KR20180037602A - PARK2 knock-out porcine Models for Parkinson' s disease and the Use thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a transgenic pig for a Parkinson′s disease model, a method for producing the same, and a use thereof. More specifically, the present invention relates to a use of a transgenic pig having a PARK2 gene knocked-out as an animal model of Parkinson′s disease.

Description

PARK2 유전자 넉아웃 파킨슨 질환 모델용 돼지 및 이의 용도{PARK2 knock-out porcine Models for Parkinson' s disease and the Use thereof}PARK2 Gene Knockout Parkinson's Disease Model Pigs and Their Uses {PARK2 knock-out porcine Models for Parkinson's disease and the Use thereof}

본 발명은 파킨슨 질환 모델용 형질전환 돼지 및 이의 제조방법, 그리고 이의 이용에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 Park2 유전자를 넉아웃(knock-out)시킨 형질전환 돼지를 파킨슨 질환 동물 모델로 이용하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a transgenic pig for a Parkinson's disease model, a method for producing the same, and a use thereof, and more particularly to the use of a transgenic pig having a Park2 gene knocked out as an animal model of Parkinson's disease .

치매(dementia)는 기억력 장애, 판단력 상실 등 전신기능의 전반적인 장애를 동반하는 질환이다. 치매의 발병 형태는 매우 다양한데, 약 50% 정도는 파킨슨형 치매(dementia of Parkinson type)이며, 약 30% 정도는 혈관성 치매(dementia of Vascular type), 알콜성 치매 및 파킨슨병 치매이고, 약 20% 정도는 파킨슨형 치매 및 혈관성 치매 등 양쪽성으로 발병하는 것으로 알려져 있다.Dementia is a disease with general impairment of systemic functions such as memory impairment and loss of judgment. About 50% of the dementias are of dementia of Parkinson type, about 30% of them are dementia of vascular type, alcoholic dementia and Parkinson's disease, about 20% Is known to develop amphotericism such as Parkinsonian dementia and vascular dementia.

파킨슨병(PD)은 퇴행성 신경질환 중 노인성치매에 이어 두 번째로 흔한 노화관련 질환으로 65세 이상 노인의 2% 가량이 이 병으로 고통 받고 있으며, 미국에서만 약 백만 명의 환자가 있다. 이 병은 손떨림, 강직증세, 느린 운동성, 자세의 불안정성 등과 같은 운동기능의 장애가 나타나며, 정서불안 및 공포감 등의 정서적 장애가 동반된다. 병의 전개과정이 점진적이며, 병리학적으로 뇌의 흑질 내도파민성 신경세포의 심각한 퇴화(약 70-80%)가 관찰된다. 이들 세포 내에서는 루이소체(Lewy body)라고 하는 단백질의 비정상적 침착이 확인된다.Parkinson's disease (PD) is the second most common aging-related disease among senile dementia in the degenerative neurological disease. About 2% of elderly people aged 65 or older suffer from this disease and there are about 1 million patients in the US alone. This disease is accompanied by emotional disturbances such as hand tremor, stiffness, slow motility, instability of the posture, and emotional disturbance and fear. The progression of the disease is progressive and pathologically severe degeneration (about 70-80%) of dopaminergic neurons in the brain of the brain is observed. Within these cells, an abnormal deposition of a protein called the Lewy body is observed.

우리나라 노인인구는 급속히 증가하고 있으며, 이와 더불어 파킨슨병 환자도 계속해서 증가하고 있다. 파킨슨병의 원인은 아직 정확히 밝혀지지 않았다. 하지만, 유전적 인자와 환경적 인자가 복합적으로 작용하여 파킨슨병이 발생하는 것으로 보고되고 있다. 특히, 최근 유전학이 발전하면서 그동안 알려지지 않은 파킨슨병의 유전 인자에 대한 연구가 매우 빠르게 발전하고 있다.The population of the elderly in Korea is rapidly increasing, and the number of patients with Parkinson 's disease is also increasing. The cause of Parkinson's disease is not yet clear. However, Parkinson's disease has been reported to occur due to the combined action of genetic factors and environmental factors. In recent years, research on genetic factors of Parkinson's disease has been developing very rapidly.

이러한 실정에서, 뇌신경 질환에 대한 새로운 치료법을 발견하기 위해 동물 모델을 이용하는 것은 새로운 치료 표적(therapeutic target)을 발견하고, 전임상 단계에서 약물 검사를 수행하기 위해 필수적인 요소이다.In this context, the use of animal models to discover new therapies for neurodegenerative diseases is an essential element in discovering new therapeutic targets and performing drug testing at preclinical stages.

신경과학자들의 제 1차적 관심은 연구 목표를 달성하는데 유용한 가장 적절한 동물 모델의 선택이다. 연구자들은 환자에게서 필수적으로 나타나지 않는 기전에 근거하지만, 질환의 기본적인 병적 특징을 가지는 모델과 모든 임상적 특징이 재연되지는 않지만, 알려진 병인 기전에 근거한 동물모델 사이에서의 선택에 직면하는 경우도 많다. 따라서, 연구자들은 병인, 증상,치료, 생리학적 기초에 부합하는 동물모델의 개발에 도전하고 있다. 이러한 동물모델의 연구는 치매의 특징, 비정상적인 뇌세포의 시공간적 변화과정 및 뇌의 기능장애 기전을 정확히 알아내고, 다양한 새로운 치료 표적들과 새로운 치료법의 효과 검증에 중요한 역할을 할 것으로 생각된다.The primary concern of neuroscientists is the choice of the most appropriate animal model useful for achieving the research objectives. Researchers are based on mechanisms that are not essential to their patients, but they often face choices between animal models based on known pathogenetic mechanisms, although models with underlying pathologic features of the disease and not all clinical features are reproduced. Therefore, researchers are challenging the development of animal models that are compatible with pathogenesis, symptoms, treatment, and physiological basis. Studies of these animal models will play an important role in accurately identifying the characteristics of dementia, the temporal and spatial changes of abnormal brain cells, and the mechanism of brain dysfunction, and verifying the effectiveness of various new therapeutic targets and new therapies.

지금까지는 퇴행성 뇌신경 질환의 약물치료나 기전연구를 위한 질병모델로는 대부분 설치류를 이용해 왔으나, 동물 질환모델의 병리양상과 증상이 사람에서 관찰되는 것과 많은 차이를 보이고 있어 설치류 질환모델에서 나온 결과를 토대로 임상시험을 시행할 경우 많은 문제점이 있어왔다.Until now, most of the disease models for drug therapy and mechanism studies of degenerative brain diseases have been using rodents, but the pathological patterns and symptoms of animal disease models are much different from those observed in humans. Based on the results from rodent disease models There have been many problems in clinical trials.

즉, 효과적인 질환 모델로 사용 가능할 만큼 사람의 파킨슨병(PD) 및 파킨슨(PD)의 증상을 모두 발현하는 모델동물은 아직까지 확립하지 못하고 있는 실정이다.That is, a model animal that expresses both symptoms of Parkinson's disease (PD) and Parkinson's (PD) in human enough to be used as an effective disease model has not yet been established.

그러므로, 인간과의 디멘존, 번식, 수명 및 행동양상의 확연한 차이로 인해 보다 인간과 가까운 종을 이용한 질환동물 모델에 대한 필요성이 제기되었고, 영장류의 경우 그 희소성 및 사육관리의 비용 및 어려움으로 인해 극히 제한적인 분야에서만 질환연구에 활용 가능한 제약이 있으므로, 이에 따라 비교적 저렴한 비용과 시설에서 보다 정확한 난치질환 연구를 할 수 있는 돼지를 새로운 모델 동물로서 바이오 메디컬 분야에 활용하고자 하는 요구가 증가 되고 있다.Therefore, a clear distinction between dimenzon, reproduction, lifespan, and behavior with humans has raised the need for animal models of disease using more human species, and in the case of primates, the cost and difficulty of rarity and breeding management Therefore, there is a growing demand for biomedical research as a new model animal for pigs that can study incurable diseases at a relatively low cost and at a relatively low cost.

돼지는 해부 생리학적으로 인간과 유사성이 인정되어 이미 각종 질환의 병리학적 기전과 치료를 위한 연구에 이용되고 있으며, 특히 오랫동안 경제 동물로 가치가 인정되어 다른 중/대 동물을 질환모델로 사용할 때보다 윤리적인 문제점을 피해갈 수 있으며, 안정적인 사육 시스템이 구축되어 있어 실험동물 모델 개발시 유지 및 관리가 용이한 장점이 있다.Pigs have been recognized for similarity with human anatomy physiologically and have already been used for the pathological mechanism and treatment of various diseases. Especially, when pigs are valued as economic animals for a long time, It can avoid ethical problems and has a stable breeding system, so it is easy to maintain and manage when developing animal models.

이에, 본 발명자들은 인간 유전자와 유사성이 인정되는 돼지를 이용하되, 인간 Park2 유전자의 특이 서열을 인식하여 절단하는 뉴클라아제를을 이용하여 형질전환 체세포 복제 기법으로 적용함으로써, Park2 유전자를 넉아웃 시켜 효과적인 파킨슨 질환 동물모델을 제작할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors used a pig recognized to be similar to a human gene, but applied a transgenic somatic cell cloning technique using a nuclease that recognizes and cleaves a specific sequence of the human Park2 gene, thereby knocking out the Park2 gene It is possible to produce an animal model of an effective Parkinson's disease, and the present invention has been completed.

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본 발명의 목적은 파킨슨 질환 모델용 돼지 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a pig for a Parkinson's disease model and a method for producing the same.

본 발명의 다른 목적은 상기 파킨슨 질환 모델용 돼지의 제조방법에 필요한 재조합 벡터, 상기 재조합 벡터로 형질전환된 세포 및 핵 이식란을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a recombinant vector, a cell transformed with the recombinant vector, and a nuclear transfer embryo necessary for the method for producing pigs for the Parkinson's disease model.

본 발명의 다른 목적은 상기 파킨슨 질환 모델용 돼지의 제조방법에 필요한, 인위적인 뉴클라아제 시스템을 이용하는 유전자 넉아웃 또는 넉다운 방법을 제공하고자 한다.It is another object of the present invention to provide a gene knockout or knockdown method using an artificial nuclease system necessary for the method for producing pigs for the Parkinson's disease model.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 파킨슨 질환 모델용 돼지의 다양한 용도를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide various uses of pigs for the Parkinson's disease model.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 파킨슨 질환 모델용 돼지를 이용하여 파킨슨 예방 및 치료제의 스크리닝 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for screening for a preventive and therapeutic agent for Parkinson's disease using the pig for the Parkinson's disease model.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은In order to solve the above problems,

Park2 결핍 질환 모델용 돼지의 생산을 위한, Park2 유전자의 인위적 조작 및 이의 이용을 제공한다. 보다 구체적으로, Park2 유전자의 인위적인 조작 또는 변형을 이용하여 Park2 결핍 표현형을 가지는 돼지를 생산하는 방법 및 이의 이용에 관한 것이다. 상기 Park2 결핍 표현형은 파킨슨 질환으로 나타날 수 있다. Provides an artificial manipulation of the Park2 gene and its use for the production of pigs for the Park2 deficiency disease model. More specifically, the present invention relates to a method for producing a pig having a Park2 deficient phenotype by using an artificial manipulation or modification of the Park2 gene and its use. The Park2 deficient phenotype may appear as Parkinson's disease.

그러므로, 본 발명은 파킨슨 병의 진행 및 병리학적 기전의 연구에 유용한 돼지 모델 및 이의 이용을 제공할 수 있다.Therefore, the present invention can provide a pig model and its use useful for studying the progression and pathological mechanism of Parkinson's disease.

본 발명은 특정 목적을 위해 Park2 유전자의 조작 또는 변형용 조성물 및 이를 이용하는 방법을를 제공한다.The present invention provides a composition for manipulating or modifying the Park2 gene and a method for using the composition for a specific purpose.

일 구현예에서는, Park2 유전자의 핵산서열 내 변형에 의해 Park2 유전자가 넉아웃된, Park2 단백질 발현이 불활성화된, Park2 결핍 질환 돼지 모델을 제공한다.In one embodiment, a Park2 deficient disease pig model is provided wherein the Park2 gene knocked out by deformation in the nucleic acid sequence of the Park2 gene, and Park2 protein expression is inactivated.

Parkin(Park2)은 465개의 아미노산으로 구성된 단백질로서 유비퀴틴 단백질 연결효소3(ubiquitin-protein ligase 3)의 일종이다. 그 아미노 말단은 유비퀴틴과 유사하며, 카복시 말단은 2개의 ring finger 도메인을 지닌다. 일 예로 서열번호 1로 본원 명세서에 개시하였다.Parkin (Park2) is a protein composed of 465 amino acids and is a kind of ubiquitin-protein ligase 3 The amino terminus is similar to ubiquitin, and the carboxy terminus has two ring finger domains. An example is shown in SEQ ID NO: 1 herein.

상기 핵산서열 내 변형은 하나 이상의 핵산의 결실, 치환, 삽입 또는 역위를 포함할 수 있다.Modifications in the nucleic acid sequence may include deletion, substitution, insertion or inversion of one or more nucleic acids.

일 구체예에서는, 상기 핵산의 변형은 Park2 유전자의 엑손 6 영역에 일어난 것일 수 있다.In one embodiment, the modification of the nucleic acid may have occurred in the exon 6 region of the Park2 gene.

일 구체예에서는, 핵산서열 내 변형은 뉴클레아제 제제에 의해 인위적으로 일으킬 수 있다.In one embodiment, modifications in the nucleic acid sequence can be artificially caused by the nuclease agent.

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

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

(b) 전사 활성화 인자 유사 이펙터 뉴클레아제(Transcription activator-like effector nuclease, TALEN); (b) Transcription activator-like effector nuclease (TALEN);

(c) 메가뉴클레아제; 또는(c) meganuclease; or

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

일 실시예에서, 상기 핵산서열 내 변형은 전사 활성화 인자 유사 이펙터 뉴클레아제(TALEN) 또는 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN)에 의해 인위적으로 조작될 수 있다. 대상은 표적 핵산, 유전자, 염색체 또는 단백질일 수 있다.In one embodiment, the modification in the nucleic acid sequence can be artificially engineered by a transcription activator-like effector nuclease (TALEN) or an RNA-guided endonuclease (RGEN). The subject can be a target nucleic acid, gene, chromosome or protein.

상기 TALEN은 TAL이펙터 DNA 결합 도메인과 DNA 절단 도메인이 링커를 통하여 연결된 형태도 포함한다. "PARK2 유전자를 타겟팅하는 TALEN"은 PARK2 유전자의 특정 서열에 결합하여 PARK2 유전자의 절단을 가져오는 TALEN을 의미한다. 상기 PARK2 유전자를 타겟팅하는 TALEN은 바람직하게는 PARK2 유전자의 엑손 6을 특이적으로 절단하는 것이며, 더욱 바람직하게는 PARK2 유전자의 엑손 6에 위치한 서열번호 2 또는 3 부위에 결합하는 TALEN일 수 있다.The TALEN also includes a form in which a TAL effector DNA binding domain and a DNA cleavage domain are linked through a linker. "TALEN targeting PARK2 gene" means TALEN which results in cleavage of the PARK2 gene by binding to a specific sequence of the PARK2 gene. The TALEN targeted to the PARK2 gene preferably specifically cleaves the exon 6 of the PARK2 gene, more preferably TALEN which binds to SEQ ID NO: 2 or 3 site located in exon 6 of the PARK2 gene.

상기 RNA-가이드 엔도뉴클레아제는 스트렙토코커스 피오게네스(Streptococcus pyogenes), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus), 스트렙토코커스 속(Streptococcus sp.), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 노카르디옵시스 다손빌레이(Nocardiopsis dassonvillei), 스트렙토마이세스 프리스티네스피랄리스(Streptomyces pristinaespiralis), 스트렙토마이세스 비리도크로모게네스(Streptomyces viridochromogenes), 스트렙토마이세스 비리도크로모게네스(Streptomyces viridochromogenes), 스트렙토스포랑기움 로세움(Streptosporangium roseum), 스트렙토스포랑기움 로세움(Streptosporangium roseum), 알리사이클로바클루스 아시도칼다리우스(AlicyclobacHlus acidocaldarius), 바실러스 슈도마이코이데스(Bacillus pseudomycoides), 바실러스 셀레니티레두센스(Bacillus selenitireducens), 엑시구오박테리움 시비리쿰(Exiguobacterium sibiricum), 락토바실러스 델브루에키이(Lactobacillus delbrueckii), 락토바실러스 살리바리우스(Lactobacillus salivarius), 미크로스킬라 마리나(Microscilla marina), 부르크홀데리아레스 박테리움(Burkholderiales bacterium), 폴라로모나스 나프탈레니보란스(Polaromonas naphthalenivorans), 폴라로모나스 속(Polaromonas sp.), 크로코스파에라 와트소니이(Crocosphaera watsonii), 시아노테세 속(Cyanothece sp.), 마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa), 시네코코커스 속(Synechococcus sp.), 아세토할로비움 아라바티쿰(Acetohalobium arabaticum), 암모니펙스 데겐시이(Ammonifex degensii), 칼디셀룰로시럽토 베시이(Caldicelulosiruptor bescii), 칸디다투스 데술포루디스(Candidatus Desulforudis), 클로스트리듐 보툴리눔(Clostridium botulinum), 클로스트리듐 디피실레(Clostridium difficile), 피네골디아 마그나(Finegoldia magna), 나트라나에로비우스 써모필러스 (Natranaerobius thermophilus), 펠로토마쿨럼 써모프로피오니쿰(Pelotomaculum thermopropionicum), 아시디티오바실러스 칼두스(Acidithiobacillus caldus), 아시디티오바실러스 페로옥시단스(Acidithiobacillus ferrooxidans), 알로크로마티움 비노숨(Allochromatium vinosum), 마리노박터 속(Marinobacter sp.), 니트로소코커스 할로필러스(Nitrosococcus halophilus), 니트로소코커스 와트소니(Nitrosococcus watsoni), 슈도알테로 모나스 할로플란크티스(Pseudoalteromonas haloplanktis), 크테도노박테르 라세미페르(Ktedonobacter racemifer), 메타노할로비움 에베스티가툼(Methanohalobium evestigatum), 아나베나 바리아빌리스(Anabaena variabilis), 노둘라리아 스푸미게나(Nodularia spumigena), 노스톡 속(Nostoc sp.), 아르트로스피라 맥시마(Arthrospira maxima), 아르트로스피라 플라텐시스(Arthrospira platensis), 아르트로스피라 속(Arthrospira sp.), 링비아속(Lyngbya sp.), 마이크로콜레우스 크토노플라스테스(Microcoleus chthonoplastes), 오실라토리아 속(Oscillatoria sp.), 페트로토가 모빌리스(Petrotoga mobilis), 써모시포 아프리카누스(Thermosipho africanus) 또는 아카리오클로리스 마리나(Acaryochloris marina)로부터 유래될 수 있다. Cas9 패밀리의 추가의 예는 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함되는 WO 2014/131833에 기재되어 있다. 스트렙토코커스 피오게네스(Streptococcus pyogenes)유래의 Cas9 단백질일 수 있다.The RNA-guided endonuclease may be selected from the group consisting of Streptococcus pyogenes, Streptococcus thermophilus, Streptococcus sp., Staphylococcus aureus, Nocardiopsis dassonvillei, Streptomyces pristinaespiralis, Streptomyces viridochromogenes, Streptomyces viridochromogenes, Streptomyces viridachromogenes, Streptomyces spp. Streptosporangium roseum, Streptosporangium roseum, Alicyclobaclus acidocaldarius, Bacillus pseudomycoides, Bacillus selenitireducens, and the like. , Exiguobacterium si Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus salivarius, Microscilla marina, Burkholderiales bacterium, Polaromonas naphtalenibolans (Bacillus spp.), Polaromonas naphthalenivorans, Polaromonas sp., Crocosphaera watsonii, Cyanothece sp., Microcystis aeruginosa, Cynokocorsus sp. For example, in the order of the genus Synechococcus sp., Acetohalobium arabaticum, Ammonifex degensii, Caldicelulosiruptor bescii, Candidatus desulforudis, Clostridium botulinum, Clostridium difficile, Finegoldia magna, Natra nna The present invention relates to a method for the treatment and / or prophylaxis of a disease or condition selected from the group consisting of Natranaerobius thermophilus, Pelotomaculum thermopropionicum, Acidithiobacillus caldus, Acidithiobacillus ferrooxidans, For example, Allochromatium vinosum, Marinobacter sp., Nitrosococcus halophilus, Nitrosococcus watsoni, Pseudoalteromonas haloplanktis, (Eg, Ktedonobacter racemifer, Methanohalobium evestigatum, Anabaena variabilis, Nodularia spumigena, Nostoc sp.), Nostoc sp., Arthrospira maxima, Arthrospira platensis, Arthr sp. ospira sp., Lyngbya sp., Microcoleus chthonoplastes, Oscillatoria sp., Petrotoga mobilis, Thermosipo africanus, Thermosipho africanus) or Acaryochloris marina (Acaryochloris marina). Additional examples of the Cas9 family are described in WO 2014/131833, the entire contents of which are incorporated herein by reference. It may be a Cas9 protein derived from Streptococcus pyogenes.

예를 들어, 상기 Park2 유전자는 TALEN(Transcription activator-like effector nuclease)에 의해 유전적으로 조작될 수 있는데,For example, the Park2 gene can be genetically engineered by TALEN (transcription activator-like effector nuclease)

상기 Park2 유전자를 구성하는 핵산서열 중 엑손 6 영역 내의Among the nucleic acid sequences constituting the Park2 gene,

하나 이상의 뉴클레오타이드의 결실 또는 삽입;Deletion or insertion of one or more nucleotides;

야생형 유전자와 상이한 하나 이상의 뉴클레오타이드로의 치환;Substitution with one or more nucleotides that is different from the wild type gene;

외부 유래의 하나 이상의 뉴클레오타이드 삽입Insert one or more nucleotides from outside

중 하나 이상의 핵산의 변형을 포함할 수 있다.Lt; RTI ID = 0.0 > of < / RTI >

한편, 본 발명에서 Parkin(Park2) 핵산의 변형은 염색체 전체 게놈 서열에서 2 이상의 복수 부위에서 일어날 수 있다.On the other hand, in the present invention, the modification of the Parkin (Park2) nucleic acid can occur at multiple sites in two or more chromosome whole genome sequences.

구체적인 실시 형태에서, 적어도 한 부위 이상에서, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10개 또는 그 이상의 뉴클레오티드가 Park2 유전자 핵산서열에서 변화될 수 있다. 이에 의해 Park2 유전자는 넉아웃(knock out) 또는 넉다운(knock down)될 수 있다.In a specific embodiment, at least one or more sites, at least 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10 or more nucleotides may be altered in the Park2 gene nucleic acid sequence. Whereby the Park2 gene can be knocked out or knocked down.

상기 핵산의 변형은 유전자의 프로모터 영역에서 일어날 수 있다.Modifications of the nucleic acid can occur in the promoter region of the gene.

상기 핵산의 변형은 유전자의 엑손 영역에서 일어날 수 있다. 바람직하게는 엑손 6 영역에서 일어날 수 있다.Modifications of the nucleic acid can occur in the exon region of the gene. Preferably in the exon 6 region.

상기 핵산의 변형은 유전자의 인트론 영역에서 일어날 수 있다.Modifications of the nucleic acid can occur in the intron region of the gene.

상기 핵산의 변형은 유전자의 인핸서 영역에서 일어날 수 있다.The modification of the nucleic acid may occur in the enhancer region of the gene.

또한, 다른 구현예에서, Park2 유전자의 핵산 서열 중 TALEN에 의해 인식가능한 서열을 제공한다.Also, in another embodiment, it provides a sequence recognizable by TALEN in the nucleic acid sequence of the Park2 gene.

또한, 다른 구현예에서, Park2 유전자의 핵산 서열 중 타겟 서열에 각각 상보적인 결합을 형성할 수 있는 가이드 핵산을 제공한다.In another embodiment, the present invention provides a guide nucleic acid capable of forming a complementary bond, respectively, to a target sequence in the nucleic acid sequence of the Park2 gene.

상기 서열들은 Park2 유전자의 핵산 서열 중 1이상의 부위일 수 있다.The sequences may be at least one of the nucleotide sequences of the Park2 gene.

상기 TALEN에 의해 인식가능한 서열은 비제한적으로, 18 내지 25 bp, 18 내지 24 bp, 18 내지 23 bp, 19 내지 23 bp, 19 내지 23 bp, 또는 20 내지 23 bp의 뉴클레오타이드일 수 있다.The sequence recognizable by TALEN may be, but is not limited to, nucleotides of 18-25 bp, 18-24 bp, 18-23 bp, 19-23 bp, 19-23 bp, or 20-23 bp.

예를 들어, 이하의 TALEN에 의해 인식가능한 서열을 제공할 수 있다:For example, a sequence recognizable by the following TALEN can be provided:

5-TGAGTGCCAGTCTCCAAACT-3 (서열번호 2)5-TGAGTGCCAGTCTCCAAACT-3 (SEQ ID NO: 2)

5-AGCAGTAAGTACTGGTCAAA-3 (서열번호3) 5- AGCAGTAAGTACTGGTCAAA- 3 (SEQ ID NO: 3)

또한, 구현예에서, 본 발명은 상기 인위적으로 조작된 Park2 유전자 및 이로부터 발현되는 산물 중 1이상을 포함하는, 인위적으로 조작된 세포 또는 배아를 제공할 수 있다.Further, in an embodiment, the present invention may provide an artificially engineered cell or embryo comprising said artificially engineered Park2 gene and at least one of the products expressed therefrom.

상기 세포 또는 배아는 핵산서열 내 변형이 일어난 불활성화된 Park2 유전자를 포함하고, 이의 표현형을 가지는 개체로 발달할 수 있다.The cell or embryo may contain an inactivated Park2 gene that has undergone a modification in the nucleic acid sequence and may develop into an individual having a phenotype thereof.

또한, 구현예에서, 본 발명은 Park2 유전자를 유전적으로 조작하기 위한 조성물 및 이의 이용을 제공할 수 있다.Further, in an embodiment, the present invention can provide a composition for genetically manipulating the Park2 gene and its use.

일 실시예에서, Park2 유전자를 구성하는 핵산 서열 중 1 이상의 부위에 상보적인 결합을 형성할 수 있는 가이드 핵산; 및 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 또는 이를 암호화하는 핵산을 포함하는 Park2 유전자 조작용 조성물을 제공한다.In one embodiment, a guide nucleic acid capable of forming a complementary bond to at least one site of the nucleic acid sequence constituting the Park2 gene; And an RNA-guide endonuclease or a nucleic acid encoding the same.

다른 실시예에서, Park2 유전자를 구성하는 핵산 서열 중 1 이상의 부위를 인식하여 절단할 수 있는 TALEN(Transcription activator-like effector nuclease) 또는 이를 암호화하는 핵산을 포함하는 Park2 유전자 조작용 조성물을 제공한다.In another embodiment, there is provided a Park2 gene manipulation composition comprising a transcription activator-like effector nuclease (TALEN) capable of recognizing and cleaving at least one region of a nucleic acid sequence constituting the Park2 gene or a nucleic acid encoding the same.

임의의 구체예에서, 본 발명은 제1 및 제2 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머를 포함하는 TAL 이펙터 뉴클레아제 쌍 또는 이를 암호화하는 핵산을 포함하는 Park2 유전자 넉아웃용 조성물을 제공한다.In certain embodiments, the invention provides a composition for Park2 gene knockout comprising a TAL effector nuclease pair comprising a first and a second TAL effector nuclease monomer or a nucleic acid encoding it.

상기 제1 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머의 TAL 이펙터 DNA 결합 도메인은 표적 서열 5-TGAGTGCCAGTCTCCAAACT-3(서열번호2)에 결합하고, 상기 제2 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머의 TAL 이펙터 DNA 결합 도메인은 표적 서열 5-AGCAGTAAGTACTGGTCAAA-3(서열번호3)에 결합할 수 있다.The TAL effector DNA binding domain of the first TAL effector nuclease monomer binds to the target sequence 5-TGAGTGCCAGTCTCCAAACT-3 (SEQ ID NO: 2), and the TAL effector DNA binding domain of the second TAL effector nuclease monomer binds to the target sequence 5-AGCAGTAAGTACTGGTCAAA-3 (SEQ ID NO: 3).

각각의 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머에서 DNA 절단 도메인이 TAL 이펙터 DNA 결합 도메인 C-말단에 위치할 수 있다. 상기 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머의 DNA 절단 도메인은 FokI-엔도뉴클레아제의 DNA-분열 도메인일 수 있다.The DNA cleavage domain in each TAL effector nuclease monomer can be located at the C-terminus of the TAL effector DNA binding domain. The DNA cleavage domain of the TAL effector nuclease monomer may be the DNA-cleavage domain of FokI-endonuclease.

일 구현예에서, 본 발명은In one embodiment,

Park2 유전자 상의 표적 게놈 유전자좌를 포함하는 세포 또는 배아에, 상기 Park2 유전자 조작용 조성물을 접촉시키는 단계를 포함하는, Park2 유전자의 핵산 서열이 변경된 세포 또는 배아를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.There is provided a method for producing a cell or embryo in which the nucleic acid sequence of the Park2 gene has been altered, comprising contacting the Park2 gene-expressing composition with a cell or an embryo comprising the target genomic locus on the Park2 gene.

상기 TALEN, RNA-가이드 엔도뉴클레아제, 가이드 RNA 등은, 각각 핵산 서열의 형태로 1 이상의 벡터에 존재하거나, 또는 가이드 핵산과 RNA-가이드 엔도뉴클레아제의 결합으로 복합체를 형성하여 존재할 수 있다.The TALEN, RNA-guide endonuclease, guide RNA, and the like may be present in one or more vectors each in the form of a nucleic acid sequence, or may be present by forming a complex by binding of a guide nucleic acid and an RNA-guide endonuclease .

상기 접촉시키는 단계는 생체 내 또는 생체 외에서 수행될 수 있다. 바람직하게는 생체 외(in vitro)에서 수행될 수 있다.The contacting step may be carried out in vivo or ex vivo. Preferably, in vitro.

접촉시키는 단계는 전기천공법 (electroporation), 리포좀, 플라스미드, 바이러스벡터, 나노파티클(nanoparticles) 및 PTD (Protein translocation domain) 융합 단백질 방법 중 선택되는 1이상의 방법으로 수행될 수 있다.The step of contacting may be carried out by one or more methods selected from electroporation, liposomes, plasmids, viral vectors, nanoparticles and protein translocation domain (PTD) fusion protein methods.

바이러스 벡터는 레트로바이러스, 렌티바이러스, 아데노바이러스, 아데노-연관 바이러스(AAV), 백시니아바이러스, 폭스바이러스 및 단순포진 바이러스로 구성된 군에서 선택되는 1이상일 수 있다.The viral vector may be one or more selected from the group consisting of retrovirus, lentivirus, adenovirus, adeno-associated virus (AAV), vaccinia virus, poxvirus and herpes simplex virus.

구현예에서, 본 발명은In an embodiment,

Park2 유전자를 넉아웃(knock-out) 시키는 질환 돼지모델 제작용 재조합 벡터로 형질전환된 세포주, 및 이를 이용한 Park2 유전자가 넉아웃된 질환 모델용 돼지를 제공한다. 이 때, 상기 형질전환은 체세포 핵 이식 기술(somatic cell nuclear transfer, SCNT)에 의해 이루어질 수 있다.The present invention provides a cell line transformed with a recombinant vector for producing a disease pig model knocking out the Park2 gene, and a pig for a disease model in which the Park2 gene is knocked out. At this time, the transformation can be performed by somatic cell nuclear transfer (SCNT).

본 발명은 상기 Park2 결핍 질환 모델용 돼지의 제조방법의 과정에서 수득될 수 있는 Park2 결핍 질환 모델 제작에 필요한 형질전환 벡터, 세포 및 핵 이식란 등을 모두 포함한다.The present invention includes all the transformation vectors, cells, and nuclear transfer embryos necessary for modeling Park2 deficiency diseases which can be obtained in the process of the method for producing pigs for the Park2 deficiency disease model.

예를 들어, Park2 유전자 특정 서열을 인식하여 절단하는 활성을 가지는 인공 뉴클레아제를 코딩하는 서열을 함유하는 Park2 결핍 질환 돼지모델 제작용 재조합 벡터가 도입된, 형질전환 세포를 제공할 수 있고, 상기 형질전환된 돼지 유래 세포의 핵을, 탈핵된 난자에 이식하여 형성된 돼지의 핵 이식란도 제공할 수 있다.For example, it is possible to provide a transformed cell into which a recombinant vector for constructing a Park2 deficiency disease pig model containing a sequence encoding an artificial nuclease having an activity of recognizing and cleaving a Park2 gene-specific sequence is introduced, The nucleus of the transformed porcine-derived cells can also be provided in a porcine nuclear transfer embryo formed by implantation into a enucleated oocyte.

구현예에서, 본 발명은 상기 방법에 의해 생산된 개체를 수득하는 방법 및 그러한 개체를 제공할 수 있다.In an embodiment, the invention can provide a method and such an entity for obtaining an individual produced by said method.

상기 개체는 비-인간 영장류, 소, 말, 돼지, 양, 닭, 조류, 토끼, 염소, 개, 고양이 및 어류로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1이상의 동물일 수 있다.The subject may be one or more animals selected from the group consisting of non-human primates, cows, horses, pigs, sheep, chickens, birds, rabbits, goats, dogs, cats and fish.

또한, 본 발명은 상기 Park2 결핍 질환, 예를 들어 파킨슨 질환 모델용 돼지의 다양한 용도를 제공한다.The present invention also provides a variety of uses for pigs for Park2 deficiency diseases such as Parkinson's disease models.

일 예로써, 다음을 포함하는, Park2 결핍 질환, 예를 들어 파킨슨 질환 예방 및 치료제를 스크리닝하는 방법을 제공한다:As an example, there is provided a method of screening for a Park2 deficiency disease, for example a Parkinson's disease preventive and therapeutic agent, comprising:

상기 Park2 결핍 질환 모델용 돼지에 예방 및 치료제 후보물질을 투여하는 단계; 및 후보물질 투여 후, 상기 돼지의 조직을 후보물질을 투여하지 않은 대조군과 비교하여 분석하는 단계.Administering a prophylactic and therapeutic agent candidate to the pig for the Park2 deficiency disease model; And after administering the candidate substance, analyzing the tissue of the pig compared to a control group to which the candidate substance is not administered.

이처럼, 본 발명은 생리학적으로 사람과 가장 유사한 동물인 돼지를 이용한 Park2 결핍 질환 동물모델 및 이의 다양한 용도를 제공한다.Thus, the present invention provides animal models of Park2 deficiency disease using pigs, which are physiologically similar to humans, and their various uses.

본 발명의 파킨슨 질환 모델용 돼지는, 인간과 유전적으로 유사하고 유전적 분석이 유용하며 정확한 질병원인과 기전을 연구하기에 유용할 뿐 아니라 독성 및 안전성 평가에도 최적 동물모델로서, 파킨슨 질병 기전의 규명, 치료물질의 탐색, 진단법의 개발 등에 다양하게 활용될 수 있으므로, 파킨슨 질환 동물 모델로서 매우 유용할 것이다. The pig for the Parkinson's disease model of the present invention is an animal model that is genetically similar to human, useful for genetic analysis and useful for studying precise cause and mechanism of disease, and also suitable for toxicity and safety evaluation. , The search for therapeutic substances, the development of diagnostic methods, and the like, so that it is very useful as an animal model of Parkinson's disease.

도 1은 in vitro culture하여 만든 배반포의 돌연변이 효율을 간접적으로 측정하여 분석한 결과이다.
도 2은 공여 세포의 효율 검증을 위해 genomic DNA 및 in vitro condition에서 생산된 배반포를 mismatch-sensitive nuclease assay를 이용하여 분석한 결과이다.
도 3는 PDM5의 구개열(cleft), 간(liver), 뇌(brain), 심장(heart), 폐(lung), 신장(kidney)및 비장(spleen) 사진이다.
도 4는 PDM3을 재 복제한 PDM10 과 PDM11의 사진이다.
도 5는 본 발명의 파킨슨 질환 모델용 돼지(PDM1~PDM11)의 유전자 발현 분석결과이다.
도 6은 1년령 Parkin KO 미니돼지의 18F-FDG의 PET과 CT에 관한 영상 결과이다.
도 7은 1년령 Parkin KO 미니돼지의 FP-CIT의 PET과 CT에 관한 영상 결과이다.
도 8은 1년령 Parkin KO 미니돼지의 CT에 관한 영상 결과이다.
도 9는 1년령 Parkin KO 미니돼지의 MRI에 관한 영상 결과이다.
도 10은 정상돼지와 차이를 나타내는 분변을 섭취모습 및 평상시에도 혀가 밖으로 노출된 모습을 나타내는 사진이다.
FIG. 1 shows the result of indirectly measuring the mutation efficiency of a blastocyst prepared by in vitro culture.
FIG. 2 shows the result of analysis of genomic DNA and blastocysts produced in in vitro condition using mismatch-sensitive nuclease assay to verify efficiency of donor cells.
Figure 3 is a photograph of the cleft, liver, brain, heart, lung, kidney and spleen of PDM5.
4 is a photograph of the PDM 10 and the PDM 11 replicating the PDM 3 again.
FIG. 5 shows gene expression analysis results of pigs (PDM1 to PDM11) for the Parkinson's disease model of the present invention.
FIG. 6 is a photograph of the PET and CT images of a 1-year-old Parkin KO mini-pig 18F-FDG.
Fig. 7 is a photograph of PET-CT of a 1-year-old Parkin KO mini-pig with FP-CIT.
Fig. 8 shows the image of a 1-year-old Parkin KO mini-pig.
FIG. 9 is a photograph of MRI of a 1-year-old Parkin KO mini pig.
FIG. 10 is a photograph showing the ingestion of feces showing a difference from a normal pig and a state in which the tongue is exposed to the outside.

본 발명에서 사용되는 대표적인 용어에 대한 정의는 이하와 같다.Representative terms used in the present invention are as follows.

"유전자 가위(engineered nuclease)"는 임의의 유전자에 결합해 특정 핵산 부위, 예를 들어 특정 DNA부위를 절단하여 손상 또는 파괴할 수 있는 인공적 뉴클라아제 및/또는 이를 포함하는 시스템을 통칭하는 용어이다. "표적화 (엔도)뉴클레아제(target-specific (endo)nuclease)" 또는 "인공 뉴클레아제(engineered nuclease)"로 표현하기도 한다. 상기 유전자 가위는 서열-특이적 엔도뉴클레아제이다. '서열-특이적 엔도뉴클레아제' 또는 '서열-특이적 뉴클레아제'는, 구체적으로 달리 명시되지 않는 한, 특정 뉴클레오티드 서열에서 폴리뉴클레오티드, 예컨대, 표적 유전자를 인식하고 결합하여, 상기 폴리뉴클레오티드에서의 단일- 또는 이중-가닥 파손을 촉매하는 단백질을 가리킨다. 특정 서열을 특이적으로 인식하여 핵산을 절단할 수 있으므로 유전자 편집 (Genome Editing) 기술에 매우 유용하다. 예를 들어, ZFN(Zinc finger protein), TALEN(transcription activator-like effector protein), CRISPR/Cas system을 포함하는 RGEN(RNA-guided endonuclease) 등이 있다."Engineered nuclease" is a term collectively referred to as an artificial nuclease and / or a system containing it, which is capable of binding to an arbitrary gene and capable of damaging or destroying a specific nucleic acid site, for example, a specific DNA site . May also be referred to as "target-specific (endo) nuclease" or "engineered nuclease. &Quot; The gene scissors are sequence-specific endonuclease. "Sequence-specific endonuclease" or "sequence-specific nuclease" refers to a polynucleotide that recognizes and binds a polynucleotide, eg, a target gene, in a particular nucleotide sequence, unless specifically stated otherwise, ≪ / RTI > refers to a protein that catalyzes single- or double-strand breaks in E. coli. Since the nucleic acid can be cleaved by specific recognition of a specific sequence, it is very useful for genome editing technology. For example, ZFN (zinc finger protein), TALEN (transcription activator-like effector protein), and RGEN (RNA-guided endonuclease) including CRISPR / Cas system.

"세포", "숙주 세포", "변형 숙주 세포" 등은 특정 대상 세포뿐만 아니라 이런 세포의 자손 또는 잠재적 자손을 의미한다. 특정 변형은 돌연변이 또는 환경 영향에 의해 후대에서 일어날 수 있기 때문에, 이런 자손은, 사실상, 부모 세포와 동일하지 않을 것이나 본 발명에 사용된 용어와 범위 내에 여전히 포함된다."Cell "," host cell ", "transformed host cell" and the like refer to a progeny or potential progeny of such a cell as well as a specific target cell. Such a offspring, in fact, would not be identical to the parent cell, but is still included within the scope and range of terms used in the present invention, since certain modifications may occur later in time by mutation or environmental effects.

핵산에 대해 적용된 용어 "변형된" 또는 "조작된"은 본 발명에서 교환적으로 사용되며, 이는 유전자를 구성하는 핵산서열 내 인위적인 변경을 가한 것을 의미한다. 상기 변경은 하나 이상의 핵산의 결실, 치환, 삽입 또는 역위 등을 포함할 수 있다. 변형된 또는 조작된 핵산 서열은 이들 핵산 또는 이의 발현 생성물의 발현 및/또는 기능적 활성의 변경, 예를 들어, 증가, 촉진, 감소 또는 소실 등의 양태로 나타날 수 있다.The term "modified" or "engineered ", as applied to nucleic acids, is used interchangeably herein to refer to the artificial alteration of a nucleic acid sequence constituting a gene. Such alterations may include deletion, substitution, insertion or inversion of one or more nucleic acids, and the like. A modified or engineered nucleic acid sequence may appear as an alteration, for example, an increase, enhancement, decrease or loss of expression and / or functional activity of these nucleic acids or an expression product thereof.

핵산에 대해 적용된 용어 "손상" 및 "파괴"는 본 발명에서 교환적으로 사용되어 핵산 또는 이의 발현 생성물의 발현 및/또는 기능적 활성을 감소 또는 제거하는 임의의 유전자 변형을 의미한다. 예를 들어, 유전자의 파괴는 유전자의 발현 및/또는 상응하는 유전자 생성물(예를 들어, mRNA 및/또는 단백질)의 기능적 활성을 감소 또는 제거하는 임의의 유전자 변형의 범위 내에 포함된다. 유전자 변형은 핵산(예를 들어, 유전자)의 완전 또는 부분 불활성화, 억제, 결실, 방해, 봉쇄 또는 하강 조절을 포함한다.The terms "damage" and "destruction ", as applied to nucleic acids, are used interchangeably herein to refer to any genetic modification that reduces or eliminates the expression and / or functional activity of a nucleic acid or an expression product thereof. For example, destruction of a gene is included within the scope of any genetic modification that reduces or eliminates the expression of the gene and / or the functional activity of the corresponding gene product (e.g., mRNA and / or protein). Genetic modification includes complete or partial inactivation, repression, deletion, disruption, containment or downregulation of a nucleic acid (e.g., a gene).

핵산에 대해 적용된 용어 "절단"은 유전자의 뉴클레오티드 분자의 공유결합된 백본의 연결을 해제하는 것을 의미한다.The term "cleavage " applied to a nucleic acid means to disassociate the covalently bonded backbone of the nucleotide molecule of the gene.

'질환 모델 동물'이란 사람의 질병과 아주 유사한 형태의 질병을 가진 동물을 말한다. 사람의 질병 연구에 있어 질환 모델 동물이 의미를 갖는 것은 사람과 동물들 간의 생리적 또는 유전적인 유사성에 의한다. 질병 연구에 있어 생체의학 질환모델동물은 질병의 다양한 원인과 발병과정 및 진단에 대한 연구용 재료를 제공해주고, 질환모델 동물의 연구를 통해 질병에 관련된 유전자들을 알아내고, 유전자들 간의 상호작용을 이해할 수 있게 하고, 개발된 신약후보물질의 실제 효능 및 독성 검사를 통해 실용화 가능성의 여부를 판단하는 기초 자료를 얻을 수 있다."Disease model animal" refers to an animal with a disease that closely resembles a human disease. Diseases in the study of human disease The significance of model animals is due to their physiological or genetic similarities between humans and animals. Biomedical disease models in disease studies Animals provide research materials for various causes of diseases, pathogenesis and diagnosis, and research on disease-related animals to identify disease-related genes and understand the interactions between genes And the basic efficacy and toxicity test of the developed new drug candidates will provide basic data for judging the possibility of practical use.

'동물' 또는 '실험동물'은 인간 이외의 임의의 포유류 동물을 의미한다. 상기 동물은 배아, 태아, 신생아 및 성인을 포함하는 모든 연령의 동물을 포함한다. 본 발명에서 사용하기 위한 동물들은, 예를 들어, 상업용 소스로부터 이용할 수 있다. 이런 동물들은 실험용 동물 또는 다른 동물, 토끼, 설치류(예를 들어, 생쥐, 쥐, 햄스터, 게르빌루스 및 기니피그), 소,양, 돼지, 염소, 말, 개, 고양이, 새(예를 들어, 닭, 칠면조, 오리, 거위), 영장류(예를 들어, 침팬지, 원숭이, 붉은털원숭이)를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 가장 바람직한 동물은 돼지이다.An "animal" or "laboratory animal" means any mammal other than a human. The animal includes animals of all ages, including embryos, fetuses, neonates and adults. Animals for use in the present invention can be used, for example, from commercial sources. Such animals include, but are not limited to, laboratory animals or other animals, rabbits, rodents (such as mice, rats, hamsters, gerbils and guinea pigs), cows, sheep, pigs, goats, horses, (Eg, chickens, turkeys, ducks, geese), primates (eg, chimpanzees, monkeys, rhesus monkeys). The most preferred animal is a pig.

'녹아웃(knock-out)'은 표적 유전자의 기능 저하를 가져다 주는 유전자 서열 상의 변형을 의미하는데, 바람직하게는 이로써 표적 유전자 발현이 탐지 가능하지 않거나 무의미하다. 본 발명에서 Parkin(Park2) 유전자의 녹아웃은 Parkin(Park2) 유전자의 기능이 실질적으로 저하되어 발현이 탐지될 수 없거나 또는 무의미한 수준으로만 존재하는 것을 의미한다. 녹아웃 형질전환체는 Parkin(Park2) 유전자의 이형 접합성 녹아웃 또는 Parkin(Park2) 유전자의 동형 접합성 녹아웃을 갖는 형질전환성 동물일 수 있다. 녹아웃에는 예를 들어, 표적 유전자 변형을 증진시키는 물질에 해당동물을 노출시키거나, 표적 유전자 부위에서 재조합을 증진시키는 효소를 도입시키거나 또는 출생 후에 표적 유전자 변형을 지시하는 기타 방법시, 표적 유전자의 변형이 일어날 수 있는 조건적 녹아웃이 또한 포함된다.&Quot; Knock-out " refers to a modification of a gene sequence that results in a degradation of a target gene, preferably by which target gene expression is not detectable or meaningless. In the present invention, the knockout of the Parkin (Park2) gene means that the function of the Parkin (Park2) gene is substantially lowered so that expression can not be detected or exists only at a meaningless level. The knockout transformant may be a transgenic animal having a heterozygous knockout of the Parkin (Park2) gene or a homozygous knockout of the Parkin (Park2) gene. In knock-outs, for example, in the case of exposing the animal to a substance that promotes target gene degeneration, introducing an enzyme that promotes recombination at the target gene site, or other methods of directing target gene modification after birth, Conditional knock-outs in which deformation can occur are also included.

'표적 유전자'는, 구체적으로 달리 명시되지 않는 한, 세포 내 폴리펩티드를 인코딩하는 핵산을 가리킨다. "표적 서열"은, 구체적으로 달리 명시되지 않는 한, 표적 유전자의 일부분, 예를 들어, 표적 유전자의 하나 이상의 엑손 서열, 표적 유전자의 인트론 서열 또는 조절 서열, 또는 표적 유전자의 엑손 및 인트론 서열, 인트론 및 조절 서열, 엑손 및 조절 서열, 또는 엑손, 인트론 및 조절 서열의 조합을 가리킨다.A " target gene " refers to a nucleic acid encoding an intracellular polypeptide unless specifically stated otherwise. The term "target sequence ", as used herein, refers to a portion of a target gene, for example, one or more exon sequences of a target gene, an intron sequence or a control sequence of a target gene or an exon and intron sequence of a target gene, And control sequences, exons and control sequences, or combinations of exons, introns, and control sequences.

'서열 상동성'은, 공여체 및 표적 유전자 폴리뉴클레오티드 서열들과 관련하여, 서열들을 배열하고, 필요한 경우, 최대 백분율 서열 동일성을 달성하기 위해 간격을 도입한 후, 표적 유전자 서열 중의 뉴클레오티드 잔기와 비교한 공여체 서열 중의 뉴클레오티드 잔기의 동일성 백분율로 정의된다. 백분율 뉴클레오티드 서열 상동성을 결정하기 위한 정렬은 당해기술에 해당하는 다양한 방식으로 달성될 수 있는데, 예를 들면 상용화된 컴퓨터 소프트웨어 BLAST, BLAST-2, ALIGN, ClustalW2 또는 Megalign (DNASTAR) 소프트웨어 등을 사용할 수 있다. 당해기술의 숙련가들은 서열의 정렬을 위한 적절한 매개변수들, 예를 들면 비교될 서열들의 전장에 걸친 최대 정렬을 달성하기에 필요한 모든 알고리즘 등을 결정할 수 있다.&Quot; Sequence homology " refers to sequences that align sequences with respect to donor and target gene polynucleotide sequences and, if necessary, introduce a gap to achieve maximum percent sequence identity, and then, compared to nucleotide residues in the target gene sequence Is defined as the percent identity of the nucleotide residues in the donor sequence. Alignment to determine percent nucleotide sequence homology can be accomplished in a variety of ways that are within the skill of the art, for example, using commercially available computer software BLAST, BLAST-2, ALIGN, ClustalW2 or Megalign (DNASTAR) have. The skilled artisan will be able to determine appropriate parameters for the ordering of the sequence, such as all the algorithms necessary to achieve maximal alignment over the entire length of the sequences to be compared.

'핵 이식'은 탈핵된 난자에 다른 세포 또는 핵을 인공적으로 결합시켜 동일한 형질을 갖도록 하는 유전자 조작기술을 말한다.'핵 이식란'은 핵 공여 세포가 도입 또는 융합된 난자를 말한다.'Nuclear transplantation' refers to a genetic manipulation technique that allows an enucleated oocyte to artificially bind other cells or nuclei to the same trait. "Nuclear oocyte" refers to an oocyte into which nuclear donor cells are introduced or fused.

'복제'는 한 개체와 동일한 유전자 세트를 가진 새로운 개체를 만드는 유전자 조작기술로서 특히 본 발명에서는 돼지의 체세포, 배아 세포, 태아 유래 세포 및/또는 성체 유래 세포가 다른 세포의 핵 DNA 서열과 실질적으로 동일한 핵 DNA 서열을 갖는 것을 말한다. 본 발명은 핵 이식 기술을 이용하여 돼지을 복제하는 기술을 이용한다. 특히, 체세포 핵 이식 기술은 생식과정에서 일반적으로 이루어지는 감수분열 및 반수 염색체 보유 생식세포를 경유하지 않고도 자손을 탄생시킬 수 있는 기술로서 성체가 가진 배수체 보유 체세포를 핵이 제거된 난자에 이식하여 수정란을 생산하고 상기 수정란을 생체 내로 이식하여 새로운 개체를 발생시키는 방법이다.'Cloning' is a genetic manipulation technique for creating a new individual having the same gene set as an individual. In particular, in the present invention, a somatic cell, an embryo cell, a fetal cell and / or an adult cell of a pig is substantially And has the same nuclear DNA sequence. The present invention utilizes a technique of replicating pigs using nuclear transfer technology. In particular, somatic cell nuclear transfer technology is a technology that can produce offspring without passing through the meiosis and hemispheric retention cells that are common in the reproductive process. As a technology, transplanted somatic cells are transplanted into the nucleus- And the embryo is transplanted in vivo to generate a new individual.

'핵 공여 세포'는 핵 수용체인 수핵 난자로 핵을 전달하는 세포 또는 세포의 핵을 말한다. '난자'는 바람직하게는 제2차 감수분열 중기까지 도달한 성숙난자를 말한다. 본 발명에서 상기 핵 공여 세포로는 돼지의 체세포 또는 줄기세포를 사용할 수 있다.'Nuclear donor cells' refers to nuclei of cells or cells that deliver nuclei to recipient oocytes, which are nuclear receptors. The term " oocyte " preferably refers to a mature oocyte that has reached the middle stage of the second meiosis. In the present invention, porcine somatic cells or stem cells can be used as the nuclear donor cells.

'체세포(somatic cell)'란, 다세포 생물을 구성하는 세포 중 생식 세포 이외의 세포이며, 어떤 목적으로 특화하여 그 이외의 세포는 되지 않는 분화된 세포와, 몇종류인가의 다른 기능을 갖는 세포로 분화되는 능력을 갖는 세포를 포함한다.The term "somatic cell" refers to a cell other than a germ cell that constitutes a multicellular organism, a cell that is specialized for a specific purpose and does not become any other cell, and a cell having several different functions Cells that have the ability to differentiate.

'줄기세포(stem cell)'는 어떤 조직으로든 발달할 수 있는 세포를 의미한다. 기본적인 특징으로는 두 가지가 있는데, 우선 반복 분열하여 자신을 만들어 내는 자기 재생산(self-renewal), 그리고 환경에 따라 특정한 기능을 지닌 세포로 분화할 수 있는 다분화 능력을 갖는다."Stem cell" refers to a cell that can develop into any tissue. There are two basic features: self-renewal, which creates itself by repeated division, and the ability to differentiate into cells with specific functions depending on the environment.

'배양'은 생물체나 생물체의 일부(기관 ·조직 ·세포 등)를 적당히 인공적으로 조절한 환경조건에서 생육시키는 일로써, 이 경우 외적 조건으로 온도 ·습도 ·빛 ·기체상의 조성(이산화탄소나 산소의 분압) 등이 중요하며, 그 밖에 배양되는 생물체에 가장 중요한 직접적인 영향을 주는 것은 배지(배양기)로, 그 생물체의 직접적인 환경인 동시에 생존이나 증식에 필요한 각종 영양소의 공급장이다.'Cultivation' is the cultivation of living organisms or parts of organisms (organ, tissue, cells, etc.) under moderately artificially controlled environmental conditions. In this case, external conditions such as temperature, humidity, light, gas phase composition The most important direct effect on the organism cultivated is the culture medium, which is a direct environment for the organism and a supply point for various nutrients necessary for survival and growth.

'체외배양'이란 세포 등이 체내에서 자라는 상태와 구분되는 방법으로 실험실의 인큐베이터(incubator)에서 체내의 환경과 유사한 조건으로 배양하는 일련의 실험실 과정을 의미하는 것이다."In vitro culture" means a series of laboratory processes in which cells are cultured in an incubator in a laboratory in a manner similar to the environment in the body, in a manner different from that in which the cells grow.

'배지' 또는 '배지 조성물'은 당, 아미노산, 각종 영양물질, 혈청, 성장인자, 무기질 등의 세포의 성장 및 증식 등에 필수적인 요소를 포함하는 생체 외에서 세포 등의 성장 및 증식을 위한 혼합물을 말한다.The term "medium" or "medium composition" refers to a mixture for growth and proliferation of cells, etc., which is essential for growth and proliferation of cells such as sugar, amino acids, various nutrients, serum, growth factors and minerals.

'산자(living offspring)'는 자궁 밖에서 생존할 수 있는 동물을 말한다. 바람직하게는, 1초, 1분, 한 시간, 하루, 한 주, 한달, 6달 또는 일년 이상 생존할 수 있는 동물을 말한다. 상기 동물은 생존을 위해 자궁 내 환경을 필요로 하지 않는다."Living offspring" refers to an animal that can survive outside the uterus. Preferably, it refers to an animal that can survive for 1 second, 1 minute, 1 hour, 1 day, 1 week, 1 month, 6 months, or 1 year. The animal does not require an intrauterine environment for survival.

'치료'는 이롭거나 바람직한 임상적 결과를 수득하기 위한 접근을 의미한다. 본 발명의 목적을 위해서, 이롭거나 바람직한 임상적 결과는 비제한적으로, 증상의 완화, 질병 범위의 감소, 질병 상태의 안정화 (즉, 악화되지 않음), 질병 진행의 지연 또는 속도의 감소, 질병 상태의 개선 또는 일시적 완화 및 경감 (부분적이거나 전체적으로), 검출 가능하거나 또는 검출되지 않거나의 여부를 포함한다. '치료'는 치료학적 치료 및 예방적 또는 예방조치 방법 모두를 가리킨다. 상기 치료들은 예방되는 장애뿐만 아니라 이미 발생한 장애에 있어서 요구되는 치료를 포함한다. 질병을 '완화(Palliating)'하는 것은 치료를 하지 않은 경우와 비교하여, 질병상태의 범위 및/또는 바람직하지 않은 임상적 징후가 감소되거나 및/또는 진행의 시간적 추이(time course)가 늦춰지거나 길어지는 것을 의미한다.&Quot; Treatment " refers to an approach to obtaining beneficial or desired clinical results. For purposes of the present invention, beneficial or desired clinical results include, but are not limited to, alleviation of symptoms, reduction in the extent of disease, stabilization (i.e., not worsening) of the disease state, (Either partially or totally), detectable or undetected, whether or not an improvement or temporary relief or reduction &Quot; Treatment " refers to both therapeutic treatment and prophylactic or preventative measures. Such treatments include treatments required for disorders that have already occurred as well as disorders to be prevented. Palliating the disease may reduce the extent of the disease state and / or undesirable clinical symptoms and / or delay or slow the time course of the progression compared to when the disease is not treated, It means to lose.

'약'이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.By "about" is meant a reference quantity, level, value, number, frequency, percentage, dimension, size, quantity, weight or length of 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 , Level, value, number, frequency, percent, dimension, size, quantity, weight, or length that varies from one to three, two, or one percent.

본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "함유하다" 및 "포함하다"란 말은 제시된 단계 또는 원소, 또는 단계 또는 원소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 원소, 또는 단계 또는 원소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.Throughout this specification, the words " comprises "and" comprising ", when not explicitly required in the context, include a stated step or element, or group of steps or elements, but not to any other step or element, And that they are not excluded.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 Parkin(Park2) 유전자 결핍 질환 동물 모델에 관한 것이다.The present invention relates to an animal model of Parkin (Park2) gene deficiency disease.

보다 구체적으로, Parkin(Park2) 유전자의 핵산서열을 인위적으로 변형시키는 방법 및 이의 이용에 관한 것이다.More specifically, the present invention relates to a method for artificially transforming a nucleic acid sequence of Parkin (Park2) gene and its use.

[Parkin 결핍 돼지 모델][Parkin-deficient pig model]

모델 동물로서의 돼지는 기존의 설치류 모델에 비해 생존 기간이 길며, 인간과 유사한 생체 메카니즘을 지니고 있다고 알려져 있어 기존의 한계성을 극복 가능할 차세대 질환모델 동물 종으로서 각광받고 있다.As a model animal, pigs have a longer survival period than conventional rodent models and are known to have a similar biological mechanism to humans, and are thus attracting attention as a next-generation disease model animal species that can overcome the limitations of the prior art.

따라서 본 발명자들은 대동물인 돼지를 이용하여 설치류 모델을 뛰어넘는 질환 모델의 생산, 행동을 통해 보다 신뢰성있는 Parkin(Park2) 결핍 질환 동물 모델을 개발하고 이를 활용하고자 하였다. 예를 들어, 파킨슨 질환 동물모델일 수 있다.Therefore, the present inventors developed and used a more reliable animal model of Parkin (Park2) deficiency disease through production and behavior of a disease model that exceeds the rodent model using the large animal pig. For example, it may be an animal model of Parkinson's disease.

파킨슨병(Parkinson's disease, PD)은 가장 흔한 퇴행성신경질환(neurodegenerative disease)의 하나로 대부분 50-60세 사이에 발병되며, 남녀 간의 발생 빈도는 비슷하거나 남자에서 약간 높게 나타난다(Tanner와 Aston, 2000). 파킨슨병의 4대 징후는 진전(tremor), 강직(rigidity), 운동완서(bradykinesia), 불량한 자세반사(poor postural reflexes)이다(Benatru 등, 2008). 파킨슨병의 원인은 아직까지 정확하게 알려지지는 않았으나 흑색질(substantia nigra)에서 바닥핵(basial ganglia)의 기능을 조절하기 위해 분비되는 물질인 도파민(dopamine)이 부족하면 나타나는 병증으로 알려져 있다(Di Monte, 2000). 파킨슨병의 주증상은 근육경직, 보행 장애, 균형 장애, 인지기능 저하 등의 신체적인 문제를 야기하며(Emre, 2003), 발병 이후 우울증과 자기 효능감(self-efficacy) 저하 등의 사회심리적인 문제가 나타남으로써(Hantz 등, 1994) 궁극적으로는 환자의 삶의 질을 떨어뜨리고 부양가족의 부담도 증가시키게 된다(Ray 등, 2006; Olanow 등, 2009). 이 질병 역시 현재까지 완치시킬 수 있는 명확한 치료약이나 치료법은 없는 실정이다.Parkinson's disease (PD) is one of the most common neurodegenerative diseases, most often occurring between the ages of 50 and 60 years, with a frequency of occurrence between men and women similar or slightly higher in men (Tanner and Aston, 2000). The four major signs of Parkinson's disease are tremor, rigidity, bradykinesia, and poor postural reflexes (Benatru et al., 2008). The cause of Parkinson's disease is not known precisely yet, but it is known to be caused by a lack of dopamine, a secreted substance in the substantia nigra to control the function of the basal ganglia (Di Monte, 2000 ). The main symptoms of Parkinson's disease are physical problems such as muscle stiffness, gait disturbances, balance disorders, and cognitive dysfunction (Emre, 2003), and psychological problems such as depression and self-efficacy decline after onset (Hantz et al., 1994), ultimately reducing the quality of life and increasing the burden of dependents (Ray et al., 2006; Olanow et al., 2009). There are no clear remedies or remedies available to cure this disease.

파킨슨 병은 흑질(substantia nigra) 도파민 신경세포의 퇴행성 변화 및 사멸과 α-synuclein이 세포질내 침착(cytoplasmic inclusion)된 루이소체(Lewy body)가 특징적인 소견으로, 이로 인해 각종 파킨슨 증상이 발생하게 된다. 최근에는 흑질 및 기저핵과 같은 특정 부위 뿐만 아니라 뇌간(brain stem)을 포함한 전반적인 뇌 부위에 병리적 소견이 관찰되며, 운동 증상 이외에도 자율신경 증상 및 정신심리적 증상 등도 중요함이 밝혀져, 파킨슨 병에 대한 동물 모델을 제작하는 것은 매우 어렵다Parkinson's disease is characterized by the degenerative changes and death of substantia nigra dopamine neurons and the Lewy body in which cytoplasmic inclusion of α-synuclein occurs, resulting in various Parkinsonian symptoms . In recent years, pathological findings have been observed not only in specific areas such as black and basal ganglia but also in general brain areas including the brain stem. In addition to exercise symptoms, autonomic symptoms and mental psychological symptoms are also important, Making a model is very difficult

파킨슨 병 동물 모델은 환경 독소 또는 합성 독소를 투여하여 유도하는 신경 독성(neurotoxic) 모델과 α-synuclein, Parkin, Pink1, DJ-1, LRRK2 등의 유전자 변형을 통해 제조된 유전학적(genetic) 동물 모델로 크게 나눌 수 있다.An animal model of Parkinson's disease is a neurotoxic model induced by the administration of environmental toxins or synthetic toxins and a genetic animal model produced by genetic modification of α-synuclein, Parkin, Pink1, DJ-1, LRRK2, .

신경 독성 약제를 이용한 동물 모델 제작으로, 도파민 신경 독소인 6-OHDA(6-hydroxydopamine)을 흑질에 투여하거나, 파킨슨 병 쥐 및 원숭이 모델을 만들기 위한 신경 독성 화합물로 MPTP(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine)를 사용하는 방법, 살충제 로테논(rotenone) 또는 제초제 파라콰트(paraquat)를 사용하는 방법 등이 이용된다.Animal models using neurotoxic drugs have been used to administer 6-OHDA (6-hydroxydopamine), a dopaminergic neurotoxin, to black blood cells, or as a neurotoxic compound to make Parkinson's rat and monkey models, MPTP (1-methyl-4-phenyl -1,2,3,6-tetrahydropyridine, a method using a pesticide rotenone or a herbicide paraquat, and the like.

상기 신경 독성 모델은 진행성 신경세포 퇴행, 루이소체 침착, 비 운동 증상 등을 나타내는 소견에는 한계가 있으므로, 유전학적 모델을 통해 파킨슨 병 환자의 질병 유발 기전과 유사한 동물 모델을 만들기 위해 연구하고 있다.The neurotoxicity model has limitations in the finding of progressive neuronal degeneration, leucovorosis, and non-motor symptoms. Therefore, we are studying to make an animal model similar to the mechanism of disease induction in patients with Parkinson's disease through a genetic model.

기존의 퇴행성 뇌질환 연구를 위한 유전학적 모델동물은 형질전환 기법을 적용한 설치류 모델이 대부분이고, 다른 동물 종은 한계점이 많다. 이처럼, 기존 파킨슨 동물모델은 생쥐에 국한되어 있으며, 인간과의 유전적 유사성과 다산 등 여러 가지 이유로 PD질환 돼지모델 생산에 대한 필요성이 급증하고 있으며, 현재까지 파킨슨 돼지모델은 개발되지 않고 있다.Genetic model animals for the study of existing degenerative brain diseases are mostly rodent models employing transformation techniques, and other animal species have many limitations. Thus, the existing Parkinson animal model is limited to mice, and the need for PD disease model production is rapidly increasing for various reasons such as genetic similarity with humans and fertility, and thus, the Parkinson pig model has not been developed to date.

따라서 본 발명자들은 대동물인 돼지를 이용하여 설치류 모델을 뛰어넘는 질환 모델의 생산, 행동을 통해 파킨슨 질환의 유발을 확인함으로써, 보다 신뢰성있는 파킨슨 질환 동물 모델을 개발하고 이를 활용하고자 하였다.Therefore, the present inventors developed a more reliable animal model of Parkinson's disease by utilizing the large animal pig, confirming the induction of Parkinson's disease through the production and behavior of a disease model that exceeds the rodent model, and developed the animal model of Parkinson's disease.

본 발명은 일 관점에서, Parkin(Park2) 유전자를 넉아웃 시킨 유전자 변형 동물모델, 바람직하게는 파킨슨 질환의 돼지 모델에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a transgenic animal model knocked out the Parkin (Park2) gene, preferably a pig model of Parkinson's disease.

일 구체예에서, 본 발명은 유전적으로 변형된 동물, 그 중에서도 Parkin(Park2) 유전자를 넉아웃 시킨 재조합 돼지, 바람직하게는 미니돼지에 관한 것이다.In one embodiment, the invention relates to a genetically modified animal, in particular a recombinant pig knockout of the Parkin (Park2) gene, preferably a mini pig.

돼지는 해부학적으로 장기의 크기가 인간과 비슷하여 이종 장기모델로서 적합할 뿐만 아니라 생리, 유전학적으로도 인간과 유사한 점이 아주 많다. 또한 높은 번식능력을 가지고 있으므로 생산 및 치료용 생물 신소재 개발에 있어서도 적합할 뿐만 아니라 독성 및 안전성 평가에 좋은 동물모델이라 할 수 있다.Pigs are anatomically similar in size to organs and are suitable as heterogeneous organs, as well as physiologically and genetically similar to humans. In addition, it has high breeding capacity, which makes it suitable for the development of biological materials for production and treatment as well as an animal model that is good for toxicity and safety evaluation.

본 발명에서 사용되는 돼지는 당업자가 적절히 선택하여 사용할 수 있는, 공지된 임의의 종류를 사용할 수 있다.The pigs to be used in the present invention can be any known kind which can be appropriately selected and used by a person skilled in the art.

돼지(학명 :SusscrofPDomestica)는 수아강, 진수하강, 맹수유제구 측추상목구, 우제목(소,염소를 포함), 멧돼지과에 속하며,염색체 수는 2n=38이다. 본래 돼지는 육용 가축으로 육성된 잡식동물이나,생리 해부학적 소견이 사람과 유사한 점과 근년 동물복지에 대한 높은 관심과 함께 실험동물로서도 크게 주목받고 있다. 돼지는 생리 해부학적으로서도 크게 주목받고 있다. 돼지는 생리 해부학적으로 많은 점에 있어 사람과 유사하므로 연구 전반에 넓게 이용되고 있다.Pigs (Scientific name: SusscrofPDomestica) belong to the subspecies, descent descent, emerald-side subspecies, right titles (including cattle, chlorine) and wild boar, and the number of chromosomes is 2n = 38. Originally, pigs have attracted much attention as experimental animals as well as ovarian animals raised with cattle, with a similar interest in physiological anatomical findings and a high interest in animal welfare in recent years. The pigs are attracting much attention as physiological anatomy. Pigs are widely used throughout the study because they are similar to humans in many physiological and anatomical points.

특히, 본 발명에서는 성숙시의 최대 체중이 사람에 가까운 60-70kg의 미니돼지(대표예:피트만,무어)를 사용하거나, 실험에 사용하기 더 쉬운 소형돈(성체중: 30-40kg) 괴팅겐계,유카탄계 미니돼지,마이크로 돼지 등을 사용할 수도 있다. 최근에는 체형이 작을 뿐 아니라 특성이 분명한 근교계 미니돼지(NIH계)의 작출도 되고 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 유카탄계 미니돼지를 사용하였다Particularly, in the present invention, a small pig (typical example: Pittman, Moore) having a maximum body weight of 60-70 kg when maturing is used, or a small money (adult: 30-40 kg) A yukatan mini pig, a micro pig, or the like may be used. In recent years, there has been production of a near-mini-pig (NIH system) not only having a small body shape but also having a characteristic. In one embodiment of the present invention, a yucatan mini pig was used

[PARK2 유전자 조작 또는 변형][PARK2 genetic modification or modification]

본 발명의 파킨슨 질환 돼지 모델은 Parkin(Park2) 유전자를 넉아웃하도록 형질전환 시켜 사용하는 것을 특징으로 한다.The Parkinson's disease pig model of the present invention is characterized in that the Parkin (Park2) gene is transformed to knockout.

Parkin(Park2)은 465개의 아미노산으로 구성된 단백질로서 유비퀴틴 단백질 연결효소3(ubiquitin-protein ligase 3)의 일종이다. 그 아미노 말단은 유비퀴틴과 유사하며, 카복시 말단은 2개의 ring finger 도메인을 지닌다.Parkin (Park2) is a protein composed of 465 amino acids and is a kind of ubiquitin-protein ligase 3 The amino terminus is similar to ubiquitin, and the carboxy terminus has two ring finger domains.

상기 Parkin(Park2)을 암호화하는 각 핵산은 당업계에 공지된 PARK2를 암호화하는 염기서열을 가지는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.Each nucleic acid encoding Parkin (Park2) can be used without limitation as long as it has a nucleotide sequence encoding PARK2 known in the art.

또한 상기 Parkin(Park2)을 암호화하는 핵산은 당업계에 공지된 유전자 재조합 방법에 의하여 제조될 수 있다. 예컨대, 게놈으로부터 핵산을 증폭시키기 위한 PCR 증폭, 화학적 합성법 또는 cDNA 서열을 제조하는 기술 등이 있다.The nucleic acid encoding Parkin (Park2) can also be produced by a recombinant method known in the art. For example, PCR amplification for amplifying a nucleic acid from a genome, chemical synthesis, or a technique for producing a cDNA sequence.

또한 상기 핵산은 Parkin(Park2)의 각 기능적 동등물을 암호화하는 염기서열을 가질 수 있다.The nucleic acid may also have a nucleotide sequence encoding each functional equivalent of Parkin (Park2).

상기 기능적 동등물이란, 아미노산의 부가, 치환 또는 결실의 결과, 서열번호 1,2,3으로 표시되는 아미노산 서열과 적어도 70%, 바람직하게는 80%,보다 바람직하게는 90% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로서 본 발명의 본 발명의 SNCA와 실질적으로 동등한 생리활성을 나타내는 폴리펩티드를 말한다.The functional equivalent means a sequence homology of at least 70%, preferably 80%, more preferably 90% or more with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, 2 or 3 as a result of addition, substitution or deletion of amino acids Refers to a polypeptide having physiological activity substantially equivalent to the SNCA of the present invention of the present invention.

이 때, 아미노산의 결실 또는 치환은 바람직하게는 본 발명의 폴리펩티드의 생리활성에 직접적으로 관련되지 않은 영역에 위치해 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 Parkin(Park2)를 암호화하는 아미노산 서열을 서열번호 1로 표시하였다.At this time, deletion or substitution of the amino acid is preferably located in a region that is not directly related to the physiological activity of the polypeptide of the present invention. In a preferred embodiment of the present invention, the amino acid sequence encoding Parkin (Park2) is represented by SEQ ID NO: 1.

공지의 임의의 방법을 이용하여 Parkin(Park2) 유전자를 넉아웃할 수 있고, 예를 들어, 공지의 유전자 가위를 이용할 수 있다. 예를 들어, ZFN(Zinc finger protein), TALEN(transcription activator-like effector protein), CRISPR/Cas system을 포함하는 RGEN(RNA-guided endonuclease) 등을 이용할 수 있다.Any of the known methods may be used to knock out the Parkin (Park2) gene, for example, using known gene scissors. For example, ZFN (zinc finger protein), TALEN (transcription activator-like effector protein), and RGEN (RNA-guided endonuclease) including CRISPR / Cas system.

다른 구체예에서, Parkin(Park2) 유전자의 조작은 불활성화시키기 위해 세포 또는 배아에 적용될 수 있다.In another embodiment, manipulation of the Parkin (Park2) gene may be applied to the cell or embryo to inactivate it.

일 실시예에서, 세포 또는 배아의 염색체 표적부위에 특이적으로 결합하여, 이중가닥 DNA 파괴를 일으켜서 유전자를 방해하여 생식세포 형성과정을 선택적으로 방해하는 제제를 포함하는 시험관내 세포 또는 배아이며, 상기 제제는 공지의 유전자 가위(표적화 엔도뉴클레아제) 및 재조합효소 융합 단백질로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.In one embodiment, the cell or embryo is an in vitro cell or embryo that specifically binds to a chromosomal target site of a cell or an embryo to cause double stranded DNA breakage to interfere with the gene to selectively inhibit the germ cell formation process, The agent may be selected from the group consisting of known gene scissors (targeting endonuclease) and recombinant enzyme fusion proteins.

다른 구체예에서, Parkin(Park2) 유전자의 조작은In another embodiment, the manipulation of the Parkin (Park2)

예를 들어, Parkin(Park2) 유전자의 표적화된 변화 또는 다른 원하는 폴리뉴클레오티드의 표적화된 변화를 비롯한 대상으로 하는 폴리뉴클레오티드의 표적화된 변화를 포함할 수 있다.For example, a targeted change in the polynucleotide of interest, including a targeted change in the Parkin (Park2) gene or a targeted change in other desired polynucleotides.

이러한 표적화된 변형은 하나 이상의 뉴클레오티드의 부가, 하나 이상의 뉴클레오티드의 결실, 하나 이상의 뉴클레오티드의 치환, 대상으로 하는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 부분의 녹아웃, 대상으로 하는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 부분의 녹인, 내인성 핵산 서열의 이종 핵산 서열로의 치환, 또는 그 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 구체적인 실시 형태에서, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10개 또는 그 이상의 뉴클레오티드가 변화되어 표적화된 게놈 변형을 형성한다Such targeted modifications include the addition of one or more nucleotides, deletion of one or more nucleotides, substitution of one or more nucleotides, knockout of the polynucleotide of interest or a portion thereof, dissolution of the polynucleotide of interest or a portion thereof, Substitution with a nucleic acid sequence, or combinations thereof. In a specific embodiment, at least 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10 or more nucleotides are altered to form a targeted genomic modification

예시적 예에서, 표적 서열은 유전자의 뉴클레오티드 서열에 적어도 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99% 상동성을 나타낸다.In an illustrative example, a target sequence is a nucleotide sequence that is at least 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99%.

본 발명의 Parkin(Park2) 유전자 조작은 유전자 발현 조절 과정을 고려하여 이루어질 수 있다.The Parkin (Park2) gene manipulation of the present invention can be performed in consideration of the process of regulating gene expression.

구현예에서, 전사조절, RNA 가공 조절, RNA 수송 조절, RNA 분해 조절, 번역 조절 또는 단백질 변형 조절 단계에서 각 단계에 적합한 조작수단을 선택하여 이루어질 수 있다.In embodiments, selection may be made of suitable manipulation means for each step in transcription regulation, RNA processing regulation, RNA transport regulation, RNA degradation regulation, translational regulation or protein modification regulation.

구현예에서, RNAi (RNA 간섭 or RNA silencing)을 이용하여, small RNA(sRNAs)가 mRNA를 방해하거나 안정성을 저하시키며, 경우에 따라서는 파괴하여 단백질 합성정보가 중간에서 전달되지 못하게 함으로써 유전정보의 발현을 제어할 수 있다. 예시적 예에서, 발현 생성물은 Parkin(Park2) 유전자의 뉴클레오티드 서열에 상응하는 표적 지역을 포함하며 Parkin(Park2) 유전자의 발현을 약화 또는 파괴하는 RNA 분자(예를들어, siRNA, shRNA, miRNA, dsRNA 등)이다.In embodiments, RNAi (RNA interference or RNA silencing) can be used to prevent small RNAs (sRNAs) from interfering with mRNA, degrading stability and, in some cases, destroying protein synthesis information, Expression can be controlled. In an illustrative example, the expression product comprises a target region corresponding to the nucleotide sequence of the Parkin (Park2) gene and contains an RNA molecule (e.g., siRNA, shRNA, miRNA, dsRNA) that weakens or destroys the expression of the Parkin Etc.).

구현예에서, DNA 또는 RNA 분자, 바람직하게는 DNA 분자 내 핵산들 사이의 결합들(bonds)의 가수분해(절단(cleavage))을 촉매화할 수 있는 야생형 또는 변종(variant) 효소를 이용할 수 있다.In embodiments, wild-type or variant enzymes that can catalyze the hydrolysis (cleavage) of DNA or RNA molecules, preferably bonds between nucleic acids in DNA molecules, can be used.

임의의 구체예로서, 메가뉴클레아제(meganuclease); 징크핑거(Zinc finger) 뉴클레아제; TALE-뉴클레아제; RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN), 예를 들어, CRISPR/Cas9 (Cas9 단백질), CRISPR-Cpf1(Cpf1 단백질) 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 뉴클레아제를 이용하여 유전자를 조작하여 유전정보의 발현을 제어할 수 있다.In certain embodiments, a meganuclease; Zinc finger nuclease; TALE-nuclease; RNA-Guided Endonuclease (RGEN), for example, one or more nucleases selected from the group consisting of CRISPR / Cas9 (Cas9 protein), CRISPR-Cpf1 (Cpf1 protein) The expression of the genetic information can be controlled.

일 양태에서, Parkin(Park2) 유전자의 비 암호 또는 암호 영역의 일부 또는 전부를 타겟팅하여 유전자 조작하는 조성물 및 방법을 제공할 수 있다.In one aspect, compositions and methods for targeting and genetically manipulating some or all of the non-coding or coding regions of the Parkin (Park2) gene can be provided.

상기 조성물 및 방법은The composition and method

구현예에서, 목적하는 Parkin(Park2) 불활성화를 위해, 이에 관여하는 Parkin(Park2) 유전자 핵산 서열 중 일부를 조작하거나 변형시킬 수 있다. 조작 결과로서, 넉다운(knock down), 넉아웃(knock out), 넉인(knock in) 형태를 모두 포함한다.In embodiments, for inactivation of the desired Parkin (Park2), some of the Parkin (Park2) gene nucleic acid sequences involved may be engineered or modified. As a result of the operation, it includes knock down, knock out, and knock in forms.

구현예에서, 프로모터 영역, 또는 전사 서열, 예를 들어 인트론 또는 엑손 서열을 타겟으로 할 수 있다. 암호 서열, 예를 들어 암호 영역, 초기 암호 영역은 발현의 변경 및 넉아웃을 위해 표적화될 수 있다.In embodiments, a promoter region, or a transcription sequence, such as an intron or exon sequence, may be targeted. A cipher sequence, for example a cipher region, an initial cipher region, can be targeted for alteration of expression and knockout.

구현예에서, 핵산 변형은 하나 이상의 뉴클레오타이드, 예컨대, 1 내지 30bp, 1 내지 27bp, 1 내지 25bp, 1 내지 23bp, 1 내지 20bp, 1 내지 15bp, 1 내지 10bp, 1 내지 5bp, 1 내지 3bp, 또는 1bp의 뉴클레오타이드의 치환, 결실, 및/또는 삽입일 수 있다.In an embodiment, the nucleic acid modification is carried out in the presence of one or more nucleotides, such as 1 to 30 bp, 1 to 27 bp, 1 to 25 bp, 1 to 23 bp, 1 to 20 bp, 1 to 15 bp, 1 to 10 bp, 1 to 5 bp, Deletion, and / or insertion of 1 bp nucleotides.

구현예에서, Parkin(Park2) 유전자 중 하나 이상 영역에서의 결실 또는 돌연변이를 포함하도록 표적화될 수 있다.In an embodiment, it can be targeted to include deletions or mutations in one or more of the Parkin (Park2) genes.

구현예에서, 유전자 넉다운은 원치않는 Parkin(Park2) 유전자의 전사 부위가 표적화될 수 있다.In an embodiment, the gene knockdown can target the transcription site of the unwanted Parkin (Park2) gene.

임의의 구체예에서, 엑손 영역을 표적화할 수 있다. 예를 들어, 엑손 6 영역을 표적화할 수 있다.In certain embodiments, exon regions can be targeted. For example, the exon 6 region can be targeted.

구현예에서, 프로모터, 인핸서, 인트론, 3'UTR, 및/또는 폴리아데닐화 신호의 비 암호 서열을 표적화함으로써 Parkin(Park2) 유전자의 발현 또는 활성을 변경하기 위해 사용될 수 있다.In an embodiment, it can be used to alter the expression or activity of the Parkin (Park2) gene by targeting a non-coding sequence of a promoter, enhancer, intron, 3'UTR, and / or polyadenylation signal.

상기 유전자 변형은 유전자의 전부 또는 일부 (예컨대, 하나 이상의 뉴클레오타이드)의 결실, 치환, 및/또는 하나 이상의 뉴클레오타이드의 삽입에 의한 유전자의 활성 조절, 예컨대, 불활성화를 의미하는 것일 수 있다. 상기 유전자 불활성화는 유전자의 발현 억제 또는 발현 감소 (downregulation) 또는 본래의 기능을 상실한 단백질을 코딩하도록 변형된 것을 의미한다. 또한 유전자 조절은 타겟 유전자의 하나 이상의 Exon을 둘러싸고 있는 양쪽 intron 부위를 동시에 타겟팅(targeting)함으로 인한 Exon 부위의 결실로 인해 얻어지는 단백질의 구조 변형, Dominant negative 형태의 단백질 발현, soluble 형태로 분비되는 경쟁적 저해제발현 등의 결과에 의한 유전자의 기능 변화를 의미하는 것일 수 있다The genetic modification may be a regulation, eg, inactivation, of a gene by deletion, substitution, and / or insertion of one or more nucleotides, all or a portion of the gene (eg, one or more nucleotides). The gene inactivation means that the gene is inhibited from expression or downregulation of the gene or modified to encode a protein whose original function is lost. In addition, gene regulation can be accomplished by structural alteration of the protein resulting from deletion of the Exon site by simultaneously targeting both intron regions surrounding one or more exons of the target gene, expression of dominant negative forms, competitive inhibitors secreted in soluble form Expression of the gene may result in a change in function of the gene

상기 유전자 변형은 유전자를 불활성화시킴으로써 이 유전자로부터 코딩되는 단백질이 본래의 기능을 갖는 단백질 형태로 발현되지 않도록 하는 것일 수 있다The gene modification may be to inactivate the gene so that the protein encoded from the gene is not expressed in the form of a protein having the original function

일 예에서, 상기 유전자 변형은 표적화 엔도뉴클레아제를 포함하는 유전체 교정 시스템에 의하여 타겟된 유전자 내의 특정 부위의 단일가닥 또는 이중가닥 절단(cleavage)을 촉매화하여 타겟된 유전자를 불활성화시키는 것일 수 있다.In one example, the transgenesis may be by inactivating the targeted gene by catalyzing a single stranded or double stranded cleavage of a specific site in a gene targeted by a genetic correction system comprising a targeting endonuclease .

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

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

상기 Parkin(Park2) 유전자의 변형은 다음 중 하나 이상에 의하여 유도된 것일 수 있다:The variant of the Parkin (Park2) gene may be derived by one or more of the following:

1) 변형 대상 유전자 (이하, '타겟 유전자')의 전부 또는 일부 결실, 예컨대, 타겟 유전자의 1bp 이상의 뉴클레오타이드, 예컨대, 1 내지 30개, 1 내지 27개, 1 내지 25개, 1 내지 23개, 1 내지 20개, 1 내지 15개, 1 내지 10개, 1 내지 5개, 1 내지 3개, 또는 1개의 뉴클레오타이드의 결실,(1) deletion of all or part of the target gene (hereinafter referred to as a "target gene"), such as 1 to 30 nucleotides, 1 to 27 nucleotides, 1 to 25 nucleotides, 1 to 23 nucleotides, 1 to 20, 1 to 15, 1 to 10, 1 to 5, 1 to 3, or 1 nucleotide,

2) 타겟 유전자의 1bp 이상의 뉴클레오타이드, 예컨대, 1 내지 30개, 1 내지 27개, 1 내지 25개, 1 내지 23개, 1 내지 20개, 1 내지 15개, 1 내지 10개, 1 내지 5개, 1 내지 3개, 또는 1개의 뉴클레오타이드의 원래(야생형)와 상이한 뉴클레오타이드로의 치환, 및2) a nucleotide of 1 bp or more, such as 1 to 30, 1 to 27, 1 to 25, 1 to 23, 1 to 20, 1 to 15, 1 to 10, 1 to 5 , One to three, or one nucleotide to the original (wild type) and to a different nucleotide, and

3) 하나 이상의 뉴클레오타이드, 예컨대, 1 내지 30개, 1 내지 7개, 1 내지 25개, 1 내지 23개, 1 내지 20개, 1 내지 15개, 1 내지 10개, 1 내지 5개, 1 내지 3개, 또는 1개의 뉴클레오타이드 (각각 독립적으로 A, T, C 및 G 중에 서 선택됨)의 타겟 유전자의 임의의 위치에의 삽입.3) one or more nucleotides, such as from 1 to 30, from 1 to 7, from 1 to 25, from 1 to 23, from 1 to 20, from 1 to 15, from 1 to 10, from 1 to 5, 3, or 1 nucleotide (each independently selected from A, T, C, and G) at any position of the target gene.

상기 타겟 유전자의 변형되는 일부 ('타겟 부위')는 상기 유전자 중의 1bp 이상, 3bp 이상, 5bp 이상, 7bp 이상, 10bp 이상, 12bp 이상, 15bp 이상, 17bp 이상, 20bp 이상, 예컨대, 1bp 내지 30bp, 3bp 내지 30bp, 5bp 내지 30bp, 7bp 내지 30bp, 10bp 내지 30bp, 12bp 내지 30bp, 15bp 내지 30bp, 17bp 내지 30bp, 20bp 내지 30bp, 1bp 내지 27bp, 3bp 내지 27bp, 5bp 내지 27bp, 7bp 내지 27bp, 10bp 내지 27bp, 12bp 내지 27bp, 15bp 내지 27bp, 17bp 내지 27bp, 20bp 내지 27bp, 1bp 내지 25bp, 3bp 내지 25bp, 5bp 내지 25bp, 7bp 내지 25bp, 10bp 내지 25bp, 12bp 내지 25bp, 15bp 내지 25bp, 17bp 내지 25bp, 20bp 내지 25bp, 1bp 내지 23bp, 3bp 내지 23bp, 5bp 내지 23bp, 7bp 내지 23bp, 10bp 내지 23bp, 12bp 내지 23bp, 15bp 내지 23bp, 17bp 내지 23bp, 20bp 내지 23bp, 1bp 내지 20bp, 3bp 내지 20bp, 5bp 내지 20bp, 7bp 내지 20bp, 10bp 내지 20bp, 12bp 내지 20bp, 15bp 내지 20bp, 17bp 내지 20bp, 21bp 내지 25bp, 18bp 내지 22bp, 또는 21bp 내지 23bp의 연속하는 염기서열 부위일 수 있다.A portion of the target gene that is modified (the 'target site') may be at least 1 bp, 3 bp, 5 bp, 7 bp, 10 bp, 12 bp, 15 bp, 17 bp, 20 bp, 3bp to 30bp, 5bp to 30bp, 10bp to 30bp, 12bp to 30bp, 15bp to 30bp, 17bp to 30bp, 20bp to 30bp, 1bp to 27bp, 3bp to 27bp, 5bp to 27bp, 7bp to 27bp, 27bp, 15bp to 27bp, 17bp to 27bp, 20bp to 27bp, 1bp to 25bp, 3bp to 25bp, 5bp to 25bp, 7bp to 25bp, 10bp to 25bp, 12bp to 25bp, 15bp to 25bp, 17bp to 25bp, 20 bp to 23 bp, 3 bp to 23 bp, 5 bp to 23 bp, 7 bp to 23 bp, 10 bp to 23 bp, 12 bp to 23 bp, 15 bp to 23 bp, 17 bp to 23 bp, 20 bp to 23 bp, 1 bp to 20 bp, 3 bp to 20 bp, 20bp, 7bp to 20bp, 10bp to 20bp, 12bp to 20bp, 15bp to 20bp, 17bp to 20bp, 21bp 25 bp, 18 bp to 22 bp, or 21 bp to 23 bp.

그러므로, 본 발명의 대표적인 구현예에서는,Therefore, in an exemplary embodiment of the present invention,

Parkin(Park2) 유전자를 구성하는 핵산 서열 중 1 이상의 부위를 타겟 서열 부위, 즉, 핵산 변형이 일어날 수 있는 부위를 유전적으로 변형 또는 조작함으로써, Parkin(Park2) 유전자의 기능을 감소 또는 제거한다.Park2 (Park2) gene function is reduced or eliminated by genetically modifying or manipulating a target sequence region, that is, a site where nucleic acid modification can occur, in at least one region of the nucleic acid sequence constituting the Parkin (Park2) gene.

상기 타겟 서열은 Parkin(Park2) 유전자를 구성하는 핵산 서열 중 2 이상의 부위를 동시에 타겟으로 할 수 있다.The target sequence may simultaneously target two or more sites in the nucleic acid sequence constituting the Parkin (Park2) gene.

일 실시예에서는 1종 이상의 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머를 이용하여 Parkin(Park2) 유전자를 구성하는 핵산 서열 중 1이상의 부위를 타겟으로 할 수 있다. 이에 의해 Parkin(Park2) 유전자를 넉아웃 또는 넉다운할 수 있다.In one embodiment, one or more of the nucleic acid sequences constituting the Parkin (Park2) gene may be targeted using one or more TAL effector nuclease monomers. Thereby knocking out or knocking down the Parkin (Park2) gene.

일 실시예에서는 1종 이상의 가이드 RNA를 이용하여 Parkin(Park2) 유전자를 구성하는 핵산 서열 중 1 이상의 부위를 타겟으로 할 수 있다. 이에 의해 Parkin(Park2) 유전자를 넉아웃 또는 넉다운할 수 있다.In one embodiment, at least one site of the nucleic acid sequence constituting the Parkin (Park2) gene can be targeted using one or more guide RNAs. Thereby knocking out or knocking down the Parkin (Park2) gene.

일 구체예에서, Parkin(Park2) 유전자의 레벨 및/또는 활성 저하는 Parkin(Park2) 유전자를 구성하는 핵산서열의 변형, 예를 들어, 비암호화 영역, 암호화 영역, 및/또는 인트론 등에서의 변형 등에 기인할 수 있다.In one embodiment, the level and / or deactivation of the Parkin (Park2) gene is altered by alterations in the nucleic acid sequence that make up the Parkin (Park2) gene, such as in a non-coding region, coding region, and / Can be attributed.

이러한 Parkin(Park2) 유전자 핵산서열 변형은 뉴클레오티드의 부가, 결실 또는 게놈으로의 치환을 포함하나 이에 한정되지 않는다.Such Parkin (Park2) gene nucleic acid sequence modifications include, but are not limited to, addition, deletion or substitution of nucleotides into the genome.

Parkin(Park2) 유전자 핵산서열로의 하나 이상의 뉴클레오티드의 삽입,Insertion of one or more nucleotides into Parkin (Park2) gene nucleic acid sequences,

Parkin(Park2) 유전자 핵산서열로부터의 하나 이상의 뉴클레오티드의 결실,Deletion of one or more nucleotides from the Parkin (Park2) gene nucleic acid sequence,

Parkin(Park2) 유전자 핵산서열에서의 하나 이상의 뉴클레오티드의 치환,Substitution of one or more nucleotides in Parkin (Park2)

Parkin(Park2) 유전자 핵산서열 또는 이의 부분의 녹아웃,Knockout of a Parkin (Park2) gene nucleic acid sequence or a portion thereof,

Parkin(Park2) 유전자 핵산서열 또는 이의 부분의 녹인, 내인성 핵산 서열의 이종 핵산 서열로의 치환, 또는Substitution of the endogenous nucleic acid sequence of a Parkin (Park2) gene or a portion thereof with a heterologous nucleic acid sequence, or

그 조합을 포함한 Parkin(Park2) 유전자 핵산서열 변화를 포함할 수 있다.And Parkin (Park2) gene nucleic acid sequence changes including the combination.

따라서, 구체적인 실시 형태에서, Parkin(Park2) 유전자의 활성을 가지는 단백질 또는 폴리펩티드를 암호화하는 유전자 등을 파괴함으로써 저하되거나 제거될 수 있다. 구체적인 실시 형태에서, 적어도 한 부위 이상에서, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10개 또는 그 이상의 뉴클레오티드가 Parkin(Park2) 유전자 핵산서열에서 변화된다. 다양한 방법을 사용하여, 추가의 표적화된 변형을 일으킬 수 있다.Thus, in a specific embodiment, it can be reduced or eliminated by destroying a gene or the like that encodes a protein or polypeptide having the activity of the Parkin (Park2) gene. In a specific embodiment, at least one, at least one, two, three, four, five, seven, eight, nine, ten or more nucleotides are changed in the Parkin (Park2) gene nucleic acid sequence. Using various methods, it is possible to cause additional targeted deformations.

임의의 구체예에서, Parkin(Park2) 단백질의 레벨 및/또는 활성 저하는 Parkin(Park2) 유전자의 유전자 변형(즉, 조절 영역, 암호화 영역, 및/또는 인트론 등에서의 유전자 변형)에 기인할 수 있다.In certain embodiments, the level and / or deactivation of the Parkin (Park2) protein may be due to genetic modification of the Parkin (Park2) gene (i.e., regulatory region, coding region, and / or genetic modification in the intron, etc.) .

이러한 유전자 변형은 뉴클레오티드의 부가, 결실 또는 게놈으로의 치환을 포함하나 이에 한정되지 않는다.Such genetic modifications include, but are not limited to, addition, deletion or substitution of nucleotides into the genome.

이러한 유전자 변형은 예를 들어,Such genetic modification may, for example,

Parkin(Park2) 유전자로의 하나 이상의 뉴클레오티드의 삽입,Insertion of one or more nucleotides into the Parkin (Park2) gene,

Parkin(Park2) 유전자로부터의 하나 이상의 뉴클레오티드의 결실,Deletion of one or more nucleotides from the Parkin (Park2) gene,

Parkin(Park2) 유전자에서의 하나 이상의 뉴클레오티드의 치환,Substitution of one or more nucleotides in the Parkin (Park2) gene,

Parkin(Park2) 유전자 또는 이의 부분의 녹아웃,Knockout of the Parkin (Park2) gene or its part,

Parkin(Park2) 유전자 또는 이의 부분의 녹인, 내인성 핵산 서열의 이종 핵산 서열로의 치환, 또는 그 조합을 포함한 Parkin(Park2) 유전자 변화를 포함할 수 있다.Parkin (Park2) gene changes, including the mutation of a Parkin (Park2) gene or a portion thereof, replacement of an endogenous nucleic acid sequence with a heterologous nucleic acid sequence, or a combination thereof.

따라서, 구체적인 실시 형태에서, Parkin(Park2) 폴리펩티드의 활성은 Parkin(Park2) 폴리펩티드를 암호화하는 유전자를 파괴함으로써 저하되거나 제거될 수 있다. 구체적인 실시 형태에서, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10개 또는 그 이상의 뉴클레오티드가 Parkin(Park2) 유전자에서 변화된다. 다양한 방법을 사용하여, 추가의 표적화된 유전자 변형을 일으킬 수 있다.Thus, in a specific embodiment, the activity of the Parkin (Park2) polypeptide can be degraded or eliminated by disrupting the gene encoding the Parkin (Park2) polypeptide. In a specific embodiment, at least 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10 or more nucleotides are altered in the Parkin (Park2) gene. Using a variety of methods, additional targeted genetic modifications can be made.

[뉴클레아제 시스템][NUCLEASE SYSTEM]

본 발명의 구현예에서, Parkin(Park2) 유전자의 게놈을 변형시키기 위해 하기의 표적화 뉴클레아제 시스템 또는 이러한 시스템의 성분을 이용할 수 있다. 뉴클레아제 제제로 총칭힌다. 바람직한 예에서, TALEN(Transcription activator-like effector nuclease) 또는 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN) 시스템을 이용할 수 있다.In embodiments of the invention, the following targeted nuclease system or components of such a system may be used to modify the genome of the Parkin (Park2) gene. It is collectively referred to as nuclease preparation. In a preferred example, a transcription activator-like effector nuclease (TALEN) or an RNA-guided endonuclease (RGEN) system can be used.

아연 핑거 뉴클레아제 시스템Zinc finger nuclease system

아연-핑거 뉴클레아제(ZFN)는 아연 핑거 DNA-결합 도메인을 융합시킴으로써 생성된 인공 제한효소이다. 아연 핑거 도메인은 원하는 DNA 서열들을 타겟팅하기 위해 조작될 수 있으며, 이것은 아연-핑거 뉴클레아제가 복합 게놈내 특별한 서열들을 타겟팅할 수 있게 한다. 내인성 DNA 수선 기계의 잇점을 취하여, 상기 시약들은 고등 유기체의 게놈을 변형시키기 위해 사용될 수 있다. ZFN은 유전자들을 불활성화시키는 방법에 사용될 수 있다.Zinc-Finger Nuclease (ZFN) is an artificial restriction enzyme created by fusion of zinc finger DNA-binding domains. The zinc finger domain can be engineered to target the desired DNA sequences, which allows the zinc-finger nuclease to target specific sequences within the complex genome. Taking the advantage of an endogenous DNA repair machine, the reagents can be used to transform the genome of higher organisms. ZFN can be used to inactivate genes.

아연 핑거 DNA-결합 도메인은 약 30개의 아미노산들을 가지며, 안정한 구조로 접힌다. 각 핑거는 DNA 기질내에서 1차적으로 삼중체에 결합한다. 중요한 위치에서의 아미노산 잔기들은 DNA 부위와의 서열-특이적 상호작용의 대부분에 기여한다. 이들 아미노산들은 필수 구조를 보존하기 위해 남은 아미노산들을 유지하면서 변화될 수 있다.The zinc finger DNA-binding domain has about 30 amino acids and folds into a stable structure. Each finger binds primarily to the triplet in the DNA matrix. Amino acid residues at critical locations contribute to most of the sequence-specific interactions with DNA sites. These amino acids can be changed while preserving the remaining amino acids to preserve the essential structure.

더 긴 DNA 서열들에 결합하는 것은 여러 도메인들을 동시에 결합시킴으로써 이루어진다. 비-특이적 FokI 분열 도메인(N), 전사활성인자 도메인(A), 전사 억제인자 도메인(R) 및 메틸라아제(M)와 같은 다른 작용기들은 ZFP에 융합되어, 각각 ZFN, 아연 핑거 전사 활성인자(ZFA), 아연 핑거 전사 억제인자(ZFR), 및 아연 핑거 메틸라아제(ZFM)를 형성할 수 있다.Binding to longer DNA sequences is accomplished by binding several domains simultaneously. Other functional groups such as non-specific FokI cleavage domain (N), transcriptional activator domain (A), transcriptional repressor domain (R), and methylase (M) are fused to ZFP to produce ZFN, A factor (ZFA), a zinc finger transfer inhibitory factor (ZFR), and zinc finger methylase (ZFM).

유전자조작 동물을 생산하기 위해 아연 핑거 및 아연 핑거 뉴클레아제를 사용하기 위한 물질 및 방법들은 예를 들면, 미국특허 제8,106,255호, 미국특허 제2012/0192298호, 미국특허 2011/0023159, 및 미국특허 제2011/0281306호에 개시되어 있다.Materials and methods for using zinc finger and zinc finger nuclease to produce genetically engineered animals are described, for example, in U.S. Patent No. 8,106,255, U.S. Patent Application No. 2012/0192298, U.S. Patent No. 2011/0023159, 0.0 > 2011/0281306. ≪ / RTI >

TALEN 시스템TALEN System

"TALEN(Transcription activator-like effector nuclease)"은 DNA결합 도메인(DNA-binding domain)과 DNA 절단 도메인(Nuclease domain, 엔도뉴클레아제 도메인)으로 구성된 단백질이다."TALEN (Transcription activator-like effector nuclease)" is a protein consisting of DNA-binding domain and DNA cleavage domain (Nuclease domain, endonuclease domain).

TALEN의 N말단(N-terminal)에 위치한 DNA 결합 도메인은 식물의 병원성 세균인 Xanthomonas spp.에서 발견한 Transcription activator-like effectors(TALEs)단백질을 활용할 수 있다.The DNA binding domain located at the N-terminal of TALEN can utilize transcription activator-like effectors (TALEs) proteins found in plant pathogenic bacteria, Xanthomonas spp.

TALE 단백질은 33~35개의 아미노산으로 구성된 모듈(module)이 반복적으로 있는 구조이며 1개의 모듈이 1개의 염기쌍을 인지한다. 모듈에 의해 인지되는 염기쌍은 모듈의 12번째와 13번째에 있는 아미노산의 종류에 의해 결정되며, 이 두 아미노산을 RVD(Repeat variable diresidues)라고 한다. TALE에 쓰이는 RVD단위는 20개이며, 각각 DNA 사슬의 큰홈(Major groove)에 있는 DNA 염기 하나에 결합하게 된다.TALE protein is a structure consisting of 33 to 35 amino acid repeats, and one module recognizes one base pair. The base pairs recognized by the module are determined by the type of amino acids at the 12th and 13th positions of the module, and these amino acids are called RVD (Repeat variable digitsidues). The RVD unit used in TALE is 20 units, each of which binds to one DNA base in the major groove of the DNA chain.

RVD(단일 철자 코드) RVD(3개 철자 코드) 뉴클레오티드(들):RVD (Single Spell Code) RVD (Three Spell Codes) Nucleotide (s):

NH Asn-His GNH Asn-His G

HD His-Asp CHD His-Asp C

NG Asn-Gly TNG Asn-Gly T

NI Asn-Ile ANI Asn-Ilea

NN Asn-Asn R(G, A)NN Asn-Asn R (G, A)

NK Asn-Lys GNK Asn-Lys G

NS Asn-Ser N(A, C, G, T)NS Asn-Ser N (A, C, G, T)

"RVD 서열"은, TAL 이펙터 결합 도메인 내에서의 RVD의 연속적인 서열로 이해되며, 이 경우 이 서열은 달리 명시되지 않는 한, N-C-방향으로, 즉 N-말단으로부터 C-말단까지로 명시되어 있다. 여기서, 당업자가 자명하게 알고 있는 사실은, 하나의 "RVD 서열"의 RVD들이 그 방향으로 직접 연속하지 않고, 심지어 이들이 직접 서로 공유 결합되어 있지 않고, 오히려 RVD들이 포함되어 있는 반복 단위("repeat")들이 직접 서로 결합되어 있음으로써, 결과적으로 RVD들이 각각 그 반복 단위들의 기본 구조의 아미노산에 의해서 분리된다."RVD sequence" is understood to be a contiguous sequence of RVD in the TAL effector binding domain, in which case the sequence is specified in the NC-direction, i.e. from the N-terminus to the C- have. It will be appreciated by those skilled in the art that the RVDs of a single "RVD sequence" are not directly contiguous in that direction, and even if they are not directly covalently bonded to one another, ) Are directly coupled to each other, so that the RVDs are separated by the amino acids of the basic structure of the repeating units.

TALEN의 C말단(C-terminal)에 위치한 DNA 절단 도메인은 FokI 제한효소(Restriction enzyme)의 nuclease 영역을 사용한다. FokI 제한효소의 경우 이중쇄절단을 위해 두 개의 FokI 제한효소가 같이 작용해야 한다. 따라서, TALEN은 작용하기 위해 왼쪽 TALEN과 오른쪽 TALEN이 동시에 필요하며, 이것에 의해 TALEN의 선택성(Specificity)은 극히 증가된다.The DNA cleavage domain located at the C-terminus of TALEN uses the nuclease region of the FokI restriction enzyme. In the case of FokI restriction enzymes, two FokI restriction enzymes must work together for double-strand breaks. Therefore, TALEN requires both left TALEN and right TALEN to work, which greatly increases TALEN's Specificity.

"TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머"는, 단 하나의 폴리펩티드 체인으로 이루어지는 TAL 이펙터 뉴클레아제를 의미한다. "TAL 이펙터 뉴클레아제 쌍" 또는 "TALEN 쌍"은 2개의 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머로 조성된 TALEN으로 이해된다. 모노머는, 하나의 DNA의 마주 놓여 있는 가닥에 결합하고 함께 하나의 지점에서 DNA의 분열을 야기하는 TALEN의 좌측 또는 우측 암을 나타낸다. 하나의 TALEN 쌍 내에서는 TALEN 모노머가 쌍으로 삽입되는 한편, 다시 말해 하나의 모노머가 하나의 표적 서열을 그 목적 가닥에 연결함으로써 이중 가닥 DNA 내부에서 가닥 파괴를 야기하는 한편, 그 TALEN 쌍의 다른 TALEN 모노머는 하나의 표적 서열을 그 목적 가닥에 대해 상보적인 반대 목적 가닥에 연결함으로써, 결과적으로 뉴클레아제 도메인들이 서로에 대해 정렬되고, "스페이서(spacer)"로서 지칭되는 표적 서열들 사이의 공동 DNA 영역에 놓이게 되며, 그곳에서 각각 단일 가닥 파괴를 야기한다."TAL effector nuclease monomer" means a TAL effector nuclease consisting of a single polypeptide chain. A "TAL effector nuclease pair" or "TALEN pair" is understood to be TALEN consisting of two TAL effector nuclease monomers. Monomers represent the left or right arm of TALEN that binds to the opposing strand of one DNA and together causes DNA fragmentation at one point. Within one TALEN pair, a TALEN monomer is inserted in pairs, i. E. One monomer causes strand breaks within the double stranded DNA by linking one target sequence to its target strand while the other TALEN pair The monomers can be used to link a target sequence to a complementary object strand that is complementary to its target strand, resulting in the nuclease domains being aligned with respect to each other, and the shared DNA between target sequences referred to as " Lt; RTI ID = 0.0 > single-stranded < / RTI >

TALEN 클로닝은 표적에 필요한 인위적인 단백질을 합성하고, 해당부위의 DNA 절단을 유도할 수 있기 때문에 genomic DNA 내의 프로모터, ORF, enhancer 등 어떤 부위라도 유전자 제거를 유도할 수 있다. TALEN은 DNA 염기 하나가 TALE의 RVD단위 하나에 일대일로 붙는 특징을 가지기 때문에 표적 염기서열에 맞게 RVD 단위를 배열하여 실험자가 원하는 TALEN을 쉽게 디자인할 수 있다. 또한 표적 염기서열을 정하는데 있어 티민으로 시작해야 한다는 것 외에는 특별한 조건이 없으므로 쉽고 다양한 표적에 사용될 수 있는 장점이 있다.TALEN cloning can induce gene deletion at any site, including promoters, ORFs, and enhancers in genomic DNA, because it can synthesize artificial proteins that are needed for the target and induce DNA cleavage at that site. Since TALEN has the feature that one DNA base attaches one-to-one to RVD unit of TALE, RVD unit can be arranged according to the target sequence so that the experimenter can easily design the desired TALEN. In addition, there is no special condition other than to start with the thymine in determining the target sequence, which is advantageous in that it can be used for easy and various targets.

"표적 서열"은, TAL 이펙터 결합 도메인에 의해서 결합되는 하나의 뉴클레오티드서열, 일반적으로는 하나의 DNA 서열로 이해된다.A "target sequence" is understood to be a single nucleotide sequence, generally a single DNA sequence, that is joined by a TAL effector binding domain.

본 발명의 일 실시예에서도 이러한 TALEN 방법을 이용하여 Parkin(Park2) 유전자를 넉아웃시켰다.In one embodiment of the present invention, the Parkin (Park2) gene was knocked out using this TALEN method.

예를 들어, 제1 및 제2 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머를 포함하는 TAL 이펙터 뉴클레아제 쌍을 이용하여 Park2 유전자의 특정 서열을 특이적으로 인식하여 절단할 수 있다.For example, a specific sequence of the Park2 gene can be specifically recognized and cleaved using a pair of TAL effector nucleases comprising the first and second TAL effector nuclease monomers.

각각의 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머는 타입 II 엔도뉴클레아제 활성을 갖는 엔도뉴클레아제 도메인 및 복수의 반복 단위를 갖는 TAL 이펙터 DNA 결합 도메인을 포함하며, 이들 각각은 가변성 아미노산 쌍 RVD를 포함할 수 있다.Each TAL effector nuclease monomer comprises a TAL effector DNA binding domain having an endonuclease domain with type II endonuclease activity and a plurality of repeat units, each of which may comprise a variable amino acid pair RVD have.

본 발명의 일 예로, 제1 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머의 TAL 이펙터 DNA 결합 도메인은 표적 서열 5-TGAGTGCCAGTCTCCAAACT-3(서열번호2)에 결합할 수 있고, 상기 제2 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머의 TAL 이펙터 DNA 결합 도메인은 표적 서열 5-AGCAGTAAGTACTGGTCAAA-3(서열번호3)에 결합할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the TAL effector DNA binding domain of the first TAL effector nuclease monomer is capable of binding to the target sequence 5-TGAGTGCCAGTCTCCAAACT-3 (SEQ ID NO: 2), wherein the TAL of the second TAL effector nuclease monomer The effector DNA binding domain can bind to the target sequence 5-AGCAGTAAGTACTGGTCAAA-3 (SEQ ID NO: 3).

특정부위에 결합한 TALEN 은 Fok1 nuclease 활성이 결합 되어 있으며, 표적 부위 근처에서 DNA 절단을 유도할 수 있다. 표적 DNA부위에서 발생한 절단으로 인해 수복 기작이 작동되지만, NHEJ (nonhomologous end joining) 등과 같은 원래의 상태로 DNA 염기서열이 돌아올 수 없는 수복 기작이 작동하기 때문에 DNA의 돌연변이 등이 발생하게 된다. 구체적으로 상기 돌연변이는 치환, 결실, 삽입 및 이들의 조합에 의한 돌연변이일 수 있다.TALEN bound to a specific site binds Fok1 nuclease activity and can induce DNA cleavage near the target site. Although the repair mechanism is activated by the cleavage at the target DNA site, mutation of the DNA occurs due to the restoration mechanism that can not return the DNA sequence to the original state such as NHEJ (nonhomologous end joining). Specifically, the mutation may be a mutation by substitution, deletion, insertion, or a combination thereof.

상기 Park2 유전자 특정 서열을 인식하여 절단하는 활성을 가지는 TALEN 유전자를 암호화하는 각 핵산은 당업계에 공지된 Park2 유전자 특정 서열을 인식하여 절단하는 활성을 가지는 TALEN 유전자를 암호화하는 염기서열을 가지는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.Each nucleic acid encoding the TALEN gene having the activity of recognizing and cleaving the Park2 gene-specific sequence may be any of those having a nucleotide sequence encoding the TALEN gene having an activity of recognizing and cleaving the Park2 gene-specific sequence known in the art Can be used.

또한, 상기 TALEN 유전자를 암호화하는 핵산은 당업계에 공지된 유전자 재조합 방법에 의하여 제조될 수 있다. 예컨대, 게놈으로부터 핵산을 증폭시키기 위한 PCR 증폭, 화학적 합성법 또는 cDNA 서열을 제조하는 기술 등이 있다.In addition, the nucleic acid encoding the TALEN gene can be produced by a recombinant method known in the art. For example, PCR amplification for amplifying a nucleic acid from a genome, chemical synthesis, or a technique for producing a cDNA sequence.

또한, 상기 핵산은 TALEN 유전자의 각 기능적 동등물을 암호화하는 염기서열을 가질 수 있다. 상기 기능적 동등물이란, 아미노산의 부가, 치환 또는 결실의 결과, 아미노산 서열과 적어도 70%, 바람직하게는 80%,보다 바람직하게는 90% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로서 park2유전자의 특정 서열을 인식하여 절단하는 활성을 가지는 폴리펩티드를 말한다.In addition, the nucleic acid may have a base sequence encoding each functional equivalent of the TALEN gene. The functional equivalents are those having a sequence homology of at least 70%, preferably 80%, more preferably 90% or more, with the amino acid sequence as a result of amino acid addition, substitution or deletion, and recognize a specific sequence of the park2 gene Refers to a polypeptide having activity of cleavage.

임의의 구체예에서, 본 발명의 TALEN 유전자를 암호화하는 핵산은 발현 조절 서열에 작동가능하게 연결되어 벡터 내에 삽입될 수 있다.In certain embodiments, the nucleic acid encoding the TALEN gene of the invention can be operatively linked to an expression control sequence and inserted into the vector.

'작동 가능하게 연결된다(operably linked)'는 것은 하나의 핵산 단편이 다른 핵산 단편과 결합되어 그의 기능 또는 발현이 다른 핵산 단편에 의해 영향을 받는 것을 말한다. 또한, 발현 조절 서열(expression control sequence)이란 특정한 숙주 세포에서 작동 가능하게 연결된 핵산 서열의 발현을 조절하는 DNA 서열을 의미한다. 그러한 조절 서열은 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함한다. 이들을 통틀어 'TALEN 유전자를 암호화하는 핵산을 포함하는 DNA 구조물' 이라고 표현할 수도 있다.&Quot; Operably linked " means that one nucleic acid fragment is associated with another nucleic acid fragment so that its function or expression is affected by other nucleic acid fragments. An expression control sequence also refers to a DNA sequence that controls expression of a nucleic acid sequence operably linked to a particular host cell. Such regulatory sequences include any operator sequence for regulating transcription, a sequence encoding a suitable mRNA ribosome binding site, and a sequence controlling the termination of transcription and translation. All of them can be expressed as 'a DNA construct containing a nucleic acid encoding the TALEN gene'.

RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RGEN) 시스템RNA-guided endonuclease (RGEN) system

본 발명의 다른 양태에 따르면, Park2 유전자 넉아웃은 RGEN을 통해서도 이루어질 수 있다.According to another aspect of the invention, the Park2 gene knockout can also be achieved via RGEN.

RGEN(RNA-guided engineered nuclease)의 대표적인 예는 CRISPR 관련 뉴클레아제(nuclease) Cas9 및 서열 특이적 가이드(guide) RNA(gRNA)를 비롯한 CRISPR 시스템이다.A representative example of RGEN (RNA-guided engineered nuclease) is the CRISPR system including CRISPR-related nuclease Cas9 and sequence-specific guide RNA (gRNA).

CRISPR 관련 뉴클레아제 Cas9 및 서열 특이적 가이드 RNA(gRNA)를 비롯한 CRISPR 시스템의 성분은 하나 이상의 벡터, 예컨대, 플라스미드 상에 코딩된 상태로 세포 내로 도입될 수 있다.The components of the CRISPR system, including the CRISPR-related nuclease Cas9 and the sequence-specific guide RNA (gRNA), can be introduced into cells in one or more vectors, e.g., coded on a plasmid.

CRISPR/Cas 시스템은 Cas 유전자의 발현 또는 활성 유도에 관여하는 전사물 및 다른 요소를 포함한다. CRISPR/Cas 시스템은 타입 I, 타입 II 또는 타입 III 시스템일 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법 및 조성물은 핵산의 부위 특이적 절단을 위해 CRISPR 복합체(Cas 단백질과 복합체를 형성한 가이드RNA(gRNA)를 포함함)를 이용함으로써 CRISPR/Cas 시스템을 사용한다.The CRISPR / Cas system includes transcripts and other elements involved in the expression or activation of Cas genes. The CRISPR / Cas system may be a Type I, Type II or Type III system. The methods and compositions disclosed herein use the CRISPR / Cas system by using the CRISPR complex (including the guide RNA (gRNA) complexed with the Cas protein) for site-specific cleavage of the nucleic acid.

Cas 단백질Cas protein

Cas 단백질은 일반적으로 적어도 하나의 RNA 인식 또는 결합 도메인을 포함한다. 이러한 도메인은 가이드 RNA(gRNA, 이하에 더욱 상세히 기술됨)와 상호작용할 수 있다.Cas proteins generally comprise at least one RNA recognition or binding domain. These domains can interact with the guide RNA (gRNA, described in more detail below).

뉴클레아제 도메인은 핵산 절단을 위한 촉매 활성을 갖는다. 절단은 핵산 분자의 공유 결합의 파괴를 포함한다. 절단은 평활 말단 또는 스태거된 말단을 생성할 수 있으며, 단일 가닥 또는 이중 가닥으로 될 수 있다.The nuclease domain has catalytic activity for nucleic acid cleavage. Cleavage involves the destruction of the covalent bond of a nucleic acid molecule. Cleavage can produce a smooth or staggered end and can be single-stranded or double-stranded.

Cas 단백질의 예로는 Cas1, Cas1B, Cas2, Cas3, Cas4, Cas5, Cas5e(CasD), Cas6, Cas6e, Cas6f, Cas7, Cas8a1, Cas8a2, Cas8b, Cas8c, Cas9(Csn1 또는 Csx12), Cas10, Casl0d, CasF, CasG, CasH, Csy1, Csy2, Csy3, Cse1(CasA), Cse2(CasB), Cse3(CasE), Cse4(CasC), Csc1, Csc2, Csa5, Csn2, Csm2, Csm3, Csm4, Csm5, Csm6, Cmr1, Cmr3, Cmr4, Cmr5, Cmr6, Csb1, Csb2, Csb3, Csx17, Csx14, Csx10, Csx16, CsaX, Csx3, Csx1, Csx15, Csf1, Csf2, Csf3, Csf4, Cpf1 및 Cu1966, 및 이들의 상동체 또는 변형된 버전(modified version)을 들 수 있다.Examples of Cas proteins include Cas1, Cas1B, Cas2, Cas3, Cas4, Cas5, Cas5e (CasD), Cas6, Cas6e, Cas6f, Cas7, Cas8a1, Cas8a2, Cas8b, Cas8c, Cas9 (Csn1 or Csx12) (CasC), Csc1, Csc2, Csa5, Csn2, Csm2, Csm3, Csm4, Csm5, Csm6, Cmr1 (CasA), Casse, CasH, Csy1, Csy2, Csy3, Cse1 , Cmr3, Cmr4, Cmr5, Cmr6, Csb1, Csb2, Csb3, Csx17, Csx14, Csx10, Csx16, CsaX, Csx3, Csx1, Csx15, Csf1, Csf2, Csf3, Csf4, Cpf1 and Cu1966, A modified version.

Cas 단백질은 타입 II CRISPR/Cas 시스템으로부터 유래될 수 있다. 예를 들어, Cas 단백질은 Cas9 단백질이거나, Cas9 단백질로부터 유래될 수 있다.Cas proteins can be derived from a Type II CRISPR / Cas system. For example, the Cas protein may be a Cas9 protein or may be derived from a Cas9 protein.

Cas9 단백질은 예를 들어, 스트렙토코커스 피오게네스(Streptococcus pyogenes), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus), 스트렙토코커스 속(Streptococcus sp.), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 노카르디옵시스 다손빌레이(Nocardiopsis dassonvillei), 스트렙토마이세스 프리스티네스피랄리스(Streptomyces pristinaespiralis), 스트렙토마이세스 비리도크로모게네스(Streptomyces viridochromogenes), 스트렙토마이세스 비리도크로모게네스(Streptomyces viridochromogenes), 스트렙토스포랑기움 로세움(Streptosporangium roseum), 스트렙토스포랑기움 로세움(Streptosporangium roseum), 알리사이클로바클루스 아시도칼다리우스(AlicyclobacHlus acidocaldarius), 바실러스 슈도마이코이데스(Bacillus pseudomycoides), 바실러스 셀레니티레두센스(Bacillus selenitireducens), 엑시구오박테리움 시비리쿰(Exiguobacterium sibiricum), 락토바실러스 델브루에키이(Lactobacillus delbrueckii), 락토바실러스 살리바리우스(Lactobacillus salivarius), 미크로스킬라 마리나(Microscilla marina), 부르크홀데리아레스 박테리움(Burkholderiales bacterium), 폴라로모나스 나프탈레니보란스(Polaromonas naphthalenivorans), 폴라로모나스 속(Polaromonas sp.), 크로코스파에라 와트소니이(Crocosphaera watsonii), 시아노테세 속(Cyanothece sp.), 마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa), 시네코코커스 속(Synechococcus sp.), 아세토할로비움 아라바티쿰(Acetohalobium arabaticum), 암모니펙스 데겐시이(Ammonifex degensii), 칼디셀룰로시럽토 베시이(Caldicelulosiruptor bescii), 칸디다투스 데술포루디스(Candidatus Desulforudis), 클로스트리듐 보툴리눔(Clostridium botulinum), 클로스트리듐 디피실레(Clostridium difficile), 피네골디아 마그나(Finegoldia magna), 나트라나에로비우스 써모필러스(Natranaerobius thermophilus), 펠로토마쿨럼 써모프로피오니쿰(Pelotomaculum thermopropionicum), 아시디티오바실러스 칼두스(Acidithiobacillus caldus), 아시디티오바실러스 페로옥시단스(Acidithiobacillus ferrooxidans), 알로크로마티움 비노숨(Allochromatium vinosum), 마리노박터 속(Marinobacter sp.), 니트로소코커스 할로필러스(Nitrosococcus halophilus), 니트로소코커스 와트소니(Nitrosococcus watsoni), 슈도알테로 모나스 할로플란크티스(Pseudoalteromonas haloplanktis), 크테도노박테르 라세미페르(Ktedonobacter racemifer), 메타노할로비움 에베스티가툼(Methanohalobium evestigatum), 아나베나 바리아빌리스(Anabaena variabilis), 노둘라리아 스푸미게나(Nodularia spumigena), 노스톡 속(Nostoc sp.), 아르트로스피라 맥시마(Arthrospira maxima), 아르트로스피라 플라텐시스(Arthrospira platensis), 아르트로스피라 속(Arthrospira sp.), 링비아속(Lyngbya sp.), 마이크로콜레우스 크토노플라스테스(Microcoleus chthonoplastes), 오실라토리아 속(Oscillatoria sp.), 페트로토가 모빌리스(Petrotoga mobilis), 써모시포 아프리카누스(Thermosipho africanus) 또는 아카리오클로리스 마리나(Acaryochloris marina)로부터 유래될 수 있다. Cas9 패밀리의 추가의 예는 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함되는 WO 2014/131833에 기재되어 있다. 스트렙토코커스 피오게네스(Streptococcus pyogenes)유래의 Cas9 단백질 또는 이의 유도체는 바람직한 효소이다.The Cas9 protein may be, for example, selected from the group consisting of Streptococcus pyogenes, Streptococcus thermophilus, Streptococcus sp., Staphylococcus aureus, Nocardiopsis dassonvillei, Streptomyces pristinaespiralis, Streptomyces viridochromogenes, Streptomyces viridochromogenes, Streptomyces viridochromogenes, Streptosporangium roseum, Streptosporangium roseum, Alicyclobac Hlus acidocaldarius, Bacillus pseudomycoides, Bacillus selenitireducens, Exiguobacterium sibiricum, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus salivarius, Microscilla marina, Burkholderiales bacterium, Polaromonas naphthalenivorans, and Lactobacillus spp. , Polaromonas sp., Crocosphaera watsonii, Cyanothece sp., Microcystis aeruginosa, Synechococcus sp. Acetohalobium arabaticum, Ammonifex degensii, Caldicelulosiruptor bescii, Candidatus desulforudis, Clostridial botulinum, Clostridium botulinum, Clostridium botulinum, Clostridium difficile, Finegoldia magna, But are not limited to, Natranaerobius thermophilus, Pelotomaculum thermopropionicum, Acidithiobacillus caldus, Acidithiobacillus ferrooxidans, Allochromatium, vinosum, Marinobacter sp., Nitrosococcus halophilus, Nitrosococcus watsoni, Pseudoalteromonas haloplanktis, The compounds of the present invention can be used for the treatment of Ktedonobacter racemifer, Methanohalobium evestigatum, Anabaena variabilis, Nodularia spumigena, Nostoc sp ), Arthrospira maxima, Arthrospira platensis, Arthrospira sp. For example, Lyngbya sp., Microcoleus chthonoplastes, Oscillatoria sp., Petrotoga mobilis, Thermosipho africanus, It can be derived from the Acaryochloris marina. Additional examples of the Cas9 family are described in WO 2014/131833, the entire contents of which are incorporated herein by reference. The Cas9 protein or derivative thereof from Streptococcus pyogenes is a preferred enzyme.

Cpf1 단백질은 Parcubacteria bacterium (GWC2011_GWC2_44_17), Lachnospiraceae bacterium (MC2017), Butyrivibrio proteoclasiicus, Peregrinibacteria bacterium (GW2011_GWA_33_10), Acidaminococcus sp. (BV3L6), Porphyromonas macacae, Lachnospiraceae bacterium (ND2006), Porphyromonas crevioricanis, Prevotella disiens, Moraxella bovoculi (237), Smiihella sp. (SC_KO8D17), Leptospira inadai, Lachnospiraceae bacterium (MA2020), Francisella novicida (U112), Candidatus Methanoplasma termitum, Eubacterium eligens 등의 미생물 유래의 것일 수 있으며, 예컨대, Parcubacteria bacterium (GWC2011_GWC2_44_17), Peregrinibacteria bacterium (GW2011_GWA_33_10), Acidaminococcus sp. (BV3L6), Porphyromonas macacae, Lachnospiraceae bacterium (ND2006), Porphyromonas crevioricanis, Prevotella disiens, Moraxella bovoculi (237), Leptospira inadai, Lachnospiraceae bacterium (MA2020), Francisella novicida (U112), Candidatus Methanoplasma termitum, 또는 Eubacterium eligens 유래의 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The Cpf1 protein may be selected from the group consisting of Parcubacteria bacterium (GWC2011_GWC2_44_17), Lachnospiraceae bacterium (MC2017), Butyrivibrio proteoclasicus, Peregrinibacteria bacterium (GW2011_GWA_33_10), Acidaminococcus sp. (BV3L6), Porphyromonas macacae, Lachnospiraceae bacterium (ND2006), Porphyromonas crevioricanis, Prevotella disiens, Moraxella bovoculi (237), Smiihella sp. For example, Parcubacteria bacterium (GWC2011_GWC2_44_17), Peregrinibacteria bacterium (GW2011_GWA_33_10), Acidaminococcus sp (GW2011_GWA_33_10), Leptospira inadai, Lachnospiraceae bacterium (MA2020), Francisella novicida (U112), Candidatus methanoplasma termitum and Eubacterium eligens. . (BV3L6), Porphyromonas macacae, Lachnospiraceae bacterium (ND2006), Porphyromonas crevioricanis, Prevotella disiens, Moraxella bovoculi (237), Leptospira inadai, Lachnospiraceae bacterium (MA2020), Francisella novicida (U112), Candidatus Methanoplasma termitum, or Eubacterium eligens But is not limited thereto.

Cas 단백질은 야생형 단백질(즉, 천연에서 발생하는 것), 변형된 Cas 단백질(즉, Cas 단백질 변이체) 또는 야생형 또는 변형된 Cas 단백질의 단편일 수 있다. Cas 단백질은 또한 야생형 또는 변형된 Cas 단백질의 활성 변이체 또는 단편일 수 있다. 활성 변이체 또는 단편은 야생형 또는 변형된 Cas 단백질 또는 이의 부분에 대하여, 적어도 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% 또는 그 이상의 서열 동일성을 포함할수 있으며, 여기서 활성 변이체는 원하는 절단 부위에서 절단하는 능력을 보유하므로, 닉 유도 또는 이중 가닥절단 유도 활성을 보유한다. 닉 유도 또는 이중 가닥 절단 유도 활성의 측정법은 공지되어 있다.The Cas protein can be a wild-type protein (i.e., one that occurs in nature), a modified Cas protein (i.e., a Cas protein variant), or a fragment of a wild-type or modified Cas protein. The Cas protein may also be an active variant or fragment of the wild type or modified Cas protein. The active variant or fragment is at least 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% , 99% or more sequence identity, wherein the active variant retains the ability to cleave at the desired cleavage site, thus retaining nick-inducing or double-strand break inducing activity. Methods for measuring nick induction or double-strand break induction activity are known.

Cas 단백질은 핵산 결합 친화성, 핵산 결합 특이성 및/또는 효소 활성을 증가시키거나 감소시키도록 변형될 수 있다. Cas 단백질은 또한 단백질의 다른 활성이나 특성, 예를 들어 안정성을 변화시키도록 변형될 수 있다. 예를 들어, Cas 단백질의 하나 이상의 뉴클레아제 도메인을 변형, 결실 또는 불활성화시킬 수 있거나, Cas 단백질을 절단하여 단백질의 기능에 필수적이지 않은 도메인을 제거하거나 Cas 단백질의 활성을 최적화시킬 수 있다.The Cas protein may be modified to increase or decrease nucleic acid binding affinity, nucleic acid binding specificity and / or enzyme activity. Cas proteins may also be modified to alter other activities or properties of the protein, such as stability. For example, one or more nucleotide domains of the Cas protein may be modified, deleted or inactivated, or the Cas protein may be cleaved to remove domains that are not essential for protein function or to optimize the activity of the Cas protein.

1개 또는 2개의 뉴클레아제 도메인이 결실되거나 돌연변이되어, 더 이상 기능적이지 않거나 뉴클레아제 활성 저하를 가져올 수 있다.One or two nucleases domains may be deleted or mutated, resulting in either no longer functional or a decrease in nuclease activity.

1개의 뉴클레아제 도메인이 결실되거나 돌연변이되는 경우, 생성된 Cas 단백질(예를 들어, Cas9)은 닉카아제(nickase)로 지칭될 수 있으며, 이중 가닥 DNA 내의 CRISPR RNA 인식 서열에서 단일 가닥 절단을 생성할 수 있다.When one nucleotide domain is deleted or mutated, the resulting Cas protein (e. G., Cas9) may be referred to as a nickase and single strand cleavage in a CRISPR RNA recognition sequence in double- Can be generated.

2개의 뉴클레아제 도메인이 결실되거나 돌연변이되는 경우, 생성된 Cas 단백질(예를들어, Cas9)은 이중 가닥 DNA의 두 가닥을 절단하는 능력이 저하될 것이다. Cas9를 닉카아제로 전환시키는 돌연변이의 예로는 sp.Cas9의 RuvC 도메인에서의 D10A 또는 H939A 또는 H840A가 있을 수 있다.When two nuclease domains are deleted or mutated, the resulting Cas protein (e. G. Cas9) will degrade the ability to cleave two strands of double stranded DNA. An example of a mutation that converts Cas9 to nick carase is D10A or H939A or H840A in the RuvC domain of sp. Cas9.

Cas 단백질은 또한 융합 단백질일 수 있다. 예를 들어, Cas 단백질은 절단 도메인, 후성적 변형 도메인, 전사활성화 도메인 또는 전사 억제인자 도메인에 융합될 수 있다. 융합된 도메인 또는 이종 폴리 펩티드는 N 말단, C 말단, 또는 Cas 단백질 내부에 위치할 수 있다.The Cas protein may also be a fusion protein. For example, the Cas protein can be fused to a cleavage domain, a reproductive deformation domain, a transcription activation domain, or a transcription repression factor domain. The fused domain or heterologous polypeptide may be located at the N-terminus, the C-terminus, or within the Cas protein.

또한, Cas 단백질은 이종 폴리펩티드에 융합될 수 있다. 이종 펩티드는 예를 들어, 핵을 표적화하기 위한 SV40 NLS와 같은 핵 국재화 시그널 (NLS), 미토콘드리아를 표적화하기 위한 미토콘드리아 국재화 시그널, ER 보류 시그널(retention signal) 등을 포함한다. 이러한 시그널은 N 말단, C 말단 또는 Cas 단백질 내의 어디에도 위치할 수 있다.In addition, the Cas protein can be fused to a heterologous polypeptide. Heterologous peptides include, for example, a nuclear localization signal (NLS) such as the SV40 NLS for targeting the nucleus, a mitochondrial localization signal for targeting mitochondria, an ER retention signal, and the like. Such a signal may be located anywhere in the N-terminus, the C-terminus or the Cas protein.

Cas 단백질은 또한 세포 투과성 도메인에 연결될 수 있다. 예를 들어, 세포 투과성 도메인은 HIV-1 TAT단백질, 인간 B형 간염 바이러스 유래의 TLM 세포 투과성 모티프, MPG, Pep-1, VP22, 단순 헤르페스 바이러스 유래의 세포 투과성 펩티드, 또는 폴리아르기닌 펩티드 서열로부터 유래될 수 있다.Cas proteins can also be linked to the cell permeability domain. For example, the transmembrane domain may be derived from a HIV-1 TAT protein, a TLM cell permeable motif from human hepatitis B virus, MPG, Pep-1, VP22, a cell permeable peptide from simple herpes virus, or a polyarginine peptide sequence .

Cas 단백질은 또한 추적 또는 정제를 용이하게 하기 위한 이종 폴리펩티드, 예를 들어 형광 단백질, 정제 태그 또는 에피토프 태그를 포함할 수 있다.The Cas protein may also comprise a heterologous polypeptide, e. G. A fluorescent protein, a purified tag or an epitope tag, to facilitate tracking or purification.

Cas 단백질은 임의의 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, Cas 단백질은 gRNA와 복합체를 형성한 Cas 단백질과 같은 단백질의 형태로 제공될 수 있다. 대안적으로, Cas 단백질은 RNA(예를 들어, 메신저 RNA(mRNA)) 또는 DNA와 같은, Cas 단백질을 암호화하는 핵산의 형태로 제공될 수 있다. 임의로, Cas 단백질을 암호화하는 핵산은 특정 세포 또는 유기체에서 단백질로의 효율적인 번역을 위해 코돈 최적화될 수 있다.The Cas protein may be provided in any form. For example, the cas protein may be provided in the form of a protein such as a Cas protein complexed with a gRNA. Alternatively, the Cas protein may be provided in the form of a nucleic acid encoding a Cas protein, such as RNA (e. G., Messenger RNA (mRNA)) or DNA. Optionally, the nucleic acid encoding the Cas protein can be codon-optimized for efficient translation into a protein from a particular cell or organism.

Cas 단백질을 암호화하는 핵산은 세포의 게놈에 안정하게 통합될 수 있으며, 세포에서 활성인 프로모터에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 대안적으로, Cas 단백질을 암호화하는 핵산은 발현 구축물의 프로모터에 작동가능하게 연결될 수 있다.The nucleic acid encoding the Cas protein can be stably integrated into the genome of the cell and can be operably linked to a promoter that is active in the cell. Alternatively, the nucleic acid encoding the Cas protein can be operably linked to the promoter of the expression construct.

가이드 RNA(gRNA)The guide RNA (gRNA)

"가이드 RNA" 또는 "gRNA"는 Cas 단백질에 결합하고, 표적 DNA 내의 특정 위치의 Cas 단백질을 표적으로 하는 RNA 분자를 포함한다. 가이드 RNA는 2개의 세그먼트, 즉, "DNA 표적 세그먼트"와 "단백질 결합 세그먼트"를 포함할 수 있다. "세그먼트"는 RNA의 뉴클레오티드의 연속 스트레치와 같은, 분자의 세그먼트, 섹션 또는 영역을 포함한다. 일부 gRNA는 2개의 분리된 RNA 분자, 즉, "활성화(activator)-RNA"인 crRNA와 "표적화(targeter)-RNA"인 tracrRNA를 포함한다. 다른 gRNA는 "단일 분자 gRNA", "단일 가이드 RNA" 또는 "sgRNA"로도 지칭되는 단일 RNA 분자(단일 RNA 폴리뉴클레오티드)이다.A "guide RNA" or "gRNA" includes RNA molecules that bind Cas proteins and target Cas proteins at specific locations within the target DNA. The guide RNA may comprise two segments, a "DNA target segment" and a "protein binding segment. &Quot; A "segment" includes a segment, section or region of a molecule, such as a continuous stretch of nucleotides of RNA. Some gRNAs include two separate RNA molecules: the "activator-RNA" crRNA and the "targeter-RNA" tracrRNA. Another gRNA is a single RNA molecule (a single RNA polynucleotide), also referred to as a "single molecule gRNA", "single guide RNA" or "sgRNA".

crRNA와 대응하는 tracrRNA는 혼성화하여, gRNA를 형성한다. crRNA는 CRISPR RNA 인식 서열에 혼성화하는 단일 가닥 DNA 표적화 세그먼트를 제공한다.세포 내에서의 변형에 사용된다면, 주어진 crRNA 또는 tracrRNA 분자의 완전 서열은 RNA 분자가 사용될 종류에 특이적이도록 설계될 수 있다.The crRNA and the corresponding tracrRNA hybridize to form gRNA. The crRNA provides a single stranded DNA targeting segment that hybridizes to a CRISPR RNA recognition sequence. If used for transformation in a cell, the complete sequence of a given crRNA or tracrRNA molecule can be designed such that the RNA molecule is specific to the species in which it will be used.

주어진 gRNA의 DNA 표적화 세그먼트(crRNA)는 표적 DNA의 서열과 상보적인 뉴클레오티드 서열을 포함한다.The DNA targeting segment (crRNA) of a given gRNA contains a nucleotide sequence complementary to the sequence of the target DNA.

gRNA의 DNA 표적화 세그먼트는 혼성화를 통해 서열 특이적으로 표적 DNA와 상호 작용한다(즉, 염기쌍 형성). 이와 같이, DNA 표적화 세그먼트의 뉴클레오티드 서열은 달라질 수 있으며, gRNA 및 표적 DNA가 상호 작용할 표적 DNA 내의 위치를 결정한다. 대상 gRNA의 DNA 표적화 세그먼트는 표적 DNA 내의 원하는 서열에 혼성화되도록 변형될 수 있다.The DNA targeting segment of the gRNA interacts with the target DNA in a sequence-specific manner through hybridization (i.e., base pairing). As such, the nucleotide sequence of the DNA targeting segment can be different and determines the location in the target DNA with which the gRNA and the target DNA will interact. The DNA targeting segment of the subject gRNA may be modified to hybridize to the desired sequence in the target DNA.

DNA 표적화 세그먼트는 약 12개의 뉴클레오티드 내지 약 100개의 뉴클레오티드의 길이를 가질 수 있다. 예를들어, DNA 표적화 세그먼트는 약 12개의 뉴클레오티드(nt) 내지 약 80개의 nt, 약 12개의 nt 내지 약 50개의nt, 약 12개의 nt 내지 약 40개의 nt, 약 12개의 nt 내지 약 30개의 nt, 약 12개의 nt 내지 약 25개의 nt, 약 12개의 nt 내지 약 20개의 nt, 또는 약 12개의 nt 내지 약 19개의 nt의 길이를 가질 수 있다.The DNA targeting segment may have a length of from about 12 nucleotides to about 100 nucleotides. For example, the DNA targeting segment may comprise about 12 nucleotides (nt) to about 80 nt, about 12 nt to about 50 nt, about 12 nt to about 40 nt, about 12 nt to about 30 nt , From about 12 nt to about 25 nt, from about 12 nt to about 20 nt, or from about 12 nt to about 19 nt.

tracrRNA는 임의의 형태(예를 들어, 전장 tracrRNA 또는 활성 부분 tracrRNA) 및 다양한 길이로 될 수 있다.The tracrRNA can be in any form (e. g., full-length tracrRNA or active tracrRNA) and in various lengths.

표적 DNA 내의 DNA 표적화 서열과 CRISPR RNA 인식 서열 사이의 상보성 비율은 적어도 60%(예를 들어, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 또는 100%)일 수 있다.The complementarity ratio between the DNA targeting sequence in the target DNA and the CRISPR RNA recognition sequence is at least 60% (e.g., at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90% , At least 97%, at least 98%, at least 99%, or 100%).

가이드 RNA는 추가의 바람직한 특징, 예를 들어, 변형되거나 조절된 안정성; 세포내 표적화; 형광 표지를 이용한 추적; 단백질 또는 단백질 복합체에 대한 결합 부위 등을 제공하는 변형 또는 서열을 포함할 수 있다.The guide RNA may have additional desirable characteristics, for example, modified or controlled stability; Intracellular targeting; Tracking with fluorescent labels; A binding site for a protein or protein complex, and the like.

이러한 변형의 예로는 예를 들어, 5' 캡(예를 들어, 7-메틸구아닐레이트 캡(m7G)); 3' 폴리아데닐화된 테일(즉, 3' 폴리(A) 테일); 리보스위치(riboswitch) 서열(예를 들어, 단백질 및/또는 단백질 복합체에 의한 조절된 안정성 및/또는 조절된 접근성을 고려함); 안정성 제어 서열; dsRNA 이중 나선 구조(즉, 헤어핀)를 형성하는 서열 등을 포함할 수 있다.Examples of such modifications include, for example, 5 'caps (e.g., 7-methyl guanylate cap (m7G)); 3 'polyadenylated tail (i.e., 3' poly (A) tail); Riboswitch sequences (e.g., considering controlled stability and / or controlled access by protein and / or protein complexes); Stability control sequence; dsRNA < / RTI > duplex structure (i. e., a hairpin), and the like.

가이드 RNA는 임의의 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, gRNA는 2개의 분자(분리된 crRNA 및 tracrRNA) 또는 1개의 분자(sgRNA)로서의 RNA 형태 및 임의로 Cas 단백질과의 복합체 형태로 제공될 수 있다. gRNA는 또한 RNA를 암호화하는 DNA의 형태로 제공될 수 있다. gRNA를 암호화하는 DNA는 단일 RNA 분자(sgRNA) 또는 분리된 RNA 분자(예를 들어, 분리된 crRNA 및 tracrRNA)를 암호화할 수 있다.The guide RNA can be provided in any form. For example, a gRNA may be provided in the form of a complex of two molecules (isolated crRNA and tracrRNA) or an RNA form as one molecule (sgRNA) and optionally a Cas protein. gRNA can also be provided in the form of DNA encoding RNA. The DNA encoding the gRNA can encode a single RNA molecule (sgRNA) or a separate RNA molecule (e. g., isolated crRNA and tracrRNA).

gRNA를 암호화하는 DNA는 세포의 게놈에 안정하게 통합될 수 있으며, 세포에서 활성인 프로모터에 작동가능하게 연결될 수 있다. 대안적으로, gRNA를 암호화하는 DNA는 발현 구축물의 프로모터에 작동가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 인간 U6 프로모터를 이용할 수 있다.The DNA encoding the gRNA can be stably integrated into the genome of the cell and can be operably linked to a promoter that is active in the cell. Alternatively, the DNA encoding the gRNA may be operably linked to the promoter of the expression construct. For example, a human U6 promoter can be used.

핵산의 절단Cleavage of nucleic acid

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

"절단 부위"는 Cas 단백질이 단일 가닥 절단 또는 이중 가닥 절단을 일으키는 핵산위치를 포함한다. 예를 들어, CRISPR 복합체 형성은 gRNA의 DNA 표적화 세그먼트가 결합될 표적 DNA 내에 존재하는 핵산 서열 또는 그 부근에(예를 들어, 상기 핵산 서열로부터 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50개 또는 그 이상의 염기쌍 내에) 한 가닥 또는 두 가닥의 절단을 일으킬 수 있다."Cleavage site" includes nucleic acid sites where the Cas protein causes single strand breaks or double strand breaks. For example, CRISPR complex formation may be performed at or near the nucleic acid sequence present in the target DNA to which the DNA targeting segment of the gRNA will bind (e.g., 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50 or more base pairs).

절단 부위는 핵산의 한 가닥에만 또는 두 가닥에 있을 수 있다. 절단 부위는 핵산의 두 가닥의 동일한 위치에 있을 수 있거나(평활 말단을 생성함), 각 가닥의 상이한 부위에 있을 수 있다(스태거된 말단을 생성함).The cleavage site may be on only one or two strands of the nucleic acid. The cleavage site may be at the same position (producing a smooth end) of the two strands of the nucleic acid, or at different sites of each strand (creating a staggered terminus).

Cas9에 의한 표적 DNA의 부위 특이적 절단은 표적 DNA에서, (i) gRNA와 표적 DNA 사이의 염기쌍 형성 상보성과 (ii) PAM으로 지칭되는 짧은 모티프에 의해 결정되는 위치에서 발생할 수 있다.Site-specific cleavage of the target DNA by Cas9 can occur in the target DNA at positions determined by (i) base pairing complementarity between the gRNA and the target DNA and (ii) short motifs referred to as PAM.

PAM(Protospacer adjacent motif)은 CRISPR RNA 인식 서열에 플랭킹될 수 있다. 임의로, CRISPR RNA 인식 서열은 PAM이 플랭킹될 수 있다. 예를 들어, Cas9의 절단 부위는 PAM 서열의 상류 또는 하류에 약 1 내지 약 10개, 또는 약 2 내지 약 5개의 염기쌍(예를 들어, 3개의 염기쌍)으로 될 수 있다.PAM (Protospacer adjacent motif) can be flanked by CRISPR RNA recognition sequences. Optionally, CRISPR RNA recognition sequences can be flanked by PAM. For example, the cleavage site of Cas9 can be from about 1 to about 10, or from about 2 to about 5 base pairs (e.g., three base pairs) upstream or downstream of the PAM sequence.

[유전자 조작용 조성물][Genetically Modified Composition]

본 발명의 일 구현예에서, Parkin(Park2) 유전자의 유전적 조작 또는 변형용 조성물 및 이의 이용방법을 제공한다.In one embodiment of the invention, there is provided a composition for genetic manipulation or modification of the Parkin (Park2) gene and methods of using the same.

일 구체예에서, Parkin(Park2) 유전자의 유전적 조작 또는 변형용 조성물은 상기 TALEN(Transcription activator-like effector nuclease) 시스템의 구성성분을 포함할 수 있다.In one embodiment, a composition for genetic manipulation or modification of the Parkin (Park2) gene may comprise a component of the TALEN (transcription activator-like effector nuclease) system.

예를 들어, 제1 및 제2 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머를 포함하는 TAL 이펙터 뉴클레아제 쌍을 이용하여 Park2 유전자의 특정 서열을 특이적으로 인식하여 절단할 수 있다.For example, a specific sequence of the Park2 gene can be specifically recognized and cleaved using a pair of TAL effector nucleases comprising the first and second TAL effector nuclease monomers.

각각의 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머는 타입 II 엔도뉴클레아제 활성을 갖는 엔도뉴클레아제 도메인 및 복수의 반복 단위를 갖는 TAL 이펙터 DNA 결합 도메인을 포함하며, 이들 각각은 가변성 아미노산 쌍 RVD를 포함할 수 있다.Each TAL effector nuclease monomer comprises a TAL effector DNA binding domain having an endonuclease domain with type II endonuclease activity and a plurality of repeat units, each of which may comprise a variable amino acid pair RVD have.

본 발명의 일 예로, 제1 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머의 TAL 이펙터 DNA 결합 도메인은 표적 서열 5-TGAGTGCCAGTCTCCAAACT-3(서열번호2)에 결합할 수 있고, 상기 제2 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머의 TAL 이펙터 DNA 결합 도메인은 표적 서열 5-AGCAGTAAGTACTGGTCAAA-3(서열번호3)에 결합할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the TAL effector DNA binding domain of the first TAL effector nuclease monomer is capable of binding to the target sequence 5-TGAGTGCCAGTCTCCAAACT-3 (SEQ ID NO: 2), wherein the TAL of the second TAL effector nuclease monomer The effector DNA binding domain can bind to the target sequence 5-AGCAGTAAGTACTGGTCAAA-3 (SEQ ID NO: 3).

본 발명에 따른 TALEN 쌍을 형성하는 TALEN 모노머들은 또한 분리된 상태로 2개의 핵산 내에서 포함될 수도 있다. 제1 및 제2 TALEN 모노머를 구성하는 핵산은 각각 mRNA, 특히 바람직하게는 안정화된 mRNA일 수 있다. 경우에 따라서는, 제1 및 제2 TALEN 모노머 핵산 외에 또 다른 요소들을 포함할 수 있는데, 예를 들면 하나 또는 복수의 촉진제, 및 폴리아데닐화 신호 등을 포함할 수 있다. 2개의 TALEN 암(우측 암 및 좌측 암)이 동시에 또는 별도로 하나의 세포 내부로 보내질 수 있다.The TALEN monomers forming the TALEN pair according to the present invention may also be contained in two nucleic acids in a separated state. The nucleic acids constituting the first and second TALEN monomers may each be mRNA, particularly preferably stabilized mRNA. In some cases, other elements besides the first and second TALEN monomer nucleic acids may be included, such as one or more promoters, and polyadenylation signals, and the like. Two TALEN arms (right arm and left arm) can be sent into one cell simultaneously or separately.

TALEN 쌍을 mRNA를 통해서 운반하는 것은 임상적인 적용을 위해 일련의 결정적인 장점들을 갖는다. DNA를 기본으로 하는 유전자 전달 매개자의 사용이 피해질 수 있으며, 이와 같은 상황은 제조 공정 및 실제 적용을 결정적으로 단순하게 한다. TALEN의 mRNA 매개된 발현은 다만 비교적 짧게만 이루어지는데, 그 이유는 mRNA가 표적 세포 내에서 신속하게 분해되기 때문이다. 그럼으로써, 오프 타깃 효과의 위험이 더욱 줄어든다. 더 나아가, 표적 세포는 다만 매우 짧은 시간 동안만 체외에서 배양되면 된다. 상응하는 공학 기술은 GMP 요구 조건에 쉽게 매칭될 수 있다. 바이러스성 매개자 또는 플라스미드 매개자와 달리, 유전자 전달 자체에 의한 부작용(예컨대 삽입 돌연변이 생성) 또는 원치 않는 매개자 삽입으로 인한 장기간 동안의 TALEN 발현에 의한 부작용(오프 타깃 효과, TALEN 특유의 면역 반응의 활성화)은 예상되지 않는다.Carrying the TALEN pair through mRNA has a number of crucial advantages for clinical applications. The use of DNA-based gene transfer mediators can be avoided and this situation makes the manufacturing process and the actual application critical and simple. The mRNA-mediated expression of TALEN is only relatively short, because the mRNA is rapidly degraded in the target cell. By doing so, the risk of off-target effect is further reduced. Furthermore, target cells can only be cultured in vitro for very short periods of time. Corresponding engineering techniques can easily be matched to GMP requirements. Unlike viral mediators or plasmid mediators, adverse effects (off-target effects, activation of TALEN-specific immune responses) by long-term TALEN expression due to side effects (such as insertional mutagenesis) Not expected.

다른 구체예에서, Parkin(Park2) 유전자의 유전적 조작 또는 변형용 조성물은 상기 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN) 시스템의 구성성분을 포함할 수 있다.In another embodiment, a composition for genetic manipulation or modification of the Parkin (Park2) gene may comprise a component of the RNA-Guided Endonuclease (RGEN) system.

예를 들어, 가이드 RNA 또는 이를 암호화하는 핵산 분자와 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN) 또는 이를 암호화하는 핵산 분자를 포함하는 유전체 조작용 조성물을 제공한다.For example, there is provided a genomic engineering composition comprising a guide RNA or a nucleic acid molecule encoding it and an RNA-Guided Endonuclease (RGEN) or a nucleic acid molecule encoding the same.

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

Park2 유전자 넉아웃용 재조합벡터Recombinant vector for Park2 gene knockout

본 발명은 일 구현예에서, Parkin(Park2)유전자 넉아웃시키는 파킨슨 질환 동물모델 제작용, 가장 바람직하게는 파킨슨 질환 돼지모델 제작용 재조합 벡터에 관한 것이다.In one embodiment, the invention relates to a recombinant vector for constructing an animal model of Parkinson's disease knocking out Parkin (Park2), most preferably a Parkinson's disease pig model.

본 발명의 '벡터' 또는 '발현벡터'라 함은 구조유전자를 암호화하는 핵산이 삽입될 수 있고, 숙주 세포 내에서 상기 핵산을 발현할 수 있는 당 분야에 공지된 플라스미드, 바이러스 벡터 또는 기타 매개체를 의미한다. 바람직하게는 플라스미드벡터일 수 있다.The term "vector" or "expression vector" of the present invention refers to a plasmid, a viral vector or other medium known in the art capable of introducing a nucleic acid encoding the structural gene and capable of expressing the nucleic acid in a host cell it means. Preferably a plasmid vector.

본 발명의 벡터는 세포 내에 도입하여 본 발명의 Park2 유전자를 넉아웃시키기 위한 수단으로서 플라스미드 벡터, 코즈미드 벡터, 박테리오파아지 벡터 등 공지의 발현벡터를 사용할 수 있으며, 벡터는 DNA 재조합 기술을 이용한 임의의 공지된 방법에 따라 당업자가 용이하게 제조할 수 있다.As a means for knocking out the Park2 gene of the present invention by introducing the vector of the present invention into a cell, a known expression vector such as a plasmid vector, a cosmid vector, and a bacteriophage vector may be used. And can be easily produced by those skilled in the art according to known methods.

일 구체예로서, 상기 벡터는 Park2 유전자 특정 서열을 인식하여 절단하는 활성을 가지는 유전자가위를 포함하고, 이 때, 상기 유전자가위로서, Zinc finger nuclease(ZFN),Transcription activator-like effector nuclease(TALEN; 탈렌), RNA-guided engineered nuclease (RGEN) 등을 이용할 수 있지만, 가장 바람직하게는, TALEN(Transcription activator-like effector nuclease) 또는 RGEN(RNA-guided engineered nuclease)을 이용할 수 있다.In one embodiment, the vector comprises a gene scissor having the activity of recognizing and cleaving a Park2 gene-specific sequence, wherein the gene scissors include Zinc finger nuclease (ZFN), transcription activator-like effector nuclease (TALEN; RNA-guided engineered nuclease (RGEN) or the like can be used, but most preferably, TALEN (transcription activator-like effector nuclease) or RGEN (RNA-guided engineered nuclease) can be used.

또한, 상기 재조합 발현 백터는 유전자를 발현하는 당 분야의 프로모터를 사용할 수 있다.In addition, the recombinant expression vector may use a promoter of the present invention that expresses a gene.

'프로모터'는 전사 개시 및 속도가 조절되는 핵산 서열 영역인 조절 서열이다. 이들 프로모터는, RNA 폴리머라제 및 기타 전사 인자와 같은 조절 단백질 및 분자가 결합하여 핵산 서열의 특이적인 전사를 개시할 수 있는 유전자 요소를 함유할 수 있다. '유효하게 배치된', '유효하게 결합된', '조절 하에' 및 '전사 조절 하에'란 용어는, 프로모터가 서열의 전사 개시 및 발현을 조절하는 핵산 서열과 관련하여 올바른 작용 위치 및/또는 배향으로 배치됨을 의미한다.The term " promoter " is a regulatory sequence that is a nucleic acid sequence region in which transcription initiation and rate are regulated. These promoters may contain regulatory proteins such as RNA polymerase and other transcription factors and genetic elements capable of binding molecules to initiate specific transcription of the nucleic acid sequence. The terms " effectively positioned, " " effectively combined, " " under control, " and under " transcriptional control " Orientation. ≪ / RTI >

한편, 상기 Park2 유전자 넉아웃 벡터는 리포터(reporter)유전자를 포함할 수 있으며, 상기 리포터 유전자에는 리포터 시스템을 포함할 수 있다.Meanwhile, the Park2 gene knockout vector may include a reporter gene, and the reporter gene may include a reporter system.

리포터 시스템에는 일 예로 대리 리포터가 있을 수 있으며, 대리 리포터는 유세포분리(Flow cytometry)용 대리 리포터, 자석분리(Magnetic seperation)용 대리 리포터, 항생제분리(Antibiotic selection)용 대리 리포터가 있다. 대리 리포터의 기본 구조는 CMV 프로모터를 시작으로 mRFP 유전자, 표적 염기서열, 종결 코돈(Stop codon)까지 공통 구성을 지닌다. 종결 코돈 뒤에는 대리 리포터 별로 eGFP 유전자, H-2kk 유전자, 하이그로마이신 내성(Hygromycin resistance) 유전자가 각각 삽입되어있다.Examples of reporter systems are surrogate reporters, surrogate reporters for flow cytometry, surrogate reporters for magnetic seperation, and surrogate reporters for antibiotic selection. The basic structure of the surrogate reporter has a common constitution starting from the CMV promoter up to the mRFP gene, the target nucleotide sequence, and the stop codon. The eGFP gene, H-2kk gene, and hygromycin resistance gene are inserted after the termination codon for each surrogate reporter.

또한, 상기 재조합 발현 벡터는 선택 마커를 포함할 수 있으며, 상기 선택 마커에는 카나마이신 저항성 유전자, 네오마이신 저항성 유전자와 같은 항생제 저항성 유전자 및 녹색 형광 단백질, 적색 형광 단백질과 같은 형광 단백질 등이 포함되나, 이에 제한되지 않는다.In addition, the recombinant expression vector may include a selection marker, and the selection marker includes an antibiotic resistance gene such as a kanamycin resistance gene and a neomycin resistance gene, and a fluorescent protein such as a green fluorescent protein and a red fluorescent protein. It is not limited.

또한, 본 발명의 벡터 내에는 단백질 분리 정제 또는 확인용 태그 서열을 추가적으로 포함할 수 있다. 태그 서열의 예로는 GFP, GST (Glutathione S-transferase)-tag, HA, His-tag, Myc-tag, T7-tag 등이 있으나, 상기 예들에 의해 본 발명의 태그 서열이 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 GFP을 사용하여 발현 유무 및 발현량을 확인하였다.In addition, the vector of the present invention may further include a tag sequence for protein separation purification or confirmation. Examples of the tag sequence include GFP, Glutathione S-transferase (GST) -tag, HA, His-tag, Myc-tag and T7-tag. However, the tag sequence of the present invention is not limited by these examples. In the preferred embodiment of the present invention, expression and expression level were confirmed using GFP.

상기 Park2 유전자 넉아웃용 재조합 벡터는, 돼지 세포에서 Park2 유전자를 넉아웃시키는 돌연변이를 야기하여 파킨슨을 유발할 수 있다.The recombinant vector for Park2 gene knockout can induce Parkinsonism by causing knockout mutation of Park2 gene in pig cells.

핵공여 세포로의 벡터 도입Vector introduction into nuclear donor cells

본 발명의 일 구체예는, Parkin(Park2) 유전자의 유전적 조작 또는 변형용 조성물을 돼지의 세포에 도입하는 방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a method for introducing a composition for genetic manipulation or modification of the Parkin (Park2) gene into the cells of pigs.

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

본 발명의 일 구현예에서, 상기 유전적 조작 또는 변형을 위해, 예를 들어, 넉아웃, 유전자 불활성화, 또는 특정 유전자의 발현을 얻기 위해, 또는 다른 목적을 위해, 세포에 다양한 핵산들이 도입될 수 있다.In one embodiment of the invention, various nucleic acids are introduced into the cell for the genetic manipulation or modification, for example to obtain knockout, gene inactivation, or expression of a particular gene, or for other purposes .

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

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

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

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

많은 다른 종류의 벡터들이 알려져 있다. 예를 들면, 플라스미드 및 바이러스 벡터, 예를 들면 레트로바이러스 벡터가 알려져 있다. 포유류 발현 플라스미드는 전형적으로, 복제기원, 적당한 프로모터, 및 선택적인 인핸서, 및 임의의 필수 리보솜 결합부위, 폴리아데닐화 부위, 스플라이스 도너 및 수용체 부위, 전사종결서열, 및 5'플랭킹 비-전사서열을 가진다. 벡터들의 예들은: 플라스미드(벡터의 다른 타입의 담체일 수도 있음), 아데노바이러스, 아데노-관련 바이러스(AAV), 렌티바이러스(예를 들면, 변형된 HIV-1, SIV 또는 FIV), 레트로바이러스(예를 들면, ASV, ALV 또는 MoMLV), 및 트랜스포손(예를 들면, Sleeping Beauty, P-elements, Tol-2, Frog Prince, piggyBac)을 포함한다.Many different kinds of vectors are known. For example, plasmids and viral vectors, such as retroviral vectors, are known. Mammalian expression plasmids are typically derived from a recombinant plasmid containing a replication origin, a suitable promoter, and an optional enhancer, and any necessary ribosome binding sites, a polyadenylation site, a splice donor and acceptor site, a transcription termination sequence, and a 5 ' Sequence. Examples of vectors are: plasmids (which may be carriers of other types of vectors), adenoviruses, adeno-associated viruses (AAV), lentiviruses (e.g., modified HIV-1, SIV or FIV), retroviruses (E.g., ASV, ALV or MoMLV), and transposons (e.g., Sleeping Beauty, P-elements, Tol-2, Frog Prince, piggyBac).

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

일 구체예에서, 추가의 조절영역들을 함께 도입할 수 있다. 폴리아세틸화 서열, 해독조절서열들(예를 들면, 내부 리보솜 유입 세그먼트, IRES), 인핸서, 유도성 요소들 또는 인트론들을 포함하며, 여기에 국한되지 않는다.In one embodiment, additional regulatory regions may be introduced together. But are not limited to, polyacetylation sequences, detoxification control sequences (e.g., an internal ribosome entry segment, IRES), enhancers, inducible elements or introns.

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

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

또한, 상기 핵산은 non-viral 벡터 전달 방식으로 전달될 수 있다.,In addition, the nucleic acid can be delivered in a non-viral vector delivery system.

예를 들어, mRNA형태의 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머를 지질 나노 입자에 패키지하여 전달할 수 있다. 핵산을 전달함에 있어 가장 널리 알려진 양이온 물질에는 천연 폴리머(naturally-occurring polymer), 합성 폴리머(synthetic polymer) 그리고 지질(lipids)이 있다For example, TAL effector nuclease monomers in the form of mRNA can be packaged and delivered to lipid nanoparticles. The most widely known cationic materials for delivering nucleic acids are naturally-occurring polymers, synthetic polymers, and lipids

일 구체예에서, 본 발명은 불활성화된 또는 제거된 Parkin(Park2) 유전자를 가진 돼지 세포를 제공할 수 있다.In one embodiment, the present invention can provide pig cells with an inactivated or removed Parkin (Park2) gene.

예를 들어, Parkin(Park2) 넉아웃용 조성물을 포함하는 재조합 벡터를 핵 공여 세포로 도입하는 방법 및 상기 재조합 벡터가 도입된 세포에 관한 것이다.For example, a recombinant vector comprising a composition for Parkin (Park2) knockout is introduced into a nuclear donor cell, and a cell into which the recombinant vector is introduced.

예를 들어, Parkin(Park2) 넉아웃용 조성물을 포함하는 RNP 복합체를 핵 공여 세포로 도입하는 방법 및 상기 RNP 복합체가 도입된 세포에 관한 것이다.For example, the present invention relates to a method for introducing an RNP complex comprising a composition for Parkin (Park2) knockout into a nuclear donor cell, and a cell into which the RNP complex is introduced.

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

임의의 구체예에서, 예를 들면, 이에 한정되지는 않으나 난구세포, 상피세포, 섬유아세포, 신경세포, 각질세포, 조혈세포, 멜라닌 세포, 연골세포, 마크로파지, 단구세포, 근육세포, B 림프구, T 림프구, 배아 줄기세포, 배아 생식세포, 태아 유래 세포, 태좌세포 및 배아세포 등이 있다. 또한, 다양한 기원 조직으로부터 유래된 성체 줄기세포, 예를 들어, 지방, 자궁, 골수, 근육, 태반, 제대혈 또는 피부(상피) 등의 조직 유래 줄기세포를 사용할 수 있다. 비-인간 숙주 배아는 일반적으로 2-세포 단계, 4-세포 단계, 8-세포 단계, 16-세포 단계, 32-세포 단계, 64-세포 단계, 상실배, 또는 배반포를 포함하는 배아일 수 있다.In certain embodiments, for example, but not limited to, cumulus cells, epithelial cells, fibroblasts, neurons, keratinocytes, hematopoietic cells, melanocytes, cartilage cells, macrophages, monocytes, muscle cells, B lymphocytes, T lymphocytes, embryonic stem cells, embryonic germ cells, fetal derived cells, embryonic cells and embryonic cells. Also, adult stem cells derived from various origins can be used, such as adult stem cells such as fat, uterus, bone marrow, muscle, placenta, cord blood or skin (epithelium). Non-human host embryos can generally be embryos comprising a 2-cell stage, a 4-cell stage, an 8-cell stage, a 16-cell stage, a 32-cell stage, a 64-cell stage, .

보다 바람직하게는, 태아 유래 세포 및 성체 섬유아세포, 난구세포일 수 있다. 가장 바람직하게는, 돼지의 태아 및 성체에서 분리한 섬유아세포를 이용한다. 이 세포의 특징은 초기 분리시 다수의 세포를 얻을 수 있고, 세포 배양도 비교적 쉬우며 체외에서 배양 및 조작이 용이하다는 장점을 지니고 있다.More preferably, it may be a fetal-derived cell, an adult fibroblast, or a cumulus cell. Most preferably, fibroblasts isolated from fetal and adult pigs are used. The characteristics of these cells are that they can obtain a large number of cells at the initial separation, have relatively easy cell culture, and are easy to cultivate and manipulate in vitro.

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

한편, 본 발명에 따른 Parkin(Park2) 유전자 결핍 질환 돼지 모델 제작용의, Parkin(Park2) 유전자를 넉아웃용 벡터로 형질전환된 핵 공여 세포는 당업계에 공지된 방법에 따라 증식 및 배양될 수 있다.Meanwhile, the nuclear donor cell transformed with the knockout vector of Parkin (Park2) gene for the production of a Parkin (Park2) gene deficiency disease pig model according to the present invention can be proliferated and cultured according to a method known in the art have.

적절한 배지는 동물 세포 및 특히, 포유동물 세포의 배양을 위해 개발되거나, 또는 동물 세포 성장에 필요한 적절한 성분, 예컨대 동화성 탄소, 질소 및/또는 미량 영양소와 함께 실험실 내에서 제조될 수 있는 임의의 이용 가능한 배지를 사용할 수 있다.Suitable media are those which have been developed for the cultivation of animal cells and in particular mammalian cells, or for any use which may be produced in the laboratory together with suitable components necessary for animal cell growth, such as assimilable carbon, nitrogen and / or micronutrients Possible media can be used.

상기 배지는 동물 세포 성장에 적절한 임의의 기본 배지, 비제한적인 예로서, 일반적으로 배양에 이용되는 기본 배지로는 MEM(Minimal Essential Medium), DMEM(Dulbecco modified Eagle Medium), RPMI(Roswell Park Memorial Institute Medium), K-SFM(Keratinocyte Serum Free Medium)이 있으며, 이 외에도 당해 업계에서 이용되는 배지라면 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게는, α-MEM 배지(GIBCO), K-SFM 배지, DMEM배지(Welgene), MCDB 131배지(Welgene), IMEM배지(GIBCO), DMEM/F12 배지, PCM 배지, M199/F12(mixture)(GIBCO), 및 MSC 확장배지(Chemicon)로 구성된 군에서 선택될 수 있다.The medium may be any basic medium suitable for animal cell growth, including but not limited to MEM (Minimal Essential Medium), DMEM (Dulbecco modified Eagle Medium), RPMI (Roswell Park Memorial Institute Medium) and K-SFM (Keratinocyte Serum Free Medium). In addition, there is no limit to the use of any medium used in the industry. Preferably, the cells are cultured in a culture medium such as? -MEM medium (GIBCO), K-SFM medium, DMEM medium (Welgene), MCDB 131 medium (Welgene), IMEM medium (GIBCO), DMEM / F12 medium, PCM medium, M199 / (GIBCO), and MSC expansion medium (Chemicon).

이러한 기본 배지에, 탄소, 질소 및 미량 영양소의 동화성 공급원, 비제한적인 예로서, 혈청 공급원, 성장 인자, 아미노산, 항생제, 비타민, 환원제, 및/또는 당 공급원이 첨가될 수 있다.To this base medium may be added an assimilative source of carbon, nitrogen and micronutrients, as a non-limiting example, a serum source, a growth factor, an amino acid, an antibiotic, a vitamin, a reducing agent, and / or a sugar source.

당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 적합한 배지를 선택 또는 조합하여 공지의 방법으로 적절히 배양할 수 있음은 자명할 것이다. 또한, 이 분야의 통상의 지식에 기초하여 적합한 배양 환경, 시간, 온도 등의 조건을 조절하면서 배양할 수 있음은 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that suitable media may be selected or combined and cultured appropriately in a known manner. In addition, it is apparent that culturing can be carried out while adjusting conditions such as a suitable culture environment, time, temperature and the like on the basis of ordinary knowledge in this field.

[형질전환 동물][Transgenic Animal]

본 발명은 일 구체예로서, 재조합 벡터가 도입된 핵 공여 세포의 핵을 탈핵된 난자에 이식하여 산자를 생산함으로써, Park2 유전자을 넉아웃 시킨 파킨슨 모델용 형질전환 돼지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 파킨슨 질환 모델용 돼지에 관한 것이다.In one embodiment, the present invention provides a method for producing a transgenic pig for a Parkinsonian model in which a nucleus of a nuclear donor cell into which a recombinant vector has been introduced is transplanted into an enucleated oocyte to produce a knockout animal, wherein the Park2 gene is knocked out, The present invention relates to pigs for disease models.

임의의 구현예에서, Parkin(Park2) 단백질 발현이 불활성화된 돼지를 생산하기 위해, 적합한 조건하에서 배아를 임신시킬 수 있다.In certain embodiments, the embryo can be conceived under suitable conditions to produce a pig in which Parkin (Park2) protein expression is inactivated.

예를 들어, 형질전환된 돼지의 체세포를 사용하여 상기의 체세포핵 이식법(SCNT)을 이용할 수 있다.For example, the somatic cell nuclear transfer method (SCNT) described above can be used using somatic cells transformed into pigs.

임의의 구체예에서, 본 발명은, Parkin(Park2) 유전자를 넉아웃시킨 형질전환 세포주를 이용하여 체세포 핵이식 방법(somatic cell nuclear transfer, SCNT)으로 본 발명의 파킨슨 질환 모델 복제동물을 생산한다.In certain embodiments, the present invention produces cloned animals of the Parkinson's disease model of the invention by somatic cell nuclear transfer (SCNT) using a transformed cell line knocked out of the Parkin (Park2) gene.

일 구체예를 들어, 본 발명의 파킨슨 질환 모델용 돼지 생산방법은,In one embodiment, the method for producing a pig for a Parkinson's disease model of the present invention comprises:

(a) 돼지의 조직으로부터 분리한 체세포 또는 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는 핵 공여 세포 제조단계;(a) a step of preparing a nuclear donor cell comprising culturing somatic cells or stem cells isolated from a tissue of a pig;

(b) Park2 표적화 뉴클레아제(유전자가위)를 상기 핵 공여 세포에 도입하는 단계;(b) introducing Park2-targeted nuclease (gene scissors) into said nuclear donor cell;

(c) 돼지의 난자로부터 핵을 제거하여 탈핵 난자를 제조하는 단계;(c) removing the nucleus from the oocyte of the pig to produce a enucleated oocyte;

(d) 상기 (c) 단계의 탈핵 난자에 (b) 단계의 핵 공여 세포를 미세주입하고 융합시키는 단계;(d) injecting and fusing nuclear donor cells of step (b) into the enucleated oocytes of step (c);

(e) 상기 (d) 단계에서 융합된 난자를 활성화시키는 단계;및(e) activating the oocyte fused in step (d); and

(f) 상기 활성화된 난자를 대리모의 난관에 이식하는 단계를 포함할 수 있다.(f) transplanting the activated oocyte into the tubal duct of the surrogate mother.

각 단계에 관한 통상적 기술 내용은 당업계에 공지되어 있는 종래의 체세포 핵이식 기술을 이용한 복제 동물의 제조방법 등을 참조하여 이해할 수 있을 것이다.The conventional technology for each step can be understood with reference to a conventional method for producing a cloned animal using a somatic cell nuclear transfer technique known in the art.

일 구체예로서, Parkin(Park2) 유전자를 넉아웃시키는 조성물로 형질전환된 돼지 유래 체세포, 배아세포 또는 줄기세포의 핵을, 탈핵된 난자에 이식하여 형성된 돼지의 핵 이식란 제조방법 및 이에 의해 제조된 핵 이식란을 제공할 수 있다.As a specific example, a method for preparing a porcine-derived somatic cell transformed with a composition knocking out the Parkin (Park2) gene, a nucleus of an embryo cell or a stem cell into a enucleated oocyte, Nuclear transfer embryos can be provided.

다른 구체예로서, 상기 핵 이식란을 대리모의 난관에 이식하여 산자를 생산하는 단계를 포함하는 Parkin(Park2) 유전자을 넉아웃 시킨 파킨슨 질환 모델용 형질전환 돼지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 Park2(parkin) 유전자가 넉아웃 된 것을 특징으로 하는 Park2(parkin) 결핍 질환, 예를 들어 파킨슨 질환 모델용 돼지를 제공한다.In another embodiment, there is provided a method for producing a transformed pig for a Parkinson's disease model knocking out a Parkin (Park2) gene comprising transplanting the nuclear transfer embryo into a tubal duct of a surrogate mother to produce a live animal, and Park2 (Parkin) deficiency disease characterized by knockout of the gene, for example, a pig for Parkinson's disease model.

임의의 구체예에서, 본 발명은 유전자조작 동물의 생산방법을 포함하며,In certain embodiments, the invention encompasses a method of producing a GM animal,

상기 방법은 배아 또는 세포를 타겟팅 뉴클레아제(예를 들면, 메가뉴클레아제, 아연 핑거, TALEN, RGEN, 재조합효소 융합 분자들)를 인코딩하는 mRNA에 노출시키는 단계,The method includes exposing an embryo or cell to an mRNA encoding a targeting nuclease (e.g., a meganuclease, zinc finger, TALEN, RGEN, recombinant enzyme fusion molecules)

대리모내 세포를 클로닝하거나, 대리모내 배아들을 이식하는 단계를 포함하며, 상기 타겟팅 뉴클레아제는 배아 또는 세포내 표적 염색체 부위에 특이적으로 결합하여 세포 염색체에 변화를 일으키며, 대리모는 표적 염색체 부위에서 유전자조작된 동물을 임신시킬 수 있다.Cloning a cell in a surrogate mother, or transplanting embryos in a surrogate mother, wherein the targeting nuclease specifically binds to an embryonic or intracellular target chromosomal region to cause a change in a cell chromosome, Genetically engineered animals can be conceived.

본 발명의 일 실시예에서는 본 발명에서의 Park2 넉아웃 된 형질전환 돼지의 유전자 발현 분석을 통해 뉴클레오티드의 손실, 삽입 또는 point 돌연변이가 일어난 것을 확인하였다.In one embodiment of the present invention, the gene expression analysis of the Park2 knockout transformed pig in the present invention confirmed that nucleotide loss, insertion or point mutation occurred.

상기의 Park2 유전자 넉아웃이 확인된 형질전환 돼지의 세포를 이용하여 재복제를 통해 모두 Park2 유전자가 넉아웃된 파킨슨질환 모델용 돼지를 생산한다.The above-described Park2 gene knockout-confirmed transgenic pig cells are used to produce pigs for Parkinson's disease model in which Park2 gene is knocked out through replication.

재복제의 방법은 제한이 없으나, 예를 들어, 형질전환 된 돼지의 체세포를 사용하여 상기의 체세포핵 이식법(SCNT)을 이용할 수 있다.There is no limitation on the method of replication, but, for example, somatic cell nuclear transfer (SCNT) can be used using somatic cells of transformed pigs.

파킨슨 돼지모델 용도Uses of Parkinson pig model

또한, 본 발명은 다른 관점에서, 상기 파킨슨 질환 모델용 돼지의 임상적 상태 판단을 위한 UPDRS(Unified Parkinson's Disease Rating Scale) 활용방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for utilizing UPDRS (Unified Parkinson's Disease Rating Scale) for determining the clinical condition of a pig for the Parkinson's disease model.

UPDRS는 파킨슨 환자의 운동증상과 일상생활 수행능력을 점수로 표현하여 파킨슨병 환자의 증상을 시간경과 및 치료에 따른 악화와 호전을 점수로 표현하는 방법이다. UPDRS는 4개의 부분으로 나누어지는데, Part 1은 정신 및 기분에 대한 지표이며, Part 2는 일상생활 능력, Part 3는 파킨슨병의 운동증상, Part 4는 치료의 부작용을 평가하게 되어 있다. 파킨슨병의 주된 증상이 운동증상이므로 Part 3만 평가하여 기록하는 경우도 있고, 필요에 따라 Part 1-4 중 선택하여 사용하기도 한다.UPDRS is a method of expressing the symptoms of Parkinson's disease as time points and treatment-related deterioration and improvement scores by expressing the motor symptoms and daily life performance of Parkinson's patients as scores. The UPDRS is divided into four parts: Part 1 is an indicator of mental and mood, Part 2 is the daily life ability, Part 3 is the motor symptoms of Parkinson's disease, and Part 4 is the side effect of the treatment. Because the main symptoms of Parkinson's disease are motor symptoms, only Part 3 may be assessed and recorded. Part 1-4 may also be used as needed.

본 발명의 파킨슨 질환 모델용 돼지에 대해서, 상기 UPDRS(Unified Parkinson's Disease Rating Scale) 방법을 적절히 변경하여 적용함으로써 파킨슨 질환 동물 모델로서의 유용성을 확인할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 운동성을 평가하였다.The UPDRS (Unified Parkinson's Disease Rating Scale) method can be suitably modified and applied to the pig for the Parkinson's disease model of the present invention to confirm its usefulness as an animal model of Parkinson's disease. The mobility was evaluated in one embodiment of the present invention.

이처럼, 본 발명의 파킨슨 질환 모델용 돼지는 인간 파킨슨 환자의 경우와 매우 유사한 병리 기작을 나타내는 바, 인간 파킨슨 치료 연구를 위한 동물 모델로서 매우 유용하다.As described above, the pig for the Parkinson's disease model of the present invention exhibits a pathological mechanism very similar to that of the human Parkinsonian patient, and is very useful as an animal model for the study of human parkinson therapy.

본 발명에 따른 Park2 유전자 넉아웃 된 파킨슨 모델용 형질전환 돼지는 교배를 통해 산자 생산이 가능하며, 후대로 상기 외부 유전자의 전달이 가능하다.The transgenic pig for the Park2 gene knockouted Parkinson model according to the present invention is capable of producing live plants through crosses and is capable of transferring the external gene in the future.

그러므로, 본 발명의 Park2 유전자가 넉아웃 된 것을 특징으로 하는 돼지는 용이한 재현 가능성을 장점으로 가지고 있는 바, 파킨슨 질환 동물 모델로서 매우 유용하다.Therefore, a pig characterized by knockout of the Park2 gene of the present invention is advantageous as an animal model of Parkinson's disease, because it has an advantage of easy reproducibility.

즉, 본 발명의 파킨슨 질환 모델 미니돼지를 이용하여 파킨슨 유발여부를 확인 할 수 있으며, 신경독성물질 투여 외 다른 방법으로 개발된 파킨슨 질환모델의 발병을 비교할 수 있고, 나아가 파킨슨 질병 기전의 규명, 치료물질의 탐색, 진단법의 개발 등 다양한 활용이 가능할 것이다.That is, it is possible to confirm the induction of Parkinsonism using the Parkinson's disease model mini pig of the present invention, to compare the onset of the Parkinson's disease model developed by a method other than the administration of neurotoxic substances, It will be possible to use various methods such as searching for substances and developing diagnostic methods.

그러므로, 본 발명은 다른 관점에서, 상기 방법으로 제작한 파킨슨 질환 모델용 돼지의 다양한 용도를 포함한다.Therefore, the present invention, in a different aspect, includes various uses of pigs for the Parkinson's disease model produced by the above method.

예를 들어, 본 발명에 따른 동물모델은 파킨슨 질환을 치료하거나 예방하는데 필요한 연구에, 예를 들어 피험 약제를 스크리닝하는 방법으로 사용될 수 있다.For example, an animal model according to the present invention can be used in a research required to treat or prevent Parkinson's disease, for example, as a method of screening a test agent.

일 구체예로서, 본 발명의 상기 스크리닝 방법은In one embodiment, the screening method of the present invention comprises

1) 파킨슨 질환 모델 돼지에 파킨슨 예방 및 치료제 후보물질을 투여하는 단계;1) administering Parkinson ' s disease model pigs with Parkinson ' s prophylactic and therapeutic agents;

2) 후보물질 투여 후, 상기 돼지의 조직을 후보물질을 투여하지 않은 대조군과 비교하여 분석하는 단계를 포함할 수 있다.2) After administration of the candidate substance, the tissue of the pig may be analyzed in comparison with a control group to which the candidate substance is not administered.

후보 물질은 펩티드, 단백질, 비펩티드성 화합물, 합성 화합물, 발효 생산물,세포 추출액, 식물 추출액, 동물 조직 추출액 및 혈장으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 화합물은 신규 화합물이어도 되고, 널리 알려진 화합물이어도 된다. 이러한 후보 물질은 염을 형성하고 있어도 된다.Preferably, the candidate substance is any one selected from the group consisting of peptides, proteins, non-peptidic compounds, synthetic compounds, fermentation products, cell extracts, plant extracts, animal tissue extracts and plasma. The compound may be a novel compound or a well-known compound. These candidate substances may form salts.

상기와 같은 후보 물질을 투여하는 방법으로는 예를 들면, 경구투여, 정맥주사, 피하투여, 피내투여 또는 복강 투여 등 중에서 대상 동물의 증상, 후보 물질의 성질 등에 맞추어 적당히 선택할 수 있다. 또한, 후보 물질의 투여량은 투여 방법 또는 후보 물질의 성질 등에 맞추어 적당히 선택할 수 있다.The method of administering the candidate substance may be suitably selected in accordance with the symptoms of the subject animal, the nature of the candidate substance, etc., for example, by oral administration, intravenous injection, subcutaneous administration, intradermal administration or intraperitoneal administration. The dose of the candidate substance can be appropriately selected in accordance with the method of administration, the nature of the candidate substance, and the like.

이처럼, 본 발명은 난치병이라 여겨지는 파킨슨 질병에 있어서, 생리학적으로 사람과 가장 유사한 동물인 돼지를 이용한 파킨슨 질환 동물모델 및 이의 다양한 용도를 제공함으로써 파킨슨 질환 치료기술 개발 및 실용화에 매우 유용할 것이다.As described above, the present invention is very useful for the development and practical use of Parkinson's disease treatment technology by providing an animal model of Parkinson's disease using a pig, which is the most physiologically similar animal to a human, in Parkinson's disease considered to be an incurable disease.

[실시예][Example]

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these examples are for illustrative purposes only and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.

재료 및 방법Materials and methods

1. 일차 세포 배양(Primary cell culture)Primary cell culture (primary cell culture)

성인 암컷 Yucatan 신장(16 개월령) 을 실험실에 옮겨 실험 세포를 구축하였다. 신장 전체를 PBS에서 3회 세척하고 다음의 절차에 따라 실험을 수행하였다. 세척한 신장을 트립신으로 작은 조각으로 잘게 절단하고, 상기 트립신-처리된 조직들을 30분 동안 37℃에서 배양하였다.Adult female Yucatan kidney (16 months old) was transferred to the laboratory to construct experimental cells. The whole kidney was washed 3 times in PBS and the experiment was performed according to the following procedure. The washed kidneys were chopped into small pieces with trypsin and the trypsin-treated tissues were incubated for 30 min at 37 [deg.] C.

잘 해리된 조직들을 2분 동안 1500rpm에서 원심분리하였다. 상청액을 버리고, 펠렛들을 PBS로 재현탁한 후에 2분 동안 1500rpm에서 원심분리하였다. 이러한 절차들을 2회 반복하였고, 마지막으로, 상청액을 버린 후 펠렛을 15% FBS (Gibco), 1% 페니실린/스트렙토마이신(P/S) (Gibco), 1% 비필수 아미노산(NEAA) (Gibco) 및 100 mmol/l β-메르캅토에탄올(ME)로 보충된 DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium)(Gibco, Carlsbad, California, USA)에 여러 번 뒤집으면서 재현탁하였다.Well dissociated tissues were centrifuged at 1500 rpm for 2 minutes. The supernatant was discarded and the pellets were resuspended in PBS and then centrifuged at 1500 rpm for 2 minutes. These procedures were repeated twice and finally the supernatant was discarded and the pellet was resuspended in 15% FBS (Gibco), 1% penicillin / streptomycin (P / S) (Gibco), 1% nonessential amino acid (NEAA) (Gibco, Carlsbad, Calif., USA) supplemented with 100 mmol / l? -Mercaptoethanol (ME).

상기 배지에 재현탁된 세포들을 상온(약 25℃)에서 5분 동안 두고, 현탁물을 세포 배양 디쉬에 옮긴 후 배양 배지를 매 2-3일마다 교체하면서 약 10일 동안 배양하였다. 이러한 일차 세포들을 배양하여 확장시킨 후 사용을 위해 -196℃에서 냉동시켰다. 상기 세포 배양물을 15% FBS, 1% P/S, 1% NEAA 및 100 mmol/l β-ME와 함께 DMEM에서 유지시켰다.The cells resuspended in the medium were allowed to stand at room temperature (about 25 ° C) for 5 minutes, and the suspension was transferred to a cell culture dish and incubated for about 10 days while changing the culture medium every 2-3 days. These primary cells were cultured and expanded and frozen at -196 ° C for use. The cell cultures were maintained in DMEM with 15% FBS, 1% P / S, 1% NEAA and 100 mmol / l beta-ME.

2. Parkin KO(knock out)세포주 확립2. Establishment of Parkin KO (knock out) cell line

돼지 일차 세포(Pig primary cell)에 유전자가위 도입을 최적화하기 위한 조건 test를 mismatch-senstive nuclease assay를 이용하여 검증하였다.The mismatch-senstive nuclease assay was used to verify the conditional test to optimize the introduction of gene scissors into pig primary cells.

확립된 조건을 이용하여 PD 관련 유전자 중 pig PARK2에 대해 활성이 검증된 TALEN과 reporter system을 이용하여 여러 종류의 pig primary cell line에서 넉아웃 된 공여세포를 생산하였다.Using established conditions, we produced knockout donor cells from various pig primary cell lines using TALEN and reporter system, which were verified against pig PARK2 among PD related genes.

본 발명의 PARK2 유전자의 아미노산 서열의 일 예는 다음과 같다.An example of the amino acid sequence of the PARK2 gene of the present invention is as follows.

(서열번호 1)(SEQ ID NO: 1)

MIVFVRFNSSHGFPVEVDSDTSIFQLKEVVAKRQGVPADQLRVIFAGKELRNDWTVQNCDLDQQSIVHIVMIVFVRFNSSHGFPVEVDSDTSIFQLKEVVAKRQGVPADQLRVIFAGKELRNDWTVQNCDLDQQSIVHIV

QRPWRKGQEMNATGGDDPRNAAGGCEREPQSLTRVDLSSSVLPGDSVGLAVILHTDSRKDSPPAGSPAGRQRPWRKGQEMNATGGDDPRNAAGGCEREPQSLTRVDLSSSVLPGDSVGLAVILHTDSRKDSPPAGSPAGR

SIYNSFYVYCKGPCQRVQPGKLRVQCSTCRQATLTLTQGPSCWDDVLIPNRMSGECQSPHCPGTSAEFFFSIYNSFYVYCKGPCQRVQPGKLRVQCSTCRQATLTLTQGPSCWDDVLIPNRMSGECQSPHCPGTSAEFFF

KCGAHPTSDKETSVALHLIATNSRNITCITCTDVRSPVLVFQCNSRHVICLDCFHLYCVTRLNDRQFVHDKCGAHPTSDKETSVALHLIATNSRNITCITCTDVRSPVLVFQCNSRHVICLDCFHLYCVTRLNDRQFVHD

PQLGYSLPCVGTGDTVVLRGALGGFRRGVAGCPNSLIKELHHFRILGEEQYNRYQQYGAEECVLQMGGVLPQLGYSLPCVGTGDTVVLRGALGGFRRGVAGCPNSLIKELHHFRILGEEQYNRYQQYGAEECVLQMGGVL

CPRPGCGAGLLPEPDQRKVTCEGGNGLGCGYGQRRTKCPRPGCGAGLLPEPDQRKVTCEGGNGLGCGYGQRRTK

TALEN 뉴클레아제가 인식하는 PARK2유전자의 특정 서열(서열번호 2 및 3)은 다음과 같다.Specific sequences (SEQ ID NOS: 2 and 3) of the PARK2 gene recognized by TALEN nuclease are as follows.

(서열번호2)(SEQ ID NO: 2)

5-TGAGTGCCAGTCTCCAAACT-35-TGAGTGCCAGTCTCCAAACT-3

(서열번호3)(SEQ ID NO: 3)

5-AGCAGTAAGTACTGGTCAAA-35-AGCAGTAAGTACTGGTCAAA-3

3. 형질전환 된 Parkin KO 복제 미니돼지 생산3. Production of transformed Parkin KO replication mini pig

TALEN 또는 CRISPR/Cas9을 이용하여 parkin 유전자를 넉아웃한 세포 (GFP를 발현하는 세포)를 선별하였고, 그 세포를 체세포 핵이식에 공여세포로 사용하여 산자를 생산하였다.Using TALEN or CRISPR / Cas9, the cells knocked out the parkin gene (cells expressing GFP) were selected, and the cells were used as donor cells for somatic cell nuclear transfer.

이하 좀 더 구체적으로 설명한다.Hereinafter, this will be described in more detail.

3-1. 체세포핵 이식을 위한 수핵 난자의 준비3-1. Preparation of recipient oocytes for somatic cell nuclear transfer

도축장으로부터 돼지 난소를 28-31℃의 생리식염수에 담아 실험실로 운반하여, 직경이 3-6mm가 되는 난포로부터 18-게이지 바늘이 장착된 10ml 주사기를 이용하여 난구세포-난자복합체 (cumulus-oocyte complex, COC)를 회수하였다. 난구세포로 난자의 투명대 외벽이 여러 겹으로 쌓여있고, 난자의 세포질이 균일한 상태의 COC를 선택하여 체외성숙배양액에서 5% 이산화탄소의 39℃ 배양기에서 40시간 동안 체외성숙을 유도하였다.The pig ovary was transferred from the slaughterhouse into physiological saline solution at 28-31 ° C and transferred to the laboratory. Using a 10-ml syringe equipped with an 18-gauge needle from follicles having a diameter of 3-6 mm, the cumulus-oocyte complex , COC) were recovered. In vitro fertilization was induced by in vitro maturation culture for 40 hours in a 5% CO 2 incubator at 39 ℃.

TALP(Tyrode's albumin lactate pyruvate) 배지 내에서 0.1% (v/v) 히알루로니다아제(hyaluronidase)에 침지한 후, 미세 유리피펫을 이용, 반복 피펫팅 (pipetting)하여, 체외 성숙된 난자로부터 난구세포를 제거하였다. 그 후, 각각의 난자들을 홀딩 마이크로피펫으로 고정하고, 5 ug/mL 비즈벤지마이드 (bisbenzimide) (Hoechst 33342)와 5 ug/mL 사이토칼라신 B가 보충된 TALP 배지 내에서 미세조작기 (Nikon-Narishige, Tokyo, Japan)로 탈핵하였다.The cells were immersed in 0.1% (v / v) hyaluronidase in TALP (Tyrode's albumin lactate pyruvate) medium and then repeatedly pipetted using a micro-glass pipette to obtain cumulus cells . Each oocyte was then fixed with a holding micropipette and incubated in a TALP medium supplemented with 5 ug / mL of bisbenzimide (Hoechst 33342) and 5 ug / mL of cytochalasin B using a micro manipulator (Nikon-Narishige , Tokyo, Japan).

비즈벤지마이드로 염색된 제1극체 및 중기-II 염색체를 흡입 피펫 (aspiration pipette)을 사용하여 제거하고, 탈핵된 난자는 PZM(Porcine zygote media)-5에 두고 계속하여 체세포 핵이식에 사용하였다.The first polar and middle-II chromosomes stained with bezuanimide were removed using an aspiration pipette, and enucleated oocytes were placed on PZM (Porcine zygote media) -5 and used for somatic cell nuclear transfer.

3-2. 체세포핵이식을 위한 공여세포의 준비3-2. Preparation of donor cells for somatic cell nuclear transfer

돼지의 park2 유전자 넉아웃 되는 세포를 이용하여, 형질전환복제수정란을 생산하는 과정은 다음과 같이 수행하였다.The process of producing transgenic cloned embryos using pig2 gene knockout cells was performed as follows.

체세포 핵 이식을 위하여 park2 유전자 넉아웃 세포들을 해동하고, 100% 컨플루언시가 될 때까지 배양한 후 약 3분 동안 트립신 처리하여 단일 층으로부터 분리시켜 하나의 세포로 회복시켜 핵 공여세포로 이용하였다. 리포터 유전자인 GFP가 발현되는 세포가 park2 유전자 넉아웃 되는 세포임을 이용하여 복제수정란을 작성하였다.Park2 gene knockout cells were thawed for somatic cell nuclear transfer, cultured until 100% confluency, trypsinized for about 3 minutes, separated from a single layer, recovered as a single cell, and used as a nuclear donor cell Respectively. Reproduced embryos were prepared using the fact that the cells expressing the reporter gene, GFP, are the cells that are knocked out by park2 gene.

3-3. 체세포 핵이식기법을 이용한 PD 복제수정란 생산3-3. Production of PD cloned embryos using somatic cell nuclear transfer technique

앞서 준비되어진 탈핵 난자의 위란강 (perivitelline) 공간으로 단일의 GFP가 발현되는 공여세포를 주입하고, 상기 결합체 (couplets)를 0.26 M 만니톨, 0.1 mM MgSO4, 0.5 mM HEPES를 포함하는 융합 배지에 침전시켜, 바늘 형의 전극을 사용하여 융합시켰다.Donor cells expressing a single GFP were injected into the perivitelline space of the prepared enucleated oocytes and the couplets were precipitated in a fusion medium containing 0.26 M mannitol, 0.1 mM MgSO4, 0.5 mM HEPES , And fused using needle-shaped electrodes.

단일 세포-난자 결합체를 미세조작기 (Nikon-Narishige, Tokyo, Japan)에 부착되어 있는 2개의 마주보는 전극 사이에 놓고, 난자 세포질체 및 핵 공여세포 사이의 접촉면을 전극과 평행하게 놓은 후, 전기-세포 융합 기구(Electro-Cell Fusion SNCAaratus)(NEPA GENE Co., Chiba, Japan)로 전기 자극을 주었다. 1.2 Kv/cm의 직류전압으로 한번의 30 ㎲ 지속시간으로 가하고, 전기자극 30분 후에 핵 공여세포와 난자 세포질체의 융합을 실체 현미경 하에서 관찰하였다.The single cell-oocyte complex was placed between two opposing electrodes attached to a micro manipulator (Nikon-Narishige, Tokyo, Japan), and the contact surface between the oocyte cytoplasm and the nucleus donor cells was placed in parallel with the electrode, The cells were electrostimulated with an electro-cell fusion SNCA apparatus (NEPA GENE Co., Chiba, Japan). After 30 minutes of electrical stimulation, the fusion between the nuclear donor cell and the oocyte cytoplasm was observed under a stereomicroscope.

융합된 수정란만을 선별하여 0.26 M 만니톨, 0.5 mM HEPES, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgSO4가 첨가된 활성 배지가 담긴 챔버에 넣고 전극을 연결한 후, BTX electro-cell Manipulator 2001 기계를 이용하여 1.5 kv/cm의 직류전압으로 한 번의 60 ㎲의 지속시간으로 전류를 가하여 활성화시켰다. 미네랄 오일 (mineral oil)로 도포된 20 uL의 PZM-5 미세소적 (microdrops) 내에서 수정란을 5-6개씩 배양하였다.Fused embryos were selected and placed in a chamber containing active medium supplemented with 0.26 M mannitol, 0.5 mM HEPES, 0.1 mM CaCl 2 , and 0.1 mM MgSO 4 , and the electrodes were connected to each other using a BTX electro-cell Manipulator 2001 machine for 1.5 lt; RTI ID = 0.0 > kV / cm < / RTI > Five to six embryos were cultured in 20 μL of PZM-5 microdrops applied with mineral oil.

3-4. 체세포 핵이식으로 만들어진 배아의 대리모에 이식 방법3-4. Transplantation into a surrogate mother of an embryo made by somatic cell nuclear transfer

발정이 동기화된 대리모를 농장으로부터 공급받는다. 대리모에 1 mg/kg의 케타민과 0.5 mg/kg의 자일라진 합제를 돼지의 이정맥으로 투여하여 전 마취를 유도하였다. 합제를 투여하고 잠시 기다린 후 쓰러져 의식이 없는 돼지를 수술대로 옮긴 후, 아이소플루란을 이용하여 전신마취를 유지하도록 하였다.A surrogate mother with synchronized estrus is supplied from the farm. The surrogate mothers were anesthetized by administering 1 mg / kg of ketamine and 0.5 mg / kg of xylazine to the pigs. After taking the combination, the patient fell for a while and then the unconscious pig was moved to the operating table, and isopulllan was used to maintain general anesthesia.

수술부위를 비누를 이용하여 깨끗하게 씻어준 다음, 면도기를 이용하여 수술부위의 털을 깔끔하게 제거해주고, 포비돈, 알코올, 포비돈, 알코올, 포비돈 순으로 수술부위를 소독해준 다음, 완전한 멸균상태를 유지한 채 수술을 진행하였다.After the surgical site was cleaned with soap, the hair was cleanly removed using a razor, and the surgical site was disinfected in the order of povidone, alcohol, povidone, alcohol, and povidone, followed by complete sterilization Surgery was performed.

먼저 하복부의 중간 부위를 정중 절개한 후 자궁을 견인하고, 난관과 난소의 상태를 눈으로 확인한 후, 형질전환 복제수정란을 난관 내로 이식하였다. 탐캣 카테터(Tomcat catheter)를 이용하여 난관에 직접 날카로운 바늘로 구멍을 낸 후 형질전환 복제수정란이 로딩되어 있는 카테터를 넣은 후 난자를 대리모에 이식하였다. 이렇게 형질전환 복제수정란의 이식이 끝난 돼지는 자궁을 환납하고 열상을 봉합하였다. First, the middle part of the lower abdomen was cut open, the uterus was pulled, and the ovaries and tubal status were visualized. Transplanted embryos were transplanted into the fallopian tubes. Using a Tomcat catheter, the catheter was directly inserted into the fallopian tube with a sharp needle, and the catheter loaded with the transgenic cloned embryos was inserted and the oocyte was transplanted into the surrogate mother. The transplanted embryos of this transgenic embryo thus returned the uterus and sutured the lacerations.

봉합이 완료된 대리모는 환부를 베타딘으로 소독해준 다음, 수술 후 대기실로 옮긴 후 수술 후 케어를 하였다. 또한 수술 후 발생할 수 있는 여러 가지 감염에 대비하여 광범위 항생제를 투여하였다. 마취가 완전히 깨고, 기력을 회복하면 본래 거주하던 임신사로 옮겨져 개별 관리에 들어갔고, 분만예정일에 제왕절개를 통해서 복제돼지를 분만하였다.After the suture was completed, the surrogate was disinfected with betadine, then moved to the waiting room after the operation, and the patient was post-operatively cared for. In addition, a wide range of antibiotics were administered to prevent infection after surgery. When the anesthesia was completely broken and the stamina was restored, it was transferred to the pregnant woman who was originally inhabited and went into individual management.

4. 재복제를 통한 Parkin KO 복제 미니돼지 생산4. Reproduction of Parkin KO replica mini pig production

parkin 유전자 넉아웃이 확인된 개체의 세포를 이용하여 재복제를 통해서 parkin 유전자 넉아웃 개체를 복제하였다. 이를 통하면 100% 넉아웃 된 개체를 생산할 수 있다는 장점이 있다.We cloned the parkin gene knockout entity through replication using the cells of individuals whose parkin gene knockout was confirmed. It has the advantage of producing 100% knockout objects.

먼저 homo 넉아웃으로 확인된 PDM5 세포를 이용해서 체세포 핵이식을 진행하였고, PDM9을 생산하였다.First, somatic cell nuclear transfer was performed using PDM5 cells identified by homo knockout, and PDM9 was produced.

PDM5와 마찬가지로 PDM9도 구개열을 가지고 있었고, 이로 인해 sacrifice를 결정하였다.Like PDM5, PDM9 also had cleft palate, which determined sacrifice.

다음으로 hetero KO으로 확인된 PDM3 세포를 이용해서 체세포 핵이식을 진행하였고, PDM10과 PDM11을 생산하여 건강하게 자라는 것을 확인하였다.Next, somatic cell nuclear transfer was carried out using PDM3 cells confirmed with hetero KO, and it was confirmed that PDM10 and PDM11 were produced to grow well.

5. Parkin KO 복제 미니돼지 유전자 발현 분석5. Parkin KO replication mini-pig gene expression analysis

태어난 모든 개체에 대해서 sequencing을 진행하였다.Sequencing was carried out for all the borns.

6. 복제미니돼지의 행동, 영상학적 분석6. Behavioral and imaging analysis of cloned mini pigs

6-1. 영상학적 분석6-1. Imaging analysis

park2 유전자 넉아웃 복제미니돼지의 뇌영상 자료를 확보하기 위해 다음과 같은 검사를 수행하였다.Park2 gene knockout replication The following tests were performed to obtain brain image data of mini pigs.

뇌 PET 영상의 연구를 위해 HRRT(high resolution research tomography)-PET(Siemens Medical Systems and CTI, Inc)를 이용하여 뇌 18F-FDG PET 영상을 촬영하였다. 전신 마취 전에[F-18 FDG (500 uCi/100g of body weight)를 정맥주사하고, 30분 뒤에 뇌 18F-FDG PET 영상 촬영은 기관지 삽관을 통한 이소플루란 흡입마취를 이용하여 시행하였다. PD와 관련된 뇌 영역 부분에서의 기능 평가 그리고 뇌의 형태를 비교분석하여 질병의 정도를 판정하였다.The brain 18F-FDG PET images were taken using HRRT-PET (Siemens Medical Systems and CTI, Inc) for the study of brain PET images. F-18 FDG (500 μCi / 100 g of body weight) was intravenously injected before general anesthesia, and 30 minutes later, 18F-FDG PET imaging was performed using isoflurane inhalation anesthesia via bronchial intubation. Functional evaluation in the area of the brain associated with the PD, and the shape of the brain were compared and analyzed to determine the extent of the disease.

정상 미니돼지를 대조군으로 사용하여 위의 동일한 뇌영상 자료를 확보하였다.Using the normal mini pig as a control, the same brain imaging data were obtained.

6-2. 행동분석6-2. Behavior analysis

복제 돼지에 대한 스코어링 분석표는 UPDRS(United Parkinson's disease rating scale)에 기초하였다.The scoring profile for replicating pigs was based on UPDRS (United Parkinson's disease rating scale).

상기 UPDRS는 PD 환자의 평가를 위해 가장 넓게 임상적 스케일이 인정된다. 복제 돼지의 운동 점수(Motor scores)는 3회에 걸쳐 평가하였다. (6개월째부터 1년 4월째까지)The UPDRS is the most widely accepted clinical scale for the evaluation of PD patients. The replicate pigs' motor scores were evaluated three times. (From the sixth month to the first year of April)

실시예 1: 형질전환된 공여세포 및 배반포의 돌연변이 확인Example 1: Mutation detection of transformed donor cells and blastocysts

1-1. 배반포의 돌연변이 효율 간접적 분석1-1. Indirect analysis of mutation efficiency of blastocysts

돼지세포를 이용하여 형질전환 공여세포 생산 후 48h이후에 세포 중 GFP positive한 세포를 이용하여 체세포 핵이식을 진행하였다. T7E1으로 돌연변이 효율을 검증하고 in vitro culture하여 만든 배반포를 전달받아 돌연변이 효율을 간접적으로 측정하여 분석하였다. (도 1)After 48 h of production of transformed donor cells using pig cells, somatic cell nuclear transfer was performed using GFP positive cells in the cells. The mutation efficiency was verified by T7E1 and the mutation efficiency was indirectly measured and analyzed by transferring the blastocyst prepared by in vitro culture. (Fig. 1)

도 1을 보면 배반포는 park2 TALEN이 발현하여 reporter 유전자가 발현됨을 볼 수 있다. 따라서, 이로 인해 park2 유전자의 돌연변이가 발생하였고, 본 발명의 공여세포의 돌연변이 발생 효율이 있음을 어느 정도 파악할 수 있었다.FIG. 1 shows that reporter gene is expressed by the expression of park2 TALEN in the blastocyst. Therefore, the mutation of the park2 gene occurred, and it was possible to somehow grasp the mutation generation efficiency of the donor cell of the present invention.

1-2. 생산된 공여 세포의 효율 검증1-2. Verification of efficiency of produced donor cells

생산된 공여 세포의 효율 검증을 위해 genomic DNA 및 in vitro condition에서 생산된 배반포를 전달 받아서 mismatch-sensitive nuclease assay를 이용하여 분석한 결과는 도 2에 도시하였다.In order to verify the efficiency of the produced donor cells, genomic DNA and blastocysts produced in vitro conditions were transferred and analyzed using a mismatch-sensitive nuclease assay. The results are shown in FIG.

도 2에 나타난 바와 같이, 총 44개의 배반포를 분석하여 8개의 positive를 확인하여 20%의 효율로 돌연변이가 관찰됨을 알 수 있었다.As shown in FIG. 2, a total of 44 blastocysts were analyzed, and it was confirmed that mutation was observed at an efficiency of 20% by confirming 8 positive results.

이는, 생산된 공여 세포 중 삽입 된 park2 TALEN이 발현하여 park2 유전자의 돌연변이가 일어날 가능성이 약 20%정도 됨을 의미한다.This implies that the possibility of the mutation of the park2 gene occurs in about 20% of the expressed donor cells by the expression of inserted park2 TALEN.

실시예 2: Parkin KO 복제 미니돼지의 생산 및 특징Example 2: Production and characteristics of Parkin KO replication mini pigs

총 8마리의 산자를 생산하였고, 각각 PDM1 내지 8이라고 명명하였다.A total of 8 litters were produced, named PDMs 1 to 8, respectively.

출생 후 sequencing을 이용한 분석을 통해 확인해본 결과, 8마리 중에서 parkin 유전자의 넉아웃이 확인된 산자는 총 3마리였다 (Hetero 넉아웃; PDM3, homo 넉아웃; PDM5 and PDM6). 나머지 5마리는 wild type인 것으로 확인되었다.In the postnatal sequencing analysis, 3 knockouts of parkin gene knockout (Hetero Knockout; PDM3, homo knockout, PDM5 and PDM6) were detected in 8 dogs. The remaining 5 animals were found to be of wild type.

이를 통해 parkin 유전자의 확인된 넉아웃 효율은 37.5%였다.The confirmed knockout efficiency of the parkin gene was 37.5%.

현재까지 PD 넉아웃 개체는 체세포핵이식을 통해서 총 11마리의 산자를 생산하였다 (표 1).To date, PD knockout animals have produced a total of 11 live organisms through somatic cell nuclear transfer (Table 1).

PDM1부터 PDM8까지의 8마리는 TALEN을 세포에 transfection하여서 KO을 유도한 세포를 공여세포로 사용하여 체세포핵이식을 진행하여서 태어난 산자들이고, PDM9부터 PDM11까지의 3마리는 태어난 산자의 체세포를 이용하여 재복제를 진행하여 태어난 산자들이다.8 from PDM1 to PDM8 were born by transfection of TALEN into cells and KO-induced cells were used as donor cells to carry out somatic cell nuclear transfer, and 3 mice from PDM9 to PDM11 were transfected with somatic cells They are the living relatives born again.

PDM1부터 PDM8까지의 산자들 중 parkin이 KO된 산자는 PDM3 (hetero KO), PDM5 (homo KO) 그리고 PDM6 (homo KO)의 총 3마리였다. 이를 토대로 KO의 효율을 추정해보면, 37.5%인 것을 확인할 수 있었다. 나머지 5마리는 wild type으로 확인되었다.Among the animals from PDM1 to PDM8, 3 animals with parkin KO were PDM3 (hetero KO), PDM5 (homo KO) and PDM6 (homo KO). Based on this, the efficiency of KO was estimated to be 37.5%. The remaining 5 were identified as wild type.

Figure pat00001
Figure pat00001

KO이 확인된 개체들이 존재했기 때문에 추가적으로 진행되는 체세포핵이식은 KO이 확인된 개체에서 유래한 체세포를 이용하여 진행하였다.Since the KO confirmed individuals were present, somatic cell nuclear transfer, which proceeds further, was carried out using somatic cells derived from KO-confirmed individuals.

먼저, homo KO이 확인된 개체인 PDM5를 이용한 산자생산에서 PDM9가 태어났다. 염기서열 확인결과 PDM5와 정확하게 일치하는 homo KO인 것을 확인하였으나, PDM5와 마찬가지로 구개열을 가지고 있었다.First, PDM9 was born in the production of livestock using PDM5, a homo-KO-confirmed individual. As a result of the nucleotide sequence confirmation, it was confirmed that homo KO was exactly same as PDM5, but it had cleft lip and palate as same as PDM5.

도 3은 구개열을 가지고 태어난 PDM5의 구개열(cleft), 간(liver), 뇌(brain), 심장(heart), 폐(lung), 신장(kidney)및 비장(spleen) 사진이다.Figure 3 is a photograph of the cleft, liver, brain, heart, lung, kidney and spleen of PDM5, which was born with cleft palate.

부검상에서 구개열 이외에 특별한 이상을 발견하지 못하였다.On the autopsy, no other abnormalities were found other than cleft palate.

다음으로 재복제는 hetero KO인 PDM3 을 대상으로 하였고, PDM3의 세포를 이용해서 PDM10과 PDM11의 두 마리 산자가 태어났다. PDM10의 경우 혀가 기형이 발견되었지만, PDM11의 경우 건강하였고(도 4), 두 마리 모두 900g 이상으로 건강하게 태어났다.Next, replication was performed on heterozygous PDM3, and two PDM10 and PDM11 cells were born using PDM3 cells. In the case of PDM10, the tongue was found to be malformed, but in PDM11 it was healthy (Fig. 4) and both were born healthy with over 900g.

본 발명에 의한 파킨슨 질환 돼지모델은 parkin 유전자의 넉아웃 효율은 37.5%로 8마리 중 3마리로 효율이 높은 편이었고, 이를 재복제에 의한 경우 parkin 유전자의 넉아웃된 개체(PDM3, 5)를 이용하기 때문에 parkin 유전자의 넉아웃 100% 효율을 가진 파킨슨 질환 돼지를 생산할 수 있음을 확인하였다.The knockout efficiency of the parkin gene in the Parkinson's disease pig model according to the present invention was 37.5%, which was high in three out of eight mice, and the knockout of the parkin gene (PDM3, 5) , It is possible to produce pigs with Parkinson's disease with 100% efficiency of knockout of parkin gene.

실시예 3: Parkin KO 복제 미니돼지 유전자 발현 분석Example 3: Analysis of Parkin KO replication mini-pig gene expression

태어난 모든 개체에 대해서 sequencing을 진행한 결과는 도 5에 기재하였다. KO을 유발하기 전 target site의 wild type sequence는 도 5의 가장 위에 제시된 sequence이다.The sequencing results for all the born subjects are shown in FIG. The wild type sequence of the target site before inducing KO is the top sequence shown in FIG.

PDM1, PDM2, PDM4, PMD7 그리고 PDM8의 경우 이 wild type과 sequence가 완벽하게 일치하는 것을 확인하였다.In case of PDM1, PDM2, PDM4, PMD7 and PDM8, we confirmed that the wild type and sequence match perfectly.

반면에 TALEN transfection을 직접적으로 한 세포를 이용해서 태어난 산자의 sequencing 결과에서, PDM3의 경우 한 쪽 allelle에 7bp가 deletion이 일어난 hetero KO (KO이 일어난 반대쪽 allelle에는 A가 G로 변한 point mutation이 있음)이었고, PDM5의 경우 4bp deletion/7bp insertion이 일어난 homo KO, PDM6의 경우 78bp deletion/14bp deletion이 일어난 homo KO 복제 미니 돼지인 것을 확인하였다.On the other hand, in the sequencing results of TALEN transfected cells, PDM3 showed heterozygous KO (7bp deletion in one allele and point mutation in A in the opposite allele where G is mutated) , Homo KO for 4bp deletion / 7bp insertion in PDM5, and homo KO replication mini pig for 78bp deletion / 14bp deletion in PDM6.

이렇게 KO이 확인된 체세포 중 일부를 이용하여 재복제를 진행하였고, PDM5를 재복제하여 생산한 PDM9의 경우 PDM5와 sequencing 결과가 정확하게 일치하는 것을 확인하였고, PDM3를 재복제하여 생산한 PDM10과 PDM11의 경우 PDM3와 sequencing 결과가 정확하게 일치하는 것을 확인하였다.We confirmed that the sequencing result with PDM5 was exactly the same as that of PDM9 produced by replicating the PDM5. We also confirmed that the sequencing result of PDM10 and PDM11 We confirmed that sequencing results with PDM3 were exactly the same.

또한, PDM3의 경우 KO이 일어나지 않은 반대쪽 allelle에 A가 G로 바뀐 point mutation이 발생했는데, 재복재 된 PDM10과 PDM11도 동일한 point mutation이 존재하는 것도 확인하였다.In addition, in PDM3, the point mutation was changed to A in the opposite allele where KO did not occur, and it was confirmed that the same point mutation existed in the rewritten PDM10 and PDM11.

본 발명의 방법에 의해 제조된 돼지모델 11마리 중 6마리에서 Park2 유전자가 넉아웃된 것을 유전자 서열 분석을 통해 알 수 있었고, 그 결과 Park2 유전자가 넉아웃된 파킨슨 질환 동물모델을 효과적으로 제조할 수 있음을 확인하였다.Sequence analysis of the Park2 gene knockout in 6 out of 11 pig models produced by the method of the present invention revealed that the Park2 gene knockout animal model can be effectively produced Respectively.

실시예 4: Parkin KO 복제 미니돼지 PDM11의 행동, 영상학적 분석Example 4: Behavioral and imaging analysis of Parkin KO replication mini pig PDM11

4-1. 행동분석 증상4-1. Symptoms of behavior analysis

2015년 3월 태어난 PARK2 KO 유전자 개체로 2013년 9월을 시작으로 2016년 7월까지, 총 3회 행동관찰을 진행한 결과 행동 및 운동양상의 지속적인 감소소견이 관찰되었다. (평가 개별점수; 7, 6, 6)The PARK2 KO gene, which was born in March 2015, showed a continuous decrease in behavioral and motor status as a result of three consecutive behavioral observations from September 2013 until July 2016. (Evaluation individual score: 7, 6, 6)

따라서, 이 결과로 본 발명에 의해 제조된 Park2 넉아웃 된 돼지모델은 파킨슨 질환과 유사한 행동분석 증상을 보임을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that the Park2 knockout pig model produced by the present invention exhibited similar behavioral symptoms as Parkinson's disease.

4-2. 영상분석 증상4-2. Image analysis symptoms

Parkin KO 미니돼지 1년령 PDM-11의 경우 정상 미니돼지와 비교하여 FDG PET 영상에서 양 측 occipital cortex 대사가 감소함이 관찰되었다.Parkin KO Mini-pig One-year-old PDM-11 showed decreased bilateral occipital cortex metabolism in FDG PET images compared to normal mini-pigs.

또한, FP-CIT PET 영상에서 양 측 putamen 섭취가 현저하게 감소 되었음을 관찰하였으며, Cortical atrophy와 ventricle size가 증가가 관찰되었다.In addition, FP-CIT PET images showed a significant decrease in both putamen intake and increased Cortical atrophy and ventricle size.

따라서, 본 발명에 의해 제조된 Park2 넉아웃 된 돼지모델은 파킨슨 질환과 유사한 영상분석 증상을 보임을 확인할 수 있었다.Therefore, it was confirmed that the Park2 knockout pig model produced by the present invention exhibited image analysis symptoms similar to that of Parkinson's disease.

실시예 5: Parkin KO 미니돼지(PDM-11)와 정상 미니돼지의 생후 1년째의 뇌의 PET, CT 촬영의 영상학적 평가 및 분석Example 5: Imaging evaluation and analysis of PET and CT images of the brain of Parkin KO mini-pig (PDM-11) and normal mini-pig at the first year of life

5-1 실험방법5-1 Experimental Method

Parkin KO 미니돼지(PDM-11)와 정상 미니돼지의 생후 1년째의 뇌의 PET, CT 촬영의 영상학적 평가 및 분석Imaging evaluation and analysis of PET and CT in the brain of Parkin KO mini-pig (PDM-11) and normal mini-pig at the first year of life

서울대학교병원 암병원 핵의학과의 PET과 CT 영상기기를 이용하여 Parkin KO 미니돼지와 정상 미니돼지의 brain PET과 brain CT를 행하여 Parkin KO 미니돼지와 정상 미니돼지의 뇌영상 자료를 확보하였다. 뇌 PET 영상은 1) dopamine transporter인 Fluoro-CIT ([18F] FP-CIT) radioisotope 정맥주사제의 정맥주입 후 약 2시간 후에 촬영하였고, 2) glucose uptake metabolism을 평가하는 glucose analog인 FDG (Fluorodeoxyglucose (18F), [18F]FDG, 18F-FDG) radioisotope 정맥주사제의 정맥주입 후 약 30분 후에 촬영하였다.We performed brain PET and brain CT of Parkin KO mini - pig and normal mini - pig using PET and CT imaging equipment of Seoul National University Hospital Cancer Hospital Department of Nuclear Medicine to obtain brain imaging data of Parkin KO mini pig and normal mini pig. The brain PET images were taken 1 hour after intravenous infusion of the fluoro-CIT (18F) FP-CIT radioisotope intravenous injection, a dopamine transporter, and 2) glucose analogue FDG (Fluorodeoxyglucose (18F ), [18F] FDG, and 18F-FDG) radioisotopes were injected intravenously.

<PET과 CT 영상촬영에 사용한 Parkin KO 복제 미니돼지의 종류><Types of Parkin KO replica mini pigs used for PET and CT imaging>

FP-CIT (PDM-11): Yucatan, ♂/ 28주령FP-CIT (PDM-11): Yucatan, male / 28 weeks old

FP-CIT (정상돼지): Yucatan, ♂/ 30 주령FP-CIT (normal pig): Yucatan, ♂ / 30 weeks old

FDG (PDM-11): Yucatan, ♂/ 28주령FDG (PDM-11): Yucatan, male / 28 weeks old

FDG (정상돼지): Yucatan, ♂/ 30주령FDG (normal pig): Yucatan, ♂ / 30 weeks old

Parkin KO 미니돼지(PDM-11)와 정상 미니돼지의 생후 1년째의 뇌의 MRI, CT 촬영의 영상학적 평가 및 분석Imaging evaluation and analysis of brain MRI and CT scan of Parkin KO mini-pig (PDM-11) and normal mini-pig at the first year of life

일산 헬릭스동물병원의 CT와 1.5T MRI 영상 기기를 이용하여 Parkin KO 미니돼지와 정상 미니돼지의 brain CT와 brain MRI를 시행하여 Parkin KO 미니돼지와 정상 미니돼지의 뇌영상 자료를 확보하였다.Brain CT and brain MRI of Parkin KO mini pigs and normal mini pigs were performed using CT and 1.5T MRI imaging equipment at Ilsan Helix Animal Hospital to obtain brain imaging data of Parkin KO mini pigs and normal mini pigs.

<MRI와 CT 영상촬영에 사용한 Parkin KO 미니돼지의 종류><Types of Parkin KO mini pigs used for MRI and CT imaging>

PDM-11 : Yucatan, ♂/ 28주령PDM-11: Yucatan, ♂ / 28 weeks old

정상돼지 : Yucatan, ♂/ 30주령Normal pig: Yucatan, ♂ / 30 weeks old

5-2 실험 결과5-2 Experimental results

Parkin KO 미니돼지(PDM-11)와 정상 미니돼지의 생후 1년째의 뇌의 PET, CT, MRI 촬영의 영상학적 평가 및 분석을 실시하였다.PET, CT, and MRI of the Parkin KO mini pig (PDM-11) and the normal mini-pig at the first year of life were evaluated.

그 결과, Parkin KO 미니돼지의 18F-FDG의 PET과 CT에 관한 영상 소견으로, 정상 미니돼지와 비교하여 FDG PET 영상에서 양 측 occipital cortex 대사가 감소함이 관찰되었다(도 6).As a result, PET and CT images of 18F-FDG in Parkin KO mini pigs showed a decrease in bilateral occipital cortex metabolism in FDG PET images compared to normal mini pigs (Fig. 6).

그리고, Parkin KO 미니돼지의 FP-CIT의 PET과 CT에 관한 영상 소견으로, 정상 미니돼지와 비교하여 FP-CIT PET 영상에서 양 측 putamen 섭취가 현저하게 감소되었음을 관찰하였다(도 7).PET and CT images of the FP-CIT of Parkin KO mini pigs showed a significant reduction in both-side putamen uptake in the FP-CIT PET image compared to the normal mini-pig (FIG. 7).

또한, Parkin KO 미니돼지(PDM-11)와 정상 미니돼지의 생후 1년째의 뇌의 MRI, CT 촬영의 영상학적 평가 및 분석한 결과, Parkin KO 미니돼지의 CT에 관한 영상 소견으로, 정상 미니돼지와 비교하여 Parkin KO 미니돼지에서 유의한 이상 소견이 없었다(도 8).In addition, imaging findings of Parkin KO mini pigs (PDM-11) and normal mini-pigs at 1 year of age, , There was no significant abnormal finding in Parkin KO mini pig (Fig. 8).

그리고, parkin KO 미니돼지의 MRI에 관한 영상 소견으로, 정상 미니돼지와 비교하여 Parkin KO 미니돼지에서 Cortical atrophy와 ventricle size가 증가됨이 관찰되었다.And, imaging findings on the MRI of parkin KO mini pigs showed increased Cortical atrophy and ventricle size in Parkin KO mini pigs compared to normal mini pigs.

즉, Parkin KO 미니돼지 1년령 PDM-11의 경우 정상 미니돼지와 비교하여 FDG PET 영상에서 양측 occipital cortex 대사가 감소함이 관찰되었고 FP-CIT PET 영상에서 양 측 putamen 섭취가 현저하게 감소되었음을 관찰하였고 Cortical atrophy와 ventricle size가 증가됨이 관찰되었다(도 9).In the case of Parkin KO 1-year-old PDM-11, a decrease in bilateral occipital cortex metabolism was observed in FDG PET image compared with the normal mini pig, and the FP-CIT PET image showed a significant decrease in both putamen intake Cortical atrophy and ventricle size were observed to increase (Fig. 9).

실시예 6 : PARK2 KO PD 모델 미니돼지 행동 평가Example 6: PARK2 KO PD model Mini pig behavior evaluation

PARK2 KO PD 모델 미니돼지의 행동학적 특성을 평가하기 위하여, 다음과 같이 실험을 수행하였다.PARK2 KO PD model In order to evaluate the behavioral characteristics of the mini pig, the following experiment was conducted.

2015년 3월 6일 분만한 PARK2 KO 미니돼지(male) 1두가 2015년 11월 5일 차폐시설로 입식되었다. 입식당시 체중은 약 35 kg이었다. 입식 및 뇌 영상 촬영 후 2016년 1월부터 총 3회에 걸쳐 행동관찰을 실시하였으며, 관찰 항목의 결과는 점수화(scoring)를 통해 도출하였다.One PARK2 KO mini-pig (male) delivered on March 6, 2015 was stockpiled as a shielding facility on November 5, 2015. The weight at the time of stocking was about 35 kg. Behavioral observations were carried out three times in total since January 2016 after implantation and brain imaging, and the results of the observation items were obtained through scoring.

PDM-11 개체와 성별이 동일한 개체 및 일령이 유사한 정상인 미니돼지를 선정하여, 정상 미니돼지의 행동을 0점으로 부여한 후 비교하여 PDM-11 개체의 행동을 관찰하였으며, 관찰 후 각 항목에 대한 점수는 다음 표와 같다.The behavior of PDM-11 individuals was compared with that of normal mini-pigs with the same sex and same age and PDM-11 individuals. Are shown in the following table.

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PDM-11 개체의 경우는 다른 항목에 있어서는 정상인 개체와 큰 차이가 없었지만, 원통에서 발을 밖으로 빼는 실험과 피부에 스티커를 붙였을 때의 반응은 크게 차이를 보여 반응을 거의 보이지 않았다. 이는 발을 밖으로 빼내려고 노력하고 몸을 흔들어 스티커를 제거하려는 정상 개체들과는 큰 차이를 보이는 항목이다.In the case of PDM-11, there was no significant difference in other items from the normal subjects. However, there was a large difference between the experiment of pulling out the foot from the cylinder and the sticking of the sticker to the skin. This is a big difference from normal individuals who try to pull their feet out and shake their bodies to remove stickers.

또한, 행동관찰 항목 이외에 정상인 개체와 차이가 확인되는 모습은 다른 미니돼지들의 분변을 섭취하고, 평상시에도 혀가 밖으로 노출된 모습이 관찰되었다(도 10).In addition, in addition to the behavioral observation item, a state in which the difference from the normal subject was observed was consumed in the feces of other mini pigs, and the tongue was exposed to the outside even during normal times (FIG. 10).

이처럼, 본 발명에 의해 제조된 Park2 넉아웃 된 돼지모델은 파킨슨 질환 모델로서 매유 유용할 수 있음을 확인할 수 있었다.As described above, it was confirmed that the Park2 knockout pig model manufactured by the present invention can be useful as a Parkinson's disease model.

<110> SNU R&DB Foundation <120> PARK2 knockout porcine Models for Parkinson disease and the Use thereof <130> CP17-251 <150> KR 10-2016-0127412 <151> 2016-10-04 <160> 3 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 387 <212> PRT <213> sus scrofa <400> 1 Met Ile Val Phe Val Arg Phe Asn Ser Ser His Gly Phe Pro Val Glu 1 5 10 15 Val Asp Ser Asp Thr Ser Ile Phe Gln Leu Lys Glu Val Val Ala Lys 20 25 30 Arg Gln Gly Val Pro Ala Asp Gln Leu Arg Val Ile Phe Ala Gly Lys 35 40 45 Glu Leu Arg Asn Asp Trp Thr Val Gln Asn Cys Asp Leu Asp Gln Gln 50 55 60 Ser Ile Val His Ile Val Gln Arg Pro Trp Arg Lys Gly Gln Glu Met 65 70 75 80 Asn Ala Thr Gly Gly Asp Asp Pro Arg Asn Ala Ala Gly Gly Cys Glu 85 90 95 Arg Glu Pro Gln Ser Leu Thr Arg Val Asp Leu Ser Ser Ser Val Leu 100 105 110 Pro Gly Asp Ser Val Gly Leu Ala Val Ile Leu His Thr Asp Ser Arg 115 120 125 Lys Asp Ser Pro Pro Ala Gly Ser Pro Ala Gly Arg Ser Ile Tyr Asn 130 135 140 Ser Phe Tyr Val Tyr Cys Lys Gly Pro Cys Gln Arg Val Gln Pro Gly 145 150 155 160 Lys Leu Arg Val Gln Cys Ser Thr Cys Arg Gln Ala Thr Leu Thr Leu 165 170 175 Thr Gln Gly Pro Ser Cys Trp Asp Asp Val Leu Ile Pro Asn Arg Met 180 185 190 Ser Gly Glu Cys Gln Ser Pro His Cys Pro Gly Thr Ser Ala Glu Phe 195 200 205 Phe Phe Lys Cys Gly Ala His Pro Thr Ser Asp Lys Glu Thr Ser Val 210 215 220 Ala Leu His Leu Ile Ala Thr Asn Ser Arg Asn Ile Thr Cys Ile Thr 225 230 235 240 Cys Thr Asp Val Arg Ser Pro Val Leu Val Phe Gln Cys Asn Ser Arg 245 250 255 His Val Ile Cys Leu Asp Cys Phe His Leu Tyr Cys Val Thr Arg Leu 260 265 270 Asn Asp Arg Gln Phe Val His Asp Pro Gln Leu Gly Tyr Ser Leu Pro 275 280 285 Cys Val Gly Thr Gly Asp Thr Val Val Leu Arg Gly Ala Leu Gly Gly 290 295 300 Phe Arg Arg Gly Val Ala Gly Cys Pro Asn Ser Leu Ile Lys Glu Leu 305 310 315 320 His His Phe Arg Ile Leu Gly Glu Glu Gln Tyr Asn Arg Tyr Gln Gln 325 330 335 Tyr Gly Ala Glu Glu Cys Val Leu Gln Met Gly Gly Val Leu Cys Pro 340 345 350 Arg Pro Gly Cys Gly Ala Gly Leu Leu Pro Glu Pro Asp Gln Arg Lys 355 360 365 Val Thr Cys Glu Gly Gly Asn Gly Leu Gly Cys Gly Tyr Gly Gln Arg 370 375 380 Arg Thr Lys 385 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> sus scrofa <400> 2 tgagtgccag tctccaaact 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> sus scrofa <400> 3 agcagtaagt actggtcaaa 20 <110> SNU R & DB Foundation <120> PARK2 knockout porcine Models for Parkinson disease and the Use          the <130> CP17-251 <150> KR 10-2016-0127412 <151> 2016-10-04 <160> 3 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 387 <212> PRT <213> sus scrofa <400> 1 Met Ile Val Phe Val Arg Phe Asn Ser Ser His Gly Phe Pro Val Glu   1 5 10 15 Val Asp Ser Asp Thr Ser Ile Phe Gln Leu Lys Glu Val Val Ala Lys              20 25 30 Arg Gln Gly Val Pro Ala Asp Gln Leu Arg Val Ile Phe Ala Gly Lys          35 40 45 Glu Leu Arg Asn Asp Trp Thr Val Gln Asn Cys Asp Leu Asp Gln Gln      50 55 60 Ser Ile Val His Ile Val Gln Arg Pro Trp Arg Lys Gly Gln Glu Met  65 70 75 80 Asn Ala Thr Gly Gly Asp Asp Pro Arg Asn Ala Gly Gly Cys Glu                  85 90 95 Arg Glu Pro Gln Ser Leu Thr Arg Val Asp Leu Ser Ser Ser Val Leu             100 105 110 Pro Gly Asp Ser Val Gly Leu Ala Val Ile Leu His Thr Asp Ser Arg         115 120 125 Lys Asp Ser Pro Pro Ala Gly Ser Pro Ala Gly Arg Ser Ile Tyr Asn     130 135 140 Ser Phe Tyr Val Tyr Cys Lys Gly Pro Cys Gln Arg Val Gln Pro Gly 145 150 155 160 Lys Leu Arg Val Gln Cys Ser Thr Cys Arg Gln Ala Thr Leu Thr Leu                 165 170 175 Thr Gln Gly Pro Ser Cys Trp Asp Asp Val Leu Ile Pro Asn Arg Met             180 185 190 Ser Gly Glu Cys Gln Ser Pro His Cys Pro Gly Thr Ser Ala Glu Phe         195 200 205 Phe Phe Lys Cys Gly Ala His Pro Thr Ser Asp Lys Glu Thr Ser Val     210 215 220 Ala Leu His Leu Ile Ala Thr Asn Ser Arg Asn Ile Thr Cys Ile Thr 225 230 235 240 Cys Thr Asp Val Arg Ser Ser Val Val Leu Val Phe Gln Cys Asn Ser Arg                 245 250 255 His Val Ile Cys Leu Asp Cys Phe His Leu Tyr Cys Val Thr Arg Leu             260 265 270 Asn Asp Arg Gln Phe Val His Asp Pro Gln Leu Gly Tyr Ser Leu Pro         275 280 285 Cys Val Gly Thr Gly Asp Thr Val Val Leu Arg Gly Ala Leu Gly Gly     290 295 300 Phe Arg Arg Gly Val Ala Gly Cys Pro Asn Ser Leu Ile Lys Glu Leu 305 310 315 320 His His Phe Arg Ile Leu Gly Glu Glu Gln Tyr Asn Arg Tyr Gln Gln                 325 330 335 Tyr Gly Ala Glu Glu Cys Val Leu Gln Met Gly Gly Val Leu Cys Pro             340 345 350 Arg Pro Gly Cys Gly Ala Gly Leu Leu Pro Glu Pro Asp Gln Arg Lys         355 360 365 Val Thr Cys Gly Gly Gly Asn Gly Leu Gly Cys Gly Tyr Gly Gln Arg     370 375 380 Arg Thr Lys 385 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> sus scrofa <400> 2 tgagtgccag tctccaaact 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> sus scrofa <400> 3 agcagtaagt actggtcaaa 20

Claims (15)

Park2 유전자의 핵산서열 내 변형에 의해 Park2 유전자가 넉아웃된,
Park2 단백질 발현이 불활성화된, 파킨슨 질환 돼지 모델.
Park2 gene knocked out by a modification of the nucleotide sequence of the Park2 gene,
Park2 disease pig model with inactivated Park2 protein expression.
제1항에 있어서,
상기 핵산서열 내 변형은 하나 이상의 핵산의 결실, 치환, 삽입 또는 역위를 포함하는 것을 특징으로 하는 파킨슨 질환 돼지 모델.
The method according to claim 1,
Wherein the strain in the nucleic acid sequence comprises deletion, substitution, insertion or inversion of one or more nucleic acids.
제1항에 있어서,
상기 핵산의 변형은 Park2 유전자의 엑손 6 영역에 일어난 것을 특징으로 하는 파킨슨 질환 돼지 모델
The method according to claim 1,
Wherein the modification of the nucleic acid occurs in the exon 6 region of the Park2 gene.
제1항에 있어서,
상기 핵산서열 내 변형은 뉴클레아제 제제에 의해 인위적으로 일어난 것을 특징으로 하는 파킨슨 질환 돼지 모델
The method according to claim 1,
Wherein the strain in the nucleic acid sequence is artificially caused by a nuclease agent.
제1항에 있어서,
상기 뉴클레아제 제제는 TALEN(Transcription activator-like effector nuclease) 또는 RNA-가이드 엔도뉴클레아제 (RNA-Guided Endonuclease; RGEN)인 것을 특징으로 하는 파킨슨 질환 돼지 모델
The method according to claim 1,
Wherein the nuclease agent is a transcription activator-like effector nuclease (TALEN) or an RNA-guided endonuclease (RGEN).
제1항에 있어서,
상기 Park2 유전자는 TALEN(Transcription activator-like effector nuclease)에 의해 유전적으로 조작되고,
상기 Park2 유전자를 구성하는 핵산서열 중 엑손 6 영역 내의
하나 이상의 뉴클레오타이드의 결실 또는 삽입;
야생형 유전자와 상이한 하나 이상의 뉴클레오타이드로의 치환;
외부 유래의 하나 이상의 뉴클레오타이드 삽입
중 하나 이상의 핵산의 변형
을 포함하는 것을 특징으로 하는 파킨슨 질환 돼지 모델.
The method according to claim 1,
The Park2 gene is genetically engineered by TALEN (transcription activator-like effector nuclease)
Among the nucleic acid sequences constituting the Park2 gene,
Deletion or insertion of one or more nucleotides;
Substitution with one or more nucleotides that is different from the wild type gene;
Insert one or more nucleotides from outside
Lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Wherein the Parkinson disease pig model comprises:
제1항에 있어서, 상기 Park2 유전자는 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 파킨슨 질환 돼지 모델.[Claim 2] The Parkinson's disease model according to claim 1, wherein the Park2 gene comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. 제1 및 제2 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머를 포함하는 TAL 이펙터 뉴클레아제 쌍 또는 이를 암호화하는 핵산을 포함하는 Park2 유전자 넉아웃용 조성물로서,
상기 제1 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머의 TAL 이펙터 DNA 결합 도메인은 표적 서열 5-TGAGTGCCAGTCTCCAAACT-3(서열번호2)에 결합하고,
상기 제2 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머의 TAL 이펙터 DNA 결합 도메인은 표적 서열 5-AGCAGTAAGTACTGGTCAAA-3(서열번호3)에 결합할 수 있는 것을 특징으로 하는 조성물.
A Park2 gene knockout composition comprising a TAL effector nuclease pair comprising a first and a second TAL effector nuclease monomer or a nucleic acid encoding the same,
The TAL effector DNA binding domain of the first TAL effector nuclease monomer binds to the target sequence 5-TGAGTGCCAGTCTCCAAACT-3 (SEQ ID NO: 2)
Wherein the TAL effector DNA binding domain of the second TAL effector nuclease monomer is capable of binding to the target sequence 5-AGCAGTAAGTACTGGTCAAA-3 (SEQ ID NO: 3).
제8항에 있어서,
각각의 TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머에서 DNA 절단 도메인이 TAL 이펙터 DNA 결합 도메인 C-말단에 위치하는 것을 특징으로 하는 Park2 유전자 넉아웃용 조성물.
9. The method of claim 8,
Wherein the DNA cleavage domain in each TAL effector nuclease monomer is located at the C-terminus of the TAL effector DNA binding domain.
제9항에 있어서,
TAL 이펙터 뉴클레아제 모노머의 DNA 절단 도메인이 FokI-엔도뉴클레아제의 DNA-분열 도메인인 것을 특징으로 하는 Park2 유전자 넉아웃용 조성물.
10. The method of claim 9,
Wherein the DNA cleavage domain of the TAL effector nuclease monomer is the DNA-cleavage domain of FokI-endonuclease.
Park2 유전자 상의 표적 게놈 유전자좌를 포함하는 돼지 세포 또는 배아에,
서열번호 2 및 서열번호 3을 인식하는 TALEN(Transcription activator-like effector nuclease)을 포함하는 조성물을 접촉시키는 단계를 포함하는, Park2 핵산 서열이 변경된 세포 또는 배아를 제조하는 방법.
In porcine cells or embryos containing the target genomic locus on the Park2 gene,
Comprising contacting a composition comprising TALEN (transcription activator-like effector nuclease) that recognizes SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 3, with a Park2 nucleic acid sequence altered.
제11항에 있어서,
상기 접촉시키는 단계는 전기천공법 (electroporation), 리포좀, 플라스미드, 바이러스 벡터, 나노파티클(nanoparticles) 및 PTD (Protein translocation domain) 융합 단백질 방법 중 선택되는 1이상의 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the step of contacting is carried out by one or more methods selected from electroporation, liposomes, plasmids, viral vectors, nanoparticles and protein translocation domain (PTD) fusion protein methods.
제13항에 있어서,
상기 바이러스 벡터는 레트로바이러스, 렌티바이러스, 아데노바이러스, 및 아데노-연관 바이러스(AAV) 로 구성된 군에서 선택되는 1이상인 것을 특징으로 하는 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the viral vector is at least one selected from the group consisting of retrovirus, lentivirus, adenovirus, and adeno-associated virus (AAV).
제11항에 있어서,
상기 접촉시키는 단계는 in vitro에서 돼지 세포에 도입되는 것을 특징으로 하는 방법
12. The method of claim 11,
Characterized in that the step of contacting is introduced into pig cells in vitro
제11항에 있어서,
상기 방법은 체세포 핵이식 기술(somatic cell nuclear transfer, SCNT)에 의해 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the method is performed by somatic cell nuclear transfer (SCNT).
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