WO2019141251A1 - Immunodeficient non-human animal - Google Patents

Immunodeficient non-human animal Download PDF

Info

Publication number
WO2019141251A1
WO2019141251A1 PCT/CN2019/072406 CN2019072406W WO2019141251A1 WO 2019141251 A1 WO2019141251 A1 WO 2019141251A1 CN 2019072406 W CN2019072406 W CN 2019072406W WO 2019141251 A1 WO2019141251 A1 WO 2019141251A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
animal
gene
cells
exon
endogenous
Prior art date
Application number
PCT/CN2019/072406
Other languages
French (fr)
Inventor
Yuelei SHEN
yang BAI
Chaoshe GUO
Yanan GUO
Meiling Zhang
Jiawei Yao
Rui Huang
Original Assignee
Beijing Biocytogen Co., Ltd
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 Beijing Biocytogen Co., Ltd filed Critical Beijing Biocytogen Co., Ltd
Publication of WO2019141251A1 publication Critical patent/WO2019141251A1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00Preparations for testing in vivo
    • A61K49/0004Screening or testing of compounds for diagnosis of disorders, assessment of conditions, e.g. renal clearance, gastric emptying, testing for diabetes, allergy, rheuma, pancreas functions
    • A61K49/0008Screening agents using (non-human) animal models or transgenic animal models or chimeric hosts, e.g. Alzheimer disease animal model, transgenic model for heart failure
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K67/00Rearing or breeding animals, not otherwise provided for; New breeds of animals
    • A01K67/027New breeds of vertebrates
    • A01K67/0275Genetically modified vertebrates, e.g. transgenic
    • A01K67/0276Knockout animals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/46Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates
    • C07K14/47Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates from mammals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/705Receptors; Cell surface antigens; Cell surface determinants
    • C07K14/70503Immunoglobulin superfamily
    • C07K14/70539MHC-molecules, e.g. HLA-molecules
    • 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
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/113Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing
    • 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
    • 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
    • C12N15/87Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation
    • C12N15/90Stable introduction of foreign DNA into chromosome
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K2207/00Modified animals
    • A01K2207/12Animals modified by administration of exogenous cells
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K2217/00Genetically modified animals
    • A01K2217/07Animals genetically altered by homologous recombination
    • A01K2217/075Animals genetically altered by homologous recombination inducing loss of function, i.e. knock out
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K2227/00Animals characterised by species
    • A01K2227/10Mammal
    • A01K2227/105Murine
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K2267/00Animals characterised by purpose
    • A01K2267/03Animal model, e.g. for test or diseases
    • A01K2267/0331Animal model for proliferative diseases
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K2267/00Animals characterised by purpose
    • A01K2267/03Animal model, e.g. for test or diseases
    • A01K2267/0337Animal models for infectious diseases
    • 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
    • C12N2310/00Structure or type of the nucleic acid
    • C12N2310/30Chemical structure
    • C12N2310/31Chemical structure of the backbone
    • C12N2310/312Phosphonates

Definitions

  • This disclosure relates to genetically modified animals that have a disruption at the endogenous B2M gene (e.g., B2M knockout) , and methods of use thereof.
  • B2M knockout e.g., B2M knockout
  • the disclosure relates to a genetically-modified, non-human animal whose genome comprise a disruption in the animal’s endogenous Beta-2-Microglobulin (B2M) gene.
  • the disruption of the endogenous B2M gene comprises deletion of one or more exons or part of exons selected from the group consisting of exon 1, exon 2, exon 3, or exon 4 of the endogenous B2M gene.
  • the animal has one or more of the following characteristics:
  • B2M gene (Gene ID: 567) is located on chromosome 15, and has four exons, exon 1, exon 2, exon 3, and exon 4.
  • the nucleotide sequence for human B2M mRNA is XM_005254549.3, and the amino acid sequence for human B2M is XP_005254606.1.
  • the mice have a genome (e.g., autosomes) that is about or at least 99%, 99.1%, 99.2%, 99.3%, 99.4%, 99.5%, 99.6%, 99.7%, 99.8%, 99.9%, 99.91%, 99.92%, 99.93%, 99.94%, 99.95%, 99.96%, 99.97%, 99.98%, 99.99%identical to NOD mice except for certain mutations (e.g., the B2M knockout mutation, the SCID mutation, and/or IL-2r ⁇ mutation) .
  • a genome e.g., autosomes
  • the genetically modified animal in step (b) of the method, can be mated with a genetically modified non-human animal with human or chimeric PD-1, CTLA-4, LAG-3, TIM-3, BTLA, PD-L1, 4-1BB, CD27, CD28, CD47, TIGIT, GITR, or OX40, or a mouse with NOD-Prkdc scid IL-2r ⁇ null mutation.
  • the gene editing system comprises a first nuclease comprising a zinc finger protein, a TAL-effector domain, or a single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domain that binds to a target sequence in exon 1 of the endogenous CD132 gene or upstream of exon 1 of the endogenous CD132 gene, and a second nuclease comprising a zinc finger protein, a TAL-effector domain, or a single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domain that binds to a sequence in exon 8 of the endogenous CD132 gene.
  • sgRNA single guide RNA
  • the mouse embryonic stem cell has a Nod/scid background, or a NOD/scid nude background.
  • Cas9 mRNA was obtained from SIGMA.
  • the catalog number is CAS9MRNA-1EA.
  • sgRNA-1, sgRNA-2, sgRNA-3, and sgRNA-4 target the 5'-end target site and sgRNA-5, sgRNA-6, sgRNA-7, and sgRNA-8 target the 3'-end target site.
  • the target sites for sgRNA-1, sgRNA-2, sgRNA-3, and sgRNA-4 are located in exon 1 of the mouse endogenous B2M gene.
  • the target sites for sgRNA-5, sgRNA-6, sgRNA-7, and sgRNA-8 are all located on exon 3 of the mouse endogenous B2M gene (based on the sequences of NM_009735.3 ⁇ NP_033865.2) .
  • TAGG was added to the 5’end of the single strand upstream oligonucleotide sequence (SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11) to obtain a forward oligonucleotide sequence (SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 18) .
  • AAAC was added to the 5’end of the single strand downstream oligonucleotide sequence (SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 12) to obtain the reverse oligonucleotide sequence (SEQ ID NO: 17 or SEQ ID NO: 19) .
  • the oligonucleotides were ligated into the pT7-sgRNA G2 plasmid.
  • the frequency of administration was 2 times a week for a total of 6 administrations.
  • the tumor volume and the body weight were measured twice a week.
  • the euthanasia was performed when the tumor volume reached 3000 mm 3 .
  • the results showed that compared with the control group, the tumor size reduced in both drug-administered groups (the B-NDG group and the B2M knockout mice having B-NDG background group) , indicating that the immune system was successfully reconstructed.
  • the body weight of B2M knockout mice continued to increase, and there was no significant difference in body weight between the control group and the treatment group.
  • the weight of the B-NDG control group and the weight of the B-NDG treatment group mice were not significantly different, but the weight decreased in both groups. 40 days after inoculation, the survival rate in the B-NDG mouse treatment group was significantly lower than that of the B2M knockout mouse treatment group.

Abstract

Provided are genetically modified non-human animals that have a disruption at the endogenous B2M gene (e.g. B2M knockout), and methods of use thereof.

Description

IMMUNODEFICIENT NON-HUMAN ANIMAL
CLAIM OF PRIORITY
This application claims the benefit of Chinese Patent Application App. No. 201810054379.2, filed on January 19, 2018. The entire contents of the foregoing are incorporated herein by reference.
TECHNICAL FIELD
This disclosure relates to genetically modified animals that have a disruption at the endogenous B2M gene (e.g., B2M knockout) , and methods of use thereof.
BACKGROUND
Immunodeficient animals are very important for disease modeling and drug developments. In recent years, immunodeficient mice are routinely used as model organisms for research of the immune system, cell transplantation strategies, and the effects of disease on mammalian systems. They have also been extensively used as hosts for normal and malignant tissue transplants, and are widely used to test the safety and efficacy of therapeutic agents.
However, the engraftment capacity of these immunodeficient animals can vary. More immunodeficient animals with different genetic makeup and better engraftment capacities are needed.
SUMMARY
This disclosure is related to genetically modified animals that have a disruption at the endogenous B2M gene (e.g., B2M knockout) , and methods of making and use thereof.
In one aspect, the disclosure relates to a genetically-modified, non-human animal whose genome comprise a disruption in the animal’s endogenous Beta-2-Microglobulin (B2M) gene. In some embodiments, the disruption of the endogenous B2M gene comprises deletion of one or more exons or part of exons selected from the group consisting of exon 1, exon 2, exon 3, or exon 4 of the endogenous B2M gene.
In some embodiments, the disruption of the endogenous B2M gene comprises deletion of exon 2 of the endogenous B2M gene. In some embodiments, the disruption of the endogenous B2M gene comprises deletion of part of exon 1 of the endogenous B2M gene. In some embodiments, the disruption of the endogenous B2M gene further comprises deletion of part of exon 3 of the endogenous B2M gene.
In some embodiments, the disruption of the endogenous B2M gene comprises deletion of exons 1-4 of the endogenous B2M gene.
In some embodiments, the disruption of the endogenous B2M gene further comprises deletion of one or more introns or part of introns selected from the group consisting of intron 1, intron 2, and intron 3 of the endogenous B2M gene.
In some embodiments, the disruption consists of deletion of more than 10 nucleotides in exon 1, deletion of the entirety of intron 1, exon 2, intron 2, and deletion of more than 10 nucleotides in exon 3.
In some embodiments, the animal is homozygous with respect to the disruption of the endogenous B2M gene. In some embodiments, the animal is heterozygous with respect to the disruption of the endogenous B2M gene.
In some embodiments, the disruption prevents the expression of functional B2M protein.
In some embodiments, the length of the remaining exon sequences at the endogenous B2M gene locus is less than 65% (e.g., 60%) of the total length of all exon sequences of the endogenous B2M gene.
In some embodiments, the length of the remaining sequences at that the endogenous B2M gene locus is less than 50% (e.g., 30%) of the full sequence of the endogenous B2M gene.
In one aspect, the disclosure relates to a genetically-modified, non-human animal, wherein the genome of the animal does not have exon 2 of B2M gene at the animal’s endogenous B2M gene locus.
In some embodiments, the genome of the animal does not have one or more exons or part of exons selected from the group consisting of exon 1, exon 3, and exon 4.
In some embodiments, the genome of the animal does not have one or more introns or part of introns selected from the group consisting of intron 1, intron 2, and intron 3.
In one aspect, the disclosure relates to a B2M knockout non-human animal, wherein the genome of the animal comprises from 5’to 3’at the endogenous B2M gene locus, (a) a first DNA sequence; optionally (b) a second DNA sequence comprising an exogenous sequence; (c) a third DNA sequence. In some embodiments, the first DNA sequence, the optional second DNA sequence, and the third DNA sequence are linked. In some embodiments, the first DNA sequence comprises an endogenous B2M gene sequence that is located upstream of intron 1, the second DNA sequence can have a length of 0 nucleotides to 1000 nucleotides (e.g., about or at least 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, or 1000) , and the third DNA sequence comprises an endogenous B2M gene sequence that is located downstream of intron 2.
In some embodiments, the first DNA sequence comprises a sequence that has a length (5’to 3’) of from 10 to 100 nucleotides (e.g., approximately 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 nucleotides) . In some embodiments, the length of the sequence refers to the length from the first nucleotide in exon 1 of the B2M gene to the last nucleotide of the first DNA sequence. In some embodiments, the first DNA sequence comprises at least 10 nucleotides from exon 1 of the endogenous B2M gene. In some embodiments, the first DNA sequence has at most 100 nucleotides from exon 1 of the endogenous B2M gene.
In some embodiments, the third DNA sequence comprises a sequence that has a length (5’to 3’) of from 1 to 30 nucleotides (e.g., approximately 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, or 28 nucleotides) . In some embodiments, the length of the sequence refers to the length from the first nucleotide in the third DNA sequence to the last nucleotide in exon 3 of the endogenous B2M gene. In some embodiments, the third DNA sequence comprises at least 1 nucleotides from exon 3 of the endogenous B2M gene.
In some embodiments, the third DNA sequence comprises a sequence that has a length (5’to 3’) of from 1 to 432 nucleotides (e.g., approximately or at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180,  190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 350, or 400 nucleotides) . In some embodiments, the length of the sequence refers to the length from the first nucleotide in the third DNA sequence to the last nucleotide in exon 4 of the endogenous B2M gene.
In one aspect, the disclosure relates to a genetically-modified, non-human animal produced by a method comprising knocking out one or more exons of endogenous B2M gene by using (1) a first nuclease comprising a zinc finger protein, a TAL-effector domain, or a single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domain that binds to a target sequence in exon 1 of the endogenous B2M gene or upstream of exon 1 of the endogenous B2M gene, and (2) a second nuclease comprising a zinc finger protein, a TAL-effector domain, or a single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domain that binds to a sequence in exon 3 of the endogenous B2M gene.
In some embodiments, the nuclease is CRISPR associated protein 9 (Cas9) . In some embodiments, the target sequence in exon 1 of the endogenous B2M gene or upstream of exon 1 of the endogenous B2M gene is set forth in SEQ ID NO: 1, 2, 3, or 4, and the target sequence in exon 3 of the endogenous B2M gene is set forth in SEQ ID NO: 5, 6, 7, or 8.
In some embodiments, the first nuclease comprises a sgRNA that targets SEQ ID NO: 3 and the second nuclease comprises a sgRNA that targets SEQ ID NO: 7.
In some embodiments, the animal does not express a functional B2M protein. In some embodiments, the animal does not express a functional interleukin-2 receptor.
In some embodiments, the animal has one or more of the following characteristics:
(a) the percentage of T cells (CD3+ cells) is less than 5%, 2%, 1.5%, 1%, 0.7%, or 0.5%of leukocytes in the animal;
(b) the percentage of B cells (e.g., CD3-CD19+ cells) is less than 1%, 0.1%or 0.05%of leukocytes in the animal;
(c) the percentage of NK cells (e.g., CD3-CD49b+ cells) is less than 5%, 2%or 1.5%of leukocytes in the animal;
(d) the percentage of CD4+ T cells is less than 1%, 0.5%, 0.3%, or 0.1%of T cells;
(e) the percentage of CD8+ T cells is less than 1%, 0.5%, 0.3%, or 0.1%of T cells;
(f) the percentage of CD3+ CD4+ cells, CD3+ CD8+ cells, CD3-CD19+ cells is less than 5%, 1%or 0.5%of leukocytes in the animal;
(g) the percentage of T cells, B cells, and NK cells is less than 5%, 4%, 3%, 2%or 1%of leukocytes in the animal.
In some embodiments, the animal after being engrafted with human hematopoietic stem cells to develop a human immune system has one or more of the following characteristics:
(a) the percentage of human CD45+ cells is about or at least 10%, 20%, 30%, 40%, or 50%of leukocytes of the animal;
(b) the percentage of human CD3+ cells about or at least 10%, 20%, 30%, 40%, or 50%of leukocytes in the animal;
(c) the percentage of human CD19+ cells is about or at least 10%, 20%, 30%, 40%, or 50%of leukocytes in the animal;
(d) the percentage of human CD45+ cells increased slower than the percentage of human CD45+ cells in a NOD-Prkdc scid IL-2rγ null mouse after being engrafted with human hematopoietic stem cells.
In some embodiments, the animal does not have graft-versus-host disease (GVHD) , or exhibit less severe symptoms of GVHD as compared to a NOD-Prkdc scid IL-2rγ null mouse.
In some embodiments, the animal has one or more of the following characteristics:
(a) the animal has no functional T-cells and/or no functional B-cells;
(b) the animal exhibits reduced macrophage function relative to a NOD/scid mouse;
(c) the animal exhibits no NK cell activity;
(d) the animal exhibits reduced dendritic function relative to a NOD/scid mouse; and
(e) the animal does not have xenogeneic GVHD.
In some embodiments, the animal is a mammal, e.g., a monkey, a rodent, a rat, or a mouse. In some embodiments, the animal is a NOD/scid mouse, or a NOD/scid nude mouse, or a NOD-Prkdc scid IL-2rγ null mouse.
In some embodiments, the animal further comprises a sequence encoding a human or chimeric protein. In some embodiments, the human or chimeric protein is programmed  cell death protein 1 (PD-1) . In some embodiments, the animal further comprises a disruption in the animal’s endogenous Forkhead Box N1 (Foxn1) gene.
In one aspect, the disclosure relates to methods of determining effectiveness of an agent or a combination of agents for the treatment of cancer, comprising: engrafting tumor cells to the animal described herein, thereby forming one or more tumors in the animal; administering the agent or the combination of agents to the animal; and determining the inhibitory effects on the tumors.
In some embodiments, before engrafting the tumor cells to the animal, human peripheral blood cells (hPBMC) or human hematopoietic stem cells are injected to the animal.
In some embodiments, the tumor cells are from cancer cell lines. In some embodiments, the tumor cells are from a tumor sample obtained from a human patient.
In some embodiments, the inhibitory effects are determined by measuring the tumor volume in the animal.
In some embodiments, the tumor cells are melanoma cells, lung cancer cells, primary lung carcinoma cells, non-small cell lung carcinoma (NSCLC) cells, small cell lung cancer (SCLC) cells, primary gastric carcinoma cells, bladder cancer cells, breast cancer cells, and/or prostate cancer cells.
In some embodiments, the agent is an anti-CD47 antibody. In some embodiments, the agent is an anti-PD-1 antibody.
In some embodiments, the combination of agents comprises one or more agents selected from the group consisting of paclitaxel, cisplatin, carboplatin, pemetrexed, 5-FU, gemcitabine, oxaliplatin, docetaxel, and capecitabine.
In one aspect, the disclosure relates to methods of producing an animal comprising a human hemato-lymphoid system. The methods invovle engrafting a population of cells comprising human hematopoietic cells or human peripheral blood cells into the animal described herein.
In some embodiments, the human hemato-lymphoid system comprises human cells selected from the group consisting of hematopoietic stem cells, myeloid precursor cells, myeloid cells, dendritic cells, monocytes, granulocytes, neutrophils, mast cells, lymphocytes, and platelets.
In some embodiments, the methods further involve irradiating the animal prior to the engrafting.
In one aspect, the disclosure relates to methods of producing a B2M knockout mouse. The methods involve the steps of:
(a) transforming a mouse embryonic stem cell with a gene editing system that targets endogenous B2M gene, thereby producing a transformed embryonic stem cell;
(b) introducing the transformed embryonic stem cell into a mouse blastocyst;
(c) implanting the mouse blastocyst into a pseudopregnant female mouse; and
(d) allowing the blastocyst to undergo fetal development to term, thereby obtaining the B2M knockout mouse.
In one aspect, the disclosure relates to methods of producing a B2M knockout mouse. The methods involve the steps of:
(a) transforming a mouse embryonic stem cell with a gene editing system that targets endogenous B2M gene, thereby producing a transformed embryonic stem cell;
(b) implanting the transformed embryonic cell into a pseudopregnant female mouse; and
(c) allowing the transformed embryonic cell to undergo fetal development to term, thereby obtaining the B2M knockout mouse.
In some embodiments, the gene editing system comprises a first nuclease comprising a zinc finger protein, a TAL-effector domain, or a single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domain that binds to a target sequence in exon 1 of the endogenous B2M gene or upstream of exon 1 of the endogenous B2M gene, and a second nuclease comprising a zinc finger protein, a TAL-effector domain, or a single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domain that binds to a sequence in exon 3 of the endogenous B2M gene.
In some embodiments, the nuclease is CRISPR associated protein 9 (Cas9) . In some embodiments, the target sequence in exon 1 of the endogenous B2M gene or upstream of exon 1 of the endogenous B2M gene is set forth in SEQ ID NO: 1, 2, 3, or 4, and the target sequence in exon 3 of the endogenous B2M gene is set forth in SEQ ID NO: 5, 6, 7, or 8.
In some embodiments, the mouse embryonic stem cell has a NOD/scid background, a NOD/scid nude, or a NOD-Prkdc scid IL-2rγ null background.
In some embodiments, the mouse embryonic stem cell comprises a sequence encoding a human or chimeric protein.
In some embodiments, the human or chimeric protein is PD-1 or CD137.
In some embodiments, the mouse embryonic stem cell has a genome comprising a disruption in the animal’s endogenous CD132 gene.
In another aspect, the disclosure relates to a non-human mammalian cell, comprising a disruption, a deletion, or a genetic modification as described herein.
In some embodiments, the cell includes Cas9 mRNA or an in vitro transcript thereof.
In some embodiments, the non-human mammalian cell is a mouse cell. In some embodiments, the cell is a fertilized egg cell. In some embodiments, the cell is a germ cell. In some embodiments, the cell is a blastocyst.
In another aspect, the disclosure relates to methods for establishing a B2M knockout animal model. The methods include the steps of:
(a) providing the cell with a disruption in the endogenous B2M gene, and preferably the cell is a fertilized egg cell;
(b) culturing the cell in a liquid culture medium;
(c) transplanting the cultured cell to the fallopian tube or uterus of the recipient female non-human mammal, allowing the cell to develop in the uterus of the female non-human mammal;
(d) identifying the germline transmission in the offspring of the pregnant female in step (c) .
In some embodiments, the establishment of a B2M knockout animal involves a gene editing technique that is based on CRISPR/Cas9.
In some embodiments, the non-human mammal is a mouse. In some embodiments, the non-human mammal in step (c) is a female with false pregnancy.
In another aspect, the disclosure relates to a tumor bearing non-human mammal model, characterized in that the non-human mammal model is obtained through the methods as described herein.
The disclosure also relates to a cell or cell line, or a primary cell culture thereof derived from the non-human mammal or an offspring thereof, or the tumor bearing non-human mammal.
The disclosure further relates to the tissue, organ or a culture thereof derived from the non-human mammal or an offspring thereof, or the tumor bearing non-human mammal.
In another aspect, the disclosure relates to a tumor tissue derived from the non-human mammal or an offspring thereof when it bears a tumor, or the tumor bearing non-human mammal.
The disclosure further relates to the use of the non-human mammal or an offspring thereof, or the tumor bearing non-human mammal, the animal model generated through the method as described herein in the development of a product related to an immunization processes of human cells, the manufacture of a human antibody, or the model system for a research in pharmacology, immunology, microbiology and medicine.
The disclosure also relates to the use of the non-human mammal or an offspring thereof, or the tumor bearing non-human mammal, the animal model generated through the method as described herein in the production and utilization of an animal experimental disease model of an immunization processes involving human cells, the study on a pathogen, or the development of a new diagnostic strategy and/or a therapeutic strategy.
The disclosure further relates to the use of the non-human mammal or an offspring thereof, or the tumor bearing non-human mammal, the animal model generated through the methods as described herein, in the screening, verifying, evaluating or studying the B2M gene function, and the drugs for immune-related diseases and antitumor drugs.
Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Methods and materials are described herein for use in the present invention; other, suitable methods and materials known in the art can also be used. The materials, methods, and examples are illustrative only and not intended to be limiting. All publications, patent applications, patents, sequences, database entries, and other  references mentioned herein are incorporated by reference in their entirety. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control.
Other features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description and figures, and from the claims.
DESCRIPTION OF DRAWINGS
FIG. 1 is a schematic representation of MHC class I molecule.
FIGS. 2A-2B are bar graphs showing activity testing results for sgRNA1-sgRNA8 (NC is a negative control; PC is a positive control) .
FIG. 3 is a schematic diagram showing pT7-sgRNA G2 plasmid map.
FIG. 4 shows PCR identification results for samples collected from tails of F0 generation mice (M is the Marker; WT is wildtype) .
FIG. 5 shows PCR identification results for samples collected from tails of F1 generation mice (M is the Marker; WT is wildtype) .
FIG. 6 is a diagram showing the mouse B2M locus.
DETAILED DESCRIPTION
This disclosure relates to B2M knockout non-human animals, and methods of use thereof.
Immunodeficient animals are an indispensable research tool for studying the mechanism of diseases, and methods of treating such diseases. They can easily accept xenogeneic cells or tissues due to their immunodeficiency, and have been widely used in the research. The commonly used immunodeficient animals include e.g., NOD-Prkdc scid IL-2rγ nul mice, NOD-Rag 1 -/--IL2rg -/- (NRG) , Rag 2 -/--IL2rg -/- (RG) , NOD/SCID (NOD-Prkdc scid) , and NOD/SCID nude mice. Among them, NOD-Prkdc scid IL-2rγ nul mice may be the best recipient mice for transplantation. These mice are described in detail e.g., in Ito et al. "Current advances in humanized mouse models. " Cellular & molecular immunology 9.3 (2012) : 208, which is incorporated herein by reference in its entirety.
The NOD-Prkdc scid IL-2rγ nul mice (also know as NOD/SCID IL-2rγ nul mice) have several advantages. In these mice, there is almost no rejection of human cells and tissues, and it is particularly suitable for human cell or tissue transplantation. However, during  the reconstruction of the immune system, the NOD-Prkdc scid IL-2rγ nul mice develop graft-versus-host disease (X-GVHD) over time because of the transplantation of mature T cells into these mice. It has been shown that after 1×10 6 to 2×10 7 human PBMC are injected into the mouse, xenogeneic graft-versus-host disease (X-GVHD) can be developed within 4 weeks, eventually leading to the death of these mice within about 20-50 days after transplantation. This greatly limits the time period of experiments and can have a negative impact on the results of functional studies.
The major histocompatibility complex (MHC) is essential for the acquired immune system to recognize foreign molecules and is involved in the rejection of foreign tissues and cells. There are two types of major histocompatibility complexes, commonly referred to as MHC class I and MHC class II, which present the polypeptide to the surface of CD8+ T cells or CD4+ T cells, respectively. Human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) are often used for immune system reconstruction in NOD-Prkdc scid IL-2rγ nul mice. More than 99%of peripheral blood cells are T cells. MHC class I molecules may have been involved in the production and development of X-GVHD. B2M is an essential component of MHC class I molecules. The present disclosure provides B2M knockout non-human animals with NOD-Prkdc scid IL-2rγ nul background. These animals are less likely to develop X-GVHD, have longer life span, and a better defined genetic background (e.g., less genetic variations among individuals) . Furthermore, because these animals have less genetic variation, the results are more reliable.
Unless otherwise specified, the practice of the methods described herein can take advantage of the techniques of cell biology, cell culture, molecular biology, transgenic biology, microbiology, recombinant DNA and immunology. These techniques are explained in detail in the following literature, for examples: Molecular Cloning A Laboratory Manual, 2nd Ed., ed. By Sambrook, Fritsch and Maniatis (Cold Spring Harbor Laboratory Press: 1989) ; DNA Cloning, Volumes I and II (D.N. Glovered., 1985) ; Oligonucleotide Synthesis (M.J. Gaited., 1984) ; Mullisetal U.S. Pat. No. 4,683,195; Nucleic Acid Hybridization (B.D. Hames& S.J. Higginseds. 1984) ; Transcription And Translation (B.D. Hames& S.J. Higginseds. 1984) ; Culture Of Animal Cell (R.I. Freshney, Alan R. Liss, Inc., 1987) ; Immobilized Cells And Enzymes (IRL Press, 1986) ; B. Perbal, A Practical Guide To Molecular Cloning (1984) , the series, Methods In  ENZYMOLOGY (J. Abelson and M. Simon, eds. -in-chief, Academic Press, Inc., New York) , specifically, Vols. 154 and 155 (Wuetal. eds. ) and Vol. 185, “Gene Expression Technology” (D. Goeddel, ed. ) ; Gene Transfer Vectors For Mammalian Cells (J.H. Miller and M.P. Caloseds., 1987, Cold Spring Harbor Laboratory) ; Immunochemical Methods In Cell And Molecular Biology (Mayer and Walker, eds., Academic Press, London, 1987) ; Hand book Of Experimental Immunology, Volumes V (D.M. Weir and C.C. Blackwell, eds., 1986) ; and Manipulating the Mouse Embryo, (Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., 1986) ; each of which is incorporated herein by reference in its entirety.
MHC class I molecules and Beta 2 microglobulin (B2M)
MHC class I molecules are a primary class of major histocompatibility complex (MHC) molecules. They are found on the cell surface of all nucleated cells. They also occur on platelets, but not on red blood cells. Their function is to display peptide fragments of non-self proteins from within the cell to cytotoxic T cells, and the presentation will trigger an immediate response from the immune system against a particular non-self antigen displayed with the help of an MHC class I protein. Because MHC class I molecules present peptides derived from cytosolic proteins, the pathway of MHC class I presentation is often called cytosolic or endogenous pathway.
MHC class I molecules are heterodimers that consist of two polypeptide chains, αand β2-microglobulin (B2M) (FIG. 1) . The two chains are linked noncovalently via interaction of B2M and the α3 domain. Only the α chain is polymorphic and encoded by a HLA gene, while the B2M subunit is not polymorphic and encoded by the B2M gene. The α3 domain is plasma membrane-spanning and interacts with the CD8 co-receptor of T-cells. The α3-CD8 interaction holds the MHC I molecule in place while the T cell receptor (TCR) on the surface of the cytotoxic T cell binds its α1-α2 heterodimer ligand, and checks the coupled peptide for antigenicity. The α1 and α2 domains fold to make up a groove for peptides to bind. MHC class I molecules bind peptides that are predominantly 8-10 amino acid in length.
B2M (also known as β2M, β 2 microglobulin or beta-2 microglobulin) is a small protein (about 11, 800 Dalton) , presenting in nearly all nucleated cells and most biological  fluids, including serum, urine, and synovial fluid. The human β2M shows 70%amino acid sequence similarity to the murine protein and both of them are located on the syntenic chromosomes. The secondary structure of B2M consists of seven β-strands which are organized into two β-sheets linked by a single disulfide bridge, presenting a classical β-sandwich typical of the immunoglobulin (Ig) domain. B2M has no transmembrane region and contains a distinctive molecular structure called a constant-1 Ig superfamily domain, sharing with other adaptive immune molecules including major histocompatibility complex (MHC) class I and class II. Two evolutionary conserved tryptophan (Trp) residues are important for correct structural fold and function of B2M. Trp60 is exposed to the solvent at the apex of a protein loop and is critical for promoting the association of B2M in MHC I.
Normally, B2M is noncovalently linked with the other polypeptide chain (α chain) to form MHC I or like structures, including MHC I, neonatal Fc receptor (FcRn) , a cluster of differentiation 1 (CD1) , human hemochromatosis protein (HFE) , Qa, and so on. B2M makes extensive contacts with all three domains of the α chain. Thus, the conformation of α chain is highly dependent on the presence of B2M. Although α1 and α2 domains differ among molecules, α3 domain and B2M are relatively conserved, where the intermolecular interaction occurs. A number of residues at the points of contact with B2M are shared among MHC I or like molecules. Furthermore, interactions with α1 and α2 domains are important for the paired association of α3 domain and B2M in the presence of native antigens. B2M can dissociate from such molecules and shed into the serum, where it is transported to the kidneys to be degraded and excreted. An 88-kD protein (calnexin) associates rapidly and quantitatively with newly synthesized murine MHC I molecules within the endoplasmic reticulum. Both B2M and peptide are required for efficient calnexin dissociation and subsequent MHC I transport.
B2M can stabilize the tertiary structure of the MHC I or like molecules. It is also extensively involved in the functional regulation of survival, proliferation, apoptosis, and even metastasis in cancer cells.
A detailed description of B2M and its function can be found, e.g., in Li et al., "The implication and significance of beta 2 microglobulin: A conservative multifunctional regulator. " Chinese medical journal 129.4 (2016) : 448; Wang et al.,  "Targeted Disruption of the β2-Microglobulin Gene Minimizes the Immunogenicity of Human Embryonic Stem Cells, " Stem cells translational medicine 4.10 (2015) : 1234-1245; each of which is incorporated herein by reference in its entirety.
In human genomes, B2M gene (Gene ID: 567) is located on chromosome 15, and has four exons, exon 1, exon 2, exon 3, and exon 4. The nucleotide sequence for human B2M mRNA is XM_005254549.3, and the amino acid sequence for human B2M is XP_005254606.1.
Similarly, in mice, B2M gene locus has four exons, exon 1, exon 2, exon 3, and exon 4 (FIG. 6) . The nucleotide sequence for mouse B2M cDNA is NM_009735.3 (SEQ ID NO: 20) , the amino acid sequence for mouse B2M is NP_033865.2 (SEQ ID NO: 21) . The location for each exon and each region in the mouse B2M nucleotide sequence and amino acid sequence is listed below:
Table 1
Figure PCTCN2019072406-appb-000001
The mouse B2M gene (Gene ID: 12010) is located in Chromosome 2 of the mouse genome, which is located from 122147687-122153082 of NC_000068.7 (GRCm38. p4 (GCF_000001635.24) ) . The 5’-UTR is from 122, 147, 686 to 122, 147, 736, exon 1 is from 122, 147, 686 to 122, 147, 804, the first intron is from 122, 147, 805 to 122, 150, 872, exon 2 is from 122, 150, 873 to 122, 151, 151, the second intron is from 122, 151, 152 to 122, 151, 646, exon 3 is from 122, 151, 647 to 122, 151, 675, the third intron is from 122, 151, 676 to 122, 152, 650, exon 4 is from 122, 152, 651 to 122, 153, 083, the 3’-UTR is from 122, 151, 661 to 122, 151, 675 and 122, 152, 651 to 122, 153, 083, based on transcript NM_009735.3. All relevant information for mouse B2M locus can be found in the NCBI website with Gene ID: 12010, which is incorporated by reference herein in its entirety.
B2M genes, proteins, and locus of the other species are also known in the art. For example, the gene ID for B2M in Rattus norvegicus is 24223, the gene ID for B2M in Macaca mulatta (Rhesus monkey) is 712428, the gene ID for B2M in Sus scrofa (pig) is 397033. The relevant information for these genes (e.g., intron sequences, exon sequences, amino acid residues of these proteins) can be found, e.g., in NCBI database.
The present disclosure provides a genetically-modified, non-human animal whose genome comprise a disruption in the animal’s endogenous B2M gene, wherein the disruption of the endogenous B2M gene comprises deletion of one or more exons, or part of the one or more exons, wherein the one or more exons are selected from the group consisting of exon 1, exon 2, exon 3, and exon 4 of the endogenous B2M gene. Thus, the disclosure provides a genetically-modified, non-human animal that does not have one or more exons that are selected from the group consisting of exon 1, exon 2, exon 3, and exon 4 of the endogenous B2M gene.
As used herein, the term “deletion of an exon” refers to the deletion the entire exon. For example, deletion of exon 2 means that all sequences in exon 2 are deleted.
As used herein, the term “deletion of part of an exon” refers to at least one nucleotide, but not all nucleotides in the exon is deleted. In some embodiment, at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, or 200 nucleotides in the exon are deleted.
In some embodiments, the disruption comprises deletion of one or more introns, or part of the one or more introns, wherein the one or more introns are selected from the group consisting of intron 1, intron 2, and intron 3 of the endogenous B2M gene. Thus, the disclosure provides a genetically-modified, non-human animal does not have one or more introns that are selected from the group consisting of intron 1, intron 2, and intron 3 of the endogenous B2M gene.
In some embodiments, the disruption of the endogenous B2M gene comprises deletion of exon 2 of the endogenous B2M gene. In some embodiments, the disruption of the endogenous B2M gene further comprises deletion of exon 1, part of exon 1, exon 3, and/or part of exon 3 of the endogenous B2M gene.
In some embodiments, the entire sequence of mouse exon 1, exon 2, exon 3, and exon 4 are deleted. In some embodiments, the signal peptide region of B2M is deleted.
In some embodiments, a “region” or “portion” of mouse exon 1, exon 2, exon 3, exon 4, intron 1, intron 2, intron 3, and/or signal peptide region of B2M are deleted. The term “region” or “portion” can refer to at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 150, 200, 250, 300, 350, or 400 nucleotides.
In some embodiments, the “region” or “portion” can be at least 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, or 99%of exon 1, exon 2, exon 3, exon 4, intron 1, intron 2, intron 3, or signal peptide region. In some embodiments, a region, a portion, or the entire sequence of exon 1, exon 2, exon 3, and/or exon 4 are deleted. In some embodiments, a region, a portion, or the entire sequence of mouse intron 1, intron 2, and/or intron 3 are deleted.
In some embodiments, the disruption comprises or consists of deletion of at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 250, 300, 350, 400, or 450 nucleotides in exon 1, exon 2, exon 3, and/or exon 4. In some embodiments, the disruption comprises or consists of deletion of at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 800, 900, or 1000 nucleotides in intron 1, intron 2, and/or intron 3.
In some embodiments, the disruption comprises or consists of deletion of at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, or 110 nucleotides (e.g., about or at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, or 20 nucleotides) in exon 1; deletion of the entirety of intron 1, exon 2, intron 2, ; and/or deletion of at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, or 30 nucleotides (e.g., about or at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, or 20) in exon 3.
In some embodiments, the length of the remaining exon sequences at the endogenous B2M gene locus is less than 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 65%, 70%, 75%, or 80%of the total length of all exon sequences of the endogenous B2M gene. In some embodiments, the length of the  remaining exon sequences at the endogenous B2M gene locus is about or at least 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 75%, or 80%of the total length of all exon sequences of the endogenous B2M gene.
In some embodiments, the length of the remaining sequences at that the endogenous B2M gene locus is less than 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 75%, or 80%of the full sequence of the endogenous B2M gene. In some embodiments, the length of the remaining sequences at that the endogenous B2M gene locus is about or at least 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 75%, or 80%of the full sequence of the endogenous B2M gene.
The present disclosure further relates to the genomic DNA sequence of a B2M knockout animal (e.g., a rodent, a mouse) . In some embodiments, the genome of the animal comprises from 5’to 3’at the endogenous B2M gene locus, (a) a first DNA sequence; optionally; (b) a second DNA sequence comprising an exogenous sequence; (c) a third DNA sequence, wherein the first DNA sequence, the optional second DNA sequence, and the third DNA sequence are linked.
The second DNA sequence can have a length of 0 nucleotides to 1000 nucleotides (e.g., at least or about 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800,  850, 900, 950, or 1000 nucleotides) . In some embodiments, the second DNA sequence has only 0 nucleotides, which means that there is no extra sequence between the first DNA sequence and the third DNA sequence. In some embodiments, random or exogenous sequences are added.
In some embodiments, the second DNA sequence has about or at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, or 1000 nucleotides. In some embodiments, the second DNA sequence has at most 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, or 1000 nucleotides.
In some embodiments, the first DNA sequence comprises an endogenous B2M gene sequence that is located upstream of intron 1, and can include all or just part of sequences that is located upstream of intron 1. In some embodiments, the first DNA sequence comprises an endogenous B2M gene sequence that is located upstream of exon 1. In some embodiments, the first DNA sequence comprises a sequence that has a length (5’to 3’) of from 10 to 110 nucleotides (e.g., from 10 to 100 nucleotides, from 20 to 100 nucleotides, from 50 to 100 nucleotides, from 70 to 100 nucleotides, from 50 to 80 nucleotides, or from 50 to 90 nucleotides) starting from the first nucleotide in exon 1 of the B2M gene to the last nucleotide of the first DNA sequence. In some embodiments, the first DNA sequence comprises about or at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, or 110 nucleotides from exon 1. In some embodiments, the first DNA sequence has at most 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110 or 115 nucleotides from exon 1.
In some embodiments, the third DNA sequence comprises an endogenous B2M gene sequence that is located downstream of intron 2, and can include all or just part of sequences that is located downstream of intron 2. In some embodiments, the third DNA sequence comprises a sequence that has a length (5’to 3’) of from 1 to 30 nucleotides (e.g., from 1 to 10 nucleotides, or from 1 to 5 nucleotides) starting from the first nucleotide in the third DNA sequence to the last nucleotide in the exon 3 (e.g., exon 3 in  mouse) of the endogenous B2M gene. In some embodiments, the third DNA sequence comprises about or at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, or 28 nucleotides from the exon 3. In some embodiments, the third DNA sequence has at most 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, or 28 nucleotides from exon 3.
In some embodiments, the third DNA sequence comprises an endogenous B2M gene sequence that is located downstream of the last intron (e.g., intron 3 in mouse) , and can include all or just part of sequences that is located downstream of intron 3. In some embodiments, the third DNA sequence comprises a sequence that has a length (5’to 3’) of from 100 to 400 nucleotides (e.g., from 200 to 400 nucleotides, or from 300 to 400 nucleotides) starting from the first nucleotide in the third DNA sequence to the last nucleotide in the last exon (e.g., exon 4 in mouse) of the endogenous B2M gene. In some embodiments, the third DNA sequence comprises about or at least 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 350, 400, or 450 nucleotides from the last exon (e.g., exon 4 in mouse) . In some embodiments, the third DNA sequence has at most 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 350, 400, or 450 nucleotides from the last exon (e.g., exon 4 in mouse) .
In some embodiments, the genetic modified non-human animal comprises a sequence that is at least 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%identical or 100%identical to the following sequence: tttcagtggctgctactcggcgcttcagtcgcggtcgcttcagtcgtcagcatggctcgctcggtgatggtaggtttcttgactttaaataatgggcctttgggggtggggtggagctggcggtagagcacatgcctagcgtgcataaggccttgagtcctggtcccagcactgcaggaagagaattgtttgattcactatcctaggagctgtttatagacagctcaaacatgataagcatcactgtatgaaagacattaattagggtggcttgatcagctacagaaggatcctttggggtcacattcttttatcctgtggactggcaggaaggaggaacgtagccatgtcactggccctctaaagggagaacagcacctttgtgcatgcagcaaggcaggtaggcaggtaggcaggtaggcaggcgggtggtcagttacacagcctgcatgggtttgccgaccttctgttttaaccctgccagttctgctgagaaggcctgggacgatgagcttgctgtctttgtacagcagtggccttgctcctcacccagaggagccgagtgacagagctctgcgggtacatcttagccctttcagtctctagttggtaggcactagatttaccttctggaggcttccggacactcagggaaagaaatggacagggttgtaacttcatgtaaggcaccgtcactgatgtgtcagaaggaagttgaggagcgtgagagggaacgtgggtgtctctgtcaggtggagtctagtggtag aaaatccagcttttcggtgaaatccagggcccttgaggccaaaagctcactcaaatcttgtattatatttatttctaggaaaggggaattgatgaagggggtggggatgggtgatctgcccagacaagcagttaccaaatggtggagccagaactcacctcctttaagaaggtgattgtcctacaaactcatttgatggtgaggtctggaatgtaaataatgtaatgttcggctaaccttctccttctctccctcccttccccttttcttttcagctctgaagattcatttgaacctgcttaattacaaatccagtttctaatatgctatacaatttatgcacgcagaaagaaatagcaatgtacacatcaccttctttatatcttactttaaatattttatgcatgttttcaaaaaattggaaatatcctagatagctgagcaataaatcttcaataagtattttgatcagaataataaatataattttaagaacaatagttgatcatatgccaaaccctctgtacttctcattacttggatgcagttactcatctttggtctatcacaacataagtgacatactttccttttggtaaagcaaagaggcctaattgaagtctgtcactgtgcccaatgcttagcaattctcacccccaaccctgtggctacttctgcttttgttacttttactaaaaataaaaaac (SEQ ID NO: 22) . In some embodiments, the sequence is located at the endogenous B2M locus.
The disclosure also provides a nucleic acid sequence that is at least 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%identical to any nucleotide sequence as described herein (e.g., exon sequences, intron sequences, the remaining exon sequences, the deleted sequences) , and an amino acid sequence that is at least 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%identical to any amino acid sequence as described herein (e.g., amino acid sequences encoded by exons) . In some embodiments, the disclosure relates to nucleotide sequences encoding any peptides that are described herein, or any amino acid sequences that are encoded by any nucleotide sequences as described herein. In some embodiments, the nucleic acid sequence is less than 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 150, 200, 250, 300, 350, 400, or 500 nucleotides. In some embodiments, the amino acid sequence is less than 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, or 150 amino acid residues.
In some embodiments, the amino acid sequence (i) comprises an amino acid sequence; or (ii) consists of an amino acid sequence, wherein the amino acid sequence is any one of the sequences as described herein.
In some embodiments, the nucleic acid sequence (i) comprises a nucleic acid sequence; or (ii) consists of a nucleic acid sequence, wherein the nucleic acid sequence is any one of the sequences as described herein.
To determine the percent identity of two amino acid sequences, or of two nucleic acid sequences, the sequences are aligned for optimal comparison purposes (e.g., gaps can be introduced in one or both of a first and a second amino acid or nucleic acid sequence for optimal alignment and non-homologous sequences can be disregarded for comparison purposes) . The length of a reference sequence aligned for comparison purposes is at least 80%of the length of the reference sequence, and in some embodiments is at least 90%, 95%, or 100%. The amino acid residues or nucleotides at corresponding amino acid positions or nucleotide positions are then compared. When a position in the first sequence is occupied by the same amino acid residue or nucleotide as the corresponding position in the second sequence, then the molecules are identical at that position. The percent identity between the two sequences is a function of the number of identical positions shared by the sequences, taking into account the number of gaps, and the length of each gap, which need to be introduced for optimal alignment of the two sequences. For purposes of the present disclosure, the comparison of sequences and determination of percent identity between two sequences can be accomplished using a Blossum 62 scoring matrix with a gap penalty of 12, a gap extend penalty of 4, and a frameshift gap penalty of 5.
Cells, tissues, and animals (e.g., mouse) are also provided that comprise a disruption of the endogenous B2M gene as described herein, as well as cells, tissues, and animals (e.g., mouse) that have any nucleic acid sequence as described herein.
Genetically modified animals
As used herein, the term “genetically-modified non-human animal” refers to a non-human animal having a modified sequence (e.g., deletion of endogenous sequence or insertion of exogenous sequence) in at least one chromosome of the animal’s genome. In some embodiments, at least one or more cells, e.g., at least 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%of cells of the genetically-modified non-human animal have the modified sequence in its genome. The cell having the modified sequence can be various kinds of cells, e.g., an endogenous cell, a somatic cell, an immune cell, a T cell, a B cell, a germ cell, a blastocyst, or an endogenous tumor cell. In some embodiments, genetically-modified non-human animals are provided that comprise a disruption or a  deletion at the endogenous B2M locus. The animals are generally able to pass the modification to progeny, i.e., through germline transmission.
In some embodiments, the genetically-modified non-human animal does not express B2M (e.g., intact or functional B2M protein) . Because B2M is a subunit of MHC I, the genetically-modified non-human animal does not have functional MHC I class molecules, and/or cannot present peptides to T cells (e.g., CD8+ cells) .
In some embodiments, the genetically-modified non-human animal does not express CD132 (e.g., intact or functional CD132 protein) . Because CD132 is a cytokine receptor sub-unit that is common to the receptor complexes for IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 and IL-21, the genetically-modified non-human animal does not have functional IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 and/or IL-21.
Furthermore, because IL-7 and IL-15 are important for T and NK cell development, and IL-4 and IL-21 are important for B cell development, in some embodiments, the genetically-modified non-human animal lack functional T cells, B cells, and/or NK cells.
In some embodiments, the animal can have one or more of the following characteristics:
(a) the percentage of T cells (CD3+ cells) is less than 5%, 4%, 3%, 2%, 1.9%, 1.8%, 1.7%, 1.6%, 1.5%, 1.4%, 1.3%, 1.2%, 1.1%, 1%, 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6%, 0.5%, 0.4%, 0.3%, 0.2%or 0.1%of leukocytes in the animal;
(b) the percentage of B cells (e.g., CD3-CD19+ cells) is less than 5%, 4%, 3%, 2%, 1.9%, 1.8%, 1.7%, 1.6%, 1.5%, 1.4%, 1.3%, 1.2%, 1.1%, 1%, 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6%, 0.5%, 0.4%, 0.3%, 0.2%, 0.1%, 0.09%, 0.08%, 0.07%, 0.06%, 0.05%, 0.04%, 0.03%, 0.02%or 0.01%of leukocytes in the animal;
(c) the percentage of NK cells (e.g., CD3-CD49b+ cells) is less than 5%, 4%, 3%, 2%, 1.9%, 1.8%, 1.7%, 1.6%, 1.5%, 1.4%, 1.3%, 1.2%, 1.1%, 1%, 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6%, or 0.5%of leukocytes in the animal;
(d) the percentage of CD4+ T cells (CD3+ CD4+ cells) is less than 5%, 4%, 3%, 2%, 1.9%, 1.8%, 1.7%, 1.6%, 1.5%, 1.4%, 1.3%, 1.2%, 1.1%, 1%, 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6%, 0.5%, 0.4%, 0.3%, 0.2%, or 0.1%of T cells;
(e) the percentage of CD8+ T cells (CD3+ CD8+ cells) is less than 5%, 4%, 3%, 2%, 1.9%, 1.8%, 1.7%, 1.6%, 1.5%, 1.4%, 1.3%, 1.2%, 1.1%, 1%, 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6%, 0.5%, 0.4%, 0.3%, 0.2%, or 0.1%of T cells;
(f) the percentage of CD3+ CD4+ cells, CD3+ CD8+ cells, CD3-CD19+cells is less than 5%, 4%, 3%, 2%, 1.9%, 1.8%, 1.7%, 1.6%, 1.5%, 1.4%, 1.3%, 1.2%, 1.1%, 1%, 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6%, 0.5%, 0.4%, 0.3%, 0.2%, or 0.1%of leukocytes in the animal;
(g) the percentage of T cells (CD3+ cells) and NK cells (CD3-CD49b+ cells) is less than 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6%, 0.5%, 0.4%, 0.3%, 0.2%, or 0.1%of leukocytes in the animal.
As used herein, the term “leukocytes” or “white blood cells” include neutrophils, eosinophils (acidophilus) , basophils, lymphocytes, and monocytes. All leukocytes have nuclei, which distinguishes them from the anucleated red blood cells (RBCs) and platelets. CD45, also known as leukocyte common antigen (LCA) , is a cell surface marker for leukocytes. Among leukocytes, monocytes and neutrophils are phagocytic.
Lymphocytes is a subtype of leukocytes. Lymphocytes include natural killer (NK) cells (which function in cell-mediated, cytotoxic innate immunity) , T cells, and B cells.
In some embodiments, the variations among individual mice are very small. In some embodiments, the standard deviations of the percentages are less than 1%, 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6%, 0.5%, 0.4%, 0.3%, 0.2%, 0.1%, 0.09%, 0.08%, 0.07%, 0.06%, 0.05%, 0.04%, 0.03%, 0.02%or 0.01%.
In some embodiments, the genetically-modified non-human animal is a mouse. The genetically-modified mouse can also have one or more of the following characteristics:
(a) the genetically-modified mouse has no functional T-cells and/or no functional B-cells;
(b) the genetically-modified mouse exhibits reduced macrophage function relative to a NOD/scid mouse, or a NOD/scid nude mouse;
(c) the genetically-modified mouse exhibits no NK cell activity;
(d) the genetically-modified mouse exhibits reduced dendritic function relative to a NOD/scid mouse, or a NOD/scid nude mouse; and
(e) the genetically-modified mouse has an enhanced engraftment capacity of exogenous cells relative to a NOD/scid mouse, or a NOD/scid nude mouse.
The genetically modified non-human animal can also be various other animals, e.g., a rat, rabbit, pig, bovine (e.g., cow, bull, buffalo) , deer, sheep, goat, chicken, cat, dog, ferret, primate (e.g., marmoset, rhesus monkey) . For the non-human animals where suitable genetically modifiable ES cells are not readily available, other methods are employed to make a non-human animal comprising the genetic modification. Such methods include, e.g., modifying a non-ES cell genome (e.g., a fibroblast or an induced pluripotent cell) and employing nuclear transfer to transfer the modified genome to a suitable cell, e.g., an oocyte, and gestating the modified cell (e.g., the modified oocyte) in a non-human animal under suitable conditions to form an embryo. These methods are known in the art, and are described, e.g., in A. Nagy, et al., “Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual (Third Edition) , ” Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2003, which is incorporated by reference herein in its entirety.
In one aspect, the animal is a mammal, e.g., of the superfamily Dipodoidea or Muroidea. In some embodiments, the genetically modified animal is a rodent. The rodent can be selected from a mouse, a rat, and a hamster. In some embodiment, the rodent is selected from the superfamily Muroidea. In some embodiments, the genetically modified animal is from a family selected from Calomyscidae (e.g., mouse-like hamsters) , Cricetidae (e.g., hamster, New World rats and mice, voles) , Muridae (true mice and rats, gerbils, spiny mice, crested rats) , Nesomyidae (climbing mice, rock mice, with-tailed rats, Malagasy rats and mice) , Platacanthomyidae (e.g., spiny dormice) , and Spalacidae (e.g., mole rates, bamboo rats, and zokors) . In some embodiments, the genetically modified rodent is selected from a true mouse or rat (family Muridae) , a gerbil, a spiny mouse, and a crested rat. In one embodiment, the non-human animal is a mouse.
In some embodiments, the animal is a mouse of a C57BL strain selected from C57BL/A, C57BL/An, C57BL/GrFa, C57BL/KaLwN, C57BL/6, C57BL/6J, C57BL/6ByJ, C57BL/6NJ, C57BL/10, C57BL/10ScSn, C57BL/10Cr, and C57BL/Ola. In some embodiments, the mouse is a 129 strain selected from the group consisting of a strain that is 129P1, 129P2, 129P3, 129X1, 129S1 (e.g., 129S1/SV, 129S1/SvIm) , 129S2, 129S4, 129S5, 129S9/SvEvH, 129S6 (129/SvEvTac) , 129S7, 129S8, 129T1, 129T2.  These mice are described, e.g., in Festing et al., Revised nomenclature for strain 129 mice, Mammalian Genome 10: 836 (1999) ; Auerbach et al., Establishment and Chimera Analysis of 129/SvEv-and C57BL/6-Derived Mouse Embryonic Stem Cell Lines (2000) , both of which are incorporated herein by reference in the entirety. In some embodiments, the genetically modified mouse is a mix of the 129 strain and the C57BL/6 strain. In some embodiments, the mouse is a mix of the 129 strains, or a mix of the BL/6 strains. In some embodiment, the mouse is a BALB strain, e.g., BALB/c strain. In some embodiments, the mouse is a mix of a BALB strain and another strain. In some embodiments, the mouse is from a hybrid line (e.g., 50%BALB/c-50%12954/Sv; or 50%C57BL/6-50%129) .
In some embodiments, the animal is a rat. The rat can be selected from a Wistar rat, an LEA strain, a Sprague Dawley strain, a Fischer strain, F344, F6, and Dark Agouti. In some embodiments, the rat strain is a mix of two or more strains selected from the group consisting of Wistar, LEA, Sprague Dawley, Fischer, F344, F6, and Dark Agouti.
The animal can have one or more other genetic modifications, and/or other modifications, that are suitable for the particular purpose for which the B2M knockout animal is made. For example, suitable mice for maintaining a xenograft (e.g., a human cancer or tumor) , can have one or more modifications that compromise, inactivate, or destroy the immune system of the non-human animal in whole or in part. Compromise, inactivation, or destruction of the immune system of the non-human animal can include, for example, destruction of hematopoietic cells and/or immune cells by chemical means (e.g., administering a toxin) , physical means (e.g., irradiating the animal) , and/or genetic modification (e.g., knocking out one or more genes) .
Non-limiting examples of such mice include, e.g., NOD mice, SCID mice, NOD/SCID mice, nude mice, NOD/SCID nude mice, NOD-Prkdc scid IL-2rγ null, and Rag1 and/or Rag2 knockout mice. These mice can optionally be irradiated, or otherwise treated to destroy one or more immune cell type. Thus, in various embodiments, a genetically modified mouse is provided that can include a disruption of the endogenous non-human B2M locus, and further comprises a modification that compromises, inactivates, or destroys the immune system (or one or more cell types of the immune system) of the non-human animal in whole or in part. In some embodiments, modification is, e.g., selected  from the group consisting of a modification that results in NOD mice, SCID mice, NOD/SCID mice, nude mice, NOD-Prkdc scid IL-2rγ null mice, Rag1 and/or Rag2 knockout mice, and a combination thereof. These genetically modified animals are described, e.g., in US20150106961; and PCT/CN2018/079365, which are incorporated herein by reference in the entirety.
Although genetically modified cells are also provided that can comprise the modifications (e.g., disruption) described herein (e.g., ES cells, somatic cells) , in many embodiments, the genetically modified non-human animals comprise the modification of the endogenous B2M locus in the germline of the animal.
Furthermore, the genetically modified animal can be homozygous with respect to the disruption of the endogenous B2M gene. In some embodiments, the animal can be heterozygous with respect to the disruption of the endogenous B2M gene.
The present disclosure further relates to a non-human mammal generated through the methods as described herein. In some embodiments, the genome thereof contains human gene (s) .
In addition, the present disclosure also relates to a tumor bearing non-human mammal model, characterized in that the non-human mammal model is obtained through the methods as described herein. In some embodiments, the non-human mammal is a rodent (e.g., a mouse) .
The present disclosure further relates to a cell or cell line, or a primary cell culture thereof derived from the non-human mammal or an offspring thereof, or the tumor bearing non-human mammal; the tissue, organ or a culture thereof derived from the non-human mammal or an offspring thereof, or the tumor bearing non-human mammal; and the tumor tissue derived from the non-human mammal or an offspring thereof when it bears a tumor, or the tumor bearing non-human mammal.
The present disclosure also provides non-human mammals produced by any of the methods described herein. In some embodiments, a non-human mammal is provided; and the genetically modified animal contains a disruption of the B2M gene in the genome of the animal.
Genetic, molecular and behavioral analyses for the non-human mammals described above can be performed. The present disclosure also relates to the progeny  produced by the non-human mammal provided by the present disclosure mated with the same or other genotypes.
The present disclosure also provides a cell line or primary cell culture derived from the non-human mammal or a progeny thereof. A model based on cell culture can be prepared, for example, by the following methods. Cell cultures can be obtained by way of isolation from a non-human mammal, alternatively cell can be obtained from the cell culture established using the same constructs and the standard cell transfection techniques. The disruption of B2M gene can be detected by a variety of methods.
There are also many analytical methods that can be used to detect DNA expression, including methods at the level of RNA (including the mRNA quantification approaches using reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) or Southern blotting, and in situ hybridization) and methods at the protein level (including histochemistry, immunoblot analysis and in vitro binding studies) . Many standard analysis methods can be used to complete quantitative measurements. For example, transcription levels of wildtype B2M can be measured using RT-PCR and hybridization methods including RNase protection, Southern blot analysis, RNA dot analysis (RNAdot) analysis. Immunohistochemical staining, flow cytometry, Western blot analysis can also be used to assess the presence of human proteins.
Vectors
The disclosure also provides vectors for constructing a B2M animal model. In some embodiments, the vectors comprise sgRNA sequence, wherein the sgRNA sequence target B2M gene, and the sgRNA is unique on the target sequence of the B2M gene to be altered. In some embodiments, the sequence meets the sequence arrangement rule of 5’-NNN (20) -NGG3’or 5’-CCN-N (20) -3’; and in some embodiments, the targeting site of the sgRNA in the mouse B2M gene is located on the exon 1, exon 2, exon 3, exon 4, intron 1, intron 2, intron 3, upstream of exon 1, or downstream of exon 4 of the mouse B2M gene.
In some embodiments, the 5’targeting sequence for the knockout sequence is shown as SEQ ID NOs: 1-4, and the sgRNA sequence recognizes the 5’targeting site. In  some embodiments, the 3’targeting sequence for the knockout sequence is shown as SEQ ID NOs: 5-8 and the sgRNA sequence recognizes the 3’targeting site.
Thus, the disclosure provides sgRNA sequences for constructing a B2M knockout animal model. In some embodiments, the oligonucleotide sgRNA sequences are set forth in SEQ ID NOs: 9-12.
In some embodiments, the disclosure relates to a plasmid construct (e.g., pT7-sgRNA) including the sgRNA sequence, and/or a cell including the construct.
In addition, the present disclosure further relates to a non-human mammalian cell, having any one of the foregoing targeting vectors, and one or more in vitro transcripts of the sgRNA construct as described herein. In some embodiments, the cell includes Cas9 mRNA or an in vitro transcript thereof.
In some embodiments, the genes in the cell are heterozygous. In some embodiments, the genes in the cell are homozygous.
In some embodiments, the non-human mammalian cell is a mouse cell. In some embodiments, the cell is a fertilized egg cell.
Methods of making genetically modified animals
Genetically modified animals can be made by several techniques that are known in the art, including, e.g., nonhomologous end-joining (NHEJ) , homologous recombination (HR) , zinc finger nucleases (ZFNs) , transcription activator-like effector-based nucleases (TALEN) , and the clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) -Cas system. In some embodiments, homologous recombination is used. In some embodiments, CRISPR-Cas9 genome editing is used to generate genetically modified animals. Many of these genome editing techniques are known in the art, and is described, e.g., in Yin et al., "Delivery technologies for genome editing, " Nature Reviews Drug Discovery 16.6 (2017) : 387-399, which is incorporated by reference in its entirety. Many other methods are also provided and can be used in genome editing, e.g., micro-injecting a genetically modified nucleus into an enucleated oocyte, and fusing an enucleated oocyte with another genetically modified cell.
Thus, in some embodiments, the disclosure provides knocking out in at least one cell of the animal, at an endogenous B2M gene locus, one or more exons (e.g., 1, 2, 3, or  4 exons) and/or one or more introns (e.g., 1, 2, or 3 introns) of the endogenous B2M gene. In some embodiments, the modification occurs in a germ cell, a somatic cell, a blastocyst, or a fibroblast, etc. The nucleus of a somatic cell or the fibroblast can also be inserted into an enucleated oocyte.
In some embodiments, cleavages at the upstream and the downstream of the knockout sequence by a nuclease (e.g., by zinc finger nucleases, TALEN or CRISPR) can result in DNA double strands break, and non-homologous end joining (NHEJ) occurs and ligates the break ends, thereby knocking out the sequence of interest. NHEJ typically utilizes short homologous DNA sequences called microhomologies to guide repair. These microhomologies are often present in single-stranded overhangs on the ends of double-strand breaks. When the overhangs are perfectly compatible, NHEJ usually repairs the break accurately. When the break ends located at the upstream and the downstream of the target sequence are ligated, imprecise repair occurs, and in some cases, leading to loss of nucleotides or insertion of random nucleotides.
Zinc finger proteins, TAL-effector domains, or single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domains can be designed to target the upstream and the downstream of the knockout sequence. SEQ ID NOs: 1-8 are exemplary target sequences for the modification. Among them, SEQ ID NOs: 1-4 are located at the exon 1 of mouse endogenous B2M gene. SEQ ID NOs: 5-8 are located on exon 3. After the zinc finger proteins, TAL-effector domains, or single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domains bind to the target sequences, the nuclease cleaves the genomic DNA, and triggers NHEJ. In some embodiments, the nuclease is CRISPR associated protein 9 (Cas9) .
Thus, the methods of producing a B2M knockout mouse can involve one or more of the following steps: transforming a mouse embryonic stem cell with a gene editing system that targets endogenous B2M gene, thereby producing a transformed embryonic stem cell; introducing the transformed embryonic stem cell into a mouse blastocyst; implanting the mouse blastocyst into a pseudopregnant female mouse; and allowing the blastocyst to undergo fetal development to term.
In some embodiments, the transformed embryonic cell is directly implanted into a pseudopregnant female mouse instead, and the embryonic cell undergoes fetal development.
In some embodiments, the gene editing system can involve Zinc finger proteins, TAL-effector domains, or single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domains.
The present disclosure further provides a method for establishing a B2M gene knockout animal model, involving the following steps:
(a) providing the cell (e.g. a fertilized egg cell) with the genetic modification based on the methods described herein;
(b) culturing the cell in a liquid culture medium;
(c) transplanting the cultured cell to the fallopian tube or uterus of the recipient female non-human mammal, allowing the cell to develop in the uterus of the female non-human mammal;
(d) identifying the germline transmission in the offspring genetically modified humanized non-human mammal of the pregnant female in step (c) .
In some embodiments, the non-human mammal in the foregoing method is a mouse (e.g., a C57BL/6 mouse, a NOD/scid mouse, a NOD/scid nude mouse, or a NOD-Prkdc scid IL-2rγ null mouse) . In some embodiments, the non-human mammal is a NOD/scid mouse. In the NOD/scid mouse, the SCID mutation has been transferred onto a non-obese diabetic (NOD) background. Animals homozygous for the SCID mutation have impaired T and B cell lymphocyte development. The NOD background additionally results in deficient natural killer (NK) cell function. In some embodiments, the non-human mammal is a NOD/scid nude mouse. The NOD/scid nude mouse additionally has a disruption of FOXN1 gene on chromosome 11 in mice.
In some embodiments, the fertilized eggs for the methods described above are NOD/scid fertilized eggs, NOD/scid nude fertilized eggs, or NOD-Prkdc scid IL-2rγ null fertilized eggs. Other fertilized eggs that can also be used in the methods as described herein include, but are not limited to, C57BL/6 fertilized eggs, FVB/N fertilized eggs, BALB/c fertilized eggs, DBA/1 fertilized eggs and DBA/2 fertilized eggs.
Fertilized eggs can come from any non-human animal, e.g., any non-human animal as described herein. In some embodiments, the fertilized egg cells are derived from rodents. The genetic construct can be introduced into a fertilized egg by microinjection of DNA. For example, by way of culturing a fertilized egg after microinjection, a cultured fertilized egg can be transferred to a false pregnant non-human  animal, which then gives birth of a non-human mammal, so as to generate the non-human mammal mentioned in the method described above.
The genetically modified animals (e.g., mice) generated by the methods described herein can have several advantages. For example, the genetically modified mice do not require backcrossing, and thus have a more defined background (e.g., less genetic variations among individual subjects) as compared to some other B2M knockout or immunodeficient mice. A defined background or a pure background is beneficial to obtain consistent experiment results. In some embodiments, the genetic variation among the mice across the entire genome (e.g., autosomes) among different individuals is less than 3%, 2%, 1%, 1.9%, 1.8%, 1.7%, 1.6%, 1.5%, 1.4%, 1.3%, 1.2%, 1.1%, 1%, 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6%, 0.5%, 0.4%, 0.3%, 0.2%, 0.1%, 0.09%, 0.08%, 0.07%, 0.06%, 0.05%, 0.04%, 0.03%, 0.02%or 0.01%. The methods to determine the genetic variations are known in the art. For example, the genetic variations can be measured or determined by sequencing, whole genome sequencing, exome sequencing, detecting variations at some selected sites (e.g., by using SNP microarrays, by detecting copy number variations) etc. In some embodiments, the mice have a genome (e.g., autosomes) that is about or at least 99%, 99.1%, 99.2%, 99.3%, 99.4%, 99.5%, 99.6%, 99.7%, 99.8%, 99.9%, 99.91%, 99.92%, 99.93%, 99.94%, 99.95%, 99.96%, 99.97%, 99.98%, 99.99%identical to NOD-Prkdc scid IL-2rγ null mice (e.g., B-NDG mice) except for certain mutations (e.g., the B2M knockout mutation) . In some embodiments, the mice have a genome (e.g., autosomes) that is about or at least 99%, 99.1%, 99.2%, 99.3%, 99.4%, 99.5%, 99.6%, 99.7%, 99.8%, 99.9%, 99.91%, 99.92%, 99.93%, 99.94%, 99.95%, 99.96%, 99.97%, 99.98%, 99.99%identical to NOD/SCID mice (or NOD-Prkdc scid mice) except for certain mutations (e.g., the B2M knockout mutation and/or IL-2rγ mutation) . In some embodiments, the mice have a genome (e.g., autosomes) that is about or at least 99%, 99.1%, 99.2%, 99.3%, 99.4%, 99.5%, 99.6%, 99.7%, 99.8%, 99.9%, 99.91%, 99.92%, 99.93%, 99.94%, 99.95%, 99.96%, 99.97%, 99.98%, 99.99%identical to NOD mice except for certain mutations (e.g., the B2M knockout mutation, the SCID mutation, and/or IL-2rγ mutation) .
Furthermore, because almost all sequences in B2M have been knocked out, and no exogenous sequences are added, these mice are likely to be better recipients for engraftment as compared to some other immunodeficient mice known in the art. Despite  the immunodeficiency, these mice are also relatively healthy, and in some cases, they have a relatively long life span (e.g., about or at least 1 year, 1.5 years, 2 years, 2.5 years, or 3 years) .
Methods of using genetically modified animals
Genetically modified animals with a disruption at endogenous B2M gene can provide a variety of uses that include, but are not limited to, establishing a human hemato-lymphoid animal model, developing therapeutics for human diseases and disorders, and assessing the efficacy of these therapeutics in the animal models.
In some embodiments, the genetically modified animals can be used for establishing a human hemato-lymphoid system. The methods involve engrafting a population of cells comprising human hematopoietic cells (CD34+ cells) or human peripheral blood cells into the genetically modified animal described herein. In some embodiments, the methods further include the step of irradiating the animal prior to the engrafting. The human hemato-lymphoid system in the genetically modified animals can include various human cells, e.g., hematopoietic stem cells, myeloid precursor cells, myeloid cells, dendritic cells, monocytes, granulocytes, neutrophils, mast cells, lymphocytes, and platelets.
The genetically modified animals described herein (e.g., with deletion of part of exon 1, deletion of exon 2, and deletion of part exon 3) are also an excellent animal model for establishing the human hemato-lymphoid system. In some embodiments, the animal after being engrafted with human hematopoietic stem cells or human peripheral blood cells to develop a human immune system has one or more of the following characteristics:
(a) the percentage of human CD45+ cells is about or at least 10%, 20%, 30%, 40%, or 50%of leukocytes or CD45+ cells of the animal;
(b) the percentage of human CD3+ cells is about or at least 10%, 20%, 30%, 40%, or 50%of leukocytes or CD45+ cells in the animal; and
(c) the percentage of human CD19+ cells is about or at least 10%, 20%, 30%, 40%, or 50%of leukocytes or CD45+ cells in the animal.
(d) the percentage of human CD45+ cells increased slower than the percentage of human CD45+ cells in a NOD-Prkdc scid IL-2rγ null mouse (e.g., the percentage is at least 10%, 20%, 30%, 40%, or 50%smaller than the percentage in a NOD-Prkdc scid IL-2rγ null mouse) .
In some embodiments, the genetically modified animals described herein are less likely to develop graft-versus-host disease (GVHD) or xenogeneic graft-versus-host disease (X-GVHD) .
In some embodiments, after being engrafted with human hematopoietic stem cells or human peripheral blood cells, the genetically modified animals described herein can live for about or at least 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, or 180 days.
In some embodiments, the genetically modified animals described herein are not NSG mice or NOG mice or have a NSG or NOG background. In some embodiments, the genetically modified animals described herein are better animal models for establishing the human hemato-lymphoid system (e.g., having a higher percentage of human leukocytes, human T cells, human B cells, or human NK cells) . A detailed description of the NSG mice and NOD mice can be found, e.g., in Ishikawa et al. "Development of functional human blood and immune systems in NOD/SCID/IL2 receptor γ chainnull mice. " Blood 106.5 (2005) : 1565-1573; Katano et al. "NOD-Rag2null IL-2Rγnull mice: an alternative to NOG mice for generation of humanized mice. " Experimental animals 63.3 (2014) : 321-330, both of which are incorporated herein by reference in the entirety.
In some embodiments, the genetically modified animals can be used to determine the effectiveness of an agent or a combination of agents for the treatment of cancer. The methods involve engrafting tumor cells to the animal as described herein, administering the agent or the combination of agents to the animal; and determining the inhibitory effects on the tumors.
In some embodiments, the tumor cells are from a tumor sample obtained from a human patient. These animal models are also known as Patient derived xenografts (PDX) models. PDX models are often used to create an environment that resembles the natural growth of cancer, for the study of cancer progression and treatment. Within PDX models, patient tumor samples grow in physiologically-relevant tumor microenvironments that  mimic the oxygen, nutrient, and hormone levels that are found in the patient’s primary tumor site. Furthermore, implanted tumor tissue maintains the genetic and epigenetic abnormalities found in the patient and the xenograft tissue can be excised from the patient to include the surrounding human stroma. As a result, PDX models can often exhibit similar responses to anti-cancer agents as seen in the actual patient who provide the tumor sample.
While the genetically modified animals do not have functional T cells or B cells, the genetically modified animals still have functional phagocytic cells, e.g., neutrophils, eosinophils (acidophilus) , basophils, or monocytes. Macrophages can be derived from monocytes, and can engulf and digest cellular debris, foreign substances, microbes, cancer cells. Thus, the genetically modified animals described herein can be used to determine the effect of an agent (e.g., anti-CD47 antibodies or anti-SIRPa antibodies) on phagocytosis, and the effects of the agent to inhibit the growth of tumor cells.
In some embodiments, human peripheral blood cells (hPBMC) or human hematopoietic stem cells are injected to the animal to develop human hematopoietic system. The genetically modified animals described herein can be used to determine the effect of an agent in human hematopoietic system, and the effects of the agent to inhibit tumor cell growth or tumor growth. Thus, in some embodiments, the methods as described herein are also designed to determine the effects of the agent on human immune cells (e.g., human T cells, B cells, or NK cells) , e.g., whether the agent can stimulate T cells or inhibit T cells, whether the agent can upregulate the immune response or downregulate immune response. In some embodiments, the genetically modified animals can be used for determining the effective dosage of a therapeutic agent for treating a disease in the subject, e.g., cancer, or autoimmune diseases.
In some embodiments, the tested agent or the combination of tested agents is designed for treating various cancers. As used herein, the term “cancer” refers to cells having the capacity for autonomous growth, i.e., an abnormal state or condition characterized by rapidly proliferating cell growth. The term is meant to include all types of cancerous growths or oncogenic processes, metastatic tissues or malignantly transformed cells, tissues, or organs, irrespective of histopathologic type or stage of invasiveness. The term “tumor” as used herein refers to cancerous cells, e.g., a mass of  cancerous cells. Cancers that can be treated or diagnosed using the methods described herein include malignancies of the various organ systems, such as affecting lung, breast, thyroid, lymphoid, gastrointestinal, and genito-urinary tract, as well as adenocarcinomas which include malignancies such as most colon cancers, renal-cell carcinoma, prostate cancer and/or testicular tumors, non-small cell carcinoma of the lung, cancer of the small intestine and cancer of the esophagus. In some embodiments, the agents described herein are designed for treating or diagnosing a carcinoma in a subject. The term “carcinoma” is art recognized and refers to malignancies of epithelial or endocrine tissues including respiratory system carcinomas, gastrointestinal system carcinomas, genitourinary system carcinomas, testicular carcinomas, breast carcinomas, prostatic carcinomas, endocrine system carcinomas, and melanomas. In some embodiments, the cancer is renal carcinoma or melanoma. Exemplary carcinomas include those forming from tissue of the cervix, lung, prostate, breast, head and neck, colon and ovary. The term also includes carcinosarcomas, e.g., which include malignant tumors composed of carcinomatous and sarcomatous tissues. An “adenocarcinoma” refers to a carcinoma derived from glandular tissue or in which the tumor cells form recognizable glandular structures. The term “sarcoma” is art recognized and refers to malignant tumors of mesenchymal derivation.
In some embodiments, the tested agent is designed for the treating melanoma, primary lung carcinoma, non-small cell lung carcinoma (NSCLC) , small cell lung cancer (SCLC) , primary gastric carcinoma, bladder cancer, breast cancer, and/or prostate cancer.
In some embodiments, the injected tumor cells are human tumor cells. In some embodiments, the injected tumor cells are melanoma cells, primary lung carcinoma cells, non-small cell lung carcinoma (NSCLC) cells, small cell lung cancer (SCLC) cells, primary gastric carcinoma cells, bladder cancer cells, breast cancer cells, and/or prostate cancer cells.
The inhibitory effects on tumors can also be determined by any methods known in the art. In some embodiments, the tumor cells can be labeled by a luciferase gene. Thus, the number of the tumor cells or the size of the tumor in the animal can be determined by an in vivo imaging system (e.g., the intensity of fluorescence) . In some embodiments, the inhibitory effects on tumors can also be determined by measuring the tumor volume in the animal, and/or determining tumor (volume) inhibition rate (TGI TV) . The tumor  growth inhibition rate can be calculated using the formula TGI TV (%) = (1 –TVt/TVc) x 100, wherein TVt and TVc are the mean tumor volume (or weight) of treated and control groups.
In some embodiments, the tested agent can be one or more agents selected from the group consisting of paclitaxel, cisplatin, carboplatin, pemetrexed, 5-FU, gemcitabine, oxaliplatin, docetaxel, and capecitabine.
In some embodiments, the tested agent can be an antibody, for example, an antibody that binds to CD47, PD-1, CTLA-4, LAG-3, TIM-3, BTLA, PD-L1, 4-1BB, CD27, CD28, CD47, TIGIT, CD27, GITR, or OX40. In some embodiments, the antibody is a human antibody.
The present disclosure also relates to the use of the animal model generated through the methods as described herein in the development of a product related to an immunization processes of human cells, the manufacturing of a human antibody, or the model system for a research in pharmacology, immunology, microbiology and medicine.
In some embodiments, the disclosure provides the use of the animal model generated through the methods as described herein in the production and utilization of an animal experimental disease model of an immunization processes involving human cells, the study on a pathogen, or the development of a new diagnostic strategy and/or a therapeutic strategy.
B2M knockout animal model with additional genetic modifications
The present disclosure further relates to methods for generating genetically modified animal models described herein with some additional modifications (e.g., human or chimeric genes or additional gene knockout) .
In some embodiments, the animal can comprise a disruption at the endogenous B2M gene and a sequence encoding a human or chimeric protein. In some embodiments, the human or chimeric protein can be programmed cell death protein 1 (PD-1) , TNF Receptor Superfamily Member 9 (4-1BB or CD137) , cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4 (CTLA-4) , LAG-3, T-cell immunoglobulin and mucin-domain containing-3 (TIM-3) , B And T Lymphocyte Associated (BTLA) , Programmed Cell Death 1 Ligand 1 (PD-L1) , CD27, CD28, CD47, T-Cell Immunoreceptor With Ig And ITIM Domains  (TIGIT) , Glucocorticoid-Induced TNFR-Related Protein (GITR) , or TNF Receptor Superfamily Member 4 (TNFRSF4; or OX40) .
In some embodiments, the animal can further comprise a disruption (e.g., knockout) at one or more of the following endogenous genes, e.g., IL6, IL15, colony stimulating factor (CSF) , colony stimulating factor 1 (CSF1) , colony stimulating factor 2 (CSF2 or GM-CSF) , colony stimulating factor 3 (CSF3) , and signal regulatory protein alpha (SIRPA) genes. In some embodiments, the animal can comprise a disruption at the endogenous CD132 gene (interleukin-2 receptor subunit gamma) . In some embodiments, the animal can comprise a disruption at some other endogenous genes (e.g., Forkhead Box N1 (Foxn1) ) .
The methods of B2M knockout animal model with additional genetic modifications (e.g., humanized genes or additional gene knockout) can include the following steps:
(a) using the methods as described herein to obtain a B2M knockout animal;
(b) mating the B2M knockout animal with another genetically modified non-human animal with the desired genetic modifications, and then screening the progeny to obtain a B2M animal with the desired genetic modifications.
In some embodiments, in step (b) of the method, the genetically modified animal can be mated with a genetically modified non-human animal with human or chimeric PD-1, CTLA-4, LAG-3, TIM-3, BTLA, PD-L1, 4-1BB, CD27, CD28, CD47, TIGIT, GITR, or OX40, or a mouse with NOD-Prkdc scid IL-2rγ null mutation. Some of these genetically modified non-human animals are described, e.g., in PCT/CN2017/090320, PCT/CN2017/099577, PCT/CN2017/099575, PCT/CN2017/099576, PCT/CN2017/099574, PCT/CN2017/106024, PCT/CN2018/079365; each of which is incorporated herein by reference in its entirety.
In some embodiments, the B2M knockout can be directly performed on a genetically modified animal having a human or chimeric PD-1, CTLA-4, LAG-3, BTLA, TIM-3, PD-L1, 4-1BB, CD27, CD28, CD47, TIGIT, GITR, or OX40 gene, or a mouse with NOD-Prkdc scid IL-2rγ null mutation.
In some embodiments, the B2M knockout can be directly performed on a CD132 knockout mouse or a Foxn1 knockout mouse.
As these proteins may involve different mechanisms, a combination therapy that targets two or more of these proteins thereof may be a more effective treatment. In fact, many related clinical trials are in progress and have shown a good effect. The B2M knockout animal model, and/or the B2M knockout animal model with additional genetic modifications can be used for determining effectiveness of a combination therapy.
In some embodiments, the combination of agents can include one or more agents selected from the group consisting of paclitaxel, cisplatin, carboplatin, pemetrexed, 5-FU, gemcitabine, oxaliplatin, docetaxel, and capecitabine.
In some embodiments, the combination of agents can include one or more agents selected from the group consisting of campothecin, doxorubicin, cisplatin, carboplatin, procarbazine, mechlorethamine, cyclophosphamide, adriamycin, ifosfamide, melphalan, chlorambucil, bisulfan, nitrosurea, dactinomycin, daunorubicin, bleomycin, plicomycin, mitomycin, etoposide, verampil, podophyllotoxin, tamoxifen, taxol, transplatinum, 5-flurouracil, vincristin, vinblastin, and methotrexate.
In some embodiments, the combination of agents can include one or more antibodies that bind to CD47, PD-1, CTLA-4, LAG-3, BTLA, TIM-3, PD-L1, 4-1BB, CD27, CD28, CD47, TIGIT, GITR, and/or OX40.
Alternatively or in addition, the methods can also include performing surgery on the subject to remove at least a portion of the cancer, e.g., to remove a portion of or all of a tumor (s) , from the subject.
CD132 knockout non-human animal
Interleukin-2 (IL-2) is a 15.5 kDa type 1 four α-helical bundle cytokine produced primarily by CD4+ T cells following their activation by antigen. IL-2 was the first type 1 cytokine cloned and the first cytokine for which a receptor component was cloned. Three different IL-2 receptor chains exist that together generate low, intermediate, and high affinity IL-2 receptors. The ligand-specific IL-2 receptor α chain (IL-2Rα, CD25, Tac antigen) , which is expressed on activated but not non-activated lymphocytes, binds IL-2 with low affinity (Kd ~ 10 -8 M) ; the combination of IL-2Rβ (CD122) and IL-2Rγ(CD132) together form an IL-2Rβ/γc complex mainly on memory T cells and NK cells that binds IL-2 with intermediate affinity (Kd ~ 10 -9 M) ; and when all three receptor  chains are co-expressed on activated T cells and Treg cells, IL-2 is bound with high affinity (Kd ~ 10 -11 M) .
For the high affinity receptor, the three dimensional structure of the quaternary complex supports a model wherein IL-2 initially bind IL-2Rα, then IL-2Rβ is recruited, and finally IL-2Rγ. The intermediate and high affinity receptor forms are functional, transducing IL-2 signals.
CD132 is also an essential component shared by the receptors for IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, and IL-21.
IL-2Rγ is encoded by the gene, IL2RG (CD132) , that is mutated in humans with X-linked severe combined immunodeficiency (XSCID) and physically recruits JAK3, which when mutated also causes an XSCID-like T-B+NK-form of SCID. In XSCID and JAK3-deficient SCID, the lack of signaling by IL-7 and IL-15, respectively, explains the lack of T and NK cell development, whereas defective signaling by IL-4 and IL-21 together explain the non-functional B cells and hypogammaglobulinemia.
A detailed description of CD132 and its function can be found, e.g., in Liao et al. "IL-2 family cytokines: new insights into the complex roles of IL-2 as a broad regulator of T helper cell differentiation, " Current opinion in immunology 23.5 (2011) : 598-604; Noguchi et al. "Interleukin-2 receptor gamma chain: a functional component of the interleukin-7 receptor, " Science 262.5141 (1993) : 1877-1880; Henthorn et al. "IL-2Rγgene microdeletion demonstrates that canine X-linked severe combined immunodeficiency is a homologue of the human disease, " Genomics 23.1 (1994) : 69-74; and US Patent No. 7145055; each of which is incorporated herein by reference in its entirety.
In human genomes, CD132 gene (Gene ID: 3561) is located on X chromosome, and has eight exons, exon 1, exon 2, exon 3, exon 4, exon 5, exon 6, exon 7, and exon 8. The CD132 protein also has an extracellular region, a transmembrane region, and a cytoplasmic region. The nucleotide sequence for human CD132 mRNA is NM_000206.2, and the amino acid sequence for human CD132 is NP_000197.1.
Similarly, in mice, CD132 gene locus has eight exons, exon 1, exon 2, exon 3, exon 4, exon 5, exon 6, exon 7, and exon 8. The CD132 protein also has an extracellular region, a transmembrane region, and a cytoplasmic region, and the signal peptide is  located at the extracellular region of CD132. The nucleotide sequence for mouse CD132 cDNA is NM_013563.4 (SEQ ID NO: 24) , the amino acid sequence for mouse CD132 is NP_038591.1 (SEQ ID NO: 25) . The location for each exon and each region in the mouse CD132 nucleotide sequence and amino acid sequence is listed below:
Table 2
Figure PCTCN2019072406-appb-000002
The mouse CD132 gene (Gene ID: 16186) is located in Chromosome X of the mouse genome, which is located from 101, 268, 255 to 101, 264, 385 of NC_000086.7 (GRCm38. p4 (GCF_000001635.24) ) . The 5’-UTR is from 101, 268, 255 to 101, 268, 170, exon 1 is from 101, 268, 255 to 101, 268, 055, the first intron (intron 1) is from 101, 268, 054 to 101, 267, 865, exon 2 is from 101, 267, 864 to 101, 267, 711, the second intron (intron 2) is from 101, 267, 710 to 101, 267, 496, exon 3 is from 101, 267, 495 to 101, 267, 311, the third intron (intron 3) is from 101, 267, 310 to 101, 267, 121, exon 4 is from 101, 267, 120 to 101, 266, 978, the fourth intron (intron 4) is from 101, 266, 977 to 101, 266, 344, exon 5 is from 101, 266, 343 to 101, 266, 181, the fifth intron (intron 5) is from 101, 266, 180 to 101, 265, 727, exon 6 is from 101, 265, 726 to 101, 265, 630, the sixth intron (intron 6) is from 101, 265, 629 to 101, 265, 443, exon 7 is from 101, 265, 442 to 101, 265, 376, the seventh intron (intron 7) is from 101, 265, 375 to 101, 265, 038, exon 8 is from 101, 265, 037 to 101, 264, 378, and the 3’-UTR is from 101, 264, 851 to 101, 264, 378, based on transcript NM_013563.4. All relevant information for mouse CD132 locus can be found in the  NCBI website with Gene ID: 16186, which is incorporated by reference herein in its entirety.
CD132 genes, proteins, and locus of the other species are also known in the art. For example, the gene ID for CD132 in Rattus norvegicus is 140924, the gene ID for CD132 in Macaca mulatta (Rhesus monkey) is 641338, the gene ID for CD132 in Sus scrofa (pig) is 397156. The relevant information for these genes (e.g., intron sequences, exon sequences, amino acid residues of these proteins) can be found, e.g., in NCBI database.
The present disclosure provides a genetically-modified, non-human animal whose genome comprise a disruption in the animal’s endogenous CD132 gene, wherein the disruption of the endogenous CD132 gene comprises deletion of one or more exons, or part of the one or more exons, wherein the one or more exons are selected from the group consisting of exon 1, exon 2, exon 3, exon 4, exon 5, exon 6, exon 7, and exon 8 of the endogenous CD132 gene. Thus, the disclosure provides a genetically-modified, non-human animal that does not have one or more exons that are selected from the group consisting of exon 1, exon 2, exon 3, exon 4, exon 5, exon 6, exon 7, and exon 8 of the endogenous CD132 gene. In some embodiment, at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, or 200 nucleotides in the exon of CD132 are deleted.
In some embodiments, the disruption comprises deletion of one or more introns, or part of the one or more introns, wherein the one or more introns are selected from the group consisting of intron 1, intron 2, intron 3, intron 4, intron 5, intron 6, and intron 7 of the endogenous CD132 gene. Thus, the disclosure provides a genetically-modified, non-human animal does not have one or more introns that are selected from the group consisting of intron 1, intron 2, intron 3, intron 4, intron 5, intron 6, and intron 7 of the endogenous CD132 gene.
In some embodiments, the disruption of the endogenous CD132 gene comprises deletion of exon 2 of the endogenous CD132 gene. In some embodiments, the disruption of the endogenous CD132 gene further comprises deletion of exon 1, or part of exon 1 of the endogenous CD132 gene.
In some embodiments, the entire sequence of mouse exon 1, exon 2, exon 3, exon 4, exon 5, exon 6, exon 7, and exon 8 are deleted. In some embodiments, the signal peptide region, extracellular region, transmembrane region, and/or cytoplasmic region of CD132 are deleted.
In some embodiments, a “region” or “portion” of mouse exon 1, exon 2, exon 3, exon 4, exon 5, exon 6, exon 7, exon 8, intron 1, intron 2, intron 3, intron 4, intron 5, intron 6, and intron 7, signal peptide region, extracellular region, transmembrane region, and/or cytoplasmic region are deleted.
In some embodiments, the “region” or “portion” can be at least 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, or 99%of exon 1, exon 2, exon 3, exon 4, exon 5, exon 6, exon 7, exon 8, intron 1, intron 2, intron 3, intron 4, intron 5, intron 6, and intron 7, signal peptide region, extracellular region, transmembrane region, or cytoplasmic region of CD132. In some embodiments, a region, a portion, or the entire sequence of mouse exon 1, exon 2, exon 3, exon 4, exon 5, exon 6, exon 7, and/or exon 8 of CD132 are deleted. In some embodiments, a region, a portion, or the entire sequence of mouse intron 1, intron 2, intron 3, intron 4, intron 5, intron 6, and/or intron 7 are deleted.
In some embodiments, the disruption comprises or consists of deletion of more than 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, or 650 nucleotides in exon 1, exon 2, exon 3, exon 4, exon 5, exon 6, exon 7, and/or exon 8. In some embodiments, the disruption comprises or consists of deletion of more than 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 800, 900, or 1000 nucleotides in intron 1, intron 2, intron 3, intron 4, intron 5, intron 6, and/or intron 7.
In some embodiments, the disruption comprises or consists of deletion of more than 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, or 200 nucleotides (e.g., about 150 or 160 nucleotides) in exon 1; deletion of the entirety of intron 1, exon 2, intron 2, exon 3, intron 3, exon 4, intron 4, exon 5, intron 5, exon 6, intron 6, exon 7, intron 7; and/or deletion of more than 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, or 650 nucleotides (e.g., about 200, 250 or 270 nucleotides) in exon 8.
In some embodiments, the length of the remaining exon sequences at the endogenous CD132 gene locus is less than 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 35%, 40%, 45%, or 50%of the total length of all exon sequences of the endogenous CD132 gene. In some embodiments, the length of the remaining exon sequences at the endogenous CD132 gene locus is more than 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 35%, 40%, 45%, or 50%of the total length of all exon sequences of the endogenous CD132 gene.
In some embodiments, the length of the remaining sequences at that the endogenous CD132 gene locus is less than 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 35%, 40%, 45%, or 50%of the full sequence of the endogenous CD132 gene. In some embodiments, the length of the remaining sequences at that the endogenous CD132 gene locus is more than 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 35%, 40%, 45%, or 50%of the full sequence of the endogenous CD132 gene.
The present disclosure further relates to the genomic DNA sequence of a CD132 knockout mouse. In some embodiments, the genome of the animal comprises from 5’to 3’at the endogenous CD132 gene locus, (a) a first DNA sequence; optionally (b) a second DNA sequence comprising an exogenous sequence; (c) a third DNA sequence, wherein the first DNA sequence, the optional second DNA sequence, and the third DNA sequence are linked.
The second DNA sequence can have a length of 0 nucleotides to 300 nucleotides (e.g., about 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290 or 300 nucleotides) . In some embodiments, the second DNA sequence has only 0 nucleotides, which means that there is no extra sequence between the first DNA sequence and the third DNA sequence. In some embodiments, the second DNA sequence has at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 30,  40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290 or 300 nucleotides. In some embodiments, the second DNA sequence has at most 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290 or 300 nucleotides.
In some embodiments, the first DNA sequence comprises an endogenous CD132 gene sequence that is located upstream of intron 1, and can include all or just part of sequences that is located upstream of intron 1. In some embodiments, the first DNA sequence comprises an endogenous CD132 gene sequence that is located upstream of exon 1. In some embodiments, the first DNA sequence comprises a sequence that has a length (5’to 3’) of from 10 to 200 nucleotides (e.g., from 10 to 100 nucleotides, or from 10 to 20 nucleotides) starting from the first nucleotide in exon 1 of the CD132 gene to the last nucleotide of the first DNA sequence. In some embodiments, the first DNA sequence comprises at least 5, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 30, 40, or 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, or 200 nucleotides from exon 1. In some embodiments, the first DNA sequence has at most 5, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 30, 40, or 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, or 200 nucleotides from exon 1.
In some embodiments, the third DNA sequence comprises an endogenous CD132 gene sequence that is located downstream of the last intron (e.g., intron 7 in mouse) , and can include all or just part of sequences that is located downstream of intron 7. In some embodiments, the third DNA sequence comprises a sequence that has a length (5’to 3’) of from 200 to 600 nucleotides (e.g., from 300 to 400 nucleotides, or from 350 to 400 nucleotides) starting from the first nucleotide in the third DNA sequence to the last nucleotide in the last exon (e.g., exon 8 in mouse) of the endogenous CD132 gene. In some embodiments, the third DNA sequence comprises at least 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, or 650 nucleotides from the last exon (e.g., exon 8 in mouse) . In some embodiments, the third DNA sequence has at most 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, or 650 nucleotides from the last exon (e.g., exon 8 in mouse) .
Thus, in one aspect, the disclosure relates to a genetically-modified, non-human animal whose genome comprise a disruption in the animal’s endogenous CD132 gene, wherein the disruption of the endogenous CD132 gene comprises deletion of exon 2 of the endogenous CD132 gene.
In some embodiments, the disruption of the endogenous CD132 gene further comprises deletion of exon 1 of the endogenous CD132 gene. In some embodiments, the disruption of the endogenous CD132 gene comprises deletion of part of exon 1 of the endogenous CD132 gene.
In some embodiments, the disruption of the endogenous CD132 gene further comprises deletion of one or more exons or part of exons selected from the group consisting of exon 3, exon 4, exon 5, exon 6, exon 7, and exon 8 of the endogenous CD132 gene. In some embodiments, the disruption of the endogenous CD132 gene comprises deletion of exons 1-8 of the endogenous CD132 gene.
In some embodiments, the disruption of the endogenous CD132 gene further comprises deletion of one or more introns or part of introns selected from the group consisting of intron 1, intron 2, intron 3, intron 4, intron 5, intron 6, and intron 7 of the endogenous CD132 gene.
In some embodiments, the disruption consists of deletion of more than 150 nucleotides in exon 1; deletion of the entirety of intron 1, exon 2, intron 2, exon 3, intron 3, exon 4, intron 4, exon 5, intron 5, exon 6, intron 6, exon 7, intron 7; and deletion of more than 250 nucleotides in exon 8.
In some embodiments, the animal is homozygous with respect to the disruption of the endogenous CD132 gene. In some embodiments, the animal is heterozygous with respect to the disruption of the endogenous CD132 gene.
In some embodiments, the disruption prevents the expression of functional CD132 protein.
In some embodiments, the length of the remaining exon sequences at the endogenous CD132 gene locus is less than 30%of the total length of all exon sequences of the endogenous CD132 gene. In some embodiments, the length of the remaining sequences at that the endogenous CD132 gene locus is less than 15%of the full sequence of the endogenous CD132 gene.
In another aspect, the disclosure relates to a genetically-modified, non-human animal, wherein the genome of the animal does not have exon 2 of CD132 gene at the animal’s endogenous CD132 gene locus.
In some embodiments, the genome of the animal does not have one or more exons or part of exons selected from the group consisting of exon 1, exon 3, exon 4, exon 5, exon 6, exon 7, and exon 8. In some embodiments, the genome of the animal does not have one or more introns or part of introns selected from the group consisting of intron 1, intron 2, intron 3, intron 4, intron 5, intron 6, and intron 7.
In one aspect, the disclosure also provides a CD132 knockout non-human animal, wherein the genome of the animal comprises from 5’to 3’at the endogenous CD132 gene locus, (a) a first DNA sequence; optionally (b) a second DNA sequence comprising an exogenous sequence; (c) a third DNA sequence, wherein the first DNA sequence, the optional second DNA sequence, and the third DNA sequence are linked, wherein the first DNA sequence comprises an endogenous CD132 gene sequence that is located upstream of intron 1, the second DNA sequence can have a length of 0 nucleotides to 300 nucleotides, and the third DNA sequence comprises an endogenous CD132 gene sequence that is located downstream of intron 7.
In some embodiments, the first DNA sequence comprises a sequence that has a length (5’to 3’) of from 10 to 100 nucleotides (e.g., approximately 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 nucleotides) , wherein the length of the sequence refers to the length from the first nucleotide in exon 1 of the CD132 gene to the last nucleotide of the first DNA sequence.
In some embodiments, the first DNA sequence comprises at least 10 nucleotides from exon 1 of the endogenous CD132 gene. In some embodiments, the first DNA sequence has at most 100 nucleotides from exon 1 of the endogenous CD132 gene.
In some embodiments, the third DNA sequence comprises a sequence that has a length (5’to 3’) of from 200 to 600 nucleotides (e.g., approximately 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600 nucleotides) , wherein the length of the sequence refers to the length from the first nucleotide in the third DNA sequence to the last nucleotide in exon 8 of the endogenous CD132 gene.
In some embodiments, the third DNA sequence comprises at least 300 nucleotides from exon 8 of the endogenous CD132 gene. In some embodiments, the third DNA sequence has at most 400 nucleotides from exon 8 of the endogenous CD132 gene.
In some embodiments, the genetic modified non-human animal comprises a sequence that is at least 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%identical or 100%identical to the following sequence: aggaaatgtatggtggggagggcttgtgggagagctaagtttcgatttcctgtcccatgtaactgcttttctgttccatatgccctacttgagagtgtcccttgccctctttccctgcacaagccctcccatgcccagcctaacacctttccactttctttgaagagagtcttaccctgtagcccagggtggctgggagctcactatgtaggccaggttggcctccaactcacaggctatcctcccacctctgcctcataagagttggggttactggcatgcaccaccacacccagcatggtccttctcttttataggattctccctccctttttctacctatgattcaactgtttccaaatcaacaagaaataaagtttttaaccaatgatca (SEQ ID NO: 23) . In some embodiments, the sequence is located at the endogenous CD132 locus.
In one aspect, the disclosure also relates to a genetically-modified, non-human animal produced by a method comprising knocking out one or more exons of endogenous CD132 gene by using (1) a first nuclease comprising a zinc finger protein, a TAL-effector domain, or a single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domain that binds to a target sequence in exon 1 of the endogenous CD132 gene or upstream of exon 1 of the endogenous CD132 gene, and (2) a second nuclease comprising a zinc finger protein, a TAL-effector domain, or a single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domain that binds to a sequence in exon 8 of the endogenous CD132 gene.
In some embodiments, the nuclease is CRISPR associated protein 9 (Cas9) . In some embodiments, the target sequence is in exon 1 of the endogenous CD132 gene or upstream of exon 1 of the endogenous CD132 gene. In some embodiments, the target sequence is in exon 8 of the endogenous CD132 gene.
In some embodiments, the animal does not express a functional CD132 protein. In some embodiments, the animal does not express a functional interleukin-2 receptor.
In some embodiments, the animal further comprises a disruption in the animal’s endogenous Beta-2-Microglobulin (B2m) gene and/or a disruption in the animal’s endogenous Forkhead Box N1 (Foxn1) gene.
In one aspect, the disclosure is also related to methods of producing a CD132 knockout mouse. The methods involve
(a) transforming a mouse embryonic stem cell with a gene editing system that targets endogenous CD132 gene, thereby producing a transformed embryonic stem cell;
(b) introducing the transformed embryonic stem cell into a mouse blastocyst;
(c) implanting the mouse blastocyst into a pseudopregnant female mouse; and
(d) allowing the blastocyst to undergo fetal development to term, thereby obtaining the CD132 knockout mouse.
In another aspect, the disclosure also provides methods of producing a CD132 knockout mouse. The methods include the steps of
(a) transforming a mouse embryonic stem cell with a gene editing system that targets endogenous CD132 gene, thereby producing a transformed embryonic stem cell;
(b) implanting the transformed embryonic cell into a pseudopregnant female mouse; and
(c) allowing the transformed embryonic cell to undergo fetal development to term, thereby obtaining the CD132 knockout mouse.
In some embodiments, the gene editing system comprises a first nuclease comprising a zinc finger protein, a TAL-effector domain, or a single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domain that binds to a target sequence in exon 1 of the endogenous CD132 gene or upstream of exon 1 of the endogenous CD132 gene, and a second nuclease comprising a zinc finger protein, a TAL-effector domain, or a single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domain that binds to a sequence in exon 8 of the endogenous CD132 gene.
In some embodiments, the mouse embryonic stem cell has a Nod/scid background, or a NOD/scid nude background.
In some embodiments, the mouse embryonic stem cell has a genome comprising a disruption in the animal’s endogenous Beta-2-Microglobulin (B2m) gene and/or a disruption in the animal’s endogenous Forkhead Box N1 (Foxn1) gene.
In another aspect, the disclosure relates to a non-human mammalian cell, comprising a disruption, a deletion, or a genetic modification as described herein.
In some embodiments, the cell includes Cas9 mRNA or an in vitro transcript thereof.
In some embodiments, the non-human mammalian cell is a mouse cell. In some embodiments, the cell is a fertilized egg cell. In some embodiments, the cell is a germ cell. In some embodiments, the cell is a blastocyst.
In another aspect, the disclosure relates to methods for establishing a CD132 knockout animal model. The methods include the steps of:
(a) providing the cell with a disruption in the endogenous CD132 gene, and preferably the cell is a fertilized egg cell;
(b) culturing the cell in a liquid culture medium;
(c) transplanting the cultured cell to the fallopian tube or uterus of the recipient female non-human mammal, allowing the cell to develop in the uterus of the female non-human mammal;
(d) identifying the germline transmission in the offspring of the pregnant female in step (c) .
In some embodiments, the establishment of a CD132 knockout animal involves a gene editing technique that is based on CRISPR/Cas9.
In some embodiments, the non-human mammal is mouse. In some embodiments, the non-human mammal in step (c) is a female with false pregnancy.
EXAMPLES
The invention is further described in the following examples, which do not limit the scope of the invention described in the claims.
Materials and Methods
The following materials were used in the following examples.
NOD/scid mice were purchased from Beijing HFK Bioscience Co., Ltd.
NOD-Prkdc scid IL-2rg null (B-NDG) mice were purchased from Beijing Biocytogen Co., Ltd. (Catalog number: B-CM-002) .
Ambion TM in vitro transcription kit was purchased from Ambion, Inc. The catalog number is AM1354.
E. coli TOP10 competent cells were purchased from the Tiangen Biotech (Beijing) Co. The catalog number is CB104-02.
Kanamycin was purchased from Amresco. The catalog number is 0408.
pHSG299 plasmids were purchased from Takara. The catalog number is 3299.
KOD enzyme was purchased from Toyobo. The catalog number is KOD-101.
Raji cells were purchased from the American Type Culture Collection (ATCC) .
Cas9 mRNA was obtained from SIGMA. The catalog number is CAS9MRNA-1EA.
UCA kit was obtained from Beijing Biocytogen Co., Ltd. The catalog number is BCG-DX-001.
EXAMPLE 1: sgRNAs for B2M
The target sequence determines the targeting specificity of small guide RNA (sgRNA) and the efficiency of Cas9 cleavage at the target site. Therefore, target sequence selection is important for sgRNA vector construction.
The mice used in the examples were NOD/scid mice.
Several sgRNAs were designed for the mouse B2M gene. The target sequences for these sgRNAs are shown below:
sgRNA-1 target sequence (SEQ ID NO: 1) : 5’-ACTCACTCTGGATAGCATACagg-3’
sgRNA-2 target sequence (SEQ ID NO: 2) : 5’-ACTCTGGATAGCATACAGGCcgg-3’
sgRNA-3 target sequence (SEQ ID NO: 3) : 5’-AGACAAGCACCAGAAAGACCagg-3’
sgRNA-4 target sequence (SEQ ID NO: 4) : 5’-GGTCGCTTCAGTCGTCAGCAtgg-3’
sgRNA-5 target sequence (SEQ ID NO: 5) : 5’-TGATCAAGCATCATGATGGTagg-3’
sgRNA-6 target sequence (SEQ ID NO: 6) : 5’-GCACATGCCTAGCGTGCATAagg-3’
sgRNA-7 target sequence (SEQ ID NO: 7) : 5’-CATGTGATCAAGCATCATGAtgg-3’
sgRNA-8 target sequence (SEQ ID NO: 8) : 5’-AGTGCTGGGACCAGGACTCAagg-3’
sgRNA-1, sgRNA-2, sgRNA-3, and sgRNA-4 target the 5'-end target site and sgRNA-5, sgRNA-6, sgRNA-7, and sgRNA-8 target the 3'-end target site. Among them, the target sites for sgRNA-1, sgRNA-2, sgRNA-3, and sgRNA-4 are located in exon 1 of  the mouse endogenous B2M gene. The target sites for sgRNA-5, sgRNA-6, sgRNA-7, and sgRNA-8 are all located on exon 3 of the mouse endogenous B2M gene (based on the sequences of NM_009735.3→NP_033865.2) .
EXAMPLE 2. sgRNA selection
The UCA kit was used to determine the activities of sgRNAs (FIG. 2) . The results show that the sgRNAs had different activities. Two of them (sgRNA3 and sgRNA7) were selected for follow-up experiments. Single strand oligonucleotides were synthesized for sgRNA3 and sgRNA7.
Table 3. Oligonucleotide sequences for sgRNA3 and sgRNA7
Figure PCTCN2019072406-appb-000003
EXAMPLE 3. Construction of pT7-sgRNA G2 vector
pT7-sgRNA G2 vector map is shown in FIG. 3. The DNA fragment containing T7 promoter and sgRNA scaffold was synthesized, and linked to the backbone vector pHSG299 by restriction enzyme digestion (EcoRI and BamHI) and ligation. The plasmid sequences were confirmed by sequencing.
The DNA fragment containing the T7 promoter and sgRNA scaffold (SEQ ID NO: 13) is shown below:
Figure PCTCN2019072406-appb-000004
EXAMPLE 4. Construction of pT7-B-3 and pT7-B-7 vectors
TAGG was added to the 5’end of the single strand upstream oligonucleotide sequence (SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11) to obtain a forward oligonucleotide sequence (SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 18) . AAAC was added to the 5’end of the single strand downstream oligonucleotide sequence (SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 12) to obtain the reverse oligonucleotide sequence (SEQ ID NO: 17 or SEQ ID NO: 19) . After annealing, the oligonucleotides were ligated into the pT7-sgRNA G2 plasmid.
5’-TAGGAGACAAGCACCAGAAAGACC-3’ (SEQ ID NO: 16)
5’-AAACGGTCTTTCTGGTGCTTGTCT-3’ (SEQ ID NO: 17)
5’-TAGGCATGTGATCAAGCATCATGA-3’ (SEQ ID NO: 18)
5’-AAACTCATGATGCTTGATCACATG-3’ (SEQ ID NO: 19)
Table 4. The ligation reaction conditions (10μL)
sgRNA G2 oligonucleotides 1μL (0.5μM)
pT7-sgRNA vector 1μL (10 ng)
T4 DNA Ligase 1μL (5U)
10×T4 DNA Ligase buffer 1μL
50%PEG4000 1μL
H 2O Add to 10μL
The ligation reaction was carried out at room temperature for 10 to 30 minutes. The ligation product was then transferred to 30 μL of TOP10 competent cells. The cells were then plated on a petri dish with Kanamycin, and then cultured at 37 ℃ for at least 12 hours and then two clones were selected and added to LB medium with Kanamycin (5 ml) , and then cultured at 37 ℃ at 250 rpm for at least 12 hours. 
Clones were randomly selected and sequenced to verify their sequences. The pT7-B-3 and pT7-B-7 vectors with correct sequences were selected for subsequent experiments.
EXAMPLE 5. Microinjection and embryo transfer
The pre-mixed Cas9 mRNA, in vitro transcription products of pT7-B-3 and pT7-B-7 plasmids were injected into the fertilized eggs of NOD-Prkdc scid IL-2rγ null (B-NDG) mice or NOD/scid mice with a microinjection instrument (using Ambion in vitro transcription kit to carry out the transcription according to the method provided in the product instruction) . The embryo microinjection was carried out according to the method described, e.g., in A. Nagy, et al., “Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual (Third Edition) , ” Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2003. The injected fertilized eggs were then transferred to a culture medium to culture for a short time and then was transplanted into the oviduct of the recipient mouse to produce the genetically modified mice (F0 generation) . The mice population was further expanded by cross-mating and self-mating to establish stable mouse lines (B2M knockout) .
When the fertilized eggs of NOD-Prkdc scid IL-2rγ null (B-NDG) mice were used, the resulting B2m knockout mice were highly immune-deficient.
When the fertilized eggs of NOD/scid mice are selected for injection, the resulting B2m knockout mice can be further mated with NOD-Prkdc scid IL-2rγ null (B-NDG) . According to Mendel's laws of inheritance, it is possible to obtain a heterozygous animal model with the B2m gene knockout and the IL-2rg gene knockout (NOD/scid background) . The heterozygous mice can be further mated to each other to obtain homozygous mice.
EXAMPLE 6. Genotype verification
F0 generation mice
PCR analysis was performed to determine whether B2M has been successfully knocked out. The PCR reaction conditions are shown in the tables below.
Table 5. The PCR reaction system (20 μL)
10× KOD buffer 2μL
dNTP (2mM) 2μL
MgSO 4 (25mM) 0.8μL
Upstream primer (10μM) 0.6μL
Downstream primer (10μM) 0.6μL
Mouse tail genomic DNA 200ng
KOD (200U) 0.6μL
H 2O Add to 20μL
Table 6. The PCR reaction conditions
Figure PCTCN2019072406-appb-000005
The primers are shown below:
Upstream primer
PCR-1 (SEQ ID NO: 14) : 5’-GAATAAATGAAGGCGGTCCCAGGCT-3’;
Downstream primer
PCR-2 (SEQ ID NO: 15) : 5’-AAACCCATGCAGGCTGTGTAACTGA-3’
If B2M in the mouse has been successfully knocked out, the size of the PCR product should be about 741 bp; otherwise, there are no bands for PCR products.
As shown in FIG. 4, the PCR results showed that mice labeled with F0-1, F0-4, F0-5, and F0-6 were positive for B2M knockout.
F1 generation mice
Positive F0 generation mice were mated with mice having the same background to obtain F1 generation mice. Samples were collected from the tails of the F1 generation  mice, and PCR analysis was performed on genomic DNA. The results are shown in FIG. 5. The mice labeled with F1-1, F1-2, F1-3, and F1-4 are all positive mice. This indicates that the B2M knockout gene can be stably passed to the next generation.
EXAMPLE 7. IMMUNE RECONSTITUTION AND VALIDATION
B-NDG mice (4-6 weeks old) and B2M knockout mice (with B-NDG background; 4-6 weeks old) (n=5/group) were selected for experiments. About 1×10 7 human peripheral blood cells (hPBMC) were administered to the mice through the tail vein. 12 days after the injection, blood was collected from the mice weekly for flow cytometry analysis, and the body weight of the mice was measured weekly. Flow cytometry results showed that cells expressing human leukocyte surface molecular marker (CD45+) were detected in all immunodeficient mice. The percentage of human CD 45+ cells was more than 10% of all CD 45+ cells in the samples collected from B-NDG mice at the second week after transplantation of PBMC, and hCD45+ cells were more than 50%of all CD 45+ cells in the fourth week, but the mice then started to die. However, in B2M knockout B-NDG mice, CD45+ cells reached 10%at the fourth week after transplantation of PBMC. The increase rate was much slower, but no mice died. This indicates that transplantation of human peripheral blood cells (hPBMC) can reconstruct human immune system in B2M knockout mice with B-NDG background. In addition, during the entire experimental period, the B-NDG mice group showed significant weight loss, and had obvious arched back and decreased activity. Several mice also died in the NDG group. These results indicate that the B-NDG mice group had graft-versus-host disease (GVHD) , while B2M knockout mice having the B-NDG background did not develop GVHD.
EXAMPLE 8. TESTING DRUG EFFICACY IN B2M KNOCKOUT MICE
Experiments were performed to inoculate tumor cells in immunodeficient mice. 10 B-NDG mice and 10 B2M knockout mice (having B-NDG background) were selected for experiments. 5×10 5 human B cell lymphoma cells expressing luciferase (Raji cells) were injected subcutaneously in mice. When the tumor volume reached about 100 mm 3, the mice were divided into the control group or the treatment group (n=4/group) based on the tumor volume. The immune system was reconstructed by intraperitoneal injection of  human PBMC. When the tumor volume reached about 200-300 mm 3, the treatment group was treated with human anti-PD-1 antibody Pembrolizumab (10 mg/kg) , and the control group was injected with equal volume of PBS. The frequency of administration was 2 times a week for a total of 6 administrations. The tumor volume and the body weight were measured twice a week. The euthanasia was performed when the tumor volume reached 3000 mm 3. The results showed that compared with the control group, the tumor size reduced in both drug-administered groups (the B-NDG group and the B2M knockout mice having B-NDG background group) , indicating that the immune system was successfully reconstructed. During the experimental period, the body weight of B2M knockout mice continued to increase, and there was no significant difference in body weight between the control group and the treatment group. The weight of the B-NDG control group and the weight of the B-NDG treatment group mice were not significantly different, but the weight decreased in both groups. 40 days after inoculation, the survival rate in the B-NDG mouse treatment group was significantly lower than that of the B2M knockout mouse treatment group.
The experiments above showed that knocking out the B2M gene can effectively reduce the GVHD response. The mouse model established by the B2M knockout mice have a long life span and can be used to better evaluate the effects in humans.
EXAMPLE 9. TESTING CAR-T CELLS IN B2M KNOCKOUT MICE
10 B-NDG mice and 10 B2M knockout mice (B-NDG background) were selected for experiments. 2×10 7 fluorescently labeled tumor cells were injected into the axilla of the mice, and were divided into 4 groups (n=5/group) about 5 days after injection. The mice were injected with modified CAR-T cells or control T cells respectively in the tail vein. Blood samples were collected from the eye socket every week to measure the level of CAR-T cells in the mice. One week later, in vivo bioluminescent imaging were performed to detect tumor cells in the mice. The results showed that the CAR-T cells reached to the peak about 1 week after injection in B2M knockout mice, and then decreased. Two weeks after the injection of CAR-T cells, the tumor cells in the mice were significantly reduced. The CAR-T cells disappeared at about 4 weeks. The results  are consistent with the observations in humans, suggesting the B2M knockout mice is a good research tool for CAR-T studies.
OTHER EMBODIMENTS
It is to be understood that while the invention has been described in conjunction with the detailed description thereof, the foregoing description is intended to illustrate and not limit the scope of the invention, which is defined by the scope of the appended claims. Other aspects, advantages, and modifications are within the scope of the following claims.
Figure PCTCN2019072406-appb-000006
Figure PCTCN2019072406-appb-000007
Figure PCTCN2019072406-appb-000008
Figure PCTCN2019072406-appb-000009
Figure PCTCN2019072406-appb-000010
Figure PCTCN2019072406-appb-000011
Figure PCTCN2019072406-appb-000012
Figure PCTCN2019072406-appb-000013
Figure PCTCN2019072406-appb-000014
Figure PCTCN2019072406-appb-000015
Figure PCTCN2019072406-appb-000016
Figure PCTCN2019072406-appb-000017
Figure PCTCN2019072406-appb-000018
Figure PCTCN2019072406-appb-000019
Figure PCTCN2019072406-appb-000020

Claims (58)

  1. A genetically-modified, non-human animal whose genome comprise a disruption in the animal’s endogenous Beta-2-Microglobulin (B2M) gene, wherein the disruption of the endogenous B2M gene comprises deletion of one or more exons or part of exons selected from the group consisting of exon 1, exon 2, exon 3, or exon 4 of the endogenous B2M gene.
  2. The animal of claim 1, wherein the disruption of the endogenous B2M gene comprises deletion of exon 2 of the endogenous B2M gene.
  3. The animal of claim 1 or claim 2, wherein the disruption of the endogenous B2M gene comprises deletion of part of exon 1 of the endogenous B2M gene.
  4. The animal of any one of claims 1-3, wherein the disruption of the endogenous B2M gene further comprises deletion of part of exon 3 of the endogenous B2M gene.
  5. The animal of any one of claims 1-4, wherein the disruption of the endogenous B2M gene comprises deletion of exons 1-4 of the endogenous B2M gene.
  6. The animal of any one of claims 1-5, wherein the disruption of the endogenous B2M gene further comprises deletion of one or more introns or part of introns selected from the group consisting of intron 1, intron 2, and intron 3 of the endogenous B2M gene.
  7. The animal of any one of claims 1-6, wherein the disruption consists of deletion of more than 10 nucleotides in exon 1, deletion of the entirety of intron 1, exon 2, intron 2, and deletion of more than 10 nucleotides in exon 3.
  8. The animal of any one of claims 1-7, wherein the animal is homozygous with respect to the disruption of the endogenous B2M gene.
  9. The animal of any one of claims 1-7, wherein the animal is heterozygous with respect to the disruption of the endogenous B2M gene.
  10. The animal of any one of claims 1-9, wherein the disruption prevents the expression of functional B2M protein.
  11. The animal of any one of claims 1-10, wherein the length of the remaining exon sequences at the endogenous B2M gene locus is less than 65% (e.g., 60%) of the total length of all exon sequences of the endogenous B2M gene.
  12. The animal of any one of claims 1-10, wherein the length of the remaining sequences at that the endogenous B2M gene locus is less than 50% (e.g., 30%) of the full sequence of the endogenous B2M gene.
  13. A genetically-modified, non-human animal, wherein the genome of the animal does not have exon 2 of B2M gene at the animal’s endogenous B2M gene locus.
  14. The animal of claim 13, wherein the genome of the animal does not have one or more exons or part of exons selected from the group consisting of exon 1, exon 3, and exon 4.
  15. The animal of claim 13, wherein the genome of the animal does not have one or more introns or part of introns selected from the group consisting of intron 1, intron 2, and intron 3.
  16. A B2M knockout non-human animal, wherein the genome of the animal comprises from 5’ to 3’at the endogenous B2M gene locus, (a) a first DNA sequence; optionally (b) a second DNA sequence comprising an exogenous sequence; (c) a third DNA  sequence, wherein the first DNA sequence, the optional second DNA sequence, and the third DNA sequence are linked,
    wherein the first DNA sequence comprises an endogenous B2M gene sequence that is located upstream of intron 1,
    the second DNA sequence can have a length of 0 nucleotides to 1000 nucleotides, and the third DNA sequence comprises an endogenous B2M gene sequence that is located downstream of intron 2.
  17. The animal of claim 16, wherein the first DNA sequence comprises a sequence that has a length (5’ to 3’ ) of from 10 to 100 nucleotides (e.g., approximately 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 nucleotides) , wherein the length of the sequence refers to the length from the first nucleotide in exon 1 of the B2M gene to the last nucleotide of the first DNA sequence.
  18. The animal of claim 16 or 17, wherein the first DNA sequence comprises at least 10 nucleotides from exon 1 of the endogenous B2M gene.
  19. The animal of any one of claims 16-18, wherein the first DNA sequence has at most 100 nucleotides from exon 1 of the endogenous B2M gene.
  20. The animal of any one of claims 16-19, wherein the third DNA sequence comprises a sequence that has a length (5’ to 3’ ) of from 1 to 30 nucleotides (e.g., approximately 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, or 28 nucleotides) , wherein the length of the sequence refers to the length from the first nucleotide in the third DNA sequence to the last nucleotide in exon 3 of the endogenous B2M gene.
  21. The animal of any one of claims 16-20, wherein the third DNA sequence comprises at least 1 nucleotides from exon 3 of the endogenous B2M gene.
  22. The animal of any one of claims 16-19, wherein the third DNA sequence comprises a sequence that has a length (5’ to 3’ ) of from 1 to 432 nucleotides (e.g., approximately or at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 350, or 400 nucleotides) , wherein the length of the sequence refers to the length from the first nucleotide in the third DNA sequence to the last nucleotide in exon 4 of the endogenous B2M gene.
  23. A genetically-modified, non-human animal produced by a method comprising knocking out one or more exons of endogenous B2M gene by using (1) a first nuclease comprising a zinc finger protein, a TAL-effector domain, or a single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domain that binds to a target sequence in exon 1 of the endogenous B2M gene or upstream of exon 1 of the endogenous B2M gene, and (2) a second nuclease comprising a zinc finger protein, a TAL-effector domain, or a single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domain that binds to a sequence in exon 3 of the endogenous B2M gene.
  24. The animal of claim 23, wherein the nuclease is CRISPR associated protein 9 (Cas9) .
  25. The animal of claim 23, wherein the target sequence in exon 1 of the endogenous B2M gene or upstream of exon 1 of the endogenous B2M gene is set forth in SEQ ID NO: 1, 2, 3, or 4, and the target sequence in exon 3 of the endogenous B2M gene is set forth in SEQ ID NO: 5, 6, 7, or 8.
  26. The animal of claim 23, wherein the first nuclease comprises a sgRNA that targets SEQ ID NO: 3 and the second nuclease comprises a sgRNA that targets SEQ ID NO: 7.
  27. The animal of any one of claims 1-26, wherein the animal does not express a functional B2M protein.
  28. The animal of any one of claims 1-27, wherein the animal does not express a functional interleukin-2 receptor.
  29. The animal of any one of claims 1-28, wherein the animal has one or more of the following characteristics:
    (a) the percentage of T cells (CD3+ cells) is less than 5%, 2%, 1.5%, 1%, 0.7%, or 0.5%of leukocytes in the animal;
    (b) the percentage of B cells (e.g., CD3-CD19+ cells) is less than 1%, 0.1%or 0.05%of leukocytes in the animal;
    (c) the percentage of NK cells (e.g., CD3-CD49b+ cells) is less than 5%, 2%or 1.5%of leukocytes in the animal;
    (d) the percentage of CD4+ T cells is less than 1%, 0.5%, 0.3%, or 0.1%of T cells;
    (e) the percentage of CD8+ T cells is less than 1%, 0.5%, 0.3%, or 0.1%of T cells;
    (f) the percentage of CD3+ CD4+ cells, CD3+ CD8+ cells, CD3-CD19+ cells is less than 5%, 1%or 0.5%of leukocytes in the animal;
    (g) the percentage of T cells, B cells, and NK cells is less than 5%, 4%, 3%, 2%or 1%of leukocytes in the animal.
  30. The animal of any one of claims 1-28, wherein the animal after being engrafted with human hematopoietic stem cells to develop a human immune system has one or more of the following characteristics:
    (a) the percentage of human CD45+ cells is about or at least 10%, 20%, 30%, 40%, or 50%of leukocytes of the animal;
    (b) the percentage of human CD3+ cells about or at least 10%, 20%, 30%, 40%, or 50%of leukocytes in the animal;
    (c) the percentage of human CD19+ cells is about or at least 10%, 20%, 30%, 40%, or 50%of leukocytes in the animal;
    (d) the percentage of human CD45+ cells increased slower than the percentage of human CD45+ cells in a NOD-Prkdc scid IL-2rγ null mouse after being engrafted with human hematopoietic stem cells.
  31. The animal of any one of claims 1-28, wherein the animal does not have graft-versus-host disease (GVHD) , or exhibit less severe symptoms of GVHD as compared to a NOD-Prkdc scid IL-2rγ null mouse.
  32. The animal of any one of claims 1-28, wherein the animal has one or more of the following characteristics:
    (a) the animal has no functional T-cells and/or no functional B-cells;
    (b) the animal exhibits reduced macrophage function relative to a NOD/scid mouse;
    (c) the animal exhibits no NK cell activity;
    (d) the animal exhibits reduced dendritic function relative to a NOD/scid mouse; and
    (e) the animal does not have xenogeneic GVHD.
  33. The animal of any one of claims 1-32, wherein the animal is a mammal, e.g., a monkey, a rodent, a rat, or a mouse.
  34. The animal of any one of claims 1-32, wherein the animal is a NOD/scid mouse, or a NOD/scid nude mouse, or a NOD-Prkdc scid IL-2rγ null mouse.
  35. The animal of any one of claims 1-34, wherein the animal further comprises a sequence encoding a human or chimeric protein.
  36. The animal of claim 35, wherein the human or chimeric protein is programmed cell death protein 1 (PD-1) .
  37. The animal of any one of claims 1-36, wherein the animal further comprises a disruption in the animal’s endogenous Forkhead Box N1 (Foxn1) gene.
  38. A method of determining effectiveness of an agent or a combination of agents for the treatment of cancer, comprising:
    engrafting tumor cells to the animal of any one of claims 1-37, thereby forming one or more tumors in the animal;
    administering the agent or the combination of agents to the animal; and
    determining the inhibitory effects on the tumors.
  39. The method of claim 38, wherein before engrafting the tumor cells to the animal, human peripheral blood cells (hPBMC) or human hematopoietic stem cells are injected to the animal.
  40. The method of claim 38, wherein the tumor cells are from cancer cell lines.
  41. The method of claim 38, wherein the tumor cells are from a tumor sample obtained from a human patient.
  42. The method of claim 38, wherein the inhibitory effects are determined by measuring the tumor volume in the animal.
  43. The method of claim 38, wherein the tumor cells are melanoma cells, lung cancer cells, primary lung carcinoma cells, non-small cell lung carcinoma (NSCLC) cells, small cell lung cancer (SCLC) cells, primary gastric carcinoma cells, bladder cancer cells, breast cancer cells, and/or prostate cancer cells.
  44. The method of claim 38, wherein the agent is an anti-CD47 antibody.
  45. The method of claim 38, wherein the agent is an anti-PD-1 antibody.
  46. The method of claim 38, wherein the combination of agents comprises one or more agents selected from the group consisting of paclitaxel, cisplatin, carboplatin, pemetrexed, 5-FU, gemcitabine, oxaliplatin, docetaxel, and capecitabine.
  47. A method of producing an animal comprising a human hemato-lymphoid system, the method comprising:
    engrafting a population of cells comprising human hematopoietic cells or human peripheral blood cells into the animal of any one of claims 1-37.
  48. The method of claim 47, wherein the human hemato-lymphoid system comprises human cells selected from the group consisting of hematopoietic stem cells, myeloid precursor cells, myeloid cells, dendritic cells, monocytes, granulocytes, neutrophils, mast cells, lymphocytes, and platelets.
  49. The method of claim 47, further comprising: irradiating the animal prior to the engrafting.
  50. A method of producing a B2M knockout mouse, the method comprising the steps of:
    (a) transforming a mouse embryonic stem cell with a gene editing system that targets endogenous B2M gene, thereby producing a transformed embryonic stem cell;
    (b) introducing the transformed embryonic stem cell into a mouse blastocyst;
    (c) implanting the mouse blastocyst into a pseudopregnant female mouse; and
    (d) allowing the blastocyst to undergo fetal development to term, thereby obtaining the B2M knockout mouse.
  51. A method of producing a B2M knockout mouse, the method comprising the steps of:
    (a) transforming a mouse embryonic stem cell with a gene editing system that targets endogenous B2M gene, thereby producing a transformed embryonic stem cell;
    (b) implanting the transformed embryonic cell into a pseudopregnant female mouse; and
    (c) allowing the transformed embryonic cell to undergo fetal development to term, thereby obtaining the B2M knockout mouse.
  52. The method of claim 50 or claim 51, wherein the gene editing system comprises a first nuclease comprising a zinc finger protein, a TAL-effector domain, or a single  guide RNA (sgRNA) DNA-binding domain that binds to a target sequence in exon 1 of the endogenous B2M gene or upstream of exon 1 of the endogenous B2M gene, and a second nuclease comprising a zinc finger protein, a TAL-effector domain, or a single guide RNA (sgRNA) DNA-binding domain that binds to a sequence in exon 3 of the endogenous B2M gene.
  53. The method of claim 52, wherein the nuclease is CRISPR associated protein 9 (Cas9) .
  54. The method of claim 52, wherein the target sequence in exon 1 of the endogenous B2M gene or upstream of exon 1 of the endogenous B2M gene is set forth in SEQ ID NO: 1, 2, 3, or 4, and the target sequence in exon 3 of the endogenous B2M gene is set forth in SEQ ID NO: 5, 6, 7, or 8.
  55. The method of claim 52, wherein the mouse embryonic stem cell has a NOD/scid background, a NOD/scid nude, or a NOD-Prkdc scid IL-2rγ null background.
  56. The method of claim 52, wherein the mouse embryonic stem cell comprises a sequence encoding a human or chimeric protein.
  57. The method of claim 56, wherein the human or chimeric protein is PD-1 or CD137.
  58. The method of claim 52, wherein the mouse embryonic stem cell has a genome comprising a disruption in the animal’s endogenous CD132 gene.
PCT/CN2019/072406 2018-01-19 2019-01-18 Immunodeficient non-human animal WO2019141251A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810054379 2018-01-19
CN201810054379.2 2018-01-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019141251A1 true WO2019141251A1 (en) 2019-07-25

Family

ID=67301664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2019/072406 WO2019141251A1 (en) 2018-01-19 2019-01-18 Immunodeficient non-human animal

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN110055223A (en)
WO (1) WO2019141251A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022066894A1 (en) * 2020-09-24 2022-03-31 The Jackson Laboratory Humanized mouse models for assessing immune cell therapy
US11959926B2 (en) 2017-04-17 2024-04-16 The Jackson Laboratory Method of determining toxicity of an immunomodulatory drug for use in humans preliminary class

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021043289A1 (en) * 2019-09-06 2021-03-11 Biocytogen Pharmaceuticals (Beijing) Co., Ltd Genetically modified non-human animals with kit mutations
JP2023509082A (en) * 2020-01-10 2023-03-06 バイオサイトジェン ファーマシューティカルズ (ベイジン) カンパニー リミテッド Transgenic non-human animals with human or chimeric MHC protein complexes
CN111349655A (en) * 2020-02-19 2020-06-30 湖南昭泰生物医药有限公司 Immunodeficiency animal model and its construction method and use
US20230227531A1 (en) * 2020-06-19 2023-07-20 Biocytogen Pharmaceuticals (Beijing) Co., Ltd. Genetically modified non-human animal expressing a b2m/fcrn fusion protein
CN113930446A (en) * 2020-07-13 2022-01-14 黄菁 Method for gene modification of non-human animal and constructed immunodeficiency animal model
CN112094869A (en) * 2020-08-06 2020-12-18 郑州大学 Pancreatic cancer animal model preparation method based on gene knockout Syrian hamster and application thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105457030A (en) * 2016-02-06 2016-04-06 复旦大学附属金山医院 Application of B2M in serving as treatment target of ovarian cancer
CN106119284A (en) * 2016-06-27 2016-11-16 北京维通达生物技术有限公司 A kind of product for building immunodeficient animals model and application thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105518146B (en) * 2013-04-04 2022-07-15 哈佛学院校长同事会 Therapeutic uses of genome editing with CRISPR/Cas systems
CA3008382A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Sangamo Therapeutics, Inc. Targeted disruption of the mhc cell receptor
CN105985985B (en) * 2016-05-06 2019-12-31 苏州大学 Preparation method of allogeneic mesenchymal stem cells edited by CRISPR technology and optimized by IGF (insulin-like growth factor) and application of allogeneic mesenchymal stem cells in treatment of myocardial infarction

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105457030A (en) * 2016-02-06 2016-04-06 复旦大学附属金山医院 Application of B2M in serving as treatment target of ovarian cancer
CN106119284A (en) * 2016-06-27 2016-11-16 北京维通达生物技术有限公司 A kind of product for building immunodeficient animals model and application thereof

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DU, Y.N. ET AL.: "Zinc Finger Nuclease:A Powerful Tool for Gene Manipulation", ACTA BIOPHYSICA SINICA., vol. 26, no. 10, 31 October 2010 (2010-10-31), pages 894 - 901 *
DU, Y.N.: "Using CRISPR/Cas9 System for Gene -Modified Pigs Generation and Cis- elements Annotation in Human Cells", CHINESE DOCTORAL DISSERTATIONS FULL-TEXT DATABASE BASIC SCIENCES., 15 February 2016 (2016-02-15) *
LIU, X.J. ET AL.: "CRISPR-Cas9-mediated multiplex gene editing in CAR-T Cells", CELL RESEARCH., vol. 27, 2 December 2016 (2016-12-02), pages 154 - 157, XP055555205, DOI: 10.1038/cr.2016.142 *
REN, J.T. ET AL.: "Multiplex genome editing to generate universal CAR T cells resistant to PD1 inhibition", CLINICAL CANCER RESEARCH(AUTHOR MANUSCRIPT)., vol. 23, no. 9, 1 May 2017 (2017-05-01), pages 2255 - 2266, XP055565027, DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-16-1300 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11959926B2 (en) 2017-04-17 2024-04-16 The Jackson Laboratory Method of determining toxicity of an immunomodulatory drug for use in humans preliminary class
US11959925B2 (en) 2017-04-17 2024-04-16 The Jackson Laboratory Method of determining toxicity of an immunomodulatory drug for use in humans
WO2022066894A1 (en) * 2020-09-24 2022-03-31 The Jackson Laboratory Humanized mouse models for assessing immune cell therapy

Also Published As

Publication number Publication date
CN110055223A (en) 2019-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11317611B2 (en) Genetically modified non-human animal with human or chimeric PD-L1
US11240995B2 (en) Genetically modified non-human animal with human or chimeric TIM-3
US10945418B2 (en) Genetically modified non-human animal with human or chimeric PD-L1
WO2019141251A1 (en) Immunodeficient non-human animal
US11071290B2 (en) Genetically modified non-human animal with human or chimeric CTLA-4
US11505806B2 (en) Genetically modified non-human animal with human or chimeric OX40
WO2018041121A1 (en) Genetically modified non-human animal with human or chimeric ctla-4
WO2018041120A1 (en) Genetically modified non-human animal with human or chimeric tigit
US11234421B2 (en) Genetically modified non-human animal with human or chimeric IL15
US20190352666A1 (en) Genetically Modified Non-Human Animal With Human Or Chimeric OX40
US11464876B2 (en) Genetically modified mouse comprising a chimeric TIGIT
WO2018086583A1 (en) Genetically modified non-human animal with human or chimeric lag-3
US10820580B2 (en) Immunodeficient non-human animal
US10925264B2 (en) Genetically modified non-human animal with human or chimeric LAG-3
US20230227531A1 (en) Genetically modified non-human animal expressing a b2m/fcrn fusion protein
WO2021136537A1 (en) GENETICALLY MODIFIED IMMUNODEFICIENT NON-HUMAN ANIMAL WITH HUMAN OR CHIMERIC SIRPα/CD47
WO2021139799A1 (en) Genetically modified non-human animal with human or chimeric mhc protein complex
US11564381B2 (en) Genetically modified non-human animal with human or chimeric LAG3
WO2019161805A1 (en) Hr knockout non-human animal

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19741347

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19741347

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1