KR20230136325A - Recombinant human cell having GSTP1 gene knockout and use thereof - Google Patents

Recombinant human cell having GSTP1 gene knockout and use thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20230136325A
KR20230136325A KR1020220033891A KR20220033891A KR20230136325A KR 20230136325 A KR20230136325 A KR 20230136325A KR 1020220033891 A KR1020220033891 A KR 1020220033891A KR 20220033891 A KR20220033891 A KR 20220033891A KR 20230136325 A KR20230136325 A KR 20230136325A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
recombinant human
cells
cell
human cell
gspt1
Prior art date
Application number
KR1020220033891A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이균민
신승현
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020220033891A priority Critical patent/KR20230136325A/en
Publication of KR20230136325A publication Critical patent/KR20230136325A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/85Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K16/00Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies
    • C07K16/18Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies against material from animals or humans
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/102Mutagenizing nucleic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602Vertebrate cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2310/00Structure or type of the nucleic acid
    • C12N2310/10Type of nucleic acid
    • C12N2310/20Type of nucleic acid involving clustered regularly interspaced short palindromic repeats [CRISPRs]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2510/00Genetically modified cells

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

The present invention relates to a recombinant human cell resistant to hyperosmotic stress conditions and a method for producing target products using the same. Specifically, the present invention relates to a recombinant human cell in which a GSPT1 gene has been knocked out and a method for producing target products such as proteins like antibodies, genes, and vectors using the same.

Description

GSPT1 유전자가 넉아웃된 재조합 인간 세포 및 그의 용도 {Recombinant human cell having GSTP1 gene knockout and use thereof}Recombinant human cell having GSTP1 gene knockout and use thereof {Recombinant human cell having GSTP1 gene knockout and use thereof}

고삼투압 스트레스 조건에서 저항성을 갖는 재조합 인간 세포 및 그를 이용한 목적 산물의 생산 방법, 구체적으로, GSPT1 유전자가 넉아웃된 재조합 인간 세포 및 그를 이용하여 항체와 같은 단백질, 유전자, 벡터 등의 목적 산물을 생산하는 방법에 관한 것이다. Recombinant human cells resistant to high osmotic stress conditions and a method for producing a target product using the same, specifically, a recombinant human cell with the GSPT1 gene knocked out and using the same to produce a target product such as proteins such as antibodies, genes, vectors, etc. It's about how to do it.

인간 배아 신장 (HEK) 293 세포주는 치료 용도 또는 구조 연구를 위한 재조합 단백질, 백신 제조를 위한 VLP(virus-like particle), 및 유전자 치료용 바이러스 벡터의 생산과 같은 다양한 목적을 위한 생산 숙주로 널리 이용되고 있다. 생산 숙주로서, HEK293 세포주는 형질감염의 용이성, 부유 배양에서의 증식, 및 인간-유사 번역후 변형(post-translational modification)과 같은 여러 장점을 갖는다. HEK 293 세포에 의한 재조합 단백질의 생산을 증진시키기 위해, 배양 성능, 예를 들면, 세포 증식 및 사멸, 대사, 글리코실화, 단백질 폴딩 및 분비와 관련된 표적 유전자의 유전자 조작이 시도되었으나, 제한적인 성공을 보였다 (Abaandou et al., 2021, Cells 10, 1667). HEK 293 세포와 같은 인간 세포를 재조합 단백질 및 벡터 등과 같은 생물의약품의 생산을 위한 발현 플랫폼으로 활용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.The human embryonic kidney (HEK) 293 cell line is widely used as a production host for a variety of purposes, such as the production of recombinant proteins for therapeutic use or structural studies, virus-like particles (VLPs) for vaccine production, and viral vectors for gene therapy. It is becoming. As a production host, the HEK293 cell line has several advantages, such as ease of transfection, growth in suspension culture, and human-like post-translational modification. To enhance the production of recombinant proteins by HEK 293 cells, genetic manipulation of target genes involved in culture performance, such as cell proliferation and death, metabolism, glycosylation, protein folding and secretion, has been attempted, with limited success. It was seen (Abaandou et al., 2021, Cells 10, 1667). Research is actively underway to utilize human cells, such as HEK 293 cells, as an expression platform for the production of biological drugs such as recombinant proteins and vectors.

치료 단백질을 포함한 목적 산물의 생산 세포주로서 개발되기 위해서는 배양 조건에서 발생하는 스트레스에 대한 저항성 요구된다. 치료용 단백질을 생산하는 재조합 세포주의 대량 배양 시 다양한 스트레스가 발생하고 세포의 증식과 생산성을 저해한다. 삼투압 스트레스는 목적 산물의 생산을 위한 세포의 유가식 배양에서 영양분 공급과 pH 조절을 위한 염기 공급 등에 의해 세포외 오스몰 농도와 세포내 오스몰 농도 간의 차이에 의해 발생하여, 생존을 위한 세포 활성의 변화를 초래한다. 고삼투압 스트레스는 MAPK (mitogen-activated protein kinase), 예를 들면, p38 및 c-Jun N-terminal kinase (JNK)에 의해 매개되는 신호전달 캐스캐이드를 활성화시켜서, 전사 인자 및 하류 키나아제를 인산화시키고, 그에 의해 아폽토시스를 유도한다(de Nadal et al., 2002, EMBO Rep. 3, 735-740; Wada and Penninger, 2004, Oncogene 23, 2838-2849). 고삼투압 스트레스에 의한 세포의 생존력 및 생산성에 대한 영향을 극복하기 위해, 포유동물 세포에서 다양한 유전자 조작이 시도되었다. 항-아폽토시스 조절자, 예를 들면, Bcl-230Kc6의 과발현은 고삼투압 스트레스 하에서 아폽토시스를 억제하여 재조합 CHO 세포에서 세포 생존력 및 재조합 단백질의 생산성을 증가시켰다(Kim and Lee, 2002, J. Biotechnol. 95, 237-248; Wang et al., 2012, Process Biochem. 47, 735-741). 그러나, 이러한 지식에 기반한 접근 방식은 종종 세포 표현형에 대해 효과가 제한적이거나 충분하지 않았다. 인간 세포에서 고삼투압 스트레스 하에서, 카스파아제 활성의 억제는 세포 생존력을 증가시키나, p38 및 JNK를 포함한 MAPK의 억제는 세포 생존력에 미미한 효과를 가졌다(Thiemicke and Neuert, 2021, Sci. Adv. 7, eabe1122). 유전자 공학을 통한 포유류 세포의 개량은 적절한 품질의 치료용 단백질을 효율적으로 생산하기 위해 널리 시도되었으나 세포 공학을 위한 새로운 표적 유전자의 식별은 노동 집약적이며 아직 완전히 입증되지 않았다.In order to be developed as a cell line for producing target products, including therapeutic proteins, resistance to stress occurring in culture conditions is required. During mass cultivation of recombinant cell lines that produce therapeutic proteins, various stresses occur and inhibit cell proliferation and productivity. Osmotic stress is caused by the difference between extracellular and intracellular osmolarity due to the supply of nutrients and base for pH adjustment in fed-batch culture of cells for production of the target product, and reduces cell activity for survival. brings about change Hyperosmotic stress activates signaling cascades mediated by mitogen-activated protein kinases (MAPKs), such as p38 and c-Jun N-terminal kinase (JNK), which phosphorylate transcription factors and downstream kinases. , thereby inducing apoptosis (de Nadal et al., 2002, EMBO Rep. 3, 735-740; Wada and Penninger, 2004, Oncogene 23, 2838-2849). To overcome the effects of hyperosmotic stress on cell viability and productivity, various genetic manipulations have been attempted in mammalian cells. Overexpression of anti-apoptotic regulators, such as Bcl-2 and 30Kc6 , inhibited apoptosis under hyperosmotic stress and increased cell viability and productivity of recombinant proteins in recombinant CHO cells (Kim and Lee, 2002, J. Biotechnol 95, 237-248; Wang et al., 2012, Process Biochem. 47, 735-741). However, these knowledge-based approaches were often limited or insufficiently effective on cellular phenotypes. Under hyperosmotic stress in human cells, inhibition of caspase activity increased cell viability, but inhibition of MAPKs, including p38 and JNK, had a minor effect on cell viability (Thiemicke and Neuert, 2021, Sci. Adv. 7, eabe1122 ). The improvement of mammalian cells through genetic engineering has been widely attempted to efficiently produce therapeutic proteins of appropriate quality, but identification of new target genes for cell engineering is labor-intensive and has not yet been fully proven.

근래에는 CRISPR/Cas9 라이브러리 스크리닝이 다양한 종류의 인간 세포에서, 주로 바이러스-매개 gRNA 카세트의 통합을 이용하여, 필수 유전자 및 질병의 치료적 표적을 발굴하기 위해 이용되고 있다. RMCE(recombinase-mediated cassette exchange) 시스템은 비편향적이고 지속적인 발현을 위한 단일-카피 통합을 필요로 하는 gRNA의 전달을 위한 매력적인 옵션이다. RMCE를 이용한 재조합 세포주의 개발은 도너 유전자 카세트를 갖는 비-형광 세포를 분류하고, 랜딩 패드를 벗어나 배치된 프로모터 또는 폴리(A) 트랩을 이용하는 유전자 카세트의 무작위 통합을 피할 수 있게 하여, 미리 정해진 부위에 형질전환 유전자의 단일-카피 통합을 가능하게 한다 (Hamaker and Lee, 2018, Curr. Opin. Chem. Eng. 22, 152-160). 이러한 세포주 개발의 전략은 형질전환 유전자의 균일하고 안정적인 발현 때문에 치료용 단백질의 생산에서 크게 부각되고 있다(Srirangan et al., 2020, Crit. Rev. Biotechnol. 40, 833-851).Recently, CRISPR/Cas9 library screening has been used to discover essential genes and therapeutic targets for diseases in various types of human cells, mainly using virus-mediated integration of gRNA cassettes. The recombinase-mediated cassette exchange (RMCE) system is an attractive option for the delivery of gRNAs that require single-copy integration for unbiased and sustained expression. Development of recombinant cell lines using RMCE makes it possible to sort out non-fluorescent cells carrying donor gene cassettes and avoid random integration of gene cassettes using promoters or poly(A) traps positioned beyond the landing pad, thereby allowing the gene cassette to reach a predetermined site. enables single-copy integration of the transgene (Hamaker and Lee, 2018, Curr. Opin. Chem. Eng. 22, 152-160). This strategy of cell line development has gained great prominence in the production of therapeutic proteins due to uniform and stable expression of the transgene (Srirangan et al., 2020, Crit. Rev. Biotechnol. 40, 833-851).

이에, 본 발명자들은 RMCE 기반 CRISPR/Cas9 스크리닝 시스템을 개발하고 이를 이용하여, 재조합 인간 세포주의 배양에서 삼투압 스트레스에 대한 저항성과 관련된 유전자를 발굴하여 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors developed an RMCE-based CRISPR/Cas9 screening system and used it to discover genes related to resistance to osmotic stress in the culture of recombinant human cell lines and completed the present invention.

본 발명은 인간 세포에서 삼투압 스트레스에 대한 반응과 연관된 표적 유전자를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide target genes associated with response to osmotic stress in human cells.

본 발명은 삼투압 스트레스에 대한 저항성을 갖는 재조합 인간 세포를 제공하는 것을 목적으로 한다. The purpose of the present invention is to provide recombinant human cells with resistance to osmotic stress.

본 발명은 삼투압 스트레스에 대한 저항성을 갖는 재조합 인간 세포를 이용하여 목적 산물을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The purpose of the present invention is to provide a method for producing a target product using recombinant human cells that have resistance to osmotic stress.

본 발명의 일 양태는 GSPT1 유전자가 넉아웃된, 재조합 인간 세포를 제공한다. One aspect of the present invention provides recombinant human cells in which the GSPT1 gene has been knocked out.

본 명세서에서 사용된 용어, "재조합 인간 세포"는 원형의 인간 세포에 형질도입이나 유전자 편집 등에 의해 유전자 변형이 일어난 세포를 의미한다. 재조합 인간 세포는 인간-유사 번역후 변형(human-like post-translational modification)을 제공하므로 치료용 단백질과 같은 목적 산물의 생산을 위한 유용한 발현 플랫폼으로 개발되고 활용되고 있다. 목적 산물의 생산을 위한 플랫폼으로서 세포 생존력, 성장 속도, 및 목적 산물의 생산성 등을 개선하기 위한 시도들이 이루어지고 있다. As used herein, the term “recombinant human cell” refers to a cell in which genetic modification has occurred in an original human cell through transduction or gene editing. Recombinant human cells provide human-like post-translational modifications and are therefore being developed and utilized as a useful expression platform for the production of desired products such as therapeutic proteins. As a platform for the production of target products, attempts are being made to improve cell viability, growth rate, and productivity of the target product.

재조합 인간 세포의 배양에 의한 목적 산물의 생산 시에, 다양한 요소들이 세포의 성장 속도, 생존력, 생산성 등을 제한하는 영향을 미치며, 이러한 요소들 중 하나인 삼투압에 대한 저항성과 관련된 유전자로서, 삼투압 스트레스 조건에서 GSPT1을 코딩하는 유전자의 넉아웃에 의해 세포의 생존력, 성장 속도 및 생산성이 모세포에 비해 개선되는 것으로 확인하였다. When producing a target product by culturing recombinant human cells, various factors have an effect limiting the growth rate, viability, and productivity of cells. One of these factors is a gene related to resistance to osmotic pressure, such as osmotic pressure stress. It was confirmed that the viability, growth rate, and productivity of cells were improved compared to the parent cells by knocking out the gene encoding GSPT1 under these conditions.

GSPT1(G1 to S phase transition 1) 단백질은 인간 세포에서 아폽토시스 단백질의 억제제에 대해 길항제로 기능하고, GSPT1 단백질은 소포체로부터 세포질로 수송되어, 카스파아제 활성화를 강화시키며, 다양한 스트레스 하에서 신호 전달을 조절하는, 아폽토시스 신호-조절 키나아제 1의 활성을 조절하는 것에 의해 아폽토시스를 촉진하는 것으로 알려져 있다(Lee et al., 2008, Oncogene 27, 1297-1305). GSPT1 (G1 to S phase transition 1) protein functions as an antagonist to inhibitors of apoptosis proteins in human cells. GSPT1 protein is transported from the endoplasmic reticulum to the cytoplasm, enhances caspase activation, and regulates signal transduction under various stresses. , is known to promote apoptosis by regulating the activity of apoptosis signal-regulating kinase 1 (Lee et al., 2008, Oncogene 27, 1297-1305).

GSPT1은 RMCE(recombinase-mediated cassette exchange)에 의한 gRNA 카세트의 전달을 이용한 CRISPR/Cas9 라이브러리 스크리닝에 의해 고삼투압 조건에서 넉아웃 시, 세포 성장 속도 및 생존력과 목적 산물의 생산성을 증가시키는 유전자로 발굴되었다. 아폽토시스를 유도하는 유전자의 넉아웃이나 아폽토시스를 억제하는 유전자의 과발현에 의한 세포의 생존력 및 생산성 증가를 위한 시도들이 이루어졌으나, 아폽토시스의 억제가 반드시 세포의 생존력 및 생산성 증가로 이어지는 것은 아니다. 본 발명자들에 의해 발굴된, 세포 배양, 특히 유가식 배양에서 세포의 생존력과 생산성에 가장 큰 제한을 가하는 요소 중 하나인 삼투압에 대한 저항성을 부여하고, 세포의 생존력 및 생산성의 증가를 갖는 GSPT1 유전자는 목적 산물의 생산을 위한 인간 세포주의 개발이나 개량에서 신규한 표적으로서 유용하다. GSPT1 was discovered as a gene that increases cell growth rate, viability, and productivity of the target product when knocked out under hyperosmotic conditions through CRISPR/Cas9 library screening using transfer of a gRNA cassette by RMCE (recombinase-mediated cassette exchange). . Attempts have been made to increase cell viability and productivity by knocking out genes that induce apoptosis or overexpressing genes that inhibit apoptosis, but inhibition of apoptosis does not necessarily lead to increased cell viability and productivity. The GSPT1 gene, discovered by the present inventors, confers resistance to osmotic pressure, which is one of the factors that most limits the viability and productivity of cells in cell culture, especially fed-batch culture, and increases cell viability and productivity. is useful as a new target in the development or improvement of human cell lines for production of the desired product.

본 명세서에서 사용된 용어, "넉아웃(knockout)"은 해당 유전자가 기능하지 않도록 게놈으로부터 물리적으로 제거된 것을 의미하며, CRISPR/Cas9을 이용한 상동성 재조합에 의한 유전자의 제거를 포함하나, 이에 한정되지 않는 방법을 이용하여 유전자의 넉아웃이 이루어질 수 있다. As used herein, the term “knockout” refers to physical removal from the genome so that the relevant gene does not function, and includes, but is limited to, removal of the gene by homologous recombination using CRISPR/Cas9. Gene knockout can be achieved using methods that do not work.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 인간 세포는 GSPT1 유전자가 넉아웃되기 전 모세포에 비해 고삼투압 스트레스에 내성을 갖는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the recombinant human cell may be more resistant to hyperosmotic stress than the parent cell before the GSPT1 gene is knocked out.

본 명세서에서 사용된 용어 "모세포"는 유전자의 넉아웃과 같은 목적하는 변형이 일어나기 전의 세포를 의미한다. 예를 들면, GSPT1 유전자가 넉아웃된 인간 재조합 세포의 모세포는 GSPT1 유전자의 넉아웃을 제외한 모든 것이 상기 인간 재조합 세포와 동일하다. As used herein, the term “parental cell” refers to a cell before the desired modification, such as gene knockout, occurs. For example, the parent cell of a human recombinant cell in which the GSPT1 gene has been knocked out is identical to the human recombinant cell in everything except the knockout of the GSPT1 gene.

본 명세서에서 사용된 용어, "삼투압 스트레스" 또는 "고삼투압 스트레스"는 세포의 배양 조건에서 배지의 조성이나 배양의 진행에 따른 목적 산물 또는 대사 부산물의 생성에 따른 삼투압의 증가에 의해 세포의 증식 및 생존력에 부정적으로 영향을 미치는 상태를 의미한다. 산업적으로 사용되는 유가식 배양에서 수반되는 스트레스이며, 세포나 배양 조건에 따라 삼투압 스트레스로 인정될 수 있는 수준은 다르나, 세포 증식에 유의한 억제가 일어나는 오스몰 농도로 정의될 수 있다. 예를 들면, HEK293 세포의 배양에서 삼투압 스트레스는 450 mOsm/kg 이상의 오스몰 농도로 정의될 수 있다. As used herein, the term "osmotic stress" or "hyperosmotic stress" refers to the proliferation and proliferation of cells by an increase in osmotic pressure due to the production of target products or metabolic by-products according to the composition of the medium or the progress of the culture under cell culture conditions. It refers to a condition that negatively affects viability. It is a stress that accompanies industrially used fed-batch culture, and although the level that can be recognized as osmotic stress varies depending on the cell or culture conditions, it can be defined as the osmolarity at which significant inhibition of cell proliferation occurs. For example, in the culture of HEK293 cells, osmotic stress can be defined as an osmolarity of 450 mOsm/kg or more.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 인간 세포는 GSPT1 유전자가 넉아웃되기 전 모세포에 비해 고삼투압 스트레스 조건에서 높은 생존력 및 성장 속도를 갖는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the recombinant human cells may have higher viability and growth rate under hyperosmotic stress conditions than the parental cells before the GSPT1 gene is knocked out.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 인간 세포는 GSPT1 유전자가 넉아웃되기 전 모세포에 비해 긴 배양 수명을 갖는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the recombinant human cells may have a longer culture life than the parental cells before the GSPT1 gene is knocked out.

본 명세서에서 사용된 용어, "배양 수명"은 목적 산물의 생산을 위한 세포의 배양에서 세포가 증식하고 생존력을 유지하여 유의하게 목적 산물이 생산되는 기간을 의미하며, 목적 산물, 배양 조건, 세포에 따라 다를 수 있다. 배양 수명이 길어지면 배양물 중의 총 세포수가 증가하고 그에 의해 배양물에 의한 목적 산물의 총 생산량이 증가한다. As used herein, the term “culture life” refers to the period during which cells proliferate and maintain viability in the culture of cells for the production of the target product and significantly produce the target product, depending on the target product, culture conditions, and cells. It may vary depending on the As the culture life is prolonged, the total number of cells in the culture increases, thereby increasing the total production of the desired product by the culture.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 고삼투압 스트레스 조건은 유가식 배양으로부터 초래되는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the hyperosmotic stress condition may result from fed-batch culture.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 인간 세포는 목적 산물을 코딩하는 유전자를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the recombinant human cell may contain a gene encoding the desired product.

본 명세서에서 사용된 용어 "목적 산물"은 그를 코딩하는 유전자 또는 그의 생합성을 포함한 대사 경로와 관련된 유전자 또는 그의 변형을 포함하는 재조합 세포의 배양에 의해 수득하고자 하는 물질로서, 단백질, 핵산, 바이러스 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. As used herein, the term "target product" refers to a substance to be obtained by culturing a recombinant cell containing a gene encoding the same or a gene related to a metabolic pathway including its biosynthesis or a modification thereof, such as a protein, nucleic acid, virus, etc. Including, but not limited to.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 목적 산물은 치료용 단백질, 유전자 치료제, 세포 치료제, 벡터, 또는 백신일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. In one embodiment of the present invention, the target product may be a therapeutic protein, gene therapy, cell therapy, vector, or vaccine, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 목적 산물을 코딩하는 유전자는 상기 재조합 인간 세포에서 게놈에 삽입되거나, 또는 벡터로 존재할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the gene encoding the target product may be inserted into the genome of the recombinant human cell, or may exist as a vector.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 인간 세포는 게놈 상에 2개 이상의 랜딩 패드(landing pad)를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the recombinant human cell may include two or more landing pads on the genome.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 인간 세포는 AAVS1 로커스 및 ROSA26 로커스에 각각 랜딩 패드를 포함할 수 있고, 각 랜딩 패드에 동일한 목적 산물을 코딩하는 유전자가 존재하여, 2개의 카피의 유전자를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the recombinant human cell may contain landing pads at each of the AAVS1 locus and the ROSA26 locus, and a gene encoding the same desired product is present in each landing pad, thereby comprising two copies of the gene. can do.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 인간 세포는 AAVS1 로커스 및 ROSA26 로커스에 각각 랜딩 패드를 포함할 수 있고, 1개의 랜딩 패드에는 목적 산물을 코딩하는 유전자가 존재하고, 나머지 랜딩 패드에는 상기 유전자의 발현을 조절하는 이펙터가 존재하여 목적 산물을 코딩하는 유전자의 발현을 촉진할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the recombinant human cell may include landing pads at each of the AAVS1 locus and the ROSA26 locus, one landing pad contains a gene encoding the desired product, and the remaining landing pad contains the gene's An effector that regulates expression may exist to promote the expression of a gene encoding a desired product.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 인간 세포는 목적 산물을 코딩하는 유전자 발현 카세트의 랜딩 패드로의 표적화된 통합에 의해 생성될 수 있다. In one embodiment of the invention, the recombinant human cells can be generated by targeted integration of a gene expression cassette encoding the desired product into a landing pad.

본 명세서에서 사용된 용어, "랜딩 패드(landing pad)"는 숙주 세포 내의 게놈 내에 안정하게 통합되어 있는 부위-특이적 인식 서열 또는 부위-특이적 재조합 부위, 예를 들면, attP 부위를 의미하며, 목적 산물을 코딩하는 유전자 서열과 같은 외인성 서열의 부위-특이적 또는 표적화된 통합을 위해 이용된다. As used herein, the term "landing pad" refers to a site-specific recognition sequence or site-specific recombination site, such as an attP site, that is stably integrated into the genome of a host cell, It is used for site-specific or targeted integration of exogenous sequences, such as genetic sequences encoding the desired product.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 인간 세포는 HEK293 세포, HT-1080 세포, 또는 PER.C6 세포일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the recombinant human cells may be HEK293 cells, HT-1080 cells, or PER.C6 cells.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 인간 세포는 HEK293 세포이고, 상기 목적 산물은 항체일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the recombinant human cells are HEK293 cells, and the target product may be an antibody.

본 발명의 또 다른 양태는 Another aspect of the present invention is

GSPT1 넉아웃 재조합 인간 세포를 제조하는 방법으로서, A method of producing GSPT1 knockout recombinant human cells, comprising:

인간 세포에 GSPT1을 코딩하는 유전자를 표적으로 하는 gRNA를 포함하는 도너 및 재조합 효소를 이용하여 형질도입시키는 단계를 포함하고, It includes the step of transducing human cells using a donor containing a gRNA targeting the gene encoding GSPT1 and a recombinant enzyme,

상기 재조합 효소는 그의 말단에 NLS(Nuclear Localization Sequence)이 태깅된 것인 방법을 제공한다. The method provides a method in which the recombinant enzyme is tagged with an NLS (Nuclear Localization Sequence) at its end.

본 발명의 일 구체예에서, RMCE에 의한 재조합 효율 증가를 위해 재조합 효소의 N-말단, C-말단, 또는 양 말단 모두에 NLS가 태깅될 수 있다. In one embodiment of the present invention, NLS may be tagged at the N-terminus, C-terminus, or both ends of the recombinant enzyme to increase recombination efficiency by RMCE.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 효소는 Cre 재조합효소, Bxb1 인테그라아제, FLP 재조합 효소, 또는 R4 인테그라아제일 수 있으나, 이에 한정되지 않는부위-특이적 재조합 효소일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the recombinant enzyme may be Cre recombinase, Bxb1 integrase, FLP recombinase, or R4 integrase, but is not limited to site-specific recombinase.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 NLS는 뉴클레오플라스민(nucleoplasmin, NP)으로부터 유래될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the NLS may be derived from nucleoplasmin (NP).

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 효소는 C-말단에 NP NLS를 갖는 Bxb1 인테그라아제의 발현 플라스미드의 형태일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the recombinant enzyme may be in the form of a Bxb1 integrase expression plasmid having an NP NLS at the C-terminus.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 도너는 attB-gRNA(GSPT1)-attBmut이고, 상기 재조합 효소는 Bxb1 인테그라아제이며, 상기 도너와 재조합효소는 4:1 (w/w)의 비로 사용될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the donor is attB-gRNA(GSPT1)-attB mut , The recombinant enzyme is Bxb1 integrase, and the donor and recombinant enzyme can be used in a ratio of 4:1 (w/w).

본 발명의 일 구체예에서, 상기 GSPT1을 코딩하는 유전자를 표적으로 하는 gRNA는 서열번호 1의 서열일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the gRNA targeting the gene encoding GSPT1 may have the sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 도너는 Cas9을 코딩하는 유전자를 더 포함하거나, 또는 상기 방법은 Cas9을 코딩하는 유전자를 포함하는 벡터를 상기 재조합 인간 세포에 형질도입하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the donor further includes a gene encoding Cas9, or the method may further include transducing a vector containing a gene encoding Cas9 into the recombinant human cell. .

본 발명의 일 구체예에서, 상기 GSPT1 유전자를 표적으로 하는 gRNA 및 Cas9을 코딩하는 유전자를 포함하는 도너는 올인원(all-in-one) CRISPR/Cas9 벡터, 예를 들면, gRNA(GSPT1)-Cas9-2A-HygR일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the donor comprising a gRNA targeting the GSPT1 gene and a gene encoding Cas9 is an all-in-one CRISPR/Cas9 vector, for example, gRNA(GSPT1)-Cas9 -2A-HygR.

본 발명의 일 구체예에서, Cas9을 코딩하는 유전자를 포함하는 벡터는 GFP-2A-Cas9-HygR 플라스미드일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the vector containing the gene encoding Cas9 may be a GFP-2A-Cas9-HygR plasmid.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 인간 세포는 HEK293 세포일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the human cells may be HEK293 cells.

본 발명의 또 다른 양태는 Another aspect of the present invention is

목적 산물을 생산하는 방법으로서, As a method for producing a target product,

목적 산물을 코딩하는 유전자를 포함하는, GSPT1 넉아웃 재조합 인간 세포를 배양하는 단계, 및 cultivating GSPT1 knockout recombinant human cells containing a gene encoding the desired product, and

배양물로부터 목적 산물을 회수하는 단계를 포함하는 것인 방법을 제공한다. A method comprising the step of recovering the desired product from the culture is provided.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 목적 산물은 치료용 단백질, 유전자 치료제, 세포 치료제, 벡터, 또는 백신일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. In one embodiment of the present invention, the target product may be a therapeutic protein, gene therapy, cell therapy, vector, or vaccine, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 인간 세포는 GSPT1을 코딩하는 유전자가 넉아웃되지 않은 모세포에 비해 더 긴 시간 동안 배양되고, 더 많은 양의 목적 산물을 생산할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the recombinant human cells can be cultured for a longer time and produce a greater amount of the target product than parent cells in which the gene encoding GSPT1 has not been knocked out.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 인간 세포는 HEK293 세포이고, 상기 목적 산물은 항체일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the recombinant human cells are HEK293 cells, and the target product may be an antibody.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 재조합 인간 세포를 배양하는 단계는 부착 배양 또는 부유 배양에 의해 수행될 수 있고, 회분 배양, 유가식 배양 또는 연속 배양에 의해 수행될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of culturing the recombinant human cells may be performed by adherent culture or suspension culture, and may be performed by batch culture, fed-batch culture, or continuous culture.

상기 재조합 인간 세포를 배양하는 단계는 목적 산물의 생산을 위해 적절한 배지, 온도, 습도, 등에서 수행될 수 있고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. The step of culturing the recombinant human cells may be performed in an appropriate medium, temperature, humidity, etc. for production of the target product, and may be appropriately selected by a person skilled in the art to which the present invention pertains.

본 발명의 일 구체예에 따른 GSPT1 유전자가 넉아웃된 재조합 인간 세포는 삼투압 스트레스에 대한 저항성을 가져서, 삼투압 스트레스에 의해 유발되는 세포증식 억제 및 아폽토시스를 극복할 수 있고 따라서, 항체와 같은 치료용 단백질이나 바이러스 벡터나 백신의 생산에서 유용하게 활용될 수 있다. Recombinant human cells in which the GSPT1 gene has been knocked out according to one embodiment of the present invention have resistance to osmotic stress and can overcome cell proliferation inhibition and apoptosis caused by osmotic stress, and therefore, therapeutic proteins such as antibodies It can be useful in the production of viral vectors or vaccines.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 HEK293 세포에서의 RMCE(recombinase-mediated cassette exchange)-기반 CRISPR/Cas9 라이브러리 생성에 대한 개략도이다. Bxb1-매개 RMCE를 이용하여, attB 및 attBmut 재조합 부위에 의해 플랭킹된 gRNA 및 블라스티시딘 저항성 유전자(BSD)를 포함하는 gRNA 라이브러리를 ROSA26 로커스에 attP-EF1α-TagBFP-attPmut 랜딩 패드를 갖는 마스터 세포주에 통합시켰다. 라이브러리 세포를 12일 동안 블라스티시딘(20 ㎍/mL) 선택에 의해 농축시키고, FACS를 이용하여 TagBFP-음성 세포를 분리했다. 마스터 세포주의 일시적 형질감염에 의해 Cas9을 발현시켜 넉아웃 라이브러리 세포를 생성시켰고, Cas9을 발현하는 세포는 3일 동안 히그로마이신(50 ㎍/mL) 선택에 의해 농축시켰다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 삼투압 저항성과 관련된 유전자의 스크리닝을 위해 제작된 넉아웃 라이브러리에서 플라스미드 및 세포의 키나아제 및 세포주기 유전자 풀에 대한 커버리지를 보여준다. (A)와 (B)는 각각 gRNA 및 유전자 당 정규화된 CPM(counts per million)을 나타낸다. 라인 및 박스는 각각 중앙값 및 사분범위(IQR)을 나타내고, 위스커(whisker)는 1.5X IQR이었다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 키나아제- 및 세포주기-넉아웃 라이브러리 세포의 삼투압 스트레스 스크리닝 동안 세포 증식의 프로파일을 보여준다. (A)는 생존 세포 농도(삼투압 스트레스가 없는 조건에서의 키나아제-넉아웃 라이브러리 세포 (흑색 원), 삼투압 스트레스 조건에서의 키나아제-넉아웃 라이브러리 세포 (백색 원), 삼투압 스트레스가 없는 조건에서의 세포 주기-넉아웃 라이브러리 세포 (흑색 세포), 및 삼투압 스트레스 조건에서의 세포 주기-넉아웃 라이브러리 세포 (백색 세모)), (B)는 제1 계대 (P1), 제2 계대 (P2), 제3 계대 (P3), 및 제4 계대 (P4)에서 표준배지 또는 삼투압 배지에서 넉아웃 라이브러리 세포의 비 증식 속도 (μ)를 나타낸다. 표준배지 또는 고삼투압의 배지에서 넉아웃 세포 라이브러리를 접종한 후 4일마다 계대하였다. 고 삼투압 배지의 오스몰 농도는 NaCl을 첨가하여 대조군 대비 150 mOsm/kg씩 증가시켰다.
도 4는 본 발명의 일 구체예에 따른 부착-적응 재조합 인간 세포의 회분식 배양의 결과를 보여준다. 넉아웃을 포함하지 않는 대조군 세포와 표적 유전자의 넉아웃을 갖는 세포의 회분식 배양에서 삼투압 스트레스의 효과를 비교하였다. (A), (B), 및 (C)는 각각 삼투압 스트레스가 없는 조건에서 배양에 따른 세포 증식, 생존력, 및 mAb 생산성을 나타내고, (D),(E) 및 (F)는 배양의 개시부터 NaCl을 첨가하여 배지의 오스몰 농도를 150 mOsm/kg까지 증가시켜서 형성된 삼투압 스트레스 조건에서 배양에 따른 세포 증식, 생존력, 및 mAb 생산성을 나타낸다. 비-표적화 대조군(Non-targeting control)(흑색 원), CDK8 (백색 원), TRIM28 (흑색 세모), DBF4 (백색 세모), GAS2L1 (흑색 네모), GSPT1 (백색 네모), 및 ING1 (흑색 다이아몬드). 오류 막대는 3회의 독립적 실험의 표준 편차를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 부유-적응 재조합 인간 세포의 회분식 배양의 결과를 보여준다. 넉아웃을 포함하지 않는 대조군 세포와 표적 유전자의 넉아웃을 갖는 세포의 회분식 배양에서 삼투압 스트레스의 효과를 비교하였다. (A), (B), 및 (C)는 각각 삼투압 스트레스가 없는 조건에서 배양에 따른 세포 증식, 생존력, 및 mAb 생산성을 나타내고, (D),(E) 및 (F)는 삼투압 스트레스 조건에서 배양에 따른 세포 증식, 생존력, 및 mAb 생산성을 나타낸다. 삼투압 스트레스 조건의 3일 차에, 화살표로 표시된 바와 같이, 배지의 오스몰 농도를 NaCl을 첨가하여 150 mOsm/kg까지 증가시켰다. 비-표적화 대조군(흑색 원), CDK8 (백색 원), GAS2L1 (흑색 세모), 및 GSPT1 (백색 세모). 오류 막대는 3회의 독립적 실험의 표준 편차를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 구체예에 따른 넉아웃(K.O.) 세포 풀에서 삼투압 스트레스-유래 아폽토시스 저항성을 보여준다. 부유-적응 세포의 회분식 배양 동안, 아폽토시스 마커인 절단 PARP(cleaved PARP), 절단 카스파아제-3(cleaved caspase-3), 및 절단 카스파아제-7(cleaved caspase-7)의 웨스턴 블롯 결과를 나타낸다. 세포를 배양의 4일차, 5일차, 및 6일차에 채취하였고, β-액틴을 로딩 대조군으로 이용했다.
도 7은 본 발명의 일 구체예에 따른 넉아웃 세포 풀의 유가식 배양 결과를 보여준다: (A) 오스몰 농도, (B) 세포 증식, (C) 세포 생존력, 및 (D) mAb 농도. 공급 배지(feed)는 화살표로 표시된 바와 같이, 배양 3일차부터 매일 5% v/v 비율로 첨가했다. 비-표적화 대조군(NT-Control)(흑색 원), CDK8 (백색 원), GAS2L1 (흑색 세모), 및 GSPT1 (백색 세모). 오류 막대는 3회의 독립적 실험의 표준 편차를 나타낸다.
Figure 1 is a schematic diagram of RMCE (recombinase-mediated cassette exchange)-based CRISPR/Cas9 library generation in HEK293 cells according to one embodiment of the present invention. Using Bxb1-mediated RMCE, a gRNA library containing a gRNA flanked by the attB and attB mut recombination sites and a blasticidin resistance gene (BSD) was inserted into the ROSA26 locus with the attP-EF1α-TagBFP-attP mut landing pad. were integrated into the master cell line. Library cells were enriched by blasticidin (20 μg/mL) selection for 12 days, and TagBFP-negative cells were isolated using FACS. Knockout library cells were generated by transient transfection of a master cell line expressing Cas9, and cells expressing Cas9 were enriched by hygromycin (50 μg/mL) selection for 3 days.
Figure 2 shows coverage of the kinase and cell cycle gene pools of plasmids and cells in a knockout library constructed for screening of genes related to osmotic resistance according to an embodiment of the present invention. (A) and (B) represent normalized counts per million (CPM) per gRNA and gene, respectively. Lines and boxes represent median and interquartile range (IQR), respectively, and whiskers were 1.5X IQR.
Figure 3 shows the profile of cell proliferation during osmotic stress screening of kinase- and cell cycle-knockout library cells according to one embodiment of the present invention. (A) Viable cell concentration (kinase-knockout library cells under conditions without osmotic stress (black circles), kinase-knockout library cells under osmotic stress conditions (white circles), cells under conditions without osmotic stress. Cycle-knockout library cells (black cells), and cell cycle-knockout library cells (white triangles) under osmotic stress conditions, (B) first passage (P1), second passage (P2), third passage The specific proliferation rate ( μ ) of knockout library cells in standard medium or osmotic medium at passage (P3), and fourth passage (P4) is shown. The knockout cell library was inoculated in standard medium or high-osmolar medium and then passaged every 4 days. The osmolarity of the high osmotic pressure medium was increased by 150 mOsm/kg compared to the control group by adding NaCl.
Figure 4 shows the results of batch culture of attachment-adapted recombinant human cells according to one embodiment of the present invention. The effects of osmotic stress were compared in batch cultures of cells with knockouts of target genes and control cells without knockouts. (A), (B), and (C) represent cell proliferation, viability, and mAb productivity following culture in conditions without osmotic stress, respectively, and (D), (E), and (F) represent cell proliferation, (E), and (F) from the start of culture. Cell proliferation, viability, and mAb productivity are shown during culture under osmotic stress conditions created by adding NaCl to increase the osmolarity of the medium to 150 mOsm/kg. Non-targeting control (black circles), CDK8 (open circles), TRIM28 (black triangles), DBF4 (white triangles), GAS2L1 (black squares), GSPT1 (white squares), and ING1 (black diamonds) ). Error bars represent the standard deviation of three independent experiments.
Figure 5 shows the results of batch culture of suspension-adapted recombinant human cells according to one embodiment of the present invention. The effects of osmotic stress were compared in batch cultures of cells with knockouts of target genes and control cells without knockouts. (A), (B), and (C) show cell proliferation, viability, and mAb productivity according to culture under conditions without osmotic stress, respectively, and (D), (E), and (F) show cell proliferation, (E), and (F) under osmotic stress conditions. Cell proliferation, viability, and mAb productivity according to culture are shown. On the third day of osmotic stress conditions, the osmolarity of the medium was increased to 150 mOsm/kg by adding NaCl, as indicated by the arrow. Non-targeting control (black circles), CDK8 (open circles), GAS2L1 (black triangles), and GSPT1 (white triangles). Error bars represent the standard deviation of three independent experiments.
Figure 6 shows osmotic stress-induced apoptosis resistance in a knockout (KO) cell pool according to one embodiment of the present invention. Western blot results of apoptosis markers cleaved PARP, cleaved caspase-3, and cleaved caspase-7 are shown during batch culture of suspension-adapted cells. Cells were harvested on days 4, 5, and 6 of culture, and β-actin was used as a loading control.
Figure 7 shows the results of fed-batch culture of the knockout cell pool according to one embodiment of the present invention: (A) osmolality, (B) cell proliferation, (C) cell viability, and (D) mAb concentration. Feed medium (feed) was added at a rate of 5% v/v every day from the 3rd day of culture, as indicated by the arrow. Non-targeting control (NT-Control) (black circles), CDK8 (open circles), GAS2L1 (black triangles), and GSPT1 (white triangles). Error bars represent the standard deviation of three independent experiments.

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.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are intended to illustrate one or more embodiments and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1. CRISPR/Cas9 라이브러리 스크리닝 플랫폼에 의한 삼투압 스트레스 저항성 관련 표적 유전자 스크리닝Example 1. Screening of target genes related to osmotic stress resistance by CRISPR/Cas9 library screening platform

삼투압 스트레스와 연관된 신규한 표적을 확인하기 위해 HEK293 세포에 RMCE-기반 CRISPR/Cas9 라이브러리 스크리닝을 적용했다. 도 1에 RMCE-기반 CRISPR/Cas9 라이브러리 스크리닝의 개략도가 도시된다. 삼투압이 키나아제-매개 신호전달 캐스캐이드를 통해 성장 억제, 세포주기 정지, 및 아폽토시스를 유도하는 것으로 보고되었기 때문에(Burg et al., 2007, Physiol. Rev. 87, 1441-1474), 삼투압 스트레스에 대한 저항성을 부여할 수 있는 신규한 표적을 스크리닝하기 위해 각각 507개 및 983개의 유전자로 구성된, 키나아제 및 세포주기 관련 유전자를 표적화하는 2개의 gRNA 서브-풀을 이용했다. 배양 배지에 NaCl을 첨가하는 것에 의해 고삼투압 조건 하에서 삼투압 스크리닝을 수행했다.To identify novel targets associated with osmotic stress, RMCE-based CRISPR/Cas9 library screening was applied to HEK293 cells. A schematic diagram of RMCE-based CRISPR/Cas9 library screening is shown in Figure 1. Because osmotic pressure has been reported to induce growth inhibition, cell cycle arrest, and apoptosis through a kinase-mediated signaling cascade (Burg et al., 2007, Physiol. Rev. 87, 1441-1474), osmotic stress To screen for novel targets that may confer resistance, we used two gRNA sub-pools targeting kinase and cell cycle-related genes, consisting of 507 and 983 genes, respectively. Osmotic screening was performed under hyperosmotic conditions by adding NaCl to the culture medium.

1-1. 키나아제 및 세포주기 관련 유전자를 표적으로 하는 gRNA 라이브러리 구축1-1. Construction of a gRNA library targeting kinase and cell cycle-related genes

키나아제 및 세포 주기에 대한 gRNA 서브-풀은 David Sabatini & Eric Lander (Addgene plasmid # 51044 및 51046)로부터 제공받았다. Phusion High-Fidelity PCR Master Mix (Thermo Fisher Scientific)를 이용하여 gRNA 서열을 증폭시키고, NucleoSpin Gel and PCR Clean-up (Macherey-Nagel)을 이용하여 2% 아가로오스 겔로부터 정제했다. 제조사의 설명서에 따라, Gibson Assembly Master Mix (New England Biolabs)를 이용하여, gRNA 서열을 FastDigest Esp3I 효소 (Thermo Fisher Scientific)로 처리한 attB-Esp3I-BSD 플라스미드(Xiong et al., 2021) 내로 클로닝하여, attB-gRNA 플라스미드를 제작했다. 조립된 gRNA 라이브러리 플라스미드를 MicroPulser Electroporator (Bio-Rad, Hercules, CA)를 이용하여 각 라이브러리에 대해 gRNA 당 500 카피의 수율로 Endura ElectroCompetent 세포 (Lucigen, Middleton, WI)에 전기천공에 의해 전달하고, 결과적으로 수득된 세포를 LB-암피실린 배지에서 37℃에서 밤새 인큐베이션시켰다. 그 후, 플라스미드 DNA를 NucleoBond Xtra Maxi EF Kit (Macherey-Nagel)를 이용하여 정제했다.gRNA sub-pools for kinases and cell cycle were provided by David Sabatini & Eric Lander (Addgene plasmid # 51044 and 51046). The gRNA sequence was amplified using Phusion High-Fidelity PCR Master Mix (Thermo Fisher Scientific) and purified from a 2% agarose gel using NucleoSpin Gel and PCR Clean-up (Macherey-Nagel). The gRNA sequence was cloned into the attB-Esp3I-BSD plasmid (Xiong et al., 2021) treated with FastDigest Esp3I enzyme (Thermo Fisher Scientific) using Gibson Assembly Master Mix (New England Biolabs) according to the manufacturer's instructions. , attB-gRNA plasmid was constructed. The assembled gRNA library plasmids were transferred by electroporation into Endura ElectroCompetent cells (Lucigen, Middleton, WI) using a MicroPulser Electroporator (Bio-Rad, Hercules, CA) at a yield of 500 copies per gRNA for each library, and the resulting The cells obtained were incubated overnight at 37°C in LB-ampicillin medium. Afterwards, plasmid DNA was purified using NucleoBond Xtra Maxi EF Kit (Macherey-Nagel).

gRNA 라이브러리 대표성의 분석Analysis of gRNA library representativeness

라이브러리의 대표성을 평가하기 위해, 라이브러리 플라스미드 또는 라이브러리 세포의 게놈 DNA에서 gRNA 서열을 증폭시키고, NGS를 이용하여 시퀀싱하는 것에 의해 시료를 준비했다. 라이브러리 플라스미드에서 키나아제 및 세포 주기에 대한 gRNA 라이브러리의 커버리지(coverage)는 각각 99.9% 및 99.4%였고, 라이브러리 세포에서는 각각 100% 및 99.3%였다. 리드 계수(read count)를 CPM(counts per million)으로 정규화시켰고, gRNA에 대한 CPM의 중앙값은 키나아제 및 세포주기에 대해 각각 172 및 82였다. 라이브러리 플라스미드 및 세포에서 유전자의 커버리지는 키나아제 및 세포주기 모두에 대해 100%였다. 유전자에 대한 CPM의 중앙값은 키나아제 및 세포주기에 대해 각각 1913 및 983이어서, 각 라이브러리가 유전자당 10개의 gRNA를 포함한다는 것을 나타냈다. 따라서, RMCE를 이용하여 생성된 2개의 서브-풀 라이브러리는 대부분의 gRNA 및 유전자를 대표하는 것으로 확인되어 스크리닝을 위해 이용하였다. gRNA의 대표성을 확인한 데이터가 도 2에 표시된다. To assess the representativeness of the library, samples were prepared by amplifying gRNA sequences from the library plasmid or genomic DNA of library cells and sequencing using NGS. Coverage of the gRNA library for the kinase and cell cycle in the library plasmid was 99.9% and 99.4%, respectively, and in library cells was 100% and 99.3%, respectively. Read counts were normalized to counts per million (CPM), and the median CPM for gRNA was 172 and 82 for kinase and cell cycle, respectively. Coverage of genes in the library plasmids and cells was 100% for both kinases and cell cycle. The median CPM for genes was 1913 and 983 for kinase and cell cycle, respectively, indicating that each library contained 10 gRNAs per gene. Therefore, the two sub-pool libraries generated using RMCE were confirmed to represent most gRNAs and genes and were used for screening. Data confirming the representativeness of gRNA are shown in Figure 2.

1-2. 넉아웃 세포 라이브러리의 구축1-2. Construction of knockout cell libraries

1-1에서 구축된 gRNA 라이브러리를 이용하여 넉아웃 세포 라이브러리를 구축했다. A knockout cell library was constructed using the gRNA library constructed in 1-1.

CRISPR/Cas9 라이브러리의 바이러스-매개 구축의 단점을 극복하기 위해, RMCE(recombinase-mediated cassette exchange)를 gRNA 전달 방법으로 이용했다. AAVS1 로커스에 loxP-mCherry(loxP-EF1α-mCherry-lox2272-BGH poly(A)) 랜딩 패드를 갖고, ROSA26 로커스에 attP-TagBFP(attP-EF1α-TagBFP-attPmut-BGH poly(A)) 랜딩 패드를 갖는 HEK293 세포인 듀얼-랜딩 패드 마스터 세포주에서 RMCE-기반 넉아웃 플랫폼을 구축했다(Shin et al., 2021, ACS Synth. Biol. 10, 1715-1727). To overcome the shortcomings of virus-mediated construction of CRISPR/Cas9 libraries, recombinase-mediated cassette exchange (RMCE) was used as a gRNA delivery method. It has a loxP-mCherry (loxP-EF1α-mCherry-lox2272-BGH poly(A)) landing pad at the AAVS1 locus and an attP-TagBFP (attP-EF1α-TagBFP-attP mut -BGH poly(A)) landing pad at the ROSA26 locus. An RMCE-based knockout platform was constructed in the dual-landing pad master cell line, HEK293 cells (Shin et al., 2021, ACS Synth. Biol. 10, 1715-1727).

듀얼-랜딩 패드 마스터 세포주의 배양Cultivation of dual-landing pad master cell lines

상기 듀얼-랜딩 패드 마스터 세포주는 10% 우태아 혈청 (HyClone, Logan, UT), 비-필수아미노산 용액 (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), 및 GlutaMAX 보충제(Thermo Fisher Scientific)가 보충된 DMEM(Gibco, Grand Island, NY) 배지에서 배양했다. 세포를 6-웰 플레이트 (Thermo Fisher Scientific)에서 37℃에서 5% CO2 하에 유지시키고, 3일마다 0.2 x 106 세포/mL 배지로 접종했다. 생존 세포 농도 및 생존력을 트립판 블루 배제 분석(trypan blue exclusion assay)을 이용하여 CountessII FL automated cell counter (Invitrogen, Carlsbad, CA)에서 측정했다. The dual-landing pad master cell line was grown in DMEM supplemented with 10% fetal bovine serum (HyClone, Logan, UT), non-essential amino acid solution (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), and GlutaMAX supplement (Thermo Fisher Scientific). (Gibco, Grand Island, NY) medium. Cells were maintained in 6-well plates (Thermo Fisher Scientific) at 37°C under 5% CO 2 and inoculated with 0.2 x 10 6 cells/mL medium every 3 days. Viable cell concentration and viability were measured on a CountessII FL automated cell counter (Invitrogen, Carlsbad, CA) using a trypan blue exclusion assay.

또한, 듀얼-랜딩 패드 마스터 세포주를 2 mM 글루타민(HyClone)이 보충된 무혈청 EX-CELL 293 배지(Sigma-Aldrich)에서 증식하도록 적응시켰다. 그 후, 상기 세포를 상기 배지를 포함하는 125 mL 엘렌마이어 플라스크(Corning, Corning, NY)를 climo-shaking CO2 인큐베이터(ISF1-X, Adolf Kuhner AG, Birsfelden, Switzerland)에 넣고, 37℃, 85% 습도, 5% CO2, 및 110 rpm 조건으로 유지시키고, 3일마다 0.3 x 106 세포/mL로 접종했다.Additionally, the dual-landing pad master cell line was adapted to grow in serum-free EX-CELL 293 medium (Sigma-Aldrich) supplemented with 2 mM glutamine (HyClone). Afterwards, the cells were placed in a 125 mL Erlenmeyer flask (Corning, Corning, NY) containing the medium in a climo-shaking CO 2 incubator (ISF1-X, Adolf Kuhner AG, Birsfelden, Switzerland) at 37°C, 85°C. % humidity, 5% CO 2 , and 110 rpm conditions were maintained, and inoculated at 0.3 x 10 6 cells/mL every 3 days.

RMCE에 의한 형질도입Transduction by RMCE

ROSA26 로커스에 attP-EF1α-TagBFP-attPmut-BGH poly(A)를 갖는 듀얼-랜딩 패드 마스터 세포주를 gRNA 라이브러리 형질감염을 위해 사용했다. 키나아제 및 세포 주기 서브-풀에 대해 gRNA 당 500 카피의 커버리지를 만족시키기 위해, 각각 총 1.8 x 107 및 3.6 x 107 개의 세포를 6-웰 플레이트 중 3 mL 배지에 1.0 x 106 세포/mL 배지의 농도로 접종하고, ACS Synth. Biol. 10, 1715-1727에 기술된 바와 같이 측정된 RMCE 효율성에 근거하여 계산된 4:1 (w/w)의 비로 gRNA 도너 플라스미드(attB-Esp3I-BSD)와 Bxb1 인테그라아제를 이용하여 형질감염시켰다(도 1). 48시간 후에, 세포를 12일 동안 20 ㎍/mL 블라스티시딘 (Sigma-Aldrich)으로 처리했다. 상기 블라스티시딘의 농도는 듀얼-랜딩 패드 마스터 세포주의 사멸 곡선을 이용하여 결정했다. 삽입된 gRNA 라이브러리를 갖는 세포의 농축을 위해, gRNA 카세트를 갖는 TagBFP-음성 세포를 405 nm 바이올렛 레이저 및 448/59 필터를 이용한 MoFlo Astrios EQ (Beckman Coulter, Brea, CA)에 의해 분류했다. gRNA 라이브러리의 충분한 커버리지를 보장하기 위해, 키나아제 및 세포 주기 서브-풀에 대해, 각각 2.5 x 106 및 5.0 x 106 세포를 분류하고, Cas9 형질감염을 위해 회수했다. gRNA 라이브러리가 삽입된 세포를 GFP-2A-Cas9-HygR 플라스미드로 형질감염시키고, 48 시간 후에, Cas9을 발현하는 세포의 농축을 위해, 50 ㎍/mL 히그로마이신으로 처리했다. 3일의 선택 후에, 세포를 히그로마이신 불포함 배지에서 9일 동안 배양했다. 회수된 세포를 넉아웃 라이브러리로 이용했다. A dual-landing pad master cell line with attP-EF1α-TagBFP-attP mut -BGH poly(A) at the ROSA26 locus was used for gRNA library transfection. To achieve coverage of 500 copies per gRNA for the kinase and cell cycle sub-pools, a total of 1.8 Inoculated at the concentration of medium, ACS Synth. Biol. Transfection was performed using the gRNA donor plasmid (attB-Esp3I-BSD) and Bxb1 integrase at a ratio of 4:1 (w/w) calculated based on the RMCE efficiency measured as described in 10, 1715-1727 ( Figure 1). After 48 hours, cells were treated with 20 μg/mL blasticidin (Sigma-Aldrich) for 12 days. The concentration of blasticidin was determined using the death curve of the dual-landing pad master cell line. For enrichment of cells with inserted gRNA libraries, TagBFP-negative cells with gRNA cassettes were sorted by MoFlo Astrios EQ (Beckman Coulter, Brea, CA) using a 405 nm violet laser and 448/59 filter. To ensure sufficient coverage of the gRNA library, for the kinase and cell cycle sub-pools, 2.5 x 10 6 and 5.0 x 10 6 cells were sorted and recovered for Cas9 transfection. Cells into which the gRNA library was inserted were transfected with the GFP-2A-Cas9-HygR plasmid, and 48 hours later, they were treated with 50 μg/mL hygromycin for enrichment of cells expressing Cas9. After 3 days of selection, cells were cultured in hygromycin-free medium for 9 days. The recovered cells were used as a knockout library.

1-3. 삼투압 조건에서 스크리닝 1-3. Screening under osmotic pressure conditions

삼투압은 키나아제-매개 신호전달 경로를 통해 세포 기능 및 구조에 영향을 미쳐서, 세포주기 정지 및 아폽토시스를 초래한다(Burg et al., 2007, Physiol. Rev. 87, 1441-1474). 인간 세포에서 고삼투압 스트레스에 대한 저항성을 부여하는 표적 유전자를 식별하기 위해, 1-2에서 수득된 키나아제 및 세포주기에 대한 넉아웃 라이브리리 세포를 표준 또는 고삼투압 배지에서 배양했다. 고삼투압 배지의 삼투압은 다양한 농도의 NaCl을 포함하는 배지에서 숙주 세포의 성장 프로파일에 근거하여 세포 증식의 유의한 억제가 관찰된 450 mOsm/kg인 것으로 결정했다. Osmotic pressure affects cellular function and structure through kinase-mediated signaling pathways, resulting in cell cycle arrest and apoptosis (Burg et al., 2007, Physiol. Rev. 87, 1441-1474). To identify target genes that confer resistance to hyperosmotic stress in human cells, knockout libraries for kinases and cell cycle obtained in 1-2 were cultured in standard or hyperosmolar media. The osmotic pressure of the hyperosmolar medium was determined to be 450 mOsm/kg, where significant inhibition of cell proliferation was observed based on the growth profile of host cells in media containing various concentrations of NaCl.

표준 배지(10% 우태아 혈청 (HyClone, Logan, UT), 비-필수아미노산 용액 (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), 및 GlutaMAX 보충제(Thermo Fisher Scientific)가 보충된 DMEM(Gibco, Grand Island, NY) 배지: 304 ± 1 mOsm/kg)에 5 M NaCl (Sigma-Aldrich)을 첨가하여 고삼투압 배지(455 ± 3 mOsm/kg)를 제조했다. 구체적으로, 1-2에서 수득된 키나아제 및 세포주기 넉아웃 라이브러리 세포에 대해, 각각 총 7.5 x 106 및 1.5 x 107 세포를 15 ml 표준 또는 고삼투압 배지를 담은 T75 플라스크(Thermo Fisher Scientific)에 0.5 x 106 세포/mL로 접종하고 4일마다 계대했다. Fiske Micro-Osmometer (Thermo Fisher Scientific)를 이용하여 배양액의 삼투압을 측정했다. Standard media (DMEM (Gibco, Grand Island) supplemented with 10% fetal bovine serum (HyClone, Logan, UT), non-essential amino acid solution (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), and GlutaMAX supplement (Thermo Fisher Scientific) , NY) medium: hyperosmolar medium (455 ± 3 mOsm/kg) was prepared by adding 5 M NaCl (Sigma-Aldrich) to 304 ± 1 mOsm/kg). Specifically, for the kinase and cell cycle knockout library cells obtained in 1-2, a total of 7.5 x 10 6 and 1.5 x 10 7 cells, respectively, were placed in a T75 flask (Thermo Fisher Scientific) containing 15 ml standard or hyperosmolar medium. Inoculated at 0.5 x 10 6 cells/mL and passaged every 4 days. The osmotic pressure of the culture medium was measured using a Fiske Micro-Osmometer (Thermo Fisher Scientific).

계대배양을 진행하면서 세포의 성장 속도를 측정했다. 도 3에 그 결과가 도시된다. 4일마다의 계대를 진행하면서 제4 계대에서, 표준 배지에서 키나아제- 및 세포주기-넉아웃 라이브러리 세포의 비 증식 속도(specific growth rate) μ는 각각 0.493 ± 0.008 및 0.414 ± 0.005 day-1이었다. 반면에, 고삼투압 배지에서 μ는 각각 0.366 ± 0.019 및 0.366 ± 0.016 day-1이어서, 두 라이브러리의 세포의 세포 증식이 450 mOsm/kg에서 크게 감소했다는 것을 나타냈다. 배양 16일차에, NGS 분석을 위해, Exgene Blood SV (GeneAll Biotechnology)를 이용하여, 제조사의 설명서에 따라 2.0 x 107개 키나아제 넉아웃 라이브러리 세포 및 4.0 x 107개 세포 주기 넉아웃 라이브러리 세포로부터 게놈 DNA 시료를 수득했다. The growth rate of cells was measured during subculture. The results are shown in Figure 3. During passage every 4 days, at the fourth passage, the specific growth rates μ of the kinase- and cell cycle-knockout library cells in standard medium were respectively 0.493 ± 0.008 and 0.414 ± 0.005 day-OneIt was. On the other hand, in hyperosmolar medium μ was 0.366 ± 0.019 and 0.366 ± 0.016 day, respectively.-OneSubsequently, it was shown that cell proliferation of cells from both libraries was significantly reduced at 450 mOsm/kg. On day 16 of culture, for NGS analysis, 2.0 x 10 cells were aliquoted using Exgene Blood SV (GeneAll Biotechnology) according to the manufacturer's instructions.7canine kinase knockout library cells and 4.0 x 107Genomic DNA samples were obtained from canine cell cycle knockout library cells.

NGS 분석NGS analysis

표준 또는 고삼투압 배지로부터의 시료 간에 aRRA(adjusted robust rank aggregation) 방법(Li et al., 2014, Genome Biol. 15, 554)를 이용한 NGS 데이터의 분석은 삼투압에 의해 크게 농축되거나 또는 고갈된 유전자를 밝혔다. aRRA 방법을 이용하여 농축되거나 또는 고갈된 gRNA의 순위를 결정하고, SUMLFC 방법을 이용하여 모든 3개의 재현물에서 유의하게 농축된 gRNA를 비교하는 것에 의해 검증을 위한 후보 유전자를 선택했다 (Spahn et al., 2017, Sci. Rep. 7, 15854). 키나아제 넉아웃 라이브러리에서, 3개의 재현물 모두에서 31개의 유전자가 크게 농축되었고, 6개의 유전자가 크게 고갈되었다. 세포 주기 넉아웃 라이브러리에서는, 3개의 재현물 모두에서 34개의 유전자가 유의하게 농축되었고, 15개의 유전자가 유의하게 고갈되었다. 농축되거나 또는 고갈된 유전자에 의해 코딩된 단백질의 물리적 및 기능적 상호작용을 STRING 데이터베이스를 이용하여 분석하였다 (Szklarczyk et al., 2021, Nucleic Acids Res. 49, D605-D612). 각 서브-풀 라이브러리로부터의 후보 유전자의 네트워크는 유의하게 클러스터링된 상호작용 및 기능적 농축을 보여주었다.Analysis of NGS data using the adjusted robust rank aggregation (aRRA) method (Li et al., 2014, Genome Biol. 15, 554) between samples from standard or hyperosmotic media identified genes that were significantly enriched or depleted by osmotic pressure. revealed. Candidate genes for validation were selected by ranking enriched or depleted gRNAs using the aRRA method and comparing significantly enriched gRNAs in all three replicates using the SUMLFC method (Spahn et al. , 2017, Sci. Rep. 7, 15854). In the kinase knockout library, 31 genes were significantly enriched and 6 genes were significantly depleted in all three replicates. In the cell cycle knockout library, 34 genes were significantly enriched and 15 genes were significantly depleted in all three replicates. The physical and functional interactions of proteins encoded by enriched or depleted genes were analyzed using the STRING database (Szklarczyk et al., 2021, Nucleic Acids Res. 49, D605-D612). The network of candidate genes from each sub-pool library showed significantly clustered interactions and functional enrichment.

삼투압 스트레스의 저항성을 위한 표적 유전자의 식별을 위해, NGS 데이터를 SUMLFC 랭킹 척도를 이용하여 분석하였고, 키나아제 서브 풀 중 2개의 유전자 (CDK8TRIM28) 및 세포 주기 서브-풀 중 4개의 유전자 (DBF4, GAS2L1, GSPT1, 및 ING1)가 모든 3개의 재현물에서 유의한 유전자인 것을 확인되었다. 하기 표 1에 SUMLFC 방법을 이용하여 삼투압 스크리닝에서 농축된 것으로 확인된 각 표적의 유전자 점수가 표시된다. For the identification of target genes for resistance to osmotic stress, NGS data were analyzed using the SUMLFC ranking scale and identified two genes in the kinase sub-pool ( CDK8 and TRIM28 ) and four genes in the cell cycle sub-pool ( DBF4 , GAS2L1 , GSPT1 , and ING1 ) were identified as significant genes in all three replicates. Table 1 below shows the gene score for each target found to be enriched in osmotic screening using the SUMLFC method.

유전자 (GenBank Accession No.)Gene (GenBank Accession No.) SigmaFCSigmaFC CDK8 (Cyclin dependent kinase 8: CH471075)CDK8 (Cyclin dependent kinase 8: CH471075) 9.19 ± 2.189.19 ± 2.18 TRIM28 (Tripartite motif containing 28: BC004978)TRIM28 (Tripartite motif containing 28: BC004978) 8.56 ± 2.618.56 ± 2.61 DBF4 (DBF4 zinc finger: AF160876)DBF4 (DBF4 zinc finger: AF160876) 1.72 ± 0.651.72 ± 0.65 GAS2L1 (Growth arrest specific 2 like 1: AC002059)GAS2L1 (Growth arrest specific 2 like 1: AC002059) 1.12 ± 0.051.12 ± 0.05 GSPT1 (G1 to S phase transition 1: BC009503)GSPT1 (G1 to S phase transition 1: BC009503) 1.21 ± 0.101.21 ± 0.10 ING1 (Inhibitor of growth family member 1: AF044076)ING1 (Inhibitor of growth family member 1: AF044076) 1.42 ± 0.481.42 ± 0.48

실시예 2. 삼투압 스트레스 저항성 관련 표적 유전자의 세포 증식 및 목적 산물의 생산에 대한 효과 Example 2. Effect of target genes related to osmotic stress resistance on cell proliferation and production of target products

실시예 1에서 선택된 6개의 유전자, CDK8, TRIM28, DBF4, GAS2L1, GSPT1, 및 ING1의 삼투압 스트레스 저항성 관련 표적 유전자로서의 기능을 확인하기 위해 이들 유전자의 넉아웃 세포를 제작하고, 이 세포들의 성장 속도 및 목적산물의 생산성에 대한 삼투압의 효과를 조사하였다. In order to confirm the function of the six genes selected in Example 1, CDK8 , TRIM28 , DBF4 , GAS2L1 , GSPT1 , and ING1 , as target genes related to osmotic stress resistance, knockout cells of these genes were produced, and the growth rate and The effect of osmotic pressure on the productivity of the target product was investigated.

2-1. mAb 생산 재조합 HEK293 (rHEK293) 세포의 제작2-1. Construction of mAb-producing recombinant HEK293 (rHEK293) cells

실시예 1에서 사용된 AAVS1 로커스에 loxP-mCherry(loxP-EF1α-mCherry-lox2272-BGH poly(A)) 랜딩 패드를 갖고, ROSA26 로커스에 attP-TagBFP(attP-EF1α-TagBFP-attPmut-BGH poly(A)) 랜딩 패드를 갖는 HEK293 세포인 듀얼-랜딩 패드 마스터 세포주로부터 mAb 생산을 위한 재조합 HEK293 세포를 제작했다(Shin et al., 2021, ACS Synth. Biol. 10, 1715-1727). 구체적으로, 부착 상태의 듀얼-랜딩 패드 마스터 세포주의 AAVS1 로커스에 있는 loxP-mCherry 랜딩 패드를 이용하여, RMCE를 통해 mAb, 리툭시맙(DrugBank Accession Number: DB00073)을 코딩하는 유전자를 위치 특이적 삽입 방법에 의해 삽입시켜서 mAb를 발현하는 세포주를 제작하였고, 이를 부유 배양용 배지인 EX-CELL 293 배지에 부유 배양 적응시킴으로써 부착 배양에 적응된 재조합 세포주 및 부유 배양에 적응된 재조합 세포주를 제작하였다. It has a loxP-mCherry (loxP-EF1α-mCherry-lox2272-BGH poly(A)) landing pad at the AAVS1 locus used in Example 1, and attP-TagBFP (attP-EF1α-TagBFP-attP mut -BGH poly) at the ROSA26 locus. (A)) Recombinant HEK293 cells for mAb production were constructed from the dual-landing pad master cell line, which is HEK293 cells with landing pads (Shin et al., 2021, ACS Synth. Biol. 10, 1715-1727). Specifically, the loxP-mCherry landing pad at the AAVS1 locus of the attached dual-landing pad master cell line was used to site-specifically insert the gene encoding the mAb, rituximab (DrugBank Accession Number: DB00073) through RMCE. A cell line expressing the mAb was created by insertion using the method, and a recombinant cell line adapted to adherent culture and a recombinant cell line adapted to suspension culture were created by adapting it to suspension culture in EX-CELL 293 medium, a medium for suspension culture.

2-2. 넉아웃 세포의 제작 2-2. Construction of knockout cells

부착 및 부유-적응된, mAb 생산 재조합 HEK 293 (rHEK293) 세포를 제조사의 설명서에 따라, Lipofectamine 3000 (Invitrogen) 또는 293fectin (Thermo Fisher Scientific)을 이용하여, 1-3에서 확인된 유전자를 표적으로 하는 올인원 CRISPR/Cas9 플라스미드, 유전자-표적화 gRNA-Cas9-2A-HygR 플라스미드 및 비-표적화 대조군 플라스미드로 형질감염시켰다. 넉아웃 효율은 듀얼-랜딩 마스터 세포주에서 mCherry-M3 gRNA를 이용하여 mCherry-음성 세포의 비율을 측정하는 것에 의해 추정했고 히그로마이신 선택에 의해 96.8%까지 증가되는 것으로 확인했다. Attachment- and suspension-adapted, mAb-producing recombinant HEK 293 (rHEK293) cells were transfected with Lipofectamine 3000 (Invitrogen) or 293fectin (Thermo Fisher Scientific) according to the manufacturer's instructions, targeting the genes identified in 1-3. All-in-one CRISPR/Cas9 plasmid, gene-targeting gRNA-Cas9-2A-HygR plasmid and non-targeting control plasmid were transfected. Knockout efficiency was estimated by measuring the percentage of mCherry-negative cells using mCherry-M3 gRNA in the dual-landing master cell line and found to be increased to 96.8% by hygromycin selection.

넉아웃 세포 풀을 표준 또는 고삼투압 배지를 이용하여 12-웰 플레이트에서 배양했다. 48 시간 후에, 세포를 3일 동안 200 ㎍/mL 히그로마이신의 존재 하에 배양하고, 선택압 없이 9일 동안 배양하여 회수했다. 각 표적의 넉아웃 효율을 TIDE(Tracking of Indels by Decomposition) 분석을 이용하여 측정했다 (Brinkman et al., 2014).Knockout cell pools were cultured in 12-well plates using standard or hyperosmolar media. After 48 h, cells were harvested by culturing in the presence of 200 μg/mL hygromycin for 3 days and for 9 days without selection pressure. The knockout efficiency of each target was measured using Tracking of Indels by Decomposition (TIDE) analysis (Brinkman et al., 2014).

2-3. 부착 회분 배양 (adherent batch culture)2-3. Adherent batch culture

수득된 각 유전자의 넉아웃 세포를 부착 회분 배양에 의해 삼투압에 의한 성장 속도 및 목적 산물인 mAb의 생산성에 대한 효과를 조사하였다. 부착 배양을 위해, 넉아웃 세포 풀을 1 mL의 표준 또는 고삼투압 배지를 담은 12-웰 플레이트에 0.3 x 106 세포/mL로 접종하고 37℃ 및 5% CO2에서 인큐베이션시켰다. 각 시점에 단일 웰을 이용하여, 2일 마다 생존 세포 농도 및 생존력을 측정했다. 역가의 측정을 위해, 배양 상층액을 2일마다 회수하고 -70℃에서 보관했다. The obtained knockout cells of each gene were subjected to adherent batch culture to examine the effect on the growth rate due to osmotic pressure and the productivity of the mAb, the target product. For adherent cultures, knockout cell pools were seeded at 0.3 x 10 6 cells/mL in 12-well plates containing 1 mL of standard or hyperosmolar medium and incubated at 37°C and 5% CO 2 . Using a single well at each time point, viable cell concentration and viability were measured every two days. For titer determination, culture supernatants were harvested every 2 days and stored at -70°C.

mAb 농도는 이전에 기술된 바와 같이, ELISA를 이용하여 측정했다 (Hwang and Lee, 2008, Biotechnol. Bioeng. 99, 678-685). mAb의 비생산성 (q mAb)을 통합 생존 세포 농도(IVCC) 및 역가를 계산했다.mAb concentrations were measured using ELISA, as previously described (Hwang and Lee, 2008, Biotechnol. Bioeng. 99, 678-685). The specific productivity of mAb ( q mAb ) was calculated as integrated viable cell concentration (IVCC) and titer.

도 4에 그 결과가 도시된다. 삼투압 스트레스 (450 mOsm/kg)는 모든 넉아웃 세포 풀에서 세포 성장을 감소시키고 mAb 생산을 증가시켰다. 표준 배지에서, 유전자의 넉아웃에 의해 세포 성장이나 mAb 생산은 개선되지 않았다(도 4의 A, B, 및 C). TRIM28, DBF4, 또는 ING1의 넉아웃은 최대 생존 세포 농도(MVCC)를 감소시켰다(*p < 0.05) (도 4의 A). 대조적으로, 고삼투압 배지에서 증식된 세포에서 CDK8, GAS2L1, 또는 GSPT1의 넉아웃은 대조군 세포에 비해 MVCC, 12일차 세포 생존력, 및 최대 mAb 농도에서 유의성 있는 증가를 가져왔다 (*p < 0.05) (도 4의 D, E, 및 F). 마찬가지로, CDK8, GAS2L1, 또는 GSPT1 의 넉아웃은 고삼투압 배지에서 μ를 유의성있게 증가시켰다. 하기 표 2에 부착 회분 배양에서 각 유전자 넉아웃 세포의 비 증식 속도 (μ) 및 mAb의 비 생산성(q mAb )이 표시된다. The results are shown in Figure 4. osmotic stress (450 mOsm/kg) reduced cell growth and increased mAb production in all knockout cell pools. In standard medium, knockout of the gene did not improve cell growth or mAb production (Figure 4, A, B, and C). Knockout of TRIM28 , DBF4 , or ING1 decreased maximum viable cell concentration (MVCC) (* p < 0.05) (Figure 4A). In contrast, knockout of CDK8 , GAS2L1 , or GSPT1 in cells grown in hyperosmolar medium resulted in significant increases in MVCC, day 12 cell viability, and maximum mAb concentration compared to control cells (* p < 0.05) ( Figure 4D, E, and F). Likewise, knockout of CDK8 , GAS2L1 , or GSPT1 significantly increased μ in hyperosmolar medium. Table 2 below shows the specific proliferation rate ( μ ) and specific productivity of mAb ( q mAb ) of each gene knockout cell in adherent batch culture.

따라서, 이 3개의 표적 유전자(CDK8, GAS2L1, 및 GSPT1)를 부유 배양에서 mAb 생산에 대한 이들 유전자 넉아웃의 효과를 더 연구하기 위해 삼투압-저항성, 부유-적응된 rHEK293 세포의 생성을 위해 선택했다. Therefore, these three target genes ( CDK8 , GAS2L1 , and GSPT1 ) were selected for the generation of osmo-resistant, suspension-adapted rHEK293 cells to further study the effect of knocking out these genes on mAb production in suspension culture. .

2-4. 부유 회분 배양 (suspension batch culture)2-4. Suspension batch culture

2-3에서 부착 배양 결과에 기반하여 선택된 3개의 표적 유전자, CDK8, GAS2L1, 및 GSPT1 각각의 넉아웃 세포를 부유-적응된, mAb 생산 rHEK293 세포를 이용하여 2-2에 기재된 바와 같이 제작했다. Knockout cells for each of the three target genes, CDK8 , GAS2L1 , and GSPT1 , selected based on the adherent culture results in 2-3, were produced as described in 2-2 using suspension-adapted, mAb producing rHEK293 cells.

각 표적 유전자의 넉아웃을 TIDE(tracking of indels by decomposition) 분석 및 웨스턴 블롯 분석에 의해 확인했다. TIDE 분석에 따르면, CDK8, GAS2L1, 및 GSPT1의 총 편집 효율은 각각 82.0%, 80.2%, 및 80.9%였고, 각 표적 유전자의 웨스턴 블롯 분석은 대조군 세포에 비해 넉아웃 세포 풀에서 감소된 단백질 발현을 보여주었다. Knockout of each target gene was confirmed by tracking of indels by decomposition (TIDE) analysis and Western blot analysis. According to TIDE analysis, the total editing efficiency of CDK8 , GAS2L1 , and GSPT1 was 82.0%, 80.2%, and 80.9%, respectively, and Western blot analysis of each target gene showed reduced protein expression in the knockout cell pool compared to control cells. showed it

부유 배양에서 mAb 생산에 대한 표적 유전자 넉아웃의 효과를 평가하기 위해, 제작된 표적 유전자의 넉아웃 세포 풀을 삼투압 스트레스의 존재 또는 부재 하에 125 mL 플라스크에서 배양했다. 구체적으로, 2 mM 글루타민이 보충된 EX-CELL 293 배지(Sigma-Aldrich) 30 mL에 0.5 x 106 세포/mL를 접종하고 온도 37℃, 습도 85%, 5% CO2 및 110 rpm의 조건에서 배양하였다. 삼투압 스트레스를 유도하기 위해, 배양 배지의 오스몰 농도를 3일차에 배양물에 5M NaCl을 첨가하는 것에 의해 450 mOsm/kg까지 증가시켰다. 도 5에 결과가 도시된다. To evaluate the effect of target gene knockout on mAb production in suspension culture, pools of knockout cells of the constructed target gene were cultured in 125 mL flasks in the presence or absence of osmotic stress. Specifically , 0.5 Cultured. To induce osmotic stress, the osmolality of the culture medium was increased to 450 mOsm/kg by adding 5M NaCl to the culture on day 3. The results are shown in Figure 5.

삼투압 스트레스가 없는 배양에서, 모든 3종의 넉아웃 세포 풀은 대조군 세포에 비해 성장의 감쇠기 동안 더 높은 생존 세포 농도를 유지했고, 증가된 mAb 생산을 가져왔다 (*p < 0.05) (도 5의 A, B, 및 C). 넉아웃 세포 풀에서 최대 mAb 농도는 37.4 - 40.6 mg/L였고, 대조군 세포에서는 33.2 ± 0.7 mg/L였다 (도 5의 C). 삼투압 스트레스는 대조군 세포를 포함한 모든 세포 풀에서 세포 증식을 억제하고, 세포 생존력을 감소시켰으나, 대조군 세포에 비해 넉아웃 세포 풀에서는 더 낮은 정도였다 (도 5의 D 및 E). 결과적으로, 부착 세포 배양에서 관찰된 바와 같이, 넉아웃 세포 풀에서 최대 mAb 농도 (43.1 - 59.5 mg/L)는 대조군 세포의 최대 mAb 농도 (36.6 ± 2.4 mg/L)보다 훨씬 더 높았다 (*p < 0.05) (도 5의 F).In cultures without osmotic stress, all three knockout cell pools maintained higher viable cell concentrations during the attenuation phase of growth compared to control cells and resulted in increased mAb production (* p < 0.05) (Figure 5) A, B, and C). The maximum mAb concentration was 37.4 - 40.6 mg/L in the knockout cell pool and 33.2 ± 0.7 mg/L in control cells (Figure 5C). Osmotic stress inhibited cell proliferation and reduced cell viability in all cell pools, including control cells, but to a lesser extent in the knockout cell pool compared to control cells (Figure 5D and E). As a result, as observed in adherent cell cultures, the maximum mAb concentration in the knockout cell pool (43.1 - 59.5 mg/L) was significantly higher than the maximum mAb concentration in control cells (36.6 ± 2.4 mg/L) (* p < 0.05) (Figure 5F).

또한, CDK8-, GAS2L1-, 및 GSPT1-넉아웃의 항-아폽토시스 효과를 확인하기 위해, 삼투압 스트레스 하에서 배양된 세포 (도 5의 D)를 4일, 5일, 및 6일차에 채취하고, 절단된 PARP(cleaved poly (ADP-ribose) polymerase), 절단된 카스파아제-3, 및 절단된 카스파아제-7과 같은 아폽토시스 마커의 발현 수준을 항-CDK8 래빗 항체 (Abcam, Cambridge, UK), 항-GAS2L1 래빗 항체 (Abcam), 항-GSPT1 래빗 항체 (Abcam), 항-절단 PARP 래빗 항체(Cell Signaling Technology, Danvers, MA), 항-절단 카스파아제 -3 래빗 항체 (Cell Signaling Technology), 항-절단 카스파아제-7 래빗 항체 (Cell Signaling Technology), 및 항-β-액틴 마우스 항체 (Sigma-Aldrich)를 이용하여 웨스턴 블롯 분석에 의해 분석했다. 도 6에 그 결과가 도시된다. 삼투압 스트레스에 노출되었던 배양물에서, 대조군 세포 중 PARP, 카스파아제-3, 및 카스파아제-7의 절단된 형태의 발현 수준은 점진적으로 증가되어, 고삼투압 스트레스-유도 아폽토시스를 나타냈다. 그러나, 아폽토시스 마커의 발현 수준은 모든 3종의 넉아웃 세포 풀에서 대조군 세포에 비해 감소하여, CDK8-, GAS2L1-, 또는 GSPT1-넉아웃이 삼투압 스트레스-유도 아폽토시스에 대한 저항성을 개선했다는 것을 확인했다. Additionally, to confirm the anti-apoptotic effect of CDK8 -, GAS2L1 -, and GSPT1 -knockout, cells cultured under osmotic stress (Figure 5D) were collected on days 4, 5, and 6, and sectioned. The expression levels of apoptosis markers such as cleaved poly (ADP-ribose) polymerase (PARP), cleaved caspase-3, and cleaved caspase-7 were measured using anti-CDK8 rabbit antibody (Abcam, Cambridge, UK), anti- GAS2L1 rabbit antibody (Abcam), anti-GSPT1 rabbit antibody (Abcam), anti-cleaved PARP rabbit antibody (Cell Signaling Technology, Danvers, MA), anti-cleaved caspase-3 rabbit antibody (Cell Signaling Technology), anti-cleaved Analyzed by Western blot analysis using caspase-7 rabbit antibody (Cell Signaling Technology) and anti-β-actin mouse antibody (Sigma-Aldrich). The results are shown in Figure 6. In cultures exposed to osmotic stress, the expression levels of PARP, caspase-3, and cleaved forms of caspase-7 in control cells gradually increased, indicating hyperosmotic stress-induced apoptosis. However, the expression levels of apoptotic markers were reduced in all three knockout cell pools compared to control cells, confirming that CDK8 -, GAS2L1 -, or GSPT1 -knockout improved resistance to osmotic stress-induced apoptosis. .

2-5. 유가식 배양 (fed-batch culture)2-5. fed-batch culture

항체와 같은 목적 산물을 생산하기 위한 재조합 세포의 유가식 배양은 일정한 간격으로 영양분을 포함한 배지를 첨가하고, pH 조절을 위한 염기 등을 첨가하며, 배양의 진행에 따른 부산물 등으로 인해 배양액의 오스몰 농도가 증가하여 세포에 고삼투압 스트레스를 초래하고 그에 의해 세포의 성장 속도 및 생존력을 둔화시키고, 아폽토시스를 초래하게 된다. 2-3 및 2-4에서 각각 부착 배양 및 부유 배양에서 삼투압 스트레스에 의한 세포 성장 속도, mAb 생산성, 및 아폽토시스에 대한 효과가 확인된 넉아웃 세포를 유가식 배양에 적용하여 삼투압 스트레스에 대한 저항성을 확인하였다.Fed-batch culture of recombinant cells to produce a target product such as an antibody involves adding a medium containing nutrients at regular intervals, adding a base to adjust pH, and increasing the osmolarity of the culture medium due to by-products as the culture progresses. As the concentration increases, it causes hyperosmotic stress in cells, thereby slowing down the growth rate and viability of cells and causing apoptosis. In 2-3 and 2-4, respectively, knockout cells confirmed to have effects on osmotic stress-induced cell growth rate, mAb productivity, and apoptosis in adherent culture and suspension culture were applied to fed-batch culture to demonstrate resistance to osmotic stress. Confirmed.

유가식 배양에서 표적 유전자 넉아웃의 mAb 생산에 대한 효과를 평가하기 위해, 넉아웃 세포를 30 mL의 배양 배지(2 mM 글루타민 (HyClone)이 보충된 무혈청 EX-CELL 293 배지 (Sigma-Aldrich))를 담은 125 mL 엘렌마이어 플라스크에 0.5 x 106 세포/mL로 접종하고, 37℃, 85% 습도, 5% CO2, 및 110 rpm의 조건에서 배양했다. 배양 후 3일차부터 Cell Boost 2, 5, 및 6 보충제 (HyClone)의 혼합물(1:1:1)을 매일 5% v/v 비로 배양액에 첨가했다. 도 7에 그 결과가 도시된다.To evaluate the effect of target gene knockout on mAb production in fed-batch culture, knockout cells were seeded in 30 mL of culture medium (serum-free EX-CELL 293 medium (Sigma-Aldrich) supplemented with 2 mM glutamine (HyClone)). ) were inoculated into a 125 mL Erlenmeyer flask containing 0.5 From the third day after culture, a mixture (1:1:1) of Cell Boost 2, 5, and 6 supplements (HyClone) was added to the culture medium at a ratio of 5% v/v every day. The results are shown in Figure 7.

배양 배지의 오스몰 농도는 유가식 배양 동안 영양분의 매일 공급으로 지속적으로 증가했다. CDK8-, GAS2L1-, 및 GSPT1-넉아웃 세포 풀의 유가식 배양의 종료시 오스몰 농도는 각각 522 ± 12, 526 ± 10, and 561 ± 10 mOsm/kg이었다(도 7의 A). The osmolarity of the culture medium continued to increase with daily supply of nutrients during fed-batch culture. Osmolarity at the end of fed-batch culture of CDK8 -, GAS2L1 -, and GSPT1 -knockout cell pools were 522 ± 12, 526 ± 10, and 561 ± 10 mOsm/kg, respectively (Figure 7A).

모든 3종의 넉아웃 세포 풀은 대조군 세포 대비 증가된 세포 성장 및 연장된 배양 수명을 보였다 (도 7의 B). 8일차에, 오스몰 농도가 457 ± 5.0 mOsm/kg까지 증가되었을 때, 대조군 세포의 세포 생존력은 50% 미만까지 감소되었으나, 넉아웃 세포 풀의 세포 생존력은 70%보다 높게 유지되었다 (도 7의 C). 특히, GSPT1-넉아웃 세포 풀이 가장 높은 MVCC (6.5 ± 0.2 x 106 cells/mL) 및 IVCC (5.1 ± 0.2 x 107 cells/day/mL)를 보였고, 이는 대조군 세포 대비, 각각 1.4- 및 2.1-배 더 높았다. 결과적으로, GSPT1-넉아웃 세포 풀이 가장 높은 mAb 농도(103.7 ± 7.2 mg/L)를 보였고, 대조군 세포 대비 2.3배 더 높았다 (도 7의 D). All three knockout cell pools showed increased cell growth and extended culture life compared to control cells (Figure 7B). On day 8, when the osmolarity was increased to 457 ± 5.0 mOsm/kg, the cell viability of control cells was reduced to less than 50%, but the cell viability of the knockout cell pool remained above 70% (Figure 7) C). In particular, the GSPT1 -knockout cell pool showed the highest MVCC (6.5 ± 0.2 x 10 6 cells/mL) and IVCC (5.1 ± 0.2 x 10 7 cells/day/mL), compared to control cells, 1.4- and 2.1-fold, respectively. -It was twice higher. As a result, the GSPT1 -knockout cell pool showed the highest mAb concentration (103.7 ± 7.2 mg/L), which was 2.3 times higher than that of the control cells (Figure 7D).

따라서, mAb 생산 rHEK293 세포에서 CDK8-, GAS2L1-, 또는 GSPT1-넉아웃은 세포 성장 및 배양 수명을 개선시켜서, 유가식 배양에서 증가된 mAb 생산을 가져왔고, 이는 고삼투압 스트레스-유도 아폽토시스에 대한 개선된 저항성 때문인 것으로 확인했다. Accordingly, CDK8 -, GAS2L1 -, or GSPT1 -knockout in mAb-producing rHEK293 cells improved cell growth and culture longevity, resulting in increased mAb production in fed-batch culture, which improved against hyperosmolar stress-induced apoptosis. It was confirmed that this was due to resistance.

3개의 후보 유전자 중에서, GSPT1-넉아웃이 유가식 배양에서 세포 성장, 배양 수명 및 mAb 생산의 측면에서 최상의 성능을 보였고(도 7), 배양의 정체기에 감소된 카스파아제-3 활성화를 보였다. GSPT1 단백질은 보존된 N-말단 IAP 결합 모티프를 통해 IAP에 결합하고, 그에 의해 카스파아제-3 활성화를 촉진한다 (J. Biol. Chem. 278, 38699-38706). 따라서, GSPT1 유전자가 치료 단백질의 대량 생산 동안 증가된 오스몰 농도가 아폽토시스 스트레스를 유도할 수 있는 유가식 배양에서 rHEK293 세포의 세포 증식 및 생산성을 개선하기 위한 유망한 표적이다.Among the three candidate genes, GSPT1 -knockout showed the best performance in terms of cell growth, culture life, and mAb production in fed-batch culture (Figure 7) and showed reduced caspase-3 activation in the stationary phase of culture. The GSPT1 protein binds IAPs through a conserved N-terminal IAP binding motif, thereby promoting caspase-3 activation (J. Biol. Chem. 278, 38699-38706). Therefore, the GSPT1 gene is a promising target for improving cell proliferation and productivity of rHEK293 cells in fed-batch culture, where increased osmolarity can induce apoptotic stress during mass production of therapeutic proteins.

SEQUENCE LISTING <110> Korea Advanced Institute of Science and Technology <120> Recombinant human cell having GSTP1 gene knockout human cell and use thereof <130> PN143322 <160> 7 <170> PatentIn version 3.2 <210> 1 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> gRNA target sequence for GSPT1 <400> 1 gggagatgga aggccgccag agg 23 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> gRNA target sequece for NT control <400> 2 gtagcgaacg tgtccggcgt 20 <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> gRNA target sequence for CDK8 <400> 3 cgaggacctg tttgaatacg agg 23 <210> 4 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> gRNA target sequence for TRIM28 <400> 4 cgtgtgaatg gcggcctccg cgg 23 <210> 5 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> gRNA target sequence for DBF4 <400> 5 ttataggtgt gtttaagcag agg 23 <210> 6 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> gRNA target sequence for GAS2L1 <400> 6 agtggcgggc atcgcgggct cgg 23 <210> 7 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> gRNA target sequence for ING1 <400> 7 tcttctcgtc gcccagctcc tgg 23 SEQUENCE LISTING <110> Korea Advanced Institute of Science and Technology <120> Recombinant human cell having GSTP1 gene knockout human cell and use that <130> PN143322 <160> 7 <170> PatentIn version 3.2 <210> 1 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> gRNA target sequence for GSPT1 <400> 1 gggagatgga aggccgccag agg 23 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> gRNA target sequence for NT control <400> 2 gtagcgaacg tgtccggcgt 20 <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> gRNA target sequence for CDK8 <400> 3 cgaggacctg tttgaatacg agg 23 <210> 4 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> gRNA target sequence for TRIM28 <400> 4 cgtgtgaatg gcggcctccg cgg 23 <210> 5 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> gRNA target sequence for DBF4 <400> 5 ttataggtgt gtttaagcag agg 23 <210> 6 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> gRNA target sequence for GAS2L1 <400> 6 agtggcgggc atcgcgggct cgg 23 <210> 7 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> gRNA target sequence for ING1 <400> 7 tcttctcgtc gcccagctcc tgg 23

Claims (15)

GSPT1(G1 to S phase transition 1) 유전자가 넉아웃된, 재조합 인간 세포.Recombinant human cells in which the GSPT1 (G1 to S phase transition 1) gene has been knocked out. 청구항 1에 있어서, 상기 재조합 인간 세포는 GSPT1 유전자가 넉아웃되기 전 모세포에 비해 삼투압 스트레스 조건에서 높은 생존력 및 성장 속도를 갖는 것인 재조합 인간 세포. The recombinant human cell according to claim 1, wherein the recombinant human cell has a higher viability and growth rate under osmotic stress conditions compared to the parent cell before the GSPT1 gene is knocked out. 청구항 1에 있어서, 상기 재조합 인간 세포는 GSPT1 유전자가 넉아웃되기 전 모세포에 비해 긴 배양 수명을 갖는 것인 재조합 인간 세포. The recombinant human cell according to claim 1, wherein the recombinant human cell has a longer culture life than the parent cell before the GSPT1 gene is knocked out. 청구항 1에 있어서, 상기 재조합 인간 세포는 목적 산물을 코딩하는 유전자를 포함하는 것인 재조합 인간 세포. The recombinant human cell according to claim 1, wherein the recombinant human cell contains a gene encoding the desired product. 청구항 4에 있어서, 상기 목적 산물은 치료용 단백질, 유전자 치료제, 세포 치료제, 바이러스 벡터, 또는 바이러스 항원인 것인 재조합 인간 세포. The recombinant human cell of claim 4, wherein the desired product is a therapeutic protein, gene therapy, cell therapy, viral vector, or viral antigen. 청구항 5 있어서, 상기 목적 산물은 항체인 것인 재조합 인간 세포. The recombinant human cell of claim 5, wherein the desired product is an antibody. 청구항 6에 있어서, 상기 목적 산물을 코딩하는 유전자는 상기 재조합 인간 세포의 게놈에 삽입되거나, 벡터로 존재하는 것인 재조합 인간 세포. The recombinant human cell according to claim 6, wherein the gene encoding the target product is inserted into the genome of the recombinant human cell or exists as a vector. 청구항 1에 있어서, 상기 재조합 인간 세포는 HEK293 세포인 것인 재조합 인간 세포. The recombinant human cell according to claim 1, wherein the recombinant human cell is a HEK293 cell. 청구항 4에 있어서, 상기 재조합 인간 세포는 HEK293 세포이고, 상기 목적 산물은 항체인 것인 재조합 인간 세포. The recombinant human cell according to claim 4, wherein the recombinant human cell is a HEK293 cell, and the target product is an antibody. GSPT1 넉아웃 재조합 인간 세포를 제조하는 방법으로서,
인간 세포에 GSPT1을 코딩하는 유전자를 표적으로 하는 gRNA를 포함하는 도너 및 재조합 효소를 이용하여 형질도입시키는 단계를 포함하고,
상기 재조합 효소는 그의 말단에 NLS(Nuclear Localization Sequence)가 태깅된 것인 방법.
A method of producing GSPT1 knockout recombinant human cells, comprising:
It includes the step of transducing human cells using a donor containing a gRNA targeting the gene encoding GSPT1 and a recombinant enzyme,
The method wherein the recombinant enzyme is tagged with an NLS (Nuclear Localization Sequence) at its end.
청구항 10에 있어서, 상기 도너는 Cas9을 코딩하는 유전자를 더 포함하거나, 또는
상기 방법은 Cas9을 코딩하는 유전자를 포함하는 벡터를 상기 인간 세포에 형질도입하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
The method of claim 10, wherein the donor further includes a gene encoding Cas9, or
The method further comprises the step of transducing a vector containing a gene encoding Cas9 into the human cell.
목적 산물을 생산하는 방법으로서,
목적 산물을 코딩하는 유전자를 포함하는, GSPT1 넉아웃 재조합 인간 세포를 배양하는 단계, 및
배양물로부터 목적 산물을 회수하는 단계를 포함하는 것인 방법.
As a method for producing a target product,
cultivating GSPT1 knockout recombinant human cells containing a gene encoding the desired product, and
A method comprising recovering the desired product from the culture.
청구항 12에 있어서, 상기 목적 산물은 치료용 단백질, 유전자 치료제, 세포 치료제, 벡터, 또는 백신인 것인 방법. The method of claim 12, wherein the target product is a therapeutic protein, gene therapy, cell therapy, vector, or vaccine. 청구항 12에 있어서, 상기 재조합 인간 세포는 GSPT1을 코딩하는 유전자가 넉아웃되지 않은 모세포에 비해 더 긴 시간 동안 배양되고, 더 많은 양의 목적 산물을 생산할 수 있는 것인 방법. The method of claim 12, wherein the recombinant human cells are cultured for a longer time and can produce a greater amount of the desired product than parent cells in which the gene encoding GSPT1 is not knocked out. 청구항 12에 있어서, 상기 재조합 인간 세포는 HEK293 세포이고, 상기 목적 산물은 항체인 것인 방법. The method of claim 12, wherein the recombinant human cells are HEK293 cells, and the target product is an antibody.
KR1020220033891A 2022-03-18 2022-03-18 Recombinant human cell having GSTP1 gene knockout and use thereof KR20230136325A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220033891A KR20230136325A (en) 2022-03-18 2022-03-18 Recombinant human cell having GSTP1 gene knockout and use thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220033891A KR20230136325A (en) 2022-03-18 2022-03-18 Recombinant human cell having GSTP1 gene knockout and use thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230136325A true KR20230136325A (en) 2023-09-26

Family

ID=88191261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220033891A KR20230136325A (en) 2022-03-18 2022-03-18 Recombinant human cell having GSTP1 gene knockout and use thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230136325A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sirover Role of the glycolytic protein, glyceraldehyde‐3‐phosphate dehydrogenase, in normal cell function and in cell pathology
US10266848B2 (en) Methods and compositions to increase somatic cell nuclear transfer (SCNT) efficiency by removing histone H3-lysine trimethylation
US20190024079A1 (en) Methods for extending the replicative capacity of somatic cells during an ex vivo cultivation process
US20230103199A1 (en) Integration of nucleic acid constructs into eukaryotic cells with a transposase from oryzias
JP3754090B2 (en) Gene transfer method using serum-free medium
US20240200042A1 (en) Limited self-replicating mrna molecular system, producing method and use
JP7080184B2 (en) Method for enhancing gene delivery
EP0457856A1 (en) Isolation growth and differentiation of human muscle cells
Sazonova et al. Creation of cultures containing mutations linked with cardiovascular diseases using transfection and genome editing
Sjeklocha et al. β‐globin matrix attachment region improves stable genomic expression of the Sleeping beauty transposon
JP2013526840A (en) Recombinant butyrylcholinesterase and its truncated form
KR20230136325A (en) Recombinant human cell having GSTP1 gene knockout and use thereof
JP6469371B2 (en) A method for expressing a plurality of foreign genes in an embryoid body composed of induced pluripotent stem cells (iPS cells)
JP2006521113A5 (en)
CN114480495A (en) Expression method and application of ALB fusion protein
JP2007259787A (en) Gene expression controlling polynucleotide
Swiatek et al. Biochemical characterization of recombinant subunits of type 2A protein phosphatase overexpressed in Pichia pastoris
JP2007143562A5 (en)
WO2020059708A1 (en) METHOD FOR MODULATING ACTIVITY OF Cas PROTEIN
KR100201357B1 (en) Process for the preparation of extracellular signal-regulated protein kinase-2 from e.coli.
JP3376412B2 (en) Active ribozyme selection method
US7829686B2 (en) Nucleic acid encoding a subunit of Na+,K+-ATPase
Doyon A marker-free co-selection strategy for high efficiency human genome engineering
Hu et al. A modified piggybac transposon system mediated by exogenous mRNA to perform gene delivery in bovine mammary epithelial cells
JP2006517799A (en) A non-immunogenic selectable marker resistant to cardiac glycosides

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal