KR20220108199A - 서열결정에 의해 평가된 DSB의 게놈 전체에 걸친 비편향된 확인 (GUIDE-Seq) - Google Patents
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Abstract
[대표도]
도 5a
Description
도 2a-b. VEGF 부위 1에 대한 통합의 특성 결정. (a) 퀴악셀 (Qiaxcel) 모세관 전기영동 기기로 분석한, RFLP 검정이 VEGF 부위 1에 대해 제시되고, 이는 NdeI 제한 부위를 보유하는 dsODN의 성공적인 통합을 보여준다. (b) 생어 (Sanger) 서열결정 데이타는 의도된 VEGF 부위 1 표적 부위에서의 dsODN 통합에 대해 제시된다. dsODN 서열결정은 회색으로 강조 표시된다. VEGFA 부위 1을 표적으로 하는 가이드 RNA/Cas9 복합체에 의해 인식되는 부위는 굵은 글씨로 강조 표시되고, 인접한 프로토스페이서 인접 모티프 (PAM) 서열은 밑줄로 표시된다. 이 부위에서 Cas9에 의해 유도된 예상된 이중 가닥 절단 부위의 위치는 작은 검정 화살표로 표시된다.
도 3. 예시적인 GUIDE-seq 방법의 개요.
도 4a-e. GUIDE-Seq 방법에 의해 발견된 CRISPR-Cas 표적-이탈 절단 부위. 4개의 부위, 즉 VEGF 부위 1-3, EMX1에 대한 데이타가 제시된다. 표적 부위 서열에 대한 미스매치가 강조 표시된다. 작은 진한 검정 화살표는 의도되는 표적-적중 (on-target) 부위를 나타내기 위해 사용되고, 작은 파선 화살표는 이전 연구 (Fu et al., 2013)에서 검출된 알려진 표적-이탈 부위를 표시하기 위해 사용된다.
도 5a-g. 예시적인 GUIDE-Seq 방법의 설계, 최적화 및 적용.
(a) 예시적인 GUIDE-Seq 방법의 도식적인 개요.
(b) 인간 세포에서 RGN-유도된 DSB 내로의 dsODN 통합의 최적화. RFLP 검정에 의해 측정된 상이한 변형된 올리고뉴클레오티드에 대한 통합 비율이 제시된다. 대조군 반응물은 RGN-코딩 플라스미드만으로 (즉, dsODN 없이) 형질감염시켰다.
(c) 게놈 서열 판독의 맵핑이 DSB 위치의 확인을 가능하게 하는 방법을 제시하는 개략도. 양방향 맵핑 판독 또는 동일한 방향으로 맵핑되지만 상이한 프라이머에 의해 증폭된 판독은 GUIDE-seq 검정에서 DSB의 시그너쳐이다. 도 1a 참조.
(d) RGN-유도 DSB의 GUIDE-Seq 기반 확인. 게놈에 맵핑된 GUIDE-Seq 판독 시작 부위는 몇 개의 염기쌍 내로 DSB의 맵핑이 가능하게 할 수 있다. GUIDE-Seq에 의해 본 발명자들이 평가한 10개의 RGN의 표적-적중 부위에 대해 맵핑된 판독이 제시된다. 모든 경우에, 표적 부위 서열은 x-축 상에서 좌측으로 20 bp의 프로토스페이서 서열, 우측으로 PAM 서열과 함께 제시된다. 모든 경우에 있어서, 가장 높은 피크가 NGG PAM 서열의 5'-끝부분 (edge)의 3 내지 4 bp, 즉 RGN 절단 사건의 예상되는 위치 내에 어떻게 존재하는지에 대해 주목한다.
(e) 본 연구에서 분석된 10개의 RGN에 대해 GUIDE-Seq에 의해 확인된 이전에 알려진 및 신규한 표적-이탈 절단 부위의 수. 4개의 RGN에 대해 이전에 알려진 모든 표적-이탈 절단은 GUIDE-seq에 의해 확인되었다.
(f) 본 보고서의 10개의 RGN에 대해 GUIDE-Seq에 의해 검출된 표적-이탈 부위의 총 수 대 인간 게놈 (y-축)에 대한 표적 부위 직교성 (orthogonality)의 산점도. 직교성은 표적 부위에 비해 1 내지 6개의 미스매치를 보유하는 인간 게놈 내의 총 부위 수로 계산되었다.
(g) 본 보고서의 10개의 RGN에 대해 표적 부위 GC 함량 (y-축) 대 GUIDE-Seq에 의해 검출된 표적-이탈 부위의 총 수에 대한 산점도.
(h) EMX1을 표적으로 하는 RGN에 대한 CRISPR/Cas9 표적-적중 및 표적-이탈 부위의 염색체 핵형도 (ideogram). 나머지 RGN에 대한 추가의 핵형도는 도 13에서 볼 수 있다.
(i) 본 연구에서 조사된 10개의 RGN에 대해 GUIDE-Seq에 의해 확인된 표적-이탈 절단 부위의 게놈 위치.
도 6a-j. 10개의 RGN에 대해 GUIDE-Seq에 의해 확인된 표적-이탈 부위의 서열. 각각의 RGN에 대해, 의도된 표적 서열은 상단 라인에 제시되고, 절단된 부위는 아래에 제시되고, 표적 부위와의 미스매치는 색상으로 강조 표시된다. GUIDE-Seq 서열결정 판독 수가 각각의 부위의 오른쪽에 표시된다. 표적 부위는 정사각형으로 표시되고, 이전에 알려진 표적-이탈 부위는 다이아몬드로 표시된다. 데이터는 하기 부위를 표적화하는 RGN에 대해 제시된다: (a) VEGFA 부위 1, (b) VEGFA 부위 2, (c) VEGFA 부위 3, (d) EMX1, (e) FANCF, (f) HEK293 부위 1, (g) HEK293 부위 2, (h) HEK293 부위 3, (i) HEK293 부위 4, (j) RNF2. RNF2 부위를 표적화하는 RGN에 대한 표적-이탈 부위는 발견되지 않았다.
도 7a-f. GUIDE-Seq 절단 부위는 진정한 (bona fide) RGN 표적-이탈 돌연변이 부위이다.
(a) GUIDE-Seq 절단 부위에서 indel 돌연변이를 확인하기 위해 사용되는 AMP 기반 서열결정 방법의 도식적인 개요는 도면의 상단 절반에 제시된다. 맵핑된 indel 돌연변이의 히스토그램 도면이 3개의 RGN 표적-적중 부위에 대해 제시된다. 결실은 X축 위에 표시되고, 삽입은 아래에 표시된다. 전체 표적 부위 (즉, 프로토스페이서 및 PAM 서열)의 경계는 파선으로 표시되고, 프로토스페이서와 PAM 서열 사이의 경계는 다른 두 지점 사이의 파선으로 표시된다. RGN 절단은 프로토스페이서의 5' 끝부분으로부터의 3 내지 4 bp에서 발생하는 것으로 예상된다.
(b)-(f) VEGFA 부위 1, VEGFA 부위 2, VEGFA 부위 3, EMX1 및 FANCF에 대해 표적화되는 RGN에 대한 GUIDE-Seq에 의해 확인된 절단 부위에 대한 indel 빈도 (x축) 및 GUIDE-Seq 서열결정 판독 수 (y축)의 산점도.
도 8a-e. RGN-유도된 표적-이탈 서열 특징의 분석.
(a) (GUIDE-Seq에 의해 검출된 바와 같이) 절단되는 특정 수의 미스매치를 보유하는 잠재적인 RGN 표적-이탈 부위의 비율.
(b) 특정 수의 미스매치를 보유하는 RGN 표적-이탈 절단 부위에 대한 GUIDE-Seq 판독 수 (로그-스케일)의 도면.
(c) RGN 표적-이탈 부위에 대한 GUIDE-Seq 판독 수에 대한 프로토스페이서 내의 미스매치 위치의 영향. 염기는 1에서 20까지 번호가 매겨지며, 20은 PAM에 인접한 염기이다.
(d) 선형 회귀 분석에 의해 추정된 워블 염기전이 (wobble transition), 비-워블 염기전이 및 염기전환 (transversion) 미스매치의 효과.
(e) 미스매치 수, 미스매치 유형, 미스매치 위치, PAM 밀도, 발현 수준 및 게놈 위치 (유전자간/엑손/인트론)의 영향에 대해 개별 단변량 분석에 의해 설명된 GUIDE-Seq 판독 수 분산의 분율.
도 9a-f. RGN 표적-이탈 부위를 확인하기 위한 GUIDE-Seq와 계산 예측 또는 ChIP-Seq 방법의 비교.
(a) 9개의 RGN에 대해 MIT CRISPR 설계 도구와 GUIDE-Seq에 의해 예측된 표적-이탈 부위 사이의 중첩을 보여주는 벤 다이어그램.
(b) 9개의 RGN에 대해 E-CRISP 계산 예측 프로그램과 GUIDE-Seq에 의해 예측된 표적-이탈 부위 사이의 중첩을 나타내는 벤 다이어그램.
(c) MIT CRISPR 설계 도구에 의해 예측된, 예측되지 않은 및 고려되지 않은, GUIDE-Seq에 의해 확인된 진정한 RGN 표적-이탈 부위의 수를 보여주는 히스토그램. MIT CRISPR 디자인 도구에 의해 예측된 부위는 프로그램에 의해 제공되는 점수를 기초로 하여 5분위수로 나누어진다. 각각의 막대는 표적-적중 부위와 관련된 미스매치의 수를 기초로 하여 하위 분류된 부위를 갖는다. 돌출(bulge) 부위는 gRNA-프로토스페이서 DNA 계면에서 건너뛴 염기 위치를 갖는 것이다.
(d) E-CRISP 계산 예측 도구에 의해 예측된, 예측되지 않은 및 고려되지 않은, GUIDE-Seq에 의해 확인된 진정한 RGN 표적-이탈 부위의 수를 보여주는 히스토그램. 부위는 (c)에서 설명한 바와 같이 세분된다.
(e) ChIP-Seq에 의해 확인된 dCas9 결합 부위와 GUIDE-Seq에 의해 확인된 RGN 표적-이탈 절단 부위 사이의 중첩을 예시하는 벤 다이어그램.
(f) 의도된 표적-적중 부위에 대한 서열의 미스매치 수에 의해 분류된, GUIDE-Seq에 의해 확인된 RGN 표적-이탈 부위 및 ChIP-Seq에 의해 확인된 dCas9 결합 부위의 히스토그램 도면. GUIDE-Seq 및 ChIP-Seq 미스매치의 커널 (Kernel) 밀도 추정이 제시된다. 파선은 각각의 부위 클래스에 대한 평균 미스매치 수를 나타낸다.
도 10a-f. RGN에 의해 유도된 대규모 구조 변경.
(a) 전위 검출을 위한 AMP 전략의 도식적인 개요. 방법의 추가의 세부 사항.
(b) RGN에 의해 유도된 구조적 변이의 치르코스 (Circos) 플롯. 5개의 RGN에 대한 데이타 및 세포의 제어가 제시된다. 염색체는 두 개의 염색체 위치 사이에 호 (arc)로 표시된 전위가 있는 원으로 배열된다. 길이가 1kb 초과인 결실 또는 역위는 직선으로 표시된다. 표적-적중, 표적-이탈 또는 절단점 핫스팟 (hotspot)이 아닌 부위는 "기타"로 분류된다.
(c) 6번 염색체 상의 VEGFA 부위 1 표적-적중 부위와 17번 염색체 상의 표적-이탈 부위 사이에서 검출된 전위의 예. 4개의 가능한 모든 상호 전위가 AMP를 사용하여 검출되었다.
(d) AMP에 의해 검출된 VEGFA 부위 2에서 2개의 표적-이탈 부위 사이의 큰 결실 및 역위의 예.
(e) 5개의 RGN에서 관찰된 상이한 RGN-유도된 및 RGN-비의존성 구조 변형의 요약 표. Cas9 단독, dsODN 올리고 단독, 세포 단독의 대조군도 제시된다.
(f) U2OS 및 HEK293 세포에서 절단점 핫스팟의 위치를 보여주는 염색체 핵형도. 2개의 핫스팟은 염색체 1 및 10의 동원체 영역과 중첩된다.
도 11a-h. tru-gRNA에 의해 지시되는 RGN의 GUIDE-Seq 프로파일.
(a) 매치된 전장 gRNA 및 말단 절단된 gRNA에 의해 VEGFA 부위 1, VEGFA 부위 3 및 EMX1 표적 부위로 유도되는 RGN에 대해 확인된, 이전에 알려진 및 신규한 표적-이탈 절단 부위의 수. 전장 gRNA에 의해 지시되는 RGN에 대한 데이타는 도 1e에 제시된 것과 동일하고, 용이한 비교를 위해 여기에 다시 제시됨을 유의한다.
(b)-(d) 매치된 전장 gRNA 및 말단 절단된 gRNA에 의해 VEGFA 부위 1, VEGFA 부위 3 및 EMX1 표적 부위로 유도되는 RGN의 표적-적중 및 표적-이탈 부위를 보여주는 염색체 핵형도. 전장 gRNA에 의해 지시되는 RGN에 대한 핵형도는 도 1h 및 도 13a-b에 제시된 것과 동일하고, 용이한 비교를 위해 여기에 다시 제시됨을 유의한다.
(e) tru-gRNA에 의해 지시되는 RGN에 의해 유도되는 DSB의 GUIDE-Seq-기반 확인. 본 발명자들이 GUIDESeq에 의해 평가한 tru-gRNA에 의해 지시된 3개의 RGN의 표적-적중 부위에 대해 맵핑된 판독이 제시된다. 모든 경우에, 표적 부위 서열은 x-축 상에서 좌측으로 20 bp의 프로토스페이서 서열을 나타내고, 우측으로 PAM 서열을 나타낸다. 전장 gRNA에 의해 지시되는 RGN과 마찬가지로, 최고 피크가 RGN 절단 사건의 예상 위치인 NGG PAM 서열의 5'-끝부분의 3 내지 4 bp 내에 어떻게 위치하는지 유의한다.
(f)-(h) tru-gRNA에 의해 지시된 RGN에 대해 GUIDE-Seq에 의해 확인된 표적-이탈 부위의 서열. 각각의 RGN에 대해, 의도된 표적 서열은 상단 라인에 제시되고, 절단된 부위는 아래에 표시되고, 표적-적중 부위와의 미스매치는 색상으로 강조 표시된다. GUIDESeq 서열결정 판독 수는 각각의 부위의 오른쪽에 제시된다. 의도된 표적-적중 부위는 정사각형으로 표시되고, 전장 gRNA 및 tru-gRNA 둘 모두에 의해 지시된 RGN의 이전에 알려진 표적-이탈 부위는 진한 회색의 다이아몬드로 표시되고, tru-gRNA에 의해 지시된 RGN에서만 발견된 이전에 알려진 표적-이탈 부위는 밝은 회색 다이아몬드로 표시된다. 이전에 알려진 표적-이탈 부위는 이전의 보고 [FU et al., Nat Biotechnol 32, 279-284 (2014)]에서 돌연변이 유발 빈도가 0.1% 이상인 것으로 밝혀진 것이었다. 데이타는 (f) VEGFA 부위 1, (g) VEGFA 부위 3 및 (h) EMX1 표적 부위에 대해 tru-gRNA에 의해 지시되는 RGN에 대해 제시된다.
도 12. dsODN 삽입 및 indel 돌연변이의 확인을 위한 GUIDE-Seq 및 AMP 기반 서열결정에 대한 자세한 도식적인 개요. 두 프로토콜에 대한 상세한 내용은 하기 방법 섹션에서 볼 수 있다.
도 13a-j. GUIDE-Seq에 의해 평가된 10개의 모든 RGN에 대한 CRISPR/Cas9 표적-적중 부위 및 표적-이탈 부위의 염색체 핵형도.
도 14. GUIDE-Seq 판독 수에 대한 인자의 독립적인 효과를 보여주는 다중 인자 선형 회귀 모델.
도 15a-d. 이전에 표적-이탈 절단 부위로 특성화된 7개의 ChIP-Seq 결합 부위에 대한 맵핑된 indel 돌연변이의 히스토그램 도면. 실험 및 대조군 샘플이 각각의 부위에 대해 나란히 표시된다.
도 16a는 EGFP를 표적으로 하는 TALEN, ZFN, 및 RFN을 사용하여 3가지 유형의 dsODN의 통합 빈도를 보여주는 그래프이다. 모든 dsODN은 5' 인산화되었다. dsODN은 나타낸 바와 같이 무작위로 선정된 5'- 또는 3'-4-bp 오버행을 갖거나, 평활한 것으로 나타났다.
도 16b-c는 U2OS 세포에서 2개의 내인성 표적 부위, 즉 CCR5 및 APC에서 TALEN에 의해 유도된 이중 가닥 절단 (DSB) 내로의 평활한 5'-인산화된 34-bp 이중 가닥 올리고데옥시뉴클레오티드 (dsODN) (oSQT685/686)의 효율적인 통합을 보여주는 그래프이다. (16b) RFLP 분석은 2개의 내인성 부위, 즉 CCR5 및 APC에서 TALEN에 의해 유도된 DSB 내로의 dsODN 태그 oSQT685/686의 통합 %를 보여준다. (16c) 누적 돌연변이 유발 빈도는 2개의 내인성 표적 부위에서 T7E1 검정에 의해 측정된다.
도 17a 및 17b는 상이한 dsODN 말단 보호의 비교를 보여주는 막대 그래프이고, 이 실험에서 사용된 dsODN은 인산화되고 평활한 것이고, 5' 및 3' 포스포로티오에이트 변형 둘 모두 또는 3' 포스포로티오에이트 변형만을 가졌다. 도 17a: 인간 U2OS 세포의 RFN; 17b: 마우스 ES 세포의 Cas9.
도 18a-b는 마우스 ES 세포에서 상이한 농도의 3' 포스포로티오에이트 변형된 올리고의 실험을 보여주는 그래프이다. 18a: Nanog sgRNA/Cas9; 18b: Phc1 sgRNA/Cas9. dsODN은 인산화되고 평활한 것이었고, 5' 및 3' 포스포로티오에이트 변형 둘 모두 또는 3' 포스포로티오에이트 변형만을 가졌다. 실험은 인간 U2OS 세포에서 이량체 RNA-가이드 FokI 뉴클레아제를 사용하여 (도 18a) 또는 마우스 ES 세포에서 표준 Cas9를 사용하여 (도 18b) 수행하였다.
도 18c는 마우스 ES 세포에서 3' 포스포로티오에이트 변형된 올리고의 존재 하의 붕괴 비율에 대한 T7E1 분석을 보여주는 그래프이다.
도 19a-b는 U2OS 세포에서 3개의 내인성 표적 부위인 VEGFA3, EMX1 및 FANCF1에서 Cas9에 의해 유도된 이중 가닥 절단 (DSB) 내로의 비오티닐화된 dsODN 태그의 효율적인 통합을 보여준다. (19a) RFLP 분석은 표준 dsODN (oSQT685/686)에 비해, U2OS 세포에서 3개의 내인성 부위인 VEGFA3, EMX1 및 FANCF1에서 Cas9에 의해 유도된 DSB 내로의 비오티닐화 dsODN (oSQT1261/1262)의 % 통합 비율을 보여준다. (19b) T7EI는 표준 dsODN (oSQT685/686)에 비해, U2OS 세포에서 3개의 내인성 부위인 VEGFA3, EMX1 및 FANCF1에서 비오티닐화 dsODN (oSQT1261/1262)을 사용하여 추정된 돌연변이 유발 빈도 %를 보여준다.
도 20a-b는 더 긴 dsODN 태그가 CRISPR-Cas9 유도된 DSB의 부위에서 효율적으로 통합되도록 최적화될 수 있음을 보여준다. (20a) RFLP 분석은 75, 50 또는 25 pmol로 형질감염시켰을 때 60-bp dsODN (oSQT1255/1256, oSQT1257/1258 및 oSQT1259/1260)의 % 통합 비율을 보여준다. U2OS 세포에서 2개의 내인성 부위인 EMX1 및 FANCF1에서 시험되었다. (20b) T7EI는 75, 50, 또는 25 pmol로 형질감염시켰을 때 60-bp dsODN (oSQT1255/1256, oSQT1257/1258, oSQT1259/1260)의 추정된 NHEJ 비율 %을 보여준다. U2OS 세포에서 2개의 내인성 부위인 EMX1과 FANCF1에서 시험되었다.
도 21은 상이한 sgRNA를 사용하여 조작된 VQR 및 VRER SpCas9 변이체에 대해 GUIDE-seq에 의해 확인된 표적-이탈 절단 부위의 수를 보여주는 그래프이다.
도 22는 표적-이탈 부위에서 야생형과 D1135E SpCas9 변이체 간의 특이성의 GUIDE-seq에 의해 검출된 변화를 요약한 그래프이다. D1135E의 판독 수가 없는 부위에서의 특이성의 추정 획득 배율은 제시되지 않았다.
도 23a-b는 제한 단편 길이 다형성 분석에 의해 추정된, 표적-적중 부위에서의 GUIDE-seq 올리고 태그 통합의 평균 빈도 (23a)를 보여주는 그래프이다. 오류 막대는 s.e.m. (n = 4)를 나타내고; (23b) GUIDE-seq 실험을 위해 T7E1에 의해 검출된 표적-적중 부위에서의 돌연변이 유발 빈도를 의미한다. 오류 막대는 s.e.m. (n = 4)를 나타낸다.
Claims (19)
- 세포를 이중 가닥 올리고데옥시뉴클레오티드 (dsODN)와 접촉시키고, 여기서 dsODN은 바람직하게는 15 내지 50 nt 길이이고, dsODN의 두 가닥은 세포의 게놈과 이종상동성이고; 바람직하게는, dsODN의 5' 말단은 인산화되고; 또한 바람직하게는 포스포로티오에이트 연결이 두 3' 말단에 존재하거나, 또는 2개의 포스포로티오에이트 연결이 두 3' 말단 및 두 5' 말단에 존재하는 것인 단계;
세포에서 외인성 조작된 뉴클레아제를 뉴클레아제가 세포의 게놈 DNA에서 이중 가닥 절단 (DSB)을 유도하고 세포가 DSB를 복구하기에 충분한 시간 동안 발현시키거나 또는 활성화시켜 하나 이상의 DSB에서 dsODN을 통합시키는 단계;
통합된 dsODN을 포함하는 게놈 DNA의 일부를 증폭시키는 단계; 및
게놈 DNA의 증폭된 부분의 서열을 결정하고,
이에 의해 세포의 게놈 DNA에서 DSB를 검출하는 단계
를 포함하는, 세포의 게놈 DNA에서 DSB를 검출하는 방법. - 세포를 이중 가닥 올리고데옥시뉴클레오티드 (dsODN)와 접촉시키고, 여기서 dsODN은 바람직하게는 50 내지 75 nt 길이이고, dsODN의 두 가닥은 세포의 게놈과 이종상동성이고; 바람직하게는, dsODN의 5' 말단은 인산화되고; 또한 바람직하게는 포스포로티오에이트 연결이 두 3' 말단에 존재하거나, 또는 2개의 포스포로티오에이트 연결이 두 3' 말단 및 두 5' 말단에 존재하는 것인 단계;
세포에서 외인성 조작된 뉴클레아제를 뉴클레아제가 세포의 게놈 DNA에서 이중 가닥 절단 (DSB)을 유도하고 세포가 DSB를 복구하기에 충분한 시간 동안 발현시키거나 또는 활성화시켜 하나 이상의 DSB에서 dsODN을 통합시키는 단계;
통합된 dsODN을 포함하는 게놈 DNA의 일부를 증폭시키는 단계; 및
게놈 DNA의 증폭된 부분의 서열을 결정하고,
이에 의해 세포의 게놈 DNA에서 DSB를 검출하는 단계
를 포함하는, 세포의 게놈 DNA에서 DSB를 검출하는 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 게놈 DNA의 일부를 증폭시키는 단계가
DNA를 단편화하고;
세포로부터 단편화된 게놈 DNA의 말단을 범용 어댑터로 라이게이션하고;
통합된 dsODN에 상보성인 프라이머 (프라이머 A) 및 범용 어댑터에 상보성인 프라이머 (프라이머 B)를 사용하여 라이게이션된 DNA에 대해 제1 라운드의 폴리머라제 연쇄 반응 (PCR)을 수행한 후;
프라이머 A에 상보성인 3' 네스티드 프라이머 (프라이머 C), 프라이머 B에 상보성인 3' 네스티드 프라이머 (프라이머 D) 및 프라이머 D에 상보성인 프라이머 (프라이머 E)를 사용하여 제2 라운드의 PCR을 수행하는 것
을 포함하는 것인 방법. - 제3항에 있어서, 프라이머 E가 정제 또는 결합 서열; 및/또는 확인 서열 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 조작된 뉴클레아제가 메가뉴클레아제, 아연-핑거 뉴클레아제, 전사 활성화인자 이펙터-유사 뉴클레아제 (TALEN) 및 클러스터링된 규칙적 간격의 짧은 회문식 반복부 (CRISPR)/Cas RNA-가이드 뉴클레아제 (CRISPR/Cas RGN)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, DSB가 표적-이탈 DSB인 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, DSB가 외인성 조작된 뉴클레아제에 의해 유도된 것인 방법.
- 제1 세포 집단을 제1 가이드 RNA 및 이중 가닥 올리고데옥시뉴클레오티드 (dsODN)와 접촉시키고, 여기서 dsODN은 바람직하게는 15 내지 50 nt의 길이이고, dsODN의 두 가닥은 세포의 게놈과 이종상동성이고; 바람직하게는, dsODN의 5' 말단은 인산화되고; 또한 바람직하게는, 포스포로티오에이트 연결이 두 3' 말단에 존재하거나, 또는 2개의 포스포로티오에이트 연결이 두 3' 말단 및 두 5' 말단에 존재하는 것인 단계;
제1 세포 집단에서 외인성 Cas9 조작된 뉴클레아제를 뉴클레아제가 세포의 게놈 DNA에서 DSB를 유도하고 세포가 DSB를 복구하기에 충분한 시간 동안 발현시키거나 또는 활성화시켜 하나 이상의 DSB에서 dsODN을 통합시키는 단계;
통합된 dsODN을 포함하는 제1 세포 집단으로부터 게놈 DNA의 일부를 증폭시키는 단계; 및
제1 세포 집단으로부터 게놈 DNA의 증폭된 부분의 서열을 결정하는 단계;
dsODN이 제1 세포 집단의 게놈 DNA 내로 통합되는 부위의 수를 결정하는 단계;
제2 세포 집단을 제2 가이드 RNA 및 이중 가닥 올리고데옥시뉴클레오티드 (dsODN)와 접촉시키고, 여기서 dsODN은 바람직하게는 15 내지 50 nt의 길이이고, dsODN의 두 가닥은 세포의 게놈과 이종상동성이고; 바람직하게는, dsODN의 5' 말단은 인산화되고; 또한 바람직하게는, 포스포로티오에이트 연결이 두 3' 말단에 존재하거나, 또는 2개의 포스포로티오에이트 연결이 두 3' 말단 및 두 5' 말단에 존재하는 것인 단계;
제2 세포 집단에서 외인성 Cas9 조작된 뉴클레아제를 뉴클레아제가 제2 세포 집단의 게놈 DNA에서 DSB를 유도하고 세포가 DSB를 복구하기에 충분한 시간 동안 발현시키거나 또는 활성화시켜 하나 이상의 DSB에서 dsODN을 통합시키는 단계;
제2 세포 집단으로부터 통합된 dsODN을 포함하는 게놈 DNA의 일부를 증폭시키는 단계;
제2 세포 집단으로부터 게놈 DNA의 증폭된 부분의 서열을 결정하는 단계;
dsODN이 제2 세포 집단의 게놈 DNA 내로 통합되는 부위의 수를 결정하는 단계;
dsODN이 제1 세포 집단의 게놈 DNA 내로 통합된 부위의 수를 dsODN이 제2 세포 집단의 게놈 DNA 내로 통합된 부위의 수와 비교하는 단계
를 포함하고, 여기서 보다 적은 (표적-이탈) 부위에 통합된 dsODN이 보다 특이적인 것인, 복수개의 가이드 RNA 중 어느 것이 가장 특이적인지, 즉 가장 적은 표적-이탈 DSB를 유도하는지 결정하는 방법. - 제1 세포 집단을 제1 가이드 RNA 및 이중 가닥 올리고데옥시뉴클레오티드 (dsODN)와 접촉시키고, 여기서 dsODN은 바람직하게는 50 내지 75 nt의 길이이고, dsODN의 두 가닥은 세포의 게놈과 이종상동성이고; 바람직하게는, dsODN의 5' 말단은 인산화되고; 또한 바람직하게는, 포스포로티오에이트 연결이 두 3' 말단에 존재하거나, 또는 2개의 포스포로티오에이트 연결이 두 3' 말단 및 두 5' 말단에 존재하는 것인 단계;
제1 세포 집단에서 외인성 Cas9 조작된 뉴클레아제를 뉴클레아제가 세포의 게놈 DNA에서 DSB를 유도하고 세포가 DSB를 복구하기에 충분한 시간 동안 발현시키거나 또는 활성화시켜 하나 이상의 DSB에서 dsODN을 통합시키는 단계;
통합된 dsODN을 포함하는 제1 세포 집단으로부터 게놈 DNA의 일부를 증폭시키는 단계; 및
제1 세포 집단으로부터 게놈 DNA의 증폭된 부분의 서열을 결정하는 단계;
dsODN이 제1 세포 집단의 게놈 DNA 내로 통합되는 부위의 수를 결정하는 단계;
제2 세포 집단을 제2 가이드 RNA 및 이중 가닥 올리고데옥시뉴클레오티드 (dsODN)와 접촉시키고, 여기서 dsODN은 바람직하게는 50 내지 75 nt의 길이이고, dsODN의 두 가닥은 세포의 게놈과 이종상동성이고; 바람직하게는, dsODN의 5' 말단은 인산화되고; 또한 바람직하게는, 포스포로티오에이트 연결이 두 3' 말단에 존재하거나, 또는 2개의 포스포로티오에이트 연결이 두 3' 말단 및 두 5' 말단에 존재하는 것인 단계;
제2 세포 집단에서 외인성 Cas9 조작된 뉴클레아제를 뉴클레아제가 제2 세포 집단의 게놈 DNA에서 DSB를 유도하고 세포가 DSB를 복구하기에 충분한 시간 동안 발현시키거나 또는 활성화시켜 하나 이상의 DSB에서 dsODN을 통합시키는 단계;
제2 세포 집단으로부터 통합된 dsODN을 포함하는 게놈 DNA의 일부를 증폭시키는 단계;
제2 세포 집단으로부터 게놈 DNA의 증폭된 부분의 서열을 결정하는 단계;
dsODN이 제2 세포 집단의 게놈 DNA 내로 통합되는 부위의 수를 결정하는 단계;
dsODN이 제1 세포 집단의 게놈 DNA 내로 통합된 부위의 수를 dsODN이 제2 세포 집단의 게놈 DNA 내로 통합된 부위의 수와 비교하는 단계
를 포함하고, 여기서 보다 적은 (표적-이탈) 부위에 통합된 dsODN이 보다 특이적인 것인, 복수개의 가이드 RNA 중 어느 것이 가장 특이적인지, 즉 가장 적은 표적-이탈 DSB를 유도하는지 결정하는 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 세포가 포유동물 세포인 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 조작된 뉴클레아제가 Cas9 뉴클레아제이고, 방법이 Cas9 뉴클레아제를 게놈 내의 표적 서열로 유도하는 가이드 RNA를 세포에서 발현시키는 것을 또한 포함하는 것인 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, dsODN이 30-35 nt 길이 또는 60-65 nt 길이인 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, dsODN이 비오티닐화된 것인 방법.
- 제13항에 있어서, 방법이
게놈 gDNA를 단편으로 전단하고;
dsODN을 포함하는 단편을 비오틴에 결합시킴으로써 단리하는 것
을 포함하는 것인 방법. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, dsODN이 평활 말단을 갖는 것인 방법.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, dsODN이 5' 말단에 1, 2, 3, 또는 4 nt 오버행을 갖는 것인 방법.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, dsODN이 5' 말단에서 인산화되고, 3' 말단에서 포스포로티오에이트화되는 것인 방법.
- 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, dsODN이 무작위화 DNA 바코드를 함유하는 것인 방법.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
게놈 gDNA를 단편으로 전단하고;
단일 꼬리 서열결정 어댑터의 말단 복구/a-꼬리 형성/라이게이션에 의해 서열 결정을 위한 단편을 제조하는 것
을 포함하는 방법.
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