KR20210126437A - 광 유도 유전자 발현 조절용 벡터 시스템 및 이의 용도 - Google Patents

광 유도 유전자 발현 조절용 벡터 시스템 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

광 유도 유전자 발현 조절용 벡터 시스템 및 이의 용도에 관한 것으로, 일 양상에 따른 줄기세포의 형질전환용 키트는 다수의 표적 유전자에 대한 가이드 RNA(guide RNA: gRNA)를 하나의 벡터를 이용하여 동시에 줄기세포에 도입시켜 빛의 조사에 의해 다수의 표적 유전자를 동시에 안정적으로 발현하는 줄기세포를 제작할 수 있다. 또한, 일 양상에 따른 줄기세포의 표적 유전자 발현을 조절하는 방법에 의하면, 상기 키트를 이용하여 형질전환한 줄기세포에 특정 파장의 빛을 조사 또는 중단함으로써 간단한 조작에 의하여 줄기세포의 표적 유전자 발현을 증가시키거나 다시 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 줄기세포의 형질전환용 키트, 형질전환한 줄기세포 및 줄기세포의 표적 유전자 발현을 조절하는 방법은 표적 유전자와 관련된 기초과학 연구 및 세포 치료제 분야에 유용하게 활용될 수 있다.

Description

광 유도 유전자 발현 조절용 벡터 시스템 및 이의 용도{Vector system for light-inducible modulating of gene expression and uses thereof}
광 유도 유전자 발현 조절용 벡터 시스템 및 이의 용도에 관한 것이다.
CRISPR(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)/Cas(CRISPR-associated protein) 시스템을 이용한 유전자 편집 기술은 유전자치료 및 새로운 형질전환 생물의 생산 등 기초과학과 의료산업 분야에서 다양하게 사용되고 있다. Cas 단백질은 가이드 RNA(guide RNA: gRNA)와 결합하여 효과적으로 표적 유전자를 절단하여 DNA 이중가닥 절단을 일으키며, 절단된 DNA은 크게 비상동성 말단 접합(non-homologous end joining: NHEJ) 또는 상동 재조합(homologous recombination: HR)의 두 가지 경로에 의해 수선되는데, 이 때 표적 특이적인 돌연변이 및 유전자 변형이 일어나므로, 표적화된 유전자 편집이 가능하다.
최근에는, 기술적인 진보로 CRISPR/Cas 시스템을 기반으로 유전자를 조절하는 새로운 시스템들이 제작되고 있으며, 일 예로, DNA를 절단하는 효소활성을 결핍시킨 Cas9 돌연변이(dead Cas9: dCas9)와 gRNA를 이용하여 표적 유전자의 발현을 조절할 수 있는 기술이 개발되고 있다. 또한, CRISPR/Cas 시스템과 광유전학(Optogenetics) 기술을 결합하여 빛의 조사에 의해 유전자 발현을 조절하는 기술이 시도되고 있으나, 줄기세포 분야에서는 이러한 연구가 미미한 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0093171호
일 양상은 줄기세포의 형질전환용 키트를 제공하는 것이다.
다른 양상은 상기 형질전환용 키트를 이용하여 형질전환한 줄기세포를 제공하는 것이다.
다른 양상은 상기 형질전환한 줄기세포의 표적 유전자 발현을 조절하는 방법을 제공하는 것이다.
일 양상은 dCas (dead Cas) 단백질 및 제1 광특이적 결합 단백질을 각각 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 제1 벡터; 및 줄기세포에서의 발현을 조절하려는 표적 유전자의 가이드 RNA(guide RNA: gRNA) 및 제2 광특이적 결합 단백질을 각각 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 제2 벡터를 포함하는, 줄기세포의 형질전환용 키트를 제공한다.
본 명세서에서 사용된 용어, "dCas"는 Cas (CRISPR-associated protein) 단백질에서 DNA를 절단하는 효소활성이 결핍된 단백질로 "dead Cas", "nuclease-deficient Cas", 또는 "nuclease-deactivated Cas"등과 혼용될 수 있다.
상기 dCas 단백질은 dCas9 단백질을 포함하는 것일 수 있다. 상기 dCas9 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 27의 염기서열을 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어, "광특이적 결합 단백질"은 광유도 이형이합체(heterodimer) 형성 단백질 또는 광유도 동형이합체(homodimer) 형성 단백질로, 특정 파장의 빛의 조사에 의하여 서로 상이하거나 동일한 종류의 단백질이 결합하여 이형이합체 또는 동형이합체를 형성할 수 있는 단백질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 광특이적 결합 단백질은 광유도 이형이합체 형성 단백질일 수 있고, 구체적으로, CIB1(cryptochrome-interacting basic helix-loop-helix protein), CIBN(N-terminal fragment of CIB1), CRY2 (cryptochrome 2), CRY2PHR(N-terminal photolyase homology domain of CRY2), PhyB(phytochrome B), PIF(phytochrome interacting factor), FKF1(Flavin-binding, Kelch repeat, F-box 1), 또는 GIGANTEA일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 제1 광특이적 결합 단백질은 CIB1 또는 이의 단편을 포함하는 것일 수 있고, 상기 CIB1의 단편은 예를 들어, CIBN을 포함하는 것일 수 있다. 상기 CIBN을 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 28의 염기서열을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제2 광특이적 결합 단백질은 CRY2 또는 이의 단편을 포함하는 것일 수 있고, 상기 CRY2의 단편은 예를 들어, CRY2PHR을 포함하는 것일 수 있다. 상기 CRY2를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 29의 염기서열을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 광특이적 결합 단백질과 제2 광특이적 결합 단백질은 청색광, 예를 들어, 약 440 내지 490 nm의 파장을 갖는 빛이 조사되면 서로 결합하여 이형이합체를 형성하는 것일 수 있다.
상기 제1 벡터는 dCas 단백질 및 제1 광특이적 결합 단백질을 각각 코딩하는 폴리뉴클레오티드에 작동 가능하게 연결된 프로모터를 더 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 벡터는 Ef1α 프로모터, UbC 프로모터 및 CAGG 프로모터로 이루어진 군으로부터 선택되는 프로모터를 더 포함하는 것일 수 있다. 일 구체예에서, 상기 프로모터는 dCas 단백질 및 제1 광특이적 결합 단백질의 융합 단백질에 대한 전사를 조절하는 것일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어, "작동 가능하게 연결된"것이란 목적 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 전사를 개시 및 매개하도록 하는 프로모터 서열과 상기 유전자 서열이 기능적으로 연결되어 있는 것을 의미할 수 있다.
상기 제1 벡터는 서열번호 21의 염기서열을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제2 벡터는 dCas 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 전사를 촉진하는 인자를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 전사를 촉진하는 인자는 예를 들어, VP64 또는 VP16일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 VP64를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 30의 염기서열을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제2 벡터는 제2 광특이적 결합 단백질 및 dCas 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 전사를 촉진하는 인자를 각각 코딩하는 폴리뉴클레오티드에 작동 가능하게 연결된 프로모터를 더 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 벡터는 Ef1α 프로모터, UbC 프로모터 및 CAGG 프로모터로 이루어진 군으로부터 선택되는 프로모터를 더 포함하는 것일 수 있다. 일 구체예에서, 상기 프로모터는 제2 광특이적 결합 단백질 및 전사 촉진 인자의 융합 단백질에 대한 전사를 조절하는 것일 수 있다.
상기 제2 벡터는 줄기세포에서의 발현을 조절하려는 표적 유전자의 gRNA를 코딩하는 폴리뉴클레오티드에 작동 가능하게 연결된 프로모터를 더 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 벡터는 mU6 프로모터, hU6 프로모터, hH1 프로모터 및 h7SK 프로모터를 더 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 표적 유전자의 gRNA를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 전사를 조절하는 프로모터라면 모두 포함될 수 있다.
상기 제2 벡터는 2종 이상의 표적 유전자의 gRNA를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 및 각 표적 유전자의 gRNA에 대한 서로 다른 프로모터를 포함함으로써, 상기 형질전환용 키트를 이용하여 형질전환한 줄기세포에서 빛의 조사에 의해 동시에 2종 이상의 표적 유전자의 과발현을 유도하는 것일 수 있다.
상기 제2 벡터는 서열번호 22 내지 26의 염기서열 중 어느 하나의 염기서열을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 벡터 및 제2 벡터는 바이러스 벡터 또는 비바이러스 벡터일 수 있고, 예를 들어, 바이러스 벡터로서, 렌티바이러스, 레트로바이러스(retrovirus), 아데노바이러스(adenovirus), 허피스바이러스(herpesvirus) 또는 아비폭스바이러스(avipoxvirus) 벡터 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 제1 벡터 및 제2 벡터는 적어도 하나의 선택 마커를 포함할 수 있고, 상기 선택 마커는 서로 다른 것일 수 있다. 일 구체예에서, 상기 제1 벡터는 선택 마커로서 퓨로마이신(puromycin: Puro)을 포함하고, 제2 벡터는 선택 마커로서 블라스티시딘(blasticidin: BSD)을 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어, "줄기세포(stem cell)"는 생물 조직을 구성하는 다양한 세포들로 분화할 수 있는 미분화 세포로, 만능성(pluripotent) 또는 다능성(multipotent)을 가지는 세포를 의미할 수 있다.
상기 줄기세포는 배아 줄기세포(embryonic stem cell: ESC), 성체 줄기세포(adult stem cell), 또는 유도 만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell: iPSC)일 수 있다. 배아 줄기세포는 수정란이 모체의 자궁에 착상하기 직전인 포배기 배아에서 내세포괴(inner cell mass)를 추출하여 체외에서 배양한 것을 의미할 수 있다. 성체 줄기세포는 신체 각 조직에 극히 소량만이 존재하는 미분화된 세포로서 죽은 세포나 손상된 조직을 대체하는 세포를 의미할 수 있다. 유도 만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell: iPSC)는 분화가 끝난 체세포에 세포 분화 관련 유전자를 주입하여 분화 이전의 세포 단계로 되돌려, 배아 줄기세포처럼 만능성을 유도한 세포를 의미할 수 있다. 상기 배아 줄기세포는 예를 들어 인간에서 유래한 인간 배아 줄기세포일 수 있다.
또한, 상기 배아 줄기세포는 체세포 복제된 배아 줄기세포일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어, "체세포 복제된 배아 줄기세포"는 "체세포 핵 치환(Somatic cell nuclear transfer: SCNT) 기술에 의해 생성된 배아 줄기세포를 의미할 수 있다. 상기 "체세포 핵 치환"은 "체세포 핵 이식"과 혼용될 수 있다. 상기 체세포 핵 치환 기술은 난자의 핵을 제거한 후에, 체세포의 핵을 이식하여 복제하는 기술을 의미할 수 있다. 예를 들어, 체세포 복제된 배아 줄기세포는 체세포의 핵을 분리하고, 난자의 핵을 제거한 후, 핵이 제거된 난자에 상기 분리한 체세포 핵을 이식하고, 이를 배양하여 배아 줄기세포로 분화시키는 과정으로 수득되는 것일 수 있다. 상기 체세포 복제된 배아 줄기세포는 체세포 핵의 유전자를 가지므로 체세포의 유전적 특성을 가지는 것일 수 있다. 상기 체세포 복제된 배아 줄기세포는 HLA(human leukocyte antigen)에 대해 동형접합(homozygous)인 것일 수 있다. 예를 들어, HLA 동형접합인 체세포로 복제된 배아 줄기세포일 수 있다. 상기 HLA 동형접합인 체세포 복제된 배아 줄기세포는 면역 거부 반응이 적은 세포 치료제 개발에 활용될 수 있다.
상기 줄기세포에서의 발현을 조절하려는 표적 유전자는 2종 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 표적 유전자는 INS, GCK, PCSK1 및 PCSK2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 줄기세포에서 빛의 조사에 의해 발현을 조절하고자 하는 모든 유전자를 포함할 수 있다.
상기 INS는 인슐린 단백질을 코딩하는 유전자를 의미하고, 상기 GCK는 글루코키나아제(glucokinase) 단백질을 코딩하는 유전자를 의미하고, 상기 PCSK1은 PCSK (Proprotein Convertase Subtilisin/Kexin) 타입 1 단백질을 코딩하는 유전자를 의미하고, 상기 PCSK2는 PCSK 타입 2 단백질을 코딩하는 유전자를 의미한다.
상기 INS의 gRNA를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 1 내지 5의 염기서열 및 이들 각각의 상보적인 염기서열로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 염기서열을 포함하는 것일 수 있고, 상기 GCK의 gRNA를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 6 내지 10의 염기서열 및 이들 각각의 상보적인 염기서열로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 염기서열을 포함하는 것일 수 있고, 상기 PCSK1의 gRNA를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 11 내지 15의 염기서열 및 이들 각각의 상보적인 염기서열로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 염기서열을 포함하는 것일 수 있고, 상기 PCSK2의 gRNA를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 16 내지 20의 염기서열 및 이들 각각의 상보적인 염기서열로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 염기서열을 포함하는 것일 수 있다.
다른 양상은 상기 줄기세포의 형질전환용 키트를 이용하여 형질전환한 줄기세포를 제공한다.
본 명세서에서 사용된 용어, "형질감염(transfection)"은 "형질주입"이라고도 하며, 숙주세포에 핵산을 주입하는 것을 의미할 수 있고, 일 구체예에서, 렌티바이러스 벡터를 이용하여 숙주세포에 핵산을 주입하는 것을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어, "형질도입(transduction)"은 바이러스 벡터를 통하여 외부 DNA가 다른 세포에 도입되는 것을 의미할 수 있고, 일 구체예에서, 렌티바이러스 벡터에 의해 형질감염된 세포가 생산한 바이러스 입자를 다른 숙주세포에 처리하여 그 숙주세포에 표적 핵산이 도입되도록 하는 것을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어, "형질전환"은 외부로부터 주어진 DNA에 의하여 생물의 유전적인 성질을 변화시키는 것을 의미할 수 있고, 예를 들어, 상기 "형질감염" 및 "형질도입"을 모두 포함하는 개념일 수 있다.
상기 줄기세포의 형질전환용 키트를 이용하여 형질전환하는 방법으로는 종래 알려진 다양한 방법, 예를 들면, 미세주입법(microinjection), 전기천공법(electroporation), 입자 분사법(particle bombardment), 정자를 이용하는 방법(sperm-mediated gene transfer), 바이러스 감염법(viral infection), 인슐레이터(insulator) 또는 트랜스포존(trnasposon)을 이용한 기법 등에서 적절하게 선택하여 적용할 수 있다. 일 구체예에서, 상기 형질전환은 렌티바이러스 벡터를 이용한 방법으로 수행될 수 있고, 구체적으로, 렌티바이러스 벡터를 1차 숙주세포에 형질감염시킨 후, 생산된 바이러스 입자를 2차 숙주세포인 줄기세포에 형질도입시킴으로써 수행되는 것일 수 있다.
상기 형질전환한 줄기세포는 청색광 조사에 의해 표적 유전자 발현이 증가하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 형질전환한 줄기세포에 440 내지 490 nm 파장을 갖는 빛을 조사하면 상기 줄기세포의 표적 유전자 발현이 증가하는 것일 수 있다.
상기 표적 유전자는 INS, GCK, PCSK1 및 PCSK2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 줄기세포에서 빛의 조사에 의해 발현을 조절하고자 하는 모든 유전자를 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 형질전환한 줄기세포는 440 내지 490 nm 파장을 갖는 빛의 조사에 의하여 INS, GCK, PCSK1 및 PCSK2로 이루어진 군으로부터 선택되는 2 이상의 표적 유전자의 발현이 동시에 증가하는 것일 수 있다.
상기 표적 유전자의 발현이 증가한 줄기세포에 상기 빛의 조사를 중단하면 증가한 표적 유전자의 발현이 다시 감소하는 것일 수 있다.
예를 들어, 상기 형질전환한 줄기세포는 상기 파장을 갖는 빛이 없는 상태에서는 gRNA의 서열을 인식한 dCas 단백질에 의해 dCas 단백질 및 제1 광특이적 결합 단백질의 융합 단백질이 표적 유전자 위치에 존재하고 있는데, 상기 파장을 갖는 빛이 조사되면, 제2 광특이적 결합 단백질 및 전사 촉진 인자의 융합 단백질이 상기 제1 광특이적 결합 단백질을 포함하는 융합 단백질에 결합함으로써 전사 촉진 인사의 작용에 의해 표적 유전자의 발현이 증가되는 것일 수 있다. 또한, 상기 파장을 갖는 빛의 조사가 중단되면, 다시 제1 광특이적 결합 단백질과 제2 광특이적 결합 단백질의 결합이 해제되면서 전사 촉진 인자가 표적 유전자에 대해 작용하지 못하게 되므로 표적 유전자의 발현이 다시 감소되는 것일 수 있다.
다른 양상은 상기 형질전환한 줄기세포에 440 내지 490 nm 파장을 갖는 빛을 조사하여 줄기세포의 표적 유전자 발현을 증가시키는 단계를 포함하는 줄기세포의 표적 유전자 발현을 조절하는 방법을 제공한다.
상기 빛은 청색을 나타내는 빛으로 440 내지 490 nm의 파장을 갖는 빛일 수 있으나, 상기 제1 광특이적 결합 단백질과 제2 광특이적 결합 단백질의 결합을 유도하는 빛이라면 상기 파장 범위에 제한되지 않는다.
상기 빛은 펄스(pulse)를 갖는 빛일 수 있고, 예를 들어, 10 내지 90%, 20 내지 80%, 30 내지 70%, 또는 40 내지 60%의 펄스를 갖는 빛일 수 있다.
상기 빛은 10 내지 2000 mA, 100 내지 2000 mA, 100 내지 1000 mA, 또는 300 내지 1000 mA, 또는 500 내지 800 mA의 전류로 조사하는 것일 수 있으나, 상기 제1 광특이적 결합 단백질과 제2 광특이적 결합 단백질의 결합을 유도하는 빛이라면 상기 전류 범위에 제한되지 않는다.
상기 빛은 형질전환한 줄기세포에 6 시간 이상, 예를 들어, 6 내지 120 시간, 10 내지 100 시간, 10 내지 80 시간, 10 내지 50 시간, 20 내지 100 시간, 20 내지 80 시간, 또는 20 내지 50 시간 동안 조사하는 것일 수 있으나, 상기 제1 광특이적 결합 단백질과 제2 광특이적 결합 단백질의 결합을 유도할 수 있는 시간 동안 조사하는 것이라면 상기 시간 범위에 제한되지 않는다.
상기 표적 유전자는 INS, GCK, PCSK1 및 PCSK2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 줄기세포에서 빛의 조사에 의해 발현을 조절하고자 하는 모든 유전자를 포함할 수 있다.
상기 줄기세포의 표적 유전자 발현을 조절하는 방법은 상기 형질전환한 줄기세포에 440 내지 490 nm 파장을 갖는 빛을 조사하여 줄기세포의 표적 유전자 발현을 증가시키는 단계 이후에 상기 빛의 조사를 중단하여 증가된 줄기세포의 표적 유전자 발현을 다시 감소시키는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 양상에 따른 줄기세포의 형질전환용 키트는 다수의 표적 유전자에 대한 gRNA를 하나의 벡터를 이용하여 동시에 줄기세포에 도입시켜 빛의 조사에 의해 다수의 표적 유전자를 동시에 안정적으로 발현하는 줄기세포를 제작할 수 있다. 또한, 일 양상에 따른 줄기세포의 표적 유전자 발현을 조절하는 방법에 의하면, 상기 키트를 이용하여 형질전환한 줄기세포에 특정 파장의 빛을 조사 또는 중단함으로써 간단한 조작에 의하여 줄기세포의 표적 유전자 발현을 증가시키거나 다시 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 줄기세포의 형질전환용 키트, 형질전환한 줄기세포 및 줄기세포의 표적 유전자 발현을 조절하는 방법은 표적 유전자와 관련된 기초과학 연구 및 세포 치료제 분야에 유용하게 활용될 수 있다.
도 1은 일 양상에 따른 pcDNA3.1-int_Ef1αP-CibN-dCas9-CibN 벡터의 제작 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 양상에 따른 Lenti-int_Ef1αP-CibN-dCas9-CibN-Puro 벡터(제1 벡터)의 제작 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 양상에 따른 pmU6-hINS gRNA (A), phU6-hGCK gRNA (B), phH1-hPCSK1 gRNA (C) 및 ph7SK-hPCSK2 (D) gRNA 벡터의 제작 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 일 양상에 따른 pcDNA3.1-BsmBI-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64 벡터의 제작 과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 양상에 따른 Lenti-BsmBI-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64-BSD 벡터의 제작 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 양상에 따른 Lenti-4gRNA-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64-BSD 벡터(제2 벡터)의 제작 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 일 양상에 따른 제1 벡터 및 제2 벡터를 제한효소 SpeI로 자른 후 전기영동한 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 인간 배아 줄기세포(human embryonic stem cells: hES)에서 청색광을 24시간 동안 조사하여 표적 유전자의 mRNA 발현량을 측정한 결과 그래프이다(A: hINS; B: hGCK; C: hPCSK1; 및 D: hPCSK2).
도 9는 hES에서 50%의 펄스(pulse)를 갖는 청색광을 16시간 또는 24시간 동안 조사하여 표적 유전자의 mRNA 발현량을 측정한 결과 그래프이다(A: hINS; B: hGCK; C: hPCSK1; 및 D: hPCSK2).
도 10은 hES에서 청색광을 24시간 또는 48시간 동안 조사하여 표적 유전자의 mRNA 발현량을 측정한 결과 그래프이다.
도 11은 일 양상에 따른 광 유도 유전자 발현 조절 형질전환 배아 줄기세포의 핵형 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 일 양상에 따른 광 유도 유전자 발현 조절 형질전환 세포의 제작 과정을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. dCas9를 코딩하는 유전자 서열을 포함하는 제1 벡터의 제작
1-1. pcDNA3.1-int_Ef1α P -CibN-dCas9-CibN 벡터의 제작
1-1-1. int_Ef1α P 의 증폭
lenti-EF1α-dCas9-KRAB-Puro (#99372, Addgene) 벡터에서 인트론 A 부위가 포함된 Ef1αP(이하, "int_Ef1αP")를 증폭시키기 위해 SpeI/SacI 링커를 연결한 프라이머를 제작하여(표 1), Herculase II PCR (agilent)을 수행한 후, 제한효소 SpeI(New England BioLabs: NEB) 및 SacI(NEB)로 부분 절단(partial digestion)하고, DNA gel elution 키트(FAVORGEN)를 이용하여 원하는 부위를 수득하였다.
SpeI tagging oligo sequence (5'->3') SacI tagging oligo sequence (5'->3')
ct ACTAGT CTAGGTCTTGAAAGGAGTGG ac GAGCTC ACGTCACGACACCTGAAATG
XL10-Gold®Ultracompetent Cells (STRATAGENE)을 이용하여 pJET1.2/blunt (Thermo)에 int_Ef1αP를 도입하고, Mini prep(GeneAll)한 후 제한효소 SpeI 및 SacI로 잘라 증폭한 int_Ef1αP를 수득하였다.
1-1-2. 벡터의 제작
pcDNA3.1-CMVP-CibN-dCas9-CibN (#60553, Addgene) 벡터의 CMVP를 제한효소 SpeI 및 SacI로 잘라 제거해주고, 여기에 T4 리가아제(Thermo)를 이용하여 상기 실시예 1-1-1에서 증폭한 int_Ef1αP를 연결하여 pcDNA3.1-int_Ef1αP-CibN-dCas9-CibN 벡터를 제작하였다(도 1).
1-2. Lenti-int_Ef1α P -CibN-dCas9-CibN-Puro 벡터의 제작
상기 실시예 1-1에서 제작한 pcDNA3.1-int_Ef1αP-CibN-dCas9-CibN 벡터에서 int_Ef1αP-CibN-dCas9-CibN 부위를 증폭시키기 위해 XbaI/BsrGI 링커를 연결한 프라이머를 제작하여(표 2), Herculase II PCR을 수행한 후, 제한효소 XbaI(NEB), BsrGI(NEB)로 잘라준 후, DNA gel elution 키트를 이용하여 원하는 부위를 수득하였다.
XbaI tagging oligo sequence (5'->3') BsrGI tagging oligo sequence (5'->3')
G TCTAGA AGATATACGCGTTGACATT CG TGTACA AATATAATCCGTTTTCTCC
수득한 int_Ef1αP-CibN-dCas9-CibN 부위를 제한효소 SpeI 및 SacI 대신 XbaI 및 BsrGI을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1-1에 기재된 것과 동일한 방법으로 증폭시켰다.
Lenti-Ef1α-dCas9-KRAB-Puro (#99372, Addgene) 렌티바이러스 벡터를 제한효소 NheI(NEB) 및 BsrGI로 잘라준 후, T4 리가아제를 이용하여 증폭시킨 int_Ef1αP-CibN-dCas9-CibN 부위를 연결하여 제1 벡터로서 Lenti-int_Ef1αP-CibN-dCas9-CibN-Puro 벡터를 제작하였다(도 2).
실시예 2. gRNA를 코딩하는 유전자 서열을 포함하는 제2 벡터의 제작
2-1. gRNA를 코딩하는 유전자 서열을 포함하는 벡터의 제작
pmU6-gRNA, phU6-gRNA, phH1-gRNA 및 ph7SK-gRNA 플라스미드의 각 키메릭 gRNA 부위에 표적 유전자인 hINS, hGCK, hPCSK1 및 hPCSK2 유전자에 대한 각 gRNA를 코딩하는 유전자 서열을 삽입하기 위하여, 하기와 같이 올리고뉴클레오티드를 제작하였다.
구체적으로, pmU6-gRNA (#53187, Addgene), phU6-gRNA (#53188, Addgene), phH1-gRNA (#53186, Addgene) 및 ph7SK-gRNA (#53189, Addgene) 플라스미드의 키메릭 gRNA 부위에서 BbsI 제한효소에 의해 절단되는 부위의 서열을 포함하고, gRNA를 코딩하는 각 5종씩의 유전자 서열을 포함하도록 표적 유전자 별로 각 5종씩 표 3의 올리고뉴클레오티드 쌍을 디자인 및 제작하였다. 각 올리고뉴클레오티드 서열의 디자인 및 제작은 http://crispr-era.stanford.edu/ 를 이용하였다.
표적
유전자
세트
번호
정방향 올리고뉴클레오티드 서열
(5’->3’)
역방향 올리고뉴클레오티드 서열
(5’->3’)
hINS 1 TTGTTTG ACCCCAGGCCCTAATGGGCC AAAC GGCCCATTAGGGCCTGGGGT CAA
2 TTGTTTG CTAATGACCCGCTGGTCCTG AAAC CAGGACCAGCGGGTCATTAG CAA
3 TTGTTTG TGAGACTATAAAGCCAGCGG AAAC CCGCTGGCTTTATAGTCTCA CAA
4 TTGTTTG CTCTGAGACTATAAAGCCAG AAAC CTGGCTTTATAGTCTCAGAG CAA
5 TTGTTTG GGAAGAGGTGCTGACGACCA AAAC TGGTCGTCAGCACCTCTTCC CAA
hGCK 1 CACCG AGAGTATTTGAGCAGCCGCC AAAC GGCGGCTGCTCAAATACTCT C
2 CACCG GCCCGCACAAGGCTGAGGAA AAAC TTCCTCAGCCTTGTGCGGGC C
3 CACCG TAGCGGTCACTGTAGTGACA AAAC TGTCACTACAGTGACCGCTA C
4 CACCG AGTGGGGGATTCTCCTGCCA AAAC TGGCAGGAGAATCCCCCACT C
5 CACCG GATCCTCTGCTCATCAGAAC AAAC GTTCTGATGAGCAGAGGATC C
hPCSK1 1 TCCCA AGCTGCTGGGACTCGCGACC AAAC GGTCGCGAGTCCCAGCAGCT T
2 TCCCA ATCTATCCCCGCGACTCTCT AAAC AGAGAGTCGCGGGGATAGAT T
3 TCCCA CGCGACTCTCTAGGGAGCTC AAAC GAGCTCCCTAGAGAGTCGCG T
4 TCCCA CGCGGAGTAGCCTGGGAAGC AAAC GCTTCCCAGGCTACTCCGCG T
5 TCCCA CTTGGTAGTTATGTTCAAGT AAAC ACTTGAACATAACTACCAAG T
hPCSK2 1 CCTCG GCCGCTGGCCTGATTACAGC AAAC GCTGTAATCAGGCCAGCGGC C
2 CCTCG TGCGCTGCGCCCCCAGAAGG AAAC CCTTCTGGGGGCGCAGCGCA C
3 CCTCG GGCGGGCCCGGGGCGGCCCA AAAC TGGGCCGCCCCGGGCCCGCC C
4 CCTCG CCGCCCTCATTGGCCGCTGG AAAC CCAGCGGCCAATGAGGGCGG C
5 CCTCG GCCCGGGGCGGCCCAGGGCG AAAC CGCCCTGGGCCGCCCCGGGC C
상기 표 3의 서열에서 밑줄로 표시된 서열이 각 표적 유전자에 대한 gRNA를 코딩하는 서열에 해당하며, 나머지 부분의 서열은 각 플라스미드의 키메릭 gRNA 부위에서 BbsI 제한효소에 의해 절단되는 부위의 서열에 해당한다.
상기 표 3의 각 유전자에 대한 정방향 및 역방향의 올리고뉴클레오티드 각각을 동량(1:1)으로 실험용 1.5ml 튜브에 넣어 95℃에서 5분간 반응시킨 후, 상온이 될 때까지 점차적으로 온도를 낮춰 상보적 DNA (complementary DNA: cDNA)끼리 이중가닥이 형성되도록 하였다. pmU6-gRNA, phU6-gRNA, phH1-gRNA 및 ph7SK-gRNA 플라스미드를 제한효소 BbsI(Thermo scientific)로 잘라준 후, PCR로 증폭시킨 산물로부터 Gel elution 키트를 사용하여 잘라진 순수한 플라스미드를 얻었다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 각 플라스미드에 각 표적 유전자 gRNA의 DNA 이중가닥을 T4 리가아제 효소로 연결하여 pmU6-hINS gRNA, phU6-hGCK gRNA, phH1-hPCSK1 gRNA 및 ph7SK-hPCSK2 gRNA 플라스미드 각 세트 1 내지 5를 제작하였다.
2-2. pcDNA3.1-BsmBI-int_Ef1α P -Cry2FL-VP64 벡터의 제작
pLV hUbC-VP64 dCas9 VP64-T2A-GFP (#59791, Addgene) 벡터에서 BsmBI 부위를 증폭시키기 위해 NruI/MluI 링커를 연결한 프라이머를 제작하여(표 4), Herculase II PCR을 수행한 후, 제한효소 NruI(NEB), MluI(NEB)로 잘라준 뒤, DNA gel elution 키트를 이용하여 원하는 부위를 수득하였다.
NruI tagging oligo sequence (5'->3') MluI tagging oligo sequence (5'->3')
T TCGCGA TTACAGGGACAGCAGAGATCCAG T ACGCGT GAGGCGCCAAAACCCGGCGCGGA
수득한 BsmBI 부위를 제한효소 SpeI 및 SacI 대신 NruI 및 MluI을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1-1에 기재된 것과 동일한 방법으로 증폭시켰다.
상기 실시예 1-1-1 및 1-1-2에서, pcDNA3.1-CMVP-CibN-dCas9-CibN (#60553) 벡터 대신 pcDNA3.1-CMVP-Cry2FL-VP64 (#60554, Addgene) 벡터를 사용하여, pcDNA3.1-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64 벡터를 제작하였다. 상기 벡터를 제한효소 NruI 및 MluI로 잘라준 후, T4 리가아제를 이용하여 증폭시킨 BsmBI 부위를 연결하여 pcDNA3.1-BsmBI-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64 벡터를 제작하였다(도 4).
2-3. Lenti-BsmBI-int_Ef1α P - Cry2FL-VP64-BSD 벡터의 제작
상기 실시예 2-2에서 제작한 pcDNA3.1-BsmBI-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64 벡터에서 BsmBI-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64 부위를 증폭시키기 위해 XbaI/BsrGI 링커를 연결한 프라이머로 하기 표 5의 프라이머를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1-2에 기재된 것과 동일한 방법으로 원하는 부위를 수득하였다.
XbaI tagging oligo sequence (5'->3') BsrGI tagging oligo sequence (5'->3')
G TCTAGA TTAGGGTTAGGCGTTTTGC G TGTACA AGAAGCGTAGTCCGGAACG
수득한 BsmBI-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64 부위를 제한효소 SpeI 및 SacI 대신 XbaI 및 BsrGI을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1-1에 기재된 것과 동일한 방법으로 증폭시켰다.
Lenti-dCas9-KRAB-BSD (#89567, Addgene) 렌티바이러스 벡터를 제한효소 NheI 및 BsrGI로 잘라준 후, T4 리가아제를 이용하여 증폭시킨 BsmBI-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64 부위를 연결하여 Lenti-BsmBI-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64-BSD 벡터를 제작하였다(도 5).
2-4. Lenti-4gRNA-int_Ef1α P - Cry2FL-VP64-BSD 벡터의 제작
상기 실시예 2-1에서 제작한 4개의 다른 프로모터를 가지고 있는 gRNA 플라스미드를 동일한 번호의 세트끼리 조합하고, 실시예 2-3에서 제작한 렌티바이러스 벡터와 함께 하기 표 6의 조성 및 용량으로 혼합하여 표 7의 반응 조건으로 골든 게이트 어셈블리(Golden Gate assembly)를 수행하였다.
시약 용량
Lenti-BsmBI-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64-BSD 벡터 200ng
pmU6-hINS gRNA 200ng
phU6-hGCK gRNA 200ng
phH1-hPCSK1 gRNA 200ng
ph7SK-hPCSK2 gRNA 200ng
T4 DNA 리가아제 1ul
제한효소 BsmBI (Thermo scientific) 1ul
T4 리가아제 버퍼 2ul
총합 20ul
반응 온도 반응 시간
37°C 10분
16°C 15분
37°C 30분
80°C 5분
4°C
상기 과정을 통해 최종적으로 하나의 벡터 내에서 4가지의 다른 프로모터로 4개의 gRNA가 발현되도록 하는 렌티바이러스 벡터(제2 벡터) 세트 1 내지 5를 제작하였다(도 6).
실시예 3. 제1 벡터 및 제2 벡터의 정상 구축 확인
상기 실시예 1 및 2에서 각각 제작한 제1 벡터 및 제2 벡터가 의도한 대로 구축되었는지 여부를 확인하기 위하여, 전기영동을 수행하였다.
구체적으로, 상기 Lenti-int_Ef1αP-CibN-dCas9-CibN-Puro 벡터(제1 벡터) 및 Lenti-4gRNA-int_Ef1αP- Cry2FL-VP64-BSD 벡터(제2 벡터) 내에 공통적으로 한 군데의 제한효소 SpeI의 인식서열이 존재하므로, 상기 각 벡터를 제한효소 SpeI로 잘라준 후 전기영동하였다.
그 결과, 도 7에 나타낸 바와 같이, 세트 1 내지 5의 제2 벡터에서는 9,533 bp 및 4,060 bp 위치의 밴드가 공통적으로 나타남을 확인하였고, 제1 벡터에서는 12,857 bp 및 2,382 bp 위치의 밴드가 나타남을 확인하였다. 상기 결과를 통하여, 각 벡터에서 두 조각으로 절단된 절편의 bp 크기의 합이 각 벡터 서열에 따른 이론적인 bp 크기에 해당하는 바, 각 벡터가 예상한 서열대로 구축되었음을 알 수 있었다.
실시예 4. 인간 체세포에서 청색광 유도에 의한 표적 유전자 발현 확인
4-1. 렌티바이러스의 제작
상기 실시예 1에서 제작한 제1 벡터(Lenti-int_Ef1αP-CibN-dCas9-CibN-Puro)와 상기 실시예 2에서 제작한 제2 벡터(Lenti-4gRNA-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64-BSD) 세트 1 내지 5 각각을 렌티바이러스 패키징 플라스미드 psPAX2 (#12260, Addgene) 및 렌티바이러스 엔벨로프 플라스미드 pMD2.G (#12259, Addgene)와 함께 형질감염(transfection) 시약(Superfect transfection reagent, #301305, Qiagen)을 이용하여 293T 세포에 형질감염시켰다. 6 시간 후에 무혈청 발현배지(Serum-free Expression media)로 갈아준 뒤, 형질감염 26 시간, 38 시간, 50 시간 뒤 각각 바이러스가 들어있는 발현 배지를 모아서 얻은 샘플을 -80℃에 보관하였다. 초원심분리 필터(Amicon Ultra-15 Centrifugal Filter, UFC910024, Merck millipore)를 이용하여 많은 부피의 바이러스를 약 250ul 정도로 농축시켜 형질도입(transduction)을 진행하거나, 분주하여 -80℃에 보관하였다.
4-2. 청색광 매개의 hINS, hGCK, hPCSK1 및 hPCSK2 유전자 과발현 인간 포피 섬유아세포 및 인간 피부 섬유아세포의 제작
인간 포피 섬유아세포(Human Foreskin Fibroblast: hFF) 및 인간 피부 섬유아세포(Human Dermal Fibroblast: hDF)에 상기 실시예 4-1에서 제작한 렌티바이러스를 형질도입(transduction)하여 청색광 조사에 의해 hINS, hGCK, hPCSK1 및 hPCSK2 유전자 과발현이 유도되는 세포를 제작하였다.
구체적으로, hFF 및 hDF의 배지를 형질도입 효율을 높이기 위해 10 ug/mL의 폴리브렌(polybrene, TR-1003-G, Merck millipore)이 첨가된 배지로 갈아준 후, 실시예 4-1에서 제작한 int_Ef1αP-CibN-dCas9-CibN-Puro 렌티바이러스 농축액 약 20 내지 50 ul와 함께, 4gRNA-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64-BSD 렌티바이러스 세트 1 내지 5의 농축액을 각각 약 20 내지 50 ul씩 첨가하였다. 이후, 선택 마커인 퓨로마이신(puromycin: Puro) 및 블라스티시딘(blasticidin: BSD)을 처리한 후, 상기 항생제 모두에 내성이 있는 세포를 상기 렌티바이러스가 모두 도입된 세포로 선별하였다.
4-3. 형질도입 hFF에서 청색광 조사에 의한 hINS, hGCK, hPCSK1 및 hPCSK2 유전자 발현 유도 확인
상기 실시예 4-2에서 제작한 형질도입 hFF에서 청색광 조사에 의해 표적 유전자인 hINS, hGCK, hPCSK1 및 hPCSK2 유전자 발현이 유도되는지 여부를 실시간 정량 역전사 PCR(Real-Time Quantitative Reverse Transcription PCR: 실시간 qRT-PCR)을 수행하여 확인하였다.
구체적으로, 상기 실시예 4-2에서 제작한 각 hFF에 청색광을 15 mA로 12 시간 동안 조사한 후, 세포를 회수하여, 키트(RNeasy Plus Mini Kit, Qiagen)를 이용하여 총 RNA를 추출하고, 이로부터 키트(TOPscriptTM RT DryMIX kit, Enzynomics)를 이용하여 cDNA를 합성하였다. 합성된 cDNA를 주형으로 하고, 하기 표 8의 프라이머들 및 SYBR 그린 마스터 믹스(SYBRTM Green Master Mix, ThermoFisher)를 이용하여 실시간 qRT-PCR을 수행하였다.
유전자 Forward 5' → 3' Reverse 5' → 3'
hGAPDH GAC CCC TTC ATT GAC CTC AAC TAC TTG ACG GTG CCA TGG AAT TT
hINS TCA CTC TTG GTG CAA AGG AA CGG CCC ATA TAA CTG ATG TTC
hGCK TAT TCC CGA AGA GCA AAG GA TGT CGT TTG TCT GAG CCT TTT
hPCSK1 GCT TAA CAT CAT GAT GGA CCT AGT TTA GGA GAC TCC ATA GCA
hPCSK2 TTA GAC CCC TGA TTG CTG CT CCT TGA AGG GGT TGT TGG TA
각 유전자의 mRNA 발현량을 측정하여 GAPDH의 mRNA 발현량을 기준으로 표준화하고, ΔΔCt 방법을 이용하여 각 유전자의 상대적인 mRNA 발현량을 계산하고, 유전자를 조작하지 않은 야생형 hFF 대조군에 대한 표적 유전자의 mRNA 발현량 증가 배수를 계산하였다.
그 결과, 형질도입 hFF에서 청색광 조사에 의해 4종 표적 유전자의 과발현이 유도됨을 확인하였다.
실시예 5. 인간 배아 줄기세포에서 청색광 유도에 의한 표적 유전자 발현 확인
5-1. 렌티바이러스의 제작
293FT 세포에 상기 실시예 1에서 제작한 제1 벡터(Lenti-int_Ef1αP-CibN-dCas9-CibN-Puro)와 상기 실시예 2에서 제작한 제2 벡터(Lenti-4gRNA-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64-BSD) 세트 1을 형질감염시켜 렌티바이러스를 제작하였다.
구체적으로, 형질감염 시약으로, 12 μg의 렌티바이러스 패키징 플라스미드 psPAX2, 10 μg의 렌티바이러스 엔벨로프 플라스미드 pMD2.G, 20 μg의 제1 벡터, 및 20 μg의 제2 벡터에 멸균 증류수를 450 μL 첨가하여 잘 섞어주었다. 여기에, 2X BBS 용액 500 μL 및 2.5 M CaCl2 용액 60 μL를 첨가하여 상온에서 20분 동안 정치하였다. 293FT 세포가 있는 10 cm 배양디쉬에 상기 시약 1 mL을 한 방울씩 떨어뜨려 첨가하고, 천천히 섞어준 후 16시간 동안 배양하였다. 이후, 상기 형질감염 시약이 포함되지 않은 기본 배양액으로 교체 후 48시간 동안 더 배양하였고, 세포 배양액을 회수하여 3,000 rpm에서 10분간 원심분리 후, 상층액을 0.45 μm 필터로 여과하였다. 여기에 바이러스 추출 시약(PEG-it Virus Precipitation Solution)을 전체 용액의 20 부피%로 첨가한 후, 혼합하여 24시간 동안 4℃에서 정치하였다. 이후, 상기 혼합액을 4℃ 및 1,500 g에서 30분간 원심분리한 후, 가라앉은 흰색 침전인 렌티바이러스 입자를 배지로 풀어서 이후 형질도입에 사용하였다.
5-2. 청색광 매개의 hINS, hGCK, hPCSK1 및 hPCSK2 유전자 과발현 인간 배아 줄기세포의 제작
인간 배아 줄기세포(human embryonic stem cells: hES)를 마트리겔 코팅된 4-웰 배양 디쉬에 mTeSR1 배양액으로 유지 배양 후, 60 내지 80% 정도 자랐을 때, 새로운 mTeSR1 배양액 300 μL/웰로 배양액 교체한 후, 상기 실시예 5-1에서 제작한 int_Ef1αP-CibN-dCas9-CibN-Puro 렌티바이러스 농축액, 4gRNA-int_Ef1αP-Cry2FL-VP64-BSD 렌티바이러스의 농축액, 및 8 μg/mL의 폴리브렌을 각 웰에 첨가하고 24시간 동안 배양하였다. 새로운 mTeSR1 배양액으로 교체하여 3일 동안 더 배양한 후, 이후, 선택 마커인 퓨로마이신 및 블라스티시딘을 처리한 후, 상기 항생제 모두에 내성이 있는 세포를 상기 렌티바이러스가 모두 도입된 세포로 선별하였다.
5-3. 형질도입 hES에서 청색광 조사에 의한 hINS, hGCK, hPCSK1 및 hPCSK2 유전자 발현 유도 확인
상기 실시예 5-2에서 제작한 형질도입 hES에서 청색광 조사에 의해 의해 표적 유전자인 hINS, hGCK, hPCSK1 및 hPCSK2 유전자 발현이 유도되는지 여부를 실시간 qRT-PCR을 수행하여 확인하였다.
구체적으로, 상기 실시예 5-2에서 제작한 hES에 455 nm의 청색광을 700 mA로 조사한 후, 세포를 회수하여, 하기 표 9의 프라이머들을 이용하고, 측정된 mRNA 발현량에 대하여 GAPDH의 발현량을 기준으로 표준화한 상대적인 표적 유전자의 mRNA 발현량을 계산하여 나타낸 것을 제외하고는 상기 실시예 4-3에 기재된 것과 동일한 방법으로 qRT-PCR을 수행하였다.
유전자 Forward 5' → 3' Reverse 5' → 3'
hGAPDH GGT GGT CTC CTC TGA CTT CAA CA GTG GTC GTT GAG GGC AAT G
hINS GGA ACG AGG CTT CTT CTA CAC ACA ATG CCA CGC TTC TGC
hGCK CTT CCC TCA GTT TTT CGG TGG TTG ATT CCA GCG AGA AAG GTG
hPCSK1 AAG CAA ACC CAA ATC TCA CCT GGC TCA CCA TCA AGC CTG CTC CAT TCT
hPCSK2 AAG ATG GCT TTG CAG CAG GAA GGA AGC CAC ATT CAA ATC AAG GCC AGG
그 결과, 청색광을 24 시간 동안 조사한 경우, 도 8에 나타낸 바와 같이, 형질도입 hES에서 각 표적 유전자의 mRNA 발현량이 증가함을 확인하였다.
또한, 청색광을 16 시간 또는 24 시간 동안 조사하면서 빛에 50%의 펄스(pulse)를 준 경우, 도 9에 나타낸 바와 같이, 24 시간 동안 청색광을 조사한 경우에 형질도입 hES에서 각 표적 유전자의 mRNA 발현량이 크게 증가함을 확인하였다.
또한, 청색광을 24 시간 또는 48 시간 동안 조사하여, mRNA 발현량을 비교한 결과, 도 10에 나타낸 바와 같이, 형질도입 hES에 청색광을 조사한 결과 각 표적 유전자의 mRNA 발현량이 모두 증가하였으며, 24 시간에 비하여 48 시간 동안 조사한 경우에 모두 그 발현량이 더욱 증가함을 확인하였다.
실시예 6. 청색광 매개 표적 유전자 과발현 인간 배아 줄기세포의 핵형 분석
상기 실시예 5-2에서 제작한 형질도입 hES의 핵형을 분석하였다.
구체적으로, 상기 세포를 4-웰 플레이트에 배양한 후, 콜세미드(colcemid)를 웰 당 10 μL씩 첨가하여 30분 동안 더 배양하였다. 배양된 세포를 0.8% 소듐 시트레이트 및 0.075M KCl이 1:1의 부피비로 혼합된 저장액(hypotonic solution)으로 세척한 후, 상기 저장액을 웰 당 500 μL씩 첨가하여 23분 동안 더 배양하였다. 이후, 메탄올 및 아세트산을 3:1의 부피비로 혼합한 고정 시약을 첨가하여 1,800 rpm에서 10분간 원심분리 후 펠렛을 모아 상기 고정 시약으로 재현탁시키고, 동일한 조건으로 원심분리 후 재현탁시키는 과정을 3회 더 반복하였다. 현탁된 세포 용액을 슬라이드 글라스에 떨어뜨린 후, 80℃ 오븐에서 2시간 동안 방치한 후, 김자 염색(Giemsa staining)을 수행하여 염색체를 염색하여 시각화하였다(도 11).
<110> CHA University Industry-Academic Cooperation Foundation Konkuk University Industrial Cooperation Corp <120> Vector system for light-inducible modulating of gene expression and uses thereof <130> PN131429KR <160> 30 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hINS gRNA 1 <400> 1 accccaggcc ctaatgggcc 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hINS gRNA 2 <400> 2 ctaatgaccc gctggtcctg 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hINS gRNA 3 <400> 3 tgagactata aagccagcgg 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hINS gRNA 4 <400> 4 ctctgagact ataaagccag 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hINS gRNA 5 <400> 5 ggaagaggtg ctgacgacca 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hGCK gRNA 1 <400> 6 agagtatttg agcagccgcc 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hGCK gRNA 2 <400> 7 gcccgcacaa ggctgaggaa 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hGCK gRNA 3 <400> 8 tagcggtcac tgtagtgaca 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hGCK gRNA 4 <400> 9 tagcggtcac tgtagtgaca 20 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hGCK gRNA 5 <400> 10 gatcctctgc tcatcagaac 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hPCSK1 gRNA 1 <400> 11 agctgctggg actcgcgacc 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hPCSK1 gRNA 2 <400> 12 atctatcccc gcgactctct 20 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hPCSK1 gRNA 3 <400> 13 cgcgactctc tagggagctc 20 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hPCSK1 gRNA 4 <400> 14 cgcgactctc tagggagctc 20 <210> 15 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hPCSK1 gRNA 5 <400> 15 cttggtagtt atgttcaagt 20 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hPCSK2 gRNA 1 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atcaagcagc 360 tccaggcaag aatcctggct gtggaaagat acctaaagga tcaacagctc ctggggattt 420 ggggttgctc tggaaaactc atttgcacca ctgctgtgcc ttggaatgct agttggagta 480 ataaatctct ggaacagatt tggaatcaca cgacctggat ggagtgggac agagaaatta 540 acaattacac aagcttaata cactccttaa ttgaagaatc gcaaaaccag caagaaaaga 600 atgaacaaga attattggaa ttagataaat gggcaagttt gtggaattgg tttaacataa 660 caaattggct gtggtatata aaattattca taatgatagt aggaggcttg gtaggtttaa 720 gaatagtttt tgctgtactt tctatagtga atagagttag gcagggatat tcaccattat 780 cgtttcagac ccacctccca accccgaggg gacccgacag gcccgaagga atagaagaag 840 aaggtggaga gagagacaga gacagatcca ttcgattagt gaacggatcg gcactgcgtg 900 cgccaattct gcagacaaat ggcagtattc atccacaatt ttaaaagaaa aggggggatt 960 ggggggtaca gtgcagggga aagaatagta gacataatag caacagacat acaaactaaa 1020 gaattacaaa aacaaattac aaaaattcaa aattttcggg tttattacag ggacagcaga 1080 gatccagttt ggttaattag ctagcagata tacgcgttga cattgattat tgactagtct 1140 aggtcttgaa aggagtggga attggctccg gtgcccgtca gtgggcagag cgcacatcgc 1200 ccacagtccc cgagaagttg gggggagggg tcggcaattg aaccggtgcc tagagaaggt 1260 ggcgcggggt aaactgggaa agtgatgtcg tgtactggct ccgccttttt cccgagggtg 1320 ggggagaacc gtatataagt gcagtagtcg ccgtgaacgt tctttttcgc aacgggtttg 1380 ccgccagaac acaggtaagt gccgtgtgtg gttcccgcgg gcctggcctc tttacgggtt 1440 atggcccttg cgtgccttga attacttcca cctggctgca gtacgtgatt cttgatcccg 1500 agcttcgggt tggaagtggg tgggagagtt cgaggccttg cgcttaagga gccccttcgc 1560 ctcgtgcttg agttgaggcc tggcctgggc gctggggccg ccgcgtgcga atctggtggc 1620 accttcgcgc ctgtctcgct gctttcgata agtctctagc catttaaaat ttttgatgac 1680 ctgctgcgac gctttttttc tggcaagata gtcttgtaaa tgcgggccaa gatctgcaca 1740 ctggtatttc ggtttttggg gccgcgggcg gcgacggggc ccgtgcgtcc cagcgcacat 1800 gttcggcgag gcggggcctg cgagcgcggc caccgagaat cggacggggg tagtctcaag 1860 ctggccggcc tgctctggtg cctggcctcg cgccgccgtg tatcgccccg ccctgggcgg 1920 caaggctggc ccggtcggca ccagttgcgt gagcggaaag atggccgctt cccggccctg 1980 ctgcagggag ctcaaaatgg aggacgcggc gctcgggaga gcgggcgggt gagtcaccca 2040 cacaaaggaa aagggccttt ccgtcctcag ccgtcgcttc atgtgactcc acggagtacc 2100 gggcgccgtc caggcacctc gattagttct cgagcttttg gagtacgtcg tctttaggtt 2160 ggggggaggg gttttatgcg atggagtttc cccacactga gtgggtggag actgaagtta 2220 ggccagcttg gcacttgatg taattctcct tggaatttgc cctttttgag tttggatctt 2280 ggttcattct caagcctcag acagtggttc aaagtttttt tcttccattt caggtgtcgt 2340 gacgtgagct ctctggctaa ctagagaacc cactgcttac tggcttatcg aaattaatac 2400 gactcactat agggagaccc aagctggcta gcgccatgga ctacaaagac catgacggtg 2460 attataaaga tcatgacatc gatataaatg gagctatagg aggtgacctt ttgctcaatt 2520 ttcctgacat gtcggtccta gagcgccaaa gggctcacct caagtacctc aatcccacct 2580 ttgattctcc tctcgccggc ttctttgccg attcttcaat gattaccggc ggcgagatgg 2640 acagctatct ttcgactgcc ggtttgaatc ttccgatgat gtacggtgag acgacggtgg 2700 aaggtgattc aagactctca atttcgccgg aaacgacgct tgggactgga aatttcaaga 2760 aacggaagtt tgatacagag actaaggatt gtaatgagaa gaagaagaag atgacgatga 2820 acagagatga cctagtagaa gaaggagaag aagagaagtc gaaaataaca gagcaaaaca 2880 atgggagcac aaaaagcatc aagaagatga aacacaaagc caagaaagaa gagaacaatt 2940 tctctaatga ttcatctaaa gtgacgaagg aattggagaa aacggattat attcatcacg 3000 attacaagga tgacgatgac aagatggccc ccaagaagaa gaggaaggtg ggccgcggaa 3060 tggataagaa atactcaata ggcttagcta tcggcacaaa tagcgtcgga tgggcggtga 3120 tcactgatga atataaggtt ccgtctaaaa agttcaaggt tctgggaaat acagaccgcc 3180 acagtatcaa aaaaaatctt ataggggctc ttttatttga cagtggagag acagcggaag 3240 cgactcgtct caaacggaca gctcgtagaa ggtatacacg tcggaagaat cgtatttgtt 3300 atctacagga gattttttca aatgagatgg cgaaagtaga tgatagtttc tttcatcgac 3360 ttgaagagtc ttttttggtg gaagaagaca agaagcatga acgtcatcct atttttggaa 3420 atatagtaga tgaagttgct tatcatgaga aatatccaac tatctatcat ctgcgaaaaa 3480 aattggtaga ttctactgat aaagcggatt tgcgcttaat ctatttggcc ttagcgcata 3540 tgattaagtt tcgtggtcat tttttgattg agggagattt aaatcctgat aatagtgatg 3600 tggacaaact atttatccag ttggtacaaa cctacaatca attatttgaa gaaaacccta 3660 ttaacgcaag tggagtagat gctaaagcga ttctttctgc acgattgagt aaatcaagac 3720 gattagaaaa tctcattgct cagctccccg gtgagaagaa aaatggctta tttgggaatc 3780 tcattgcttt gtcattgggt ttgaccccta attttaaatc aaattttgat ttggcagaag 3840 atgctaaatt acagctttca aaagatactt acgatgatga tttagataat ttattggcgc 3900 aaattggaga tcaatatgct gatttgtttt tggcagctaa gaatttatca gatgctattt 3960 tactttcaga tatcctaaga gtaaatactg aaataactaa ggctccccta tcagcttcaa 4020 tgattaaacg ctacgatgaa catcatcaag acttgactct tttaaaagct ttagttcgac 4080 aacaacttcc agaaaagtat aaagaaatct tttttgatca atcaaaaaac ggatatgcag 4140 gttatattga tgggggagct agccaagaag aattttataa atttatcaaa ccaattttag 4200 aaaaaatgga tggtactgag gaattattgg tgaaactaaa tcgtgaagat ttgctgcgca 4260 agcaacggac ctttgacaac ggctctattc cccatcaaat tcacttgggt gagctgcatg 4320 ctattttgag aagacaagaa gacttttatc catttttaaa agacaatcgt gagaagattg 4380 aaaaaatctt gacttttcga attccttatt atgttggtcc attggcgcgt ggcaatagtc 4440 gttttgcatg gatgactcgg aagtctgaag aaacaattac cccatggaat tttgaagaag 4500 ttgtcgataa aggtgcttca gctcaatcat ttattgaacg catgacaaac tttgataaaa 4560 atcttccaaa tgaaaaagta ctaccaaaac atagtttgct ttatgagtat tttacggttt 4620 ataacgaatt gacaaaggtc aaatatgtta ctgaaggaat gcgaaaacca gcatttcttt 4680 caggtgaaca gaagaaagcc attgttgatt tactcttcaa aacaaatcga aaagtaaccg 4740 ttaagcaatt aaaagaagat tatttcaaaa aaatagaatg ttttgatagt gttgaaattt 4800 caggagttga agatagattt aatgcttcat taggtaccta ccatgatttg ctaaaaatta 4860 ttaaagataa agattttttg gataatgaag aaaatgaaga tatcttagag gatattgttt 4920 taacattgac cttatttgaa gatagggaga tgattgagga aagacttaaa acatatgctc 4980 acctctttga tgataaggtg atgaaacagc ttaaacgtcg ccgttatact ggttggggac 5040 gtttgtctcg aaaattgatt aatggtatta gggataagca atctggcaaa acaatattag 5100 attttttgaa atcagatggt tttgccaatc gcaattttat gcagctgatc catgatgata 5160 gtttgacatt taaagaagac attcaaaaag cacaagtgtc tggacaaggc gatagtttac 5220 atgaacatat tgcaaattta gctggtagcc ctgctattaa aaaaggtatt ttacagactg 5280 taaaagttgt tgatgaattg gtcaaagtaa tggggcggca taagccagaa aatatcgtta 5340 ttgaaatggc acgtgaaaat cagacaactc aaaagggcca gaaaaattcg cgagagcgta 5400 tgaaacgaat cgaagaaggt atcaaagaat taggaagtca gattcttaaa gagcatcctg 5460 ttgaaaatac tcaattgcaa aatgaaaagc tctatctcta ttatctccaa aatggaagag 5520 acatgtatgt ggaccaagaa ttagatatta atcgtttaag tgattatgat gtcgatgcca 5580 ttgttccaca aagtttcctt aaagacgatt caatagacaa taaggtctta acgcgttctg 5640 ataaaaatcg tggtaaatcg gataacgttc caagtgaaga agtagtcaaa aagatgaaaa 5700 actattggag acaacttcta aacgccaagt taatcactca acgtaagttt gataatttaa 5760 cgaaagctga acgtggaggt ttgagtgaac ttgataaagc tggttttatc aaacgccaat 5820 tggttgaaac tcgccaaatc actaagcatg tggcacaaat tttggatagt cgcatgaata 5880 ctaaatacga tgaaaatgat aaacttattc gagaggttaa agtgattacc ttaaaatcta 5940 aattagtttc tgacttccga aaagatttcc aattctataa agtacgtgag attaacaatt 6000 accatcatgc ccatgatgcg tatctaaatg ccgtcgttgg aactgctttg attaagaaat 6060 atccaaaact tgaatcggag tttgtctatg gtgattataa agtttatgat gttcgtaaaa 6120 tgattgctaa gtctgagcaa gaaataggca aagcaaccgc aaaatatttc ttttactcta 6180 atatcatgaa cttcttcaaa acagaaatta cacttgcaaa tggagagatt cgcaaacgcc 6240 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aagttttaga tgccactctt atccatcaat ccatcactgg tctttatgaa acacgcattg 7140 atttgagtca gctaggaggt gacccaattg ccggatccaa ggctagcccg aaaaagaaac 7200 gcaaagttgg gcgcgccacc atgaatggag ctataggagg tgaccttttg ctcaattttc 7260 ctgacatgtc ggtcctagag cgccaaaggg ctcacctcaa gtacctcaat cccacctttg 7320 attctcctct cgccggcttc tttgccgatt cttcaatgat taccggcggc gagatggaca 7380 gctatctttc gactgccggt ttgaatcttc cgatgatgta cggtgagacg acggtggaag 7440 gtgattcaag actctcaatt tcgccggaaa cgacgcttgg gactggaaat ttcaagaaac 7500 ggaagtttga tacagagact aaggattgta atgagaagaa gaagaagatg acgatgaaca 7560 gagatgacct agtagaagaa ggagaagaag agaagtcgaa aataacagag caaaacaatg 7620 ggagcacaaa aagcatcaag aagatgaaac acaaagccaa gaaagaagag aacaatttct 7680 ctaatgattc atctaaagtg acgaaggaat tggagaaaac ggattatatt tgtacaggtt 7740 caggggaggg aagaggttcc ctgctcacat gcggagacgt agaagagaat cccggaccca 7800 tgacctctag agagtacaag cccacggtgc gcctcgccac ccgcgacgac gtccccaggg 7860 ccgtacgcac cctcgccgcc gcgttcgccg actaccccgc cacgcgccac accgtcgatc 7920 cggaccgcca catcgagcgg gtcaccgagc tgcaagaact cttcctcacg cgcgtcgggc 7980 tcgacatcgg caaggtgtgg gtcgcggacg acggcgccgc ggtggcggtc tggaccacgc 8040 cggagagcgt cgaagcgggg gcggtgttcg ccgagatcgg cccgcgcatg gccgagttga 8100 gcggttcccg gctggccgcg cagcaacaga tggaaggcct cctggcgccg caccggccca 8160 aggagcccgc gtggttcctg gccaccgtcg gcgtctcgcc cgaccaccag ggcaagggtc 8220 tgggcagcgc cgtcgtgctc cccggagtgg aggcggccga gcgcgccggg gtgcccgcct 8280 tcctggagac ctccgcgccc cgcaacctcc ccttctacga gcggctcggc ttcaccgtca 8340 ccgccgacgt cgaggtgccc gaaggaccgc gcacctggtg catgacccgc aagcccggtg 8400 cctgagaatt cgatatcaag cttatcggta atcaacctct ggattacaaa atttgtgaaa 8460 gattgactgg tattcttaac tatgttgctc cttttacgct atgtggatac gctgctttaa 8520 tgcctttgta tcatgctatt gcttcccgta tggctttcat tttctcctcc ttgtataaat 8580 cctggttgct gtctctttat gaggagttgt ggcccgttgt caggcaacgt ggcgtggtgt 8640 gcactgtgtt tgctgacgca acccccactg gttggggcat tgccaccacc tgtcagctcc 8700 tttccgggac tttcgctttc cccctcccta ttgccacggc ggaactcatc gccgcctgcc 8760 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cactgcttaa gcctcaataa agcttgcctt gagtgcttca agtagtgtgt gcccgtctgt 9660 tgtgtgactc tggtaactag agatccctca gaccctttta gtcagtgtgg aaaatctcta 9720 gcagggcccg tttaaacccg ctgatcagcc tcgactgtgc cttctagttg ccagccatct 9780 gttgtttgcc cctcccccgt gccttccttg accctggaag gtgccactcc cactgtcctt 9840 tcctaataaa atgaggaaat tgcatcgcat tgtctgagta ggtgtcattc tattctgggg 9900 ggtggggtgg ggcaggacag caagggggag gattgggaag acaatagcag gcatgctggg 9960 gatgcggtgg gctctatggc ttctgaggcg gaaagaacca gctggggctc tagggggtat 10020 ccccacgcgc cctgtagcgg cgcattaagc gcggcgggtg tggtggttac gcgcagcgtg 10080 accgctacac ttgccagcgc cctagcgccc gctcctttcg ctttcttccc ttcctttctc 10140 gccacgttcg ccggctttcc ccgtcaagct ctaaatcggg ggctcccttt agggttccga 10200 tttagtgctt tacggcacct cgaccccaaa aaacttgatt agggtgatgg ttcacgtagt 10260 gggccatcgc cctgatagac ggtttttcgc cctttgacgt tggagtccac gttctttaat 10320 agtggactct tgttccaaac tggaacaaca ctcaacccta tctcggtcta ttcttttgat 10380 ttataaggga ttttgccgat ttcggcctat tggttaaaaa atgagctgat ttaacaaaaa 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Artificial Sequence <220> <223> CRY2FL <400> 29 atgaagatgg acaaaaagac tatagtttgg tttagaagag acctaaggat tgaggataat 60 cctgcattag cagcagctgc tcacgaagga tctgtttttc ctgtcttcat ttggtgtcct 120 gaagaagaag gacagtttta tcctggaaga gcttcaagat ggtggatgaa acaatcactt 180 gctcacttat ctcaatcctt gaaggctctt ggatctgacc tcactttaat caaaacccac 240 aacacgattt cagcgatctt ggattgtatc cgcgttaccg gtgctacaaa agtcgtcttt 300 aaccacctct atgatcctgt ttcgttagtt cgggaccata ccgtaaagga gaagctggtg 360 gaacgtggga tctctgtgca aagctacaat ggagatctat tgtatgaacc gtgggagata 420 tactgcgaaa agggcaaacc ttttacgagt ttcaattctt actggaagaa atgcttagat 480 atgtcgattg aatccgttat gcttcctcct ccttggcggt tgatgccaat aactgcagcg 540 gctgaagcga tttgggcgtg ttcgattgaa gaactagggc tggagaatga ggccgagaaa 600 ccgagcaatg cgttgttaac tagagcttgg tctccaggat ggagcaatgc tgataagtta 660 ctaaatgagt tcatcgagaa gcagttgata gattatgcaa agaacagcaa gaaagttgtt 720 gggaattcta cttcactact ttctccgtat ctccatttcg gggaaataag cgtcagacac 780 gttttccagt gtgcccggat gaaacaaatt atatgggcaa 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agaaatctag gggattcgat 1680 gaaagggagt tgttttcgac tgctgaatct tcttcttctt cgagtgtgtt tttcgtttcg 1740 cagtcttgct cgttggcatc agaagggaag aatctggaag gtattcaaga ttcatctgat 1800 cagattacta caagtttggg aaaaaatggt tgcaaa 1836 <210> 30 <211> 150 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> VP64 <400> 30 gacgcgctgg acgatttcga tctcgacatg ctgggttctg atgccctcga tgactttgac 60 ctggatatgt tgggaagcga cgcattggat gactttgatc tggacatgct cggctccgat 120 gctctggacg atttcgatct cgatatgtta 150

Claims (19)

  1. dCas (dead Cas) 단백질 및 제1 광특이적 결합 단백질을 각각 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 제1 벡터; 및
    줄기세포에서의 발현을 조절하려는 표적 유전자의 가이드 RNA(guide RNA: gRNA) 및 제2 광특이적 결합 단백질을 각각 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 제2 벡터를 포함하는, 줄기세포의 형질전환용 키트.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 dCas 단백질은 dCas9 단백질을 포함하는 것인, 줄기세포의 형질전환용 키트.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 광특이적 결합 단백질은 CIB1 (cryptochrome-interacting basic helix-loop-helix protein) 또는 이의 단편을 포함하는 것인, 줄기세포의 형질전환용 키트.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 광특이적 결합 단백질은 CRY2 (cryptochrome 2) 또는 이의 단편을 포함하는 것인, 줄기세포의 형질전환용 키트.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 벡터는 Ef1α 프로모터, UbC 프로모터 및 CAGG 프로모터로 이루어진 군으로부터 선택되는 프로모터를 더 포함하는 것인, 줄기세포의 형질전환용 키트.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 벡터는 서열번호 21의 염기서열을 포함하는 것인, 줄기세포의 형질전환용 키트.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 벡터는 Ef1α 프로모터, UbC 프로모터 및 CAGG 프로모터로 이루어진 군으로부터 선택되는 프로모터를 더 포함하는 것인, 줄기세포의 형질전환용 키트.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 벡터는 서열번호 22 내지 26의 염기서열 중 어느 하나의 염기서열을 포함하는 것인, 줄기세포의 형질전환용 키트.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 줄기세포는 배아 줄기세포(embryonic stem cell: ES), 성체 줄기세포(adult stem cell) 또는 유도 만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell: iPSC)인 것인, 줄기세포의 형질전환용 키트.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 배아 줄기세포는 체세포 복제된 배아 줄기세포인 것인, 줄기세포의 형질전환용 키트.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 표적 유전자는 INS, GCK, PCSK1 및 PCSK2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 줄기세포의 형질전환용 키트.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 INS의 gRNA를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 1 내지 5의 염기서열 및 이들 각각의 상보적인 염기서열로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 염기서열을 포함하고;
    상기 GCK의 gRNA를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 6 내지 10의 염기서열 및 이들 각각의 상보적인 염기서열로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 염기서열을 포함하고;
    상기 PCSK1의 gRNA를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 11 내지 15의 염기서열 및 이들 각각의 상보적인 염기서열로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 염기서열을 포함하고; 및
    상기 PCSK2의 gRNA를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 16 내지 20의 염기서열 및 이들 각각의 상보적인 염기서열로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 염기서열을 포함하는 것인, 줄기세포의 형질전환용 키트.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항의 줄기세포의 형질전환용 키트를 이용하여 형질전환한 줄기세포.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 형질전환한 줄기세포에 440 내지 490 nm 파장을 갖는 빛을 조사하면 상기 줄기세포의 표적 유전자 발현이 증가하는 것인, 줄기세포.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 표적 유전자는 INS, GCK, PCSK1 및 PCSK2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 줄기세포.
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 표적 유전자의 발현이 증가한 줄기세포에 상기 빛의 조사를 중단하면 증가한 표적 유전자의 발현이 다시 감소하는 것인, 줄기세포.
  17. 청구항 13의 형질전환한 줄기세포에 440 내지 490 nm 파장을 갖는 빛을 조사하여 줄기세포의 표적 유전자 발현을 증가시키는 단계를 포함하는 줄기세포의 표적 유전자 발현을 조절하는 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 표적 유전자는 INS, GCK, PCSK1 및 PCSK2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 줄기세포의 표적 유전자 발현을 조절하는 방법.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 빛은 30 내지 70%의 펄스(pulse)를 갖는 빛인 것인, 줄기세포의 표적 유전자 발현을 조절하는 방법.
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