JP2019154244A - Compositions for accumulating effector proteins to target genes and uses thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する効果が高い標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物を提供する。【解決手段】標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物は、標的遺伝子に第1の領域で特異的に結合するガイドRNA、Casタンパク質、上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドとの融合体、および複数の上記第1のエフェクタータンパク質、を含む。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for accumulating an effector protein in a target gene having a high effect of accumulating an effector protein in the target gene. A composition for accumulating an effector protein in a target gene includes a guide RNA that specifically binds to the target gene in a first region, a Cas protein, and a protein that binds to a second region of the guide RNA. , A fusion with a peptide that serves as a tag for binding a plurality of first effector proteins, and a plurality of the above-mentioned first effector proteins. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物およびキット、ならびに標的遺伝子にエフェクタータンパク質が集積した細胞または哺乳動物の製造方法に関する。 The present invention relates to a composition and kit for accumulating an effector protein in a target gene, and a method for producing a cell or mammal in which the effector protein is accumulated in a target gene.
標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積させて、標的遺伝子の活性等を改変/修飾する技術が知られている。 A technique is known in which an effector protein is accumulated in a target gene to alter / modify the activity or the like of the target gene.
例えば、遺伝子発現活性化技術の分野では、ゲノム編集に利用されるCas9のヌクレアーゼ活性を不活性化させたdCas9タンパク質に転写活性化因子を融合させて、部位特異的に転写活性化因子を作用させることで、標的遺伝子の発現を活性化するシステムが開発されている。 For example, in the field of gene expression activation technology, a transcriptional activator is allowed to act site-specifically by fusing a transcriptional activator to dCas9 protein inactivated nuclease activity of Cas9 used for genome editing. Thus, systems that activate the expression of target genes have been developed.
上述した第1世代の人工遺伝子発現増強システムでは、1つの標的箇所に対して一分子の転写活性化因子のみしか作用されず、十分な遺伝子発現増強効果がないことが多いという問題があった。これに対して、1つの標的箇所に複数の転写活性化因子を作用させられる第2世代の人工遺伝子発現増強システムが開発されている(図1の(a)を参照)。 In the first generation artificial gene expression enhancing system described above, there is a problem that only one molecule of transcriptional activator acts on one target site and there is often no sufficient gene expression enhancing effect. On the other hand, a second generation artificial gene expression enhancing system that allows a plurality of transcriptional activators to act on one target site has been developed (see FIG. 1A).
例えば、非特許文献1はSAM(Synergistic Activation Mediator)システム(以下、単にSAMと称する)を報告している。SAMでは、sgRNAのループ部分に、MS2コートタンパク質が認識するモチーフを付加することで、MS2コートタンパク質と融合した転写活性化因子を標的箇所に呼び込む。その結果、標的箇所に呼び込まれた転写活性化因子と、dCas9に直接融合させた転写活性化因子との相乗効果により、第1世代の人工遺伝子発現増強システムと比較して遺伝子発現増強効果が高くなっている(図1の(b)を参照)。 For example, Non-Patent Document 1 reports a SAM (Synergistic Activation Mediator) system (hereinafter simply referred to as SAM). In SAM, a transcription activator fused with MS2 coat protein is called into the target site by adding a motif recognized by MS2 coat protein to the loop part of sgRNA. As a result, the synergistic effect of the transcriptional activator called at the target site and the transcriptional activator directly fused to dCas9 has a gene expression enhancing effect compared to the first generation artificial gene expression enhancing system. It is higher (see FIG. 1B).
非特許文献2は、SunTagシステム(以下、単にSunTagと称する)を報告している。SunTagでは、dCas9にSunTagと称される抗原を複数融合することで、当該抗原を認識する抗体scFvと融合した転写活性化因子を標的箇所に集積させる。その結果、第1世代の人工遺伝子発現増強システムと比較して遺伝子発現増強効果が高くなっている。 Non-Patent Document 2 reports a SunTag system (hereinafter simply referred to as SunTag). In SunTag, a plurality of antigens called SunTag are fused to dCas9, whereby transcription activators fused with an antibody scFv that recognizes the antigen are accumulated at the target site. As a result, the gene expression enhancing effect is higher than that of the first generation artificial gene expression enhancing system.
非特許文献3は、SAMとSunTagとを比較すると、SAMが比較的優位であるものの、顕著な差は存在しなかったことを報告している。また、SAMとSunTagとを組み合わせても、それぞれ単独の場合の効果以上のより強い遺伝子発現増強効果はみられていない。 Non-Patent Document 3 reports that when SAM and SunTag are compared, SAM is relatively superior, but there is no significant difference. Further, even when SAM and SunTag are combined, a stronger gene expression enhancing effect than the effect of each of them alone is not observed.
上述した遺伝子発現活性化技術の他にも、転写活性化因子の代わりに他のエフェクタータンパク質を用いることにより、目的に応じて、標的遺伝子の発現等を改変/修飾する技術が開発されている。 In addition to the gene expression activation technique described above, a technique has been developed that alters / modifies the expression of a target gene or the like according to the purpose by using another effector protein instead of a transcriptional activator.
例えば、非特許文献4は、エフェクタータンパク質としてGFPを用いて、特定の染色体領域を効率的にラベリングするシステムを報告している。 For example, Non-Patent Document 4 reports a system for efficiently labeling a specific chromosomal region using GFP as an effector protein.
非特許文献5は、エフェクタータンパク質としてTET1を用いて、DNAの脱メチル化の効率を高めるシステムを報告している。 Non-Patent Document 5 reports a system that increases the efficiency of DNA demethylation using TET1 as an effector protein.
非特許文献6は、エフェクタータンパク質としてデアミナーゼを用いて、塩基置換の効率を高めるシステムを報告している。 Non-Patent Document 6 reports a system that improves the efficiency of base substitution using deaminase as an effector protein.
非特許文献7は、エフェクタータンパク質としてp300cdを用いて、ヒストンのアセチル化の効率を高めるシステムを報告している。 Non-Patent Document 7 reports a system that increases the efficiency of histone acetylation using p300cd as an effector protein.
しかしながら、従来のシステムでは、標的遺伝子へのエフェクタータンパク質の集積が十分ではなく、さらなる次世代システムの開発が望まれている。 However, in the conventional system, the effector protein is not sufficiently accumulated in the target gene, and further development of the next generation system is desired.
本発明の一態様は、標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する効果が高い標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物を提供することを目的とする。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a composition for accumulating an effector protein in a target gene having a high effect of accumulating the effector protein in the target gene.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質に、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドを融合した融合体を用いることにより、第2世代のシステムよりも標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する効果の高い第3世代のシステムを構築することに成功し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の一実施形態は以下の構成を包含する。 As a result of intensive investigations to achieve the above object, the present inventors fused a peptide serving as a tag for binding a plurality of first effector proteins to a protein that binds to the second region of the guide RNA. By using this fusion, we succeeded in constructing a third generation system having a higher effect of accumulating effector proteins in the target gene than in the second generation system, and completed the present invention. That is, one embodiment of the present invention includes the following configuration.
<1>(A)標的遺伝子に、第1の領域で特異的に結合するガイドRNAをコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、
(B)Casタンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、
(C)上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドとの融合体をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、および
(D)上記第1のエフェクタータンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、を含む、標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。
<1> (A) a polynucleotide comprising a base sequence encoding a guide RNA that specifically binds to a target gene in the first region, or an expression vector comprising the polynucleotide,
(B) a polynucleotide comprising a base sequence encoding Cas protein or an expression vector comprising the polynucleotide,
(C) a polynucleotide comprising a base sequence encoding a fusion of a protein that binds to the second region of the guide RNA and a peptide that serves as a tag for binding a plurality of first effector proteins, or the polynucleotide A composition for accumulating an effector protein in a target gene, comprising: an expression vector comprising: (D) a polynucleotide comprising a base sequence encoding the first effector protein or an expression vector comprising the polynucleotide.
<2>(A’)標的遺伝子に第1の領域で特異的に結合するガイドRNA、
(B’)Casタンパク質、
(C’)上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドとの融合体、および
(D’)複数の上記第1のエフェクタータンパク質、
を含む、標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。
<2> (A ′) a guide RNA that specifically binds to the target gene in the first region,
(B ′) Cas protein,
(C ′) a fusion of a protein that binds to the second region of the guide RNA and a peptide that serves as a tag for binding a plurality of first effector proteins, and (D ′) a plurality of the first effectors protein,
A composition for accumulating an effector protein in a target gene.
<3>上記Casタンパク質が、第2のエフェクタータンパク質と融合している、<1>または<2>に記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。 <3> A composition for accumulating an effector protein in a target gene according to <1> or <2>, wherein the Cas protein is fused with a second effector protein.
<4>上記Casタンパク質がdCas9である、<1>〜<3>のいずれかに記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。 <4> A composition for accumulating an effector protein on a target gene according to any one of <1> to <3>, wherein the Cas protein is dCas9.
<5>上記dCas9が、下記(a1)〜(a3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドによりコードされる、<4>に記載の標的遺伝子の発現を増強するための組成物:
(a1)配列番号1で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、
(a2)配列番号1で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、上記(A)のガイドRNA、上記(C)の融合体、および上記(D)の第1のエフェクタータンパク質と協同して標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する活性を有する、ポリヌクレオチド、および
(a3)配列番号1で示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、上記(A)のガイドRNA、上記(C)の融合体、および上記(D)の第1のエフェクタータンパク質と協同して標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する活性を有する、ポリヌクレオチド。
<5> The composition for enhancing expression of a target gene according to <4>, wherein the dCas9 is encoded by a polynucleotide having a base sequence represented by any of the following (a1) to (a3):
(A1) a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(A2) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence having a sequence identity of 90% or more with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, and the protein expressed from the polynucleotide is the guide RNA of (A) above, (C) a fusion, and a polynucleotide having an activity of accumulating an effector protein in a target gene in cooperation with the first effector protein of (D), and (a3) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 A polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a complementary base sequence, and the protein expressed from the polynucleotide is a guide RNA of (A) above, a fusion of (C) above, And the effector in the target gene in cooperation with the first effector protein of (D) above A polynucleotide having an activity of accumulating proteins.
<6>上記ガイドRNAの第2の領域が、ステムループ構造を有する、<1>〜<5>のいずれかに記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。 <6> A composition for accumulating an effector protein in a target gene according to any one of <1> to <5>, wherein the second region of the guide RNA has a stem-loop structure.
<7>上記ガイドRNAの第2の領域が、下記(b1)〜(b3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドによりコードされる、<6>に記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物:
(b1)配列番号2で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、
(b2)配列番号2で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから転写したRNAが、上記(C)の融合体に結合する活性を有する、ポリヌクレオチド、および
(b3)配列番号2で示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから転写したRNAが、上記(C)の融合体に結合する活性を有する、ポリヌクレオチド。
<7> The effector protein is added to the target gene according to <6>, wherein the second region of the guide RNA is encoded by a polynucleotide having a base sequence represented by any of the following (b1) to (b3): Composition for accumulation:
(B1) a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 2,
(B2) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence having 90% or more sequence identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2, and RNA transcribed from the polynucleotide binds to the fusion of (C) above. (B3) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2, and from the polynucleotide A polynucleotide in which transcribed RNA has an activity of binding to the fusion of (C) above.
<8>上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質が、MS2コートタンパク質である、<1>〜<7>のいずれかに記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。 <8> A composition for accumulating an effector protein in a target gene according to any one of <1> to <7>, wherein the protein that binds to the second region of the guide RNA is an MS2 coat protein.
<9>上記MS2コートタンパク質が、下記(c1)〜(c3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドによりコードされる、<8>に記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物:
(c1)配列番号3で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、
(c2)配列番号3で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、上記(A)のガイドRNAの第2の領域に結合する活性を有する、ポリヌクレオチド、および
(c3)配列番号3で示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、上記(A)のガイドRNAの第2の領域に結合する活性を有する、ポリヌクレオチド。
<9> The MS2 coat protein is encoded by a polynucleotide having a base sequence represented by any of the following (c1) to (c3), and for integrating the effector protein in the target gene according to <8> Composition:
(C1) a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 3,
(C2) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence having a nucleotide sequence of 90% or more with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3, and a protein expressed from the polynucleotide is the number of the guide RNA of the above (A) A polynucleotide having an activity of binding to the region 2, and (c3) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 3, and The polynucleotide in which the protein expressed from the polynucleotide has an activity of binding to the second region of the guide RNA of (A).
<10>上記第1のエフェクタータンパク質が、抗原または抗体を備え、
上記タグとなるペプチドが、当該抗原または抗体と結合するための、抗体または抗原を備える、<1>〜<9>のいずれかに記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。
<10> The first effector protein comprises an antigen or an antibody,
The composition for accumulating an effector protein in the target gene according to any one of <1> to <9>, wherein the peptide serving as the tag comprises an antibody or antigen for binding to the antigen or antibody.
<11>上記タグとなるペプチドが、4〜24個の抗原を備える、<10>に記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。 <11> The composition for accumulating effector proteins in the target gene according to <10>, wherein the peptide serving as the tag comprises 4 to 24 antigens.
<12>上記第1のエフェクタータンパク質が、抗体を備え、
当該抗体が、scFvである、<10>に記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。
<12> The first effector protein comprises an antibody,
The composition for accumulating an effector protein in the target gene according to <10>, wherein the antibody is scFv.
<13>上記タグとなるペプチドが備える抗原または抗体同士の間にリンカーを有する、<10>に記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。 <13> A composition for accumulating an effector protein in a target gene according to <10>, which has a linker between antigens or antibodies provided in the peptide serving as the tag.
<14>上記リンカーが、5〜60個のアミノ酸残基である、<13>に記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。 <14> A composition for accumulating an effector protein in a target gene according to <13>, wherein the linker is 5 to 60 amino acid residues.
<15>上記第2のエフェクタータンパク質がVP64である、<3>に記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。 <15> The composition for accumulating an effector protein in the target gene according to <3>, wherein the second effector protein is VP64.
<16>上記第1のエフェクタータンパク質が、転写活性化因子である、<1>〜<15>のいずれかに記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。 <16> A composition for accumulating an effector protein on a target gene according to any one of <1> to <15>, wherein the first effector protein is a transcriptional activator.
<17>(A)標的遺伝子に、第1の領域で特異的に結合するガイドRNAをコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、
(B)Casタンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、
(C)上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドとの融合体をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、および
(D)上記第1のエフェクタータンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、を備える、標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するためのキット。
<17> (A) a polynucleotide comprising a base sequence encoding a guide RNA that specifically binds to a target gene in the first region, or an expression vector comprising the polynucleotide,
(B) a polynucleotide comprising a base sequence encoding Cas protein or an expression vector comprising the polynucleotide,
(C) a polynucleotide comprising a base sequence encoding a fusion of a protein that binds to the second region of the guide RNA and a peptide that serves as a tag for binding a plurality of first effector proteins, or the polynucleotide A kit for accumulating an effector protein in a target gene, comprising: an expression vector comprising: (D) a polynucleotide comprising a base sequence encoding the first effector protein or an expression vector comprising the polynucleotide.
<18><1>〜<16>のいずれかに記載の組成物、<17>に記載のキットが備えるポリヌクレオチド、または、<17>に記載のキットが備える発現ベクターを、インビトロで細胞へ導入する工程を含む、標的遺伝子にエフェクタータンパク質が集積した細胞の製造方法。 <18> The composition according to any one of <1> to <16>, the polynucleotide provided in the kit according to <17>, or the expression vector provided in the kit according to <17> to a cell in vitro. A method for producing a cell in which an effector protein is accumulated in a target gene, comprising a step of introducing.
<19><1>〜<16>のいずれかに記載の組成物、<17>に記載のキットが備えるポリヌクレオチド、または、<17>に記載のキットが備える発現ベクターを、哺乳動物(ただしヒトを除く)へ導入する工程を含む、標的遺伝子にエフェクタータンパク質が集積した哺乳動物(ただしヒトを除く)の製造方法。 <19> The composition according to any one of <1> to <16>, the polynucleotide provided in the kit according to <17>, or the expression vector provided in the kit according to <17> A method for producing a mammal (excluding humans) in which an effector protein is accumulated in a target gene, which comprises a step of introducing into a target gene (excluding humans).
本発明の一態様によれば、標的遺伝子の発現を増強する効果が高い標的遺伝子の発現を増強するための組成物を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a composition for enhancing the expression of a target gene that has a high effect of enhancing the expression of the target gene.
以下、本発明の実施の形態の一例について詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されない。 Hereinafter, although an example of an embodiment of the invention is explained in detail, the present invention is not limited to these.
本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A〜B」は、「A以上、B以下」を意味する。 Unless otherwise specified in this specification, “A to B” representing a numerical range means “A or more and B or less”.
本明細書において、用語「遺伝子」とはヌクレオチドの重合体を意図し、用語「ポリヌクレオチド」、「核酸」または「核酸分子」と同義で使用される。遺伝子は、DNAの形態(例えば、cDNAもしくはゲノムDNA)でも存在しうるし、RNA(例えば、mRNA)の形態でも存在しうる。DNAまたはRNAは、二本鎖であっても、一本鎖であってもよい。一本鎖DNAまたはRNAは、コード鎖(センス鎖)であっても、非コード鎖(アンチセンス鎖)であってもよい。遺伝子は化学的に合成してもよい。また、本明細書において「ポリヌクレオチド」と記載した場合、DNAであってもよいし、RNAであってもよい。 As used herein, the term “gene” refers to a polymer of nucleotides and is used interchangeably with the terms “polynucleotide”, “nucleic acid” or “nucleic acid molecule”. A gene can exist in the form of DNA (eg, cDNA or genomic DNA) or in the form of RNA (eg, mRNA). DNA or RNA may be double-stranded or single-stranded. Single-stranded DNA or RNA may be a coding strand (sense strand) or a non-coding strand (antisense strand). The gene may be chemically synthesized. Further, in the present specification, when “polynucleotide” is described, it may be DNA or RNA.
本明細書において、用語「タンパク質」は、「ペプチド」または「ポリペプチド」と同義で使用される。 As used herein, the term “protein” is used interchangeably with “peptide” or “polypeptide”.
本明細書中、塩基およびアミノ酸の表記は、IUPACおよびIUBの定める1文字表
記または3文字表記を適宜使用する。
In this specification, the one-letter code or three-letter code defined by IUPAC and IUB is used as appropriate for the base and amino acid.
〔1.標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物〕
本発明の一実施の形態に係る標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物(以下、適宜「本発明の一施形態に係る組成物」と称する。)は、(A)標的遺伝子に、第1の領域で特異的に結合するガイドRNAをコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、(B)Casタンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、(C)上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドとの融合体をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、および(D)上記第1のエフェクタータンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、を含む。
[1. (Composition for accumulating effector protein in target gene)
A composition for accumulating an effector protein in a target gene according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “a composition according to an embodiment of the present invention” as appropriate) is (A) a target gene, A polynucleotide comprising a base sequence encoding a guide RNA that specifically binds in the first region or an expression vector comprising the polynucleotide; (B) a polynucleotide comprising a base sequence encoding a Cas protein or the polynucleotide An expression vector, (C) a polynucleotide comprising a base sequence encoding a fusion of a protein that binds to the second region of the guide RNA and a peptide that serves as a tag for binding a plurality of first effector proteins, or the polynucleotide An expression vector comprising a polynucleotide, and (D) the first effector protein Including expression vectors, comprising the polynucleotide or the polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding.
本明細書において、本発明の一実施形態に係る組成物を用いて人工的に標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積させるシステムを、第3世代のシステムと称することもある。また、本明細書において、本発明の一実施形態に係る組成物を用いて人工的に標的遺伝子の発現を増強させるシステムを、第3世代の人工遺伝子発現増強システムと称することもある。 In the present specification, a system that artificially accumulates effector proteins in a target gene using the composition according to one embodiment of the present invention may be referred to as a third generation system. In the present specification, a system that artificially enhances the expression of a target gene using the composition according to one embodiment of the present invention may be referred to as a third generation artificial gene expression enhancing system.
本発明の一実施形態に係る第3世代のシステムは、ガイドRNA(sgRNAとも称する)、Casタンパク質、ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドとの融合体、および第1のエフェクタータンパク質が協同して機能することにより、標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積させる効果を奏する。上記の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積させる機構をより具体的に説明すると、以下の通りである。
1.ガイドRNAとCasタンパク質とが結合して複合体を形成する。
2.上記複合体が、ガイドRNAの第1の領域で、標的遺伝子に結合する。
3.ガイドRNAの第2の領域に、ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドとの融合体の、当該ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質が結合する。
4.上記融合体のタグとなるペプチドに、第1のエフェクタータンパク質が結合する。標的遺伝子に第1のエフェクタータンパク質が集積される。
A third generation system according to an embodiment of the present invention is a method for binding a plurality of guide RNA (also referred to as sgRNA), Cas protein, a protein that binds to the second region of the guide RNA, and a plurality of first effector proteins. A fusion with a peptide serving as a tag and the first effector protein function in cooperation, thereby producing an effect of accumulating the effector protein in the target gene. The mechanism for accumulating the effector protein in the target gene will be described in more detail as follows.
1. The guide RNA and Cas protein bind to form a complex.
2. The complex binds to the target gene in the first region of the guide RNA.
3. The second region of the guide RNA is a fusion of a protein that binds to the second region of the guide RNA and a peptide that serves as a tag for binding a plurality of first effector proteins to the second region of the guide RNA. Proteins that bind to the region bind.
4). The first effector protein binds to the peptide that becomes the tag of the fusion. The first effector protein is accumulated in the target gene.
ガイドRNAが結合する「標的遺伝子」は、標的とする遺伝子のみならず、当該遺伝子の発現を制御する配列(例えば、プロモーター配列、エンハンサー配列)も含む。 The “target gene” to which the guide RNA binds includes not only a target gene but also a sequence (for example, a promoter sequence or an enhancer sequence) that controls expression of the gene.
ガイドRNAは、標的遺伝子に特異的に結合する第1の領域と、特定のタンパク質が結合する第2の領域とを有する。ガイドRNAは、第1の領域が、結合させたい標的遺伝子の一部の配列に相補的な配列を有し、かつ、第2の領域が、特定のタンパク質が結合する配列を有するように設計される。 The guide RNA has a first region that specifically binds to a target gene and a second region that binds to a specific protein. The guide RNA is designed such that the first region has a sequence complementary to the sequence of a part of the target gene to be bound, and the second region has a sequence to which a specific protein binds. The
本発明の一実施形態に係る組成物は、上記ガイドRNAの第2の領域が、ステムループ構造を有する。これにより、当該ステムループ構造を認識するタンパク質がガイドRNAの第2領域に結合することができる。ガイドRNAの第2の領域は、ステムループ構造を少なくとも1つ有していればよいが、複数有していることがより好ましい。ガイドRNAの第2領域が複数のステムループ構造を有していることにより、当該ステムループ構造に結合するタンパク質の数を増やすことができる。これにより、標的遺伝子により多くのエフェクタータンパク質を集積させることができる。 In the composition according to one embodiment of the present invention, the second region of the guide RNA has a stem-loop structure. Thereby, the protein that recognizes the stem loop structure can bind to the second region of the guide RNA. The second region of the guide RNA only needs to have at least one stem loop structure, but more preferably has a plurality of stem loop structures. When the second region of the guide RNA has a plurality of stem loop structures, the number of proteins that bind to the stem loop structures can be increased. Thereby, more effector proteins can be accumulated in the target gene.
ガイドRNAは、1種類であっても複数種類を組み合わせてもよい。本発明の一実施形態に係る第3世代のシステムでは、1種類のガイドRNAであっても、第1世代および第2世代のシステムと比較して、標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積させることができる。複数種類のガイドRNAを用いる場合、1種類のガイドRNAを用いる場合と比較して、標的遺伝子により多くのエフェクタータンパク質を集積させることができることから、ガイドRNAは複数種類であることがより好ましい。 The guide RNA may be one type or a combination of multiple types. In the third generation system according to an embodiment of the present invention, even with one type of guide RNA, the effector protein can be accumulated in the target gene as compared with the first generation and second generation systems. . When a plurality of types of guide RNAs are used, it is more preferable that there are a plurality of types of guide RNAs because more effector proteins can be accumulated in the target gene than when a single type of guide RNA is used.
Casタンパク質とは、ゲノム編集技術に用いられるCRISPR−Casシステムの構成要素であるタンパク質であり、ガイドRNAと結合して複合体を形成する。当該複合体は、ガイドRNAの第1の領域で標的遺伝子に結合する。 The Cas protein is a protein that is a component of the CRISPR-Cas system used in genome editing technology, and forms a complex by binding to a guide RNA. The complex binds to the target gene in the first region of the guide RNA.
Casタンパク質は、ヌクレアーゼ不活性型のCasタンパク質であっても、ヌクレアーゼ活性型のCasタンパク質であってもよく、ヌクレアーゼ不活性型のCasタンパク質であることが好ましい。ヌクレアーゼ不活性型のCasタンパク質とは、ガイドRNAとの結合能は維持しつつ、かつ、ヌクレアーゼ活性を不活性化してDNA切断が起こらないように改変させたCasタンパク質である。 The Cas protein may be a nuclease-inactive Cas protein or a nuclease-active Cas protein, and is preferably a nuclease-inactive Cas protein. The nuclease-inactive Cas protein is a Cas protein that has been modified so that DNA cleavage is not caused by inactivating the nuclease activity while maintaining the binding ability to the guide RNA.
Casタンパク質としては、例えば、Cas12a、Cas9等が挙げられる。また、ヌクレアーゼ不活性型のCasタンパク質としては、例えば、上記Casタンパク質のヌクレアーゼ不活性型(すなわち、ヌクレアーゼ不活性型のCas12a、ヌクレアーゼ不活性型のCas9(以下、適宜「dCas9」と称する。))等が挙げられる。Casタンパク質がヌクレアーゼ活性型のCasタンパク質である場合、ガイドRNAの長さを適宜調節することにより、ヌクレアーゼ不活性型のCasタンパク質と同様の機能を有するCasタンパク質とすることができる。 Examples of the Cas protein include Cas12a and Cas9. Examples of the nuclease-inactive Cas protein include, for example, the above-mentioned Cas protein nuclease-inactive type (that is, nuclease-inactive Cas12a, nuclease-inactive Cas9 (hereinafter, appropriately referred to as “dCas9”)). Etc. When the Cas protein is a nuclease-active Cas protein, a Cas protein having the same function as the nuclease-inactive Cas protein can be obtained by appropriately adjusting the length of the guide RNA.
本発明の一実施形態に係る組成物は、Casタンパク質がdCas9であることが好ましい。 In the composition according to one embodiment of the present invention, the Cas protein is preferably dCas9.
本発明の一実施形態に係る組成物は、上記dCasタンパク質が、第2のエフェクタータンパク質と融合している。これにより、第1のエフェクタータンパク質に加えて、第2のエフェクタータンパク質も標的遺伝子に集積することができる。 In the composition according to an embodiment of the present invention, the dCas protein is fused with a second effector protein. Thereby, in addition to the first effector protein, the second effector protein can also be accumulated in the target gene.
上記第2のエフェクタータンパク質は、目的の機能を有するものであれば特に限定されないが、分子量が1〜60kDaであることが好ましく、5〜10kDaであることがより好ましい。 Although the said 2nd effector protein will not be specifically limited if it has the target function, It is preferable that molecular weight is 1-60 kDa, and it is more preferable that it is 5-10 kDa.
本発明の一実施形態に係る組成物は、第2のエフェクタータンパク質が、VP64であることが好ましい。VP64は分子量が5.5kDaと小さいため、Casタンパク質と融合体を形成したときに当該融合体の分子サイズの巨大化を抑えつつ、標的遺伝子に第1のエフェクタータンパク質に加えて標的遺伝子にVP64を集積することができる。VP64は転写活性化因子であるため、より標的遺伝子の発現を増強させることができる。 In the composition according to one embodiment of the present invention, the second effector protein is preferably VP64. Since the molecular weight of VP64 is as small as 5.5 kDa, in addition to the first effector protein in the target gene, VP64 is added to the target gene while suppressing the enlargement of the molecular size of the fusion when forming a fusion with the Cas protein. Can be integrated. Since VP64 is a transcriptional activator, the expression of the target gene can be further enhanced.
本発明の一実施形態に係る組成物は、上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質は、ガイドRNAの第2領域に結合することができれば特に限定されないが、MS2コートタンパク質であることが好ましい。MS2コートタンパク質は、RNAの第2の領域が有するステムループ構造を認識するため、RNAの第2領域に結合することができる。 In the composition according to one embodiment of the present invention, the protein that binds to the second region of the guide RNA is not particularly limited as long as it can bind to the second region of the guide RNA, but it is an MS2 coat protein. preferable. Since the MS2 coat protein recognizes the stem loop structure of the second region of RNA, it can bind to the second region of RNA.
第1のエフェクタータンパク質は、目的の機能を有するものであれば特に限定されないが、分子量が1〜60kDaであることが好ましく、32〜56kDaであることがより好ましい。 The first effector protein is not particularly limited as long as it has a desired function, but the molecular weight is preferably 1 to 60 kDa, and more preferably 32 to 56 kDa.
第1のエフェクタータンパク質と第2のエフェクタータンパク質とは、同様の機能を有するものであることが好ましいが、異なる機能を有するものであってもよい。 The first effector protein and the second effector protein are preferably those having the same function, but may have different functions.
第1のエフェクタータンパク質と第2のエフェクタータンパク質は、標的遺伝子に集積し、当該標的遺伝子の発現等を改変/修飾するタンパク質であれば、特に限定されない。
上記第1のエフェクタータンパク質としては、例えば、転写活性化因子、蛍光タンパク質(例えば、GFP)、DNAの脱メチル化因子(例えば、TET1)、ヒストンのアセチル化因子(例えば、p300cd)、デアミナーゼ等が挙げられる。
The first effector protein and the second effector protein are not particularly limited as long as they are proteins that accumulate in a target gene and modify / modify the expression or the like of the target gene.
Examples of the first effector protein include a transcriptional activator, a fluorescent protein (eg, GFP), a DNA demethylation factor (eg, TET1), a histone acetylation factor (eg, p300cd), and a deaminase. Can be mentioned.
エフェクタータンパク質が転写活性化因子である場合、当該エフェクタータンパク質が集積した標的遺伝子の発現が増強される。したがって、本発明の一実施形態に係る組成物は、標的遺伝子の発現を増強するための組成物であり得る。また、エフェクタータンパク質が蛍光タンパク質である場合、当該エフェクタータンパク質が集積した標的遺伝子の領域がラベリングされる。したがって、本発明の一実施形態に係る組成物は、標的遺伝子の領域をラベリングするための組成物であり得る。また、エフェクタータンパク質がDNAの脱メチル化因子である場合、当該エフェクタータンパク質が集積した標的遺伝子の脱メチル化の効率が高められる。したがって、本発明の一実施形態に係る組成物は、標的遺伝子の脱メチル化を促進するための組成物であり得る。また、エフェクタータンパク質がヒストンのアセチル化因子である場合、当該エフェクタータンパク質が集積した標的遺伝子周辺のヒストンのアセチル化の効率が高められる。したがって、本発明の一実施形態に係る組成物は、標的遺伝子周辺のヒストンのアセチル化を促進するための組成物であり得る。また、エフェクタータンパク質がデアミナーゼである場合、当該エフェクタータンパク質が集積した標的遺伝子周辺の塩基置換の効率が高められる。したがって、本発明の一実施の形態に係る組成物は、標的遺伝子周辺の塩基置換を促進するための組成物であり得る。 When the effector protein is a transcriptional activator, the expression of the target gene in which the effector protein is accumulated is enhanced. Therefore, the composition according to one embodiment of the present invention can be a composition for enhancing the expression of a target gene. When the effector protein is a fluorescent protein, the target gene region in which the effector protein is accumulated is labeled. Therefore, the composition according to one embodiment of the present invention can be a composition for labeling a region of a target gene. Further, when the effector protein is a DNA demethylation factor, the efficiency of demethylation of the target gene in which the effector protein is accumulated is increased. Therefore, the composition according to one embodiment of the present invention can be a composition for promoting demethylation of a target gene. Further, when the effector protein is a histone acetylation factor, the efficiency of histone acetylation around the target gene in which the effector protein is accumulated is enhanced. Therefore, the composition according to an embodiment of the present invention can be a composition for promoting acetylation of histones around a target gene. Further, when the effector protein is deaminase, the efficiency of base substitution around the target gene in which the effector protein is accumulated is increased. Therefore, the composition according to one embodiment of the present invention can be a composition for promoting base substitution around the target gene.
本発明の一実施形態に係る組成物は、上記第1のエフェクタータンパク質が、転写活性化因子であることが好ましく、p65−HSF1、VPR、およびVP64(いずれも、転写活性因子)からなる群より選択される少なくとも一つであることがより好ましい。 In the composition according to an embodiment of the present invention, the first effector protein is preferably a transcriptional activator, and includes a group consisting of p65-HSF1, VPR, and VP64 (all of which are transcriptional activators). More preferably, it is at least one selected.
本発明の一実施形態に係る組成物は、上記第1のエフェクタータンパク質が、抗原または抗体を備え、上記タグとなるペプチドが、当該抗原または抗体と結合するための、抗体または抗原を備える。好ましくは、上記第1のエフェクタータンパク質が、抗原を備え、上記タグとなるペプチドが、当該抗原と結合するための、抗体を備える。これにより、第1のエフェクタータンパク質がタグとなるペプチドと結合力を有さない場合であっても、第1のエフェクタータンパク質が備える抗原または抗体と、タグとなるペプチドが備える抗体または抗原との結合により、第1のエフェクタータンパク質をタグとなるペプチドに結合することができる。その結果、標的遺伝子に第1のエフェクタータンパク質を集積することができる。 In the composition according to an embodiment of the present invention, the first effector protein includes an antigen or an antibody, and the peptide serving as the tag includes an antibody or an antigen for binding to the antigen or the antibody. Preferably, the first effector protein includes an antigen, and the peptide serving as the tag includes an antibody for binding to the antigen. Thereby, even when the first effector protein has no binding force with the peptide serving as a tag, the binding between the antigen or antibody provided in the first effector protein and the antibody or antigen provided in the peptide serving as a tag Thus, the first effector protein can be bound to the peptide serving as a tag. As a result, the first effector protein can be accumulated in the target gene.
上記タグとなるペプチドが抗原を備える場合、当該抗原は、GCN4であることが好ましい。GCN4のアミノ酸配列がタンデムに並んだアミノ酸配列を有するペプチドをSunTagと称することもある。 When the peptide serving as the tag includes an antigen, the antigen is preferably GCN4. A peptide having an amino acid sequence in which the amino acid sequence of GCN4 is arranged in tandem may be referred to as SunTag.
本発明の一実施形態に係る組成物は、上記タグとなるペプチドが、4〜24個の抗原を備えることが好ましく、8個の抗原を備えることがより好ましい。これにより、当該抗原に結合する抗体を備える第1のエフェクタータンパク質を、上記個数結合させることができる。 In the composition according to an embodiment of the present invention, the peptide serving as the tag preferably includes 4 to 24 antigens, and more preferably includes 8 antigens. Thereby, the above-mentioned number of first effector proteins comprising an antibody that binds to the antigen can be bound.
本発明の一実施形態に係る組成物は、上記タグとなるペプチドが備える抗原または抗体同士の間にリンカーを有することが好ましい。当該リンカーは、5〜60個のアミノ酸残基であることが好ましく、22〜51個のアミノ酸残基であることがより好ましく、22個のアミノ酸残基であることが好ましい。また、上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、抗原または抗体との間にリンカーがあってもよい。上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、タグとなるペプチドとの融合体が当該リンカーを有することにより、結合する第1のエフェクタータンパク質を最適な間隔で抗原に結合させることができる。 It is preferable that the composition which concerns on one Embodiment of this invention has a linker between the antigen or antibodies with which the peptide used as the said tag is equipped. The linker is preferably 5 to 60 amino acid residues, more preferably 22 to 51 amino acid residues, and preferably 22 amino acid residues. There may be a linker between the protein that binds to the second region of the guide RNA and the antigen or antibody. Since the fusion protein of the protein that binds to the second region of the guide RNA and the peptide serving as the tag has the linker, the first effector protein to be bound can be bound to the antigen at an optimal interval.
本発明の一実施形態に係る組成物は、上記第1のエフェクタータンパク質が、抗体を備え、当該抗体が、scFv(一本鎖抗体)であることが好ましい。 In the composition according to an embodiment of the present invention, the first effector protein preferably includes an antibody, and the antibody is preferably scFv (single chain antibody).
〔1−1 ポリヌクレオチド〕
〔dCas9をコードする配列〕
本発明の一実施形態に係る組成物は、好ましくは、上記dCas9が、下記(a1)〜(a3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドによりコードされる:
(a1)配列番号1で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、
(a2)配列番号1で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、上記(A)のガイドRNA、上記(C)の融合体、および上記(D)の第1のエフェクタータンパク質と協同して標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する活性を有する、ポリヌクレオチド、および
(a3)配列番号1で示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、上記(A)のガイドRNA、上記(C)の融合体、および上記(D)の第1のエフェクタータンパク質と協同して標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する活性を有する、ポリヌクレオチド。
[1-1 Polynucleotide]
[Sequence encoding dCas9]
In the composition according to an embodiment of the present invention, preferably, the dCas9 is encoded by a polynucleotide having a base sequence represented by any of the following (a1) to (a3):
(A1) a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(A2) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence having a sequence identity of 90% or more with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, and the protein expressed from the polynucleotide is the guide RNA of (A) above, (C) a fusion, and a polynucleotide having an activity of accumulating an effector protein in a target gene in cooperation with the first effector protein of (D), and (a3) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 A polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a complementary base sequence, and the protein expressed from the polynucleotide is a guide RNA of (A) above, a fusion of (C) above, And the effector in the target gene in cooperation with the first effector protein of (D) above A polynucleotide having an activity of accumulating proteins.
(a1)は、
1.野生型のCas9をコードする塩基配列を人工的に改変することにより、ガイドRNAとの結合能は維持し、かつ、ヌクレアーゼ活性を不活性化してDNA切断が起こらないようにしたポリヌクレオチド(配列番号1)である。
(A1) is
1. By artificially modifying the base sequence encoding wild-type Cas9, a polynucleotide that maintains the ability to bind to guide RNA and inactivates nuclease activity to prevent DNA cleavage (SEQ ID NO: 1).
(a2)は、
2.(a1)と一定以上の配列同一性を有する。
3.(a1)がコードするタンパク質と同等の機能を有するタンパク質をコードする。
の両条件を満たしているポリヌクレオチドである。
以下、2および3のそれぞれを説明する。
(A2)
2. It has a certain sequence identity with (a1).
3. It encodes a protein having the same function as the protein encoded by (a1).
A polynucleotide that satisfies both of the conditions.
Hereinafter, each of 2 and 3 will be described.
(2について)
塩基配列の配列同一性は、塩基配列全体(またはdCas9の機能に必要な部分をコードしている領域)において、少なくともは90%以上、より好ましくは95%以上(例えば、95%、96%、97%、98%、99%以上)でありうる。
(About 2)
The sequence identity of the base sequence is at least 90% or more, more preferably 95% or more (for example, 95%, 96%, etc.) in the entire base sequence (or a region encoding a part necessary for the function of dCas9). 97%, 98%, 99% or more).
塩基配列の同一性は、BLASTNなどのプログラムを利用して、決定することができる([Altschul SF (1990) "Basic local alignment search tool", Journal of Molecular Biology, Vol.215 (Issue 3), pp.403-410]を参照)。BLASTNによって塩基配列を解析する場合のパラメータの一例としては、score=100、wordlength=12の設定が挙げられる。BLASTNによる解析を行うための具体的な手法は、当業者に知られている。比較対象の塩基配列を最適な状態にアラインメントするために、付加または欠失(ギャップなど)を許容してもよい。 The identity of the base sequence can be determined using a program such as BLASTN ([Altschul SF (1990) “Basic local alignment search tool”, Journal of Molecular Biology, Vol. 215 (Issue 3), pp. .403-410]). An example of parameters for analyzing a base sequence by BLASTN is a setting of score = 100 and wordlength = 12. Specific methods for performing analysis by BLASTN are known to those skilled in the art. In order to align the base sequences to be compared with each other in an optimal state, addition or deletion (such as a gap) may be allowed.
(3について)
「(a1)がコードするタンパク質と同等の機能を有する」か否かは、(a2)の配列番号1で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドから発現したタンパク質(dCas9)が、(A)のガイドRNA、(C)の融合体、および(D)の第1のエフェクタータンパク質と協同して標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する活性を有するか否かを試験することにより判定できる。そのような試験は、当分野における通常の方法を用いて行うことができる。
(About 3)
Whether or not “has a function equivalent to the protein encoded by (a1)” is expressed from a polynucleotide comprising a nucleotide sequence having 90% or more sequence identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 in (a2) Whether or not the obtained protein (dCas9) has the activity of accumulating the effector protein in the target gene in cooperation with the guide RNA of (A), the fusion of (C), and the first effector protein of (D) This can be determined by testing. Such testing can be performed using routine methods in the art.
ここで、上述の遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する活性とは、上述したヌクレオチドを導入した細胞における標的遺伝子に集積したエフェクタータンパク質量が、導入していない細胞における該エフェクタータンパク質量、好ましくは第1世代および第2世代のシステムを適用した細胞における該エフェクタータンパク質量よりも上回っていることを意図する。 Here, the activity of accumulating the effector protein in the above-mentioned gene means that the amount of the effector protein accumulated in the target gene in the cell into which the nucleotide is introduced is the amount of the effector protein in the cell into which the gene is not introduced, preferably the first generation And greater than the amount of the effector protein in the cells to which the second generation system was applied.
本発明の一実施形態に係る第3世代のシステムは、第3世代の人工遺伝子発現増強システムであることが好ましい。本発明の一実施形態に係る第3世代の人工遺伝子発現増強システムは、標的遺伝子の発現を増強することが好ましい。標的遺伝子から転写されたmRNAの発現量を確認する方法としては、例えば、実施例に記載されているqPCRが挙げられる。また、標的遺伝子の転写活性化の結果、標的遺伝子がコードするタンパク質の発現量も増強されるため、当該タンパク質の発現量を確認してもよい。タンパク質の発現量を確認する方法としては、例えば、実施例に記載されているレポーターアッセイ、免疫染色、ウエスタンブロッティングが挙げられる。 The third generation system according to an embodiment of the present invention is preferably a third generation artificial gene expression enhancing system. The third generation artificial gene expression enhancing system according to an embodiment of the present invention preferably enhances the expression of a target gene. Examples of the method for confirming the expression level of mRNA transcribed from the target gene include qPCR described in Examples. Moreover, since the expression level of the protein encoded by the target gene is also enhanced as a result of the transcriptional activation of the target gene, the expression level of the protein may be confirmed. Examples of the method for confirming the expression level of the protein include reporter assay, immunostaining, and Western blotting described in Examples.
(a3)は、
4.(a1)と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズする。
5.(a1)がコードするタンパク質と同等の機能を有するタンパク質をコードする。
の両条件を満たすポリヌクレオチドである。以下、4について説明する。5に関する説明は、上記の(3について)と同様であるため、省略する。
(A3)
4). Hybridization is performed under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to (a1).
5). It encodes a protein having the same function as the protein encoded by (a1).
A polynucleotide that satisfies both of the conditions. Hereinafter, 4 will be described. Since the explanation about 5 is the same as the above (about 3), it is omitted.
(4について)
本明細書において「ストリンジェントな条件」とは、2本のポリヌクレオチド鎖が、塩基配列に特異的な2本鎖のポリヌクレオチドを形成するが、非特異的な2本鎖のポリヌクレオチドは形成しない条件をいう。「ストリンジェントな条件でハイブリダイズする」とは、換言すれば、配列同一性が高い核酸同士(例えば完全にマッチしたハイブリッド)の融解温度(Tm値)から15℃低い温度、好ましくは10℃低い温度、より好ましくは5℃低い温度までの温度範囲において、ハイブリダイズできる条件ともいえる。
(About 4)
In this specification, “stringent conditions” means that two polynucleotide strands form a double-stranded polynucleotide specific to the base sequence, but a non-specific double-stranded polynucleotide is formed. The condition that does not. In other words, “hybridizes under stringent conditions” means that the temperature is 15 ° C. lower, preferably 10 ° C. lower than the melting temperature (Tm value) of nucleic acids having high sequence identity (for example, perfectly matched hybrids). It can also be said that the conditions allow hybridization in a temperature range, more preferably in a temperature range up to 5 ° C.
ストリンジェントな条件の一例を示すと、以下の通りである。まず、0.25M Na2HPO4、7%SDS、1mM EDTA、1×デンハルト溶液からなる緩衝液(pH7.2)中、60〜68℃(好ましくは65℃、より好ましくは68℃)にて、16〜24時間、2種類のポリヌクレオチドをハイブリダイズさせる。その後、20mM Na2HPO4、1% SDS、1mM EDTAからなる緩衝液(pH7.2)中、60〜68℃(好ましくは65℃、より好ましくは68℃)にて、15分間の洗浄を2回行う。 An example of stringent conditions is as follows. First, in a buffer solution (pH 7.2) composed of 0.25M Na 2 HPO 4 , 7% SDS, 1 mM EDTA, 1 × Denhardt solution, at 60 to 68 ° C. (preferably 65 ° C., more preferably 68 ° C.). , 16-24 hours, 2 kinds of polynucleotides are hybridized. Thereafter, washing is performed for 2 minutes at 60 to 68 ° C. (preferably 65 ° C., more preferably 68 ° C.) in a buffer solution (pH 7.2) composed of 20 mM Na 2 HPO 4 , 1% SDS and 1 mM EDTA. Do it once.
他の例としては、以下の方法が挙げられる。まず、25%ホルムアミド(より厳しい条件では50%ホルムアミド)、4×SSC(塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム)、50mM Hepes(pH7.0)、10×デンハルト溶液、20μg/mL変性サケ精子DNAを含むハイブリダイゼーション溶液中、42℃にて、一晩プレハイブリダイゼーションを行った後、標識したプローブを添加し、42℃で一晩保温することにより、2種類のポリヌクレオチドのハイブリダイゼーションを行う。次に、下記の条件のいずれかで洗浄を行う。
(通常の条件)1×SSCおよび0.1% SDSを洗浄液として、37℃程度で洗浄する。
(厳しい条件)0.5×SSCおよび0.1% SDS洗浄液として、42℃程度で洗浄する。
(さらに厳しい条件)0.2×SSCおよび0.1% SDSを洗浄液として、65℃程度で洗浄する。
Other examples include the following methods. First, high containing 25% formamide (50% formamide under more severe conditions), 4 × SSC (sodium chloride / sodium citrate), 50 mM Hepes (pH 7.0), 10 × Denhardt's solution, 20 μg / mL denatured salmon sperm DNA After performing prehybridization overnight at 42 ° C. in a hybridization solution, a labeled probe is added and incubated overnight at 42 ° C. to hybridize two types of polynucleotides. Next, cleaning is performed under any of the following conditions.
(Normal conditions) Wash at about 37 ° C. using 1 × SSC and 0.1% SDS as washing solutions.
(Severe conditions) Wash at about 42 ° C. as 0.5 × SSC and 0.1% SDS cleaning solution.
(More severe conditions) Wash at about 65 ° C. using 0.2 × SSC and 0.1% SDS as washing liquid.
このようにハイブリダイゼーションの洗浄の条件が厳しくなるほど、特異性の高いハイブリダイズとなる。なお、上記SSC、SDSおよび温度の条件の組み合わせは、単なる例示に過ぎない。ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーを決定する上述の要素、または他の要素(例えば、プローブ濃度、プローブの長さ、ハイブリダイゼーション反応時間など)を適宜組み合わせることにより、上記と同様のストリンジェンシーを実現することができる。このことは、例えば、[Joseph Sambrook & David W. Russell, "Molecular cloning: a laboratory manual 3rd Ed.", New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001]などに記載されている。 As the hybridization washing conditions become more severe, hybridization with higher specificity is achieved. The combination of the above SSC, SDS and temperature conditions is merely an example. It is possible to achieve the same stringency as described above by appropriately combining the above-mentioned factors that determine the stringency of hybridization, or other factors (for example, probe concentration, probe length, hybridization reaction time, etc.). it can. This is described, for example, in [Joseph Sambrook & David W. Russell, “Molecular cloning: a laboratory manual 3rd Ed.”, New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001].
以下、(a1)〜(a3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドをまとめて(a)のポリヌクレオチドとも称する。 Hereinafter, the polynucleotide comprising the base sequence represented by any of (a1) to (a3) is also collectively referred to as the polynucleotide (a).
〔ガイドRNAの第2の領域をコードする配列〕
本発明の一実施形態に係る組成物は、好ましくは、上記ガイドRNAの第2の領域が、下記(b1)〜(b3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドによりコードされる:
(b1)配列番号2で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、
(b2)配列番号2で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから転写したRNAが、上記(C)の融合体に結合する活性を有する、ポリヌクレオチド、および
(b3)配列番号2で示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから転写したRNAが、上記(C)の融合体に結合する活性を有する、ポリヌクレオチド。
[Sequence encoding the second region of the guide RNA]
In the composition according to one embodiment of the present invention, preferably, the second region of the guide RNA is encoded by a polynucleotide having a base sequence represented by any of the following (b1) to (b3):
(B1) a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 2,
(B2) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence having 90% or more sequence identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2, and RNA transcribed from the polynucleotide binds to the fusion of (C) above. (B3) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2, and from the polynucleotide A polynucleotide in which transcribed RNA has an activity of binding to the fusion of (C) above.
(b1)は、
1.例えば、MS2コートタンパク質が結合するステムループ構造を2つ備えるRNAをコードするポリヌクレオチド(配列番号2)である。
(B1)
1. For example, a polynucleotide (SEQ ID NO: 2) encoding RNA comprising two stem loop structures to which MS2 coat protein binds.
(b2)は、
2.(b1)と一定以上の配列同一性を有する。
3.(b1)がコードするガイドRNAの第2の領域と同等の機能を有するガイドRNAの第2の領域をコードする。
の両条件を満たしているポリヌクレオチドである。2については(a2)と同様である。以下、3を説明する。
(B2)
2. It has a certain sequence identity with (b1).
3. It encodes the second region of the guide RNA having the same function as the second region of the guide RNA encoded by (b1).
A polynucleotide that satisfies both of the conditions. 2 is the same as (a2). Hereinafter, 3 will be described.
(3について)
「(b1)がコードするガイドRNAの第2の領域と同等の機能を有する」か否かは、(b2)の配列番号2で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドから転写したRNAが、上記(C)の融合体に結合する活性を有するか否かを試験することにより判定できる。そのような試験は、当分野における通常の方法を用いて行うことができる。
(About 3)
Whether or not “has a function equivalent to that of the second region of the guide RNA encoded by (b1)” is determined by determining whether the nucleotide sequence has 90% or more sequence identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2 in (b2) It can be determined by testing whether RNA transcribed from the polynucleotide consisting of has the activity of binding to the fusion of (C) above. Such testing can be performed using routine methods in the art.
(b3)は、
4.(b1)と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズする。
5.(b1)がコードするガイドRNAの第2の領域と同等の機能を有するガイドRNAの第2の領域をコードする。
の両条件を満たすポリヌクレオチドである。4に関する説明は、(a3)の(4について)と同様であり、5に関する説明は、上記の(3について)と同様であるため、省略する。
(B3)
4). It hybridizes with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to (b1) under stringent conditions.
5). It encodes the second region of the guide RNA having the same function as the second region of the guide RNA encoded by (b1).
A polynucleotide that satisfies both of the conditions. The explanation about 4 is the same as (about 4) in (a3), and the explanation about 5 is the same as the above (about 3), and will be omitted.
以下、(b1)〜(b3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドをまとめて(b)のポリヌクレオチドとも称する。 Hereinafter, the polynucleotide having the base sequence represented by any of (b1) to (b3) is also collectively referred to as the polynucleotide (b).
〔MS2コートタンパク質をコードする配列〕
本発明の一実施形態に係る組成物は、好ましくは、上記MS2コートタンパク質が、下記(c1)〜(c3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドによりコードされる:
(c1)配列番号3で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、
(c2)配列番号3で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、上記(A)のガイドRNAの第2の領域に結合する活性を有する、ポリヌクレオチド、および
(c3)配列番号3で示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、上記(A)のガイドRNAの第2の領域に結合する活性を有する、ポリヌクレオチド。
[Sequence encoding MS2 coat protein]
In the composition according to one embodiment of the present invention, preferably, the MS2 coat protein is encoded by a polynucleotide having a base sequence represented by any of the following (c1) to (c3):
(C1) a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 3,
(C2) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence having a nucleotide sequence of 90% or more with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3, and a protein expressed from the polynucleotide is the number of the guide RNA of the above (A) A polynucleotide having an activity of binding to the region 2, and (c3) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 3, and The polynucleotide in which the protein expressed from the polynucleotide has an activity of binding to the second region of the guide RNA of (A).
(c1)は、
1.ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質の一例であるMS2コートタンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチド(配列番号3)である。
(C1)
1. It is a polynucleotide (sequence number 3) which consists of a base sequence which codes MS2 coat protein which is an example of the protein couple | bonded with the 2nd area | region of guide RNA.
(c2)は、
2.(c1)と一定以上の配列同一性を有する。
3.(c1)がコードするタンパク質と同等の機能を有するタンパク質をコードする。
の両条件を満たしているポリヌクレオチドである。2については(a2)と同様である。以下、3を説明する。
(C2)
2. It has a certain sequence identity with (c1).
3. It encodes a protein having the same function as the protein encoded by (c1).
A polynucleotide that satisfies both of the conditions. 2 is the same as (a2). Hereinafter, 3 will be described.
(3について)
「(c1)がコードするタンパク質と同等の機能を有する」か否かは、(c2)の配列番号3で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、上記(A)のガイドRNAの第2の領域に結合する活性を有するか否かを試験することにより判定できる。そのような試験は、当分野における通常の方法を用いて行うことができる。
(About 3)
Whether or not “has a function equivalent to the protein encoded by (c1)” is expressed from a polynucleotide comprising a base sequence having 90% or more sequence identity with the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 of (c2) It can be determined by testing whether or not the obtained protein has an activity of binding to the second region of the guide RNA of (A). Such testing can be performed using routine methods in the art.
(c3)は、
4.(c1)と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズする。
5.(c1)がコードするタンパク質と同等の機能を有するタンパク質をコードする。
の両条件を満たすポリヌクレオチドである。4に関する説明は、(a3)の(4について)と同様であり、5に関する説明は、上記の(3について)と同様であるため、省略する。
(C3)
4). Hybridization is performed under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to (c1).
5). It encodes a protein having the same function as the protein encoded by (c1).
A polynucleotide that satisfies both of the conditions. The explanation about 4 is the same as (about 4) in (a3), and the explanation about 5 is the same as the above (about 3), and will be omitted.
以下、(c1)〜(c3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドをまとめて(c)のポリヌクレオチドとも称する。 Hereinafter, the polynucleotide having the base sequence represented by any one of (c1) to (c3) is collectively referred to as the polynucleotide (c).
〔GCN4をコードする配列〕
本発明の一実施形態に係る組成物は、好ましくは、上記GCN4が、下記(d1)〜(d3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドによりコードされる:
(d1)配列番号4〜7のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、
(d2)配列番号4〜7のいずれかで示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したペプチドを含む上記(C)の融合体が、上記(A)のガイドRNA、上記(B)のCasタンパク質、および上記(D)の第1のエフェクタータンパク質と協同して標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する活性を有する、ポリヌクレオチド、および
(d3)配列番号4〜7のいずれかで示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したペプチドを含む上記(C)の融合体が、上記(A)のガイドRNA、上記(B)のCasタンパク質、および上記(D)の第1のエフェクタータンパク質と協同して標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する活性を有する、ポリヌクレオチド。
[Sequence encoding GCN4]
In the composition according to an embodiment of the present invention, preferably, the GCN4 is encoded by a polynucleotide having a base sequence represented by any of the following (d1) to (d3):
(D1) a polynucleotide comprising the base sequence represented by any of SEQ ID NOs: 4 to 7,
(D2) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence having a nucleotide sequence of 90% or more of the nucleotide sequence represented by any of SEQ ID NOs: 4 to 7 and comprising a peptide expressed from the polynucleotide (C) A polynucleotide having the activity of accumulating an effector protein in a target gene in cooperation with the guide RNA of (A), the Cas protein of (B), and the first effector protein of (D) And (d3) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 4 to 7, and expressed from the polynucleotide The fusion of (C) containing a peptide comprises the guide RNA of (A), the Cas tag of (B) And a polynucleotide having an activity to accumulate the effector protein in the target gene in cooperation with the first effector protein of (D) above.
なお、配列番号4〜7のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドから翻訳されるタンパク質(GCN4)は、全て同一のアミノ酸配列を有する。 In addition, all the proteins (GCN4) translated from the polynucleotide which consists of a base sequence shown by either sequence number 4-7 have the same amino acid sequence.
(d1)は、
1.タグとなるペプチドに備えられた抗原の一例であるGCN4をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチド(配列番号4〜7のいずれか)である。
(D1) is
1. It is a polynucleotide (any one of SEQ ID NOs: 4 to 7) having a base sequence encoding GCN4, which is an example of an antigen provided in a peptide serving as a tag.
(d2)は、
2.(d1)と一定以上の配列同一性を有する。
3.(d1)がコードするタンパク質と同等の機能を有するタンパク質をコードする
の両条件を満たしているポリヌクレオチドである。2については(a2)と同様である。以下、3を説明する。
(D2) is
2. It has a certain sequence identity with (d1).
3. It is a polynucleotide that satisfies both conditions of encoding a protein having the same function as the protein encoded by (d1). 2 is the same as (a2). Hereinafter, 3 will be described.
「(d1)がコードするタンパク質と同等の機能を有する」か否かは、(d2)の配列番号4〜7のいずれかで示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドから発現したペプチドを含む上記(C)の融合体が、上記(A)のガイドRNA、上記(B)のCasタンパク質、および上記(D)の第1のエフェクタータンパク質と協同して標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する活性を有するか否かを試験することにより判定できる。そのような試験は、当分野における通常の方法を用いて行うことができる。 Whether or not “has a function equivalent to the protein encoded by (d1)” is determined from the base sequence having 90% or more sequence identity with the base sequence represented by any of SEQ ID NOs: 4 to 7 in (d2) A fusion product of (C) containing a peptide expressed from a polynucleotide comprising the target RNA in cooperation with the guide RNA of (A), the Cas protein of (B), and the first effector protein of (D) It can be determined by testing whether or not the gene has an activity of accumulating effector proteins. Such testing can be performed using routine methods in the art.
(d3)は、
4.(d1)と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズする。
5.(d1)がコードするタンパク質と同等の機能を有するタンパク質をコードする。
の両条件を満たすポリヌクレオチドである。以下、4に関する説明は、(a3)の(4について)と同様であり、5に関する説明は、上記の(3について)と同様であるため、省略する。
(D3)
4). Hybridization is performed under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to (d1).
5). It encodes a protein having the same function as the protein encoded by (d1).
A polynucleotide that satisfies both of the conditions. In the following, the explanation about 4 is the same as (about 4) of (a3), and the explanation about 5 is the same as the above (about 3), and will be omitted.
以下、(d1)〜(d3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドをまとめて(d)のポリヌクレオチドとも称する。 Hereinafter, the polynucleotide comprising the base sequence represented by any of (d1) to (d3) is also collectively referred to as the polynucleotide (d).
〔タグとなるペプチドのリンカーの配列〕
タグとなるペプチドのリンカーの配列は、タグとなるペプチドの抗原または抗体が、第1のエフェクタータンパク質が備える抗体または抗原と結合する機能を妨げない配列であれば、特に限定されない。
[Linker sequence of peptide to be tagged]
The linker sequence of the peptide serving as the tag is not particularly limited as long as the antigen or antibody of the peptide serving as the tag does not interfere with the function of binding to the antibody or antigen provided in the first effector protein.
本発明の一実施形態に係る組成物は、好ましくは、上記リンカーが、下記(e1)〜(e3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドによりコードされる:
(e1)配列番号8〜11で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、
(e2)配列番号8〜11で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチド、および
(e3)配列番号8〜11で示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチド。
In the composition according to one embodiment of the present invention, preferably, the linker is encoded by a polynucleotide having a base sequence represented by any of the following (e1) to (e3):
(E1) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NOs: 8 to 11,
(E2) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence having 90% or more sequence identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NOs: 8 to 11, and (e3) a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence represented by SEQ ID NOs: 8 to 11 A polynucleotide that hybridizes under stringent conditions to a polynucleotide comprising
以下、(e1)〜(e3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドをまとめて(e)のポリヌクレオチドとも称する。 Hereinafter, the polynucleotide having the base sequence represented by any one of (e1) to (e3) is collectively referred to as the polynucleotide (e).
なお、配列番号8〜11のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドから翻訳されるリンカーは、全て同一のアミノ酸配列を有する。 In addition, all the linkers translated from the polynucleotide which consists of a base sequence shown by either of sequence number 8-11 have the same amino acid sequence.
〔scFvをコードする配列〕
抗体は、タグとなるペプチドが備える抗原に結合するものであれば特に限定されない。
[Sequence encoding scFv]
An antibody will not be specifically limited if it couple | bonds with the antigen with which the peptide used as a tag is equipped.
本発明の一実施形態に係る組成物は、例えばタグとなるペプチドが備える抗原がGCN4である場合、好ましくは、上記scFvが、下記(f1)〜(f3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドによりコードされる:
(f1)配列番号12で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、
(f2)配列番号12で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、タグとなるペプチドが備える抗原に結合する活性を有する、ポリヌクレオチド、および
(f3)配列番号12で示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、タグとなるペプチドが備える抗原に結合する活性を有する、ポリヌクレオチド。
In the composition according to one embodiment of the present invention, for example, when the antigen included in the peptide serving as a tag is GCN4, the scFv is preferably based on the base sequence represented by any of the following (f1) to (f3): Is encoded by the polynucleotide:
(F1) a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 12,
(F2) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence having 90% or more sequence identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 12, and a protein expressed from the polynucleotide binds to an antigen provided in the peptide serving as a tag And (f3) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 12, and from the polynucleotide A polynucleotide in which an expressed protein has an activity of binding to an antigen included in a peptide serving as a tag.
(f1)は、
1.GCN4に結合するように設計されたscFvをコードする塩基配列からなるポリヌクレオチド(配列番号12)である。
(F1) is
1. It is a polynucleotide (SEQ ID NO: 12) consisting of a base sequence encoding scFv designed to bind to GCN4.
(f2)は、
2.(f1)と一定以上の配列同一性を有する。
3.(f1)がコードするタンパク質と同等の機能を有するタンパク質をコードする
の両条件を満たしているポリヌクレオチドである。2については(a2)と同様である。以下、3を説明する。
(F2) is
2. It has a certain sequence identity with (f1).
3. It is a polynucleotide satisfying both conditions of encoding a protein having the same function as the protein encoded by (f1). 2 is the same as (a2). Hereinafter, 3 will be described.
(3について)
「(f1)がコードするタンパク質と同等の機能を有する」か否かは、(f2)の配列番号12で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、タグとなるペプチドが備える抗原に結合する活性を有するか否かを試験することにより判定できる。そのような試験は、当分野における通常の方法を用いて行うことができる。
(About 3)
Whether or not “has a function equivalent to the protein encoded by (f1)” is expressed from a polynucleotide comprising a base sequence having 90% or more sequence identity with the base sequence represented by SEQ ID NO: 12 of (f2) It can be determined by testing whether or not the obtained protein has an activity of binding to an antigen included in the peptide serving as a tag. Such testing can be performed using routine methods in the art.
(f3)は、
4.(f1)と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズする。
5.(f1)がコードするタンパク質と同等の機能を有するタンパク質をコードする。
の両条件を満たすポリヌクレオチドである。以下、4に関する説明は、(a3)の(4について)と同様であり、5に関する説明は、上記の(3について)と同様であるため、省略する。
(F3)
4). Hybridization is performed under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to (f1).
5). It encodes a protein having the same function as the protein encoded by (f1).
A polynucleotide that satisfies both of the conditions. In the following, the explanation about 4 is the same as (about 4) of (a3), and the explanation about 5 is the same as the above (about 3), and will be omitted.
以下、(f1)〜(f3)のいずれかで示される塩基配列からなるポリヌクレオチドをまとめて(f)のポリヌクレオチドとも称する。 Hereinafter, the polynucleotide having the base sequence represented by any one of (f1) to (f3) is collectively referred to as the polynucleotide (f).
〔1−2 ポリヌクレオチドを含む発現ベクター〕
本発明の一実施形態に係る組成物は、上述したヌクレオチドを含んだものであってもよいし、該ポリヌクレオチドを含む発現ベクターを含んだものであってもよい。すなわち、本発明の一実施形態に係る組成物は、上述したポリヌクレオチドを含む発現ベクターを含む。
[1-2 Expression Vector Containing Polynucleotide]
The composition according to an embodiment of the present invention may include the above-described nucleotide, or may include an expression vector including the polynucleotide. That is, the composition according to one embodiment of the present invention includes an expression vector containing the polynucleotide described above.
本発明の一実施形態に係る組成物において、発現ベクターに含まれるポリヌクレオチドは、〔1−1〕で示したものと同様である。 In the composition according to one embodiment of the present invention, the polynucleotide contained in the expression vector is the same as that shown in [1-1].
本発明の一実施形態に係る組成物に含まれる発現ベクターは、基材ベクターとして、一般的に使用される種々のベクターを用いることができ、導入される細胞または導入方法に応じて適宜選択されうる。具体的には、プラスミド、ファージ、コスミドなどを用いることができる。ベクターの具体的な種類は特に限定されるものではなく、宿主細胞中で発現可能なベクターを適宜選択すればよい。 The expression vector contained in the composition according to an embodiment of the present invention can be any of various commonly used vectors as a substrate vector, and is appropriately selected according to the cell to be introduced or the introduction method. sell. Specifically, plasmids, phages, cosmids and the like can be used. The specific type of vector is not particularly limited, and a vector that can be expressed in a host cell may be appropriately selected.
上述した発現ベクターの例としては、ファージベクター、プラスミドベクター、ウイルスベクター、レトロウイルスベクター、染色体ベクター、エピソームベクターおよびウイルス由来ベクター(細菌プラスミド、バクテリオファージ、酵母エピソームなど)、酵母染色体エレメントおよびウイルス(バキュロウイルス、パポバウイルス、ワクシニアウイルス、アデノウイルス、トリポックスウイルス、仮性狂犬病ウイルス、ヘルペスウイルス、レンチウイルス、レトロウイルスなど)、および、それらの組み合わせに由来するベクター(コスミド、ファージミドなど)を挙げられる。 Examples of the expression vectors described above include phage vectors, plasmid vectors, viral vectors, retroviral vectors, chromosomal vectors, episomal vectors and viral vectors (bacterial plasmids, bacteriophages, yeast episomes, etc.), yeast chromosomal elements and viruses (baculo And vectors derived from viruses, papovaviruses, vaccinia viruses, adenoviruses, tripox viruses, pseudorabies viruses, herpes viruses, lentiviruses, retroviruses, and the like, and combinations thereof (cosmids, phagemids, etc.).
本発明の一実施形態に係る組成物に含まれる発現ベクターは、さらに、転写開始および転写終結のための部位を含んでおり、かつ、転写領域中にリボソーム結合部位を含んでいることが好ましい。ベクター中の成熟転写物のコード部分は、翻訳されるべきポリペプチドの始めに転写開始コドンAUGを含み、そして終わりに適切に位置される終止コドンを含むことになる。 The expression vector contained in the composition according to one embodiment of the present invention preferably further includes sites for transcription initiation and transcription termination, and a ribosome binding site in the transcription region. The coding portion of the mature transcript in the vector will contain a transcription start codon AUG at the beginning of the polypeptide to be translated and a stop codon appropriately located at the end.
RNAまたはタンパク質を発現させるために、本発明の一実施形態に係る組成物に含まれる発現ベクターは、プロモーター配列を含んでいてよい。上記プロモーター配列は、宿主細胞の種類に応じて適宜選択すればよい。 In order to express RNA or protein, the expression vector contained in the composition according to one embodiment of the present invention may contain a promoter sequence. The promoter sequence may be appropriately selected according to the type of host cell.
本発明の一実施形態に係る組成物に含まれる発現ベクターは、DNAからの転写を亢進させるための配列を含んでいてよい。一実施形態において、上記DNAからの転写を亢進させるための配列は、エンハンサー配列である。上記エンハンサーとしては、例えば、SV40エンハンサー(これは、複製起点の下流の100〜270bpに配置される)、サイトメガロウイルスの初期プロモーターエンハンサー、複製起点の下流に配置されるポリオーマエンハンサーおよびアデノウイルスエンハンサーが挙げられる。 The expression vector contained in the composition according to one embodiment of the present invention may contain a sequence for enhancing transcription from DNA. In one embodiment, the sequence for enhancing transcription from the DNA is an enhancer sequence. Examples of the enhancer include SV40 enhancer (which is located 100 to 270 bp downstream of the origin of replication), cytomegalovirus early promoter enhancer, polyoma enhancer and adenovirus enhancer located downstream of the origin of replication. Is mentioned.
本発明の一実施形態に係る組成物に含まれる発現ベクターは、転写されたRNAを安定化させるための配列を含んでいてよい。一実施形態において、上記転写されたRNAを安定化させるための配列は、ポリA付加配列(ポリアデニル化配列、polyA)である。ポリA付加配列の例としては、成長ホルモン遺伝子由来のポリA付加配列、ウシ成長ホルモン遺伝子由来のポリA付加配列、ヒト成長ホルモン遺伝子由来ポリA付加配列、SV40ウイルス由来ポリA付加配列、ヒトまたはウサギのβグロビン遺伝子由来のポリA付加配列が挙げられる。 The expression vector contained in the composition according to one embodiment of the present invention may contain a sequence for stabilizing the transcribed RNA. In one embodiment, the sequence for stabilizing the transcribed RNA is a poly A addition sequence (polyadenylation sequence, polyA). Examples of poly A addition sequences include growth hormone gene-derived poly A addition sequences, bovine growth hormone gene-derived poly A addition sequences, human growth hormone gene-derived poly A addition sequences, SV40 virus-derived poly A addition sequences, human or An example is a poly A addition sequence derived from a rabbit β-globin gene.
本発明の一実施形態に係る組成物に含まれる発現ベクターの構造は、適宜設定されうる。例えば、「基材ベクター中のどこにRNAまたはタンパク質をコードする塩基配列を配置するか」「RNAまたはタンパク質をコードする塩基配列の前後に、どのような機能を有する配列を配置するか」などの事項は、目的により、適宜設定しうる。 The structure of the expression vector contained in the composition according to one embodiment of the present invention can be appropriately set. For example, matters such as “where to place a base sequence encoding RNA or protein in a substrate vector”, “what kind of sequence to place before and after the base sequence encoding RNA or protein” Can be appropriately set depending on the purpose.
また、同一のベクター内に組み込まれるRNAまたはタンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドの数は、発現ベクターを導入した宿主細胞内で第3世代の人工遺伝子発現増強システムの機能を発揮しうる限りにおいて、特に限定されない。例えば、「上記(a)〜(f)のポリヌクレオチドを1種類の(同一の)ベクターに搭載する」という設計が可能である。また、「上記(a)〜(e)のポリヌクレオチドを1種類の(同一の)ベクターに搭載し、上記(f)のポリヌクレオチドを別のベクターに搭載する」という設計が可能である。ただし、(c)および(d)のポリヌクレオチドは連続的に1種類の(同一の)ベクターに搭載し、(e)のポリヌクレオチドが含まれる場合、(d)および(e)のポリヌクレオチドは連続的に1種類の(同一の)ベクターに搭載する。なお、「連続的に」とは、別々のタンパク質として発現させずに、融合体として発現させることを意図し、融合体を発現することができれば両者の間に更なるリンカーを形成するための配列有するポリヌクレオチドを搭載してもよい。さらに、「各ポリヌクレオチドを別々の4種類のベクターに搭載する」という設計が可能である。ガイドRNAの安定化の観点から、(a)および(b)のポリヌクレオチドは1種類の(同一の)ベクターに搭載することが好ましい。発現効率等の観点から、(a)および(b)のポリヌクレオチドを含むベクターと、(c)および(d)(および(e))のポリぺプチドを含むベクターと、(f)のポリぺプチドを含むベクターとは、別々の3種類のベクターに搭載する方法が用いられる。 In addition, the number of polynucleotides comprising a base sequence encoding RNA or protein incorporated in the same vector is as long as the function of the third generation artificial gene expression enhancing system can be exhibited in the host cell into which the expression vector is introduced. However, there is no particular limitation. For example, a design of “mounting the above-mentioned polynucleotides (a) to (f) in one (identical) vector” is possible. In addition, a design of “mounting the polynucleotides (a) to (e) on one type (the same) vector and mounting the polynucleotide (f) on another vector” is possible. However, when the polynucleotides (c) and (d) are continuously mounted on one (identical) vector and the polynucleotide (e) is included, the polynucleotides (d) and (e) are It is continuously mounted on one type of (identical) vector. In addition, “continuously” is intended to express as a fusion without expressing as a separate protein, and if the fusion can be expressed, a sequence for forming a further linker between the two You may mount the polynucleotide which has. Furthermore, a design that “each polynucleotide is mounted on four different vectors” is possible. From the viewpoint of stabilizing the guide RNA, the polynucleotides (a) and (b) are preferably mounted on one type (the same) vector. From the viewpoint of expression efficiency and the like, a vector containing the polynucleotides (a) and (b), a vector containing the polypeptides (c) and (d) (and (e)), and a polypeptide (f) For the vector containing a peptide, a method of loading on three different types of vectors is used.
その他、発現量を調節するなどの目的のために、同一のベクター中に、同じRNAまたはタンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドを複数搭載してもよい。例えば、「上記(a)のポリヌクレオチドを1種類の(同一の)ベクター内の2箇所に配置する」という設計が可能である。 In addition, for the purpose of adjusting the expression level, a plurality of polynucleotides comprising base sequences encoding the same RNA or protein may be mounted in the same vector. For example, it is possible to design such that “the polynucleotide (a) is arranged in two places in one (identical) vector”.
なお、上記したポリペプチドのベクターへの搭載方法は、あくまでも例示であり、目的等に応じて、当業者により適宜設計・変更され得る。 Note that the above-described method for mounting a polypeptide on a vector is merely an example, and can be appropriately designed and changed by those skilled in the art according to the purpose and the like.
上述した、本発明の一実施形態に係る組成物に含まれる発現ベクターは、公知の手法によって作製することができる。このような手法としては、ベクターを作製用のキットに付属する実施マニュアルに記載の手法に加え、種々の手引書に記載の手法が挙げられる。 The expression vector contained in the composition according to one embodiment of the present invention described above can be prepared by a known technique. Examples of such methods include the methods described in various manuals in addition to the methods described in the implementation manual attached to the kit for preparing the vector.
〔1−3 RNAおよびタンパク質〕
本発明の一実施形態に係る組成物は、(A’)標的遺伝子に第1の領域で特異的に結合するガイドRNA、(B’)Casタンパク質、(C’)上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドとの融合体、および(D’)複数の上記第1のエフェクタータンパク質、を含む。
[1-3 RNA and protein]
The composition according to an embodiment of the present invention includes (A ′) a guide RNA that specifically binds to a target gene in a first region, (B ′) a Cas protein, (C ′) a second of the above guide RNA. A fusion of a protein that binds to a region and a peptide that serves as a tag for binding a plurality of first effector proteins, and (D ′) a plurality of the first effector proteins.
本発明の一実施形態に係る組成物は、上記〔1−1〕に記載のポリヌクレオチドによりコードされるRNAおよびタンパク質を含むものであってもよい。 The composition which concerns on one Embodiment of this invention may contain RNA and protein which are encoded by the polynucleotide as described in said [1-1].
〔2.標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するためのキット〕
本発明の一実施形態に係る標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するためのキット(以下、適宜「本発明の一施形態に係るキット」と称する。)は、(A)標的遺伝子に、第1の領域で特異的に結合するガイドRNAをコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、(B)Casタンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、(C)上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドとの融合体をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、および(D)上記第1のエフェクタータンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、を備える。
[2. Kit for collecting effector protein in target gene]
A kit for accumulating an effector protein in a target gene according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “kit according to an embodiment of the present invention” as appropriate) includes (A) a first A polynucleotide comprising a base sequence encoding a guide RNA that specifically binds in a region or an expression vector comprising the polynucleotide; (B) a polynucleotide comprising a base sequence encoding a Cas protein or an expression vector comprising the polynucleotide; (C) a polynucleotide comprising a base sequence encoding a fusion of a protein that binds to the second region of the guide RNA and a peptide that serves as a tag for binding a plurality of first effector proteins, or the polynucleotide An expression vector, and (D) the first effector protein Comprising an expression vector comprising the polynucleotide or the polynucleotide consisting of the nucleotide sequence over de.
本態様において、〔1.標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物〕で説明した事項は、同じ説明を繰り返さない。 In this embodiment, [1. Items described in “Composition for Accumulating Effector Protein in Target Gene]” will not be repeated.
本発明の一実施形態に係る「キット」とは、特定の材料を内包する容器(例えば、ボトル、プレート、チューブ、ディッシュ等)を備えた包装物が意図される。本発明の一実施形態に係るキットは、そこに含まれる各々の材料が独立して存在している形態であってもよく、複数の材料が混在している形態(例えば、組成物の形態)であってもよい。キットは、各材料を使用するための指示書を備えていることが好ましい。 A “kit” according to an embodiment of the present invention is intended to be a package including a container (for example, a bottle, a plate, a tube, a dish, or the like) containing a specific material. The kit according to one embodiment of the present invention may be in a form in which each material contained therein is present independently, or a form in which a plurality of materials are mixed (for example, in the form of a composition). It may be. The kit preferably includes instructions for using each material.
〔3.標的遺伝子にエフェクタータンパク質が集積した細胞および哺乳動物(ヒトを除く)の製造方法〕
本発明の一実施形態に係る標的遺伝子にエフェクタータンパク質が集積した細胞の製造方法は、上述した組成物、上述したキットが備えるポリヌクレオチド、または、上述したキットが備える発現ベクターを、インビトロで細胞へ導入する工程を含む。また、本発明の一実施形態に係る標的遺伝子にエフェクタータンパク質が集積した哺乳動物(ただしヒトを除く)の製造方法は、上述した組成物、上述したキットが備えるポリヌクレオチド、または、上述したキットが備える発現ベクターを、哺乳動物(ただしヒトを除く)へ導入する工程を含む。
[3. Method for producing cells and mammals (excluding humans) in which effector proteins are accumulated in the target gene]
According to one embodiment of the present invention, a method for producing a cell in which an effector protein is accumulated in a target gene includes the above-described composition, the polynucleotide provided in the above-described kit, or the expression vector provided in the above-described kit. Including the step of introducing. In addition, the method for producing a mammal (excluding humans) in which an effector protein is accumulated in a target gene according to an embodiment of the present invention includes the above-described composition, the polynucleotide provided in the above-described kit, or the above-described kit. A step of introducing the provided expression vector into a mammal (excluding humans).
本発明の一実施形態に係る製造方法により得られた細胞または哺乳動物は、当該細胞内または哺乳動物体内で標的遺伝子にエフェクタータンパク質が集積した結果、当該標的遺伝子の発現等が改変/修飾されている。すなわち、本発明の一実施形態において、エフェクタータンパク質を目的に応じて選択することにより、標的遺伝子の発現等を、適宜、改変/修飾することができる。なお、エフェクタータンパク質については、上述した通りである。 The cell or mammal obtained by the production method according to one embodiment of the present invention has a modified or modified expression or the like of the target gene as a result of accumulation of the effector protein in the target gene within the cell or mammal. Yes. That is, in one embodiment of the present invention, the expression of the target gene and the like can be appropriately modified / modified by selecting an effector protein according to the purpose. The effector protein is as described above.
本態様において、〔1.標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物〕で説明した事項は、同じ説明を繰り返さない。 In this embodiment, [1. Items described in “Composition for Accumulating Effector Protein in Target Gene]” will not be repeated.
〔3−1.標的遺伝子にエフェクタータンパク質が集積した細胞の製造方法〕
本発明の一実施形態に係る細胞は、特に限定されず、例えば、細菌、酵母、昆虫、動物、植物等の細胞が挙げられる。本発明の一実施形態に係る細胞は、好ましくは動物細胞であり、より好ましくは哺乳動物細胞であり、特に好ましくはヒト細胞である。
[3-1. Method for producing cells in which effector protein is accumulated in target gene]
The cell which concerns on one Embodiment of this invention is not specifically limited, For example, cells, such as bacteria, yeast, an insect, an animal, a plant, are mentioned. The cell according to one embodiment of the present invention is preferably an animal cell, more preferably a mammalian cell, and particularly preferably a human cell.
本発明の一実施形態に係る組成物、ポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクターを細胞に導入する方法は、特に限定されない。例えば、電気穿孔法、リン酸カルシウム法、リポソーム法、DEAEデキストラン法、マイクロインジェクション法、カチオン性脂質媒介トランスフェクション、エレクトロポレーション、形質導入、ウイルベクターを用いた感染などの方法が挙げられる。このような方法は、[Leonard G. Davis et al., "Basic methods in molecular biology", New York: Elsevier, 1986]など、多くの標準的研究室マニュアルに記載されている。また、導入する細胞の種類により、適宜、導入方法を選択可能である。 The method for introducing a composition, a polynucleotide or an expression vector containing the polynucleotide according to one embodiment of the present invention into a cell is not particularly limited. For example, electroporation method, calcium phosphate method, liposome method, DEAE dextran method, microinjection method, cationic lipid-mediated transfection, electroporation, transduction, infection using virus vector, and the like. Such methods are described in many standard laboratory manuals such as [Leonard G. Davis et al., “Basic methods in molecular biology”, New York: Elsevier, 1986]. Moreover, the introduction method can be appropriately selected depending on the type of cells to be introduced.
本発明の一実施形態において、上記ポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクターの細胞への導入は、インビトロで行われる工程である。この場合、上述した導入方法の中では、エレクトロポレーション、カチオン性脂質媒介トランスフェクション、ウイルスベクターを用いた感染を採用することが好ましい。 In one embodiment of the present invention, introduction of the polynucleotide or an expression vector containing the polynucleotide into a cell is a step performed in vitro. In this case, among the introduction methods described above, it is preferable to employ electroporation, cationic lipid-mediated transfection, and infection using a viral vector.
本発明の一実施形態に係るガイドRNA、Casタンパク質、上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドとの融合体、および複数の上記第1のエフェクタータンパク質を、細胞に導入する方法は、特に限定されない。例えば、エレクトロポレーション、カチオン性脂質媒介トランスフェクションなどが挙げられる。 A fusion of a guide RNA according to an embodiment of the present invention, a Cas protein, a protein that binds to the second region of the guide RNA, and a peptide that serves as a tag for binding a plurality of first effector proteins, and a plurality The method for introducing the first effector protein is not particularly limited. Examples include electroporation and cationic lipid mediated transfection.
〔3−2.標的遺伝子にエフェクタータンパク質が集積した哺乳動物(ヒトを除く)の製造方法〕
本発明の一実施形態に係る組成物、ポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、またはガイドRNA、Casタンパク質、上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドとの融合体、および複数の上記第1のエフェクタータンパク質を哺乳動物(ヒトを除く)に導入する方法は、〔3−1〕に記載した通りである。
[3-2. Method for producing mammals (except humans) in which effector proteins are accumulated in the target gene]
A composition according to an embodiment of the present invention, a polynucleotide or an expression vector containing the polynucleotide, or a guide RNA, a Cas protein, a protein that binds to the second region of the guide RNA, and a plurality of first effector proteins A method of introducing a fusion with a peptide serving as a tag for binding and a plurality of the first effector proteins into mammals (excluding humans) is as described in [3-1].
〔4.第3世代のシステムを用いた疾患の処置方法〕
本発明の別の一実施形態において、本発明の一実施形態に係る組成物、ポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを対象に投与することを含む、当該対象の疾患の処置方法を提供する。上記組成物、ポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを対象に投与することにより、当該対象の体内で標的遺伝子にエフェクタータンパク質の集積が生じ、その結果、当該対象の疾患を処置することができる。
[4. Disease Treatment Method Using Third Generation System]
In another embodiment of the present invention, there is provided a method for treating a disease in a subject, comprising administering the composition, polynucleotide or polynucleotide according to one embodiment of the present invention to the subject. By administering the composition, the polynucleotide or the polynucleotide to a subject, the effector protein is accumulated in the target gene in the subject, and as a result, the disease of the subject can be treated.
本発明の一実施形態において「処置」とは、処置を必要とする対象に対して処置効果をもたらす行為を意味する。処置効果とは、予防効果および治療効果を包含する概念であり得る。 In one embodiment of the present invention, “treatment” means an action that produces a treatment effect on a subject in need of treatment. The treatment effect may be a concept including a prophylactic effect and a therapeutic effect.
本発明の一実施形態において、処置の対象となる疾患は、第3世代のシステムにより遺伝子発現が増強した結果、処置効果が生じる疾患であれば特に限定されない。処置の対象となる疾患は、例えば、癌、神経疾患、糖尿病等が挙げられる。例えば、処置の対象となる疾患が癌の場合には、細胞接着に関与するE−Cadherin(CDH1遺伝子によりコード)を標的としてその発現を増強することにより、癌化した細胞の移動および浸潤を防ぐことができる。 In one embodiment of the present invention, the disease to be treated is not particularly limited as long as the disease produces a treatment effect as a result of enhanced gene expression by the third generation system. Examples of the disease to be treated include cancer, neurological disease, diabetes and the like. For example, when the disease to be treated is cancer, E-Cadherin (encoded by CDH1 gene) involved in cell adhesion is targeted and its expression is enhanced to prevent migration and invasion of cancerous cells. be able to.
本発明の一実施形態において、上記組成物、ポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドの対象への投与は、遺伝子治療等の分野で用いられる任意の方法が使用できる。 In one embodiment of the present invention, any method used in the field of gene therapy or the like can be used to administer the composition, polynucleotide or the polynucleotide to a subject.
本発明の一実施形態において、処置の対象となる疾患は、特に限定されないが、例えば、哺乳動物、好ましくは、ヒトである。 In one embodiment of the present invention, the disease to be treated is not particularly limited, and is, for example, a mammal, preferably a human.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
以下、本発明の第3世代のシステムの一例として、エフェクタータンパク質として転写活性化因子を用いた第3世代の人工遺伝子発現増強システムの実施例を説明するが、本発明はこれに限定されない。すなわち、上述したように、エフェクタータンパク質は目的に応じて選択可能であるため、標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する機能を有する第3世代のシステムであれば、遺伝子発現増強効果以外の目的の効果を示す第3世代のシステムも本発明の技術範囲に含まれる。 Hereinafter, as an example of the third generation system of the present invention, an embodiment of a third generation artificial gene expression enhancing system using a transcriptional activator as an effector protein will be described, but the present invention is not limited thereto. That is, as described above, since the effector protein can be selected according to the purpose, if it is a third generation system having a function of accumulating the effector protein in the target gene, the effect other than the gene expression enhancing effect can be obtained. The third generation system shown is also within the scope of the present invention.
[1 細胞の培養に関する基本操作]
[1.1 細胞の培養]
本実施例では、MIA−PaCa2細胞、HEK293T細胞およびHCT116細胞を使用した。培養細胞は、37℃、5%CO2の条件下で培養した。e−Myco(商標) Mycoplasma PCR Detection Kit(iNtRON Biotechnology製)を用いて、培養中の細胞がマイコプラズマに汚染されていないことを試験した。さらに、STR分析(TaKaRaによる受託解析)により、細胞株の認証を行った。
[1 Basic operation for cell culture]
[1.1 Cell culture]
In this example, MIA-PaCa2 cells, HEK293T cells and HCT116 cells were used. The cultured cells were cultured under conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 . The e-Myco ™ Mycoplasma PCR Detection Kit (from iNtRON Biotechnology) was used to test that cells in culture were not contaminated with mycoplasma. Furthermore, the cell line was authenticated by STR analysis (contract analysis by TaKaRa).
[1.1.1 完全培地の作製]
[1.1.1.1 MIA−PaCa2細胞用の完全培地の作製]
培地の総体積に対して、L−グルタミンおよびフェノールレッドを含むD−MEM(Dulbecco’s Modified Eagle Medium)(High Glucose)(Wako製)が86.5体積%、FBS(ウシ胎児血清、Thermo Fisher Scientific製)が10体積%、Horse Serum(馬血清、Thermo Fisher Scientific製)が2.5体積%、ST−PN(ペニシリン−ストレプトマイシン、Wako製)が1体積%となるように混合して、MIA−PaCa2細胞用の完全培地を作製した。
[1.1.1 Preparation of complete medium]
[1.1.1.1 Preparation of complete medium for MIA-PaCa2 cells]
D-MEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium) (High Glucose) (Wako) containing L-glutamine and phenol red is 86.5% by volume, FBS (fetal bovine serum, Thermo Fisher) with respect to the total volume of the medium. (Scientific) was mixed with 10% by volume, Horse Serum (horse serum, manufactured by Thermo Fisher Scientific) was 2.5% by volume, and ST-PN (penicillin-streptomycin, manufactured by Wako) was 1% by volume. -Complete medium for PaCa2 cells was made.
[1.1.1.2 HEK293T細胞およびHCT116細胞用の完全培地の作製]
培地の総体積に対して、D−MEM(High Glucose)が88体積%、FBSが10体積%、NEAA(非必須アミノ酸、Thermo Fisher Scientific製)が1体積%、ST−PNが1体積%となるように混合して、HEK293T細胞およびHCT116細胞用の完全培地を作製した。
[1.1.1.2 Preparation of complete medium for HEK293T cells and HCT116 cells]
D-MEM (High Glucose) is 88% by volume, FBS is 10% by volume, NEAA (non-essential amino acid, manufactured by Thermo Fisher Scientific) is 1% by volume, and ST-PN is 1% by volume with respect to the total volume of the medium. To prepare a complete medium for HEK293T cells and HCT116 cells.
[1.1.2 細胞の継代]
[1.1.2.1 MIA−PaCa2細胞およびHCT116細胞の継代]
培養中の培地をアスピレータ―で吸引し、0.25%トリプシンを含むEDTA−PBS(−)を3ml加えた。37℃、5%CO2インキュベータに入れ、3〜4分間反応させた。完全培地を9ml加え、液を電動ピペッターで吸ってディッシュの底に吹きつけることを繰り返し、細胞を剥がした。剥がした細胞の懸濁液を電動ピペッターで吸い、ピペットの先をディッシュの底に軽く当てて吹き出すことを繰り返して細胞の塊を細かくした。懸濁液を50mlチューブに入れ、20℃、1,000rpmで3分間遠心した。上清をアスピレータで吸引し、完全培地を10ml加えて懸濁した。細胞懸濁液の一部を、あらかじめ完全培地を計12mlになるように入れた新しいディッシュに移した。移す量は、次の継代を翌日行う場合は3ml、2日後に行う場合は1.5ml、3日後に行う場合は700μlを目安とし、細胞の増殖の度合いによって調整した。細胞が均一になるように振盪し、37℃、5%CO2インキュベータで培養した。
[1.1.2 Cell passage]
[1.1.2.1 Passage of MIA-PaCa2 cells and HCT116 cells]
The medium during culture was sucked with an aspirator, and 3 ml of EDTA-PBS (−) containing 0.25% trypsin was added. It was placed in a 37 ° C., 5% CO 2 incubator and allowed to react for 3-4 minutes. 9 ml of complete medium was added, the solution was sucked with an electric pipettor and sprayed onto the bottom of the dish repeatedly to peel off the cells. The detached cell suspension was sucked with an electric pipetter, and the tip of the pipette was lightly applied to the bottom of the dish and blown out repeatedly to make the cell clumps fine. The suspension was placed in a 50 ml tube and centrifuged at 1,000 rpm for 3 minutes at 20 ° C. The supernatant was aspirated with an aspirator, and 10 ml of complete medium was added and suspended. A portion of the cell suspension was transferred to a new dish containing a total of 12 ml of complete medium in advance. The amount transferred was 3 ml when the next passage was performed the next day, 1.5 ml when the second passage was performed, and 700 μl when the passage was performed three days later, and was adjusted according to the degree of cell proliferation. The cells were shaken to be uniform and cultured in a 37 ° C., 5% CO 2 incubator.
[1.1.2.2 HEK293T細胞の継代]
培養中の培地を電動ピペッターで吸い、ディッシュの底に吹きつけることを繰り返して細胞を剥がした。剥がした細胞の懸濁液を電動ピペッターで吸い、ピペットの先をディッシュの底に軽く当てて吹き出すことを繰り返して細胞の塊を細かくした。細胞懸濁液の一部を、あらかじめ完全培地を計12mlになるように入れた新しいディッシュに移した。移す量は、次の継代を翌日行う場合は3.6ml、2日後に行う場合は1.2ml、3日後に行う場合は500μlを目安とし、細胞の増殖の度合いによって調整した。細胞が均一になるように振盪し、37℃、5%CO2インキュベータで培養した。なお、細胞数を計測する必要がある場合は、MIA−PaCa2の継代と同様の操作で行ったが、トリプシンの処理時間は1分間とした。
[1.1.2.2 Passage of HEK293T cells]
The medium during culture was sucked with an electric pipettor and sprayed on the bottom of the dish to peel off the cells. The detached cell suspension was sucked with an electric pipetter, and the tip of the pipette was lightly applied to the bottom of the dish and blown out repeatedly to make the cell clumps fine. A portion of the cell suspension was transferred to a new dish containing a total of 12 ml of complete medium in advance. The amount transferred was 3.6 ml when the next passage was performed the next day, 1.2 ml when the next passage was performed 2 days later, and 500 μl when the passage was performed 3 days later, and was adjusted according to the degree of cell proliferation. The cells were shaken to be uniform and cultured in a 37 ° C., 5% CO 2 incubator. In addition, when it was necessary to count the number of cells, it was performed by the same operation as the passage of MIA-PaCa2, but the treatment time of trypsin was 1 minute.
[1.2 リポフェクションによる、培養細胞へのプラスミドの導入]
96ウェルプレートの使用するウェルに、何も加えていないD−MEM(以下、「無血清D−MEM」と称する)を25μl入れた。導入するプラスミド混合液を全量が6μlになるようにあらかじめ調整しておき、無血清D−MEMに加えた。1ウェルあたり、25μlの無血清D−MEMと0.7μlのLipofectamine(商標)LTX(Thermo Fisher Scientific製)とを混合したものを25μl加え、室温で30分間静置した。この間に、継代操作の項目に記載した手法で細胞の懸濁液を作製し、細胞計測スライドに10μlアプライしてCell counter(LUNA製)で細胞の濃度を測定した。細胞が目的の濃度になるように、懸濁液と完全培地を混合した。静置終了後、濃度を調製した懸濁液を各ウェルに100μlずつ加え、37℃、5%CO2インキュベータで培養した。
[1.2 Introduction of plasmid into cultured cells by lipofection]
25 μl of D-MEM to which nothing was added (hereinafter referred to as “serum-free D-MEM”) was placed in a well used in a 96-well plate. The plasmid mixture to be introduced was adjusted in advance to a total volume of 6 μl and added to serum-free D-MEM. 25 μl of a mixture of 25 μl of serum-free D-MEM and 0.7 μl of Lipofectamine ™ LTX (Thermo Fisher Scientific) was added per well and allowed to stand at room temperature for 30 minutes. During this time, a cell suspension was prepared by the technique described in the subculturing procedure, 10 μl was applied to the cell measurement slide, and the cell concentration was measured with a cell counter (manufactured by LUNA). The suspension and complete medium were mixed so that the cells had the desired concentration. After completion of the standing, 100 μl of the suspension of which the concentration was adjusted was added to each well and cultured in a 37 ° C., 5% CO 2 incubator.
[2 プラスミド構築に関する基本操作]
[2.1 PCR増幅]
[2.1.1 PrimeSTAR(登録商標)Max(TaKaRa製)を用いたPCR]
テンプレート溶液0.2μl、2×PrimeSTAR(登録商標) Max Premix(TaKaRa製)5.0μl、10μMフォワードおよびリバースプライマー各0.5μl、オートクレーブしたMilli−Q水(以下、「滅菌水」と称する)3.8μlを混合した。サーマルサイクラーを用いて、94℃で2分間のプレヒートの後、98℃で10秒間の熱変性、適切な温度で5秒間のアニーリング、72℃で1kbあたり5秒間に予備時間として30秒間を加えた時間の伸長反応、を25〜35サイクル行った後、72℃で2分間のポストヒートを経て、4℃で保存した。
[2 Basic operations for plasmid construction]
[2.1 PCR amplification]
[2.1.1 PCR using PrimeSTAR (registered trademark) Max (manufactured by TaKaRa)]
0.2 μl of template solution, 2 × PrimeSTAR (registered trademark) Max Premix (manufactured by TaKaRa) 5.0 μl, 10 μM forward and reverse primers 0.5 μl each, autoclaved Milli-Q water (hereinafter referred to as “sterile water”) 3 8 μl was mixed. Using a thermal cycler, after preheating at 94 ° C. for 2 minutes, heat denaturation at 98 ° C. for 10 seconds, annealing at an appropriate temperature for 5 seconds, and adding 72 seconds at 72 ° C. for 5 seconds per 1 kb After performing a time extension reaction for 25 to 35 cycles, it was post-heated at 72 ° C. for 2 minutes and stored at 4 ° C.
[2.1.2 PrimeSTAR(登録商標)GXL(TaKaRa製)を用いたPCR]
テンプレート溶液1.0μl、PrimeSTAR(登録商標)GXL DNA Polymerase(TaKaRa製)0.2μl、2.5mM each dNTP Mix(TaKaRa製)0.8μl、10μMフォワードおよびリバースプライマー各0.3μl、滅菌水5.4μlを混合した。サーマルサイクラーを用いて、94℃で2分間のプレヒートの後、98℃で10秒間の熱変性、適切な温度で30秒間のアニーリング、68℃で1kbあたり20秒間に予備時間として30秒間を加えた時間の伸長反応、を25〜35サイクル行った後、72℃で2分間のポストヒートを経て、4℃で保存した。
[2.1.2 PCR using PrimeSTAR (registered trademark) GXL (TaKaRa)]
4. Template solution 1.0 μl, PrimeSTAR (registered trademark) GXL DNA Polymerase (TaKaRa) 0.2 μl, 2.5 mM each dNTP Mix (TaKaRa) 0.8 μl, 10 μM forward and reverse primers 0.3 μl, sterile water 5. 4 μl was mixed. Using a thermal cycler, after preheating at 94 ° C. for 2 minutes, heat denaturation at 98 ° C. for 10 seconds, annealing at an appropriate temperature for 30 seconds, and 68 seconds at 20 ° C. per 1 kb for 30 seconds. After performing a time extension reaction for 25 to 35 cycles, it was post-heated at 72 ° C. for 2 minutes and stored at 4 ° C.
[2.1.3 KOD FX Neo(東洋紡製)を用いたPCR]
テンプレート溶液1.0μl、KOD FX Neo(東洋紡製)0.2μl、KOD FX Neoのための2×PCR Buffer(東洋紡製)5.0μl、2mM各dNTP Mix2.0μl、10μMフォワードおよびリバースプライマー各0.3μl、滅菌水1.2μlを混合した。サーマルサイクラーを用いて、94℃で2分間のプレヒートの後、98℃で10秒間の熱変性、適切な温度で30秒間のアニーリング、68℃で1kbあたり30秒間に予備時間として30秒間を加えた時間の伸長反応、を25〜35サイクル行った後、4℃で保存した。
[2.1.3 PCR using KOD FX Neo (Toyobo)]
Template solution 1.0 μl, KOD FX Neo (Toyobo) 0.2 μl, 2 × PCR Buffer (Toyobo) 5.0 μl for KOD FX Neo, 2 mM each dNTP Mix 2.0 μl, 10 μM forward and reverse primer 0. 3 μl and 1.2 μl of sterile water were mixed. Using a thermal cycler, after preheating at 94 ° C. for 2 minutes, heat denaturation at 98 ° C. for 10 seconds, annealing at an appropriate temperature for 30 seconds, and 30 seconds per 68 kb at 68 ° C. as a preliminary time was added. The time extension reaction was performed for 25 to 35 cycles and then stored at 4 ° C.
[2.2 制限酵素処理]
DNA溶液(プラスミドの場合は400ng)、制限酵素原液0.3μl、10×バッファー1.0μl、必要であれば10×BSA1.0μl、全量10μlとなるように滅菌水を混合し、37℃インキュベータで(制限酵素としてBssHIIを用いる場合はサーマルサイクラーまたはハイブリオーブンを用いて50℃で)、1時間〜一晩、インキュベートした。必要な場合は、反応後の液にrAPid Alkaline Phosphatase(Roche Life Science製)0.5μlを加え、37℃でさらに1時間インキュベートした。
[2.2 Restriction enzyme treatment]
Mix DNA solution (400 ng for plasmid), restriction enzyme stock 0.3 μl, 10 × buffer 1.0 μl, if necessary 10 × BSA 1.0 μl, and sterilized water to make a total volume of 10 μl, and in a 37 ° C. incubator (When using BssHII as a restriction enzyme, it was incubated at 50 ° C. using a thermal cycler or a hybrid oven) for 1 hour to overnight. If necessary, 0.5 μl of rAPid Alkaline Phosphatase (Roche Life Science) was added to the solution after the reaction, and the mixture was further incubated at 37 ° C. for 1 hour.
[2.3 アガロースゲル電気泳動]
電子レンジで加熱しながら、1×TAEバッファーに1〜3%(w/v)のAgarose S(ニッポンジーン製)を溶解させ、ゲルメーカーに流し込み、コームを挿入した。室温で30分間程度静置してゲルを固め、泳動槽に固めたゲルと1×TAEバッファーを入れた。サンプル溶液およびDNAサイズマーカーにローディングバッファーを終濃度が1×以上になる量加えてウェルにアプライし、後にゲルからDNAを抽出する必要がある場合は50Vで1時間程度、ない場合は100Vで30分間程度泳動した。タッパーにゲルが浸る程度の脱イオン水を張って臭化エチジウムを2μl加え、泳動を終えたゲルを入れて20分間程度振盪した。ゲルをUVトランスイルミネータで撮影してバンドを確認し、DNA抽出が必要な場合は目的のバンドを剃刀で切り出した。
[2.3 Agarose gel electrophoresis]
While heating in a microwave oven, 1 to 3% (w / v) Agarose S (manufactured by Nippon Gene) was dissolved in 1 × TAE buffer, poured into a gel maker, and a comb was inserted. The gel was solidified by standing at room temperature for about 30 minutes, and the solidified gel and 1 × TAE buffer were placed in the electrophoresis tank. If it is necessary to add the loading buffer to the sample solution and DNA size marker so that the final concentration is 1 × or more and apply to the well, and then DNA needs to be extracted from the gel, 50 V for about 1 hour, otherwise 100 V for 30 Electrophoresis was performed for about a minute. 2 μl of ethidium bromide was added with deionized water so that the gel soaked in the tapper, and the gel after electrophoresis was added and shaken for about 20 minutes. The gel was photographed with a UV transilluminator to confirm the band. When DNA extraction was necessary, the target band was cut out with a razor.
[2.4 ゲル片からのDNAの抽出]
[2.4.1 NucleoSpin(登録商標)Gel and PCR Clean−up(TaKaRa製)を用いた方法]
切り出したアガロースゲルの質量を測定し、ゲル片100mgあたり200μlのBuffer NTI(TaKaRa製)を加えた。切り出したサンプルが複数ある場合は、加えるBuffer NTI(TaKaRa製)の量を最も重いゲル片に合わせた。2〜3分間おきにボルテックスしながら、ヒートブロックを用いて50℃で10分間インキュベートし、ゲル片を溶解させた。カラム(NucleoSpin(登録商標)Gel and PCR Clean−up Column、TaKaRa製)を2mlのコレクションチューブにセットし、ゲル片の溶液をアプライした。20℃、11,000×gで30秒間遠心し、濾液を捨てた。Wash Buffer NT3(TaKaRa製)700μlをカラムにアプライし、20℃、11,000×gで30秒間遠心し、濾液を捨てた。カラムに何もアプライせずに20℃、11,000×gで30秒間遠心してメンブレンを乾燥させ、濾液を捨てた。カラムを回収用の新しい1.5mlチューブに移し、滅菌水15μlをアプライした。室温で1分間インキュベートし、20℃、11,000×gで30秒間遠心した。濾液をカラムの上に戻し、20℃、11,000×gで30秒間遠心した。濾液を−20℃で保存した。
[2.4 Extraction of DNA from gel pieces]
[2.4.1 Method Using NucleoSpin (registered trademark) Gel and PCR Clean-up (TaKaRa)]
The mass of the cut-out agarose gel was measured, and 200 μl of Buffer NTI (manufactured by TaKaRa) was added per 100 mg of the gel piece. When there were a plurality of cut out samples, the amount of Buffer NTI (manufactured by TaKaRa) added was adjusted to the heaviest gel piece. While vortexing every 2-3 minutes, the gel pieces were dissolved by incubating at 50 ° C. for 10 minutes using a heat block. A column (NucleoSpin (registered trademark) Gel and PCR Clean-up Column, manufactured by TaKaRa) was set in a 2 ml collection tube, and the gel piece solution was applied. Centrifugation was performed at 11,000 × g for 30 seconds at 20 ° C., and the filtrate was discarded. 700 μl of Wash Buffer NT3 (TaKaRa) was applied to the column, centrifuged at 11,000 × g for 30 seconds at 20 ° C., and the filtrate was discarded. Without applying anything to the column, the membrane was dried by centrifugation at 11,000 × g for 30 seconds at 20 ° C., and the filtrate was discarded. The column was transferred to a new 1.5 ml tube for collection and 15 μl of sterile water was applied. The mixture was incubated at room temperature for 1 minute and centrifuged at 11,000 × g for 30 seconds at 20 ° C. The filtrate was returned onto the column and centrifuged at 11,000 × g for 30 seconds at 20 ° C. The filtrate was stored at -20 ° C.
[2.4.2 Wizzard(登録商標)SV Gel and PCR Clean−Up System(Promega製)を用いた方法]
切り出したアガロースゲルの質量を測定し、ゲル片100mgあたり100μlのMembrane Binding Soultion(Promega製)を加えた。切り出したサンプルが複数ある場合は、加えるMembrane Binding Soultionの体積を最も重いゲル片に合わせた。2〜3分間おきにボルテックスしながら、ヒートブロックを用いて55℃で10分間インキュベートし、ゲル片を溶解させた。カラム(SV Column、Promega製)をコレクションチューブにセットし、ゲル片の溶液をアプライした。室温で5分間インキュベートし、4℃、13,000rpmで1分間遠心して濾液を捨てた。Membrane Wash Soultion(EtOH中)700μlをカラムにアプライし、4℃、13,000rpmで1分間遠心して濾液を捨てた。Membrane Wash Soultion(EtOH中)500μlをカラムにアプライし、4℃、13,000rpmで1分間遠心して濾液を捨てた。カラムを回収用の新しい1.5mlチューブに移し、滅菌水15μlをカラムにアプライして室温で1分間インキュベートした。4℃、13,000rpmで1分間遠心した。濾液をカラムに戻し、4℃、13,000rpmで1分間遠心した。濾液を−20℃で保存した。
[2.4.2 Method Using Wizard (registered trademark) SV Gel and PCR Clean-Up System (Promega)]
The mass of the cut-out agarose gel was measured, and 100 μl of Membrane Binding Solution (manufactured by Promega) was added per 100 mg of the gel piece. When there were a plurality of cut out samples, the volume of the added membrane binding solution was adjusted to the heaviest gel piece. The gel pieces were dissolved by incubating at 55 ° C. for 10 minutes using a heat block while vortexing every 2 to 3 minutes. A column (SV Column, manufactured by Promega) was set in a collection tube, and a solution of gel pieces was applied. The mixture was incubated at room temperature for 5 minutes, centrifuged at 13,000 rpm at 4 ° C. for 1 minute, and the filtrate was discarded. 700 μl of Membrane Wash Solution (in EtOH) was applied to the column, centrifuged at 13,000 rpm at 4 ° C. for 1 minute, and the filtrate was discarded. 500 μl of Membrane Wash Solution (in EtOH) was applied to the column, centrifuged at 13,000 rpm for 1 minute at 4 ° C., and the filtrate was discarded. The column was transferred to a new 1.5 ml tube for collection, 15 μl of sterile water was applied to the column and incubated at room temperature for 1 minute. Centrifugation was performed at 4 ° C. and 13,000 rpm for 1 minute. The filtrate was returned to the column and centrifuged at 13,000 rpm for 1 minute at 4 ° C. The filtrate was stored at -20 ° C.
[2.5 In−Fusion(登録商標)反応による線状DNAの連結]
ゲルから抽出したベクター側のDNA溶液およびインサート側のDNA溶液をIn−Fusion(登録商標)反応させた。反応液の組成は5×In−Fusion(登録商標)Mix(TaKaRa製)0.4μl、ベクター側のDNA溶液0.8μl、インサート側のDNA溶液0.8μlを基本としたが、コロニーの形成が少なく再度行う場合は、スケールを大きくしたりインサート側のDNA溶液の割合を大きくしたりした。サーマルサイクラーまたは恒温槽を用いて、50℃で15分間インキュベートした。
[2.5 Ligation of linear DNA by In-Fusion (registered trademark) reaction]
The DNA solution on the vector side and the DNA solution on the insert side extracted from the gel were subjected to In-Fusion (registered trademark) reaction. The composition of the reaction solution was basically 5 × In-Fusion (registered trademark) Mix (manufactured by TaKaRa) 0.4 μl, vector-side DNA solution 0.8 μl, and insert-side DNA solution 0.8 μl. When it was performed again less, the scale was increased or the proportion of the DNA solution on the insert side was increased. Incubation was performed at 50 ° C. for 15 minutes using a thermal cycler or a thermostatic bath.
[2.6 ライゲーション反応による線状DNAの連結]
アガロースゲルから抽出したベクター側のDNA(末端を脱リン酸化済み)溶液0.4μl、インサート側のDNA溶液0.6μl、2×Ligation Mix(NIPPON GENE製)1.0μlを混合し、16℃インキュベータで1時間インキュベートした。
[2.6 Ligation of linear DNA by ligation reaction]
A vector-side DNA (end-dephosphorylated) solution 0.4 μl extracted from an agarose gel, an insert-side DNA solution 0.6 μl, 2 × Ligation Mix (manufactured by NIPPON GENE) 1.0 μl are mixed, and a 16 ° C. incubator is mixed. And incubated for 1 hour.
[2.7 大腸菌へ形質転換]
1.5 mlチューブ内で、サンプル溶液と10倍量以上のコンピテントセル(XL10−Gold(Agilent Technologies製)またはStable Competent E.coli(New England Biolabs製))とを混合した。氷上で10分間以上静置し、ヒートブロックまたは恒温槽を用いて42℃で30秒間インキュベートし、2分間以上氷冷した。SOC回復培養を行う場合は、菌液にSOC培地を400μl〜1ml加え、1.5mlチューブごと50mlチューブに入れ、37℃で1時間以上振盪培養した。培養液を20℃、3,000rpmで5分間遠心し、上清を一部残して捨て、残りは懸濁した。サンプルがアンピシリン耐性遺伝子を持つ場合はアンピシリンを含むLBプレート(以下、「LB+アンピシリンプレート」と称する)に、スペクチノマイシン耐性遺伝子を持つ場合はスペクチノマイシンを含むLBプレート(以下、「LB+スペクチノマイシンプレート」と称する)に菌液を塗り広げ、37℃インキュベータで14〜16時間培養した。
[2.7 Transformation into E. coli]
In a 1.5 ml tube, the sample solution was mixed with 10 times or more competent cells (XL10-Gold (Agilent Technologies) or Stable Competent E. coli (New England Biolabs)). The mixture was allowed to stand on ice for 10 minutes or more, incubated at 42 ° C. for 30 seconds using a heat block or a thermostatic bath, and ice-cooled for 2 minutes or more. When performing SOC recovery culture, 400 μl to 1 ml of SOC medium was added to the bacterial solution, and each 1.5 ml tube was placed in a 50 ml tube and cultured at 37 ° C. for 1 hour or more. The culture solution was centrifuged at 3,000 rpm for 5 minutes at 20 ° C., and a part of the supernatant was discarded and the rest was suspended. When the sample has an ampicillin resistance gene, the LB plate containing ampicillin (hereinafter referred to as “LB + ampicillin plate”), and when the sample has a spectinomycin resistance gene, the LB plate containing spectinomycin (hereinafter referred to as “LB + spectinoline”). The bacterial solution was spread on a “mycin plate” and cultured in a 37 ° C. incubator for 14 to 16 hours.
[2.8 コロニーPCR]
[2.8.1 KOD FX Neoを用いたコロニーPCR]
KOD FX Neo0.16μl、KOD FX Neoのための2×PCR Buffer4.0μl、2mM各dNTP Mix1.6μl、10μMフォワードおよびリバースプライマー各0.24μl、滅菌水1.76μlを混合して反応液を作製した。チップで大腸菌のコロニーをつつき、レプリカプレート(LB+アンピシリンプレート)に触れた後、チップを反応液にしばらく浸けておいた。1つのコロニーから複数のコロニーPCRを行う場合は、コロニーをつついたチップを一度5μlの滅菌水にしばらく浸けて置き、その液を2本のチップで触れ、それぞれのPCR反応液にしばらく浸けた。サーマルサイクラーを用いて、94℃で2分間のプレヒートの後、98℃で10秒間の熱変性、適切な温度で30秒間のアニーリング、68℃で1kbあたり30秒間に予備時間として30秒間を加えた時間の伸長反応、を27サイクル行った後、68℃で2分間のポストヒートを経て、4℃で保存した。産物の全量または一部をアガロースゲルで電気泳動し、目的の長さのバンドが出ていることを確認した。
[2.8 Colony PCR]
[2.8.1 Colony PCR using KOD FX Neo]
A reaction solution was prepared by mixing 0.16 μl of KOD FX Neo, 4.0 μl of 2 × PCR Buffer for KOD FX Neo, 1.6 μl of 2 mM each dNTP Mix, 0.24 μl each of 10 μM forward and reverse primers, and 1.76 μl of sterile water. . The colony of Escherichia coli was picked up with the chip, and after touching the replica plate (LB + ampicillin plate), the chip was immersed in the reaction solution for a while. When performing multiple colony PCR from one colony, the chip with the colony was once immersed in 5 μl of sterilized water for a while, touched with two chips, and immersed in each PCR reaction solution for a while. Using a thermal cycler, after preheating at 94 ° C. for 2 minutes, heat denaturation at 98 ° C. for 10 seconds, annealing at an appropriate temperature for 30 seconds, and 30 seconds per 68 kb at 68 ° C. as a preliminary time was added. After 27 cycles of time extension reaction, the mixture was post-heated at 68 ° C. for 2 minutes and stored at 4 ° C. The whole or part of the product was electrophoresed on an agarose gel, and it was confirmed that a band of the desired length appeared.
[2.8.2 SapphireAmp(登録商標)Fast PCR Master Mix(TaKaRa製)を用いたコロニーPCR]
2×SapphireAmp(登録商標)Fast PCR Master Mix(TaKaRa製)4.0μl、10μMフォワードおよびリバースプライマー各0.16μl、滅菌水3.68μlを混合した。KOD FX Neoを用いる場合と同様の操作で、大腸菌のコロニーを添加し、レプリカプレートでクローンを生育させた。サーマルサイクラーを用いて、94℃で2分間のプレヒートの後、98℃で10秒間の熱変性、60〜66℃(プライマーにより異なる)で5秒間のアニーリング、72℃での1kbあたり10秒間に予備時間として30秒間を加えた時間の伸長反応、を27サイクル行った後、72℃で2分間のポストヒートを経て、4℃で保存した。産物の全量または一部をアガロースゲルで電気泳動し、目的の長さのバンドが出ていることを確認した。
[2.8.2 Colony PCR using SapphireAmp (registered trademark) Fast PCR Master Mix (TaKaRa)]
2 × SapphireAmp (registered trademark) Fast PCR Master Mix (manufactured by TaKaRa) 4.0 μl, 10 μM forward and reverse primers 0.16 μl each, and sterile water 3.68 μl were mixed. In the same manner as in the case of using KOD FX Neo, colonies of E. coli were added and clones were grown on replica plates. Using a thermal cycler, after preheating at 94 ° C for 2 minutes, heat denaturation at 98 ° C for 10 seconds, annealing at 60-66 ° C (depending on the primer), 5 seconds, preparatory for 10 seconds per kb at 72 ° C After 27 cycles of an extension reaction for 30 seconds as a time, the sample was stored at 4 ° C. after 72 minutes of post-heating at 72 ° C. The whole or part of the product was electrophoresed on an agarose gel, and it was confirmed that a band of the desired length appeared.
[2.9 大腸菌の少量培養]
試験管に入ったLB液体培地3mlに、サンプルがアンピシリン耐性遺伝子を持つ場合は25mg/mlアンピシリン12〜30μlまたは10mg/mlカルベニシリン30μl、スペクチノマイシン耐性遺伝子を持つ場合は10mg/mlスペクチノマイシン20μlを加えた。コロニーPCRによって目的のバンドが得られたクローンの、レプリカプレートのコロニーをチップでつつき、チップごと試験管内の培地に落とした。既存のプラスミドを再増幅する場合は、複数のコロニーをチップでかき集め、チップごと試験管内の培地に落とした。試験管を37℃で14〜16時間振盪培養した。
[2.9 Small-scale culture of E. coli]
If the sample has an ampicillin resistance gene in 3 ml of LB liquid medium in a test tube, 25 mg / ml ampicillin 12-30 μl or 10 mg / ml carbenicillin 30 μl, and if the sample has a spectinomycin resistance gene, 20 μl 10 mg / ml spectinomycin Was added. The replica plate colony of the clone from which the target band was obtained by colony PCR was picked with a chip, and the whole chip was dropped on the medium in the test tube. When re-amplifying an existing plasmid, a plurality of colonies were collected with a chip and dropped together with the chip into a medium in a test tube. The test tube was cultured with shaking at 37 ° C. for 14 to 16 hours.
[2.10 大腸菌からのプラスミドの少量調製]
[2.10.1 少量培養からの大腸菌ペレットの作製]
少量培養の培養液(3ml)を、1.5mlチューブに入るだけ入れ、4℃、13,000rpmで1分間遠心した。上清を捨て、培養液の残りをチューブに入れ、4℃、13,000rpmで1分間遠心した。上清を捨て、次の処理に進むか、−20℃で一時的に保存した。
[2.10 Small-scale preparation of plasmid from E. coli]
[2.10.1 Preparation of E. coli pellet from small-scale culture]
A small amount of culture medium (3 ml) was put into a 1.5 ml tube and centrifuged at 13,000 rpm for 1 minute at 4 ° C. The supernatant was discarded, and the rest of the culture was placed in a tube and centrifuged at 13,000 rpm for 1 minute at 4 ° C. The supernatant was discarded and proceeded to the next treatment or stored temporarily at -20 ° C.
[2.10.2 GenElute(商標)Plasmid Miniprep Kit(Sigma-Aldrich製)によるプラスミドの少量調製]
4℃で冷却した、RNase Aを含むResuspension Solution(Sigma-Aldrich製)200μlを加え、ボルテックスで沈殿を懸濁した。Lysis Solution(Sigma-Aldrich製)200μlを加えて転倒混和し、室温で3分間静置した。Neutralization/Binding Buffer(Sigma-Aldrich製)350μlを加えて転倒混和し、4℃、13,000rpmで10分間遠心した。ライセートの遠心中に、カラムを準備するため、コレクションチューブにカラムをセットし、Column Preparation Solution(Sigma-Aldrich製)500μlをカラムにアプライして4℃、13,000rpmで1分間遠心した。濾液を捨て、遠心したライセートの上清をカラムにアプライして4℃、13,000rpmで1分間遠心し、濾液を捨てた。Wash Solution 1(Sigma-Aldrich製)500μlをカラムにアプライして4℃、13,000rpmで1分間遠心し、濾液を捨てた。EtOHを含むWash Solution 2(Sigma-Aldrich製)750μlをカラムにアプライして4℃、13,000rpmで1分間遠心し、濾液を捨てた。カラムに何もアプライせずに、4℃、13,000rpmで1分間遠心し、メンブレンを乾燥させた。カラムを回収用の1.5mlチューブに移し、Elution Buffer(Sigma-Aldrich製)40μlをアプライして4℃、13,000rpmで1分間遠心した。濾液をカラムに戻し、4℃、13,000rpmで1分間遠心した。濾液を保存した。
[2.10.2 Small-scale preparation of plasmid using GenElute ™ Plasmid Miniprep Kit (Sigma-Aldrich)]
200 μl of a Resuspension Solution containing RNase A (Sigma-Aldrich) cooled at 4 ° C. was added, and the precipitate was suspended by vortexing. 200 μl of Lysis Solution (manufactured by Sigma-Aldrich) was added and mixed by inversion, and allowed to stand at room temperature for 3 minutes. 350 μl of Neutralization / Binding Buffer (manufactured by Sigma-Aldrich) was added and mixed by inversion, followed by centrifugation at 13,000 rpm for 10 minutes at 4 ° C. To prepare the column during centrifugation of the lysate, the column was set in a collection tube, and 500 μl of Column Preparation Solution (Sigma-Aldrich) was applied to the column and centrifuged at 13,000 rpm at 4 ° C. for 1 minute. The filtrate was discarded, and the centrifuged lysate supernatant was applied to the column and centrifuged at 13,000 rpm for 1 minute at 4 ° C., and the filtrate was discarded. 500 μl of Wash Solution 1 (manufactured by Sigma-Aldrich) was applied to the column, centrifuged at 13,000 rpm for 1 minute at 4 ° C., and the filtrate was discarded. 750 μl of Wash Solution 2 (manufactured by Sigma-Aldrich) containing EtOH was applied to the column and centrifuged at 13,000 rpm for 1 minute at 4 ° C., and the filtrate was discarded. Without applying anything to the column, the membrane was dried at 13,000 rpm for 1 minute at 4 ° C. to dry the membrane. The column was transferred to a 1.5 ml tube for collection, and 40 μl of Elution Buffer (manufactured by Sigma-Aldrich) was applied and centrifuged at 13,000 rpm for 1 minute at 4 ° C. The filtrate was returned to the column and centrifuged at 13,000 rpm for 1 minute at 4 ° C. The filtrate was saved.
[2.10.3 プラスミドの濃度・体積の測定と調整]
少量調製したプラスミド溶液をNanoDrop(NanoDrop Technologies製)に1μlアプライし、DNA濃度を測定した。残りの溶液を200μlピペットマンで全量吸い、ダイヤルを回して空気を抜くことで、体積を測定した。これらの結果をもとに、DNA濃度が200ng/μl(測定結果が200ng/μl以下の場合は100ng/μl)にするために必要な滅菌水の量を計算して加え、希釈した。
[2.10.3 Measurement and adjustment of plasmid concentration and volume]
A small amount of the prepared plasmid solution was applied to NanoDrop (manufactured by NanoDrop Technologies), and the DNA concentration was measured. The entire volume of the remaining solution was sucked with a 200 μl pipetman, and the volume was measured by turning the dial to remove air. Based on these results, the amount of sterilized water necessary for the DNA concentration to be 200 ng / μl (or 100 ng / μl when the measurement result is 200 ng / μl or less) was calculated and added, and diluted.
[2.11 シーケンス解析]
[2.11.1 ABIシーケンスによる解析]
[2.11.1.1 サイクルシーケンス反応]
プラスミド400ng、BigDye(登録商標)Terminator Ready Reaction Mix(Applied Biosystems製)1.0μl、5×Sequence Buffer(Applied Biosystems製)1.5μl、3.2μMプライマー1.0μl、全量が10μlとなるように滅菌水を混合した。サーマルサイクラーを用いて、96℃で1分間のプレヒートの後、96℃で10秒間の熱変性、50℃で5秒間のアニーリング、60℃で4分間の伸長反応、を25サイクル行い、4℃で保存した。
[2.11 Sequence analysis]
[2.11.1 Analysis by ABI sequence]
[2.11.1.1.1 Cycle sequence reaction]
Plasmid 400 ng, BigDye (registered trademark) Terminator Ready Reaction Mix (Applied Biosystems) 1.0 μl, 5 × Sequence Buffer (Applied Biosystems) 1.5 μl, 3.2 μM primer 1.0 μl, sterilized so that the total volume is 10 μl Water was mixed. Using a thermal cycler, after preheating at 96 ° C. for 1 minute, heat denaturation at 96 ° C. for 10 seconds, annealing at 50 ° C. for 5 seconds, and extension reaction at 60 ° C. for 4 minutes were carried out for 25 cycles at 4 ° C. saved.
[2.11.1.2 サイクルシーケンス反応物の精製]
この操作は、なるべく遮光しながら行った。操作の直前に3mM酢酸ナトリウムと500mMEDTAとを混合し、1.5mM酢酸ナトリウム/250mMEDTAを作製した。サイクルシーケンス反応物(10μl)と、1.5mM酢酸ナトリウム/250mMEDTA1.0μlを混合した。100%エタノール40μl加え、ボルテックスで懸濁した。室温で15分間静置し、20℃、14,500rpmで15分間遠心した。デカントで上清を捨て、70%エタノール100μlを加えて転倒混和し、20℃、14,500rpmで5分間遠心した。デカントで上清を捨て、再び70%エタノール100μlを加えて転倒混和し、20℃、14,500rpmで5分間遠心した。上清を丁寧に取り除き、10分間程度真空乾燥させた。
[2.1.1.1.2 Purification of cycle sequence reaction product]
This operation was performed while shielding light as much as possible. Immediately before the operation, 3 mM sodium acetate and 500 mM EDTA were mixed to prepare 1.5 mM sodium acetate / 250 mM EDTA. The cycle sequence reaction (10 μl) was mixed with 1.0 μl of 1.5 mM sodium acetate / 250 mM EDTA. 40 μl of 100% ethanol was added and suspended by vortexing. It left still at room temperature for 15 minutes, and centrifuged at 20 degreeC and 14,500 rpm for 15 minutes. The supernatant was discarded by decantation, and 100 μl of 70% ethanol was added and mixed by inversion, followed by centrifugation at 20 ° C. and 14,500 rpm for 5 minutes. The supernatant was discarded by decantation, and 100 μl of 70% ethanol was added again and mixed by inversion, followed by centrifugation at 20 ° C. and 14,500 rpm for 5 minutes. The supernatant was carefully removed and vacuum dried for about 10 minutes.
[2.11.1.3 ホルムアミド処理とABIシーケンス解析]
精製して真空乾燥させたサイクルシーケンス反応物に、Hi−Diホルムアミド20μlを加えた。そのうちの10μlを96ウェル−プレートに分注し、サーマルサイクラーを用いてプレートごと95℃で2分間インキュベートして氷冷した。尚、ヒートブロックを用いて先に熱処理を行ってからプレートに分注した場合がある。プレートを氷冷・遮光しながら遺伝子実験施設に運び、ジェネティックアナライザ3130×1(Applied Biosystems製)にかけ、シーケンス解析を行った。
[2.1.1.1.3 Formamide treatment and ABI sequence analysis]
To the purified and vacuum dried cycle sequence reaction, 20 μl of Hi-Diformamide was added. 10 μl of the solution was dispensed into a 96-well plate, and the plate was incubated at 95 ° C. for 2 minutes using a thermal cycler and ice-cooled. In some cases, the heat treatment is first performed using a heat block and then dispensed into a plate. The plate was transported to a genetic experiment facility while being ice-cooled and shielded from light, and subjected to a genetic analyzer 3130 × 1 (Applied Biosystems) for sequence analysis.
[2.11.2 外注によるシーケンス解析]
プラスミド400 ng、3.2μMプライマー2.0μl、滅菌水10μlを96ウェルプレートで混合し、FASMACにシーケンス解析を依頼し、シーケンス解析を行った。
[2.11.2 Sequence analysis by subcontracting]
400 ng of plasmid, 2.0 μl of 3.2 μM primer, and 10 μl of sterilized water were mixed in a 96-well plate, and sequence analysis was requested by FASMAC.
[3 sgRNA2.0およびdCas9、ならびに、sgRNA2.0およびdCas9−VP64オールインワン発現ベクターの作製]
scaffoldの領域にMS2ステムループを有する複数のsgRNA発現カセットと−dCas9またはdCas9と転写活性化因子との融合体の発現カセットとが統合されたオールインワン発現ベクターを作製した(図3の(a))。
[3. Preparation of sgRNA2.0 and dCas9, and sgRNA2.0 and dCas9-VP64 all-in-one expression vector]
An all-in-one expression vector in which a plurality of sgRNA expression cassettes having an MS2 stem loop in the scaffold region and an expression cassette of a fusion of -dCas9 or dCas9 and a transcriptional activator was integrated was prepared ((a) of FIG. 3) .
[3.1 STEP1用 pX330A−MS2−1×n−dCas9−VP64およびpX330S−MS2−2〜7の作製]
〔3.1.1 pX330A−MS2−1×nの作製〕
通常のsgRNAおよびCas9の発現カセットおよびBsaIの切断配列1および2を有するプラスミド(pX330A−1×2、Addgene #58766)から、インバースPCRにより増幅した、Cas9の発現カセットおよびBsaIの切断配列1および2を有するベクター側のテンプレートと、ScaffoldにMS2ステムループを有するsgRNAの発現カセットを有するプラスミド(sgRNA(MS2) cloning backbone(Addgene #61424))から、PCRにより増幅した、ScaffoldにMS2ステムループを有するsgRNAの発現カセットを有するインサート側のテンプレートを、In−Fusion(登録商標)により連結し、ScaffoldにMS2ステムループを有するsgRNAおよびCas9の発現カセットおよびBsaIの切断配列1および2を有するプラスミド(pX330A−MS2−1×2)を作製した。上記で作製したpX330A−MS2−1×2から、XhoIおよびBglIIにより切り出した、ScaffoldにMS2ステムループを有するsgRNAの発現カセットおよびBsaIの切断配列1を有するベクター側のテンプレートと、通常のsgRNAおよびCas9の発現カセットおよびBsaIの切断配列1および3、4、5、6、または7を有するプラスミド(pX330A−1×3〜7、Addgene #58767〜58771)から、XhoIおよびBglIIにより切り出した、Cas9の発現カセットおよびBsaIの切断配列3、4、5、6、または7を有するインサート側のテンプレートを、ライゲーションにより連結し、ScaffoldにMS2ステムループを有するsgRNAおよびCas9の発現カセットおよびBsaIの切断配列1および3、4、5、6、または7を有するプラスミド(pX330A−MS2−1×3〜7)を作製した。
[3.1 Preparation of STEP 1 for pX330A-MS2-1 × n-dCas9-VP64 and pX330S-MS2-2-7]
[3.1.1 Preparation of pX330A-MS2-1 × n]
Cas9 expression cassette and BsaI cleavage sequences 1 and 2 amplified by inverse PCR from a plasmid with normal sgRNA and Cas9 expression cassette and BsaI cleavage sequences 1 and 2 (pX330A-1 × 2, Addgene # 58766) SgRNA having an MS2 stem loop in Scaffold, amplified by PCR from a vector-side template having sgRNA and a plasmid (sgRNA (MS2) cloning backbone (Addgene # 61424)) having an sgRNA expression cassette having MS2 stem loop in Scaffold The template on the insert side with the expression cassette of 1 was ligated by In-Fusion (registered trademark), and the MS2 stem loop was connected to Scaffold. To sgRNA and Cas9 expression cassettes and BsaI plasmids with cleavage sequences 1 and 2 of the (pX330A-MS2-1 × 2) was prepared. An sgRNA expression cassette having an MS2 stem loop in Scaffold and a vector-side template having a BsaI cleavage sequence 1 excised from pX330A-MS2-1 × 2 prepared above with XhoI and BglII, and a normal sgRNA and Cas9 Of Cas9, which was excised with XhoI and BglII from the expression cassette and the plasmid with the BsaI cleavage sequences 1 and 3, 4, 5, 6, or 7 (pX330A-1 × 3-7, Addgene # 58767-58771) The cassette and the template on the insert side having the BsaI cleavage sequence 3, 4, 5, 6, or 7 were ligated together by ligation, and the expression cassette of sgRNA and Cas9 having the MS2 stem loop in Scaffold. Plasmids with Tsu cleavage sequence bets and BsaI 1 and 3, 4, 5, 6 or 7, (pX330A-MS2-1 × 3~7) were prepared.
〔3.1.2 pX330A−MS2−1×n−dCas9−VP64の作製〕
通常のsgRNAおよびdCas9の発現カセットおよびBsaIの切断配列1および5を有するプラスミド(pX330A−dCas9−1×5、Addgene #63599)をインバースPCRすることにより、dCas9の下流側を開いたベクター側のテンプレートに、VP64配列をIn−Fusion(登録商標)によって連結し、通常のsgRNAおよびdCas9−VP64の発現カセットおよびBsaIの切断配列1および5を有するプラスミド(pX330A−1×5−dCas9−VP64)を作製した。上記で作製したpX330A−1×5−dCas9−VP64を、BsaIの切断配列2、3、4、6、または7を有する配列を5’側に付加したプライマーを用いて、BsaIの切断配列5を除くようなインバースPCRによって開き、In−Fusion(登録商標)により自己閉環させ、通常のsgRNAおよびdCas9−VP64の発現カセットおよびBsaIの切断配列1および2、3、4、6、または7を有するプラスミド(pX330A−1×2〜4、6、7−dCas9−VP64)を作製した。上記で作製したpX330A−MS2−1x2から、NotIおよびXhoIにより切り出した、ScaffoldにMS2ステムループを有するsgRNAの発現カセットおよびBsaIの切断配列1を有するベクター側のテンプレートと、上記で作製したpX330A−1×2〜7−dCas9−VP64から、NotIおよびXhoIにより切り出した、dCas9−VP64の発現カセットおよびBsaIの切断配列2、3、4、5、6、または7を有するインサート側のテンプレートを、ライゲーションによって連結し、ScaffoldにMS2ステムループを有するsgRNAおよびdCas9−VP64の発現カセットおよびBsaIの切断配列1および2、3、4、5、6、または7を有するプラスミド(pX330A−MS2−1×2〜7−dCas9−VP64)を作製した。
[3.1.2 Preparation of pX330A-MS2-1 × n-dCas9-VP64]
Vector-side template opened downstream of dCas9 by inverse PCR of normal sgRNA and dCas9 expression cassettes and plasmids (pX330A-dCas9-1 × 5, Addgene # 63599) having BsaI cleavage sequences 1 and 5 VP64 sequences were ligated together with In-Fusion® to produce a plasmid (pX330A-1 × 5-dCas9-VP64) having the normal sgRNA and dCas9-VP64 expression cassette and BsaI cleavage sequences 1 and 5 did. Using the above-prepared pX330A-1 × 5-dCas9-VP64 and a primer having BsaI cleavage sequence 2, 3, 4, 6, or 7 added to the 5 ′ side, BsaI cleavage sequence 5 Plasmids that are opened by inverse PCR, self-closed by In-Fusion®, and have normal sgRNA and dCas9-VP64 expression cassettes and BsaI cleavage sequences 1 and 2, 3, 4, 6, or 7 (PX330A-1 × 2-4, 6, 7-dCas9-VP64) was prepared. The vector-side template having the sgRNA expression cassette having the MS2 stem loop in Scaffold and the BsaI cleavage sequence 1 excised from the pX330A-MS2-1x2 prepared above with NotI and XhoI, and the pX330A-1 prepared above A template on the insert side having the expression cassette of dCas9-VP64 and the cleavage sequence 2, 3, 4, 5, 6, or 7 of dCas9-VP64 excised from Not. 2-7-dCas9-VP64 with NotI and XhoI was ligated by ligation. The ligated and plasmid containing the expression cassette of sgRNA with MS2 stem loop in Scaffold and dCas9-VP64 and the cleavage sequence 1 and 2, 3, 4, 5, 6, or 7 of BsaI (pX330A- S2-1 was produced × 2~7-dCas9-VP64).
〔3.1.3 pX330S−MS2−2〜7の作製〕
通常のsgRNAおよびCas9の発現カセットおよびBsaIの切断配列2を有するプラスミド(pX330S−2、Addgene #58778)からPCR増幅した、Cas9の発現カセットおよびBsaIの切断配列を有するベクター側のテンプレートと、sgRNA(MS2) cloning backbone(Addgene #61424)からPCR増幅した、ScaffoldにMS2ステムループを有するsgRNAの発現カセットを有するインサート側のテンプレートを、In−Fusion(登録商標)によって連結し、ScaffoldにMS2ステムループを有するsgRNAおよびCas9の発現カセットおよびBsaIの切断配列2を有するプラスミド(pX330S−MS2−2)を作製した。上記で作製したpX330S−MS2−2を、BsaIの切断配列3、4、5、6、または7を有する配列を5’側に付加したプライマーを用いて、BsaIの切断配列2を除くようなインバースPCRによって開き、In−Fusion(登録商標)により自己閉環させ、ScaffoldにMS2ステムループを有するsgRNAおよびdCas9−VP64の発現カセットおよびBsaIの切断配列3、4、5、6、または7を有するプラスミド(pX330S−MS2−3〜7)を作製した。
[3.1.3 Preparation of pX330S-MS2-2-7]
A vector-side template having a Cas9 expression cassette and a BsaI cleavage sequence, PCR-amplified from a plasmid (pX330S-2, Addgene # 58778) having a normal sgRNA and Cas9 expression cassette and a BsaI cleavage sequence 2, and a sgRNA ( MS2) A template on the insert side having an sgRNA expression cassette having MS2 stem loop in Scaffold, which was PCR-amplified from cloning backbone (Addgene # 61424), was ligated by In-Fusion (registered trademark), and MS2 stem loop was connected to Scaffold. A plasmid (pX330S-MS2-2) having an sgRNA and Cas9 expression cassette and a BsaI cleavage sequence 2 was prepared. Inverse such that pX330S-MS2-2 prepared above is removed from BsaI cleavage sequence 2 using a primer having a sequence having BsaI cleavage sequence 3, 4, 5, 6, or 7 added to the 5 ′ side. Plasmids with sgRNA having MS2 stem loop in Scaffold and dCas9-VP64 expression cassette and BsaI cleavage sequence 3, 4, 5, 6, or 7 opened by PCR, self-closed by In-Fusion® pX330S-MS2-3-7) was prepared.
[3.2 Webツールを活用したsgRNAの設計]
sgRNAの設計を所望する範囲の塩基配列をCRISPR−Direct(https://crispr.dbcls.jp/)に入力し、候補となるsgRNAを出力させた。それらがゲノム上のどの配列にどの程度作用しやすいかを、COSMID(https://crispr.bme.gatech.edu/)によって調べた。オフターゲット効果を回避するために、小さい値ほど作用しやすいことを示すパラメータが、標的以外の配列で0.5以上のものを採用した。
[3.2 Design of sgRNA using Web tools]
A nucleotide sequence in a range where sgRNA design is desired was input to CRISPR-Direct (https://crispr.dbcls.jp/), and candidate sgRNA was output. The extent to which they act on which sequence on the genome was examined by COSMID (https://crispr.bme.gatech.edu/). In order to avoid the off-target effect, a parameter indicating that the smaller the value is, the more likely it is to act, is 0.5 or more in a sequence other than the target.
[3.3 STEP1:各sgRNA発現カセットの作製]
オールインワン発現ベクターに統合する各sgRNA発現カセットを、まずは別々のベクター上で作製した。n個のsgRNA発現カセットを連結させる場合、1個目のテンプレートを、上記の項目で作製したpX330A−MS2−1×n−dCas9、pX330A−MS2−1×n−dCas9−VPRおよび本発明者の研究室に既存のpX330A−MS2−1×n−dCas9−VP64に、2〜n個目のテンプレートを本発明者の研究室に既存のpX330S−MS2−2〜nにそれぞれ挿入した。
[3.3 STEP1: Preparation of each sgRNA expression cassette]
Each sgRNA expression cassette to be integrated into an all-in-one expression vector was first made on a separate vector. When n sgRNA expression cassettes are ligated, the first template is the pX330A-MS2-1 × n-dCas9, pX330A-MS2-1 × n-dCas9-VPR prepared in the above item, and the inventors' The 2nd to n-th templates were inserted into the existing pX330A-MS2-1 × n-dCas9-VP64 in the laboratory and the existing pX330S-MS2-2 to n in the inventor's laboratory.
[3.3.1 標的配列のテンプレート用オリゴDNAのアニーリング]
sgRNAの標的配列のテンプレート用に注文した、センス鎖とアンチセンス鎖のオリゴDNA(100μM)各0.5μl、10×アニーリングバッファー1.0μl、滅菌水8.0μlを混合した。サーマルサイクラーを用いて、95℃で5分間インキュベートした後、スロープ機能によって90分かけて25℃まで温度を下げ、2つのオリゴDNAをアニーリングさせた。使用したオリゴDNAの配列を表1に示す。
[3.3.1 Annealing of template DNA for target sequence]
0.5 μl each of sense strand and antisense strand oligo DNA (100 μM) ordered for the template of the target sequence of sgRNA, 1.0 μl of 10 × annealing buffer, and 8.0 μl of sterile water were mixed. After incubating at 95 ° C. for 5 minutes using a thermal cycler, the temperature was lowered to 25 ° C. over 90 minutes by the slope function, and the two oligo DNAs were annealed. The oligo DNA sequences used are shown in Table 1.
[3.3.2 sgRNA発現カセットへのテンプレートの挿入]
50ng/μlベクター0.3μl、アニーリングさせたオリゴDNA0.5μl、BpiI0.1μl、Quick Ligase0.1μl、10×T4 Ligase Buffer0.2μl、滅菌水0.8μlを混合した。37℃で5分間の制限酵素反応後、16℃で10分間のライゲーション反応を1サイクルとして、サーマルサイクラーを用いて3サイクル行い、4℃で保存した。反応液(2.0μl)に、BpiI0.1μl、10×Buffer G0.2μlを加え、サーマルサイクラーを用いて37℃で60分間インキュベートしてライゲーションが起こらなかったベクターを切断した。その後、80℃で5分間インキュベートして酵素を失活させ、4℃で保存した。反応液を大腸菌に形質転換し、1つ目のテンプレートのものはLB+アンピシリンプレート上、2〜n個目のテンプレートのものはLB+スペクチノマイシンプレート上にコロニーを形成させた。コロニーをLB培地に移してプラスミドを抽出した。
[3.3.2 Insertion of template into sgRNA expression cassette]
50 ng / μl vector 0.3 μl, annealed oligo DNA 0.5 μl, BpiI 0.1 μl, Quick Ligase 0.1 μl, 10 × T4 Ligase Buffer 0.2 μl, and sterilized water 0.8 μl were mixed. After a restriction enzyme reaction at 37 ° C. for 5 minutes, a ligation reaction at 16 ° C. for 10 minutes was taken as 1 cycle, and 3 cycles were performed using a thermal cycler and stored at 4 ° C. To the reaction solution (2.0 μl), 0.1 μl of BpiI and 0.2 μl of 10 × Buffer G were added and incubated at 37 ° C. for 60 minutes using a thermal cycler to cleave the vector in which ligation did not occur. Thereafter, the enzyme was inactivated by incubation at 80 ° C. for 5 minutes, and stored at 4 ° C. The reaction solution was transformed into Escherichia coli, and colonies were formed on the LB + ampicillin plate for the first template and on the LB + spectinomycin plate for the second to nth templates. Colonies were transferred to LB medium and plasmids were extracted.
[3.3.3 BpiI処理によるテンプレートの挿入の確認]
テンプレートを挿入したプラスミドまたは挿入前のプラスミドをBpiIで1時間処理し、反応液を1%のアガロースゲルで電気泳動した。BpiIは、DNAの認識配列と切断箇所が異なり、テンプレート挿入後は、BpiIの認識配列が失われるように設計されている。したがって、BpiIによる切断が起こらないことで、テンプレートが挿入されたことを確認した。また、テンプレートを挿入する前のプラスミドがBpiIで切断されることで、制限酵素処理を正しく行えたことを確認した。
[3.3.3 Confirming template insertion by BpiI processing]
The plasmid into which the template was inserted or the plasmid before insertion was treated with BpiI for 1 hour, and the reaction solution was electrophoresed on a 1% agarose gel. BpiI differs from the DNA recognition sequence in the cleavage site, and is designed so that the BpiI recognition sequence is lost after template insertion. Therefore, it was confirmed that the template was inserted because no cleavage by BpiI occurred. Moreover, it was confirmed that the restriction enzyme treatment was correctly performed by cutting the plasmid before inserting the template with BpiI.
[3.4 Golden−Gate AssemblyによるsgRNA発現カセットの連結]
2個目以降のsgRNA発現カセットを、1個目のsgRNA発現カセットとdCas9発現カセットとを有するベクター、および1個目のsgRNA発現カセットとdCas9−Effector発現カセットとを有するベクターに挿入・統合した。
[3.4 Ligation of sgRNA expression cassette by Golden-Gate Assembly]
The second and subsequent sgRNA expression cassettes were inserted and integrated into a vector having the first sgRNA expression cassette and the dCas9 expression cassette, and a vector having the first sgRNA expression cassette and the dCas9-Effector expression cassette.
[3.4.1 Golden−Gate Assemblyおよび形質転換]
テンプレートを挿入した5ng/μlのpX330A−MS2−1×n−dCas9(またはpX330A−MS2−1×n−dCas9−VP64、pX330A−MS2−1×n−dCas9VPR)0.3μl、テンプレートを挿入した100ng/μlのpX330S−MS2−2〜n各0.3μl、BsaI−HF0.2μl、Quick Ligase0.2μl、10×T4 Ligase Buffer0.4μl、全量が4.0μlとなるように滅菌水を混合した。37℃で5分間の制限酵素反応後、16℃で10分間のライゲーション反応を1サイクルとして、サーマルサイクラーを用いて、sgRNA発現カセットを2個連結させる場合は6サイクル、4個連結させる場合は25〜35サイクル行い、4℃で保存した。反応液を大腸菌に形質転換し、SOC培地75μl、IPTG5.0μl、x−gal20μlをあらかじめ塗り広げたLB+アンピシリンプレートに塗り広げ、37℃で16時間インキュベートした。
[3.4.1 Golden-Gate Assembly and Transformation]
5 ng / μl of template inserted pX330A-MS2-1 × n-dCas9 (or pX330A-MS2-1 × n-dCas9-VP64, pX330A-MS2-1 × n-dCas9VPR) 0.3 μl, template inserted 100 ng / Μl of pX330S-MS2-2 to n 0.3 μl each, BsaI-HF 0.2 μl, Quick Ligase 0.2 μl, 10 × T4 Ligase Buffer 0.4 μl, and sterilized water were mixed so that the total amount was 4.0 μl. After a restriction enzyme reaction at 37 ° C. for 5 minutes and a ligation reaction at 16 ° C. for 10 minutes as one cycle, using a thermal cycler, two sgRNA expression cassettes are ligated six cycles, and four ligation reactions are 25 ˜35 cycles were performed and stored at 4 ° C. The reaction solution was transformed into Escherichia coli, spread on an LB + ampicillin plate previously spread with 75 μl of SOC medium, 5.0 μl of IPTG, and 20 μl of x-gal, and incubated at 37 ° C. for 16 hours.
[3.4.2 コロニーPCRによる、sgRNA発現カセットの連結の確認]
pX330A−MS2−1×n−dCas9(dCas9−VP64−VPR)は、大腸菌内でLacZ遺伝子を発現し、X−galを含む培地からは青色のコロニーが形成される。一方、これにsgRNA発現カセットが挿入されると、LacZ遺伝子が分断されて機能しなくなり、白色のコロニーが形成される。白色のコロニーに対し、sgRNA発現カセットが並ぶ領域を挟むようなプライマーペアを用いて、アニーリング温度66℃でコロニーPCRを行い、1〜1.8%のアガロースゲルで電気泳動した。そのバンドの長さから、目的の個数のsgRNA発現カセットが入っていることを確認した。確認できたクローンからプラスミドを抽出した。
[3.4.2 Confirmation of sgRNA expression cassette ligation by colony PCR]
pX330A-MS2-1 × n-dCas9 (dCas9-VP64-VPR) expresses the LacZ gene in E. coli, and blue colonies are formed from the medium containing X-gal. On the other hand, when an sgRNA expression cassette is inserted into this, the LacZ gene is disrupted and does not function, and a white colony is formed. A white colony was subjected to colony PCR at an annealing temperature of 66 ° C. using a primer pair sandwiching a region where sgRNA expression cassettes are lined up, and electrophoresed on a 1-1.8% agarose gel. From the length of the band, it was confirmed that the desired number of sgRNA expression cassettes were contained. A plasmid was extracted from the confirmed clone.
[4 MS2−22sTag発現ベクターの作製]
[4.1 MS2−4×および8×22sTag発現ベクターの作製]
まず、MS2に従来型のSunTagが連結したものを発現するベクター(MS2−10×SunTag)を作製した。MS2−10×SunTagベクターは、CMVプロモーターとpolyA付加配列を有するベクター(ptCMV−136/63−VR−NG、Addgene #50700)に、コード配列としてMS2部分をMS2−P65−HSF1_GFP(Addgene #61423)より、10×SunTag部分をpHRdSV40−dCas9−10xGCN4_v4−P2A−BFP(Addgene #60903)よりそれぞれ増幅してIn−Fusion(登録商標)によって挿入することで作製した。その後、10×SunTagの配列を、4×および8×22sTagの配列にそれぞれ置換した(図3の(b))。
[4. Preparation of MS2-22sTag expression vector]
[4.1 Preparation of MS2-4 × and 8 × 22sTag expression vectors]
First, a vector (MS2-10 × SunTag) expressing a conventional SunTag linked to MS2 was prepared. The MS2-10 × SunTag vector is a vector having a CMV promoter and a polyA addition sequence (ptCMV-136 / 63-VR-NG, Addgene # 50700), and the MS2 portion as a coding sequence is MS2-P65-HSF1_GFP (Addgene # 61423). Thus, 10 × SunTag portions were respectively amplified from pHRdSV40-dCas9-10xGCN4_v4-P2A-BFP (Addgene # 60903) and inserted by In-Fusion (registered trademark). Thereafter, the 10 × SunTag sequence was replaced with the 4 × and 8 × 22 sTag sequences, respectively (FIG. 3B).
[4.1.1 In−Fusion(登録商標)による、10×SunTag配列から4×22sTagおよび8×22sTagへの置換]
MS2−10×SunTagから10×SunTagの領域を除くようなプライマーを設計し、アニーリング温度67℃、35サイクルでインバースPCRを行い、ベクター側の配列を増幅した。また、異なるプライマーの組み合わせにより、MS2−4×22sTag用、MS2−8×22sTagの1〜4番目用およびMS2−8×22sTagの5〜8番目用の計3種類のインサート配列を人工合成(IDT、gBlock(登録商標))した4×22sTagから、アニーリング温度63℃、25サイクルでPCR増幅した。MS2−4×22sTagについては、5×In−Fusion(登録商標)Mix1.0μl、ベクター側DNA溶液1.6μl、インサート側DNA溶液1.6μlを混合した。各反応液を電気泳動してバンドを切り出し、DNAを抽出した。MS2−8×22sTagについては、5×In−Fusion(登録商標)Mix1.0μl、ベクター0.5μl、1〜4番目のTagのインサート3.0μl(バンドのシグナルが弱かったため、増量)、5〜8番目のTagのインサート0.5μlを混合した。それぞれIn−Fusion(登録商標)反応を行い、大腸菌に形質転換した。使用したプライマーを表2に示す。
[4.1.1 Replacement of 10 × SunTag array to 4 × 22 sTag and 8 × 22 sTag by In-Fusion®]
Primers were designed so as to remove the 10 × SunTag region from MS2-10 × SunTag, and inverse PCR was performed at an annealing temperature of 67 ° C. and 35 cycles to amplify the sequence on the vector side. In addition, by combining different primers, three types of insert sequences for MS2-4 × 22 sTag, MS2-8 × 22 sTag for 1st to 4th and MS2-8 × 22 sTag for 5th to 8th are synthesized artificially (IDT , GBlock (registered trademark) 4 × 22 sTag, PCR amplification was performed at an annealing temperature of 63 ° C. and 25 cycles. For MS2-4 × 22sTag, 5 μl In-Fusion (registered trademark) Mix 1.0 μl, vector side DNA solution 1.6 μl, and insert side DNA solution 1.6 μl were mixed. Each reaction solution was electrophoresed to cut out a band and extract DNA. For MS2-8 × 22sTag, 5 × In-Fusion (registered trademark) Mix 1.0 μl, vector 0.5 μl, first to fourth Tag inserts 3.0 μl (increase due to weak band signal), 5-5 Mix 0.5 μl of 8th Tag insert. Each was subjected to In-Fusion (registered trademark) reaction and transformed into E. coli. The primers used are shown in Table 2.
[4.1.2 コロニーPCRによるスクリーニング]
インサートの4×および8×22sTagは、似たような配列の繰り返しになっているため、組み換えによってTagの数が変わる可能性がある。そのため、インサート領域を挟むようにベクター側に設計したプライマーペアを用い、アニーリング温度60℃でコロニーPCRを行った。2%のアガロースゲルで産物を電気泳動し、目的の長さとみられるバンドが得られたクローンからプラスミドを抽出した。
[4.1.2 Screening by colony PCR]
The 4 × and 8 × 22 sTag inserts have similar sequence repeats, and the number of tags may change due to recombination. Therefore, colony PCR was performed at an annealing temperature of 60 ° C. using a primer pair designed on the vector side so as to sandwich the insert region. The product was electrophoresed on a 2% agarose gel, and a plasmid was extracted from a clone from which a band considered to be the desired length was obtained.
[4.1.3 制限酵素処理によるスクリーニング]
抽出したプラスミドをSacI(ベクター側とインサート側の両方を切断)で一晩処理し、1.6%アガロースゲルで電気泳動して目的のバンドが出ていることを確認した。結果を図4に示す。
[4.1.3 Screening by restriction enzyme treatment]
The extracted plasmid was treated with SacI (cutting both the vector side and the insert side) overnight, and electrophoresed on a 1.6% agarose gel to confirm that the desired band appeared. The results are shown in FIG.
[4.1.4 シーケンス解析によるIn−Fusion(登録商標)領域およびインサートの配列の確認]
2箇所のIn−Fusion(登録商標)領域からそれぞれ200bp程度離れたベクター側の領域に、In−Fusion(登録商標)領域に向かう方向のプライマーを設計し、シーケンス解析を行った。解析の結果、全てのサンプルにおいて、最後のTagとNLS配列を繋ぐリンカーに51bpの挿入が入っていた。後に、In−Fusion(登録商標)のプライマー設計を誤っていたことがわかり、これが原因と考えられた。しかし、51bp内に終止コドンはなく、フレームシフトも起こらないため、機能性には影響しないと判断し、そのまま使用することにした。実際に使用したところ、機能性は確認できた。
[4.1.4 Confirmation of In-Fusion (Registered Trademark) Region and Insert Sequence by Sequence Analysis]
Primers in the direction toward the In-Fusion (Registered Trademark) region were designed in a region on the vector side that was approximately 200 bp away from the two In-Fusion (Registered Trademark) regions, and sequence analysis was performed. As a result of the analysis, in all samples, a 51 bp insertion was included in the linker connecting the last Tag and NLS sequences. Later, it was discovered that the In-Fusion (registered trademark) primer design was incorrect, and this was considered to be the cause. However, since there was no stop codon within 51 bp and no frame shift occurred, it was judged that there was no effect on functionality and was used as it was. When actually used, the functionality was confirmed.
[4.2 MS2−16×および24×22sTag発現ベクターの作製]
上記項目のMS2−8×22sTagに8×22sTagの配列を1個または2個挿入し、MS2−16×および24×22sTagを発現するベクターを作製した(図3(b))。
[4.2 Preparation of MS2-16 × and 24 × 22 sTag expression vectors]
One or two 8 × 22 sTag sequences were inserted into the MS2-8 × 22 sTag of the above items to prepare vectors expressing MS2-16 × and 24 × 22 sTag (FIG. 3B).
[4.2.1 In−Fusion(登録商標)による配列の挿入]
ベクター側の増幅には、MS2−8×22sTagの下流を開くようなプライマーを設計した。また、インサート側の増幅には、In−Fusion(登録商標)用の付加配列をつけて、MS2−8×22sTagから8×22sTagを増幅するためのプライマーを、MS2−16×22sTag用、MS2−24×22sTagの9〜16番目用およびMS2−24×22sTagの17〜24番目用にそれぞれ設計した。これらを用いて、アニーリング温度67℃、25サイクルでPCR増幅した。各反応液を電気泳動してバンドを切り出し、DNAを抽出した。MS2−16×22sTagについては、ベクター側溶液とインサート側溶液を体積比1:1、MS2−24×22sTagについては、ベクター側溶液と2種類のインサート側溶液を2:1:1で混合し、In−Fusion(登録商標)反応を行って大腸菌に形質転換した。
[4.2.1 Insertion of sequence by In-Fusion (registered trademark)]
For amplification on the vector side, a primer was designed so as to open the downstream of MS2-8 × 22sTag. For amplification on the insert side, an additional sequence for In-Fusion (registered trademark) is attached, and a primer for amplifying 8 × 22 sTag from MS2-8 × 22 sTag is used as a primer for MS2-16 × 22 sTag, MS2- Designed for 9th to 16th of 24 × 22 sTag and 17th to 24th of MS2-24 × 22 sTag, respectively. These were used for PCR amplification at an annealing temperature of 67 ° C. and 25 cycles. Each reaction solution was electrophoresed to cut out a band and extract DNA. For MS2-16 × 22sTag, the vector side solution and the insert side solution were mixed at a volume ratio of 1: 1. For MS2-24 × 22sTag, the vector side solution and the two types of insert side solutions were mixed at a ratio of 2: 1: 1. In-Fusion (registered trademark) reaction was performed to transform E. coli.
[4.2.2 コロニーPCRによるスクリーニング]
MS2−4×および8×22sTagと同様の手法で、コロニーPCRを行った。1%のアガロースゲルで産物を電気泳動した。バンドが不明瞭であったため、目的の長さのバンドが出ている可能性のあるクローンからプラスミドを抽出した。
[4.2.2 Screening by colony PCR]
Colony PCR was performed in the same manner as MS2-4x and 8x22sTag. The product was electrophoresed on a 1% agarose gel. Since the band was unclear, the plasmid was extracted from a clone that might have a band of the desired length.
[4.2.3 制限酵素処理によるスクリーニング]
抽出したプラスミドをNotI(n×22sTagの両側を切断)で一晩処理して1%のアガロースゲルで電気泳動し、目的のTagの数に一致する長さのバンドが出ていることを確認した(図4)。
[4.2.3 Screening by restriction enzyme treatment]
The extracted plasmid was treated overnight with NotI (cleaved on both sides of n × 22sTag) and electrophoresed on a 1% agarose gel to confirm that a band with a length corresponding to the number of tags of interest was produced. (FIG. 4).
[4.2.4 シーケンス解析によるIn−Fusion(登録商標)領域の配列の確認]
最も3’側のIn−Fusion(登録商標)配列は、ベクター側のプライマーを用いたシーケンス解析によって確認した。残り1箇所または2箇所のIn−Fusion(登録商標)領域は、22sTagの繰り返し配列の中に存在する。そこで、8×22sTag1個あたり2箇所で切断するBssHIIで一晩処理して電気泳動し、In−Fusion(登録商標)領域を含む長さのバンドを切り出してDNAを抽出した。その中にはベクター内の複数箇所の断片が入っているが、すべて同じ配列であるため、まとめてシーケンス解析を行い、In−Fusion(登録商標)配列に変異がないことを確認した。また、読める範囲でその他の領域の配列も確認した。
[4.2.4 Confirmation of In-Fusion (Registered Trademark) Region Sequence by Sequence Analysis]
The 3′-most In-Fusion (registered trademark) sequence was confirmed by sequence analysis using a primer on the vector side. The remaining one or two In-Fusion (registered trademark) regions exist in the 22sTag repetitive sequence. Thus, overnight treatment was performed with BssHII cut at two sites per 8 × 22 sTag and electrophoresis was performed, and a band having a length including the In-Fusion (registered trademark) region was cut out to extract DNA. Although it contains fragments at a plurality of locations in the vector, they all have the same sequence, and therefore, a sequence analysis was conducted collectively to confirm that there was no mutation in the In-Fusion (registered trademark) sequence. Moreover, the arrangement | sequence of the other area | region was also confirmed in the range which can be read.
[5 MS−EffectorおよびscFv−Effector発現ベクターの作製]
MS2−p65−HSF1(Addgene #61423)をCMV発現ベクターにクローニングしてMS2−p65−HSF1の発現ベクターを作製した。CMV発現ベクターにクローニングしたMS2−p65−HSF1のp65−HSF1を、VPR(VP64−p65−Rta)(Addgene #63798)に置換して、MS2−VPRの発現ベクターを作製した。scFv−sfGFP−VP64−GB1(Addgene #60904)をCMV発現ベクターにクローニングしてscFv−sfGFP−VP64−GB1の発現ベクターを作製した。CMV発現ベクターにクローニングしたscFv−sfGFP−VP64−GB1のVP64を、p65−HSF1およびVPRにそれぞれ置換し、scFv−sfGFP−p65−HSF1−GB1およびscFv−sfGFP−VPR−GB1の発現ベクターを作製した(図3の(c))。
[5. Preparation of MS-Effector and scFv-Effector expression vectors]
MS2-p65-HSF1 (Addgene # 61423) was cloned into a CMV expression vector to produce an expression vector for MS2-p65-HSF1. The MS2-VPR expression vector was prepared by replacing p65-HSF1 of MS2-p65-HSF1 cloned into the CMV expression vector with VPR (VP64-p65-Rta) (Addgene # 63798). scFv-sfGFP-VP64-GB1 (Addgene # 60904) was cloned into a CMV expression vector to prepare an expression vector for scFv-sfGFP-VP64-GB1. The scFv-sfGFP-VP64-GB1 VP64 cloned into the CMV expression vector was replaced with p65-HSF1 and VPR, respectively, and scFv-sfGFP-p65-HSF1-GB1 and scFv-sfGFP-VPR-GB1 expression vectors were prepared. ((C) of FIG. 3).
[6 ルシフェラーゼレポーターベクターの作製]
標的遺伝子のプロモーター配列および5’UTR配列の下流に、Luc2のcDNA(Promega製)を連結した(図5の(b)および図18の(b))。
[6 Preparation of luciferase reporter vector]
Luc2 cDNA (manufactured by Promega) was ligated downstream of the promoter sequence and 5′UTR sequence of the target gene (FIG. 5B and FIG. 18B).
[6.1 培養細胞からのゲノムの抽出]
[6.1.1 細胞の回収]
上記のMIA−PaCa2細胞の継代と同様の操作を遠心後の懸濁まで行った。懸濁液10μlを細胞計測スライドにアプライし、Cell Counterで細胞の濃度を測定した。後述のキットで処理の限界とされている5×106cells以下になるように、懸濁液を1.5mlチューブにとり、20℃、1,000rpmで3分間遠心して上清を捨てた。PBS(−)1mlを加えて懸濁し、20℃、1,000rpmで3分間遠心して上清を捨てた。沈殿をPBS(−)200μlに懸濁した。
[6.1 Extraction of genome from cultured cells]
[6.1.1 Cell recovery]
The same operation as the above-mentioned passage of MIA-PaCa2 cells was performed until suspension after centrifugation. 10 μl of the suspension was applied to a cell measurement slide, and the cell concentration was measured with a Cell Counter. The suspension was placed in a 1.5 ml tube so that it would be 5 × 10 6 cells or less, which is the limit of treatment in the kit described later, and centrifuged at 20 ° C. and 1,000 rpm for 3 minutes, and the supernatant was discarded. 1 ml of PBS (-) was added to suspend, and centrifuged at 20 ° C and 1,000 rpm for 3 minutes to discard the supernatant. The precipitate was suspended in 200 μl of PBS (−).
[6.1.2 DNeasy Blood & Tissue kit(Quiagen製)による、細胞からのゲノムの抽出]
細胞懸濁液にProteinase K(Quiagen製)20μlとBuffer AL(Quiagen製)200μlとを加え、ボルテックスで懸濁した。恒温槽を用いて、56℃で10分間インキュベートした。100% EtOH200μlを加えてボルテックスで懸濁し、2mlコレクションチューブにセットされたカラム(DNeasy Mini Spin Column、Quiagen製)にアプライした。20℃、8,000rpmで 1分間遠心し、溶出液を捨てた。EtOHを含むBuffer AW1(Quiagen製)500μlをカラムにアプライし、20℃、8,000rpmで1分間遠心して濾液を捨てた。EtOHを含むBuffer AW2(Quiagen製)500μlをカラムにアプライし、20℃、14,000rpmで3分間遠心し、濾液を捨てた。カラムに何もアプライせずに20℃、14,000rpmで3分間遠心し、メンブレンを乾燥させた。カラムを回収用の1.5mlチューブに移してBuffer AE(Quiagen製)50μlをアプライし、20℃、8,000rpmで1分間遠心した。濾液をカラムに戻し、20℃、8,000rpmで1分間遠心した。上記のプラスミドの濃度調整と同様の手法でDNAの濃度と体積の測定を行い、100ng/μlになるように滅菌水を加えて希釈した。
[6.1.2 Extraction of genome from cells using DNeasy Blood & Tissue kit (from Quiagen)]
To the cell suspension, 20 μl of Proteinase K (manufactured by Quiagen) and 200 μl of Buffer AL (manufactured by Quiagen) were added and suspended by vortexing. Incubation was carried out at 56 ° C. for 10 minutes using a thermostatic bath. 200 μl of 100% EtOH was added, suspended by vortexing, and applied to a column (DNeasy Mini Spin Column, manufactured by Quiagen) set in a 2 ml collection tube. The mixture was centrifuged at 20 ° C. and 8,000 rpm for 1 minute, and the eluate was discarded. 500 μl of Buffer AW1 (manufactured by Quiagen) containing EtOH was applied to the column, centrifuged at 8,000 rpm at 20 ° C. for 1 minute, and the filtrate was discarded. 500 μl of Buffer AW2 (manufactured by Quiagen) containing EtOH was applied to the column, centrifuged at 14,000 rpm for 3 minutes at 20 ° C., and the filtrate was discarded. Without applying anything to the column, it was centrifuged at 14,000 rpm for 3 minutes at 20 ° C. to dry the membrane. The column was transferred to a 1.5 ml tube for recovery, 50 μl of Buffer AE (manufactured by Quiagen) was applied, and centrifuged at 20 ° C. and 8,000 rpm for 1 minute. The filtrate was returned to the column and centrifuged at 20 ° C. and 8,000 rpm for 1 minute. The DNA concentration and volume were measured in the same manner as in the above plasmid concentration adjustment, and diluted with sterilized water to a concentration of 100 ng / μl.
[6.2 In−Fusion(登録商標)による配列の置換]
pminCMV−Luc2からpminCMVの配列を除くようなプライマーにIn−Fusion(登録商標)用の付加配列をつけたものを用い、アニーリング温度62℃、35サイクルでインバースPCRを行い、ベクター側の配列を増幅した。また、標的遺伝子のプロモーター配列(最上流の標的配列から開始コドンの直上流まで)を増幅するプライマーを設計し、HEK293T細胞から抽出したゲノムから、アニーリング温度68℃、35サイクルでPCRを行い、インサート側の配列を増幅した。各反応液を電気泳動してバンドを切り出し、DNAを抽出した。ベクター側とインサート側のDNA溶液を混合してIn−Fusion(登録商標) 反応を行い、大腸菌に形質転換した。
[6.2 Replacement of sequence by In-Fusion (registered trademark)]
Using a primer that removes the pminCMV sequence from pminCMV-Luc2 with an additional sequence for In-Fusion (registered trademark), inverse PCR is performed at an annealing temperature of 62 ° C. and 35 cycles to amplify the vector sequence. did. In addition, a primer that amplifies the promoter sequence of the target gene (from the most upstream target sequence to immediately upstream of the start codon) is designed, PCR is performed from the genome extracted from HEK293T cells at an annealing temperature of 68 ° C. at 35 cycles, and then inserted. The side sequence was amplified. Each reaction solution was electrophoresed to cut out a band and extract DNA. The DNA solution on the vector side and the insert side were mixed and subjected to In-Fusion (registered trademark) reaction, and transformed into E. coli.
[6.3 コロニーPCR によるスクリーニング]
ベクター側とインサート側に片方ずつ設計したプライマーペアを用いてコロニーPCRを行った。産物を電気泳動し、目的の長さのバンドが出ていることを確認した。確認できたクローンからプラスミドを抽出した。
[6.3 Screening by colony PCR]
Colony PCR was performed using a primer pair designed for each of the vector side and the insert side. The product was electrophoresed and it was confirmed that a band of the desired length appeared. A plasmid was extracted from the confirmed clone.
[6.4 制限酵素処理によるスクリーニング]
pCDH1−Luc2はEcoT14I、pRANKL−Luc2はSacIで処理し(いずれもベクター領域とインサート領域をそれぞれ1箇所以上切断)、反応液を電気泳動して目的の長さのバンドが出ていることを確認した。
[6.4 Screening by restriction enzyme treatment]
Treat pCDH1-Luc2 with EcoT14I and pRANKL-Luc2 with SacI (both cut one or more of the vector region and insert region, respectively), and confirm that a band of the desired length appears by electrophoresis of the reaction solution. did.
[6.5 シーケンス解析による配列の確認]
インサート領域を挟むようにベクター側に設計したプライマーから配列を読み、In−Fusion(登録商標)領域およびインサートの配列が正しいことを確認した。1塩基単位でデータベースと異なる配列が複数箇所見られたが、標的とする場所ではないため、そのまま用いることにした。
[6.5 Confirmation of sequence by sequence analysis]
The sequence was read from the primer designed on the vector side so as to sandwich the insert region, and it was confirmed that the sequence of the In-Fusion (registered trademark) region and the insert was correct. Several sequences differing from the database were observed in units of one base, but they were not used as targets, so they were used as they were.
[7 ルシフェラーゼレポーターアッセイ]
上記で構築したシステムが機能しているかどうかをルシフェラーゼレポーターアッセイによって調べた。
[7 Luciferase Reporter Assay]
Whether the system constructed above was working was examined by luciferase reporter assay.
[7.1 細胞へのトランスフェクション]
6で作製したルシフェラーゼレポーターベクター100ng、補正用のR−Luc発現ベクター20ngと、構築したシステムの発現ベクターの全量100ngとを、1.2の手法で、6.0×104細胞に導入した。
[7.1 Transfection into cells]
100 ng of the luciferase reporter vector prepared in 6, 20 ng of the R-Luc expression vector for correction, and 100 ng of the total amount of the expression vector of the constructed system were introduced into 6.0 × 10 4 cells by the method of 1.2.
[7.2 Dual−Glo(登録商標)Luciferase Assay System(Promega製)による活性の測定]
培養プレートの各ウェルの培地150μlのうち75μlを除去し、Luciferase substrate(Dual−Glo(登録商標)Luciferase buffer(Promega製)中)75μlを加えた。遮光して10分間以上静置し、TriStar LB941 Multimode Mikroplattenleser(Berthold Technologies製)を用いてルシフェラーゼの活性を測定した。続いてR−Luc substrate(Dual−Glo(登録商標)Stop % Glo(登録商標)buffer(Promega製)中)を75μl加えて遮光しながら10分間以上静置した。その後、TriStar LB941でR−Lucの活性を測定し、Luciferaseの活性を補正した。
[7.2 Measurement of activity with Dual-Glo (registered trademark) Luciferase Assay System (Promega)]
75 μl of 150 μl of medium in each well of the culture plate was removed, and 75 μl of Luciferase substrate (in Dual-Glo® Luciferase buffer (manufactured by Promega)) was added. The mixture was allowed to stand for 10 minutes or more while being shielded from light, and the activity of luciferase was measured using TriStar LB941 Multimode Microplattenser (Berthold Technologies). Subsequently, 75 μl of R-Luc substrate (Dual-Glo (registered trademark) Stop% Glo (registered trademark) buffer (manufactured by Promega)) was added, and the mixture was allowed to stand for 10 minutes or more while being shielded from light. Thereafter, R-Luc activity was measured with TriStar LB941 to correct Luciferase activity.
[8 内在遺伝子に対するmRNA発現誘導の評価]
上記で構築したシステムの内在遺伝子座に対してのmRNAレベルでの転写誘導活性について、リアルタイムPCRによる評価を行った。
[8 Evaluation of mRNA expression induction for endogenous genes]
The transcription-inducing activity at the mRNA level for the endogenous locus of the system constructed above was evaluated by real-time PCR.
[8.1 細胞へのトランスフェクション]
上記で構築したシステムの発現ベクターの全量200ngを、1.2の手法で3.0×104細胞に導入した。
[8.1 Transfection into cells]
A total amount of 200 ng of the expression vector of the system constructed above was introduced into 3.0 × 10 4 cells by the method of 1.2.
[8.2 SuperPrep(登録商標)Cell Lysis Kit for qPCR(東洋紡製)による、細胞からのcDNAの合成]
[8.2.1 細胞ライセートの作製]
96ウェルプレートで培養中の細胞の培地を除き、PBS100μlを入れた。PBSを吸引し、Lysis Solution(東洋紡製)49.7μlとgDNA Remover(東洋紡製)0.3μlの混合液を加えて室温で5分間インキュベートし、細胞の破砕とゲノムDNAの分解を行った。Stop Solution(東洋紡製)9.5μlとRNase inhibitor(東洋紡製)0.5μlとの混合液を加えて溶解反応を止め、室温で2分間以上インキュベートし、氷上に置いた。
[8.2 Synthesis of cDNA from cells by SuperPrep (registered trademark) Cell Lysis Kit for qPCR (Toyobo Co., Ltd.)]
[8.2.1 Preparation of cell lysate]
The culture medium of cells in culture was removed from a 96-well plate, and 100 μl of PBS was added. PBS was aspirated, 49.7 μl of Lysis Solution (Toyobo Co., Ltd.) and 0.3 μl of gDNA Remover (Toyobo Co., Ltd.) were added and incubated at room temperature for 5 minutes to disrupt the cells and decompose the genomic DNA. A mixed solution of 9.5 μl of Stop Solution (Toyobo) and 0.5 μl of RNase inhibitor (Toyobo) was added to stop the lysis reaction, incubated at room temperature for 2 minutes or more, and placed on ice.
[8.2.2 RT−PCR]
5×RT Master Mix(東洋紡製)8.0μl、Nuclease−free Water24μl、ライセート8.0μlを混合した。no−RT Controlをとる場合は、5×no−RT8.0 μl、Nuclease−free Water24μl、ライセート8.0μlを混合した。サーマルサイクラーを用いて、37℃で15分間、50℃で5分間、98℃で5分間反応させ、4℃で保存した。その後、−20℃に移した。
[8.2.2 RT-PCR]
5 × RT Master Mix (Toyobo Co., Ltd.) 8.0 μl, Nuclease-free Water 24 μl, and lysate 8.0 μl were mixed. When taking no-RT Control, 5 × no-RT 8.0 μl, Nuclease-free Water 24 μl, and lysate 8.0 μl were mixed. Using a thermal cycler, the mixture was reacted at 37 ° C. for 15 minutes, 50 ° C. for 5 minutes, and 98 ° C. for 5 minutes, and stored at 4 ° C. Then, it moved to -20 degreeC.
[8.3 リアルタイムPCR]
[8.3.1 反応液の調製]
テンプレートは、Standard Sample(検量線)、Unknown Sample、Negative Controlの3つに分けられる。Standard Sampleには、その遺伝子がある程度発現している細胞のcDNAを用い、ない場合は最も発現が上昇すると期待されるサンプルのcDNAを用いた。2〜10分の1ずつ段階的に希釈し、6点プロットして検量線を作製した。Unknown Sampleは、測定したいサンプルのcDNAを、CT値が検量線のプロットの中に収まるように、適宜RNase−free waterを希釈して用いた。Negative ControlにはRNase−free waterおよびno−RT Controlを用い、no−RT ControlはUnknown Sampleと同じ倍率で希釈した。2×KOD SYBR(登録商標)qPCR Mix(東洋紡製)10μl、50×Rox Reference Dye(東洋紡製)0.4μl、10μMフォワードおよびリバースプライマー各0.2μl、テンプレート1.0μl、RNase−free water8.2μlを混合した。使用したプライマーを表3に示す。
[8.3 Real-time PCR]
[8.3.1 Preparation of reaction solution]
Templates are divided into three types: Standard Sample (calibration curve), Unknown Sample, and Negative Control. For the Standard Sample, the cDNA of a cell in which the gene is expressed to some extent was used, and in the absence, the sample of the cDNA expected to have the highest increase in expression was used. A calibration curve was prepared by diluting in steps of 2 to 1/10 and plotting 6 points. For the Unknown Sample, the cDNA of the sample to be measured was appropriately diluted with RNase-free water so that the CT value was within the plot of the calibration curve. RNase-free water and no-RT Control were used for Negative Control, and no-RT Control was diluted at the same magnification as Unknown Sample. 2 × KOD SYBR® qPCR Mix (Toyobo) 10 μl, 50 × Rox Reference Dye (Toyobo) 0.4 μl, 10 μM forward and reverse primers 0.2 μl each, template 1.0 μl, RNase-free water 8.2 μl Were mixed. The primers used are shown in Table 3.
[8.3.2 StepOnePlus(商標)Real−time PCR System(Applied Biosystems製)によるリアルタイムPCR]
98℃で2分間のプレヒートの後、98℃で10秒間の熱変性、検討した温度で10秒間のアニーリング、68℃で30秒間の伸長反応を40サイクル行った。各サイクルにおいて、伸長反応時にインターカレーターの蛍光強度を測定した。40サイクルの後、融解曲線分析を、95℃で15秒間、60℃で1分間、95℃で15秒間の条件で行った。60℃から95℃へ温度を上げる過程で蛍光強度を段階的に測定することで、目的以外の配列が増幅されていないことを確認した。測定終了後、標的遺伝子の発現量をInternal controlのRPL8の発現量で割り、補正した。
[8.3.2 Real-time PCR by StepOnePlus ™ Real-time PCR System (Applied Biosystems)]
After preheating at 98 ° C. for 2 minutes, 40 cycles of thermal denaturation at 98 ° C. for 10 seconds, annealing at the studied temperature for 10 seconds, and extension reaction at 68 ° C. for 30 seconds were performed. In each cycle, the fluorescence intensity of the intercalator was measured during the extension reaction. After 40 cycles, melting curve analysis was performed at 95 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 1 minute, and 95 ° C. for 15 seconds. By measuring the fluorescence intensity stepwise in the process of raising the temperature from 60 ° C. to 95 ° C., it was confirmed that the sequence other than the target was not amplified. After completion of the measurement, the expression level of the target gene was divided by the expression level of RPL8 of the internal control and corrected.
[9 免疫染色]
MIA−PaCa2細胞でのCDH1遺伝子について、上記で構築したシステムによってタンパク質(E−Cadherin、Abcam製(ab40772))が発現したかどうかを、免疫染色によって評価した。
[9 Immunostaining]
Regarding the CDH1 gene in MIA-PaCa2 cells, whether or not a protein (E-Cadherin, manufactured by Abcam (ab40772)) was expressed by the system constructed above was evaluated by immunostaining.
[9.1 細胞へのトランスフェクション]
上記で構築したシステムの発現ベクターの全量200ngを、1.2の手法で6.0×104細胞に導入した。
[9.1 Transfection into cells]
A total amount of 200 ng of the expression vector of the system constructed above was introduced into 6.0 × 10 4 cells by the method of 1.2.
[9.2 96ウェルプレートから24ウェルプレートへの移動]
トランスフェクションから24時間経過後、ウェルから培地を除き、0.25%トリプシンを含むEDTA−PBS(−)50μlを加え、37℃、5%CO2インキュベータで3分間反応させた。完全培地を150μl加えて反応を止め、あらかじめ300μlの完全培地を入れておいた24ウェルプレートに全量を加えた。37℃インキュベータに入れて培養した。また、24時間経過後に培地を交換した。
[9.2 Transfer from 96-well plate to 24-well plate]
24 hours after the transfection, the medium was removed from the well, 50 μl of EDTA-PBS (−) containing 0.25% trypsin was added, and the mixture was reacted at 37 ° C. in a 5% CO 2 incubator for 3 minutes. The reaction was stopped by adding 150 μl of complete medium, and the whole amount was added to a 24-well plate in which 300 μl of complete medium had been placed in advance. The cells were cultured in a 37 ° C. incubator. The medium was changed after 24 hours.
[9.3 免疫染色]
トランスフェクションから72時間経過後、ウェルから培地を除去し、1×PBS(−)1mlで細胞を2回洗浄した。4%パラホルムアルデヒド250μlを入れて15分間静置し、細胞を固定した。1×PBS(−)1mlで3回洗浄し、1% Triton X−100を含むPBS(−)250μlを入れて20分間静置し、細胞を透過処理した。1% PBS(−)で5回洗浄し、1% BSAを含むPBS250μlを入れて1時間静置し、ブロッキングした。一次抗体反応液(1% BSAを含むPBS中、1:100)200μlを入れ、4℃で一晩反応させた。1×PBS(−)で5分間×3回洗浄し、蛍光物質がコンジュゲートされた二次抗体の反応液(Alexa647−conjugated anti−rabbit secondary antibody(Thermo Fisher Scientific製)、BSAを含むPBS中、1:1,000)200μlを入れ、室温で1時間反応させた。1×PBS(−)で3回洗浄し、DAPI(1×PBS(−)中、1:100)200μlを入れ、室温で15分間反応させた。1×PBS(−)で2回洗浄した。PBSが入っている状態で、OLYMPUS FV−1000共焦点レーザー顕微鏡で観察した。
[9.3 Immunostaining]
After 72 hours from the transfection, the medium was removed from the wells, and the cells were washed twice with 1 ml of 1 × PBS (−). The cells were fixed by adding 250 μl of 4% paraformaldehyde and allowing to stand for 15 minutes. The cells were washed 3 times with 1 ml of 1 × PBS (−), and 250 μl of PBS (−) containing 1% Triton X-100 was added and allowed to stand for 20 minutes to permeabilize the cells. The plate was washed 5 times with 1% PBS (−), and 250 μl of PBS containing 1% BSA was added and left to stand for 1 hour for blocking. 200 μl of a primary antibody reaction solution (1: 100 in PBS containing 1% BSA) was added and reacted at 4 ° C. overnight. Washing with 1 × PBS (−) for 5 minutes × 3 times, reaction solution of secondary antibody conjugated with fluorescent substance (Alexa647-conjugated anti-rabbit secondary antibody (manufactured by Thermo Fisher Scientific), in PBS containing BSA, 1: 1,000) 200 μl was added and reacted at room temperature for 1 hour. After washing 3 times with 1 × PBS (−), 200 μl of DAPI (1: 100 in 1 × PBS (−)) was added and allowed to react at room temperature for 15 minutes. Washed twice with 1 × PBS (−). The sample was observed with an OLYMPUS FV-1000 confocal laser microscope in a state where PBS was contained.
[10 ウエスタンブロッティング]
上記で構築したシステムによって標的の遺伝子がタンパク質レベルで発現したかどうかを、ウエスタンブロッティングによって評価した。
[10 Western blotting]
Whether the target gene was expressed at the protein level by the system constructed above was evaluated by Western blotting.
[10.1 細胞へのトランスフェクション]
96ウェルプレートの4ウェル分を1つのサンプルの単位とした。1ウェルあたり、構築したシステムの発現ベクターの全量200ngを、1.2の手法で6.0×104細胞に導入した。
[10.1 Transfection into cells]
A 4-well portion of a 96-well plate was used as a unit for one sample. A total amount of 200 ng of the expression vector of the constructed system per well was introduced into 6.0 × 10 4 cells by the method of 1.2.
[10.2 96ウェルプレートから6ウェルプレートへの移動]
トランスフェクションから24時間経過後、8.2と同様の手法でウェルから細胞を剥がした。6ウェルプレートに完全培地を1.2ml入れ、96ウェルプレートの4ウェル分の細胞懸濁液を加えた。37℃インキュベータに入れて培養した。また、24時間後に培地を交換した。
[10.2 Transfer from 96-well plate to 6-well plate]
24 hours after the transfection, the cells were detached from the wells in the same manner as in 8.2. 1.2 ml of complete medium was placed in a 6-well plate, and a cell suspension for 4 wells of a 96-well plate was added. The cells were cultured in a 37 ° C. incubator. The medium was changed after 24 hours.
[10.3 タンパク質サンプルの調製]
[10.3.1 細胞からのタンパク質の抽出]
トランスフェクションから72時間経過後、ウェルから培地を除き、1×PBS(−)1mlで2回洗浄した。Lysis Buffer(50mMTris−HCl(pH7.4)、150mM NaCl、1mM EDTA、1% Triton X−100、1×Protease inhibitor cocktail(Roche製))60μlを入れ、セルスクレーパーで細胞を剥がし、1.5mlチューブに回収した。チューブを氷冷しながら超音波を10回フラッシュし、4℃、12,000rpmで1分間遠心した。上清を新しい1.5mlチューブに回収し、−70℃で保存した。
[10.3 Preparation of protein sample]
[10.3.1 Extraction of protein from cells]
72 hours after the transfection, the medium was removed from the wells and washed twice with 1 ml of 1 × PBS (−). Add 60 μl of Lysis Buffer (50 mM Tris-HCl (pH 7.4), 150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 1% Triton X-100, 1 × Protease Inhibitor Cocktail (Roche)), peel the cells with a cell scraper, and remove 1.5 ml tube. Recovered. While cooling the tube with ice, the ultrasonic wave was flushed 10 times and centrifuged at 12,000 rpm at 4 ° C. for 1 minute. The supernatant was collected in a new 1.5 ml tube and stored at -70 ° C.
[10.3.2 タンパク質濃度の測定]
Protein assay溶液と5倍量のMilli−Q水とを混合し、4℃、3,000rpmで5分間遠心した。上清500μlとタンパク質溶液5μlを混合して室温で5分間静置し、分光光度計で595nmの吸光度を測定した。このとき、0.5μg/mlまでの様々な濃度のBSAを含むPBSの吸光度も測定して検量線を作成した。また、タンパク質サンプルは検量線のプロットの範囲に収まるように適宜1×PBS(−)で希釈して測定した。
[10.3.2 Measurement of protein concentration]
The Protein assay solution and 5 volumes of Milli-Q water were mixed and centrifuged at 4 ° C. and 3,000 rpm for 5 minutes. 500 μl of the supernatant and 5 μl of the protein solution were mixed and allowed to stand at room temperature for 5 minutes, and the absorbance at 595 nm was measured with a spectrophotometer. At this time, a calibration curve was prepared by measuring the absorbance of PBS containing various concentrations of BSA up to 0.5 μg / ml. The protein sample was appropriately diluted with 1 × PBS (−) and measured so as to be within the range of the calibration curve plot.
[10.4 ウエスタンブロッティング]
[10.4.1 SDS−PAGE]
Separation gel buffer(10% Acrylamide、380mM Tris−HCl(pH8.8)、0.1% SDS、0.1% APS)を作製し、TEMED6.0μlを加えてガラス板に流し込んだ。上から滅菌水1mlを注いで空気との接触による重合阻害を防ぎ、室温で1時間または37℃で15分間静置し、4℃で一晩保存した。滅菌水を除いてStacking gel buffer(4.9% Acrylamide、125mM Tris−HCl(pH6.8)、0.1% SDS、0.1% APS)を作製し、TEMED8.0μlを加えてStacking gelの上に流した。コームを挿入し、室温で1時間または37℃で30分間静置した。その間に、濃度を調製したタンパク質溶液に1/3倍量の4×サンプルバッファー(250mM Tris−HCl(pH6.8)、8% SDS、40% Glycerol、0.02% BPB(ブロモフェノールブルー)、40mM DTT(ジチオスレイトール))を加え、ヒートブロックを用いて98℃で5分間熱処理した。完成したゲルを、下層に1×ランニングバッファー(25mM Tris、192mM Glycine、0.1% SDS)を適量入れた泳動装置に設置し、上層にも1×ランニングバッファーを入れた。コームを外してウェルを清掃し、目的に応じた量のタンパク質サンプルまたはタンパク質サイズマーカー2.5μlをアプライした。また、空のレーンには4×サンプルバッファー2.5μlをアプライした。泳動装置を電源装置に繋ぎ、定電流10mA/gelで180分間泳動した。
[10.4 Western blotting]
[10.4.1 SDS-PAGE]
Separation gel buffer (10% Acrylamide, 380 mM Tris-HCl (pH 8.8), 0.1% SDS, 0.1% APS) was prepared, and 6.0 μl of TEMED was added and poured into a glass plate. From the top, 1 ml of sterilized water was poured to prevent polymerization inhibition due to contact with air, left at room temperature for 1 hour or at 37 ° C. for 15 minutes, and stored at 4 ° C. overnight. A stacking gel buffer (4.9% Acrylamide, 125 mM Tris-HCl (pH 6.8), 0.1% SDS, 0.1% APS) was prepared by removing sterilized water, and 8.0 μl of TEMED was added to the stacking gel. Shed on top. The comb was inserted and allowed to stand for 1 hour at room temperature or 30 minutes at 37 ° C. Meanwhile, 1/3 volume of 4 × sample buffer (250 mM Tris-HCl (pH 6.8), 8% SDS, 40% Glycerol, 0.02% BPB (bromophenol blue), 40 mM DTT (dithiothreitol) was added and heat-treated at 98 ° C. for 5 minutes using a heat block. The completed gel was placed in an electrophoresis apparatus containing an appropriate amount of 1 × running buffer (25 mM Tris, 192 mM Glycine, 0.1% SDS) in the lower layer, and 1 × running buffer was also placed in the upper layer. The comb was removed, the wells were cleaned, and 2.5 μl of protein sample or protein size marker in an appropriate amount was applied. In addition, 2.5 μl of 4 × sample buffer was applied to empty lanes. The electrophoresis apparatus was connected to a power supply apparatus, and electrophoresis was performed at a constant current of 10 mA / gel for 180 minutes.
[10.4.2 PVDFメンブレンへのブロッティング]
PVDFメンブレンを100%メタノールに5分間浸し、続いて1×ブロッティングバッファー(48mM Tris、39mM グリシン、0.037% SDS、27% メタノール)に10分間浸して活性化した。負電極の上に、1×ブロッティングバッファーで湿らせた濾紙3枚、活性化したPVDFメンブレン、泳動を終えたSeparation gel、1×ブロッティングバッファーで湿らせた濾紙3枚の順にのせ、上から正電極をのせた。電極を電源装置に繋ぎ、定電流150mA/gelで90分間通電した。
[10.4.2 Blotting on PVDF membrane]
The PVDF membrane was immersed in 100% methanol for 5 minutes, and then activated by immersing in 1 × blotting buffer (48 mM Tris, 39 mM glycine, 0.037% SDS, 27% methanol) for 10 minutes. Place three filter papers moistened with 1 × blotting buffer, activated PVDF membrane, separation gel after migration, 3 filter papers moistened with 1 × blotting buffer, on top of the negative electrode. I put it on. The electrode was connected to a power supply device and energized for 90 minutes at a constant current of 150 mA / gel.
[10.4.3 抗体反応]
ブロッティングを終えたメンブレンを、5%のスキムミルクを含むPBSに浸し、1時間振盪し、ブロッキングした。メンブレンを1×PBST(1×PBS、0.05% Tween−20)で2回リンスし、さらに15分間×1回、5分間×2回振盪洗浄した。ハイブリバッグにメンブレンを挟み、一次抗体反応液(Can Get Signal(登録商標)Solution 1(東洋紡製)中、1:1000)3mlとともに封入した。4℃で一晩反応させた。翌日、メンブレンを1×PBSTで5分間×3回振盪洗浄し、ハイブリバッグに挟んで二次抗体反応液(Can Get Signal(登録商標)Solution 2(東洋紡製)中、1:250)3mlとともに封入した。室温で1時間反応させた。
[10.4.3 Antibody Reaction]
The membrane after blotting was soaked in PBS containing 5% skim milk and shaken for 1 hour to block. The membrane was rinsed twice with 1 × PBST (1 × PBS, 0.05% Tween-20), and further washed with shaking for 15 minutes × 1, 5 minutes × 2 times. The membrane was sandwiched between the hybrid bags and encapsulated with 3 ml of a primary antibody reaction solution (1: 1000 in Can Get Signal (registered trademark) Solution 1 (manufactured by Toyobo)). The reaction was allowed to proceed overnight at 4 ° C. The next day, the membrane was washed with 1 × PBST by shaking for 5 minutes × 3 times, and sandwiched with 3 ml of secondary antibody reaction solution (Can Get Signal (registered trademark) Solution 2 (Toyobo Co., Ltd., 1: 250)) sandwiched between hybrid bags. did. The reaction was allowed to proceed for 1 hour at room temperature.
[10.4.4 バンドの検出]
二次抗体反応を終えたメンブレンを1×PBSTで5分間×3回振盪洗浄してパラフィルムの上に置き、SuperSignal(商標)West Pico PLUS Chemiluminescent Substrate(Thermo Scientific製)の反応混合液(Luminol/Enhancer Solution:Peroxide Solution=1:1)2mlをのせて5分間静置した。メンブレンをハイブリバッグに挟み、暗室でX線フィルム(富士フィルム製)に感光させ、現像液に浸した。バンドが見えてきたところで定着液に移し、フィルムが青くなったところで停止液に移した。感光する時間を変えながら、比較可能な強さのバンドになるまで何度か繰り返した。現像したフィルムをスキャナで読み込み、Image J(http://imagej.nih.gov/ij/)でバンドの強度を測定した。
[10.4.4 Band Detection]
The membrane after the secondary antibody reaction was shaken and washed with 1 × PBST for 5 minutes × 3 times, placed on parafilm, and a SuperSignal ™ West Pico PLUS Chemiluminescent Substrate (manufactured by Thermo Scientific) reaction mixture (Luminol / Enhancer Solution: Peroxide Solution = 1: 1) 2 ml was placed and allowed to stand for 5 minutes. The membrane was sandwiched between hybrid bags, exposed to an X-ray film (manufactured by Fuji Film) in a dark room, and immersed in a developer. When the band was visible, it was transferred to the fixing solution, and when the film turned blue, it was transferred to the stop solution. While changing the exposure time, it was repeated several times until it became a band of comparable intensity. The developed film was read with a scanner, and the intensity of the band was measured with Image J (http://imagej.nih.gov/ij/).
[11 CDH1遺伝子を標的とした第3世代の人工遺伝子発現増強システムの機能性検証]
本項の検証において、特別の断りがない限りは、上記1〜9の項目において記載した方法により行った。
[11 Functional verification of 3rd generation artificial gene expression enhancement system targeting CDH1 gene]
In the verification of this item, unless otherwise specified, the method described in the items 1 to 9 was used.
[11.1 検証−1]
本発明の一実施形態における第3世代システムの機能性検証のために、dCas9−VP64、MS2−4×22sTag、およびscFv−p65−HSF1の3つのベクターの存在下/非存在下におけるアッセイを行った。また、CDH1遺伝子のプロモーター領域を標的とし、図5の(a)および図13に示すように5種類のsgRNAを設計した。設計した5種類のsgRNAを用いて、プラスミドベースのレポーターアッセイによる第1世代および第2世代の人工遺伝子発現増強システムとの機能性の比較を行った。細胞は、MIA−PaCa2細胞を用いた。結果を図6および図7に示す。
[11.1 Verification-1]
In order to verify the functionality of the third generation system in one embodiment of the present invention, an assay is performed in the presence / absence of three vectors, dCas9-VP64, MS2-4 × 22sTag, and scFv-p65-HSF1. It was. Further, targeting the promoter region of the CDH1 gene, five types of sgRNAs were designed as shown in FIG. 5 (a) and FIG. Using the designed five types of sgRNA, the functionality was compared with the first-generation and second-generation artificial gene expression enhancement systems by a plasmid-based reporter assay. As the cells, MIA-PaCa2 cells were used. The results are shown in FIG. 6 and FIG.
dCas9−VP64、MS2−4×22sTag、およびscFv−p65−HSF1を全て含む第3世代の人工遺伝子発現増強システム(図1の(c))は、MS2−4×22sTagおよびscFv−p65−HSF1を含む第1世代の人工遺伝子発現増強システム(図1の(a))ならびにMS2−4×22sTagおよびscFv−p65−HSF1の替わりにMS2−p65−HSF1を含む第2世代の人工遺伝子発現増強システム(図1の(b))と比較して、ルシフェラーゼの活性が高くなることが明らかとなった。すなわち、5つのsgRNAであっても単一のsgRNAのみであっても、第1世代および第2世代の人工遺伝子発現増強システムと比較して、遺伝子の発現を増強する効果が高くなることが明らかとなった。 The third generation artificial gene expression enhancement system (FIG. 1 (c)), which includes all of dCas9-VP64, MS2-4 × 22sTag, and scFv-p65-HSF1, converts MS2-4 × 22sTag and scFv-p65-HSF1. 1st generation artificial gene expression enhancing system (FIG. 1 (a)) and 2nd generation artificial gene expression enhancing system containing MS2-p65-HSF1 instead of MS2-4 × 22sTag and scFv-p65-HSF1 ( It became clear that the activity of luciferase becomes higher compared to (b) of FIG. That is, it is clear that the effect of enhancing gene expression is higher than that of the first-generation and second-generation artificial gene expression enhancement systems, whether it is five sgRNAs or only a single sgRNA. It became.
[11.2 検証−2]
続いて、dCas9−VP64と、22sTagの数を4、8、16、24にしたMS2−n×22sTag(n=4、8、16、24)(図2の(a)〜(d))と、scFv−p65−HSF1またはscFv−VPRとを用いて、10.1と同様の方法で、レポーターアッセイを行った。構築したシステムの発現ベクターの全量を50ngおよび100ngとした。結果を図8および図14に示す。
[11.2 Verification-2]
Subsequently, dCas9-VP64 and MS2-n × 22sTag (n = 4, 8, 16, 24) in which the number of 22sTag is 4, 8, 16, 24 ((a) to (d) in FIG. 2) , ScFv-p65-HSF1 or scFv-VPR, and a reporter assay was performed in the same manner as in 10.1. The total amount of expression vector in the constructed system was 50 ng and 100 ng. The results are shown in FIG. 8 and FIG.
4種類のMS2−n×22sTagの中で、MS2−8×22sTagが最もルシフェラーゼの活性が高かったため、遺伝子の発現を増強する効果が高くなることが明らかとなった。また、発現ベクターの量に関して、用量依存的に、遺伝子の発現増強効果が高まることが分かった。 Among the four types of MS2-n × 22sTag, it was revealed that MS2-8 × 22sTag had the highest luciferase activity, so that the effect of enhancing gene expression was enhanced. It was also found that the effect of enhancing gene expression was increased in a dose-dependent manner with respect to the amount of expression vector.
[11.3 検証−3]
CDH1遺伝子の発現を、定量的RT−PCR法によってmRNAレベルで確認した。dCas9−VP64と、MS2−n×22sTag(n=4、8)またはMS2−p65−HSF1と、scFv−p65−HSF1またはscFv−VPRとを用いた。sgRNAは、5種類全て用いた。結果を図9に示す。
[11.3 Verification-3]
CDH1 gene expression was confirmed at the mRNA level by quantitative RT-PCR. dCas9-VP64, MS2-n × 22sTag (n = 4, 8) or MS2-p65-HSF1, and scFv-p65-HSF1 or scFv-VPR were used. All five types of sgRNA were used. The results are shown in FIG.
dCas9−VP64のみを含む第1世代の人工遺伝子発現増強システムでは、mRNAが殆ど発現していなかった。第1の転写活性化因子としてp65−HSF1を用いた場合、第2世代の人工遺伝子発現増強システムでは、構築した発現ベクターをトランスフェクションしていないポジティブコントロールと比較して、1.6倍程度のmRNAが発現していた。第3世代の人工遺伝子発現増強システムでは、ポジティブコントロールと比較して、2.7〜3.7倍程度のmRNAが発現していた。第1の転写活性化因子としてVPRを用いた場合、第2世代の人工遺伝子発現増強システムでは、ポジティブコントロールと比較して0.5倍程度のmRNAが発現していた。第3世代の人工遺伝子発現増強システムでは、ポジティブコントロールと比較して、1.7〜2.2倍程度のmRNAが発現していた。したがって、mRNAレベルからも、第3世代の人工遺伝子発現増強システムが、第1世代および第2世代の人工遺伝子発現増強システムと比較して、遺伝子の発現を増強する効果が高くなることが明らかとなった。 In the first generation artificial gene expression enhancing system containing only dCas9-VP64, mRNA was hardly expressed. When p65-HSF1 is used as the first transcriptional activator, the second generation artificial gene expression enhancing system is about 1.6 times as compared with the positive control in which the constructed expression vector is not transfected. mRNA was expressed. In the third-generation artificial gene expression enhancing system, about 2.7 to 3.7 times as much mRNA was expressed as compared to the positive control. When VPR was used as the first transcriptional activator, the second generation artificial gene expression enhancing system expressed about 0.5 times as much mRNA as the positive control. In the third generation artificial gene expression enhancing system, about 1.7 to 2.2 times as much mRNA was expressed as compared to the positive control. Therefore, it is clear from the mRNA level that the third-generation artificial gene expression enhancing system is more effective in enhancing gene expression than the first-generation and second-generation artificial gene expression enhancing systems. became.
[11.4 検証−4]
構築したシステムによって標的の遺伝子がタンパク質レベルで発現したかどうかを評価した(図10、図11、図16および図17)。
[11.4 Verification-4]
It was evaluated whether the target gene was expressed at the protein level by the constructed system (FIGS. 10, 11, 16, and 17).
10.3と同様のサンプルにおいて、免疫染色により、CDH1遺伝子にコードされるE−Cadherinの発現状態を確認した。その結果、第3世代の人工遺伝子発現増強システムにおいて、E−Cadherinの発現が確認できた。 In the same sample as in 10.3, the expression state of E-cadherin encoded by the CDH1 gene was confirmed by immunostaining. As a result, the expression of E-cadherin was confirmed in the third generation artificial gene expression enhancing system.
また、10.3と同様のサンプル(VPRを含むサンプル以外)において、ウエスタンブロッティングにより、E−Cadherinの発現状態を確認した(図12および図15)。その結果、第3世代の人工遺伝子発現増強システムにおいて、E−Cadherinの発現が確認できた。 In addition, the expression state of E-cadherin was confirmed by Western blotting in samples similar to 10.3 (other than samples containing VPR) (FIGS. 12 and 15). As a result, the expression of E-cadherin was confirmed in the third generation artificial gene expression enhancing system.
[12 RANKL遺伝子を標的とした第3世代の人工遺伝子発現増強システムの機能性検証]
本項の検証において、特別の断りがない限りは、上記1〜9の項目において記載した方法により行った。
[12 Functional verification of 3rd generation artificial gene expression enhancement system targeting RANKL gene]
In the verification of this item, unless otherwise specified, the method described in the items 1 to 9 was used.
[12.1 検証−5]
本発明の一実施形態における第3世代の人工遺伝子発現増強システムの優位性が、異なる標的遺伝子でもみられるかどうか、および、より少ない数のsgRNAで内在遺伝子の発現を効率的に活性化させられるかを検証した。そのために、RANKL遺伝子のプロモーター領域を標的とし、図18の(a)および図21に示すように2種類のsgRNAを設計した。設計した2種類のsgRNAを用いて、プラスミドベースのレポーターアッセイによる第1世代および第2世代の人工遺伝子発現増強システムとの機能性の比較を行った。細胞はHEK293T細胞を用いた。標的とした遺伝子、sgRNA、細胞を変更した以外は10.2と同様にしてレポーターアッセイを行った。結果を図19に示す。
[12.1 Verification-5]
Whether the superiority of the third generation artificial gene expression enhancement system in one embodiment of the present invention is also seen in different target genes, and the expression of endogenous genes can be efficiently activated with a smaller number of sgRNAs I verified. For this purpose, two types of sgRNAs were designed as shown in FIG. 18 (a) and FIG. 21, targeting the promoter region of the RANKL gene. The two designed sgRNAs were used to compare their functionality with the 1st generation and 2nd generation artificial gene expression enhancement systems by a plasmid-based reporter assay. The cells used were HEK293T cells. A reporter assay was performed in the same manner as in 10.2, except that the targeted gene, sgRNA, and cells were changed. The results are shown in FIG.
また、標的とした遺伝子、sgRNA、細胞を変更した以外は10.3と同様にして定量的RT−PCR法によってmRNAの発現量を確認した。構築したシステムの発現ベクターの全量を50ngおよび100ngとした。結果を図20および図22に示す。 In addition, the expression level of mRNA was confirmed by quantitative RT-PCR in the same manner as in 10.3 except that the targeted gene, sgRNA, and cells were changed. The total amount of expression vector in the constructed system was 50 ng and 100 ng. The results are shown in FIG. 20 and FIG.
RANKL遺伝子を標的とした場合であっても、CDH1遺伝子を標的とした場合と同様に、第3世代の人工遺伝子発現増強システムが、第1世代および第2世代の人工遺伝子発現増強システムと比較して、遺伝子の発現を増強する効果が高くなることが明らかとなった。 Even when the RANKL gene is targeted, the third generation artificial gene expression enhancing system is compared with the first and second generation artificial gene expression enhancing systems, as in the case of targeting the CDH1 gene. Thus, it was revealed that the effect of enhancing gene expression is enhanced.
また、2種類のsgRNAを用いた場合であっても、第3世代の人工遺伝子発現増強システムが、第1世代および第2世代の人工遺伝子発現増強システムと比較して、遺伝子の発現を増強する効果が高くなることが明らかとなった。 Also, even when two types of sgRNA are used, the third generation artificial gene expression enhancing system enhances gene expression compared to the first and second generation artificial gene expression enhancing systems. It became clear that the effect became high.
さらに、発現ベクターの量に関して、用量依存的に、遺伝子の発現増強効果が高まることが分かった。 Furthermore, it was found that the gene expression enhancing effect was increased in a dose-dependent manner with respect to the amount of the expression vector.
[12.2 検証−6]
dCas9に22sTagを融合させた第2世代の他の人工遺伝子発現増強システムとの比較を行った。dCas9−VP64またはdCas9−n×22sTag(n=4、8)と、MS2−VP64、MS2−n×22sTag(n=4、8)、MS2−p65−HSF1またはMS2−VPRと、scFv−VP64、scFv−p65−HSF1またはscFv−VPRとを用いて、11.1と同様にしてレポーターアッセイを行った。結果を図23に示す。
[12.2 Verification-6]
Comparison was made with another artificial gene expression enhancement system of the second generation in which 22sTag was fused to dCas9. dCas9-VP64 or dCas9-n × 22sTag (n = 4, 8), MS2-VP64, MS2-n × 22sTag (n = 4, 8), MS2-p65-HSF1 or MS2-VPR, scFv-VP64, A reporter assay was performed in the same manner as in 11.1 using scFv-p65-HSF1 or scFv-VPR. The results are shown in FIG.
VP64、p65−HSF1−VPRの3種類を用いて検討した結果、いずれの場合においても、dCas9に直接n×22sTag(n=4、8)を融合させた場合よりも、MS2コートタンパク質を介してn×22sTag(n=4、8)を融合した場合の方が高い活性を示した。したがって、第3世代の人工遺伝子発現増強システムがdCas9に22sTagを融合させた第2世代の他の人工遺伝子発現増強システムと比較しても、遺伝子の発現を増強する効果が高くなることが明らかとなった。 As a result of examination using three types of VP64 and p65-HSF1-VPR, in any case, the MS2 coat protein was used more than when n × 22sTag (n = 4, 8) was directly fused to dCas9. Higher activity was obtained when nx22 sTag (n = 4, 8) was fused. Therefore, it is clear that the third generation artificial gene expression enhancing system is more effective in enhancing gene expression than the second generation other artificial gene expression enhancing system in which 22sTag is fused to dCas9. became.
本発明の第3世代のシステムは、標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積することができるため、医薬、農林水産、生命科学、生命工学、遺伝子治療などの分野に広く利用することができる。 Since the third generation system of the present invention can accumulate effector proteins in a target gene, it can be widely used in fields such as medicine, agriculture, forestry and fisheries, life science, biotechnology, and gene therapy.
Claims (19)
(B)Casタンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、
(C)上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドとの融合体をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、および
(D)上記第1のエフェクタータンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、を含む、標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。 (A) a polynucleotide comprising a base sequence encoding a guide RNA that specifically binds to a target gene in the first region, or an expression vector comprising the polynucleotide,
(B) a polynucleotide comprising a base sequence encoding Cas protein or an expression vector comprising the polynucleotide,
(C) a polynucleotide comprising a base sequence encoding a fusion of a protein that binds to the second region of the guide RNA and a peptide that serves as a tag for binding a plurality of first effector proteins, or the polynucleotide A composition for accumulating an effector protein in a target gene, comprising: an expression vector comprising: (D) a polynucleotide comprising a base sequence encoding the first effector protein or an expression vector comprising the polynucleotide.
(B’)Casタンパク質、
(C’)上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドとの融合体、および
(D’)複数の上記第1のエフェクタータンパク質、
を含む、標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。 (A ′) a guide RNA that specifically binds to the target gene in the first region,
(B ′) Cas protein,
(C ′) a fusion of a protein that binds to the second region of the guide RNA and a peptide that serves as a tag for binding a plurality of first effector proteins, and (D ′) a plurality of the first effectors protein,
A composition for accumulating an effector protein in a target gene.
(a1)配列番号1で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、
(a2)配列番号1で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、上記(A)のガイドRNA、上記(C)の融合体、および上記(D)の第1のエフェクタータンパク質と協同して標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する活性を有する、ポリヌクレオチド、および
(a3)配列番号1で示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、上記(A)のガイドRNA、上記(C)の融合体、および上記(D)の第1のエフェクタータンパク質と協同して標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積する活性を有する、ポリヌクレオチド。 The composition for enhancing expression of a target gene according to claim 4, wherein the dCas9 is encoded by a polynucleotide having a base sequence represented by any of the following (a1) to (a3):
(A1) a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(A2) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence having a sequence identity of 90% or more with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, and the protein expressed from the polynucleotide is the guide RNA of (A) above, (C) a fusion, and a polynucleotide having an activity of accumulating an effector protein in a target gene in cooperation with the first effector protein of (D), and (a3) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 A polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a complementary base sequence, and the protein expressed from the polynucleotide is a guide RNA of (A) above, a fusion of (C) above, And the effector in the target gene in cooperation with the first effector protein of (D) above A polynucleotide having an activity of accumulating proteins.
(b1)配列番号2で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、
(b2)配列番号2で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから転写したRNAが、上記(C)の融合体に結合する活性を有する、ポリヌクレオチド、および
(b3)配列番号2で示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから転写したRNAが、上記(C)の融合体に結合する活性を有する、ポリヌクレオチド。 The second region of the guide RNA is encoded by a polynucleotide having a base sequence represented by any of the following (b1) to (b3), to accumulate the effector protein in the target gene according to claim 6. Composition of:
(B1) a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 2,
(B2) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence having 90% or more sequence identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2, and RNA transcribed from the polynucleotide binds to the fusion of (C) above. (B3) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2, and from the polynucleotide A polynucleotide in which transcribed RNA has an activity of binding to the fusion of (C) above.
(c1)配列番号3で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、
(c2)配列番号3で示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、上記(A)のガイドRNAの第2の領域に結合する活性を有する、ポリヌクレオチド、および
(c3)配列番号3で示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、かつ、該ポリヌクレオチドから発現したタンパク質が、上記(A)のガイドRNAの第2の領域に結合する活性を有する、ポリヌクレオチド。 The composition for accumulating an effector protein in a target gene according to claim 8, wherein the MS2 coat protein is encoded by a polynucleotide having a base sequence represented by any of the following (c1) to (c3):
(C1) a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 3,
(C2) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence having a nucleotide sequence of 90% or more with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3, and a protein expressed from the polynucleotide is the number of the guide RNA of the above (A) A polynucleotide having an activity of binding to the region 2, and (c3) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 3, and The polynucleotide in which the protein expressed from the polynucleotide has an activity of binding to the second region of the guide RNA of (A).
上記タグとなるペプチドが、当該抗原または抗体と結合するための、抗体または抗原を備える、請求項1〜9のいずれか1項に記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。 The first effector protein comprises an antigen or an antibody;
The composition for accumulating effector protein in the target gene of any one of Claims 1-9 provided with the antibody or antigen for the peptide used as the said tag to couple | bond with the said antigen or antibody.
当該抗体が、scFvである、請求項10に記載の標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するための組成物。 The first effector protein comprises an antibody;
The composition for accumulating an effector protein in the target gene according to claim 10, wherein the antibody is scFv.
(B)Casタンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、
(C)上記ガイドRNAの第2の領域に結合するタンパク質と、第1のエフェクタータンパク質を複数結合するためのタグとなるペプチドとの融合体をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、および
(D)上記第1のエフェクタータンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは該ポリヌクレオチドを含む発現ベクター、を備える、標的遺伝子にエフェクタータンパク質を集積するためのキット。 (A) a polynucleotide comprising a base sequence encoding a guide RNA that specifically binds to a target gene in the first region, or an expression vector comprising the polynucleotide,
(B) a polynucleotide comprising a base sequence encoding Cas protein or an expression vector comprising the polynucleotide,
(C) a polynucleotide comprising a base sequence encoding a fusion of a protein that binds to the second region of the guide RNA and a peptide that serves as a tag for binding a plurality of first effector proteins, or the polynucleotide A kit for accumulating an effector protein in a target gene, comprising: an expression vector comprising: (D) a polynucleotide comprising a base sequence encoding the first effector protein or an expression vector comprising the polynucleotide.
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