ALV 등이다. 벡터는 직접 대상 세포에 제공될 수 있다. 다르게 표현하면, 다능 세포들이 관심의 핵산을 포함하는 벡터와 접촉되어서 벡터가 세포에 의해 흡수된다.
세포, 예컨대 배양중인 세포 또는 마우스의 세포를 핵산 벡터와 접촉시키는 방법들, 예컨대 일렉트로포레이션, 염화칼슘 트랜스펙션 및 리포펙션은 기술분야에 잘 알려져 있다. 다르게는, 관심의 핵산은 세포에 바이러스를 통해 제공될 수 있다. 다르게 표현하면, 세포들은 관심의 핵산을 포함하는 바이러스 입자들과 접촉된다. 레트로바이러스, 예를 들면 렌티바이러스가 발명의 방법에 특히 적합하다. 통상적으로 사용된 레트로바이러스 벡터는 "결핍성", 즉 재생적 감염에 필요한 바이러스 단백질들을 생산할 수 없다. 오히려 벡터의 복제는 패키징 셀라인에서의 성장을 필요로 한다. 관심의 핵산을 포함하는 바이러스 입자들을 생성하기 위하여, 그 핵산을 포함하는 레트로바이러스 핵산이 패키징 셀라인에 의해 바이러스 캡시드 안에 패키징된다. 상이한 패키징 셀라인이 그 캡시드 안으로 통합될 상이한 외피 (envelope) 단백질을 제공하는데, 이 외피 단백질이 세포에 대한 바이러스 입자의 특이성을 결정한다. 외피 단백질은 적어도 세 가지 유형, 즉 동종지향성 (ecotropic), 양친화성 (amphotropic) 및 이종지향성 (xenotropic) 중 하나이다. 동종지향성 외피 단백질로 패키징된 레트로바이러스, 예컨대 MMLV는 대부분의 쥐과 및 래트 세포 유형을 감염시킬 수 있고, BOSC23와 같은 동종지향성 패키징 셀라인을 사용함으로써 생성된다 (Pear et al. (1993) P.N.A.S. 90:8392-8396). 양친화성 외피 단백질을 가지는 레트로바이러스, 예컨대 4070A (Danos et al, 상기 동일)는 인간, 개 및 마우스를 포함하여 대부분의 포유류 세포 유형을 감염시킬 수 있고, PA12 (Miller et al. (1985) Mol. Cell. Biol. 5:431-437); PA317 (Miller et al. (1986) Mol. Cell. Biol. 6:2895-2902); GRIP (Danos et al. (1988) PNAS 85:6460-6464)와 같은 양친화성 패키징 셀라인을 사용함으로써 생성된다. 이종지향성 외피 단백질로 패키징된 레트로바이러스, 예컨대 AKR env는 쥐과 세포를 제외한 대부분의 포유류 세포 유형을 감염시킬 수 있다. 적절한 패키징 셀라인은 관심의 세포 - 일부 경우에 이식된 세포, 일부 경우에 숙주, 즉 유전자 변형된 동물의 세포들-이 패키징된 바이러스 입자들에 의해 표적화되는 것을 확실하게 하기 위해 사용될 수 있다.
대상 세포의 관심의 핵산을 제공하기 위해 사용된 벡터들은 전형적으로 관심의 핵산의 발현, 즉 전사 활성화를 유도하기에 적합한 프로모터들을 포함할 것이다. 이것은 어디에서나 작용하는 프로모터, 예를 들면 CMV-P-액틴 프로모터, 또는 유도성 프로모터, 예컨대 특히 세포 집단에서 활성인 또는 테트라사이클린과 같은 약물의 존재에 반응하는 프로모터들을 포함할 수 있다. 전사 활성화란, 전사가 표적 세포에서 적어도 약 10배, 적어도 약 100배, 보다 통상적으로는 적어도 약 1000배 정도 기준선 이상으로 증가되는 것으로 의도된다. 또한, 대상 세포에 리프로그래밍 인자를 제공하기 위해 사용된 벡터는 예컨대 Cre/Lox와 같은 재조합효소 시스템을 사용하여 나중에 반드시 제거되어야 하는 유전자들을 포함하거나, 또는 예컨대 허피스바이러스 TK, bcl-xs 등과 같은 선택적 독성을 허용하는 유전자들을 포함함으로써 파괴된 그것들을 발현하는 세포들을 포함할 수 있다.
스크리닝을 위한 관심의 후보 제제들은 또한 폴리펩티드를 포함한다. 그런 폴리펩티드는 생성물의 용해도를 증가시키는 폴리펩티드 도메인에 임의로 융합될 수 있다. 도메인은 TEV 프로테아제에 의해 절단되는, 규정된 프로테아제 절단 부위, 예컨대 TEV 서열을 통해 폴리펩티드에 연결될 수 있다. 링커는 또한 하나 이상의 가요성 서열, 예컨대 1 내지 10 글리신 잔기를 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 융합 단백질의 절단은 생성물의 용해도를 유지하는 완충액에서, 예컨대 0.5 내지 2 M 우레아의 존재하에, 용해도를 증가시키는 폴리펩티드 및/또는 폴리뉴클레오티드의 존재하에 등의 조건에서 수행된다. 관심의 도메인은 엔도솜 분해성 도메인, 예컨대 인플루엔자 HA 도메인; 및 생성에 도움을 주는 다른 폴리펩티드, 예컨대 IF2 도메인, GST 도메인, GRPE 도메인 등을 포함한다. 추가로 또는 다르게는, 그런 폴리펩티드는 향상된 안정성을 위해 제형될 수 있다. 예를 들어, 펩티드는 페길화될 수 있고, 이때 폴리에틸렌옥시기가 혈류 중의 증가된 수명을 제공한다. 폴리펩티드는 첨가된 기능성을 제공하기 위하여, 예컨대 생체 내 안정성을 증가시키기 위하여 다른 폴리펩티드에 융합될 수 있다. 일반적으로 그런 융합 파트너는 안정한 혈장 단백질로, 그것은 예를 들면 융합물로서 존재할 때 폴리펩티드의 생체 내 혈장 반감기를 연장시킬 수 있고, 특히 그런 경우 그런 안정한 혈장 단백질은 면역글로불린 불변 도메인이다. 안정한 혈장 단백질이 다량체 형태, 예컨대 동일하거나 상이한 폴리펩티드 사슬들이 보통 이황화 및/또는 비공유적으로 결합되어 조립된 다중사슬 폴리펩티드를 형성하고 있는 면역글로불린 또는 리포단백질로 정상적으로 발견되는 대부분의 경우에, 본원에서 폴리펩티드를 함유하고 있는 융합물이 또한 생성될 것이고 안정한 혈장 단백질 전구체와 실질적으로 동일한 구조를 가지는 다량체로서 사용될 것이다. 이들 다량체는 그것들이 포함하는 폴리펩티드 제제와 관련하여 동종성이거나, 또는 하나 이상의 폴리펩티드 제제를 함유할 수 있다.
후보 폴리펩티드 제제는 진핵 세포로부터 생성되거나 또는 원핵 세포에 의해 생성될 수 있다. 그것은 풀림, 예컨대 열 변성, DTT 환원 등에 의해 추가로 처리될 수 있고 기술분야에 공지되어 있는 방법들을 사용하여 추가로 재접힘될 수 있다. 일차 서열을 변경시키지 않는 관심의 변형들은 폴리펩티드의 화학적 유도체화, 예컨대 아실화, 아세틸화, 카르복실화, 아미드화 등을 포함한다. 또한 글리코실화의 변형, 예컨대 그것의 합성 및 처리 동안 또는 추가의 처리 단계 동안 폴리펩티드의 글리코실화 패턴의 변형에 의해; 예컨대 글리코실화에 영향을 미치는 효소들, 예를 들면 포유류 글리코실화 또는 탈글리코실화 효소들에 폴리펩티드를 노출시킴으로써 만들어진 것들이 포함된다. 또한 인산화된 아미노산 잔기들, 예컨대 포스포타이로신, 포스포세린 또는 포스포트레오닌을 가지는 서열들이 포함된다. 폴리펩티드는 단백질 가수분해성 분해에 대한 내성을 향상시키기 위하여 또는 용해도 특성을 최적화시키기 위하여 또는 치료제로서 보다 적합하게 만들기 위하여 통상적인 분자 생물학 기법 및 합성 화학을 사용하여 변형될 수 있다. 그런 폴리펩티드의 유사체는 천연 발생적인 L-아미노산 이의외 잔기들, 예컨대 D-아미노산 또는 비-천연 발생적인 합성 아미노산들을 포함한다. D-아미노산은 일부 또는 전부의 아미노산 잔기를 치환할 수 있다.
후보 폴리펩티드 제제는 기술분야에 공지된 것과 같은 종래 방법들을 사용하여 시험관 내 합성에 의해 제조될 수 있다. 다양한 상업적 합성 장치들, 예를 들면 Applied Biosystems, Inc., Beckman 등에 의한 자동 합성기가 활용될 수 있다. 합성기를 사용함으로써, 천연 발생적인 아미노산들이 비천연 아미노산들로 치환될 수 있다. 특정 서열 및 제조 방식은 편리함, 경제학, 요구되는 순도 등에 의해 결정될 것이다. 다르게는, 후보 폴리펩티드 제제는 재조합 합성의 종래 방법들에 따라 분리되고 정제될 수 있다. 용해물은 발현 숙주에서 제조될 수 있고, 그 용해물은 HPLC, 축출 크로마토그래피, 겔 전기영동, 친화성 크로마토그래피 또는 다른 정제 기법을 사용하여 정제될 수 있다. 대부분의 경우, 사용되는 조성물은 생성물의 제조 및 그것의 정제 방법에 관련된 오염물과 관련하여, 적어도 20 중량%, 보다 통상적으로는 적어도 약 75 중량%, 바람직하게는 적어도 약 95 중량%의 원하는 생성물을 포함할 것이고, 치료 목적으로는 통상적으로 적어도 약 99.5 중량%를 포함할 것이다. 통상적으로 백분율은 총 단백질을 기준으로 할 것이다.
일부 경우에, 스크리닝될 후보 폴리펩티드 제제들은 항체들이다. 용어 "항체" 또는 "항체 부분"은 에피토프를 인식하고 그것에 잘 맞는 특이적인 형상을 가지는 어떠한 폴리펩티드 사슬-함유 분자 구조를 포함하는 것으로 의도되고, 이때 하나 이상의 비-공유 결합 상호작용은 분자 구조와 에피토프 사이의 복합체를 안정화한다. 주어진 구조 및 그것의 특이적인 에피토프의 특이적 또는 선택적 맞춤은 때로 "자물쇠와 열쇠 (lock and key)" 맞춤으로서 언급된다. 원형적인 항체 분자는 면역글로불린이고, 모든 공급원, 예컨대 인간, 설치류, 토끼, 소, 양, 돼지, 개, 기타 포유류, 닭, 기타 조류 등으로부터의 모든 유형의 면역글로불린, IgG, IgM, IgA, IgE, IgD 등이 "항체"인 것으로 여겨진다. 본 발명에서 사용되는 항체들은 다클론성 항체이거나 단클론성 항체들일 수 있다. 항체는 전형적으로 세포가 배양되는 배지로 제공된다. 항체 제조 및 스크리닝은 하기에서 보다 상세하게 논의된다.
후보 제제들은 합성 또는 천연 화합물들의 라이브러리를 포함하여 광범위한 공급원으로부터 얻어질 수 있다. 예를 들어, 생체 분자를 포함하여 광범위한 유기 화합물들의 무작위 및 직접적인 합성, 이를테면 무작위적 올리고뉴클레오티드 및 올리고펩티드의 발현을 위해 많은 수단들이 활용 가능하다. 다르게는, 박테리아, 진균, 식물 및 동물 추출물 형태의 천연 화합물들의 라이브러리가 활용 가능하거나 쉽게 제조된다. 추가로, 천연 또는 합성적으로 제조된 라이브러리 및 화합물들은 종래의 화학적, 물리적 및 생화학적 수단을 통해 쉽게 변형되고, 조합 라이브러리를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 공지의 약물학적 제제들이 직접 또는 무작위적으로 화학적 변형, 예컨대 아실화, 알킬화, 에스테르화, 아미드화 등이 수행되어 구조적 유사체가 제조될 수 있다.
후보 제제들은 그 제제를 적어도 하나 및 통상적으로는 다수의 샘플에, 때로는 그 제제가 결핍되어 있는 샘플과 함께 투여함으로써 생물학적 활성에 대해 스크리닝된다. 제제에 대한 반응으로서 변수들의 변화가 측정되고, 그 결과는 다른 제제들로 얻어진 참조 샘플에 비교됨으로써, 예컨대 그 제제의 존재 및 부재하에 등으로 평가된다. 스크리닝이 병원체의 효과를 방지하거나, 완화시키거나 또는 반전시킬 후보 제제들을 확인하기 위해 수행되는 경우에, 스크리닝은 전형적으로 병원성 제제의 존재하에 수행되고, 이때 병원성 제제는 측정될 결과에 가장 적절한 시점에 첨가된다. 예를 들어, 후보 제제의 보호/예방 능력이 시험되는 경우에, 그 후보 제제는 병원체보다 전에, 병원체와 동시에 또는 병원체에 의한 감염에 이어서 첨가될 수 있다. 다른 실례로서, 병원체의 효과를 반전시키는 후보 제제의 능력이 시험되는 경우에, 그 후보 제제는 병원체로의 감염에 이어서 첨가될 수 있다. 상기에서 언급된 것과 같이, 일부 경우에, "샘플"은 세포로 이식된 유전자 변형된 비-인간 동물이다, 예컨대 후보 제제는 인간 조혈 세포로 이식되어 있는 EPO 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 EPO를 코드화하는 핵산을 포함하는 면역결핍성 동물, 예컨대 마우스에 제공된다. 일부 경우에, 샘플은 이식될 인간 조혈 세포이다, 즉 후보 제제는 세포, 예컨대 망상적혈구, 적혈구 등에, 면역결핍성 유전자 변형된 동물에 이식되기 전에 제공된다.
만약 후보 제제가 이식된 유전자 변형된 동물에 직접 투여될 것이라면, 그 제제는 펩티드, 작은 분자 및 핵산의 마우스에의 투여를 위해 기술분야에 잘 알려져 있는 많은 방법들 중 어느 것에 의해 투여될 수 있다. 예를 들어, 제제는 경구로, 점막으로, 국소적으로, 피부 내로, 또는 주사, 예컨대 복강 내, 피하, 근육 내, 정맥 내 또는 두개 내 주사에 의해, 등등의 방법으로 투여될 수 있다. 제제는 완충액에 넣어져 투여되거나, 또는 다양한 제형 중 어느 것에, 예컨대 적절한 약학적으로 허용되는 비히클과 조합하여 통합될 수 있다. "약학적으로 허용되는 비히클"은 미 연방 또는 주 정부의 규제 기관에 의해 승인되었거나 미국 약전 또는 포유류, 예컨대 인간에서 사용하기 위한 다른 보편적으로 인식된 약전에 열거된 비히클일 수 있다. 용어 "비히클"은 발명의 화합물과 함께 포유류에 투여하기 위해 제형되는 희석제, 보조제, 부형제 또는 담체를 나타낸다. 그런 약학적 비히클은 지질, 예컨대 리포솜, 예컨대 리포솜 덴드리머; 액체, 예컨대 물 및 오일, 이를테면 석유, 동물, 채소 또는 합성 기원의 것들, 예컨대 땅콩 기름, 대두유, 미네랄 오일, 참기름 등, 식염수; 아라비아 고무, 젤라킨, 전분 페이스트, 탈크, 케라틴, 콜로이드상 실리카, 우레아 등일 수 있다. 또한, 보조제, 안정화제, 농축제, 윤활제 및 착색제가 사용될 수 있다. 약학 조성물은 고체, 반-고체, 액체 또는 가스 형태의 제제, 예컨대 정제, 캡슐, 분말, 과립, 연고, 용액, 좌제, 주사제, 흡입제, 겔, 마이크로스피어 및 에어로졸로 제형될 수 있다. 제제는 투여 후에 전신성일 수 있고 또는 지역적 투여, 벽 내 투여의 사용, 또는 이식 부위에서 활성 용량을 보유하는 작용을 하는 이식편의 사용에 의해 국소화될 수 있다. 활성 제제는 즉각적인 활성에 대해 제형되거나 지속적인 방출을 위해 제형될 수 있다. 일부 조건에 대해, 특히 중추신경계 조건에 대해, 혈액-외 장벽 (BBB)를 가로지르는 제제들을 제형하는 것이 필요할 수 있다. 혈액-뇌 장벽 (BBB)을 통한 약물 전달을 위한 한 가지 전략은 만니톨 또는 류코트리엔과 같은 삼투 수단에 의해, 또는 생화학적으로 브래디키닌과 같은 혈관작용성 물질의 사용에 의해 BBB의 파괴를 수반한다. BBB 파괴제는 조성물이 혈관 내 주사에 의해 투여될 때 제제와 함께 공동-투여될 수 있다. BBB를 통과하는 다른 전략들은 내인성 수송 시스템, 이를테면 카베올린-1 중재된 통과세포 외배출 (transcytosis), 담체-중재된 수송체, 예컨대 글루코오스 및 아미노산 담체, 인슐린 또는 트란스페린을 위한 수용체-중재된 통과세포 외배출 및 활성 유출 수송체, 예컨대 p-글리코단백질의 사용을 수반할 수 있다. 활성 수송 부분은 또한 혈관의 내피 벽을 가로지르는 수송을 용이하게 하기 위해 발명에 사용하기 위한 치료 화합물들과 콘쥬게이트될 수 있다. 다르게는, BBB 뒤에서의 제제들의 약물 전달은, 예를 들면 경막 내 전달에 의한 국소 전달에 의해, 예컨대 옴마야 (Ommaya) 저장소를 통해 (예컨대 미국 특허 번호 5,222,982 및 5,385,582 참조, 본원에 참조로 포함됨); 볼루스 주사에 의해, 예컨대 주사기에 의해, 예컨대 유리체강 내로 또는 두개 내로; 연속적 주입에 의해, 예컨대 캐뉼라 삽입에 의해, 예컨대 대류를 사용하여 (예컨대 미국 출원 번호 20070254842 참조, 본원에 참조로 포함됨); 또는 제제가 그 위에서 가역적으로 부착되는 장치를 이식함으로써 (예컨대 미국 출원 번호 20080081064 및 20090196903 참조, 본원에 참조로 포함됨) 이루어진다.
만약 제제(들)이 이식 전에 세포에 제공된다면, 제제들은 편리하게 용액으로, 또는 쉽게 가용성 형태로 배양 중의 세포 배지에 제공된다. 제제들은 관통 시스템으로, 간헐적 또는 연속적인 스트림으로서 첨가되거나, 또는 다르게는, 단독으로 또는 증가적으로, 반대되는 정적 용액에 화합물의 볼루스가 첨가될 수 있다. 관통 시스템에서 두 가지 유체가 사용되는데, 하나는 생리적으로 중성인 용액이고, 다른 하나는 시험 화합물이 첨가된 동일 용액이다. 첫 번째 유체가 세포 위로 통과하면 이어서 두 번째 유체가 통과한다. 단일 용액 방법에서, 시험 화합물의 볼루스는 세포를 둘러싸고 있는 배지의 부피에 첨가된다. 배양 배지의 성분들의 전체적인 농도는 볼루스의 첨가로, 또는 관통 방법에서는 두 용액 사이에서 유의미하게 변화해서는 안된다.
다양한 농도에 대한 차등 반응을 얻기 위해 다수의 분석이 상이한 제제 농도와 나란히 시행될 수 있다. 기술분야에 공지되어 있는 것과 같이, 제제의 유효 농도를 측정하는 것은 전형적으로 1:10 또는 다른 로그 규모의 희석을 유발하는 다양한 농도를 사용한다. 농도는 추가로, 필요하다면 두 번째 시리즈의 희석으로 정제될 수 있다. 전형적으로, 이들 농도 중 한 가지는 네거티브 대조표준으로서, 즉 제로 농도에서 또는 제제의 검출 수준 아래에서 또는 표현형의 검출 가능한 변화를 제공하지 않는 제제의 농도 아래에서 작용한다.
후보 제제에 대한 이식된 유전자 변형된 동물의 세포들의 반응의 분석은 그 제제로의 처리 후 어떠한 시점에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 세포들은 후보 제제와 접촉 후 1, 2 또는 3일 후, 때로 4, 5 또는 6일 후, 때로 8, 9 또는 10일 후, 때로, 14일 후, 때로 21일 후, 때로 28일 후, 때로 1개월 이상 후, 예컨대 2개월, 4개월 또는 6개월 이상이 지난 후 분석될 수 있다. 일부 구체예에서, 분석은 다수의 시점에 분석하는 것을 포함한다. 분석 시점(들)의 선택은 통상적인 기술분야의 숙련자들에 의해 쉽게 이해되는 바, 수행될 분석의 유형을 기준으로 할 것이다.
분석은 세포 생존력, 세포 증식, 세포 정체성, 세포 형태 및 세포 기능을, 특히 그것들이 면역 세포의 세포들에 속할 수 있는지 측정하기 위해 본원에 기술된 또는 기술분야에 공지된 변수들 중 어느 것을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유동 세포분석은 조혈 세포의 총 수 또는 특별한 조혈 세포 유형의 세포수를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 조직화학 또는 면역조직화학은 세포들의 세포자멸 상태를 측정하기 위해 수행될 수 있는데, 예컨대 DNA 단편화를 측정하기 위해 말단 데옥시뉴클레오티딜 트란스페라제 dUTP 닉 단부 표지화 (TUNEL)가 수행되거나, 또는 세포 표면상의 포스파티딜세린에 대한 아넥신 V 결합을 검출하기 위해 면역조직화학이 수행될 수 있다. 유동 세포분석 또한 분화된 세포 및 분화된 세포 유형의 비율을 평가하기 위해, 예컨대 제제의 존재하에 조혈 세포의 생존 및/또는 분화하는 능력을 측정하기 위해 사용될 수 있다. ELISA, 웨스턴 및 노던 블롯이 이식된 유전자 변형된 마우스에서 발현된 사이토킨, 케모카인, 면역글로불린 등의 수준을 측정하기 위해, 예컨대 이식된 세포들의 기능을 평가하기 위해, 적혈구 생존을 평가하는 등을 위해 수행될 수 있다. 면역 세포의 기능을 시험하기 위한 생체 내 분석, 뿐만 아리나 빈혈과 같은 관심의 특정 질환 또는 장애, 예컨대 겸상 적혈구 빈혈 등과 관련된 분석 또한 수행될 수 있다. 예컨대 Current Protocols in Immunology (Richard Coico, ed. John Wiley & Sons, Inc. 2012) 및 Immunology Methods Manual (I. Lefkovits ed., Academic Press 1997) 참조 (참조의 개시내용은 본원에 참조로 포함됨).
그러므로, 예를 들어 병원체에 의해 감염 가능하거나 감염된 적혈구 세포에 미치는 제제의 효과를 측정하기 위한 방법이 제공되는데, 그 방법은 인간 망상적혈구 및/또는 적혈구로 이식되어 있는 인간 EPO 마우스, 예컨대 Rag2 -/- lL2rg -/- EPO m/h 마우스에 그 제제를 투여하는 단계; 그 제제의 존재 하에 시간 경과에 따라 이식된 세포들의 생존력의 변수를 측정하는 단계; 및 그 측정치를 제제에 노출되지 않은 이식된 인간 EPO 마우스로부터의 측정치와 비교하는 단계를 포함한다. 제제는 만약 그것이 선택된 기간에 걸쳐서 제제의 단일 투여 또는 2회 이상의 투여 후에 마우스의 말초혈에서 인간 적혈구의 감염 및/또는 사멸을 적어도 20%, 30%, 40% 이상, 일부 경우에는 50%, 60%, 70% 이상, 예컨대 80%, 90% 또는 100%, 즉 검출할 수 없을 양으로 감소시킨다면 항-병원성인 것으로 측정된다. 특정 구체예에서, 약물 또는 약물 조합의 투여는 인간 조혈 세포로의 이식 후 적어도 3일, 적어도 1주일, 적어도 10일 후, 예를 들면 인간 조혈 세포로의 이식 후 2주, 3주 또는 4주 후, 예컨대 인간 조혈 세포로의 이식 후 6주, 8주, 10주 이상 지난 후에 이루어진다.
대상 마우스에 대한 용도의 다른 실례들은 본원의 다른 곳에서 제공된다. 본 개시내용에서 기술된 유전자 변형되고 이식된 마우스의 추가의 적용은 본 개시내용을 읽을 때 기술분야의 숙련자들에게 드러날 것이다.
개시내용의 비-제한적 측면들의 실례
상기에서 기술된 본 대상 물질의 구체예를 포함한 측면들은 단독으로 또는 하나 이상의 다른 측면 또는 구체예들과 조합될 때 유익할 수 있다. 전술한 설명을 제한하는 일 없이, 1부터 58까지 넘버링된 개시의 특정한 비-제한적 측면들이 아래에 제시된다. 본 개시내용을 읽을 때 기술분야의 숙련자들에게 명백해지는 것과 같이, 개별적으로 넘버링된 측면들은 각각 사용되거나 선행하는 또는 이어지는 개별적으로 넘버링된 측면들 중 어느 것과 조합될 수 있다. 이것은 측면들의 모든 그런 조합을 지지하기 위해 제공하기 위한 것이고 아래에서 명백하게 제공되는 측면들의 조합에 한정되지 않는다:
1. EPO 유전자 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 EPO 단백질 (hEPO)을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 유전자 변형된 비-인간 동물.
2. EPO 유전자 프로모터가 내인성 비-인간 EPO 프로모터인, 1에 따르는 비-인간 동물.
3. 작동 가능한 연결이 비-인간 동물 EPO 유전자좌에 있는 내인성 비-인간 EPO 프로모터에 대한 것인, 1에 따르는 비-인간 동물.
4. 작동 가능한 연결이 비-인간 동물 EPO 유전자 유전자좌에서 비-인간 EPO 유전자의 널(null) 돌연변이를 초래하는, 3에 따르는 비-인간 동물.
5. 비-인간 동물은 hEPO를 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 대립 유전자에 대해 이형접합성인, 4에 따르는 비-인간 동물.
6. 비-인간 동물은 hEPO를 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 대립 유전자에 대해 동형접합성인, 4에 따르는 비-인간 동물.
7. hEPO를 코드화하는 핵산 서열은 인간 EPO 게놈의 코딩 및 비-코딩 서열을 포함하는, 1 내지 6 중 어느 하나에 따르는 비-인간 동물.
8. hEPO를 코드화하는 핵산 서열은 인간 EPO cDNA 서열을 포함하는, 1 내지 6 중 어느 하나에 따르는 비-인간 동물.
9. 비-인간 동물이 다음으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가의 인간 단백질을 발현하는, 1 내지 8 중 어느 하나에 따르는 비-인간 동물:
M-csf 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 hM-CSF 단백질,
Il-3 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 hIL3 단백질,
Gm-csf 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 hGM-CSF 단백질,
TPO 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 hTPO 단백질 및
Sirpa 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 hSirpa 단백질.
10. 프로모터는 해당하는 비-인간 동물 유전자 유전자좌에 있는 내인성 비-인간 동물 프로모터이고, 비-인간 동물은 비-인간 유전자에 대해 이형접합성 널인, 9에 따르는 비-인간 동물.
11. 프로모터는 해당하는 비-인간 동물 유전자 유전자좌에 있는 내인성 비-인간 동물 프로모터이고, 비-인간 동물은 비-인간 유전자에 대해 동형접합성 널인, 9에 따르는 비-인간 동물.
12. 인간 단백질이 적어도 hTPO, hIL3, hGM-CSF 및 hSirpa를 포함하는, 9에 따르는 비-인간 동물.
13. 비-인간 동물이 면역결핍성인, 1 내지 12 중 어느 하나에 따르는 비-인간 동물.
14. 면역결핍이 Rag2 및 Il2rg 중 하나 또는 둘 다에 대한 결핍에 의해 유발되는, 13에 따르는 비-인간 동물.
15. 비-인간 동물이 포유류인, 1 내지 14 중 어느 하나에 따르는 비-인간 동물.
16. 포유류가 설치류인, 15에 따르는 비-인간 동물.
17. 포유류가 마우스인, 16에 따르는 비-인간 동물.
18. 비-인간 동물이 인간 조혈 세포의 이식을 더 포함하는, 1 내지 17 중 어느 하나에 따르는 비-인간 동물.
19. 인간 조혈 세포가 인간 CD34-포지티브 세포, 인간 조혈 줄기 세포, 인간 골수성 전구 세포, 인간 적혈구 전구 세포, 인간 골수 세포, 인간 수지상 세포, 인간 단핵 세포, 인간 과립구, 인간 적혈구, 인간 호중구, 인간 비만 세포, 인간 흉선 세포 및 인간 B 림프구로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 세포를 포함하는, 18에 따르는 비-인간 동물.
20. 비-인간 동물이 클로드로네이트를 포함하는, 19에 따르는 비-인간 동물.
21. 비-인간 동물이 적혈구 계통의 인간 세포들을 표적으로 하는 병원체로의 감염을 더 포함하는, 20에 따르는 비-인간 동물.
22. 병원체가 플라스모디움 종, 바베시아 종 및 타일레리아 종으로부터 선택되는, 21에 따르는 비-인간 동물.
23. 적혈구 계통의 인간 세포들을 표적으로 하는 병원체에 의한 감염을 억제하는 제제를 확인하는 방법으로서,
a. 유전자 변형된 비-인간 동물에 후보 제제를 투여하는 단계, 이때 동물은:
i. EPO 유전자 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 EPO 단백질 (hEPO)을 코드화하는 핵산 서열,
ii. 비-인간 동물에서 면역결핍을 초래하는 하나 이상의 유전자 돌연변이,
iii. 인간 조혈 세포의 이식 및
iv. 적혈구 계통의 인간 세포들을 표적으로 하는 병원체에 의한 감염을 포함하고, 및
b. 제제가 병원체-감염된 비-인간 동물에서 병원체의 양을 감소시키는지를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
24. 적혈구 계통의 인간 세포들을 표적으로 하는 병원체에 의한 감염을 방지하는 제제를 확인하는 방법으로서,
a. 유전자 변형된 비-인간 동물을 클로드로네이트와 접촉시키는 단계, 이때 비-인간 동물은:
i. EPO 유전자 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 EPO 단백질 (hEPO)을 코드화하는 핵산 서열,
ii. 비-인간 동물에서 면역결핍을 초래하는 하나 이상의 유전자 돌연변이 및
iii. 인간 조혈 세포의 이식을 포함하고,
b. 유전자 변형된 비-인간 동물에 후보 제제를 투여하는 단계,
c. 기생충화된 망상적혈구 또는 적혈구를 유전자 변형된 비-인간 동물을 주입하는 단계 및
d. 제제가 비-인간 동물의 인간 망상적혈구 및/또는 적혈구의 감염을 방지하는지를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
25. EPO 유전자 프로모터가 내인성 비-인간 프로모터인, 23 또는 24에 따르는 비-인간 동물.
26. 작동 가능한 연결이 비-인간 동물 EPO 유전자좌에 있는 내인성 비-인간 EPO 프로모터에 대한 것인, 23 또는 24에 따르는 방법.
27. 작동 가능한 연결이 비-인간 EPO 유전자 유전자좌에서 비-인간 EPO 유전자의 널 돌연변이를 초래하는, 26에 따르는 방법.
28. 비-인간 동물은 hEPO를 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 대립 유전자에 대해 이형접합성인, 27에 따르는 방법.
29. 비-인간 동물은 hEPO를 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 대립 유전자에 대해 동형접합성인, 27에 따르는 방법.
30. hEPO를 코드화하는 핵산 서열은 인간 EPO 게놈의 코딩 및 비-코딩 서열을 포함하는, 23 내지 29 중 어느 하나에 따르는 방법.
31. hEPO를 코드화하는 핵산 서열은 인간 EPO cDNA 서열을 포함하는, 23 내지 29 중 어느 하나에 따르는 방법.
32. 비-인간 동물이 다음으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가의 인간 단백질을 발현하는, 23 내지 31 중 어느 하나에 따르는 방법:
M-csf 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 hM-CSF 단백질,
Il-3 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 hIL3 단백질,
Gm-csf 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 hGM-CSF 단백질,
TPO 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 hTPO 단백질 및
Sirpa 프로모터의 제어하에 핵산에 의해 코드화된 hSirpa 단백질.
33. 프로모터는 해당하는 비-인간 동물 유전자 유전자좌에 있는 내인성 비-인간 동물 프로모터이고, 비-인간 동물은 비-인간 유전자에 대해 이형접합성 널인, 32에 따르는 방법.
34. 프로모터는 해당하는 비-인간 동물 유전자 유전자좌에 있는 내인성 비-인간 동물 프로모터이고, 비-인간 동물은 비-인간 유전자에 대해 동형접합성 널인, 33에 따르는 방법.
35. 비-인간 동물이 Rag2 및 Il2rg 중 하나 또는 둘 다에 대해 결핍된, 23 내지 34 중 어느 하나에 따르는 방법.
36. 인간 조혈 세포가 인간 CD34-포지티브 세포, 인간 조혈 줄기 세포, 인간 골수성 전구 세포, 인간 적혈구 전구 세포, 인간 골수 세포, 인간 수지상 세포, 인간 단핵 세포, 인간 과립구, 인간 적혈구, 인간 호중구, 인간 비만 세포, 인간 흉선 세포 및 인간 B 림프구로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 세포를 포함하는, 23 내지 35 중 어느 하나에 따르는 방법.
37. 병원체가 플라스모디움 종, 바베시아 종 및 타일레리아 종으로부터 선택되는, 23 내지 36 중 어느 하나에 따르는 방법.
38. 병원체가 플라스모디움 종이고 플라스모디움 종은 P. 팔시파룸 및 P. 비박스로부터 선택되는, 37에 따르는 방법.
39. 비-인간 동물이 포유류인, 23 내지 38 중 어느 하나에 따르는 방법.
40. 포유류가 설치류인, 39에 따르는 방법.
41. 포유류가 마우스인, 40에 따르는 방법.
42. 인간 EPO 단백질 (hEPO)을 발현하는 마우스의 제조 방법으로서,
마우스 다능 줄기 세포를 EPO 프로모터 서열에 작동 가능하게 연결된 hEPO에 대한 코딩 서열 또는 그것의 단편을 포함하는 핵산 서열과 접촉시키는 단계로서, 이때 코딩 서열 및 EPO 프로모터 서열은 내인성 마우스 EPO 유전자좌에 상동하는 서열들이 양옆에 있는 카세트를 형성하는 단계,
상동 재조합에 의해 내인성 마우스 EPO 유전자좌에서 핵산 서열의 마우스 게놈 안으로의 통합을 촉진하는 조건하에서 다능 줄기 세포를 배양하는 단계; 및
hEPO를 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 마우스 다능 줄기 세포로부터 마우스를 제조하는 단계를 포함하는 방법.
43. 마우스 다능 줄기 세포는 ES 세포 또는 iPS 세포인, 42에 따르는 방법.
44. 마우스 다능 줄기 세포가 Rag2 및/또는 IL2rg에 대해 결핍된, 42 또는 43에 따르는 방법.
45. EPO 프로모터 서열은 인간 EPO 프로모터에 대한 서열인, 42 내지 44 중 어느 하나에 따르는 방법.
46. EPO 프로모터 서열은 내인성 비-인간 EPO 프로모터에 대한 서열인, 42 내지 44 중 어느 하나에 따르는 방법.
47. 통합이 비-인간 EPO 유전자 유전자좌에서 비-인간 EPO 유전자의 대체를 초래하는, 42 내지 46 중 어느 하나에 따르는 방법.
48. hEPO를 코드화하는 핵산 서열이 인간 EPO 게놈의 코딩 및 비-코딩 서열을 포함하는, 42 내지 47 중 어느 하나에 따르는 방법.
49. hEPO를 코드화하는 핵산 서열이 인간 EPO cDNA 서열을 포함하는, 42 내지 48 중 어느 하나에 따르는 방법.
50. 인간 EPO 단백질 (hEPO)을 발현하고 인간 조혈 시스템을 포함하는 마우스의 제조 방법으로서,
인간 조혈 선구 세포를 포함하는 세포 집단을 42 내지 49 중 어느 하나에 따르는 방법에 의해 제조된 유전자 변형된 마우스 안에 이식하는 단계를 포함하는 방법.
51. 이식하는 단계가 꼬리-정맥 주입, 태아 간 주입 또는 안와 뒤쪽 주입을 포함하는, 50에 따르는 방법.
52. 유전자 변형된 마우스가 이식 전에 아치사량으로 방사선 조사되는, 50 또는 51에 따르는 방법.
53. 인간 조혈 선구 세포가 CD34+ 세포인, 50 내지 52 중 어느 하나에 따르는 방법.
54. 인간 조혈 선구 세포가 태아 간, 성인 골수 또는 제대혈로부터 유래되는, 50 내지 53 중 어느 하나에 따르는 방법.
55. 적혈구 계통의 인간 세포들을 표적으로 하는 인간 병원체로 감염된 마우스의 제조 방법으로서,
50 내지 54 중 어느 하나에 따르는, 인간 EPO 단백질 (hEPO)을 발현하고 인간 조혈 시스템을 포함하는 마우스를 제조하는 단계,
그 마우스에 클로드로네이트를 주입하는 단계, 및
그 마우스에 기생충화된 인간 적혈구 (PRBC)를 주입하는 단계를 포함하는 방법.
56. 방법이 건강한 인간 적혈구를 마우스 안에 주입하는 단계를 추가로 포함하는, 55에 따르는 방법.
57. 기생충이 플라스모디움 종, 바베시아 종 및 타일레리아 종으로부터 선택되는, 55에 따르는 방법.
58. 기생충이 플라스모디움 종이고 플라스모디움 종은 P. 팔시파룸 및 P. 비박스로부터 선택되는, 57에 따르는 방법.
실시예
다음의 실시예들은 기술분야의 숙련자들에게 본 발명의 제조 및 사용 방법의 완전한 개시 및 설명을 제공하기 위해 제시하는 것으로, 본 발명자들이 자신들의 발명으로 간주하는 것들의 범주를 제한하거나 하기의 실험이 그들이 수행한 모든 또는 유일한 실험인 것을 나타내려고 의도한 것이 아니다. 사용된 숫자와 관련하여 (예컨대 양, 온도 등) 정확성을 보장하려는 노력이 기울여졌지만, 일부 실험 오차 및 편차들은 설명될 것이다. 다르게 표시되지 않는 한, 부는 중량부이고, 분자량은 중량 평균 분자량이며, 온도는 섭씨 온도이고, 압력은 대기압이거나 거의 대기압이다.
분자 및 세포 생화학의 일반적인 방법들은 다음과 같은 표준 교재에서 찾아볼 수 있다: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd Ed. (Sambrook et al., HaRBor Laboratory Press 2001); Short Protocols in Molecular Biology, 4th Ed. (Ausubel et al. eds., John Wiley & Sons 1999); Protein Methods (Bollag et al, John Wiley & Sons 1996); Nonviral Vectors for Gene Therapy (Wagner et al. eds., Academic Press 1999); Viral Vectors (Kaplift & Loewy eds., Academic Press 1995); Immunology Methods Manual (I. Lefkovits ed., Academic Press 1997); 및 Cell and Tissue Culture: Laboratory Procedures in Biotechnology (Doyle & Griffiths, John Wiley & Sons 1998), 상기 교재들의 내용은 본원에 참조로 포함된다. 본 개시내용에서 언급된 유전자 조작용 시약, 클로닝 벡터 및 키트들은 BioRad, Stratagene, Invitrogen, Sigma-Aldrich 및 ClonTech와 같은 상업적 판매사들로부터 입수 가능하다.
실시예 1
인간 EPO 녹-인 마우스의 제조
마우스 에리트로포이에틴 유전자 유전자좌의 코딩 서열 (마우스 NCBI 유전자 ID:13856; MGI:95407; NM_007942.2에 있는 RefSeq 전사물 cDNA (SEQ ID NO: 1) 및 NP 031968에 있는 코드화된 단백질 (SEQ ID NO:2))을 인간 에리트로포이에틴 유전자 유전자좌로부터의 코딩 서열 (인간 NCBI 유전자 ID:2056; HGNC:3415; NM 000799.2에 있는 RefSeq cDNA 전사물 (SEQ ID NO:3) 및 NP_000790에 있는 코드화된 단백질 (SEQ ID NO:4))로 대체하였다.
SEQ ID NO:1 1 gatgaagact tgcagcgtgg acactggccc agccccgggt cgctaaggag ctccggcagc
61 taggcgcgga gatgggggtg cccgaacgtc ccaccctgct gcttttactc tccttgctac
121 tgattcctct gggcctccca gtcctctgtg ctcccccacg cctcatctgc gacagtcgag
181 ttctggagag gtacatctta gaggccaagg aggcagaaaa tgtcacgatg ggttgtgcag
241 aaggtcccag actgagtgaa aatattacag tcccagatac caaagtcaac ttctatgctt
301 ggaaaagaat ggaggtggaa gaacaggcca tagaagtttg gcaaggcctg tccctgctct
361 cagaagccat cctgcaggcc caggccctgc tagccaattc ctcccagcca ccagagaccc
421 ttcagcttca tatagacaaa gccatcagtg gtctacgtag cctcacttca ctgcttcggg
481 tactgggagc tcagaaggaa ttgatgtcgc ctccagatac caccccacct gctccactcc
541 gaacactcac agtggatact ttctgcaagc tcttccgggt ctacgccaac ttcctccggg
601 ggaaactgaa gctgtacacg ggagaggtct gcaggagagg ggacaggtga catgctgctg
661 ccaccgtggt ggaccgacga acttgctccc cgtcactgtg tcatgccaac cctcc
(SEQ ID NO:1)
SEQ ID NO:2 MGVPERPTLLLLLSLLLIPLGLPVLCAPPRLICDSRVLERYILEAKEAENVTMGCAEGPRLSENITVPDTKVNFYAWKRMEVEEQAIEVWQGLSLLSEAILQAQALLANSSQPPETLQLHIDKAISGLRSLTSLLRVLGAQKELMSPPDTTPPAPLRTLTVDTFCKLFRVYANFLRGKLKLYTGEVCRRGDR (SEQ ID NO:2)
SEQ ID NO:3 1 cccggagccg gaccggggcc accgcgcccg ctctgctccg acaccgcgcc ccctggacag
61 ccgccctctc ctccaggccc gtggggctgg ccctgcaccg ccgagcttcc cgggatgagg
121 gcccccggtg tggtcacccg gcgcgcccca ggtcgctgag ggaccccggc caggcgcgga
181 gatgggggtg cacgaatgtc ctgcctggct gtggcttctc ctgtccctgc tgtcgctccc
241 tctgggcctc ccagtcctgg gcgccccacc acgcctcatc tgtgacagcc gagtcctgga
301 gaggtacctc ttggaggcca aggaggccga gaatatcacg acgggctgtg ctgaacactg
361 cagcttgaat gagaatatca ctgtcccaga caccaaagtt aatttctatg cctggaagag
421 gatggaggtc gggcagcagg ccgtagaagt ctggcagggc ctggccctgc tgtcggaagc
481 tgtcctgcgg ggccaggccc tgttggtcaa ctcttcccag ccgtgggagc ccctgcagct
541 gcatgtggat aaagccgtca gtggccttcg cagcctcacc actctgcttc gggctctggg
601 agcccagaag gaagccatct cccctccaga tgcggcctca gctgctccac tccgaacaat
661 cactgctgac actttccgca aactcttccg agtctactcc aatttcctcc ggggaaagct
721 gaagctgtac acaggggagg cctgcaggac aggggacaga tgaccaggtg tgtccacctg
781 ggcatatcca ccacctccct caccaacatt gcttgtgcca caccctcccc cgccactcct
841 gaaccccgtc gaggggctct cagctcagcg ccagcctgtc ccatggacac tccagtgcca
901 gcaatgacat ctcaggggcc agaggaactg tccagagagc aactctgaga tctaaggatg
961 tcacagggcc aacttgaggg cccagagcag gaagcattca gagagcagct ttaaactcag
1021 ggacagagcc atgctgggaa gacgcctgag ctcactcggc accctgcaaa atttgatgcc
1081 aggacacgct ttggaggcga tttacctgtt ttcgcaccta ccatcaggga caggatgacc
1141 tggagaactt aggtggcaag ctgtgacttc tccaggtctc acgggcatgg gcactccctt
1201 ggtggcaaga gcccccttga caccggggtg gtgggaacca tgaagacagg atgggggctg
1261 gcctctggct ctcatggggt ccaagttttg tgtattcttc aacctcattg acaagaactg
1321 aaaccaccaa aaaaaaaaaa(SEQ ID NO:3)
SEQ ID NO:4 MGVHECPAWLWLLLSLLSLPLGLPVLGAPPRLICDSRVLERYLLEAKEAENITTGCAEHCSLNENITVPDTKVNFYAWKRMEVGQQAVEVWQGLALLSEAVLRGQALLVNSSQPWEPLQLHVDKAVSGLRSLTTLLRALGAQKEAISPPDAASAAPLRTITADTFRKLFRVYSNFLRGKLKLYTGEACRTGDR (SEQ ID NO:4)
구체적으로, GRCm38:ch5:137482017:137485745 (마이너스 가닥)에 있는 마우스 게놈 영역을 결실시키고 GRCh37:ch7:100318604:100321567 (플러스 가닥)로부터의 인간 게놈 서열을 그 자리에 삽입하였다. 이것으로 마우스 Epo 유전자의 코딩 엑손 1 내지 5 --전체 코딩 영역--를 인간 EPO 유전자의 엑손 1 내지 5와 3' 인간 미번역 영역으로 대체하였다. 총 3729 nt의 마우스 서열이 2964 nt의 인간 서열로 대체되었다.
간단히 설명하면, 마우스 EPO 유전자를 단일 표적화 단계로 인간 EPO 유전자로 대체시키기 위한 표적화 구성물을 VELOCIGENE® 유전자 엔지니어링 기술 (Valenzuela et al. (2003) 상기 동일 및 미국 특허 번호 6,586,251 참조)을 사용하여 구성하였다. 마우스 및 인간 EPO DNA를 각각 박테리아 인공 염색체 bMQ-386K4 및 RP11-797M3으로부터 얻었다. 엑손 1의 ATG로부터 엑손 5의 중지 코돈을 통해 뻗어 있는 (즉 3' 하류 서열을 포함함) 2964 nt 인간 EPO 서열과 양옆의 마우스 EPO 상류 및 하류 상동성 아암과 플록스트 (floxed) neo 선택 카세트를 함유하는, 갭 수복 클로닝에 의해 생성된 PspXI-선형화된 표적화 구성물을 Rag2-/-IL2rgY/- ES 세포에 일렉트로포레이션하였다 (도 2 및 도 3). 마우스 EPO 5' 미번역 영역 (UTR)과 인간 EPO의 엑손 1 사이의 접합은 SEQ ID NO:5로서 제시되는데, 이때 인간 유전자의 첫 번째 뉴클레오티드 전의 최종 마우스 뉴클레오티드는 하기 표 2에서 진하게 표시되지 않은 SEQ ID NO:5의 부분의 "G" (괄호 안에 표시됨)이고, 인간 서열의 첫 번째 뉴클레오티드는 하기 표 2의 SEQ ID NO:5의 진한 부분의 "A" (괄호 안에 표시됨)이다.
SEQ ID NO:5 TCTTCCAGGCTAGTGGGGTGATCTGGCCCTACAGAACTTCCAAGGATGAAGACTTGCAGCGTGGACACTGGCCCAGCCCCGGGTCGCTAAGGAGCTCCGGCAGCTAGGCGCGGA[G][ A ] TGGGGGTGCACG GTGAGTACTCGCGGGCTGGGCGCTCCCGCCCGCCCGGGTCCCTGTTTGAGCGGGGATTTAGCGCCCCGGCTATTGGCCAGGAGGTGGCTGGGTTCAAG (SEQ ID NO:5)
(인간 엑손 1의 코딩 서열은 이탤릭체로 표시되고, 진한 곳은 인간이며, 진하지 않은 곳은 마우스임)
인간 3' UTR과 선택 카세트의 5' 단부 사이의 접합은 SEQ ID NO:6으로서 표시되는데, 이때 인간 서열의 최종 뉴클레오티드는 하기 표 3의 SEQ ID NO:6의 진한 부분의 "C" (단일 괄호 안에 표시됨)이고, 선택 카세트 서열의 첫 번째 뉴클레오티드는 하기 표 3의 SEQ ID NO:6의 진하지 않은 부분의 "C" (이중 괄호 안에 표시됨)이며; 하류 접합 영역은 또한 플록스트 유비퀴틴 프로모터-구동된 neo 카세트의 제거를 위해 3' 단부에 loxP 부위를 함유하였다.
선택 카세트의 3' 단부와 마우스 게놈 사이의 접합은 SEQ ID NO:7로서 제공되고, 이때 단일 괄호 안의 "C"는 neo 카세트의 최종 뉴클레오티드이고, 카세트 다음의 마우스 게놈의 첫 번째 뉴클레오티드는 하기 표 4에서 알 수 있는 바, 이중 괄호 안에 표시된 "G"이다.
SEQ ID NO: 7 GCCTCTGTTCCACATACACTTCATTCTCAGTATTGTTTTGCCAAGTTCTAATTCCATCAGACCTCGACCTGCAGCCCCTAGATAACTTCGTATAATGTATGCTATACGAAGTTATGCTAG[C][[G]]CCAACCCGCTAGGACAAGTGCTGAGTGAGCTGGGGCCACCGTTTGAGGAAACAGGAGCCAGTACAGAGGGGTTCCCCTTTAGGGGTTGGTGGCAATGGGCGACCCTGGTTAATGGATCATT.................
(선택 카세트의 3' 단부는 이탤릭체로 표시되고, 마우스 서열은 이탤릭체로 표시되지 않음)
정확하게 표적화된 hEPO ES 세포 클론들을, 천연, 미변형 EPO 유전자의 복사물의 수가 결실에 대해 표적화된 마우스 EPO 유전자의 서열들에 특이적인 두 개의 TaqManTM 정량 중합효소 연쇄 반응 (qPCR)에 의해 측정되는 천연-대립유전자의 손실 (LONA) 분석 (Valenzuela et al. (2003), 상기 동일)에 의해 확인하였다. qPCR 분석은 다음의 프라이머-프로브 세트를 포함하였다 (5'에서 3'쪽으로 표시됨): 상류 전방 프라이머, CATCTGCGACAGTCGAGTTC (SEQ ID NO:8); 상류 역 프라이머, CCAGGGAGCTTACCGTGAC (SEQ ID NO:9); 상류 프로브, FAM-AGGTACATCTTAGAGGCCAAGGAGGCA-BHQ (SEQ ID NO:10); 하류 전방 프라이머, ACAGCCGAGTCCTGGAGAG (SEQ ID NO:11); 하류 역 프라이머, AAGCCCTGAGCGTGAGTTC (SEQ ID NO:12); 하류 프로브, FAM-AGGCCAAGGAGGCCGAGAATATCACG-BHQ (SEQ ID NO: 13); 이때 FAM은 5-카르복시플루오레세인 형광 프로브를 나타내고 BHQ는 블랙 홀 퀀처 유형 (Biosearch Technologies)의 형광 퀀처를 나타낸다. 표적화 벡터를 흡수하고 게놈에 통합한 ES 세포 클론들로부터 정제된 DNA를 제조업체의 제안에 따라 384-웰 PCR 플레이트 (MicroAmp™ Optical 384-Well Reaction Plate, Life Technologies)에서 TaqManTM 유전자 발현 마스터 믹스 (Life Technologies)와 조합하고 Applied Biosystems Prism 7900HT에서 순환시켜서 PCR 과정 동안 형광 데이터를 수집하고 누적된 형광이 사전-세트 한계값에 도달하는 부분 PCR 사이클인 한계치 사이클 (Ct)을 측정한다. 비-표적화 참조 유전자에 대한 상류 및 하류 EPO-특이적 qPCR 및 두 개의 qPCR을 각각의 DNA 샘플에 대해 작동시켰다. 각각의 EPO-특이적 qPCR 및 각각의 참조 유전자 qPCR 사이의 Ct 값의 차이 (ACt)를 계산하였고, 그런 다음 분석한 모든 샘플에 대한 각 ACt와 중간 ACt사이의 차이를 계산하여 각 샘플에 대한 AACt 값을 얻었다. 각 샘플의 EPO 유전자의 복사물 수를 다음 식으로부터 계산하였다: 복사물 수 = 2ㆍ2-△△Ct. 그것의 천연 복사물 중 하나를 잃어버린, 정확하게 표적화된 클론은 1과 같은 EPO 유전자 복사물 수를 가질 것이다. 인간 EPO 유전자 서열이 인간화된 대립유전자에서 결실된 마우스 EPO 유전자 서열을 대체한 것에 대한 확인은 다음의 프라이머-프로브 세트 (5'에서 3' 쪽으로 표시됨0를 포함하는 TaqManTM qPCR 분석에 의해 확인하였다: 인간 전방 프라이머, GAGCCCTGCACTGGACAAC (SEQ ID NO:14); 인간 역 프라이머, TCCCATGAACGCTGAGAGTC (SEQ ID NO:15); 및 인간 프로브, AGGGTCAAGGAGCCATAGACAGAATGGC (SEQ ID NO:16).
정확하게 표적화된 ES 세포를 일시적인 Cre-발현 벡터로 일렉트로포레이션하여 약물 선택 카세트를 제거하였다. 인간 EPO를 포함하고 Rag2 및 Il2rg가 결핍된 마우스를 제조하기 위하여, 정확하게 표적화된 ES 세포를 상기 기술한 대로 확인하였고 기술분야에 공지되어 있는 기법들을 사용하여 사전이식 배아에 도입시켰다. 그런 다음 인간 EPO 녹-인 (KI) 마우스를 역교배시켜서 Rag2 및 Il2rg가 결핍되고 인간 EPO를 발현하는 마우스를 제조하였다.
실시예 2
인간 SIRPα-마우스의 제조
본원에 기술된 실시예들 중 일부와 관련하여, 유전자 변형된 마우스의 게놈에 무작위로 통합된 인간 SIRPα를 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 유전자 변형된 마우스를 미국 특허 출원 공개 번호 2013-0340105 (본원에 참조로 포함됨)에 기술된 대로 제조하였다.
본원에 기술된 실시예들 중 일부와 관련하여, 인간 SIRPα 녹-인 마우스를 하기와 같이 제조하였다. 인간 SIRPα는 적어도 10개의 대립유전자 형태로 존재하는 것으로 알려져 있다. 이 특정 실례에서, 인간 SIRPα 변이체 1을 마우스의 내인성 SIRPα 유전자를 인간화하는 데 사용한다.
SIRP (예컨대 SIRPα) 유전자의 세포외 영역의 인간화를 위한 표적화 벡터를 VELOCIGENE® 기술 (예컨대 미국 특허 번호 6,586,251 및 Valenzuela et al. (2003), 상기 동일 참조)을 사용하여 구성하였다.
간단하게 설명하면, 마우스 박테리아 인공 염색체 (BAC) 클론 bMQ-261H14를 변형시켜서 내인성 SIRPα 유전자의 엑손 2 내지 4를 함유하는 서열을 결실시키고 인간 BAC 클론 CTD-3035H21을 사용하여 인간 SIRPα 유전자의 엑손 2 내지 4를 삽입하였다. 내인성 SIRPα 유전자의 엑손 2 내지 4에 해당하는 게놈 DNA (~8555 bp)를 BAC 클론 bMQ-261H14에서 BAC 클론 CTD-3035H21로부터의 인간 SIRPα 유전자의 ~8581 bp의 DNA 단편으로 대체하였다. BAC 클론 CTD-3035H21에 함유된 인간 SIRPα 대립유전자의 서열 분석 결과, 인간 변이체 1에 해당하는 대립유전자가 드러났다. 양옆에 loxP 부위가 있는 네오마이신 카세트를 인간 SIRPα 유전자의 엑손 2 내지 4를 함유하는 ~8581 bp의 인간 DNA의 단부에 첨가하였다 (도 4).
상류 및 하류 상동성 아암을 마우스 BAC DNA로부터 각각 엑손 2 및 4의 위치 5' 및 3'에서 얻었고, 그것을 ~8581 bp 인간 단편-네오마이신 카세트에 첨가하여 내인성 SIRPα 유전자의 인간화를 위한 최종 표적화 벡터를 제조하였는데, 그것은 5'에서 3' 쪽으로, 내인성 SIRPα 유전자의 엑손 2의 마우스 DNA 5'의 19 kb를 함유하는 5' 상동성 아암, 인간 SIRPα 유전자의 엑손 2 내지 4를 함유하는 ~8581 bp의 DNA 단편, 양옆에 loxP 부위가 있는 네오마이신 카세트 및 내인성 SIRPα 유전자의 엑손 4의 마우스 DNA 3'의 21 kb를 함유하는 3' 상동성 아암을 함유하였다. 표적화 벡터의 표적화된 삽입은 엑손 4와 5 사이의 마우스 SIRPα 유전자의 제 5 인트론의 네오마이신 카세트에 위치하였다. 표적화 벡터를 SwaI로 소화시킴으로써 선형화하였고, 그것을 박테리아 세포에서의 상동 재조합에 사용하여 마우스 SIRPα 유전자의 엑손 2 내지 4가 인간 SIRPα 유전자의 엑손 2 내지 4로 표적화 대체를 이루었다 (도 4).
표적화된 BAC DNA (상기 기술됨)를 사용하여 마우스 ES 세포를 일렉트로포레이션하여 내인성 마우스 SIRPα 유전자의 엑손 2 내지 4가 인간 SIRPα 유전자의 엑손 2 내지 4를 포함하는 게놈 단편으로 대체되어 있는 변형된 ES 세포를 제조하였다. 인간 SIRPα 유전자의 엑손 2 내지 4를 포함하는 게놈 단편을 함유하는 포지티브 ES 세포를 TAQMANTM 프로브 (Lie and Petropoulos, 1998. Curr. Opin. Biotechnology 9:43-48)를 사용하는 정량 PCR에 의해 확인하였다. 상류 삽입 지점을 가로지르는 뉴클레오티드 서열은 다음을 포함하는데, 그것은 삽입 지점에 존재하는 인간 SIRPα 게놈 서열에 연속적으로 연결된 삽입 지점의 상류의 내인성 마우스 서열 (아래에서 괄호 안에 함유됨)을 가리킨다: (AGCTCTCCTACCACTAGACTGCTGAGACCCGCTGCTCTGCTCAGGACTCGATTTCCAGTACACAATCTCCCTCTTTGAAAAGTACCACACATCCTGGGGT)GCTCTTGCATTTGTGTGACACTTTGCTAGCCAGGCTCAGTCCTGGGTTCCAGGTGGGGACTCAAACACACTGGCACGAGTCTACATTGGATATTCTTGGT (SEQ ID NO:17). 네오마이신 카세트의 5' 단부에서 하류 삽입 지점을 가로지르는 뉴클레오티드 서열은 다음을 포함하는데, 그것은 삽입 지점의 하류의 카세트 서열과 연속적인 인간 SIRPα 게놈 서열 (아래에서 괄호 안에 함유됨, loxP 서열은 이탤릭체로 표시됨)을 가리킨다: GCTCCCCATTCCTCACTGGCCCAGCCCCTCTTCCCTACTCTTTCTAGCCCCTGCCTCATCTCCCTGGCTGCCATTGGGAGCCTGCCCCACTGGAAGCCAG(TCGAGATAACTTCGTATAATGTATGCTATACGAAGTTATATGCATGGCCTCCGCGCCGGGTTTTGGCGCCTCCCGCGGGCGCCCCCCTCCTCACGGCGA) (SEQ ID NO:18). 네오마이신 카세트의 3' 단부에서 하류 삽입 지점을 가로지르는 뉴클레오티드 서열은 다음을 포함하는데, 그것은 내인성 SIRPα 유전자 (하기에서 괄호 안에 함유됨)의 엑손 4의 3'의 마우스 게놈 서열과 연속적인 카세트 서열을 가리킨다: CATTCTCAGTATTGTTTTGCCAAGTTCTAATTCCATCAGACCTCGACCTGCAGCCCCTAGATAACTTCGTATAATGTATGCTATACGAAGTTATGCTAGC(TGTCTCATAGAGGCTGGCGATCTGGCTCAGGGACAGCCAGTACTGCAAAGAGTATCCTTGTTCATACCTTCTCCTAGTGGCCATCTCCCTGGGACAGTCA) (SEQ ID NO:19). 그런 다음 포지티브 ES 세포 클론을 사용하여 암컷 마우스에 VELOCIMOUSE® 방법 (예컨대 미국 특허 번호 7,294,754 및 Poueymirou et al. 2007, F0 generation mice that are essentially fully derived from the donor gene -targeted ES cells allowing immediate phenotypic analyses Nature Biotech. 25(l):91-99, 참조)을 사용하여 이식함으로써 마우스의 내인성 SIRPα 유전자 안에 인간 SIRPα 유전자의 엑손 2 내지 4가 함유되어 있는 한배 새끼들을 제조하였다.
상기 기술한 표적화된 ES 세포를 공여자 ES 세포로서 사용하여 8-세포 단계 마우스 배아에 VELOCIMOUSE® 방법 (상기 동일)에 의해 도입하였다. 내인성 SIRPα 유전자의 엑손 2 내지 4의 인간화를 지닌 마우스들을, 인간 SIRPα 유전자 서열의 존재를 검출하는 대립유전자 분석 (Valenzuela et al. (2003), 상기 동일)을 변형시켜 사용하여 유전형에 의해 확인하였다.
인간화된 SIRPα 유전자 구성물을 가진 마우스 (즉, 마우스 SIRPα 유전자에 인간 SIRPα 엑손 2 내지 4를 함유함)를 Cre 결실 마우스 계통에 교배시켜, 예컨대 ES 세포 단계에서 또는 배아에서, 제거되지 않는 표적화 벡터에 의해 도입된 록스트 네오마이신 카세트를 제거할 수 있었다. 임의로, 네오마이신 카세트는 마우스에 보유된다.
실시예 3
화합물 녹-인 마우스의 제조
인간 EPO 녹-인 마우스를, 마우스 게놈 안으로의 무작위 통합체로서 또는 녹-인으로서, 즉 해당하는 마우스 유전자좌로부터 관심의 다른 인간 유전자들을 발현하는 마우스에 교배시켰다. 예를 들어 Rag2 -/- , IL-2rg Y/- , hEPO KI 마우스를 상기 기술한 것과 같이, 마우스 TPO 유전자좌로부터 인간 TPO를 발현하는 마우스 (Rongvaux et al., 2011, Proc Natl Acad Sci USA, 108(6):2378-2383), 마우스 IL-3/GM-CSF 유전자좌로붙터 인간 IL-3 및 인간 GM-CSF를 발현하는 마우스 (Willinger et al, 2011, Proc Natl Acad Sci USA, 108(6):2390-2395), 마우스 M-CSF 유전자좌로부터 인간 M-CSF를 발현하는 마우스 (Rathinam et al, 2011, Blood, 118(11):3119-3128) 및/또는 마우스 유전자좌로부터 또는 무작위 통합체로서 발현된 인간 SIRPa를 발현하는 마우스 (Strowig et al., 2011, Proc Natl Acad Sci USA, 108(32):13218-13223)와 교배시켜서 이들 인간 단백질의 조합을 발현하는 마우스를 제조하였다 (Rag2 -/- Il2rg null hSlRPa h/h Tpo h/h Mcsf h/h Il3/Gmcsf h/h EPO h/h ). 인간 TPO, 인간 IL-3, 인간 GM-CSF, 인간 M-CSF 및 인간 SIRPa 중 하나 이상을 발현하는 유전자 변형된 마우스는 미국 특허 번호 8,541,646 및 8,847,004; 미국 특허 출원 공개 번호 2014/0134662; 및 PCT 국제 공개공보 번호 WO/2014/039782 (이것들 각각의 내용은 본원에 참조로 포함됨)에 보다 상세하게 기술되어 있다.
실시예 4
P. 팔시파룸 및 P. 비박스의 혈액 단계에 대한 인간화된 마우스 모델의 개발
본원에서는 마우스로부터 인간으로의 제한된 교차-반응성을 가지는 성장 인자들을 제공함으로써 쥐과 동물 숙주의 유전자 인간화가, 특히 인간 조혈 줄기 세포 (HSC)-이식된 마우스에서 일반적인 인간 세포 증대 및 적혈구 생성을 성공적으로 고양시킬 수 있다는 것이 증명된다.
게놈으로부터 인간 EPO (말단 적혈구 생성을 증가시키기 위하여) 뿐 아니라 인간 TPO, MCSF 및 IL-3 (HSC 유지 및 조기 적혈구 생성을 증가시키기 위하여)을 발현하는 MITERG 마우스는 hEPO를 발현하지 않는 마우스보다 인간 HSC-이식된 마우스의 골수에서 고수준의, 실제로 동일한 동물에서의 마우스 적혈구 생성과 동등한 인간 적혈구 생성을 나타낸다 (도 5A, "hSIRPa-, hEPO-" (즉 "MITRG 마우스")에 비교되는 "hSIRPa-, hEPO+" (즉 "MITERG 마우스")). 그러나, 이들 마우스는 상당한 수준의 순환 인간 적혈구계 세포들이 결핍되어 있다 (데이터는 제시하지 않음).
말초에서의 순환하는 인간 적혈구의 낮은 수준은 마우스 대식세포에 의한 인간 말초 RBC의 파괴 (적혈구 식세포 증가)를 유발한다는 것이 가설이다. 이 과정에서 SIRPa의 역할은 hSIRPa가 mSIRPa 유전자좌 이외의 마우스 게놈의 유전자좌로부터 발현된, 즉 무작위로 통합된 이식유전자로서, 즉 hSIRPa-tg로서 발현된 마우스 (Rag2-/-Il2rgnullTpoh/hMcsfh/hI13h/hGmcsfh/hEpoh/hSIRPα-tg+, 즉 "MISTER-G 마우스") 및 hSIRPa가 mSIRPa 유전자좌로부터 녹-인 (KI)으로서, 즉 hSIRPa KI로서 발현된 마우스 (Rag2-/-Il2rgnullTpoh/hMcsfh/hI13h/hGmcsfh/hEpoh/hSIRPαh/h, 즉 "SupER-G 마우스")를 제조함으로써 평가하였다.
예컨대 MISTER-G 마우스에서 무작위로 통합된 이식유전자로서의 인간 SIRPa의 발현은 인간 EPO를 발현하는 인간 HSC-이식된 마우스의 골수에서 인간 적혈구의 수의 추가의 증가를 촉진하였다 (도 5, 패널 A, "hSIRPa+, hEPO+"와 "hSIRPa-, hEPO+"의 비교). 인간 SIRPa의 도입은 말초에서 대부분의 조혈 세포의 생존을 상당히 향상시켰고, 말초혈에서 림프양 및 골수성 세포를 포함한 인간 CD45+ 세포의 빈도는 hSIRPa를 발현하지 않는 마우스에서 관찰된 것보다 적어도 10배 증가하였다. 그러나, hSIRPa KI는 말초혈의 인간 RBC의 이식 수준에는 거의 영향을 미치지 않는다 (도 5, 패널 B).
인간 SIRPa 녹-인이 말초혈에서 인간 적혈구를 증가시키기에는 충분하지 않기 때문에, 클로드로네이트 리포솜을 대식세포, 특히 비장의 적색 펄프 대식세포 및 간의 쿠퍼 세포의 고갈에 대해 사용하였다. 적혈구 계통의 순환하는 인간 세포의 극적인 증가가 SuPER-G 마우스에서 클로드로네이트 리포솜에 의한 조직 체류 대식세포의 고갈 후의 총 순환 적혈구의 1%까지 관찰되었다 (도 6, 패널 A). 또한, 클로드로네이트 처리 후 말초에서 대부분의 인간 적혈구는 망상적혈구 (CD71+)였다 (도 6, 패널 B). 이것은 이들 마우스가 우선적으로 망상적혈구를 감염시키는 P. 비박스 감염에 대한 양호한 후보일 것임을 가리키는 것이기 때문에 흥미로운 관찰결과이다.
적혈구의 감염은 플라스모디움 종의 생명 주기의 필수 부분이다. 그러나, 상이한 플라스모디움 종으로의 성공적인 생체 내 감염에 필수적인 인간 RBC의 필요한 빈도는 수립되지 않았다. 현재 활용 가능한 P. 팔시파룸에 대한 유일한 생체 내 모델은 NOD/scid 또는 NSG와 같은 면역결핍성 계통으로의 인간 RBC의 전달을 기반으로 한다. 이들 마우스에서, 낭충으로의 감염은 대다수의 인간 적혈구의 매일 주입 후에만 감염된 적혈구의 i.v. 주입에 의해 이루어질 수 있다. 감염될 때, 인간 RBC는 이들 동물에서 총 적혈구 수의 대략 반을 포함한다.
상기에서 증명된 것과 같이, i) 인간 조혈 줄기 세포 (HSC)로 이식된 SupER-G 마우스는 골수에서 인간 적혈구를 나타냈고 (도 5B), 및 ii) 클로드로네이트 처리는 이식된 SupER-G 마우스의 말초에서 인간 적혈구의 빈도를 증가시켰다 (도 6). 이식된, 클로드로네이트-처리된 SupER-G 마우스가 생체 내에서 성공적인 플라스모디움 감염을 지속시키기 위해 말초에서 충분한 수의 인간 적혈구를 포함하였는가를 측정하기 위하여, 태아 간 또는 성인 HSC로 이식된 SupER-G 마우스로부터 말초혈을 수집하고, 혈액을 시험관 내에서 P. 팔시파룸 계통 3D7-감염된 혈액과 함께 배양하였다. 기생충 복제의 다중 라운드를 용이하게 하기 위해, 신선한 인간 적혈구를 48시간 후에 감염 배양물에 첨가하였고, 계속해서 첨가된 인간 RBC의 재감염에 의한 증폭은 HSC-이식된 SupER-G 마우스로부터 수확된 인간 RBC가 P. 팔시파룸의 완전한 감염 사이클을 생성한 경우에만 일어날 것이라고 예상하였다. 감염 후 12일 후에, 분열체 (schizont)로부터의 낭충의 기생충 감염 및 증폭의 진전된 단계가 이식된 SupER-G 마우스로부터의 모든 혈액 샘플 ("이식된 마우스 RBC, 성인 1", "이식된 마우스 RBC, 성인 2" 및 "이식된 마우스 RBC, 태아 간")에서 관찰되었지만, 이식되지 않았거나 0.1%의 hRBC 주입에 의해 급하게 이식된 대조 마우스로부터는 관찰되지 않았다 (도 7A 및 데이터는 제시하지 않음). 기생충혈증의 지수적 증가가 김자 염색 및 정량 PCR에 의해 관찰되었다 (도 7B). 이것은 이식된, 클로드로네이트-처리된 SupER-G가 P. 팔시파룸으로의 감염을 지속시키 위하여 충분한 수의 인간 적혈구를 생성한 것을 가리킨다. 이 결과로부터, 클로드로네이트-투여된 이식된 마우스의 P. 팔시파룸 및 P. 비박스 낭충으로의 생체 내 감염이 성공적일 것으로 예상된다.
실시예 5
TIES 마우스 (Rag2 -/- Il2rg null Tpo h/h Il3/Gmcsf h/h Epo h/m SIRPα h/h )
낮은 수정능력, 개발상의 부적격성 및 높은 사망률로 인해, Epoh/h를 가진 마우스들은 감염 연구에는 이상적이지 않다. 대신, hEPO 유전자에 이형접합성인 마우스들 (즉 Epoh/m, 예컨대 TIES 마우스)은 충분히 에리트로포이에틴 (EPO)을 생성할 수 있고 적혈구 생성의 모든 단계를 지지한다. 9 내지 10주로부터 4개월까지의 생존력의 추가의 향상은 마우스 유전자좌를 인간 M-CSF로 대체하는 것보다는 그 마우스 유전자좌에서 마우스 M-CSF 유전자를 보유함으로써 이루어졌는데, 왜냐하면 인간 대식세포 콜로니 자극 인자 (M-CSF) 녹-인에 의해 지지된 고수준의 인간 골수성 세포 이식이 이식된 마우스의 빈혈 및 사망을 유도하는 마우스 적혈구의 파괴를 유발하기 때문이다.
SupER-G 마우스와 같이, TIES 마우스도 인간 적혈구 생성을 지지하고 클로드로네이트가 투여된다면 말초혈에서 1% 인간 적혈구의 빈도를 유지한다. 또한, 클로드로네이트 처리 후 말초에서의 대부분의 인간 적혈구는 망상적혈구 (CD71+)였다. 이것은 이들 마우스가 P. 비박스 감염을 지지하는 양호한 후보일 것임을 시사한다.
이식된 TIES 마우스들은 클로드로네이트가 투여된다면 말초혈에서 1% 인간 적혈구의 빈도를 유지할 수 있음이 증명되었다. 또한, 인간 RBC의 수혈을 지지하는 TIES 마우스의 능력을 측정하였다. 도 8에서 알 수 있는 것과 같이, 클로드로네이트 처리는 말초에서 세포의 총 집단의 20% 이상으로 수혈된 집단을 안정화시켰다. 수혈 후 약 4시간 후에 이루어진 이들 수준은 수혈 후 적어도 12시간 동안 지속되었다. 이들 RBC 빈도는 상이한 종들의 플라스모디움의 생체 내 감염을 지지하기에 충분할 것으로 예상된다.
전술한 것들은 단순히 발명의 원리를 예시한다. 기술분야의 숙련자들은 비록 본원에서 명확하게 기술되거나 제시되지 않았더?顫?, 발명의 원리를 구현시키고 발명의 사상 및 범주 내에 포함되는 다양한 배열들을 고안할 수 있을 것으로 인식될 것이다. 나아가, 본원에서 인용된 모든 실례 및 조건부 언어는 원칙적으로 독자가 기술분야에 덧붙이기 위해 발명자들이 기여한 발명의 원리 및 개념들을 이해하는 것을 돕기 위해 의도된 것이고, 그런 구체적으로 인용된 실례 및 조건들에 제한받지 않는 것으로 해석되어야 한다. 더욱이, 발명의 원리, 측면들 및 구체예들 뿐만 아니라 그것들의 구체적인 실례를 인용하는 본원의 모든 진술은 그것들의 구조적 및 기능적 동등물을 포함하는 것으로 의도된다. 추가로, 그런 동등물들은 현재 알려져 있는 동등물 및 미래에 개발되는 동등물, 즉 구조와 관계 없이 동일한 기능을 수행하는 개발된 어떠한 요소들을 포함하는 것으로 의도된다. 그러므로 본 발명의 범주는 본원에서 제시되고 기술된 예시적인 구쳬예들에 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 본 발명의 범주 및 사상은 첨부되는 청구범위에 의해 구체화된다.
SEQUENCE LISTING <110> Regeneron Pharmaceuticals, Inc. Yale University Institute for Research in Biomedicine (IRB) Murphy, Andrew J Stevens, Sean Flavell, Richard Manz, Markus Gabriel Shan, Liang <120> GENETICALLY MODIFIED NON-HUMAN ANIMALS EXPRESSING HUMAN EPO <130> REGN-013WO <150> US62/000,460 <151> 2014-05-19 <160> 19 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 715 <212> DNA <213> Mus musculus <400> 1 gatgaagact tgcagcgtgg acactggccc agccccgggt cgctaaggag ctccggcagc 60 taggcgcgga gatgggggtg cccgaacgtc ccaccctgct gcttttactc tccttgctac 120 tgattcctct gggcctccca gtcctctgtg ctcccccacg cctcatctgc gacagtcgag 180 ttctggagag gtacatctta gaggccaagg aggcagaaaa tgtcacgatg ggttgtgcag 240 aaggtcccag actgagtgaa aatattacag tcccagatac caaagtcaac ttctatgctt 300 ggaaaagaat ggaggtggaa gaacaggcca tagaagtttg gcaaggcctg tccctgctct 360 cagaagccat cctgcaggcc caggccctgc tagccaattc ctcccagcca ccagagaccc 420 ttcagcttca tatagacaaa gccatcagtg gtctacgtag cctcacttca ctgcttcggg 480 tactgggagc tcagaaggaa ttgatgtcgc ctccagatac caccccacct gctccactcc 540 gaacactcac agtggatact ttctgcaagc tcttccgggt ctacgccaac ttcctccggg 600 ggaaactgaa gctgtacacg ggagaggtct gcaggagagg ggacaggtga catgctgctg 660 ccaccgtggt ggaccgacga acttgctccc cgtcactgtg tcatgccaac cctcc 715 <210> 2 <211> 192 <212> PRT <213> Mus musculus <400> 2 Met Gly Val Pro Glu Arg Pro Thr Leu Leu Leu Leu Leu Ser Leu Leu 1 5 10 15 Leu Ile Pro Leu Gly Leu Pro Val Leu Cys Ala Pro Pro Arg Leu Ile 20 25 30 Cys Asp Ser Arg Val Leu Glu Arg Tyr Ile Leu Glu Ala Lys Glu Ala 35 40 45 Glu Asn Val Thr Met Gly Cys Ala Glu Gly Pro Arg Leu Ser Glu Asn 50 55 60 Ile Thr Val Pro Asp Thr Lys Val Asn Phe Tyr Ala Trp Lys Arg Met 65 70 75 80 Glu Val Glu Glu Gln Ala Ile Glu Val Trp Gln Gly Leu Ser Leu Leu 85 90 95 Ser Glu Ala Ile Leu Gln Ala Gln Ala Leu Leu Ala Asn Ser Ser Gln 100 105 110 Pro Pro Glu Thr Leu Gln Leu His Ile Asp Lys Ala Ile Ser Gly Leu 115 120 125 Arg Ser Leu Thr Ser Leu Leu Arg Val Leu Gly Ala Gln Lys Glu Leu 130 135 140 Met Ser Pro Pro Asp Thr Thr Pro Pro Ala Pro Leu Arg Thr Leu Thr 145 150 155 160 Val Asp Thr Phe Cys Lys Leu Phe Arg Val Tyr Ala Asn Phe Leu Arg 165 170 175 Gly Lys Leu Lys Leu Tyr Thr Gly Glu Val Cys Arg Arg Gly Asp Arg 180 185 190 <210> 3 <211> 1340 <212> DNA <213> homo sapiens <400> 3 cccggagccg gaccggggcc accgcgcccg ctctgctccg acaccgcgcc ccctggacag 60 ccgccctctc ctccaggccc gtggggctgg ccctgcaccg ccgagcttcc cgggatgagg 120 gcccccggtg tggtcacccg gcgcgcccca ggtcgctgag ggaccccggc caggcgcgga 180 gatgggggtg cacgaatgtc ctgcctggct gtggcttctc ctgtccctgc tgtcgctccc 240 tctgggcctc ccagtcctgg gcgccccacc acgcctcatc tgtgacagcc gagtcctgga 300 gaggtacctc ttggaggcca aggaggccga gaatatcacg acgggctgtg ctgaacactg 360 cagcttgaat gagaatatca ctgtcccaga caccaaagtt aatttctatg cctggaagag 420 gatggaggtc gggcagcagg ccgtagaagt ctggcagggc ctggccctgc tgtcggaagc 480 tgtcctgcgg ggccaggccc tgttggtcaa ctcttcccag ccgtgggagc ccctgcagct 540 gcatgtggat aaagccgtca gtggccttcg cagcctcacc actctgcttc gggctctggg 600 agcccagaag gaagccatct cccctccaga tgcggcctca gctgctccac tccgaacaat 660 cactgctgac actttccgca aactcttccg agtctactcc aatttcctcc ggggaaagct 720 gaagctgtac acaggggagg cctgcaggac aggggacaga tgaccaggtg tgtccacctg 780 ggcatatcca ccacctccct caccaacatt gcttgtgcca caccctcccc cgccactcct 840 gaaccccgtc gaggggctct cagctcagcg ccagcctgtc ccatggacac tccagtgcca 900 gcaatgacat ctcaggggcc agaggaactg tccagagagc aactctgaga tctaaggatg 960 tcacagggcc aacttgaggg cccagagcag gaagcattca gagagcagct ttaaactcag 1020 ggacagagcc atgctgggaa gacgcctgag ctcactcggc accctgcaaa atttgatgcc 1080 aggacacgct ttggaggcga tttacctgtt ttcgcaccta ccatcaggga caggatgacc 1140 tggagaactt aggtggcaag ctgtgacttc tccaggtctc acgggcatgg gcactccctt 1200 ggtggcaaga gcccccttga caccggggtg gtgggaacca tgaagacagg atgggggctg 1260 gcctctggct ctcatggggt ccaagttttg tgtattcttc aacctcattg acaagaactg 1320 aaaccaccaa aaaaaaaaaa 1340 <210> 4 <211> 193 <212> PRT <213> homo sapiens <400> 4 Met Gly Val His Glu Cys Pro Ala Trp Leu Trp Leu Leu Leu Ser Leu 1 5 10 15 Leu Ser Leu Pro Leu Gly Leu Pro Val Leu Gly Ala Pro Pro Arg Leu 20 25 30 Ile Cys Asp Ser Arg Val Leu Glu Arg Tyr Leu Leu Glu Ala Lys Glu 35 40 45 Ala Glu Asn Ile Thr Thr Gly Cys Ala Glu His Cys Ser Leu Asn Glu 50 55 60 Asn Ile Thr Val Pro Asp Thr Lys Val Asn Phe Tyr Ala Trp Lys Arg 65 70 75 80 Met Glu Val Gly Gln Gln Ala Val Glu Val Trp Gln Gly Leu Ala Leu 85 90 95 Leu Ser Glu Ala Val Leu Arg Gly Gln Ala Leu Leu Val Asn Ser Ser 100 105 110 Gln Pro Trp Glu Pro Leu Gln Leu His Val Asp Lys Ala Val Ser Gly 115 120 125 Leu Arg Ser Leu Thr Thr Leu Leu Arg Ala Leu Gly Ala Gln Lys Glu 130 135 140 Ala Ile Ser Pro Pro Asp Ala Ala Ser Ala Ala Pro Leu Arg Thr Ile 145 150 155 160 Thr Ala Asp Thr Phe Arg Lys Leu Phe Arg Val Tyr Ser Asn Phe Leu 165 170 175 Arg Gly Lys Leu Lys Leu Tyr Thr Gly Glu Ala Cys Arg Thr Gly Asp 180 185 190 Arg <210> 5 <211> 226 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <220> <221> misc_feature <222> (1)..(115) <223> mouse sequence <220> <221> misc_feature <222> (116)..(128) <223> human Exon 1 <220> <221> misc_feature <222> (116)..(226) <223> human sequence <400> 5 tcttccaggc tagtggggtg atctggccct acagaacttc caaggatgaa gacttgcagc 60 gtggacactg gcccagcccc gggtcgctaa ggagctccgg cagctaggcg cggagatggg 120 ggtgcacggt gagtactcgc gggctgggcg ctcccgcccg cccgggtccc tgtttgagcg 180 gggatttagc gccccggcta ttggccagga ggtggctggg ttcaag 226 <210> 6 <211> 1054 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <220> <221> misc_feature <222> (1)..(115) <223> human Exon 5 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(926) <223> human sequence <220> <221> misc_feature <222> (927)..(1054) <223> 5' end of selection cassette <400> 6 actccgaaca atcactgctg acactttccg caaactcttc cgagtctact ccaatttcct 60 ccggggaaag ctgaagctgt acacagggga ggcctgcagg acaggggaca gatgaccagg 120 tgtgtccacc tgggcatatc caccacctcc ctcaccaaca ttgcttgtgc cacaccctcc 180 cccgccactc ctgaaccccg tcgaggggct ctcagctcag cgccagcctg tcccatggac 240 actccagtgc cagcaatgac atctcagggg ccagaggaac tgtccagaga gcaactctga 300 gatctaagga tgtcacaggg ccaacttgag ggcccagagc aggaagcatt cagagagcag 360 ctttaaactc agggacagag ccatgctggg aagacgcctg agctcactcg gcaccctgca 420 aaatttgatg ccaggacacg ctttggaggc gatttacctg ttttcgcacc taccatcagg 480 gacaggatga cctggagaac ttaggtggca agctgtgact tctccaggtc tcacgggcat 540 gggcactccc ttggtggcaa gagccccctt gacaccgggg tggtgggaac catgaagaca 600 ggatgggggc tggcctctgg ctctcatggg gtccaagttt tgtgtattct tcaacctcat 660 tgacaagaac tgaaaccacc aatatgactc ttggcttttc tgttttctgg gaacctccaa 720 atcccctggc tctgtcccac tcctggcagc agtgcagcag gtccaggtcc gggaaacgag 780 gggtggaggg ggctgggccc tacgtgctgt ctcacacagc ctgtctgacc tctcgaccct 840 accgggcctg aggccacaag ctctgcctac gctggtcaat aaggtgtctc cattcaaggc 900 ctcaccgcag taaggcagct gccaacctcg agataacttc gtataatgta tgctatacga 960 agttatatgc atggcctccg cgccgggttt tggcgcctcc cgcgggcgcc cccctcctca 1020 cggcgagcgc tgccacgtca gacgaagggc gcag 1054 <210> 7 <211> 243 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <220> <221> misc_feature <222> (1)..(121) <223> 3' end of selection cassette <220> <221> misc_feature <222> (122)..(243) <223> mouse sequence <400> 7 gcctctgttc cacatacact tcattctcag tattgttttg ccaagttcta attccatcag 60 acctcgacct gcagccccta gataacttcg tataatgtat gctatacgaa gttatgctag 120 cgccaacccg ctaggacaag tgctgagtga gctggggcca ccgtttgagg aaacaggagc 180 cagtacagag gggttcccct ttaggggttg gtggcaatgg gcgaccctgg ttaatggatc 240 att 243 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <400> 8 catctgcgac agtcgagttc 20 <210> 9 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <400> 9 ccagggagct taccgtgac 19 <210> 10 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <400> 10 aggtacatct tagaggccaa ggaggca 27 <210> 11 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <400> 11 acagccgagt cctggagag 19 <210> 12 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <400> 12 aagccctgag cgtgagttc 19 <210> 13 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <400> 13 aggccaagga ggccgagaat atcacg 26 <210> 14 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <400> 14 gagccctgca ctggacaac 19 <210> 15 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <400> 15 tcccatgaac gctgagagtc 20 <210> 16 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <400> 16 agggtcaagg agccatagac agaatggc 28 <210> 17 <211> 200 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <220> <221> misc_feature <222> (1)..(100) <223> mouse sequence <220> <221> misc_feature <222> (101)..(200) <223> human sequence <400> 17 agctctccta ccactagact gctgagaccc gctgctctgc tcaggactcg atttccagta 60 cacaatctcc ctctttgaaa agtaccacac atcctggggt gctcttgcat ttgtgtgaca 120 ctttgctagc caggctcagt cctgggttcc aggtggggac tcaaacacac tggcacgagt 180 ctacattgga tattcttggt 200 <210> 18 <211> 199 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <220> <221> misc_feature <222> (1)..(100) <223> 5' end of neomycin cassette <220> <221> misc_feature <222> (101)..(199) <223> human sequence <220> <221> misc_feature <222> (106)..(139) <223> LoxP <400> 18 gctccccatt cctcactggc ccagcccctc ttccctactc tttctagccc ctgcctcatc 60 tccctggctg ccattgggag cctgccccac tggaagccag tcgagataac ttcgtataat 120 gtatgctata cgaagttata tgcatggcct ccgcgccggg ttttggcgcc tcccgcgggc 180 gcccccctcc tcacggcga 199 <210> 19 <211> 200 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> synthetic polynucleotide sequence <220> <221> misc_feature <222> (1)..(100) <223> 3' neomycin cassette <220> <221> misc_feature <222> (101)..(200) <223> mouse Exon 4 <400> 19 cattctcagt attgttttgc caagttctaa ttccatcaga cctcgacctg cagcccctag 60 ataacttcgt ataatgtatg ctatacgaag ttatgctagc tgtctcatag aggctggcga 120 tctggctcag ggacagccag tactgcaaag agtatccttg ttcatacctt ctcctagtgg 180 ccatctccct gggacagtca 200

Claims (58)

  1. 유전자 변형된 마우스로서,
    유전자 변형된 마우스의 게놈의 마우스 에리트로포이에틴 (EPO) 유전자 유전자좌에서 내인성 마우스 EPO 유전자 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 EPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 EPO 녹-인 대립유전자로서, EPO 녹-인 대립유전자는 내인성 마우스 EPO 코딩 서열의 적어도 일부의 대체를 포함하고, 마우스는 hEPO 단백질을 발현하며, hEPO 단백질은 야생형 인간 EPO 신호전달 기능을 가지고 있는 것인 에리트로포이에틴 (EPO) 녹-인 대립유전자;
    유전자 변형된 마우스의 게놈의 마우스 과립구-대식세포 (GM-CSF) 유전자 유전자좌에서 내인성 마우스 GM-CSF 유전자 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 과립구-대식세포 콜로니 자극 인자 2 (hGM-CSF) 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 과립구-대식세포 콜로니 자극 인자 2 (GM-CSF) 녹-인 대립유전자로서, GM-CSF 녹-인 대립유전자는 내인성 마우스 GM-CSF 코딩 서열의 적어도 일부의 대체를 포함하고, 마우스는 GM-CSF 녹-인 대립유전자 (GM-CSFh/h)에 대해 동형접합성이며, 마우스는 hGM-CSF 단백질을 발현하고, hGM-CSF 단백질은 야생형 인간 GM-CSF 신호전달 기능을 가지고 있는 것인 과립구-대식세포 콜로니 자극 인자 2 (GM-CSF) 녹-인 대립유전자;
    유전자 변형된 마우스의 게놈의 마우스 IL-3 유전자 유전자좌에서 내인성 마우스 IL-3 유전자 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 인터류킨 3 (hIL3) 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 인터류킨 3 (IL-3) 녹-인 대립유전자로서, IL-3 녹-인 대립유전자는 내인성 마우스 IL-3 코딩 서열의 적어도 일부의 대체를 포함하고, 마우스는 IL-3 녹-인 대립유전자 (IL-3h/h)에 대해 동형접합성이며, 마우스는 hIL-3 단백질을 발현하고, hIL-3 단백질은 야생형 인간 IL-3 신호전달 기능을 가지고 있는 것인 인터류킨 3 (IL-3) 녹-인 대립유전자;
    유전자 변형된 마우스의 게놈의 마우스 트롬보포이에틴 (TPO) 유전자 유전자좌에서 내인성 마우스 TPO 유전자 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 트롬보포이에틴 (hTPO) 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 트롬보포이에틴 (TPO) 녹-인 대립유전자로서, TPO 녹-인 대립유전자는 내인성 마우스 TPO 코딩 서열의 적어도 일부의 대체를 포함하고, 마우스는 TPO 녹-인 대립유전자 (TPOh/h)에 대해 동형접합성이며, 마우스는 hTPO 단백질을 발현하고, hTPO 단백질은 야생형 인간 TPO 신호전달 기능을 가지고 있는 것인 트롬보포이에틴 (TPO) 녹-인 대립유전자; 및
    유전자 변형된 마우스의 게놈의 마우스 신호 조절 단백질 알파 (SIRPα) 유전자 유전자좌에서 내인성 마우스 SIRPα 유전자 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간화된 신호 조절 단백질 알파 (hSirpa) 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 SIRPα 녹-인 대립유전자로서, SIRPα 녹-인 대립유전자는 내인성 마우스 SIRPα 코딩 서열의 적어도 일부의 대체를 포함하고, 마우스는 SIRPα 녹-인 대립유전자 (SIRPαh/h)에 대해 동형접합성이며, 마우스는 hSIRPα 단백질을 발현하고, hSIRPα 단백질은 야생형 인간 SIRPα 단백질의 세포외 도메인 및 내인성 마우스 SIRPα 단백질의 신호전달 도메인을 포함하며, hSIRPα 단백질은 야생형 인간 SIRPα 수용체 기능을 가지고 있는 것인 신호 조절 단백질 알파 (SIRPα) 녹-인 대립유전자
    를 포함하는 유전자 변형된 마우스.
  2. 제1항에 있어서, 마우스는 EPO 녹-인 대립유전자 (EPOh/m)에 대해 이형접합성인 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  3. 제1항에 있어서, 마우스는 EPO 녹아웃 대립유전자 (EPOh/h)에 대해 이형접합성인 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  4. 제2항에 있어서, 유전자 변형된 마우스는 유전자 변형된 마우스의 게놈의 마우스 대식세포 콜로니 자극 인자 (M-CSF) 유전자 유전자좌에서 내인성 마우스 M-CSF 유전자 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 대식세포 콜로니 자극 인자 (hM-CSF) 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 대식세포 콜로니 자극 인자 (M-CSF) 녹-인 대립유전자를 더 포함하며, M-CSF 녹-인 대립유전자는 내인성 마우스 M-CSF 코딩 서열의 적어도 일부의 대체를 포함하고, 마우스는 M-CSF 녹-인 대립유전자 (M-CSFh/h)에 대해 동형접합성이며, 마우스는 hM-CSF 단백질을 발현하고, hM-CSF 단백질은 야생형 인간 M-CSF 신호전달 기능을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  5. 제3항에 있어서, 유전자 변형된 마우스는 유전자 변형된 마우스의 게놈의 마우스 대식세포 콜로니 자극 인자 (M-CSF) 유전자 유전자좌에서 내인성 마우스 M-CSF 유전자 프로모터에 작동 가능하게 연결된 인간 대식세포 콜로니 자극 인자 (hM-CSF) 단백질을 코드화하는 핵산 서열을 포함하는 대식세포 콜로니 자극 인자 (M-CSF) 녹-인 대립유전자를 더 포함하며, M-CSF 녹-인 대립유전자는 내인성 마우스 M-CSF 코딩 서열의 적어도 일부의 대체를 포함하고, 마우스는 M-CSF 녹-인 대립유전자 (M-CSFh/h)에 대해 동형접합성이며, 마우스는 hM-CSF 단백질을 발현하고, hM-CSF 단백질은 야생형 인간 M-CSF 신호전달 기능을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  6. 제2항에 있어서, 유전자 변형된 마우스는 내인성 마우스 M-CSF (M-CSFm/m)에 대해 동형접합성인 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  7. 제3항에 있어서, 유전자 변형된 마우스는 내인성 마우스 M-CSF (M-CSFm/m)에 대해 동형접합성인 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, hEPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열은 인간 EPO 게놈의 코딩 및 비-코딩 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, hEPO 단백질을 코드화하는 핵산 서열은 인간 EPO cDNA 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 유전자 변형된 마우스는 내인성 면역 체계에 대해 면역결핍성인 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  11. 제10항에 있어서, 면역결핍은 Rag2 및 Il2rg 중 하나 또는 둘 다에 대한 결핍에 의해 유발되는 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  12. 제11항에 있어서, 유전자 변형된 마우스는 Rag2null 및 IL2rgnull인 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  13. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 유전자 변형된 마우스는 내인성 면역 체계에 대해 면역결핍성이고, 유전자 변형된 마우스는 인간 조혈 세포의 이식을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  14. 제13항에 있어서, 인간 조혈 세포는: 인간 CD34-포지티브 세포, 인간 조혈 줄기 세포, 인간 골수성 전구 세포, 인간 적혈구 전구 세포, 인간 골수 세포, 인간 수지상 세포, 인간 단핵 세포, 인간 과립구, 인간 적혈구, 인간 호중구, 인간 비만 세포, 인간 흉선 세포, 및 인간 B 림프구로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 세포를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  15. 제14항에 있어서, 유전자 변형된 마우스는 클로드로네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  16. 제15항에 있어서, 유전자 변형된 마우스는 적혈구 계통의 인간 세포들을 표적으로 하는 병원체로의 감염을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  17. 제16항에 있어서, 병원체는 플라스모디움 종, 바베시아 종, 및 타일레리아 종으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  18. 제14항에 있어서, 유전자 변형된 마우스는 적혈구 계통의 인간 세포들을 표적으로 하는 병원체로의 감염을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
  19. 제18항에 있어서, 병원체는 플라스모디움 종, 바베시아 종, 및 타일레리아 종으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유전자 변형된 마우스.
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