KR20200063264A - 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 내성 동물 - Google Patents

돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 내성 동물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 및/또는 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지에 관계한다. SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및/또는 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 내성이다. 이런 유전자도입 돼지를 생산하기 위한 방법 역시 제시된다.

Description

돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 내성 동물{PORCINE REPRODUCTIVE AND RESPIRATORY SYNDROME VIRUS RESISTANT ANIMALS}
정부 지원
본 발명은 농무부 (Department of Agriculture)에 의해 부여된 계약 번호 (USDA/ARS) 58-1940-8-868 하에 정부 지원을 받아 완성되었다. 정부는 본 발명에서 일정한 권리를 갖는다.
서열 목록
본 출원은 2012년 5월 15일자 작성되고 "UMO 11053.WO SEQ_ST25"로 명명된 서열 목록을 내포하고, 이것은 본원에 전체로서 참고문헌으로 편입된다.
발명의 분야
본 발명은 전반적으로, SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 및/또는 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지에 관계한다. 이런 유전자도입 돼지를 생산하기 위한 방법 역시 제시된다.
발명의 배경
돼지 생식기 호흡기 증후군 (Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome, PRRS)은 돼지의 경제학적으로 가장 중요한 질환 중의 하나이다. 상기 질환은 1987년에 미국 (Keffaber 1989)에서, 그리고 1990년에 유럽 (Wensvoort et al. 1991)에서 최초 발견되었다. 원형 PRRS 바이러스 (PRRSV) VR-2332와 Lelystad (각각, 미국과 유럽 분리물)의 분자 분석은 분기 진화된 균주가 아마도, 돼지 관리 관행에서 유사한 변화로 인하여, 두 대륙에서 거의 동시에 출현하였다는 것을 암시하였다 (Murtaugh et al. 1995; Nelsen et al. 1999). 최초 출현 이후로, 상기 바이러스는 전세계로 퍼지고, 그리고 유럽 유전형의 PRRSV가 미국 돼지 떼에서 발견되었다 (Ropp et al. 2004). PRRS는 심각하고, 때때로 치명적인 호흡기 질환과 번식 장애에 의해 특징될 뿐만 아니라, 감염된 돼지를 박테리아 병원균 및 기타 바이러스 병원균에 걸리기 쉽게 만들고 (Benfield et al. 1992), 그리고 경제학적으로 중요한 돼지 호흡기 복합 감염증 (Porcine Respiratory Disease Complex, PRDC)의 핵심 성분이다. 급성 감염 동안 PRRSV에 의해 유발되는 가장 일관된 병리학적 병소는 간질성 폐렴 및 경미한 림프구성 뇌염이다 (Plagemann 1996). 바이러스혈증 및 임상 질환에 의해 전형적으로 특징되는 PRRSV 감염의 급성기 후, 많은 돼지는 완전히 회복하지만 연장된 기간 동안 낮은-수준 바이러스 감염을 보유한다. 이들 "보균자" 돼지는 PRRSV로 영속적으로 감염되고, 상기 바이러스를 간헐적으로 또는 지속적으로 퍼뜨리고, 그리고 직접적인 또는 간접적인 접촉 이후에, 미경험 돼지를 감염시킬 수 있다. 실험 조건 하에, PRRSV로 영속적인 감염은 상세히 기록되었다 (Albina et al. 1994; Allende et al. 2000; Benfield et al. 1998; Christopherhennings et al. 1995; Sur et al. 1996; Yoon et al. 1993). 가장 흥미롭게는, 감염성 바이러스가 감염후 최대 157일 동안 회수되었다 (Wills et al. 1997). 조직 대식세포와 단핵구는 비록 검사의 폐포세포와 상피 생식 세포 역시 감염되는 것으로 밝혀지긴 했지만 (Sur et al. 1996; Sur et al. 1997), 급성과 영속 감염 둘 모두 동안 주요 표적 세포이다 (Molitor et al. 1997).
PRRS의 병원체는 아테리비리데 (Arteriviridae) 과, 니도비랄레스 (Nidovirales) 목의 구성원인 외피, 양성-가닥 RNA 바이러스이다. 아테리비리데 (Arteriviridae)의 다른 구성원에는 생쥐의 젖산염 탈수소효소 향상 바이러스 (LDV), 말 동맥염 바이러스 (EAV), 그리고 원숭이 출혈열 바이러스 (SHFV)가 포함된다. 게놈 서열 데이터의 분석은 PRRSV의 균주 사이에 광범위한 다양성뿐만 아니라 충분히-보존된 도메인을 드러낸다 (Andreyev et al. 1997; Meng 2000; Meng et al. 1995). PRRSV의 게놈 구성은 다른 아테리바이러스 (Arterivirus)의 게놈 구성과 유사한데, 게놈 RNA가 ORF1a 레플리카아제 단백질에 대한 메신저 RNA로서 기능한다 (Plagemann 1996). ORFs1a와 1b는 바이러스 게놈의 대략 80%를 포함하고, 그리고 RNA-의존성 RNA 중합효소뿐만 아니라 다른 비구조 단백질로 가공되는 다단백질을 인코딩한다 (Snijder and Meulenberg 1998). Lelystad 바이러스를 이용하여, ORF 2 - 7은 바이러스 구조 단백질을 인코딩하는 것으로 결정되었다. ORF 5 (GP5)와 M에 의해 인코딩된 단백질 (Van Breedam et al. 2010b)은 PRRSV에 의한 아폽토시스의 유도에서 일정한 역할을 할 수 있고 (Suarez et al. 1996; Sur et al. 1997), 그리고 밀접하게 관련된 젖산염 탈수소효소 향상 바이러스에서 바이러스 부착 단백질인 것으로 생각된다. PRRSV의 소수 외피 당단백질 GP2a와 GP4는 CD163과 상호작용한다 (Das et al. 2010). SIGLEC1 (시알산 결합 Ig-유사 렉틴 1)에 결합이 세포 내로 침입을 위해 필요하고, 그리고 실제로, SIGLEC1과 CD163 둘 모두에 이중 결합이 바이러스 감염에 필요한 것으로 보인다는 것을 암시하는 데이터가 있다 (Van Gorp et al. 2008).
PRRSV 병인 (특히, 분자 수준에서)과 동물 역학 둘 모두의 많은 특징은 충분히 알려져 있지 않고, 따라서 억제 노력을 어렵게 만든다. 더욱 나은 이해를 얻기 위하여, PRRSV에 대한 감염성 클론이 개발되었다 (Nielsen et al. 2003). 현재의 절차는 종종, 돼지를 변형된-생존 약독화된 균주 또는 사멸 바이러스 백신으로 PRRSV에 대해 예방접종한다. 하지만, 현재의 백신은 종종, 균주 변이 및 면역계의 부적절한 자극 둘 모두로 인하여, 만족스러운 보호를 제공하지 못한다. 보호 면역 반응이 가능한데, 그 이유는 사전 노출이 돼지가 PRRSV의 상동성 균주로 공격될 때, 완전한 보호를 제공할 수 있는 것으로 증명되었기 때문이다 (Lager et al. 1999). 하지만, 보호 면역성은 이종기원성 균주로 공격에 대해 일관되게 증명된 적이 없다. 가용한 PRRSV 백신의 효능에 관한 우려 이외에, 돼지의 실험적 감염 이후에 독력 현장 분리물로 증명된 바와 같이 (Rowland et al. 1999), 현재 이용되고 있는 변형된-생존 백신이 개별 돼지 및 돼지 떼에서 영속할 수 있고, 그리고 돌연변이를 축적한다는 강한 증거가 있다 (Mengeling et al. 1999). 게다가, 백신 바이러스는 예방 접종된 수퇘지의 정액에 담겨 퍼지는 것으로 밝혀졌다 (Christopherhennings et al. 1997). 예방접종에 대안으로서, 일부 전문가는 종축군 (breeding herd)에서 "검사와 제거" 전략을 주창한다 (Dee and Molitor 1998). 이러한 전략의 성공적인 이용은 PRRSV로 급성으로 또는 영속적으로 감염되는 모든 돼지의 제거, 그 이후에 바이러스의 재도입을 예방하기 위한 엄격한 통제에 의존한다. 이러한 전략과 연관된 어려움과 많은 비용은 영속적인 PRRSV 감염의 병인에 관해 알려진 것이 거의 없고, 따라서 영속적으로 감염된 돼지를 확인하기 위한 신뢰할 만한 기술이 없다는 것이다.
PRRSV에 대한 추정 세포 수용체는 단일클론 항체에 의해 확인되고, 정제되고, 염기서열분석되고 (Vanderheijden et al. 2003; Wissink et al. 2003), 그리고 SIGLEC1로 명명되었다. 상기 분자는 시알로어드헤신에 유사성을 갖고, 그리고 PRRSV의 비-민감성 세포 내로의 침입을 매개하지만 이러한 수용체를 발현하는 재조합 세포주는 PRRSV의 생산적 복제 (productive replication)를 뒷받침하지 못하는 것으로 밝혀졌다 (Vanderheijden et al. 2003). 중요하게는, PRRSV 표면 상에 존재하는 시알산 분자가 폐포 대식세포의 감염을 위해 필요한 것으로 밝혀졌다. 이러한 수용체에 바이러스 결합 이후에, PRRSV의 침입은 수용체-매개된 세포 이물 흡수에 의해 발생한다 (Nauwynck et al. 1999). PRRSV 침입을 위한 시알로어드헤신의 핵심적인 역할은 실험에 의해 확립되었는데, 여기서 바이러스 흡수는 클로닝된 돼지 시알로어드헤신으로 형질감염된 PK15 세포 (PRRSV 복제를 허용하지 않는 세포주)에서 증명되지만, 비-형질감염된 대조 PK15 세포에서는 그렇지 않았다 (Vanderheijden et al. 2003). 이러한 동일 군에 의한 추가의 연구는 PRRSV 비리온 표면 상에 시알산 및 시알로어드헤신 분자 사이에 상호작용이 폐포 대식세포의 PRRSV 감염에 필수적이라는 것을 증명하였다 (Delputte and Nauwynck 2004). 역 전략, 다시 말하면, PRRSV의 표면 상에서 시알산의 제거 또는 시알산-특이적 렉틴과 함께 사전 배양 역시 감염의 차단을 유발하였다 (Delputte et al. 2004; Delputte and Nauwynck 2004; Van Breedam et al. 2010b). PRRSV 침입에 대한 특정 연구와 독립적으로, 특정 부위 돌연변이유발 (site-directed mutagenesis)이 돼지 시알로어드헤신에 69% 동일한 뮤린 시알로어드헤신에 의한 시알산 결합을 위해 요구되는 6개의 핵심 아미노산 잔기를 확인하는데 이용되었다 (Vinson et al. 1996). 중요하게는, 뮤린 시알로어드헤신에서 확인된 6개 아미노산 모두 돼지 분자에서도 보존된다.
SIGLEC1은 시알산 결합 면역글로불린-유사 렉틴의 패밀리의 막통과 수용체이다. 이것은 최초, 생쥐 대식세포의 양 적혈구 결합 수용체로서 설명되었다 (Crocker and Gordon 1986). 이것은 조혈 조직과 림프 조직 내에 대식세포 상에서 발현된다. SIGLEC는 시알산 결합 부위, 그 이후에 변하는 숫자의 C2-세트 도메인, 그리고 이후, 막통과 도메인과 세포질 꼬리를 내포하는 N-말단 V-세트 도메인으로 구성된다. 다른 SIGLEC와 대조적으로, SIGLEC1은 세포질 꼬리 내에 티로신-기초된 모티프를 갖지 않는다 (Oetke et al. 2006). 시알산-결합 부위는 N-말단 면역글로불린-유사 V-세트 도메인에 맵핑되었다 (Nath et al. 1995). R116 잔기는 시알산 결합을 위한 중요한 아미노산 중에서 하나인 것으로 보인다 (Crocker et al. 1999; Delputte et al. 2007). 따라서 무손상 N-말단 도메인은 SIGLEC1에 PRRSV 결합을 위해 필요 충분하다 (Van Breedam et al. 2010a). SIGLEC1의 녹아웃은 생쥐에서 보고되었고, 그리고 생존하고 가임성이고 발달 이상을 보이지 않는 생쥐를 산출하였다 (Oetke et al. 2006). 하지만, 이들 생쥐는 B-와 T-세포 집단에서 미묘한 변화 및 감소된 면역글로불린 M 수준을 가졌다.
PRRSV의 감염 과정은 폐포 대식세포의 표면 상에서 헤파란 황산염에 최초 결합으로 시작된다. 그 다음, 시알로어드헤신 (SIGLEC1, 일명 CD169 또는 SN)에 안정된 결합이 발생한다. 상기 바이러스는 이후, 클라트린-매개된 세포 이물 흡수를 통해 내재화된다. 다른 분자, CD163은 이후, 엔도솜 내에서 상기 바이러스의 탈외피를 조장한다 (Van Breedam et al. 2010a). 바이러스 게놈이 방출되고, 그리고 세포가 감염된다.
CD163은 17개의 엑손을 갖고, 그리고 단백질이 9개의 스캐빈저 수용체 시스테인-풍부한 (SRCR) 도메인을 갖는 세포외 영역, 막통과 분절, 그리고 짧은 세포질 꼬리로 구성된다. 여러 상이한 변이체는 단일 유전자의 상이한 스플라이싱 (splicing)으로부터 발생한다 (Ritter et al. 1999a; Ritter et al. 1999b). 이러한 변이의 대부분은 세포질 꼬리의 길이에 의해 설명된다.
CD163은 합토글로빈-헤모글로빈 스캐빈저 수용체로서의 기능을 비롯한 다수의 중요한 기능을 갖는다. 혈액 내에서 유리 헤모글로빈의 제거는 CD163의 중요한 기능인데, 그 이유는 헴 (heme) 기가 매우 유독할 수 있기 때문이다 (Kristiansen et al. 2001). CD163은 세포 이물 흡수를 용이하게 하는 세포질 꼬리를 갖는다. 이러한 꼬리의 돌연변이는 감소된 합토글로빈-헤모글로빈 복합체 흡수를 유발한다 (Nielsen et al. 2006). C163의 다른 기능에는 적모구 유착 (SRCR2), TWEAK 수용체 (SRCR1-4 & 6-9), 박테리아 수용체 (SRCR5), 아프리카 돼지 바이러스 수용체 (Sanchez-Torres et al. 2003), 그리고 면역-조절자 (immune-modulator)로서 잠재적인 역할 ((Van Gorp et al. 2010a)에서 논의됨)이 포함된다.
발명의 요약
양상에서, 본 발명은 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 및/또는 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지이고, 여기서 CD163 대립형질의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다.
본 발명의 다른 양상은 하기를 포함하는 방법에 의해 생산된, SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지이다: 돼지 난모세포를 탈핵하고; 난모세포를 공여자 돼지 섬유아세포 세포와 융합하고, 상기 섬유아세포 세포의 게놈은 적어도 하나의 불활성화된 SIGLEC1 대립형질을 포함하고; 그리고 난모세포를 활성화시켜 태아를 생산한다.
본 발명은 또한, 하기를 포함하는 방법에 의해 생산된, CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지에 관계하고, 여기서 CD163 대립형질의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다: 돼지 난모세포를 탈핵하고; 난모세포를 공여자 돼지 섬유아세포 세포와 융합하고, 상기 섬유아세포 세포의 게놈은 적어도 하나의 불활성화된 CD163 대립형질을 포함하고; 그리고 난모세포를 활성화시켜 태아를 생산한다.
다른 양상에서, 본 발명은 하기를 포함하는 방법에 의해 생산된, SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지이다: SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 수컷 유전자 변형된 돼지를 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 암컷 유전자 변형된 돼지와 교배하여 F1 자손을 생산하고, 그리고 F1 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인한다.
본 발명의 다른 양상은 하기를 포함하는 방법에 의해 생산된, CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 제공하는 것이다: CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 수컷 유전자 변형된 돼지를 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 암컷 유전자 변형된 돼지와 교배하여 F1 자손을 생산하고, 그리고 F1 자손을 스크리닝하여 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인한다.
본 발명은 또한, SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지에 관계하고, 여기서 CD163 대립형질의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출하고, 이것은 3가지 방법 중에서 한 가지에 의해 생산된다. 첫 번째 이와 같은 방법은 적어도 하나의 불활성화된 SIGLEC1 대립형질을 갖는 유전자 변형된 돼지를 적어도 하나의 불활성화된 CD163 대립형질을 갖는 유전자 변형된 돼지와 교배하여 F1 자손을 생산하고, 그리고 F1 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화되고, 그리고 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인하는 것을 포함한다. 상기 방법은 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화되고, 그리고 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 서로에 교배하여 F2 자손을 생산하고, 그리고 F2 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인하는 것을 더욱 포함한다.
두 번째 이와 같은 방법은 SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지와 교배하여 F1 자손을 생산하고, F1 자손을 교배하여 F2 자손을 생산하고, 그리고 F2 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인하는 것을 포함한다.
세 번째 이와 같은 방법은 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질 및 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질 및 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 다른 유전자 변형된 돼지에 교배하여 F1 자손을 생산하고, 그리고 F1 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인하는 것을 포함한다.
본 발명은 또한, 전술한 유전자 변형된 돼지의 임의의 자손에 관계하고, 여기서: (1) SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화되고; (2) 적어도, CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화되고; (3) SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질 및 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화되고; 또는 (4) SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된다. CD163 유전자의 한쪽 또는 양쪽 대립형질이 불활성화된 이런 자손에서, 이러한 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다.
본 발명은 또한, SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 생산하기 위한 방법에 관계한다. 상기 방법은 돼지 난모세포를 탈핵하고; 난모세포를 공여자 돼지 섬유아세포 세포와 융합하고, 상기 섬유아세포 세포의 게놈은 적어도 하나의 불활성화된 SIGLEC1 대립형질을 포함하고; 그리고 난모세포를 활성화시켜 태아를 생산하는 것을 포함한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 생산하기 위한 방법에 관계하고, 여기서 CD163 대립형질의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다. 상기 방법은 돼지 난모세포를 탈핵하고; 난모세포를 공여자 돼지 섬유아세포 세포와 융합하고, 상기 섬유아세포 세포의 게놈은 적어도 하나의 불활성화된 CD163 대립형질을 포함하고; 그리고 난모세포를 활성화시켜 태아를 생산하는 것을 포함한다.
본 발명은 또한, SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 생산하기 위한 방법에 관계한다. 상기 방법은 적어도 하나의 불활성화된 SIGLEC1 대립형질을 갖는 암컷 유전자 변형된 돼지를 적어도 하나의 불활성화된 SIGLEC1 대립형질을 갖는 수컷 유전자 변형된 돼지와 교배하여 F1 자손을 생산하고, 그리고 F1 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인하는 것을 포함한다.
본 발명은 또한, CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 생산하기 위한 방법에 관계하고, 여기서 CD163 대립형질의 불활성화는 PRRSV에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다. 상기 방법은 적어도 하나의 불활성화된 CD163 대립형질을 갖는 암컷 유전자 변형된 돼지를 적어도 하나의 불활성화된 CD163 대립형질을 갖는 수컷 유전자 변형된 돼지와 교배하여 F1 자손을 생산하고, 그리고 F1 자손을 스크리닝하여 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 생산하기 위한 방법이고, 여기서 CD163 대립형질의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다. 상기 방법은 적어도 하나의 불활성화된 SIGLEC1 대립형질을 갖는 유전자 변형된 돼지를 적어도 하나의 불활성화된 CD163 대립형질을 갖는 유전자 변형된 돼지와 교배하여 F1 자손을 생산하고, 그리고 F1 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화되고, 그리고 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인하는 것을 포함한다. 상기 방법은 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화되고, 그리고 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 서로에 교배하여 F2 자손을 생산하고; 그리고 F2 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인하는 것을 더욱 포함한다.
본 발명은 또한, SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 생산하기 위한 다른 방법에 관계하고, 여기서 CD163 유전자의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다. 상기 방법은 SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지와 교배하여 F1 자손을 생산하고, F1 자손을 교배하여 F2 자손을 생산하고, 그리고 F2 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인하는 것을 포함한다.
본 발명은 또한, SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 생산하기 위한 또 다른 방법에 관계하고, 여기서 CD163 유전자의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다. 상기 방법은 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질 및 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질 및 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 다른 유전자 변형된 돼지에 교배하여 F1 자손을 생산하고, 그리고 F1 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인하는 것을 포함한다.
다른 양상에서, 본 발명은 이들 방법 중에서 한 가지에 의해 생산된 유전자 변형된 돼지의 자손에 관계하고, 여기서 SIGLEC1 유전자의 한쪽 또는 양쪽 대립형질이 불활성화되고 및/또는 여기서 CD163 유전자의 한쪽 또는 양쪽 대립형질이 불활성화되고, 여기서 CD163 대립형질의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다.
다른 목적과 특질은 부분적으로 명백하고, 그리고 부분적으로 하기에 언급된다.
도면의 간단한 설명
도 1은 시알로어드헤신 유전자의 구성 및 표적화 벡터 설계를 도시한다. 도 1A와 1B는 인간 (도 1A)과 생쥐 (도 1B) 시알로어드헤신 유전자가 각각, 21개의 엑손으로 구성되고, 그리고 대략 20 kb에 걸쳐 있다는 것을 보여주는 계통도이다. 도 1C는 엑손 2 (도 1C에서 제시된 엑손 2의 DNA 서열은 서열 번호: 7이고, 그리고 도 1C에 제시된 엑손 2에 의해 인코딩된 아미노산 서열은 서열 번호: 8이다)의 뮤린 돌연변이 분석을 도시한다. 이러한 돌연변이 분석은 리간드에 대한 시알로어드헤신의 결합을 공여하는 6개 아미노산 (상자/굵은 글자로 표시됨)을 드러냈다. 도 1D는 SIGLEC1의 엑손 1의 부분 및 엑손 2와 3을 종결 코돈으로 대체하는데 이용된 표적화 벡터 설계를 도시한다. 상기 벡터는 또한, PGK 프로모터에 의해 주동된 네오마이신 (neo) 선별 카세트를 포함하였다.
도 2는 표적화 벡터 설계, 시알로어드헤신 유전자의 구성, 그리고 변경된 시알로어드헤신 유전자의 구성을 도시한다.
도 3은 시알로어드헤신 유전자의 표적화를 확인하기 위한 PCR 스크리닝을 보여주는 겔의 사진이다.
도 4는 야생형과 표적화된 시알로어드헤신 대립형질 둘 모두의 동등한 존재를 확인하기 위한 PCR 스크리닝을 보여주는 겔의 사진이다.
도 5는 9개의 세포외 SRCR 도메인, 2개의 프롤린, 세린, 그리고 트레오닌 (PST)-풍부한 도메인, 막통과 영역 및 세포내 세포질 꼬리를 내포하는 야생형 CD163의 구조 도메인 구성을 도시한다 (왼쪽에). 유전자 변형된 CD163은 오른쪽에 도시된다. 구조 도메인 구성은 SRCR 도메인 5가 CD163 리간드 (CD163L)로부터 SRCR 도메인 8로 대체된 점을 제외하고, 동일하게 남아있다.
도 6은 CD163 표적화 벡터를 도시하는데, 여기서 상기 벡터의 팔은 자연 발생 또는 야생형 CD163과 동일한 서열을 갖는 DNA의 섹션이고, 따라서 상기 벡터가 세포 내에 이미 존재하는 CD163에 어닐링할 수 있도록 한다. CD163의 2개의 팔 사이에 위치하는 변형된 DNA는 이후, 상동성 재조합에 의해 세포의 DNA 내로 삽입될 수 있다.
정의
"녹아웃 돼지"는 유전자의 한쪽 또는 양쪽 대립형질의 기능이 예로써, 부분 또는 완전 유전자 결실에 의해 변경된 유전자 변형된 돼지이다. 유전자의 한쪽 대립형질이 녹아웃되면, 돼지는 상기 유전자 녹아웃에 대해 이형접합성이다; 양쪽 대립형질이 녹아웃되면, 돼지는 유전자 녹아웃에 대해 동형접합성이다.
용어 "공여자 세포"는 핵 또는 염색질 물질이 핵 이식에서 이용을 위해, 유래되는 세포를 지칭한다. 본원의 다른 곳에서 논의된 바와 같이, 핵 이식은 단지 공여자 세포로부터 분리된 바와 같은 핵 또는 염색질의 이전, 또는 이런 핵 또는 염색질 물질을 포함하는 전체 공여자 세포의 이전을 수반할 수 있다.
용어 "유전자 변형"은 유전자의 발현 또는 활성을 변경하는 유전자 서열 (코딩 서열과 비-코딩 서열, 예를 들면, 인트론, 프로모터 서열, 그리고 5'와 3'-비번역 서열 포함)에서 하나 또는 그 이상의 변경을 지칭한다. 이런 변형에는 예로써, 삽입 (가령, 이종기원성 서열, 예를 들면, 선별가능 마커, 및/또는 종결 신호의), 결실, 프레임 시프트 돌연변이, 넌센스 돌연변이, 미스센스 돌연변이, 점 돌연변이, 또는 이들의 조합이 포함된다.
용어 "수용자 세포"는 공여자 세포, 공여자 세포 핵, 또는 공여자 세포 염색질이 도입되는 세포를 지칭한다. 수용자 세포는 핵 이식에 앞서, 적절하게 탈핵된다. 수용자 세포의 실례에는 난모세포, 접합자, 그리고 2-세포 태아의 세포가 포함된다.
"작은 간섭 RNA" (siRNA)는 단백질 발현을 특이적으로 간섭하는 능력을 갖는 이중-가닥 RNA 분자를 지칭한다. siRNA는 일반적으로, 약 10 내지 약 30개 뉴클레오티드 길이를 갖는다. siRNA 분자의 길이는 siRNA 분자의 안티센스 가닥의 길이에 기초된다.
바람직한 구체예의 설명
본 발명은 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 의한 감염에 저항하는 유전자 변형된 돼지에 관계한다. PRRSV 감염력은 3가지 특이적 침입 매개인자로부터 기인한다: (1) 헤파란 황산염과의 최초 결합, (2) 시알로어드헤신 (SIGLEC1)에 의한 결합/내재화, 그리고 (3) CD163에 의한 상기 바이러스의 내재화/탈외피. 따라서 PRRSV와 SIGLEC1 및/또는 PRRSV와 CD163 사이에 상호작용의 예방은 숙주에서 감염을 확립하는 PRRSV의 능력 없음을 유발한다. 이와 같이, 본 발명은 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 및/또는 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지에 관계하고, 여기서 CD163 대립형질의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다. 이들 돼지는 또한, SIGLEC1 및/또는 CD163에 대한 돼지 녹아웃으로서 지칭될 수 있다.
본 발명은 표적화된 유전자 (SIGLEC1 및/또는 CD163)의 단지 한쪽 대립형질만 불활성화되고, 다른 대립형질은 영향을 받지 않고 남아있는 돼지를 포함한다. 본원에서 "이형접합성" 또는 "반접합성" 동물로서 지칭되는 이들 동물은 동형접합성 돌연변이체를 산출하기 위한 번식 접근법에서 이용될 수 있다. 본 발명에는 또한, 표적 유전자의 양쪽 대립형질이 동일한 또는 상이한 접근법에 의해 불활성화된 동형접합성 돌연변이체 돼지가 포함된다. 따라서 본 발명은 (1) SIGLEC1 유전자의 한쪽 대립형질이 불활성화된; (2) CD163 유전자의 한쪽 대립형질이 불활성화된; (3) SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된; (4) CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된; (5) SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 한쪽 대립형질이 불활성화된; (6) SIGLEC1 유전자의 한쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된; (7) SIGLEC1 유전자의 한쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 한쪽 대립형질이 불활성화된; 또는 (8) SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 포함한다. 이들 각 경우에서 및 본 출원의 전반적인 맥락에서, CD163 대립형질(들)의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다.
본 발명의 동물을 만들기 위해 수행된 유전자 표적화는 표적 유전자 서열의 파괴, 제거, 변형, 또는 대체에 의해 유전자 불활성화를 유발할 수 있다. 유전자 불활성화를 위한 방법은 당분야에 널리 공지되어 있다. 가령, 표적 유전자는 표적 유전자 내로 이종기원성 서열 (가령, 선별가능 마커 및/또는 종결 코돈)의 삽입, 유전자의 일부 또는 전체 유전자의 결실, 유전자의 변형 (가령, 프레임 시프트 돌연변이, 넌센스 돌연변이, 미스센스 돌연변이, 점 돌연변이, 다른 핵산 서열로 일부 유전자 또는 전체 유전자의 대체에 의한), 또는 이들의 임의의 조합에 의해 불활성화될 수 있다.
삽입된 서열은 표적화 구조체의 설계에 따라서, 유전자 내에서 이전에 존재하던 서열을 대체하거나 또는 이런 서열에 부가될 수 있다. 표적화 구조체의 설계는 유전자의 기능을 완전하게 녹아웃시키거나 또는 기능의 일부 감소된 수준을 유지하는 것이 바람직한 지에 따라서, 변경될 수 있다. SIGLEC1의 경우에, 기능의 완전한 녹아웃이 바람직하다. 제한 없는 실례로서, SIGLEC1 유전자는 예로써, 엑손 1의 부분 및 엑손 2와 3의 전부를 네오마이신 선별가능 카세트로 대체함으로써, 엑손 1의 부분 및 엑손 2와 3의 전부의 결실에 의해 녹아웃될 수 있다. 일부 구체예에서, 변형은 또한, 돌연변이되는 SIGLEC1 유전자의 서열의 어느 한쪽에서 LoxP 부위의 부가를 포함한다. 일부 경우에, 표적화 구조체는 삽입되는 서열에 접하는 loxP 부위 및 CRE 재조합효소 둘 모두를 내포할 수 있다. 다른 경우에, 2-벡터 시스템이 이용될 수 있는데, 여기서 표적화 구조체는 삽입되는 서열에 접하는 loxP 부위를 포함하고, 그리고 두 번째 벡터는 CRE 재조합효소를 인코딩하는 도입유전자를 포함한다. CRE 재조합효소에 대한 도입유전자는 이의 발현이 SIGLEC1 유전자를 특정 세포 계통에서 비-기능적으로 만들도록, 조직-특이적 프로모터의 영향 하에 놓일 수 있다. 유사하게, 항생제 선별가능 카세트는 Cre 재조합효소를 이용하여 후기에 결실될 수 있도록, loxP 부위와 접할 수 있다.
CD163의 경우에, CD163의 다른 기능이 최소한으로 영향을 받거나 또는 영향을 받지 않도록 하면서, PRRSV 결합 및/또는 탈외피에 관련된 기능만을 불활성화시키는 것이 바람직하다. 특정 이론에 한정됨 없이, 완전한 CD163 녹아웃은 헤모글로빈-합토글로빈 복합체의 결합과 내재화에서 CD163의 역할로 인하여, 생존할 수 없거나 또는 심각하게 약화될 수 있는 것으로 생각된다. 따라서 CD163은 다른 도메인이 영향을 받지 않도록 하면서, PRRSV 감염에서 선도적인 역할을 하는 것으로 이전에 밝혀진, CD163의 5번째 N-말단 스캐빈저 수용체 시스테인-풍부한 (SRCR) 도메인을 파괴함으로써 불활성화될 수 있다 (Van Gorp et al., 2010). SRCR 도메인 5는 예로써, 이러한 도메인의 구조를 변경하는 점 돌연변이를 도입함으로써 또는 이러한 도메인을 다른 도메인으로 교체함으로써 유전자 변형될 수 있다. 가령, SRCR 도메인 5는 CD163 리간드 (CD163L)로부터 SRCR 도메인 8로 대체될 수 있는데, 그 이유는 이러한 도메인 "교체 (swap)"가 배양된 세포에서 상대적인 PRRSV 감염력을 0%까지 감소시키는 것으로 밝혀졌기 때문이다 (Van Gorp et al 2010).
다른 접근법에서, 표적 유전자에 대한 코딩 서열은 변경되지 않거나 또는 최소한으로 변경되고, 그리고 오히려, 표적 유전자의 발현에 영향을 주는 서열, 예를 들면, 프로모터 서열이 표적화된다. 어떤 경우든, 표적화가 일어난 세포의 확인을 용이하게 하기 위해 선별가능 마커 삽입이 종종 바람직하다. 원하는 경우에, 이런 마커 또는 기타 삽입된 서열은 예로써, Cre-Lox 또는 유사한 시스템에 의해 나중에 제거될 수 있다.
표적화된 유전자 변형은 표적 유전자 (가령, SIGLEC1 또는 CD163) 또는 표적 유전자의 측면 영역과 상동성의 영역을 갖는 핵산 구조체를 이용하는데, 게놈 내로 이러한 구조체의 통합은 유전자의 서열을 변화시킴으로써 및/또는 유전자의 발현 수준을 변경함으로써 상기 유전자의 발현을 변경한다. 따라서 유전자를 변경하기 위하여, 표적화 구조체는 일반적으로, 3개의 주요 영역을 내포하도록 설계된다: (i) 표적화되는 좌위 (가령, SIGLEC1 또는 CD163 유전자, 또는 이의 측면 서열)에 상동성인 첫 번째 영역, (ii) 표적화된 좌위의 일부를 특정적으로 대체하거나 또는 표적화된 좌위 내로 삽입되는 이종기원성 폴리뉴클레오티드 서열 (가령, 선별가능 마커, 예를 들면, 항생제 내성 단백질을 인코딩)인 두 번째 영역, 그리고 (iii) 첫 번째 영역과 유사하게, 표적화된 좌위에 상동성이지만, 전형적으로 구조체의 첫 번째 영역과 인접하지 않는 세 번째 영역. 표적화 구조체 및 표적화된 야생형 좌위 사이에 상동성 재조합은 표적화 벡터 내에 구현된 상동성의 두 영역 사이에 임의의 좌위 서열의 결실, 그리고 이종기원성 서열 (가령, 선별가능 마커를 인코딩하는 이종기원성 서열)로 상기 서열의 대체, 또는 상기 서열 내로 이러한 이종기원성 서열의 삽입을 유발한다. 이런 표적화된 변형을 수행하기 위한 예시적인 구조체와 벡터는 실시예 1에서 설명된다; 하지만, 이런 접근법에 이용될 수 있는 다른 벡터는 당분야에 공지되어 있고 본 발명에서 이용을 위해 쉽게 적합될 수 있다.
상동성 재조합을 용이하게 하기 위해, 표적화 벡터의 첫 번째와 세 번째 영역(하기 참조)은 표적화되는 유전자 (또는 측면 영역)에 실질적인 서열 동일성을 나타내는 서열을 포함한다. 가령, 표적화 벡터의 첫 번째와 세 번째 영역은 표적화된 유전자 또는 측면 영역에 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 약 100% 동일한 서열을 가질 수 있다. 서열 동일성은 전형적으로, 디폴트 파라미터가 그 안에 명시된 BLAST® (Basic Local Alignment Search Tool) 또는 BLAST® 2를 이용하여 측정된다 (Altschul et al., J. Mol. Biol. 215:403-410, 1990; Tatiana et al., FEMS Microbiol. Lett. 174:247-250, 1999를 참조한다). 따라서 표적화된 유전자 좌위와 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 심지어 약 100% 서열 동일성을 갖는 서열이 상동성 재조합을 용이하게 하기 위해 본 발명에서 이용될 수 있다.
상동성의 두 영역 (즉, 전술한 첫 번째와 세 번째 영역)의 전체 크기는 예로써, 약 2 킬로베이스 (kb) 내지 약 25 kb (가령, 약 4 kb 내지 약 20 kb, 약 5 kb 내지 약 15 kb, 또는 약 6 kb 내지 약 10 kb)일 수 있다. 표적화된 좌위의 일부를 대체하는 또는 표적화된 좌위 내로 삽입되는 영역 (전술한 바와 같은 두 번째 영역)의 크기는 예로써, 약 0.5 kb 내지 약 5 kb (가령, 약 1 kb 내지 약 4 kb 또는 약 3 내지 약 4 kb)일 수 있다.
다양한 유형의 표적화 구조체 전달 방법이 이용될 수 있다. 인산칼슘 (calcium phosphate), 리포펙션 (lipofection), 전기천공 (electroporation), 그리고 핵 주입 (nuclear injection)을 비롯한 세포 형질감염 방법이 표적화 구조체를 전달하는데 이용될 수 있다. 유전자가 이용된 세포 유형에서 전사적으로 활성이면, 항생제 내성이 전사된 단위 내에서 재조합 사건을 갖는 세포에서만 관찰되도록, 프로모터 없는 선별가능 마커 전략이 이용될 수 있다. 대안으로, 유전자가 이용된 세포 유형에서 전사적으로 불활성이면, 유도성이거나, 조직-특이적이거나 또는 격리체 (insulator), 예를 들면, 매트릭스 부착 영역 (MARs)을 내포하는 프로모터가 이용될 수 있다.
대안으로, siRNA 기술이 SIGLEC1에 대한 전사체를 "침묵"시키는데 이용될 수 있다. 안티센스 기술은 당분야에 널리 공지되어 있다. 간단히 말하면, SIGLEC1의 센스 mRNA 서열에 상보적인 약 19 내지 약 29개 뉴클레오티드를 일반적으로 내포하는 뉴클레오티드 서열이 이용된다. 상보성의 정도는 일반적으로, 약 70% 내지 약 100%의 범위에서 변한다. 바람직하게는, 상보성은 약 80% 이상, 더욱 바람직하게는 약 90% 이상, 그리고 이보다 더욱 바람직하게는 약 95% 이상이다. siRNA로 표적화에 적합한 SIGLEC1 mRNA의 영역은 SIGLEC1 단백질의 생산을 예방함에 있어서 SIGLEC1 mRNA의 상이한 영역에 상보적이도록 설계된 여러 안티센스 서열의 효능을 비교함으로써 쉽게 결정될 수 있다. 이런 실험은 당분야에 공지된 임의의 기술에 의해 과도한 실험 없이 쉽게 수행될 수 있다.
siRNA 발현에 이용되는 벡터는 당분야에 널리 공지되어 있다. 벡터는 숙주 게놈 내로 통합되거나 또는 에피솜 형태로 유지되는 임의의 환형 또는 선형 길이의 DNA일 수 있다. 일반적으로, siRNA 발현 카세트가 DNA 이전 벡터, 예를 들면, 플라스미드, 또는 렌티바이러스, 아데노바이러스, 알파바이러스, 레트로바이러스 또는 기타 바이러스 벡터 내로 결찰될 수 있다. 예시적인 포유류 바이러스 벡터 시스템에는 아데노바이러스 벡터; 아데노-관련 타입 1 ("AAV-1") 또는 아데노-관련 타입 2 ("AAV-2") 바이러스 벡터; 간염 델타 벡터; 살아있는, 약독화된 델타 바이러스; 포진 바이러스 벡터; 알파바이러스 벡터; 또는 레트로바이러스 벡터 (렌티바이러스 벡터 포함)가 포함된다.
포유류 세포의 형질전환은 당분야에 공지된 표준 기술에 따라 수행될 수 있다. 외래 뉴클레오티드 서열을 숙주 세포 내로 도입하기 위한 임의의 널리-공지된 절차가 그들이 적어도 siRNA 구조체를 숙주 세포 내로 성공적으로 도입하기만 하면, 이용될 수 있다. 이들 절차는 바이러스 형질도입 (가령, 이전 단락에서 열거된 임의의 바이러스 벡터의 이용에 의해, 예를 들면, 선택적으로, 감염 효율을 증강시키기 위한 폴리브렌의 존재에서 레트로바이러스 감염에 의해), 인산칼슘 형질감염, 전기천공, 바이오리스틱 입자 전달 시스템 (즉, 유전자 총), 리포좀, 미세주입, 그리고 클로닝된 게놈 DNA, cDNA, 합성 DNA 또는 기타 외래 유전자 물질을 숙주 세포 내로 도입하기 위한 임의의 다른 공지된 방법의 이용을 포함한다. 본 발명에서, SIGLEC1에 지향된 siRNA는 공여자 돼지 섬유아세포 세포 내로 도입되고, 상기 세포는 차후에, 본 발명의 유전자도입에 의해 변형된 돼지를 생산하는데 이용된다.
본 발명의 유전자도입 동물은 하기의 일반적인 체세포 핵 이식 절차를 이용하여 만들어질 수 있다. 간단히 말하면, 돼지 체세포 (가령, 태아 섬유아세포)의 게놈은 공여자 세포를 창출하기 위해, 전술한 바와 같은 유전자 표적화에 의해 유전자 변형된다. 이런 유전자 변형된 공여자 세포의 핵 (또는 핵을 포함하는 전체 공여자 세포)은 이후, 수용자 세포, 예를 들면, 탈핵된 난모세포 내로 이전된다. 공여자 세포가 탈핵된 난모세포와 융합될 수 있고, 또는 공여자 핵 또는 공여자 세포 그 자체가 수용자 세포 내로 주입되거나 또는 난모세포 막에 인접한 난황주위간극 (perivitelline space) 내로 주입될 수 있다.
따라서 표적 유전자가 표적화된 (전술한 바와 같이, 한쪽 또는 양쪽 대립형질) 체세포를 획득한 직후에, 핵 이식이 수행될 수 있다. 선택적으로, 유전자 변형된 공여자 세포는 핵 이식에 앞서 냉동 보존될 수 있다. 이용될 수 있는 수용자 세포에는 난모세포, 수정된 접합자, 또는 2-세포 태아의 세포가 포함되는데, 이들 모두 탈핵되거나 또는 탈핵되지 않을 수 있다.
수용자 난모세포는 당분야에 공지된 방법을 이용하여 획득되거나 또는 상업적 공급원 (가령, BoMed Inc., Madison, Wis.)으로부터 구입될 수 있다. 난모세포는 "어린 암퇘지 (gilt)", 새끼를 낳은 적이 없는 암컷 돼지, 또는 "암퇘지 (sow)", 이전에 새끼를 낳은 적이 있는 암컷 돼지로부터 획득될 수 있다.
따라서 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지는 돼지 난모세포를 탈핵하고; 난모세포를 공여자 돼지 섬유아세포 세포와 융합하고, 상기 섬유아세포 세포의 게놈은 적어도 하나의 불활성화된 SIGLEC1 대립형질을 포함하고; 그리고 난모세포를 활성화시켜 태아를 생산함으로써 생산될 수 있다. 유사하게, CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지는 돼지 난모세포를 탈핵하고; 난모세포를 공여자 돼지 섬유아세포 세포와 융합하고, 상기 섬유아세포 세포의 게놈은 적어도 하나의 불활성화된 CD163 대립형질을 포함하고; 그리고 난모세포를 활성화시켜 태아를 생산함으로써 생산될 수 있고, 여기서 CD163 대립형질의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다. 양쪽 방법은 태아를 대리모 돼지의 생식관 내로 이전하는 단계를 더욱 포함할 수 있고, 여기서 대리모 돼지는 발정을 시작하지만 배란을 아직 완결하지 못하고; 그리고 여기서 태아의 임신과 만기 분만은 게놈이 적어도 하나의 불활성화된 SIGLEC1 및/또는 CD163 대립형질을 포함하는 유전자 변형된 돼지를 생산한다. 본 발명은 또한, SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 및/또는 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 이런 유전자 변형된 돼지의 자손에 관계하고, 여기서 CD163 대립형질의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다.
돼지 난모세포를 탈핵하기 위한 방법은 당분야에 공지되어 있고, 그리고 탈핵은 임의의 표준 방법에 의해 달성될 수 있다. 가령, 난모세포를 탈핵하는 것은 극미조작 배지에서 마이크로피펫으로 달성될 수 있다.
공여자 핵을 내포하는 난모세포를 형성하기 위한, 공여자 돼지 세포로부터 막-결합된 핵의 탈핵된 수용자 돼지 난모세포 내로의 도입은 공여자 포유류 세포로부터 막-결합된 핵의 막을 탈핵된 수용자 포유류 난모세포의 막과 함께 융합하여 공여자 포유류 세포로부터 핵을 내포하는 난모세포를 형성함으로써 수행될 수 있다. 대안으로, 이런 도입은 포유류 공여자 세포로부터 막-결합된 핵을 탈핵된 수용자 포유류 난모세포 내로 미세주입하여 공여자 포유류 세포로부터 핵을 내포하는 난모세포를 형성함으로써 수행될 수 있다. 가령, 공여자 세포 (또는 핵)은 탈핵된 수용자 난모세포의 투명대 (zona pellucida) 아래 공간 내로 또는 난황주위간극 내로 도입되고, 그리고 차후에, 세포질 내에 공여자 핵을 내포하는 난모세포를 생산하기 위한 막 융합이 수행될 수 있다. 당업자에게 공지된, 공여자 핵 물질을 탈핵된 수용자 포유류 난모세포 내로 도입하는 모든 수단이 본원에서 개시된 방법에서 유용하다.
가령, 융합 단계는 융합 배지에서 수행될 수 있다. 대안으로, 불활성화된 바이러스 또는 융합생성제 (fuseogenic agent), 예를 들면, 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)이 융합을 촉진하는데 이용될 수 있다. 예로써, 바이러스의 이용에 대해 Graham (1969) Wistar Inst. Symp. Monogr. 9:19-33, 그리고 McGrath et al. (1983) Science 220:1300-1302를 참조한다; 화학적으로 유도된 세포 융합에 대해, Fisher et al. (1981) Tech. Cell. Physiol. 1:1-36을 참조한다; 그리고 전기적으로 유도된 세포 융합에 대해, Berg (1982) Bioelectrochem. Bioenerg. 9:223-228, 그리고 Robl et al. (1987) J. Anim. Sci. 64:642-647을 참조한다.
그 내용이 본원에 참고문헌으로 편입되는 US 6,211,429 B1은 활성화된 난모세포의 시험관내와 생체내 발달을 위한 방법을 설명한다. 용어 "활성화된" 또는 "활성화"는 난모세포-조절제 및 환원제로 처리 후, 적어도 전핵 시기, 또는 그 이상까지 발달하는 수정되지 않은 난모세포의 능력을 지칭한다. 일반적으로 말하면, 전핵 시기는 이런 처리 후 약 3 내지 7시간 시점에 달성된다. 용어 "난모세포-조절제"는 난모세포 상에서 또는 내에서 기질, 예를 들면, 티올 (-SH) 기 (이것은 단백질 티올 기일 수 있다)와 반응할 수 있는 작용제를 지칭한다; 이러한 반응의 효과는 US 6,211,429 B1에서 개시된 방법에 따라, 환원제로 난모세포의 처리가 뒤따를 때, 포유류 난모세포의 활성화를 유발한다.
―SH 또는 난모세포-조절제, 예를 들면, 티메로살 및 ―SH 환원제, 예를 들면, 디티오트레이톨의 병용은 포유류 난모세포의 완전한 활성화를 유도할 수 있다. 환원제, 예를 들면, DTT로 처리 직전에 티메로살로 짧은 처리와 단지 단일 칼슘의 커플링이 활성화를 달성하는데 특히 효과적이다. 티메로살은 포유류 난모세포에서 일련의 Ca2+ 스파이크를 유인하고, 이것은 환원제, 예를 들면, DTT와 함께 배양이 뒤따를 때, 전핵 형성을 자극할 수 있다. 따라서 티메로살이 씻겨 나간 이후, DTT가 티메로살의 작용을 반전시키기 위해 첨가되고, 그 이후에 이를 씻어 내어 태아가 발달을 계속할 수 있도록 한다. 합동된 티메로살/DTT 처리는 또한, 겉질 과립 세포외유출, 투명대의 차후 경화, 그리고 활성화된 난모세포의 배반포 시기까지 발달을 유도한다.
티메로살 이외에, 다른 난모세포-조절제, 예를 들면, t-부틸 히드로과산화물; 티오우레아; 페닐에프린; N-알킬말레이미드, 예를 들면, N-에틸말레이미드; 산화된 글루타티온; 알파-할로산, 예를 들면, 요오드아세테이트, 클로로아세테이트, 그리고 브로모아세테이트; 요오드아세트아미드; p-머큐리벤조에이트; p-클로로머큐리벤조에이트; 5,5'-디티오비스(2-니트로벤조산) (DTNB); (2-트리메틸암모늄)에틸메탄티오설포네이트 (MTSET); 그리고 (2-설포네이토에틸)메탄티오설포네이트 (MTSES)가 이용될 수 있다. 유용한 환원제, 예를 들면, 티올 (-SH) 기 환원제에는 DTT 이외에, 디티오에리트리톨 (DTE); 베타-메르캅토에탄올; 시스테인; 환원된 글루타티온; 환원된 티오우레아; 티오글리콜레이트; 그리고 아스코르브산이 포함되지만 이들에 국한되지 않는다.
난모세포가 난모세포-조절제와 접촉되는 기간은 환원제로 처리가 뒤따를 때, 난모세포의 활성화를 유발하는데 효과적인 기간이다. 이런 기간은 약 5분 내지 약 20분, 바람직하게는 약 5분 내지 약 15분, 또는 더욱 바람직하게는 약 5분 내지 약 12분의 범위 내에 있을 수 있다. 난모세포가 환원제와 접촉되는 기간은 난모세포-조절제로 처리가 선행할 때, 난모세포의 활성화를 유발할 만큼 충분히 길다. 이런 기간은 약 5분 내지 약 1시간, 바람직하게는 약 10분 내지 약 45분, 더욱 바람직하게는 약 20분 내지 약 40분, 그리고 이보다 더욱 바람직하게는 약 30분의 범위 내에 있을 수 있다.
난모세포-조절제와의 접촉 이후에, 탈핵된 난모세포를 환원제와 접촉시키는 것은 실질적으로 즉시 일어나거나, 또는 난모세포-조절제에 난모세포의 노출 후 약 5초 내지 약 5분 범위의 시간 간격 내에 일어날 수 있다. 난모세포-조절제-처리된 난모세포는 임의의 중간 세척 단계 없이, 환원제를 내포하는 배지 내로 이전될 수 있다. 대안으로, 난모세포-조절제-처리된 난모세포는 난모세포를 환원제-내포 배지에서 배양하기에 앞서, 난모세포-조절제를 실질적으로 제거하기 위해 조절 또는 환원제-내포 배지에서 세척될 수 있다. 다른 대안으로서, 환원제는 난모세포가 난모세포-조절제-내포 배지 내에 여전히 존재하는 동안, 난모세포에 직접 첨가될 수 있다.
대안으로, 난모세포 활성화는 또한, 칼슘을 필요로 하지 않는 다수의 다른 화학 처리, 예를 들면, 단백질 키나아제 저해 (Mayes et al. (1995) Biol. Reprod. 53:270-275), 또는 단백질 합성의 저해 (Nussbaum et al. (1995) Mol. Reprod. Dev. 41:70-75)로 달성될 수 있다.
활성화 후, 난모세포는 전형적으로, 시험관내에서 짧은 기간 동안 배양된다. 결과의 태아는 이후, 대리모 암컷 내로 이전되고, 그리고 태아의 발달이 대리모에서 진행된다. 가령, 이들 태아는 약 1주 동안 배양되고, 그리고 이후, 대리모의 생식관에 외과적으로 또는 비-외과적으로 이전될 수 있다. 이들 태아는 대리모의 난소채를 통해 난관 내로 이전될 수 있다. 대안으로, 이들 태아는 난관의 벽을 침투하는 카테터를 이용함으로써 대리모의 난관 내로 이전될 수 있다. 태아를 이전하는 다른 방법은 배반포 시기 때까지 이들을 배양하고, 그 이후에 대리모 돼지의 생식관 내로 도입하는 것을 수반한다. 이들 방법은 당분야에 널리 공지되어 있고, 그리고 본 발명의 유전자 변형된 돼지를 생산하는데 쉽게 적용될 수 있다.
유전자 변형된 돼지 및 기타 대형 동물을 만들기 위한 추가의 방법은 당분야에 공지되어 있고, 그리고 본 발명에서 이용될 수 있다 (예로써, US 2005/0120400 A1; U.S. Pat. No. 5,995,577; WO 95/16670; WO 96/07732; WO 97/00669; WO 97 00668; WO 2005/104835; Lai et al., Reproductive Biology and Endocrinology 1:82, 2003; Hao et al., Transgenic Res. 15:739-750, 2006; Li et al., Biology of Reproduction 75:226-230, 2006; Lai et al., Nature Biotechnology 24(4):435-436, 2006; Lai et al., Methods in Molecular Biology 254(2):149-163, 2004; Lai et al., Cloning and Stem Cells 5(4):233-241, 2003; Park et al., Animal Biotechnology 12(2):173-181, 2001; Lai et al., Science 295:1089-1092, 2002; Park et al., Biology of Reproduction 65:1681-1685, 2001을 참조한다; 이들 각각의 내용은 본원에 참고문헌으로 편입된다).
유전자 변형된 돼지를 생산하기 위한 다른 가능한 방법은 체세포 내로 뉴클레아제 (아연-핑거 뉴클레아제, 또는 관심되는 유전자를 표적으로 하는 Tal 뉴클레아제)의 주입 또는 형질도입, 그 이후에 체세포 핵 이식 및 대리모 내로 태아의 이전을 포함한다. 이에 더하여, 정자- 또는 세포질내 정자 주입 (ICSI)-매개된 유전자 변형 역시 이용될 수 있다. 간단히 말하면, ICSI-매개된 변형에서, 표적화 구조체는 정자와 혼합되고, 그리고 둘 모두 난모세포 내로 주입된다. 정자-매개된 변형에서, 구조체는 정자와 혼합되고, 그리고 체외 수정 (IVF) 또는 정액 주입이 대리모를 임신시키는데 이용된다. 당업자는 이들 방법을 본 발명의 녹아웃 돼지의 생산에 쉽게 맞춤할 수 있다. 돼지에 대해 완전히 개발된 것은 아니지만, 생쥐에 대해 개발된 태아 줄기 세포 기술, 또는 유도된 만능 세포가 유전자 변형되고, 그리고 체세포 핵 이식 또는 키메라 동물의 생산을 위한 공여자 세포로서 이용될 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 본 발명은 또한, (1) SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지, (2) CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지, 여기서 CD163 대립형질의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출하고, 또는 (3) SIGLEC1의 양쪽 대립형질 및 CD163의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지에 관계한다. 유전자 불활성화에 대해 동형접합성인 유전자 변형된 돼지는 유전자 불활성화에 대해 이형접합성 돼지를 교배하고, 그리고 자손을 스크리닝하여 유전자(들)의 불활성화에 대해 동형접합성인 동물을 확인함으로써 생산될 수 있다. 본 발명은 또한, SIGLEC1 유전자의 한쪽 또는 양쪽 대립형질이 불활성화된 및/또는 CD163 유전자의 한쪽 또는 양쪽 대립형질이 불활성화된 이런 유전자 변형된 돼지의 자손에 관계하고, 여기서 CD163 대립형질의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다.
따라서 본 발명은 SIGLEC1의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 암컷 유전자 변형된 돼지를 SIGLEC1의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 수컷 유전자 변형된 돼지와 교배하여 F1 자손을 생산하고; 그리고 F1 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인함으로써, SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 생산하기 위한 방법에 관계한다. 유사하게, 본 발명은 CD163의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 암컷 유전자 변형된 돼지를 CD163의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 수컷 유전자 변형된 돼지와 교배하여 F1 자손을 생산하고; 그리고 F1 자손을 스크리닝하여 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인함으로써, CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 생산하기 위한 방법에 관계한다.
본 발명은 또한, SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 생산하기 위한 방법을 제시한다. 이와 같은 한 가지 방법은 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지와 교배하여 F1 자손을 생산하고; F1 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화되고, 그리고 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인하고; SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화되고, 그리고 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 서로에 교배하여 F2 자손을 생산하고; 그리고 F2 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인하는 것을 포함한다.
SIGLEC1의 적어도 하나의 대립형질 및/또는 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 생산하기 위한 방법은 전술한 섹션에서 개시된다. 자손의 스크리닝은 당분야에서 관례에 따라, 예를 들면, PCR 또는 서던 블롯팅을 이용함으로써 수행될 수 있다.
SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 생산하기 위한 다른 방법은 SIGLEC1 불활성화에 대해 동형접합성 유전자 변형된 돼지를 CD163 불활성화에 대해 동형접합성 유전자 변형된 돼지와 교배하여 F1 자손을 생산하고, F1 자손을 교배하여 F2 자손을 생산하고, 그리고 F2 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1과 CD163 불활성화 둘 모두에 대해 동형접합성 동물을 확인하는 것을 포함한다.
SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 생산하기 위한 또 다른 방법은 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질 및 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 SIGLEC1 유전자의 적어도 하나의 대립형질 및 CD163 유전자의 적어도 하나의 대립형질이 불활성화된 다른 유전자 변형된 돼지에 교배하여 F1 자손을 생산하고; 그리고 F1 자손을 스크리닝하여 SIGLEC1 유전자의 양쪽 대립형질 및 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지를 확인하는 것을 포함한다.
본 발명은 또한, 이들 방법 중에서 한 가지에 의해 생산된 유전자 변형된 돼지의 자손에 관계하고, 여기서 SIGLEC1 유전자의 한쪽 또는 양쪽 대립형질이 불활성화되고 및/또는 여기서 CD163 유전자의 한쪽 또는 양쪽 대립형질이 불활성화되고, 여기서 CD163 유전자의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다.
이형접합성 동물을 수반하는 번식 접근법에 의해 획득가능할 뿐만 아니라, 동형접합성 돌연변이체 동물 역시 한쪽 대립형질에서 돌연변이를 포함하는 세포 (가령, 태아 섬유아세포), 예를 들면, 상기 요약된 방법을 이용하여 생산된 동물로부터 획득된 세포가 나머지 대립형질의 변형을 달성하기 위한 상동성 재조합에 의한 유전자 표적화에 종속되는 접근법을 이용하여 획득될 수 있다. 결과의 공여자 세포는 이후, 수용자 세포, 예를 들면, 탈핵된 난모세포 내로 핵 이식을 위한 변형된 핵의 공급원으로서 이용되어, 동형접합성 돌연변이체 태아의 형성으로 이어지고, 이것은 대리모 암컷 내로 착상될 때, 동형접합성 돌연변이체 동물로 발달한다. SIGLEC1 및/또는 cD163 유전자(들)의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형된 돼지는 또한, 아연 핑거 뉴클레아제 또는 Tal 뉴클레아제 (이것은 유전자의 양쪽 대립형질을 동시에 표적으로 할 수 있다)를 체세포 내로 주입하거나 형질도입하고, 그 이후에 이런 돼지를 생산하기 위한 체세포 핵 이식 (SCNT) 및 대리모 내로 배 이식에 의해 생산될 수 있다. 본 발명은 또한, SIGLEC1 유전자의 한쪽 또는 양쪽 대립형질이 불활성화된 및/또는 CD163 유전자의 한쪽 또는 양쪽 대립형질이 불활성화된 이런 유전자 변형된 돼지의 자손에 관계하고, 여기서 CD163 유전자의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다.
본 발명이 상세하게 설명되었기 때문에, 첨부된 청구항에서 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 변형과 변이가 가능하다는 것은 명백할 것이다.
실시예
하기의 무제한적 실시예는 본 발명을 더욱 예증하기 위해 제공된다.
실시예 1
SIGLEC1 유전자의 변형
시알로어드헤신 유전자를 제거하는데 이용된 접근법은 단백질 코딩 엑손을 제거하고 시알로어드헤신 유전자의 나머지 코딩 서열에서 조발성 중지를 도입하는 상동성 재조합을 활용하였다. 돼지 시알로어드헤신 유전자 (SIGLEC1, NCBI 참고 서열 NM_214346)은 5,193개 염기의 mRNA 전사체로부터 210-kDa 단백질을 인코딩한다 (Vanderheijden et al. 2003). 시알로어드헤신 유전자 (Genbank 수탁 번호 CU467609) 주변의 영역으로부터 돼지 게놈 서열이 표적화 구조체의 산출을 위한 고성능 PCR [AccuTaq (Invitrogen)]에 의해 게놈 단편을 증폭하기 위한 올리고뉴클레오티드를 산출하는데 이용되었다. 한 단편 ('상부 팔')은 첫 번째 코딩 엑손 및 번역 개시로부터 상류에 3304개 bp를 포함하였다. 두 번째 ('하부 팔') 단편은 4753개 bp 길이를 갖고, 그리고 세 번째 코딩 엑손의 하류에 인트론의 대부분을 포함하고 6번째 인트론 (4번째, 5번째와 6번째 코딩 엑손 포함) 내로 확장되었다. 생쥐와 인간 시알로어드헤신 게놈 서열과의 비교에 기초하여, 돼지 시알로어드헤신 유전자는 21개의 엑손 (도 1A, 1B)으로 구성되는 것으로 예측되었다. 엑손 2는 돼지, 생쥐, 그리고 인간 사이에 보존된다. 엑손 2의 아미노산 정렬은 시알산 결합 활성과 연관되는 것으로 알려져 있는 생쥐 시알로어드헤신에서 6개 아미노산이 돼지 시알로어드헤신에서 보존된다는 것을 드러냈다 (도 1C). 최초 표적화 전략은 시알로어드헤신 유전자에서 변경을 창출하는데 집중하였고, 따라서 어떤 기능적 단백질도 돌연변이된 유전자로부터 획득될 것으로 기대되지 않았다. 다른 불활성화 전략은 시알로어드헤신 유전자의 엑손 2 내에 선별된 잔기의 표적화된 변형, 또는 PRRS 바이러스 결합을 배제하기 위한 예측된 방식으로 면역글로불린 도메인의 변경 (아마도, 그들의 순서를 변화시킴으로써 또는 이들을 다른 종으로부터 필적하는 도메인 대신에 이용함으로써)을 포함할 수 있다. 추가의 변형은 바람직하면 유도성 또는 조직-특이적 제거를 허용하기 위한, 네오마이신 카세트 또는 면역글로불린-유사 도메인 중의 하나와 loxP 부위의 측면 접함 (flanking)을 포함할 수 있다.
현재의 유전자 파괴에서, 엑손 1의 부분 및 엑손 2와 3의 전부는 대체-유형 벡터 (도 1D)를 이용함으로써 네오마이신 선별가능 카세트로 대체되었다 (Mansour et al. 1988). 이러한 플라스미드 구조체에서, 포스포글리세롤 키나아제 (PGK) 프로모터가 형질감염된 콜로니의 양성 선별을 허용하도록 네오마이신 카세트의 발현을 주동하는데 이용되었다.
공여자 세포 제조
임신 35일자로부터 수컷 태아 섬유아세포 일차 세포주는 큰 상업적 흰 돼지 (Landrace)로부터 분리되었다. 이들 세포는 5 mM 글루타민, 중탄산나트륨 (3.7 g/L), 페니실린-스트렙토마이신 및 1 g/L d-글루코오스를 내포하고, 그리고 15% Hyclone의 우 태아 혈청, 10 μg/ml 젠타마이신, 그리고 2.5 ng/ml 염기성 섬유아세포 성장 인자 (Sigma)로 보충된 Dulbeco의 변형된 Eagles 배지 (DMEM)에서 배양되고 80% 합류 (confluence)까지 48시간 동안 성장되었다. 형질감염 4시간 전에, 배지가 제거되고 새로운 배지로 교체되었다. 섬유아세포 세포는 10 ml의 인산염 완충된 식염수 (DPBS; Invitrogen)로 세척되고 1 ml의 0.05% 트립신-EDTA (Invitrogen)로 75 cm2 플라스크에서 들어내졌다. 이들 세포는 DMEM에서 재현탁되고 600xg에서 10분 동안 원심분리에 의해 수집되었다. 이들 세포는 Opti-MEM (Invitrogen)으로 세척되고 600xg에서 10분 동안 다시 한 번 원심분리되었다. 사이토솔트 (Cytosalt) (75% 사이토솔트 [120 mM KCl, 0.15 mM CaCl2, 10 mM K2HPO4; pH 7.6, 5 mM MgCl2]) 및 25% Opti-Mem이 펠릿을 재현탁하는데 이용되었다 (van den Hoff et al. 1992). 이들 세포는 혈구계산기로 계산되고 ml당 1 x 106 세포로 조정되었다. 이들 세포의 전기천공은 1x106 세포/ml로 구성되는 200 μl의 형질감염 배지에서 4 μg의 단일 가닥 표적화 DNA (열 변성에 의해 달성됨)로 수행되었다. 이들 세포는 250V의 3번의 1 msec 펄스를 이용함으로써 BTX ECM 2001 세포 전기 조작기에서 전기천공되었다. 전기천공된 세포는 13 cm 평판마다 10,000개 세포로 DMEM/FBS/FGF에서 희석되었다. 전기천공된 세포는 선택압 (selective pressure) 없이 하룻밤 동안 배양되었다. 다음 날, 배지가 G418 (0.6 mg/ml)을 내포하는 배양 배지로 대체되었다. 10일간 선별 후, G418-내성 콜로니는 분리되고 확장을 위해 24-웰 평판으로 이전되었다. 24-웰 평판에서 성장 후, 이들 세포는 6-웰 평판으로 분할되었다 (~ 절반이 게놈 DNA 분리에 이용되었다). 시알로어드헤신 유전자의 표적화가 성공적인 지를 결정하기 위해 PCR이 이용되었다. 상기 반응은 표적화 팔의 영역을 벗어나는 시알로어드헤신 좌위에서 게놈 DNA에 어닐링된 것들과 대합된 포스포글루코키나아제 (phosphoglucokinase, PGK) 카세트 (이것은 Neo를 포함한다)에서 어닐링된 올리고뉴클레오티드를 이용하였다 (도 2 참조). 양쪽 '팔'의 성공적인 표적화가 이러한 방식으로 평가되었다. 표적화된 섬유아세포 클론 (4-18)이 확인되었고, 그리고 배양 중인 세포 중에서 일부가 핵 이식에 이용되고 (하기 참조), 반면 다른 세포는 미래 이용을 위해 냉동되었다. 성공적인 표적화의 추가적인 확증을 제공하기 위해 상동성 재조합의 서던 블롯 검증이 이용되었다.
난모세포의 수집 및 시험관내 성숙 (IVM)
돼지 난모세포는 ART Inc (Madison, WI)로부터 구입되고 제공업체의 지시에 따라 성숙되었다. 42-44시간의 시험관내 성숙 후, 이들 난모세포는 0.5 mg/ml 히알루로니다아제에서 부드러운 와동에 의해 그들의 난구 세포가 벗겨졌다. 난구 세포의 제거 후, 우수한 형태학과 가시적 극체를 갖는 난모세포 (중기 II)가 선별되고 핵 이식 때까지 38.5℃에서 극미조작 배지 내에 유지되었다.
체세포 핵 이식, 핵 이식 복합 난모세포의 융합/활성화, 그리고 시험관내 발달 배양
현미경 하에, 난구-없는 난모세포가 7.5 μg/mL 시토칼라신 B로 보충되고 미네랄 오일로 덮인 몇 방울의 극미조작 배지 내에서 홀딩 마이크로피펫으로 유지되었다. 투명대는 첫 번째 극체 인근에서 가는 유리 주입 마이크로피펫으로 침투되고, 그리고 아마도 중기-II 염색체를 내포하는 첫 번째 극체와 인접 세포질은 피펫 내로 흡출되고, 상기 피펫은 잡아 당겨지고, 그리고 내용물이 폐기되었다. 부드러운 표면을 갖는 단일의 둥글고 투명한 공여자 세포가 선별되고, 그리고 난모세포 막에 인접한 난황주위간극 내로 이전되었다 (Lai et al. 2006; Lai et al. 2002).
핵 이식 복합체 (난모세포 + 섬유아세포)는 낮은 칼슘 농도를 갖는 융합 배지 (0.3 M 만니톨, 0.1 mM CaCl2ㆍ2H2O, 0.1 mM MgCl2ㆍ6H2O 및 0.5 mM HEPES)에서 융합되었다. 융합된 난모세포는 이후, 어둠에서 10분 동안 200 μM 티메로살로 처리에 의해 활성화되고, 그 이후에 씻기고 8 mM 디티오트레이톨 (DTT)로 30분 동안 처리되었다; 이들 난모세포는 이후, DTT를 제거하기 위해 다시 한 번 씻겼다 (Mach
Figure pat00001
ty and Prather 2001; Machaty et al. 1997). 융합/활성화 이후에, 이들 난모세포는 4 mg/mL의 BSA로 보충된 돼지 접합자 배지 3 (PZM3)으로 3회 세척되고 (Im et al. 2004), 그리고 38.5℃에서 5% O2, 90% N2와 5% CO2의 습한 대기 하에 30분 동안 배양되었다. 성공적으로 융합된 복합체는 대리모에 외과적 배 이식 때까지, 15-21시간 동안 배양되었다.
대리모 준비, 배 이식, 임신 진단과 출산
대리모 어린 암퇘지는 발정 주기 (estrous cycle)의 시기에 의존한 계획을 이용하여, 사료 내로 혼합된 18-20 mg REGU-MATE (알트레노게스트 0.22% 용액) (Intervet, Millsboro, DE)를 14일 동안 투여함으로써 동조되었다. 최후 REGU-MATE 처리 (105시간) 후, 발정을 유도하기 위해 1000 단위의 hCG의 IM 주입이 제공되었다. 적절한 일자에서 자연적인 주기를 갖는 다른 대리모 역시 대리모 풀에 포함되었다. 대리모는 (0일자)에 또는 그 다음날에, 승가허용발정이 이용되었다 (Lai et al. 2002). 이들 대리모는 무균으로 준비되고, 그리고 생식관을 노출하기 위해 배의 복부 절개 (caudal ventral incision)가 만들어졌다. 태아는 난소채를 통해 난관 내로 이전되었다. 대리모는 대략 30일자에 복부 초음파 검사에 의해 임신에 대해 조사되고, 그리고 이후, 임신 때까지 주 1회 조사되었다. 돼지는 일반적으로, 임신 114일자에 출산한다.
태아 섬유아세포 세포의 형질감염과 스크리닝 후, 후보 공여자 세포가 확인되고 체세포 핵 이식 (SCNT)에 이용되었다. 666개의 SCNT 태아가 두 대리모에 이전되었다. 1마리는 임신 115일자에 6마리의 정상 수컷 돼지 새끼를 출산하고, 그리고 다른 대리모는 임신 117일자에 제왕절개에 의해 2마리의 정상 수컷 돼지 새끼를 출산하였다 (표 1에 제시됨).
SIGLEC1 +/- 수컷 공여자 세포의 이용으로부터 배 이식 결과.
일자 대리모 유전형 이식 # 결과
9/23/2010 O963 SIGLEC1 +/- ♂ 388 1/16/2011에 6마리 정상 수컷 돼지 새끼 출산
9/24/2010 O962 SIGLEC1 +/- ♂ 278 1/18/2011에 제왕절개에 의해 2마리 정상 수컷 돼지 새끼 출산
도 2는 시알로어드헤신 (SIGLEC1) 유전자, 표적화 벡터 및 예상된 재조합 유전형의 구성을 도시한다. 도 2의 위쪽 패널은 상동성 재조합에 이용된 표적화 구조체를 도시한다. 전술한 바와 같이, 표적화 구조체를 창출하는데 이용된 '상부' DNA 단편은 엑손 1의 상류에 ~3.5 kb를 내포하고 엑손 1의 부분 (개시 코돈 후)을 포함하였다. '하부' DNA 단편은 인트론 3 내에서 시작하고 엑손 4, 5, 6 및 엑손 7의 일부를 포함하였다. 엑손 1의 대부분 및 엑손 2 & 3 전부는 네오마이신 (neo) 카세트로 치환되었다; 티미딘 키나아제 (TK) 카세트는 필요하면, 음성 선별가능 마커로서 이용을 위한 하부 팔의 직하류에서 이용가능하였다. 도 2의 아래쪽 패널은 상동성 재조합 이후에, 돌연변이된 시알로어드헤신 유전자를 예시한다. 화살표는 표적화된 세포주와 클로닝된 돼지의 PCR-기초된 스크리닝에 이용되는 올리고뉴클레오티드 결합 부위를 표시한다. 상부와 하부 팔에 의한 표적화는 각각, 프라이머 "상부 시알로 표적화 C"와 "PGK 폴리A 후방" (서열 번호: 1과 3), 그리고 "PGK 프로모터 전방"과 "7Rw1" (서열 번호: 4와 6)을 표시하는 화살표에 의해 제시된 바와 같은 올리고뉴클레오티드 어닐링에 의해 수행되었다. 이들 올리고뉴클레오티드 서열은 하기 표 2에 열거된다. 추가의 검사 PCR은 제거된 영역/Neo 카세트에 접하는 올리고뉴클레오티드 (프라이머 "엑손 1 단부 ck"과 "인트론 3 ck 후방" (각각, 서열 번호: 2와 5))를 활용하였다. 파괴된 대립형질과 야생형 대립형질 사이에 산물 크기에서 대략 500개 bp 차이가 있다.
프로젝트에서 이용된 프라이머 명칭과 서열.
상부 시알로 표적화 C ggaacaggctgagccaataa (서열 번호: 1)
엑손 1 단부 ck gcattcctaggcacagc (서열 번호: 2)
PGK 폴리A 후방 ggttctaagtactgtggtttcc (서열 번호: 3)
PGK 프로모터 전방 agaggccacttgtgtagcgc (서열 번호: 4)
인트론 3 ck 후방 ctccttgccatgtccag (서열 번호: 5)
7Rw1 caggtaccaggaaaaacgggt (서열 번호: 6)
표 2에서 프라이머는 왼쪽에서 오른쪽으로, 도 2의 아래쪽 패널에서 화살표의 위치에 기초된 서열 ID 번호가 부여되었다. 따라서 도 2의 아래쪽 패널에서 가장 왼쪽 화살표는 "상부 시알로 표적화 C" 프라이머 (서열 번호: 1)의 위치를 보여주고, 오른쪽으로 그 다음 화살표는 "엑손 1 단부 ck" 프라이머 (서열 번호: 2)의 위치를 보여주고, 오른쪽으로 그 다음 화살표는 "PGK 폴리A 후방" 프라이머 (서열 번호: 3)의 위치를 보여주고, 그리고 기타 등등이다.
SIGLEC1 불활성화에 대한 스크리닝
게놈 DNA는 돼지 새끼로부터 분리되고 표적화 사건을 확증하는데 이용되었다. SIGLEC1 유전자의 성공적인 표적화는 표적화 구조체 내에 포함된 영역을 벗어나는 SIGLEC1 게놈 DNA에 어닐링된 올리고뉴클레오티드와 대합된 Neo 카세트 내에서 어닐링된 올리고뉴클레오티드로 PCR을 이용함으로써 결정되었다. 도 3의 위쪽 패널에서, '상부' 팔에 의한 표적화는 'PGK 폴리A 후방'과 '상부 시알로 표적화 C' 올리고뉴클레오티드 (각각, 서열 번호: 3과 1; 도 2에 예시됨)를 이용함으로써 조사되었다. 예상된 크기 (~4500개 bp)의 산물이 생산되었다. 아래쪽 패널에서, '하부' 팔에 의한 성공적인 표적화는 'PGK 프로모터 전방'과 '7Rw1' 올리고뉴클레오티드 (각각, 서열 번호: 4와 6; 도 2에 예시됨)를 이용함으로써 결정되었다. 예상된 크기 (~5000개 bp)의 산물이 생산되었다. '하부 팔 플라스미드' 대조는 인트론 3의 대부분과 엑손 7의 대부분을 나타내는 시알로어드헤신 유전자 단편과 함께 Neo 카세트를 내포하는 부분 구조체이었다. 7Rw1 올리고뉴클레오티드는 플라스미드 내에 존재하는 엑손 7 서열에 어닐링할 수 있었고, 그리고 PGK 프로모터 전방 올리고뉴클레오티드와 함께, 성공적인 표적화 사건으로부터 생산되는 것과 동일한 산물을 생산할 수 있었다. 양쪽 패널은 4-18 표적화된 태아 섬유아세포주로부터 산출된 8개의 돼지 새끼 클론으로부터 추출된 게놈 DNA에서 수행된 표적화 PCR 반응을 예증한다.
야생형과 표적화된 시알로어드헤신 대립형질 둘 모두의 검출은 시알로어드헤신 유전자의 표적화된 영역에 접하는 DNA에 어닐링된 올리고뉴클레오티드로 PCR을 이용함으로써 수행되었다. '엑손 1 단부 ck'와 '인트론 3 ck 후방' 올리고뉴클레오티드가 이용되었다 (각각, 서열 번호: 2와 5; 도 2에 예시됨). 산출된 산물은 야생형 대립형질의 경우에 ~2400개 bp, 그리고 표적화된 대립형질의 경우에 ~2900개 bp이었다. 도 4에서, 왼쪽에서 패널 (도 4A)은 야생형 게놈 DNA, 형질감염에 이용된 표적화 플라스미드, 성공적으로 표적화된 섬유아세포 클론으로부터 게놈 DNA (4-18) (2개의 띠에 주목한다) 및 비-표적화된 섬유아세포 클론으로부터 게놈 DNA (4-3)에서 수행된 검사 반응을 예증한다. 오른쪽에서 패널 (도 4B)은 4-18 표적화된 태아 섬유아세포주로부터 산출된 8개의 돼지 새끼 클론으로부터 추출된 게놈 DNA에서 수행된 반응을 예증한다. 각 레인에서 예상된 크기의 2개의 PCR 산물이 나타나는 반면, 야생형 DNA와 표적화 플라스미드 주형은 단지 1개의 띠를 가졌다. 따라서 SCNT에 의해 생산된 모든 돼지 새끼는 의도된 돌연변이, 다시 말하면, SIGLEC+/-에 대해 이형접합성이었다.
동형접합성 동물의 생산
SIGLEC1 불활성화에 대해 이형접합성으로 확인된 수컷 유전자 변형된 돼지는 수컷 창시자 (F0 세대)로서 이용되었고, 그리고 하나의 불활성화된 SIGLEC1 대립형질을 갖는 수컷과 암컷 동물 (F1)을 생산하기 위해 야생형 암컷에 교배되었다. F1 수컷은 이후, F1 암컷에 교배되어 F2 자손이 생산되고, 이들은 양쪽 SIGLEC1 대립형질이 불활성화되었다. 이런 동물은 출산 이후에, SIGLEC1에 대해 전술한 PCR에 의해, 또는 대안으로, 서던 블롯팅에 의해 확인될 수 있다.
실시예 2
CD163 표적화 구조체의 산출
이미 확립된 바와 같이, CD163의 세포질 도메인의 결실은 SRCR 도메인 5의 결실 또는 변형이 그러한 것처럼, PRRSV의 감염력을 제거한다. CD163의 SRCR 도메인 중에서 일부가 동물의 생존을 위한 중요한 기능, 예를 들면, 헤모글로빈 제거를 갖기 때문에, 이들 다른 기능이 손상되지 않고 남아 있게 하는 유전자의 변형은 PRRSV에 내성인 돼지를 창출하기 위한 확실한 전략을 대표한다. 기존 연구는 또한, CD163L 도메인 8로 SRCR5 도메인의 대체 역시 감염력을 차단한다는 것을 암시하였다 (Van Gorp et al. 2010b). 따라서 표적화 구조체는 CD163의 SRCR5를 SRCR 도메인 CD163L으로 교체하기 위해, 도 6에서 도시된 바와 같이 설계될 수 있다.
일단 표적화 구조체가 만들어지면, 불활성화된 CD163에 대해 이형접합성인 유전자 변형된 돼지는 실시예 1에서 설명된 바와 전반적으로 동일한 방법에 의해 생산될 수 있고, 여기서 CD163 유전자의 불활성화는 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고 및/또는 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출한다. 먼저, 표적화 벡터가 공여자 세포 내로 삽입되고, 여기서 이것은 내생성 CD163 유전자와 재조합할 수 있다. 이러한 특정한 변형을 갖는 공여자 세포는 이후, 선별되고, 그리고 유전자 변형된 태아를 창출하기 위해 체세포 핵 이식에 이용된다. 태아는 이후, 만기 분만을 위해 대리모에 이전된다. 불활성화된 CD163 대립형질을 갖는 유전자도입 돼지를 PCR 또는 서던 블롯팅으로 확인한 후, 이들 동물은 성적 성숙 (sexual maturity)에 도달하도록 허용되고, 그리고 이후, 상기 유전자를 태아 또는 새끼에게 전달하기 위해 자연 교배에 이용된다.
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본 발명의 요소 또는 이들의 바람직한 구체예(들)를 소개할 때, 부정관사 ("a", "an"), 정관사 ("the") 및 "상기"는 하나 또는 그 이상의 요소가 존재한다는 것을 의미하도록 의도된다. 용어 "포함하는", "내포하는" 및 "갖는"은 총괄적인 것으로 의도되고, 그리고 열거된 요소 이외에 추가의 요소가 있을 수 있다는 것을 의미한다.
상기에 비추어, 본 발명의 여러 목적이 달성되고, 그리고 다른 유리한 결과가 획득된다는 것은 명백할 것이다.
본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 상기 산물과 방법에서 다양한 변화가 만들어질 수 있기 때문에, 상기 설명에서 내포되고 첨부된 도면[들]에서 도시된 모든 주제는 예시일 뿐이고 한정의 의미로서 해석되지 않는 것으로 의도된다.
SEQUENCE LISTING <110> University of Missouri Prather, Randall <120> PORCINE REPRODUCTIVE AND RESPIRATORY SYNDROME VIRUS RESISTANT ANIMALS <130> 11UMC053 (UMO11053.WO) <150> US 61/519,076 <151> 2011-05-16 <160> 8 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 1 ggaacaggct gagccaataa 20 <210> 2 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 2 gcattcctag gcacagc 17 <210> 3 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 3 ggttctaagt actgtggttt cc 22 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 4 agaggccact tgtgtagcgc 20 <210> 5 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 5 ctccttgcca tgtccag 17 <210> 6 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 6 caggtaccag gaaaaacggg t 21 <210> 7 <211> 360 <212> DNA <213> Mus musculus <400> 7 gccagaccac atggggtgtc tccagtccca agaatgtgca gggcttgtcg ggatcctgcc 60 tgctcattcc ctgcatcttc agctaccctg ccgatgtccc agtgtccaat ggcatcacag 120 ccatctggta ctatgactac tcgggcaagc ggcaggtggt aatccactca ggggacccca 180 agctggtgga caagcgtttc aggggtcgag ctgaactgat ggggaacatg gaccacaagg 240 tgtgcaacct gttgctcaaa gacttgaagc ctgaagactc tggcacctac aacttccgct 300 ttgagatcag tgatagcaac cgctggttag atgtcaaagg caccacggtc actgtgacaa 360 <210> 8 <211> 119 <212> PRT <213> Mus musculus <400> 8 Gln Thr Thr Trp Gly Val Ser Ser Pro Lys Asn Val Gln Gly Leu Ser 1 5 10 15 Gly Ser Cys Leu Leu Ile Pro Cys Ile Phe Ser Tyr Pro Ala Asp Val 20 25 30 Pro Val Ser Asn Gly Ile Thr Ala Ile Trp Tyr Tyr Asp Tyr Ser Gly 35 40 45 Lys Arg Gln Val Val Ile His Ser Gly Asp Pro Lys Leu Val Asp Lys 50 55 60 Arg Phe Arg Gly Arg Ala Glu Leu Met Gly Asn Met Asp His Lys Val 65 70 75 80 Cys Asn Leu Leu Leu Lys Asp Leu Lys Pro Glu Asp Ser Gly Thr Tyr 85 90 95 Asn Phe Arg Phe Glu Ile Ser Asp Ser Asn Arg Trp Leu Asp Val Lys 100 105 110 Gly Thr Thr Val Thr Val Thr 115

Claims (38)

  1. CD163 유전자 서열의 변경을 포함하는 유전자 변형 돼지로서, 상기 변경이 CD163의 발현을 감소시키고, 상기 변경이 상기 CD163 유전자의 비-코딩 서열에 있는 것인 유전자 변형 돼지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변경이 삽입, 결실, 점 돌연변이, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 유전자 변형 돼지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비-코딩 서열이 인트론, 프로모터, 5'-비번역 서열, 또는 3'-비번역 서열을 포함하는 것인 유전자 변형 돼지.
  4. CD163 유전자 서열의 변경을 포함하는 유전자 변형 돼지로서, 상기 변경이 CD163의 발현 또는 활성을 감소시키는 것인 유전자 변형 돼지.
  5. 제4항에 있어서, CD163 유전자 서열의 상기 변경이 CD163 유전자 서열의 코딩 영역의 변경을 포함하는 것인 유전자 변형 돼지.
  6. CD163 유전자 서열의 변경을 포함하는 유전자 변형 돼지로서, 상기 변경이 CD163 단백질의 SRCR5 도메인을 인코딩하는 CD163 유전자 서열의 일부의 변경을 포함하는 것인 유전자 변형 돼지.
  7. 제1항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변경이 삽입, 결실, 프레임 시프트 돌연변이, 넌센스 돌연변이, 미스센스 돌연변이, 점 돌연변이, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 유전자 변형 돼지.
  8. 제7항에 있어서, 상기 변경이 결실을 포함하는 유전자 변형 돼지.
  9. 제8항에 있어서, 상기 결실이 CD163 단백질의 SRCR5 도메인의 결실을 산출하는 것인 유전자 변형 돼지.
  10. 제6항에 있어서, 상기 변경이 상기 SRCR5 도메인을 인코딩하는 CD163 유전자 서열의 전부 또는 일부를 다른 핵산 서열로 대체하는 것을 포함하는 것인 유전자 변형 돼지.
  11. 제10항에 있어서, 상기 변경이 상기 SRCR5 도메인을 인코딩하는 CD163 유전자 서열의 일부를 CD163L의 SRCR8 도메인을 인코딩하는 핵산 서열로 대체하는 것을 포함하는 것인 유전자 변형 돼지.
  12. 제6항에 있어서, 상기 변경이 상기 SRCR5 도메인을 인코딩하는 CD163 유전자 서열의 일부의 결실을 포함하고, 결실된 서열을 다른 핵산 서열로 대체하지 않는 것인 유전자 변형 돼지.
  13. 제7항에 있어서, 상기 변경이 SRCR5 도메인의 구조를 변경하는 점 돌연변이를 포함하는 것인 유전자 변형 돼지.
  14. 제6항에 있어서, 상기 변경이 CD163 단백질의 SRCR5 도메인을 인코딩하는 CD163 유전자 서열의 일부에 종결 코돈의 도입을 산출하는 것인 유전자 변형 돼지.
  15. 제1항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돼지가 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 대해 증가된 내성을 보이는 유전자 변형 돼지.
  16. 제1항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변경이 CD163의 발현을 감소시키는 것인 유전자 변형 돼지.
  17. 제1항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변경이 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고/없거나 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출하는 것인 유전자 변형 돼지.
  18. 제1항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돼지가 SIGLEC1 유전자의 대립형질 중 하나 또는 양쪽에 돌연변이를 추가로 갖는 유전자 변형 돼지.
  19. 제1항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돼지가 SIGLEC1 유전자의 대립형질에 돌연변이를 갖지 않는 유전자 변형 돼지.
  20. CD163 유전자 서열 변경을 포함하는, 제1항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 유전자 변형 돼지의 자손.
  21. 돼지 난모세포를 탈핵하는 단계,
    상기 난모세포를 공여자 돼지 체세포와 융합하는 단계이며, 여기서 상기 체세포의 게놈은 적어도 하나의 불활성화된 CD163 대립형질을 포함하는 것인 단계, 및
    상기 난모세포를 활성화시켜 태아를 생산하는 단계
    를 포함하는,
    CD163 유전자의 양쪽 대립형질에 불활성화 돌연변이를 포함하고 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 대해 증가된 내성을 보이는 유전자 변형 돼지를 생산하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 태아를 대리모 돼지의 생식관 내로 이전하는 단계
    를 추가로 포함하고, 여기서 대리모 돼지는 발정은 시작했지만 배란은 아직 완료하지 못한 것이고, 여기서 임신 및 만기 분만에 의해서 게놈이 적어도 하나의 불활성화된 CD163 대립형질을 포함하는 유전자 변형 돼지가 생산되는 것인 방법.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 체세포가 섬유아세포를 포함하는 것인 방법.
  24. 제21항 또는 제22항의 방법에 의해 생산된 암컷 유전자 변형 돼지를 제21항 또는 제22항의 방법에 의해 생산된 수컷 유전자 변형 돼지와 교배시켜 F1 자손을 생산하는 단계, 및
    상기 F1 자손을 스크리닝하여 CD163 유전자의 양쪽 대립형질이 불활성화된 유전자 변형 돼지를 확인하는 단계
    를 포함하는, CD163 유전자의 양쪽 대립형질에 불활성화 돌연변이를 포함하고 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 대해 증가된 내성을 보이는 유전자 변형 돼지를 생산하는 방법.
  25. 제21항 또는 제22항에 있어서, 불활성화 돌연변이가 삽입, 결실, 프레임 시프트 돌연변이, 넌센스 돌연변이, 미스센스 돌연변이, 점 돌연변이, 또는 이것들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
  26. 제21항 또는 제22항에 있어서, 돼지가 CD163의 발현 또는 활성을 변경하는 돌연변이를 포함하는 것인 방법.
  27. 제21항 또는 제22항에 있어서, CD163 대립형질의 불활성화가 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고/없거나 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 산출하는 것인 방법.
  28. CD163의 발현 또는 활성을 감소시키는 변형을 창출하기 위하여 돼지 세포의 유전적 내용을 교정(edit)하는 단계; 및
    상기 세포로부터 동물을 생산하는 단계;
    를 포함하는, 제1항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 유전자 변형 돼지를 생산하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 교정하는 단계가 아연 핑거 뉴클레아제 또는 TAL 이펙터 뉴클레아제의 사용을 포함하는 것인 방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 교정하는 단계가 CD163 대립형질의 부분 또는 완전 결실을 산출하는 방법.
  31. 제28항에 있어서, 상기 교정하는 단계가 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고/없거나 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 생산하는 동물을 산출하는 방법.
  32. 제28항에 있어서,
    제28항의 방법에 의해 생산된 암컷 동물을 제28항의 방법에 의해 생산된 수컷 동물과 교배시켜 F1 자손을 생산하는 단계; 및
    상기 F1 자손을 스크리닝하여 CD163 유전자의 양쪽 대립형질의 변형을 갖는 동물을 확인하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  33. 부위-특이적 뉴클레아제를 돼지 세포에 도입하는 단계이며, 여기서 상기 뉴클레아제는 CD163 유전자의 대립형질에서의 표적 서열에 결합하는 것에 적합한 것인 단계; 및
    상기 뉴클레아제가 표적 서열에서 또는 그 근처에서 DNA에 작용하도록 허용하여, 표적 부위에서 또는 그 근처에서 재조합, 상동 직접 수선(homology-directed repair), 또는 비-상동 말단 부착(non-homologous end joining)을 유도하는 조건 하에서 상기 세포를 배양하는 단계
    를 포함하는, 제1항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항의 유전자 변형 돼지를 생산하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 부위-특이적 뉴클레아제가 아연 핑거 뉴클레아제 또는 TAL 이펙터 뉴클레아제를 포함하는 것인 방법.
  35. 제33항에 있어서, 상기 뉴클레아제를 상기 세포에 도입하는 단계가 CD163 대립형질의 부분 또는 완전 결실을 산출하는 것인 방법.
  36. 제33항에 있어서, 상기 뉴클레아제를 상기 세포에 도입하는 단계가, 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 (PRRSV)에 결합할 수 없고/없거나 이를 탈외피할 수 없는 CD163 단백질을 생산하는 세포를 산출하는 것인 방법.
  37. 제33항에 있어서, 상기 세포로부터 동물을 생산하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  38. 제33항에 있어서,
    제33항의 방법에 의해 생산된 암컷 동물을 제33항의 방법에 의해 생산된 수컷 동물과 교배시켜 F1 자손을 생산하는 단계; 및
    상기 F1 자손을 스크리닝하여 CD163 유전자의 양쪽 대립형질의 변형을 갖는 동물을 확인하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
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