Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7659828B2 - Method for producing transgenic pigs, somatic cell cloning material, transgenic pigs, established somatic cells, and tissues or organs - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7659828B2 - Method for producing transgenic pigs, somatic cell cloning material, transgenic pigs, established somatic cells, and tissues or organs - Google Patents

Method for producing transgenic pigs, somatic cell cloning material, transgenic pigs, established somatic cells, and tissues or organs Download PDF

Info

Publication number
JP7659828B2
JP7659828B2 JP2022088949A JP2022088949A JP7659828B2 JP 7659828 B2 JP7659828 B2 JP 7659828B2 JP 2022088949 A JP2022088949 A JP 2022088949A JP 2022088949 A JP2022088949 A JP 2022088949A JP 7659828 B2 JP7659828 B2 JP 7659828B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gene
promoter
organ
functional protein
expressed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022088949A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023176590A (en
Inventor
比呂志 長嶋
將人 渡邊
ひとみ 松成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pormedtec Co Ltd
Original Assignee
Pormedtec Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pormedtec Co Ltd filed Critical Pormedtec Co Ltd
Priority to JP2022088949A priority Critical patent/JP7659828B2/en
Priority to JP2023043577A priority patent/JP2023177235A/en
Priority to PCT/JP2023/020164 priority patent/WO2023234319A1/en
Publication of JP2023176590A publication Critical patent/JP2023176590A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7659828B2 publication Critical patent/JP7659828B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K67/00Rearing or breeding animals, not otherwise provided for; New or modified breeds of animals
    • A01K67/027New or modified breeds of vertebrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/87Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation
    • C12N15/873Techniques for producing new embryos, e.g. nuclear transfer, manipulation of totipotent cells or production of chimeric embryos
    • C12N15/877Techniques for producing new mammalian cloned embryos
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/87Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation
    • C12N15/90Stable introduction of foreign DNA into chromosome
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/10Cells modified by introduction of foreign genetic material

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

本発明は、遺伝子導入ブタの製造方法、それに使用される体細胞クローニング原料、遺伝子導入ブタ、それから樹立された体細胞、及びそれから摘出された組織ないし臓器に関する。 The present invention relates to a method for producing transgenic pigs, somatic cell cloning materials used in the method, transgenic pigs, somatic cells established from the transgenic pigs, and tissues or organs extracted from the transgenic pigs.

組織ないし臓器選択的なコンディショナル(条件的)に、更には時期選択的なコンディショナルに当該組織ないし臓器内で特定の機能性タンパク質を発現することができる遺伝子導入ブタの開発が求められている。 There is a need to develop transgenic pigs that can express specific functional proteins in tissue- or organ-selective, and even time-selective, tissues or organs.

ブタは、例えば、マウス等のげっ歯類と比較して、繁殖ないし交配が煩雑であることから、コンディショナルな遺伝子発現を行うための制御遺伝子カセットと、機能性タンパク質をコードする遺伝子を含む機能遺伝子カセットとの両方を含むベクターをブタに遺伝子導入して遺伝子導入ブタを製造することを、本発明者らは当初試みていた。
しかしながら、本発明者らは、コンディショナルな遺伝子発現を行うための制御遺伝子カセットと、機能性タンパク質をコードする遺伝子を含む機能遺伝子カセットとの両方を含むベクターをブタに遺伝子導入すると、コンディショナルに特定の組織ないし臓器内で上記機能性タンパク質を発現するための遺伝子群が導入された遺伝子導入ブタを製造することは困難であることを見出している(後述の比較例)。
Since breeding or mating of pigs is complicated compared to rodents such as mice, the inventors initially attempted to produce transgenic pigs by introducing a vector containing both a control gene cassette for conditional gene expression and a functional gene cassette containing a gene encoding a functional protein into pigs.
However, the inventors have found that when a vector containing both a control gene cassette for conditional gene expression and a functional gene cassette containing a gene encoding a functional protein is introduced into a pig, it is difficult to produce a transgenic pig into which a group of genes for conditionally expressing the functional protein in a specific tissue or organ has been introduced (Comparative Example described below).

本発明は、以上のような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、組織ないし臓器選択的に、当該組織ないし臓器内で特定の機能性タンパク質を発現するための遺伝子群が導入された遺伝子導入ブタの製造方法、それに使用される体細胞クローニング原料、遺伝子導入ブタ、それから樹立された体細胞、及びそれから摘出された組織ないし臓器の提供にある。 The present invention has been made in consideration of the problems of the prior art as described above, and the object of the present invention is to provide a method for producing transgenic pigs into which a group of genes for expressing specific functional proteins in a tissue or organ is selectively introduced, as well as the somatic cell cloning material, transgenic pigs, somatic cells established from the transgenic pigs, and tissues or organs extracted from the transgenic pigs.

本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、機能性タンパク質をコードする遺伝子を含む機能遺伝子カセットによる遺伝子導入と、コンディショナルな遺伝子発現を行うための制御遺伝子カセットを含むベクターによる遺伝子導入とを分割して2段階の遺伝子導入とすることにより、コンディショナルに当該組織ないし臓器内で機能性タンパク質を発現ための遺伝子群が導入された遺伝子導入ブタを製造することができることを見出した。つまり、機能性タンパク質をコードする遺伝子を含む機能遺伝子カセットを遺伝子導入した遺伝子改変クローンブタを構築した後、構築された遺伝子改変クローンブタを、制御遺伝子カセットを含むベクターにより更に遺伝子導入することにより、コンディショナルに当該組織ないし臓器内で機能性タンパク質を発現するための遺伝子群が導入された遺伝子導入ブタを製造することができることを見出した。
本発明は、上記知見に基づき完成されるに至ったものである。
すなわち本発明は以下の通りである。
As a result of intensive research into the above-mentioned problems, the present inventors have found that by dividing gene transfer using a functional gene cassette containing a gene encoding a functional protein and gene transfer using a vector containing a control gene cassette for conditional gene expression into two steps, it is possible to produce a transgenic pig into which a group of genes for conditionally expressing a functional protein in a tissue or organ have been introduced. In other words, it has been found that by constructing a genetically modified cloned pig into which a functional gene cassette containing a gene encoding a functional protein has been introduced, and then further gene-transforming the constructed genetically modified cloned pig with a vector containing a control gene cassette, it is possible to produce a transgenic pig into which a group of genes for conditionally expressing a functional protein in a tissue or organ have been introduced.
The present invention has been completed based on the above findings.
That is, the present invention is as follows.

<1>機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットをセーフハーバー領域へ導入して得られた遺伝子改変ブタ細胞を体細胞クローニングして得られる遺伝子改変クローンブタの精子と、
ベクター(1)とを含む液を卵に顕微授精することにより遺伝子導入する工程を含む遺伝子導入ブタの製造方法であって、
前記ベクター(1)が、
特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある前記組み換え酵素をコードする遺伝子を含む、製造方法。
<2>前記セーフハーバー領域がROSA領域である、<1>に記載の方法。
<3>前記ベクター(1)がプラスミドベクター、又は、人工染色体ベクターである、<1>に記載の方法。
<4>上記<1>~<3>請求項1~3のいずれか1項に記載の方法により製造された遺伝子導入ブタから樹立された体細胞。
<1> Sperm of a genetically modified cloned pig obtained by somatic cell cloning of a genetically modified pig cell obtained by introducing a gene cassette containing a gene encoding a functional protein and a construct capable of expressing the functional protein by a recombinase into a safe harbor region;
A method for producing a transgenic pig, comprising the step of introducing a gene into an egg by insemination with a liquid containing the vector (1),
The vector (1),
The production method includes a promoter that is expressed in a specific tissue or organ, and a gene encoding the recombinant enzyme that is located downstream of and under the control of the promoter that is expressed in the specific tissue or organ.
<2> The method according to <1>, wherein the safe harbor region is a ROSA region.
<3> The method according to <1>, wherein the vector (1) is a plasmid vector or an artificial chromosome vector.
<4> A somatic cell established from a transgenic pig produced by the method according to any one of <1> to <3> claims 1 to 3.

<5>機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットをセーフハーバー領域中に含む遺伝子改変ブタ細胞を含む、体細胞クローニング原料であって、
下記ベクター(1)共存下の顕微授精による遺伝子導入用原料を提供するための、体細胞クローニング原料。
(1)特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある前記組み換え酵素をコードする遺伝子を含む、ベクター
<6>特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある前記組み換え酵素をコードする遺伝子を含み、
機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、前記組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットをセーフハーバー領域中に含む、遺伝子導入ブタ。
<7>上記<6>に記載の遺伝子導入ブタから樹立された体細胞。
<8>上記<6>に記載の遺伝子導入ブタから摘出された組織ないし臓器。
<5> A somatic cell cloning material comprising a genetically modified porcine cell containing a gene encoding a functional protein and a gene cassette containing a construct capable of expressing the functional protein by a recombinase in a safe harbor region,
A somatic cell cloning material for providing a material for gene transfer by intracytoplasmic sperm injection in the presence of the following vector (1).
(1) A vector comprising a promoter expressed in a specific tissue or organ, and a gene encoding the recombinase located downstream of the promoter expressed in a specific tissue or organ and under its control. <6> A vector comprising a promoter expressed in a specific tissue or organ, and a gene encoding the recombinase located downstream of the promoter expressed in a specific tissue or organ and under its control,
A transgenic pig comprising a gene encoding a functional protein, the transgenic pig comprising a gene cassette in a safe harbor region, the gene cassette comprising a construct that enables expression of the functional protein by the recombinant enzyme.
<7> A somatic cell established from the transgenic pig described in <6> above.
<8> A tissue or organ isolated from the transgenic pig described in <6> above.

本発明によれば、組織ないし臓器選択的に(好ましくは組織ないし臓器特異的に)、当該組織ないし臓器内で特定の機能性タンパク質をコンディショナルに発現させるための遺伝子群が導入された遺伝子導入ブタの製造方法、それに使用される体細胞クローニング原料、遺伝子導入ブタ、それから樹立された体細胞、及びそれから摘出された組織ないし臓器を提供することができる。 The present invention provides a method for producing a transgenic pig into which a group of genes for conditionally expressing a specific functional protein in a tissue or organ selectively (preferably in a tissue or organ specific manner) has been introduced, as well as a somatic cell cloning material, a transgenic pig, somatic cells established from the transgenic pig, and a tissue or organ extracted from the transgenic pig.

図1は、参考例1において構築したloxP-Venus遺伝子を含む遺伝子カセットを示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a gene cassette containing the loxP-Venus gene constructed in Reference Example 1. 図2は、参考例2において構築したCreERT2発現ベクターを示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the CreERT2 expression vector constructed in Reference Example 2. 図3は、参考例3において構築したloxP-DTA遺伝子を含む遺伝子カセットを示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a gene cassette containing the loxP-DTA gene constructed in Reference Example 3. 図4は、上記遺伝子カセットのROSA領域へのノックイン確認結果を示す電気泳動図である。FIG. 4 is an electrophoretic diagram showing the results of confirming the knock-in of the above gene cassette into the ROSA region. 図5は、loxP-DTA遺伝子を含む遺伝子カセットをブタROSA領域に導入した遺伝子改変ブタ細胞のタモキシフェンによる細胞死誘導確認結果を示す図である。FIG. 5 shows the results of confirming induction of cell death by tamoxifen in genetically modified porcine cells in which a gene cassette containing the loxP-DTA gene was introduced into the porcine ROSA region. 図6は、雌雄判定結果の電気泳動図を示す図である。FIG. 6 shows electrophoretograms of the sex determination results. 図7は、遺伝子導入判定結果の電気泳動図を示す図である。FIG. 7 shows an electrophoretic diagram showing the results of gene introduction evaluation. 図8は、胎仔後腎でのCreERT2発現確認結果を示す電気泳動図である。FIG. 8 is an electrophoretogram showing the results of confirming CreERT2 expression in fetal metanephroi. 図9は、個体(二倍体ゲノム)中のトランス遺伝子のコピー数決定結果を示す図である。FIG. 9 shows the results of transgene copy number determination in individuals (diploid genome). 図10は、比較例のmSix2プロモーター及びCreERT2並びにloxP-DTA遺伝子の両方を含むオールインワン型ベクター1を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an all-in-one vector 1 containing both the mSix2 promoter and the CreERT2 and loxP-DTA genes as a comparative example. 図11は、比較例のmSix2プロモーター及びERT2CreERT2並びにloxP-DTA遺伝子の両方を含むオールインワン型ベクター2を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an all-in-one vector 2 containing both the mSix2 promoter and the ERT2CreERT2 and loxP-DTA genes as a comparative example.

以下、本発明の実施態様について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施態様に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。 The following describes in detail the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to the following embodiments and can be modified as appropriate within the scope of the present invention.

≪遺伝子導入ブタの製造方法≫
本発明の第1の態様は、機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットをセーフハーバー領域へ導入して得られた遺伝子改変ブタ細胞を体細胞クローニングして得られる遺伝子改変クローンブタの精子と、
ベクター(1)とを含む液を卵に顕微授精することにより遺伝子導入する工程を含む遺伝子導入ブタの製造方法である。
(1)特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある前記組み換え酵素をコードする遺伝子を含む、ベクター。
<Production method for transgenic pigs>
The first aspect of the present invention relates to a method for producing a pig that is capable of expressing a functional protein by a recombinant enzyme, comprising: introducing a gene cassette containing a construct into a safe harbor region to produce a genetically modified pig cell; and a spermatozoa of a genetically modified cloned pig obtained by somatic cloning of the genetically modified pig cell.
The present invention relates to a method for producing a transgenic pig, the method including the step of introducing a gene into an egg by microinjection with a liquid containing the vector (1).
(1) A vector comprising a promoter that is expressed in a specific tissue or organ, and a gene encoding the recombinase that is located downstream of and under the control of the promoter that is expressed in a specific tissue or organ.

第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタは、上記遺伝子カセットの上記セーフハーバー領域への遺伝子導入(第1の遺伝子導入)、及び、上記顕微授精を介した上記ベクター(1)による第2の遺伝子導入がなされており、二重遺伝子導入ブタ(ダブル遺伝子改変ブタ)とも言える。
本発明において、上記遺伝子導入ブタは、組織ないし臓器選択的に、当該組織ないし臓器内で特定の機能性タンパク質をコンディショナルに発現させることができる遺伝子導入ブタであることが好ましい。
The transgenic pig produced by the production method according to the first aspect has undergone gene transfer (first gene transfer) of the gene cassette into the safe harbor region and second gene transfer by the vector (1) via the in vitro fertilization, and can also be called a double transgenic pig (double genetically modified pig).
In the present invention, the transgenic pig is preferably a transgenic pig that can conditionally express a specific functional protein in a tissue or organ selectively.

第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタは、機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットを含む。
また、第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタは、特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、上記プロモーターの下流に存在し制御下にある上記組み換え酵素をコードする遺伝子を含む。
それにより、上記組み換え酵素を上記コンストラクトと(好ましくは細胞内で、より好ましくは核内で)共存させることにより、コンディショナルに(条件的に(好ましくは、上記組み換え酵素発現依存的に))上記機能性タンパク質を発現することができる。
つまり、第1の態様に係る製造方法において、上記組み換え酵素をコードする遺伝子を含むベクター(1)を含む液を卵に顕微授精させることにより、コンディショナルに(条件的に(好ましくは、上記組み換え酵素発現依存的に))上記機能性タンパク質を発現可能とする遺伝子導入ブタを製造することができる。
その結果として、第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタは、組織ないし臓器選択的に(好ましくは組織ないし臓器特異的に)、当該組織ないし臓器内で上記機能性タンパク質を発現することができる。
The transgenic pig produced by the production method according to the first aspect comprises a gene encoding a functional protein, and a gene cassette including a construct that enables the functional protein to be expressed by a recombinase.
In addition, the transgenic pig produced by the production method according to the first aspect comprises a promoter that is expressed in a specific tissue or organ, and a gene encoding the recombinant enzyme that is located downstream of the promoter and under its control.
Thereby, by coexisting the recombinant enzyme with the construct (preferably within the cell, more preferably within the nucleus), the functional protein can be conditionally expressed (preferably, dependent on the expression of the recombinant enzyme).
In other words, in the production method according to the first aspect, a liquid containing a vector (1) containing a gene encoding the recombinant enzyme is microinjected into an egg, thereby producing a transgenic pig that is capable of conditionally (preferably, dependent on the expression of the recombinant enzyme) expressing the functional protein.
As a result, the transgenic pig produced by the production method according to the first aspect can express the functional protein in a tissue or organ selectively (preferably, tissue or organ specifically) in the tissue or organ.

ブタにおいては、コンディショナルな遺伝子発現を行うための制御遺伝子カセットは多い(多コピー数)ことが要求されることと比較して、機能性タンパク質をコードする遺伝子を含む機能遺伝子カセットは、少量(少コピー数)で十分である。制御遺伝子カセットによるコンディショナルな発現を行うために十分な遺伝子導入(トランスフェクト)が達成されると、上記機能遺伝子カセットのコピー数が多すぎて、制御遺伝子カセットと機能遺伝子カセットとの量的なバランスが、ブタにとっては十分に適切ではないことが、従来技術の問題として、上記遺伝子導入ブタの製造を困難にしていると本発明者らは推測している。また、機能遺伝子カセットの非特異的発現(リーク)の発生も、上記遺伝子導入ブタの製造を困難にしている従来技術の問題の理由と本発明者らは推測している。 In pigs, a large amount (high copy number) of control gene cassettes is required for conditional gene expression, whereas a small amount (low copy number) of functional gene cassettes containing genes encoding functional proteins is sufficient. When sufficient gene transfer (transfection) is achieved to achieve conditional expression by the control gene cassette, the copy number of the functional gene cassette is too large, and the quantitative balance between the control gene cassette and the functional gene cassette is not adequate for pigs. The inventors speculate that this is a problem of the prior art that makes it difficult to produce the transgenic pigs. The inventors also speculate that the occurrence of non-specific expression (leakage) of the functional gene cassette is also a reason for the problem of the prior art that makes it difficult to produce the transgenic pigs.

より具体的には、例えば、上記制御遺伝子カセットと、上記機能遺伝子カセットとの両方を含むオールインワン型ベクター(後述の比較例参照)の組込みコピー数が低い場合、組織特異的に組み換え酵素を発現する遺伝子の発現量が不十分となり、その結果、機能性タンパク質をコードする遺伝子の発現が不十分となる。
一方、上記制御遺伝子カセットと、上記機能遺伝子カセットとの両方を含むオールインワン型ベクターの組込みコピー数が多い場合、機能性タンパク質をコードする遺伝子の発現が、リークにより過剰となり、遺伝子導入ブタの作出効率への影響等が生じる。
More specifically, for example, when the integrated copy number of an all-in-one vector (see Comparative Example described below) containing both the control gene cassette and the functional gene cassette is low, the expression level of the gene that expresses a recombinase in a tissue-specific manner becomes insufficient, and as a result, the expression of the gene encoding the functional protein becomes insufficient.
On the other hand, if the integrated copy number of an all-in-one vector containing both the control gene cassette and the functional gene cassette is high, the expression of the gene encoding the functional protein will be excessive due to leakage, which will affect the efficiency of producing transgenic pigs.

第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ、後述する第3の態様に係る遺伝子導入ブタにおいて、上記機能性タンパク質をコードする遺伝子のコピー数としては特に制限はないが、ブタ個体(二倍体ゲノム)当たり、例えば、1コピー以上が挙げられ、2コピー以上が好ましく、4コピー以上が更に好ましい。
上記機能性タンパク質をコードする遺伝子のコピー数の上限としては特に制限はないが、ブタ個体(二倍体ゲノム)当たり、例えば、200コピー以下、100コピー以下、550コピー以下等が挙げられる。
In the transgenic pig produced by the production method of the first aspect and the transgenic pig produced by the transgenic pig of the third aspect described below, the copy number of the gene encoding the functional protein is not particularly limited, but may be, for example, one or more copies per pig individual (diploid genome), preferably two or more copies, and more preferably four or more copies.
There is no particular upper limit on the number of copies of the gene encoding the functional protein, but examples of this include 200 copies or less, 100 copies or less, or 550 copies or less per pig individual (diploid genome).

第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ、後述する第3の態様に係る遺伝子導入ブタにおいて、上記組み換え酵素をコードする遺伝子のコピー数としては特に制限はないが、ブタ個体(二倍体ゲノム)当たり、例えば、1コピー以上が挙げられ、2コピー以上が好ましく、4コピー以上がより好ましく、7コピー以上が更に好ましく、15コピー以上が特に好ましく、30コピー以上がとりわけ好ましい。
上記組み換え酵素のコピー数の上限としては特に制限はないが、ブタ個体(二倍体ゲノム)当たり、例えば、500コピー以下、300コピー以下、100コピー以下等が挙げられる。
In the transgenic pig produced by the production method of the first aspect and the transgenic pig of the third aspect described below, the copy number of the gene encoding the recombinant enzyme is not particularly limited, but may be, for example, 1 or more copies per pig individual (diploid genome), preferably 2 or more copies, more preferably 4 or more copies, even more preferably 7 or more copies, particularly preferably 15 or more copies, and particularly preferably 30 or more copies.
There is no particular upper limit to the number of copies of the recombinase, but examples of the upper limit include 500 copies or less, 300 copies or less, and 100 copies or less per pig individual (diploid genome).

第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ、後述する第3の態様に係る遺伝子導入ブタにおいて、上記機能性タンパク質をコードする遺伝子のコピー数/上記組み換え酵素をコードする遺伝子のコピー数の比率としては、1/2~1/300が挙げられ、2/3~2/100が好ましく、3/5~3/50がより好ましく、4/6~4/20が更に好ましい。 In the transgenic pig produced by the production method according to the first aspect and the transgenic pig according to the third aspect described below, the ratio of the copy number of the gene encoding the functional protein to the copy number of the gene encoding the recombinant enzyme is, for example, 1/2 to 1/300, preferably 2/3 to 2/100, more preferably 3/5 to 3/50, and even more preferably 4/6 to 4/20.

第1の態様において、上記コンストラクトとしては、上記機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、かつ組み換え酵素によって上記機能性タンパク質が発現可能となる限り特に制限はなく、DNAコンストラクト、cDNAコンストラクト、RNAコンストラクト等の核酸コンストラクト(好ましくは遺伝子コンストラクト)が挙げられる。
第1の態様において、上記コンストラクトは、上記組み換え酵素が選択的に(好ましくは特異的に)認識する特定配列を含むことが好ましく、上記組み換え酵素が選択的に(好ましくは特異的に)認識する少なくとも1対の特定配列を含むことがより好ましい。
それにより、上記組み換え酵素が少なくとも1対の特定配列(好ましくは少なくとも1対の特定配列)を選択的に認識することにより、コンディショナルな(条件的(好ましくは、上記組み換え酵素発現依存的))組み換えを起こすことができる。
In the first aspect, the construct is not particularly limited as long as it contains a gene encoding the functional protein and the functional protein can be expressed by a recombinant enzyme, and examples of the construct include nucleic acid constructs such as DNA constructs, cDNA constructs, and RNA constructs (preferably gene constructs).
In a first aspect, the construct preferably comprises a specific sequence that is selectively (preferably specifically) recognized by the recombinase, and more preferably comprises at least one pair of specific sequences that are selectively (preferably specifically) recognized by the recombinase.
As a result, the recombinase selectively recognizes at least one pair of specific sequences (preferably at least one pair of specific sequences), thereby enabling conditional (preferably dependent on expression of the recombinase)) recombination to occur.

上記組み換え酵素と、それにより選択的に認識される特定配列(好ましくは少なくとも1対の特定配列)の組み合わせとしては、下記(イ)~(ニ)の組み合わせが挙げられ、下記(イ)Creリコンビナーゼと、少なくとも1対のLox配列との組み合わせが好ましい。
(イ)Creリコンビナーゼと、少なくとも1対のLox配列との組み合わせ、
(ロ)出芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)由来の組換え酵素FLPと、下記FRT配列との組み合わせ(Broach, J.R., Guarascio, V.R., & Jayaram, M. (1982). Recombination within the yeast plasmid 2mu circle is site-specific. Cell, 29(1), 227-34.)
FRT配列:5'-GAAGTTCCTATTCTCTAGAAAGTATAGGAACTTC-3'(配列番号7)
(ハ)醤油酵母(Zygosaccharomyces rouxii)由来の組換え酵素RとRS配列との組み合わせ(Araki, H., Jearnpipatkul, A., Tatsumi, H., Sakurai, T., Ushio, K., Muta, T., & Oshima, Y. (1985). Molecular and functional organization of yeast plasmid pSR1. Journal of molecular biology, 182(2), 191-203.)
(ニ)バクテリオファージMu由来の組換え酵素Ginとgix配列との組み合わせ(Maeser, S., & Kahmann, R. (1991). The Gin recombinase of phage Mu can catalyse site-specific recombination in plant protoplasts. Molecular & general genetics : MGG, 230(1-2), 170-6.)
Combinations of the above-mentioned recombinase and specific sequences (preferably at least one pair of specific sequences) selectively recognized thereby include the following combinations (a) to (d), of which the following combination (a) of Cre recombinase and at least one pair of Lox sequences is preferred.
(a) a combination of Cre recombinase and at least one pair of Lox sequences;
(b) A combination of the recombinase FLP derived from Saccharomyces cerevisiae and the following FRT sequence (Broach, JR, Guarascio, VR, & Jayaram, M. (1982). Recombination within the yeast plasmid 2mu circle is site-specific. Cell, 29(1), 227-34.)
FRT sequence: 5'-GAAGTTCCTATTCTCTAGAAAGTATAGGAACTTC-3' (SEQ ID NO: 7)
(c) A combination of recombinant enzyme R and RS sequences derived from soy sauce yeast (Zygosaccharomyces rouxii) (Araki, H., Jearnpipatkul, A., Tatsumi, H., Sakurai, T., Ushio, K., Muta, T., & Oshima, Y. (1985). Molecular and functional organization of yeast plasmid pSR1. Journal of molecular biology, 182(2), 191-203.)
(d) Combination of the recombinase Gin and gix sequences derived from bacteriophage Mu (Maeser, S., & Kahmann, R. (1991). The Gin recombinase of phage Mu can catalyse site-specific recombination in plant protoplasts. Molecular & general genetics: MGG, 230(1-2), 170-6.)

上記特定配列としては、上記Lox配列が好ましく、上記Lox配列の中でも、バクテリオファージPに由来する34塩基のloxP配列が代表例であり、いわゆるCre-loxPシステムを構築することができる。
1対のloxP配列の一例を以下に示す。
5'-ATAACTTCGTATAGCATACATTATACGAAGTTAT-3'(配列番号1)
上記の通り、Cre結合部位である両末端の13塩基は対称で、中心部の8塩基は非対称であることが分かる。
loxPには方向性があり、1対のLox配列が同じ方向(同じ向き)に配置されていれば、その間の配列が、Creによって環状DNAとして切り出される。切り出された環状DNAが元に戻ることは稀であり、上記切り出しは実質的に不可逆的と言える。
一方、1対のLox配列が逆方向(逆向き)に配置されていれば、その間の配列が反転する(向きが入れ替わる)。上記反転は可逆的と言える。
As the specific sequence, the above Lox sequence is preferable, and among the above Lox sequences, a representative example is the 34-base loxP sequence derived from bacteriophage P1 , which allows the construction of a so-called Cre-loxP system.
An example of a pair of loxP sequences is shown below.
5'-ATAACTTCGTATAGCATACATTATACGAAGTTAT-3' (SEQ ID NO: 1)
As described above, it is seen that the 13 bases at both ends, which are the Cre binding sites, are symmetrical, while the central 8 bases are asymmetrical.
loxP has a directionality, and if a pair of Lox sequences are arranged in the same direction (same orientation), the sequence between them is excised as a circular DNA by Cre. The excised circular DNA rarely returns to its original state, and the excision can be said to be substantially irreversible.
On the other hand, if a pair of Lox sequences are arranged in opposite directions (opposite orientations), the sequence between them is inverted (the orientation is swapped).

第1の態様において、少なくとも1対のLox配列は1~4対のLox配列が好ましく、1~3対のLox配列がより好ましく、1又は2対のLox配列が更に好ましい。
少なくとも1対のLox配列としては、代表例として上記したloxP配列のみならず、lox511配列、lox2272配列、loxFAS配列、loxRE配列、loxLE配列等が挙げられ、これらのうちの2対以上を組み合わせて使用してもよい。
In the first embodiment, the at least one pair of Lox sequences is preferably 1 to 4 pairs of Lox sequences, more preferably 1 to 3 pairs of Lox sequences, and even more preferably 1 or 2 pairs of Lox sequences.
Representative examples of the at least one pair of Lox sequences include not only the above-mentioned loxP sequence, but also lox511 sequences, lox2272 sequences, loxFAS sequences, loxRE sequences, and loxLE sequences, and two or more pairs of these may be used in combination.

lox511配列、lox2272配列、loxFAS配列、loxRE配列、loxLE配列の一例を以下に示す。下記配列中、小文字はloxP配列と相違する塩基である。
lox511:5'-ATAACTTCGTATAGtATACATTATACGAAGTTAT-3'(配列番号2)
lox2272:5'-ATAACTTCGTATAGgATACtTTATACGAAGTTAT-3'(配列番号3)
loxFAS:5'-ATAACTTCGTATAtacctttcTATACGAAGTTAT-3'(配列番号4)
lox RE:5'-ATAACTTCGTATAGCATACATTATACGAAcggta-3'(配列番号5)
lox LE:5'-taccgTTCGTATAGCATACATTATACGAAGTTAT-3'(配列番号6)
Examples of the lox511 sequence, the lox2272 sequence, the loxFAS sequence, the loxRE sequence, and the loxLE sequence are shown below. In the sequences below, the lowercase letters indicate bases that differ from the loxP sequence.
lox511: 5'-ATAACTTCGTATAGtATACATTATACGAAGTTAT-3' (SEQ ID NO: 2)
lox2272: 5'-ATAACTTCGTATAGgATACtTTATACGAAGTTAT-3' (SEQ ID NO: 3)
loxFAS: 5'-ATAACTTCGTATAtacctttcTATACGAAGTTAT-3' (SEQ ID NO: 4)
lox RE: 5'-ATAACTTCGTATAGCATACATTATACGAAcggta-3' (SEQ ID NO: 5)
lox LE: 5'-taccgTTCGTATAGCATACATTATACGAAGTTAT-3' (SEQ ID NO: 6)

loxP-loxP間、lox511-lox511間、lox2272-lox2272間はそれぞれ特異的に組換えを起こす一方、loxP-lox511間、loxP-lox2272間では組換えを起こすことはないことが知られている。
この特異的組み換え特性を利用して、2対以上のLox配列(各々の1対の配列間では逆方向(逆向き)に配置)を使用して、目的遺伝子(機能性タンパク質をコードする遺伝子)を逆向きに配置し(不活性型)、Creによって「不可逆的に」組換えを起こしてエクソンフリップにより活性化するFLEx(Flip-excision)switchとすることができる(実験医学2014年11月号Vol.32No.18)。これにより、1対のLox配列が逆方向(逆向き)に配置されている場合の反転の可逆性を克服することができる。
It is known that specific recombination occurs between loxP-loxP, between lox511-lox511, and between lox2272-lox2272, while recombination does not occur between loxP-lox511 or between loxP-lox2272.
By utilizing this specific recombination property, two or more pairs of Lox sequences (placed in the opposite direction between each pair of sequences) can be used to place a target gene (a gene encoding a functional protein) in the opposite direction (inactive type), and then cause "irreversible" recombination with Cre to activate it by exon flipping, making it a FLEx (Flip-excision) switch (Experimental Medicine, November 2014, Vol. 32, No. 18). This overcomes the reversibility of inversion when a pair of Lox sequences is placed in the opposite direction (inverse direction).

FLEx switchとする場合、2対のLox配列の組み合わせとしては、1対のloxPと、1対のlox2272との組み合わせ、1対のloxPと、1対のlox511との組み合わせ等が挙げられる。 When using a FLEx switch, examples of combinations of two pairs of Lox sequences include a combination of one pair of loxP and one pair of lox2272, or a combination of one pair of loxP and one pair of lox511.

FLEx switchとは別に、1対のLox配列を使用する形態例を以下説明する。
上記遺伝子カセットにおいて、目的遺伝子(機能性タンパク質をコードする遺伝子)を活性型の向きに配置し、目的遺伝子の上流に、同じ方向(同じ向き)に配置された1対のLox配列で挟まれた(Floxed)STOP配列を配置することができる。
1対のLox配列が同じ方向(同じ向き)に配置されていることから、CreによってSTOP配列が実質的に不可逆的に切り出され、目的遺伝子(機能性タンパク質をコードする遺伝子)を発現することができる。
上記STOP配列としては、転写停止用配列である限り特に制限はないが、SV40 poly A signal配列が挙げられ、SV40 poly A signalカセットが3つ連結された配列が好ましい。
In addition to the FLEx switch, an embodiment using a pair of Lox sequences will be described below.
In the above gene cassette, a gene of interest (a gene encoding a functional protein) can be arranged in an active orientation, and a STOP sequence flanked by a pair of Lox sequences arranged in the same direction (same orientation) can be arranged upstream of the gene of interest.
Since a pair of Lox sequences are arranged in the same direction (same orientation), the STOP sequence is essentially irreversibly excised by Cre, allowing the expression of a target gene (a gene encoding a functional protein).
The STOP sequence is not particularly limited as long as it is a sequence for terminating transcription, but examples thereof include the SV40 poly A signal sequence, and a sequence in which three SV40 poly A signal cassettes are linked is preferred.

非特異的組み換え(リーク)の防止の観点から、同じ方向(同じ向き)に配置された1対のLox配列で挟む(Floxed)配列として、上記STOP配列とともに、更に、Pause配列を含んでいてもよく、STOP配列の下流に含んでいることが好ましい。
上記Pause配列としては特に制限はないが、ヒトα2 globin gene RNA polymerase II transcriptional pause signal配列等が挙げられる。
From the viewpoint of preventing non-specific recombination (leakage), a Pause sequence may be included in addition to the STOP sequence as a sequence sandwiched between a pair of Lox sequences arranged in the same direction (same orientation) (Floxed), and it is preferable that a Pause sequence is included downstream of the STOP sequence.
The pause sequence is not particularly limited, and examples thereof include the human α2 globin gene RNA polymerase II transcriptional pause signal sequence.

第1の態様に係る製造方法において、上記組み換え酵素は核内移行タンパク質との融合タンパク質であることが好ましく、つまり、上記組み換え酵素をコードする遺伝子が、核内移行タンパク質をコードする遺伝子と直接又は間接に融合していることが好ましい。
核内移行タンパク質としては、核内へ移行し得る限り特に制限はないが、核移行シグナルを有するタンパク質が挙げられ、具体的には、エストロゲン受容体ERが好ましい。
上記組み換え酵素がCreリコンビナーゼであり、上記組み換え酵素をコードする遺伝子が、上記Creリコンビナーゼ及びエストロゲン受容体ERを含む融合タンパク質をコードする遺伝子であることがより好ましい。
上記Creリコンビナーゼは、特異的塩基配列(例えば、2つのLox配列からなる対)を認識してDNA相同組み換えを起こす酵素(バクテリオファージPに由来する酵素)として知られている。
エストロゲン受容体ERは、核移行シグナルを有することが知られている。
上記融合タンパク質がCreリコンビナーゼ及びエストロゲン受容体ERを含む融合タンパク質である場合、ベクター(1)を含む液を卵に顕微授精させることにより、上記融合タンパク質のCreリコンビナーゼ部分が少なくとも1対のLox配列を認識することにより、コンディショナルな(条件的(好ましくは、Cre発現依存的))組み換えを起こす遺伝子導入ブタを製造することができる。
In the production method according to the first aspect, the recombinant enzyme is preferably a fusion protein with a nuclear transport protein, i.e., the gene encoding the recombinant enzyme is preferably fused directly or indirectly with a gene encoding the nuclear transport protein.
The nuclear transport protein is not particularly limited as long as it can be transported into the nucleus, but examples thereof include proteins having a nuclear transport signal, and specifically, the estrogen receptor ER is preferred.
It is more preferable that the recombinase is Cre recombinase, and the gene encoding the recombinase is a gene encoding a fusion protein containing the Cre recombinase and the estrogen receptor ER.
The Cre recombinase is known as an enzyme (derived from bacteriophage P1 ) that recognizes a specific base sequence (for example, a pair of two Lox sequences) and causes DNA homologous recombination.
The estrogen receptor ER is known to have a nuclear localization signal.
When the fusion protein is a fusion protein containing Cre recombinase and the estrogen receptor ER, a liquid containing the vector (1) is microinjected into an egg, whereby the Cre recombinase portion of the fusion protein recognizes at least one pair of Lox sequences, thereby producing a transgenic pig that undergoes conditional (preferably Cre expression-dependent) recombination.

第1の態様に係る製造方法において、上記エストロゲン受容体ERがERT2であり、上記融合タンパク質がCreERT2又はERT2CreERT2であることがより好ましい。
タモキシフェン化合物(タモキシフェン、4-ヒドロキシタモキシフェン(4-OHT)等)は、細胞質内に存在するERと結合し核内に移行し得る。
ERT2はERをタモキシフェン化合物のみに結合するように改変され、核移行シグナル(エストロゲンとの)を欠損したタンパク質であることが知られている。
CreERT2、ERT2CreERT2はいずれも、前記ERT2とCreとの融合タンパク質であり、タモキシフェン化合物存在下で核内に移行することができ、Creにより組み換えを起こすことができる。
(Feil R, Brocard J, Mascrez B, LeMeur M, Metzger D and Chambon P (1996): Ligand-activated site-specific recombination in mice. Proc Natl Acad Sci U S A, 93: 10887-10890. 1996.
Feil R, Wagner J, Metzger D and Chambon P (1997): Regulation of Cre recombinase activity by mutated estrogen receptor ligand-binding domains. Biochemical and Biophysical Research Communications, 237: 752-727. 1997.)
第1の態様において、CreERT2又はERT2CreERT2を使用することにより、タモキシフェン化合物により、コンディショナルな(例えば、時期特異的)組み換えを起こすことができる。
第1及び2の態様において、上記エストロゲン受容体ERがERT2が好ましく、上記融合タンパク質がCreERT2又はERT2CreERT2が好ましい。
In the production method according to the first aspect, it is more preferable that the estrogen receptor ER is ERT2 and the fusion protein is CreERT2 or ERT2CreERT2.
Tamoxifen compounds (tamoxifen, 4-hydroxytamoxifen (4-OHT), etc.) can bind to ER present in the cytoplasm and translocate into the nucleus.
ERT2 is known to be a protein that has been modified to bind ER only to tamoxifen compounds and lacks a nuclear localization signal (with estrogen).
Both CreERT2 and ERT2CreERT2 are fusion proteins of the above-mentioned ERT2 and Cre, and can translocate into the nucleus in the presence of a tamoxifen compound and cause recombination by Cre.
(Feil R, Brocard J, Mascrez B, LeMeur M, Metzger D and Chambon P (1996): Ligand-activated site-specific recombination in mice. Proc Natl Acad Sci USA, 93: 10887-10890. 1996.
Feil R, Wagner J, Metzger D and Chambon P (1997): Regulation of Cre recombinase activity by mutated estrogen receptor ligand-binding domains. Biochemical and Biophysical Research Communications, 237: 752-727. 1997.)
In a first embodiment, CreERT2 or ERT2CreERT2 can be used to induce conditional (eg, time-specific) recombination by tamoxifen compounds.
In the first and second aspects, said estrogen receptor ER is preferably ERT2, and said fusion protein is preferably CreERT2 or ERT2CreERT2.

(上記機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットをセーフハーバー領域中に含む遺伝子改変ブタ細胞)
本発明は、上記機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットをセーフハーバー領域中に含む遺伝子改変ブタ細胞を含む、体細胞クローニング原料であって、上記ベクター(1)共存下の顕微授精による遺伝子導入用原料を提供するための、体細胞クローニング原料に関する発明でもあり、本発明の第2の態様は、当該体細胞クローニング原料である。
(Genetically modified porcine cells containing a gene encoding the functional protein and a gene cassette containing a construct that enables the functional protein to be expressed by a recombinase in a safe harbor region)
The present invention is a somatic cell cloning material comprising a genetically modified pig cell containing a gene encoding the functional protein and containing, in a safe harbor region, a gene cassette containing a construct that enables the functional protein to be expressed by a recombinase, and the somatic cell cloning material is also an invention relating to a somatic cell cloning material for providing a material for gene introduction by intracytoplasmic sperm injection in the presence of the vector (1). A second aspect of the present invention is the somatic cell cloning material.

第1及び2の態様において、上記遺伝子改変ブタ細胞は、培養が安定的であり、また、細胞の均一性が高い観点から、樹立された(例えば、株化された、クローン化された)遺伝子改変ブタ細胞であることが好ましい。
また、樹立されることにより、遺伝子カセットをセーフハーバー領域中に導入する等の樹立前の各工程を省略して、特定の組織ないし臓器でコンディショナルに上記機能性タンパク質を発現するための遺伝子群が導入された遺伝子導入ブタを、上記顕微授精という1段階(例えば、実質的に1工程)で製造することができる観点から、遺伝子導入ブタの工業的量産性に優れる。
In the first and second aspects, the genetically modified porcine cells are preferably established (e.g., established strains or cloned) genetically modified porcine cells, from the viewpoints of stable culture and high cell homogeneity.
Furthermore, by establishing this system, it is possible to omit the various steps required prior to establishment, such as introducing a gene cassette into a safe harbor region, and to produce transgenic pigs in which a group of genes for conditionally expressing the functional protein in a specific tissue or organ has been introduced in a single step (e.g., essentially one step) of intracytoplasmic sperm injection, which makes it excellent for industrial mass production of transgenic pigs.

上記遺伝子改変ブタ細胞としては、セーフハーバー領域を(好ましくはゲノム中に)有するブタ細胞である限り特に制限はないが、線維芽細胞、前駆脂肪細胞、胚由来多能性細胞、体性幹細胞、人工多能性幹細胞等が挙げられ、線維芽細胞が好ましく、胎仔線維芽細胞がより好ましい。 The above-mentioned genetically modified porcine cells are not particularly limited as long as they are porcine cells having a safe harbor region (preferably in the genome), but examples include fibroblasts, preadipocytes, embryo-derived pluripotent cells, somatic stem cells, induced pluripotent stem cells, etc., with fibroblasts being preferred and fetal fibroblasts being more preferred.

第1及び2の態様における遺伝子カセットを導入するセーフハーバー領域は、ゲノム上、安全にトランス遺伝子を挿入し得る領域をいい、ゲノム上、安全にトランス遺伝子を挿入し得る非コード領域等が挙げられる。
上記セーフハーバー領域としては、ブタROSA領域又はH11領域が好ましく、ブタROSA領域がより好ましい。
ブタROSA領域としては、ROSA領域である限り特に制限はないが、13番目のブタ染色体のエクソン1及び2の間に存在するROSA領域が好ましい。
The safe harbor region into which the gene cassette is introduced in the first and second aspects refers to a region on the genome into which a transgene can be safely inserted, and examples of such regions include non-coding regions on the genome into which a transgene can be safely inserted.
As the safe harbor region, the porcine ROSA region or the H11 region is preferable, and the porcine ROSA region is more preferable.
The porcine ROSA region is not particularly limited as long as it is a ROSA region, but the ROSA region located between exons 1 and 2 of the 13th porcine chromosome is preferred.

第1及び2の態様において、上記組み換え酵素の作用により上記機能性タンパク質が発現可能となることは、当該ブタ個体全身の細胞においてであってもよいし(全身的発現可能性)、特定の組織ないし臓器の細胞においてであってもよいが(局在的発現可能性)、少なくとも上記ベクター(1)で規定された「特定の組織ないし臓器」で発現可能となることが好ましい。
ブタは、例えば、マウス等のげっ歯類と比較して、繁殖ないし交配が煩雑である。
様々な組織ないし臓器で発現するプロモーターを含む様々な上記ベクター(1)を用意し、様々な上記ベクター(1)共存下で顕微授精を行うことで、各々特定の組織ないし臓器でコンディショナルに上記機能性タンパク質を発現することができる様々な遺伝子導入ブタバリエーションを、上記顕微授精という1段階(例えば、実質的に1工程)で製造することができる観点から、当該ブタ個体全身の細胞において、上記機能性タンパク質が発現可能(全身的発現可能性)であることが好ましい。
上記コンストラクトを含む上記遺伝子カセットがゲノム中のセーフハーバー領域に導入される場合、当該ブタ個体全身の細胞において、発現可能(全身的発現可能性)となり得る。
In the first and second aspects, the functional protein can be expressed by the action of the recombinant enzyme in cells throughout the pig (systemic expression possibility) or in cells of a specific tissue or organ (localized expression possibility), but it is preferable that the functional protein be expressed at least in the "specific tissue or organ" defined by the vector (1).
Compared to rodents such as mice, for example, breeding or mating of pigs is complicated.
From the viewpoint that various gene-introduced pig variations capable of conditionally expressing the functional protein in each specific tissue or organ can be produced in a single step (e.g., substantially one process) of the above-mentioned microinsemination by preparing various vectors (1) containing promoters expressed in various tissues or organs and performing the above-mentioned vectors (1) in the presence of each of the various vectors (1), it is preferable that the functional protein can be expressed (systemically expressible) in cells throughout the entire body of the pig individual.
When the gene cassette containing the construct is introduced into a safe harbor region in the genome, it can be expressed in cells throughout the body of the pig (systemic expressibility).

第1及び2の態様における遺伝子カセットにおいて、上記機能性タンパク質としては、任意の機能を発揮するタンパク質である限り特に制限はなく、例えば、発光(例えば、蛍光、UV光)機能、標識機能(放射線標識、任意のタグ)、遺伝子発現調節機能、遺伝子認識機能、細胞に対して致死的な機能(例えば、細胞質膜に作用してそれを破壊するなど)等の任意の機能を発揮するタンパク質が挙げられ、より具体的には、蛍光タンパク質(例えば、緑色蛍光タンパク質(Green Fluorescent Protein,GFP)、Venus等の改変GFP)、代謝関連酵素(例えば、チミジンキナーゼ、薬物代謝酵素(CYP)など)、細胞増殖関連因子(例えば、アポトーシスの調節因子BAX、線維芽細胞増殖因子FGFなど)、成長関連遺伝子タンパク質(例えば、成長ホルモン受容体、インスリン様成長因子受容体など)、細胞毒素、自殺遺伝子タンパク質(例えば、iCaspase9など)等が挙げられる。
蛍光タンパク質は一般に細胞毒性を有することが知られている。
上記細胞毒素としては細胞に対して致死的な作用(例えば、細胞質膜に作用してそれを破壊するなど)を引きおこす限り特に制限はなく、高分子の毒性物質が好ましく、毒性タンパク質がより好ましい。上記細胞毒素として具体的には、ジフテリア毒素(Diphtheria Toxin)、θ毒素、ストレプトリジンS、α,δ毒素、ロイコシジン等が挙げられ、ジフテリア毒素が好ましく、ジフテリア毒素Aがより好ましい。
ジフテリア毒素はジフテリア菌が産生する細菌毒素であり、A鎖及びB鎖の2つのドメインからなり、A鎖は毒素本体の役割を、B鎖は細胞表面にある受容体と結合し、A鎖を細胞内に取り込む機能を有する。
In the gene cassettes of the first and second aspects, the functional protein is not particularly limited as long as it is a protein that exerts any function, and examples thereof include proteins that exert any function, such as a light-emitting (e.g., fluorescence, UV light) function, a labeling function (radioactive label, any tag), a gene expression regulating function, a gene recognition function, and a function that is lethal to a cell (e.g., acting on the cytoplasmic membrane to destroy it), and more specifically, examples thereof include fluorescent proteins (e.g., modified GFPs such as Green Fluorescent Protein (GFP) and Venus), metabolic enzymes (e.g., thymidine kinase, drug metabolizing enzymes (CYP)), cell proliferation-related factors (e.g., apoptosis regulator BAX, fibroblast growth factor FGF, etc.), growth-related gene proteins (e.g., growth hormone receptor, insulin-like growth factor receptor, etc.), cytotoxins, suicide gene proteins (e.g., iCaspase9, etc.), and the like.
Fluorescent proteins are generally known to be cytotoxic.
The cytotoxin is not particularly limited as long as it has a lethal effect on cells (e.g., acts on and destroys the cytoplasmic membrane), and is preferably a toxic substance with a high molecular weight, more preferably a toxic protein. Specific examples of the cytotoxin include diphtheria toxin, θ toxin, streptolysin S, α, δ toxin, leukocidin, etc., and is preferably diphtheria toxin, and more preferably diphtheria toxin A.
Diphtheria toxin is a bacterial toxin produced by the diphtheria bacterium, and consists of two domains, the A chain and the B chain. The A chain acts as the toxin itself, while the B chain binds to a receptor on the cell surface and takes the A chain into the cell.

第1及び2の態様における遺伝子カセットにおいて、細胞毒素をコードする遺伝子としては、上記細胞毒素をコードする遺伝子が挙げられ、ジフテリア毒素をコードする遺伝子が好ましく、ジフテリア毒素A(以下、単に「DTA」ともいう。)をコードする遺伝子がより好ましい。 In the gene cassettes of the first and second aspects, the gene encoding the cytotoxin includes the genes encoding the above-mentioned cytotoxins, preferably a gene encoding diphtheria toxin, more preferably a gene encoding diphtheria toxin A (hereinafter also simply referred to as "DTA").

第1及び2の態様における遺伝子カセットにおいて、上記セーフハーバー領域のプロモーター又は上記セーフハーバー領域の上流に存在するプロモーターによる転写を当該遺伝子カセットへ受容させるために、AG等を含むスプライシングアクセプター配列(スプライスアクセプター配列)を更に含んでいてもいなくてもよいが、更に含んでいることが好ましく、「機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクト」の上流に更に含んでいることがより好ましく、「特定配列、及び、機能性タンパク質をコードする遺伝子」の上流に更に含んでいることが更に好ましい。 In the gene cassettes of the first and second aspects, in order to allow the gene cassette to accept transcription by the promoter of the safe harbor region or a promoter located upstream of the safe harbor region, the gene cassette may or may not further include a splicing acceptor sequence (splice acceptor sequence) containing AG or the like, but it is preferable that the gene cassette further includes the splice acceptor sequence, and it is more preferable that the gene cassette further includes the splice acceptor sequence upstream of a "construct containing a gene encoding a functional protein and enabling the functional protein to be expressed by a recombinase," and it is even more preferable that the gene cassette further includes the splice acceptor sequence upstream of a "specific sequence and a gene encoding a functional protein."

第1及び2の態様における上記コンストラクトを含む遺伝子カセットにおいて、上記機能性タンパク質の発現を制御するために、機能性タンパク質をコードする遺伝子(好ましくは特定配列、及び、機能性タンパク質をコードする遺伝子)の上流に任意のプロモーターを更に含んでいてもいなくてもよい。上記任意のプロモーターとしては、任意の細胞(好ましくは、多種の細胞)に機能するプロモーターが挙げられ、CAG(cytomagalovirus immediate early enhancer-chiken β-actin hybrid)、CMV、RSVプロモーター等が好ましく、CAGプロモーターがより好ましい。 In the gene cassette containing the above construct in the first and second aspects, in order to control the expression of the above functional protein, an arbitrary promoter may or may not be further included upstream of the gene encoding the functional protein (preferably a specific sequence and a gene encoding the functional protein). The arbitrary promoter may be a promoter that functions in any cell (preferably various types of cells), and preferred are CAG (cytomagalovirus immediate early enhancer-chiken β-actin hybrid), CMV, RSV promoter, etc., and more preferred is the CAG promoter.

第1及び2の態様における上記コンストラクトを含む遺伝子カセットにおいて、遺伝子改変ブタ細胞(遺伝子ノックインブタ細胞)の選抜のための薬剤選抜用配列を更に含んでいてもいなくてもよい。更に含んでいる場合、機能性タンパク質をコードする遺伝子の下流に含んでいることが好ましい。
上記薬剤選抜用配列として特に制限はないが、SV40promoter、puromycin N-acetyltransferase、及びherpes simplex virus thymidine kinase HSV-TK)のpA(ポリA)で構成される遺伝子カセット等が挙げられる。
In the gene cassettes containing the above constructs in the first and second aspects, a drug selection sequence for selecting genetically modified porcine cells (gene knock-in porcine cells) may or may not be further included. If such a sequence is further included, it is preferably included downstream of a gene encoding a functional protein.
The above-mentioned drug selection sequence is not particularly limited, and examples thereof include a gene cassette composed of SV40 promoter, puromycin N-acetyltransferase, and pA (polyA) of herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-TK).

第1及び2の態様における遺伝子カセットを上記セーフハーバー領域へ導入する方法(第1の遺伝子改変方法)としては、ゲノム編集法を使用することができ、リポフェクション法、エレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法等の任意のトランス遺伝子導入技術により、上記遺伝子カセット及びゲノム編集ツールを細胞内(好ましくは核内)へ導入後、ゲノム編集法により上記セーフハーバー領域へ導入することが好ましい。 In the first and second aspects, a genome editing method can be used as a method for introducing the gene cassette into the safe harbor region (first gene modification method), and it is preferable to introduce the gene cassette and genome editing tool into a cell (preferably into the nucleus) by any transgene introduction technique such as lipofection, electroporation, or calcium phosphate, and then introduce them into the safe harbor region by genome editing.

ゲノム編集法による導入としては、CRISPR(Clusterd Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)/Casヌクレアーゼ等のゲノム編集用の人工ヌクレアーゼを含むゲノム編集ツールによる導入が挙げられ、Transcription Activator-Like Effector Nuclease(TALEN)及びジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)を用いた人工制限酵素(人工ヌクレアーゼ)を含むゲノム編集ツールによる導入であってもよい。 Introduction by genome editing methods includes introduction using a genome editing tool containing an artificial nuclease for genome editing such as CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)/Cas nuclease, and may also be introduction using a genome editing tool containing an artificial restriction enzyme (artificial nuclease) using a Transcription Activator-Like Effector Nuclease (TALEN) and a zinc finger nuclease (ZFN).

CRISPR/Casヌクレアーゼは、ガイドRNA及びCasヌクレアーゼ(好ましくはCas9)を含む。
標的となる上記セーフハーバー領域中の少なくとも部分配列は、上記セーフハーバー領域中に含まれるオリゴヌクレオチドが挙げられる。
The CRISPR/Cas nuclease comprises a guide RNA and a Cas nuclease (preferably Cas9).
At least a partial sequence within the safe harbor region that is targeted includes an oligonucleotide contained within the safe harbor region.

上記セーフハーバー領域中の少なくとも部分配列に特異的なガイドRNAもしくはガイドRNAをコードするDNA、及びCasヌクレアーゼをコードする核酸もしくはCasヌクレアーゼを含有する組成物を、上記セーフハーバー領域を含む真核細胞又は真核生物にトランスフェクトすることにより上記コンストラクトを含む遺伝子カセットを導入することができる。
Casヌクレアーゼをコードする核酸又はCasヌクレアーゼ、及びガイドRNA又はガイドRNAをコードするDNAは、当技術分野において公知の様々な方法、例えば、マイクロインジェクション、エレクトロポレーション、DEAE-デキストラン処理、リポフェクション、ナノ粒子媒介性トランスフェクション、タンパク質形質導入ドメイン媒介性形質導入、ウイルス媒介性遺伝子送達、及びプロトプラストへのPEG媒介性トランスフェクションなどによって、細胞内に移入されうるが、これらに限定されない。また、Casヌクレアーゼをコードする核酸又はCasヌクレアーゼ及びガイドRNAは、注入などの遺伝子もしくはタンパク質を投与するための、当技術分野において公知の様々な方法によって、生物内に移入されうる。Casヌクレアーゼをコードする核酸又はCasタンパク質は、ガイドRNAとの複合体の形態で、もしくは別々に、細胞内に移入されうる。Tatなどのタンパク質形質導入ドメインと融合されたCasヌクレアーゼもまた、細胞内に効率的に送達され得る。
好ましくは、真核細胞又は真核生物は、Cas9ヌクレアーゼ及びガイドRNAが同時トランスフェクトまたは連続トランスフェクトされる。
連続トランスフェクションは、最初にCasヌクレアーゼをコードする核酸によるトランスフェクション、続いて裸のガイドRNAによる第二のトランスフェクションによって行われうる。好ましくは、第二のトランスフェクションは、3、6、12、18、24時間後であるが、それらに限定されない。
A gene cassette containing the above construct can be introduced by transfecting a guide RNA or a DNA encoding a guide RNA specific to at least a partial sequence in the above safe harbor region, and a composition containing a nucleic acid encoding a Cas nuclease or a Cas nuclease into a eukaryotic cell or organism containing the above safe harbor region.
Nucleic acids encoding Cas nuclease or Cas nuclease and guide RNA or DNA encoding guide RNA can be introduced into cells by various methods known in the art, such as, but not limited to, microinjection, electroporation, DEAE-dextran treatment, lipofection, nanoparticle-mediated transfection, protein transduction domain-mediated transduction, virus-mediated gene delivery, and PEG-mediated transfection into protoplasts. Nucleic acids encoding Cas nuclease or Cas nuclease and guide RNA can also be introduced into organisms by various methods known in the art for administering genes or proteins, such as injection. Nucleic acids encoding Cas nuclease or Cas proteins can be introduced into cells in the form of a complex with guide RNA or separately. Cas nuclease fused to a protein transduction domain such as Tat can also be efficiently delivered into cells.
Preferably, the eukaryotic cell or organism is co-transfected or sequentially transfected with the Cas9 nuclease and the guide RNA.
Sequential transfection can be performed by first transfection with a nucleic acid encoding a Cas nuclease, followed by a second transfection with a naked guide RNA, preferably, but not limited to, the second transfection 3, 6, 12, 18, 24 hours later.

ガイドRNAの発現は、ガイドRNA発現ユニットを用いてもよい。ガイドRNA発現ユニットとしては、標的配列(上記セーフハーバー領域中の少なくとも部分配列)とガイドRNAとを含むCRISPR-Cas9系の転写ユニットとすることが好ましく、ガイドRNAを発現するためのプロモーター領域(RNAポリメラーゼIIIのプロモーター(例えば、U6プロモーターおよびH1プロモーターから選択されるプロモーター))、標的配列(上記セーフハーバー領域中の少なくとも部分配列)及びガイドRNAを有することが好ましく、プロモーター、標的配列(上記セーフハーバー領域中の少なくとも部分配列)に相補的な配列及びガイドRNAがシームレスに連結していることがより好ましい。
CRISPR/Casヌクレアーゼは、オフターゲットを防ぐために、ニッカーゼとして二本鎖DNAの一方の鎖のみを切断するCas9変異体を用いることもできる。一本鎖切断型Cas9変異体としては、例えば、Cas9(D10A)が挙げられる。一本鎖切断型Cas9変異体は例えば、標的DNAの一方の鎖に相補的な標的配列を有するガイドRNAと、そのごく近傍の他方の鎖に相補的な標的配列を有するガイドRNAとを組み合わせて用いると、一方の鎖を20塩基の特異性で切断し、他方の鎖をさらに20塩基の特異性で切断するため、併せて40塩基の特異性でDNAを切断することになり、標的の特異性を大幅に向上させることが可能となる。
The expression of the guide RNA may be performed using a guide RNA expression unit. The guide RNA expression unit is preferably a transcription unit of the CRISPR-Cas9 system including a target sequence (at least a partial sequence in the above-mentioned safe harbor region) and a guide RNA, and preferably has a promoter region for expressing the guide RNA (a promoter of RNA polymerase III (e.g., a promoter selected from U6 promoter and H1 promoter)), a target sequence (at least a partial sequence in the above-mentioned safe harbor region) and a guide RNA, and more preferably, the promoter, a sequence complementary to the target sequence (at least a partial sequence in the above-mentioned safe harbor region) and the guide RNA are seamlessly linked.
In order to prevent off-target, the CRISPR/Cas nuclease can also use a Cas9 mutant that cuts only one strand of double-stranded DNA as a nickase. An example of a single-stranded cleavage type Cas9 mutant is Cas9 (D10A). For example, when a single-stranded cleavage type Cas9 mutant is used in combination with a guide RNA having a target sequence complementary to one strand of a target DNA and a guide RNA having a target sequence complementary to the other strand in close proximity, one strand is cleaved with a specificity of 20 bases, and the other strand is further cleaved with a specificity of 20 bases, so that the DNA is cleaved with a specificity of 40 bases in total, and the specificity of the target can be greatly improved.

第1及び2の態様における遺伝子カセットを上記セーフハーバー領域へ導入して得られた遺伝子改変ブタ細胞(遺伝子ノックインブタ細胞)は、1穴当たり1細胞未満の限界希釈、遺伝子解析、薬剤耐性等任意の手法により選抜し、樹立することができる。 Genetically modified porcine cells (gene knock-in porcine cells) obtained by introducing the gene cassettes in the first and second aspects into the above-mentioned safe harbor region can be selected and established by any method, such as limiting dilution of less than one cell per well, genetic analysis, or drug resistance.

下記文献(イ)~(ハ)にはゲノム編集による遺伝子改変ブタ細胞の樹立、及び上記樹立された遺伝子改変ブタ細胞の体細胞クローニングによる遺伝子改変クローンブタの作出が記載されている。
(イ)Masahito Watanabe, Kazuhiro Umeyama, Kazuaki Nakano, Hitomi Matsunari, Toru Fukuda, Kei Matsumoto, Susumu Tajiri, Shuichiro Yamanaka, Koki Hasegawa, Kazutoshi Okamoto, Ayuko Uchikura, Shuko Takayanagi, Masaki Nagaya, Takashi Yokoo, Hiromitsu Nakauchi and Hiroshi Nagashima (2022) Generation of heterozygous PKD1 mutant pigs exhibiting earlyonset renal cyst formation. Laboratory Investigation, 102:560-569; https://doi.org/10.1038/s41374-021-00717-z
(ロ)Hitomi Matsunari, Michiyo Honda, Masahito Watanabe, Satsuki Fukushima, Kouta Suzuki, Shigeru Miyagawa, Kazuaki Nakano, Kazuhiro Umeyama, Ayuko Uchikura, Kazutoshi Okamoto,Masaki Nagaya, Teruhiko Toyo-oka, Yoshiki Sawa, Hiroshi Nagashima (2020) Pigs with δ-sarcoglycan deficiency exhibit traits of genetic cardiomyopathy. Laboratory Investigation, 100:887-899; https://doi.org/10.1038/s41374-020-0406-7
(ハ)Masahito Watanabe, Kazuaki Nakano, Hitomi Matsunari, Taisuke Matsuda, Miki Maehara, Takahiro Kanai, Mirina Kobayashi, Yukina Matsumura, Rieko Sakai, Momoko Kuramoto, Gota Hayashida, Yoshinori Asano, Shuko Takayanagi, Yoshikazu Arai, Kazuhiro Umeyama, Masaki Nagaya, Yutaka Hanazono, Hiroshi Nagashima (2013) Generation of Interleukin-2 Receptor Gamma Gene Knockout Pigs from Somatic Cells Genetically Modified by Zinc Finger Nuclease-Encoding mRNA. PLOS ONE, Volume 8, Issue 10, e76478
上記遺伝子カセットの上記セーフハーバー領域へ導入、遺伝子改変ブタ細胞の樹立は上記文献(イ)~(ハ)に記載の方法に準じて実施することができる。
The following documents (A) to (C) describe the establishment of genetically modified pig cells by genome editing and the production of genetically modified cloned pigs by somatic cloning of the established genetically modified pig cells.
(i) Masahito Watanabe, Kazuhiro Umeyama, Kazuaki Nakano, Hitomi Matsunari, Toru Fukuda, Kei Matsumoto, Susumu Tajiri, Shuichiro Yamanaka, Koki Hasegawa, Kazutoshi Okamoto, Ayuko Uchikura, Shuko Takayanagi, Masaki Nagaya, Takashi Yokoo, Hiromitsu Nakauchi and Hiroshi Nagashima (2022) Generation of heterozygous PKD1 mutant pigs exhibiting earlyonset renal cyst formation. Laboratory Investigation, 102:560-569; https://doi.org/10.1038/s41374-021-00717-z
(b) Hitomi Matsunari, Michiyo Honda, Masahito Watanabe, Satsuki Fukushima, Kouta Suzuki, Shigeru Miyagawa, Kazuaki Nakano, Kazuhiro Umeyama, Ayuko Uchikura, Kazutoshi Okamoto,Masaki Nagaya, Teruhiko Toyo-oka, Yoshiki Sawa, Hiroshi Nagashima (2020) Pigs with δ-sarcoglycan deficiency exhibit traits of genetic cardiomyopathy. Laboratory Investigation, 100:887-899; https://doi.org/10.1038/s41374-020-0406-7
(c) Masahito Watanabe, Kazuaki Nakano, Hitomi Matsunari, Taisuke Matsuda, Miki Maehara, Takahiro Kanai, Mirina Kobayashi, Yukina Matsumura, Rieko Sakai, Momoko Kuramoto, Gota Hayashida, Yoshinori Asano, Shuko Takayanagi, Yoshikazu Arai, Kazuhiro Umeyama, Masaki Nagaya, Yutaka Hanazono, Hiroshi Nagashima (2013) Generation of Interleukin-2 Receptor Gamma Gene Knockout Pigs from Somatic Cells Genetically Modified by Zinc Finger Nuclease-Encoding mRNA. PLOS ONE, Volume 8, Issue 10, e76478
The gene cassette can be introduced into the safe harbor region and genetically modified porcine cells can be established according to the methods described in the above references (i) to (iii).

(遺伝子改変クローンブタ)
第1の態様において、上記得られた(樹立された)遺伝子改変ブタ細胞(遺伝子ノックイン細胞)から遺伝子改変クローンブタ(遺伝子ノックインクローンブタ)を得る体細胞クローニング(体細胞クローン技術)としては特に制限はない。
体細胞クローン技術は、クローンを作製したいブタ細胞(好ましくは遺伝子改変ブタ細胞)を培養してドナー細胞とし、このドナー細胞をレシピエント除核卵子(卵母細胞)に細胞融合等の融合法等により核移植したのち、培養後、仮親に移植及び受胎させクローンを作製する技術をいう。
(Genetically modified cloned pigs)
In the first aspect, there are no particular limitations on the somatic cell cloning (somatic cell cloning technology) used to obtain a genetically modified cloned pig (gene knock-in cloned pig) from the above-obtained (established) genetically modified pig cells (gene knock-in cells).
Somatic cell cloning technology is a technique in which pig cells from which a clone is to be produced (preferably genetically modified pig cells) are cultured to create donor cells, and the nucleus of this donor cell is transferred to a recipient enucleated egg (oocyte) by a fusion method such as cell fusion. After culturing, the donor cell is transferred to a foster parent and fertilized to create a clone.

具体的には、一回目の核移植において、上記得られた(樹立された)遺伝子改変ブタ細胞(遺伝子ノックインブタ細胞)を、成熟した除核未受精卵に導入することができる。この導入にはセンダイウィルス、電気刺激による細胞融合法や細胞質内注入法を用いることができる。続いて、活性化処理を行い核を形成することができる。この活性化処理法には、ストロンチウム、エタノール、電気刺激、等が挙げられる。この核を二回目の核移植のドナーとして除核受精卵に導入することができる。
上記作業はフリーハンド(例えば、熟練者による顕微鏡下でのフリーハンド)で行っても行わなくてもよいが、マイクロマニピュレーターを使用して実施してもよい。
得られた遺伝子改変ブタ細胞由来構築卵は培養後、移植可能胚へ発生したものを仮親の子宮内に移植することで、遺伝子改変ブタ細胞(遺伝子ノックインブタ細胞)由来の遺伝子改変クローンブタ(遺伝子ノックインクローンブタ)の個体を発生することができる。
Specifically, in the first nuclear transfer, the above-obtained (established) genetically modified porcine cells (gene knock-in porcine cells) can be introduced into a mature enucleated unfertilized egg. For this introduction, Sendai virus, cell fusion using electrical stimulation, or intracytoplasmic injection can be used. Then, an activation treatment can be performed to form a nucleus. Examples of the activation treatment include strontium, ethanol, electrical stimulation, etc. This nucleus can be introduced into an enucleated fertilized egg as a donor for the second nuclear transfer.
The above operations may or may not be performed freehand (eg, freehand under a microscope by a skilled technician), but may also be performed using a micromanipulator.
The resulting engineered eggs derived from the genetically modified pig cells can be cultured, and when they develop into transplantable embryos, they can be transplanted into the uterus of a foster parent to produce genetically modified cloned pigs (gene knock-in cloned pigs) derived from the genetically modified pig cells (gene knock-in pig cells).

また、上記文献(イ)~(ハ)には、上述したように、遺伝子改変ブタ樹立細胞の体細胞クローニングによる遺伝子改変クローンブタの作出が記載されており、遺伝子改変ブタ樹立細胞の体細胞クローニングによる遺伝子改変クローンブタの作出は上記文献(イ)~(ハ)に記載の方法に準じて実施することができる。 As described above, the above documents (A) to (C) also describe the production of genetically modified cloned pigs by somatic cloning of genetically modified established pig cells, and the production of genetically modified cloned pigs by somatic cloning of genetically modified established pig cells can be carried out in accordance with the methods described in the above documents (A) to (C).

上記レシピエント除核卵子(卵母細胞)としては、ブタ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、霊長類(例えば、ヒト、類人猿(チンパンジー、サル等))、げっ歯類(例えば、マウス、ラット)等の任意の哺乳類のレシピエント除核卵子が好ましく、げっ歯類よりも体格等の特徴がヒトに近い哺乳類のレシピエント除核卵子がより好ましく、ブタ、ヒツジ、ヤギ、霊長類(例えば、ヒト、類人猿)のレシピエント除核卵子が更に好ましく、ブタのレシピエント除核卵子が特に好ましい。
上記移植可能胚を移植される仮親としてはブタ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、霊長類(例えば、ヒト、類人猿(チンパンジー、サル等))、げっ歯類(例えば、マウス、ラット)等の任意の哺乳類が好ましく、げっ歯類よりも体格等の特徴がヒトに近い哺乳類がより好ましく、ブタ、ヒツジ、ヤギ、霊長類(例えば、ヒト、類人猿)が更に好ましく、ブタが特に好ましい。
As the above-mentioned recipient enucleated eggs (oocytes), recipient enucleated eggs of any mammal such as pig, cow, horse, sheep, goat, primate (e.g., human, ape (chimpanzee, monkey, etc.)), rodent (e.g., mouse, rat) are preferred, recipient enucleated eggs of mammals whose physical characteristics are closer to humans than rodents, such as physique, are more preferred, recipient enucleated eggs of pig, sheep, goat, or primate (e.g., human, ape), and recipient enucleated eggs of pig are particularly preferred.
The foster parent into which the above-mentioned transplantable embryo is transplanted is preferably any mammal such as a pig, cow, horse, sheep, goat, primate (e.g., human, ape (chimpanzee, monkey, etc.)), or rodent (e.g., mouse, rat), of which a mammal whose physical characteristics are closer to those of humans than rodents is more preferable, with pigs, sheep, goats, and primates (e.g., human, ape) being even more preferable, and pigs being particularly preferable.

(遺伝子改変クローンブタの精子)
上記得られた遺伝子改変クローンブタ(遺伝子ノックインクローンブタ)の個体から、後述の顕微授精による遺伝子導入に供される精子(遺伝子ノックインクローンブタの精子)を任意の方法で取得ないし採取することができる。
(Sperm from genetically modified cloned pigs)
Sperm (sperm of gene knock-in cloned pig) to be used for gene transfer by intracytoplasmic sperm injection, as described below, can be obtained or collected from the genetically modified cloned pig (gene knock-in cloned pig) obtained above by any method.

(ベクター(1))
第1の態様において後述する顕微授精による遺伝子導入に使用する上記ベクター(1)において、上記特定の臓器ないし組織としては、内臓(例えば、膵臓、腎臓、尿管、膀胱、肝臓、心臓、胃、腸等)、生殖器(例えば、卵巣、精巣等)、受精卵、胚、胎仔、骨髄(例えば、造血器官)、脳、眼、鼻、口、皮膚、神経、若しくは、それらに由来する組織、又は人工組織(軟骨細胞シート等の細胞シート、オルガノイド等)が挙げられ、内臓、生殖器、受精卵、胚、胎仔が好ましく、内臓、生殖器がより好ましく、膵臓(例えば、膵島)、腎臓(例えば、後腎、特に、後腎、尿管及び膀胱を含む泌尿器)がさらに好ましい。
(Vector (1))
In the above vector (1) used for gene transfer by ICSI described later in the first aspect, examples of the specific organ or tissue include internal organs (e.g., pancreas, kidney, ureter, bladder, liver, heart, stomach, intestine, etc.), reproductive organs (e.g., ovaries, testes, etc.), fertilized eggs, embryos, fetuses, bone marrow (e.g., hematopoietic organs), brain, eyes, nose, mouth, skin, nerves, or tissues derived therefrom, or artificial tissues (cell sheets such as cartilage cell sheets, organoids, etc.), with internal organs, reproductive organs, fertilized eggs, embryos, and fetuses being preferred, internal organs and reproductive organs being more preferred, and pancreas (e.g., pancreatic islets), kidney (e.g., metanephros, particularly urinary organs including metanephros, ureters, and bladder) being even more preferred.

上記ベクター(1)において、上記特定の組織ないし臓器で発現するプロモーターとしては、上記特定の組織ないし臓器で発現するプロモーターである限り特に制限はないが、Six2の転写を制御するプロモーター(以下、単に「Six2プロモーター」ともいう。)又はSall1の転写を制御するプロモーター(以下、単に「Sall1プロモーター」ともいう。)、Six2プロモーター、FGF20プロモーター等が挙げられ、Six2プロモーター又はSall1プロモーターが好ましい。
Six2、Sall1はいずれも、例えば、腎臓等で発現することが知られ、なかでも、腎臓前駆細胞等で発現することが知られ、特に、後腎間葉領域等で発現することが知られ、とりわけ、後腎間葉領域の前駆細胞で発現することが知られている。
Six2は、特に、尿管芽先端周囲を取り囲む未分化な後腎間葉領域等で発現することが知られている。
In the vector (1), the promoter expressed in the specific tissue or organ is not particularly limited as long as it is a promoter expressed in the specific tissue or organ, and examples thereof include a promoter that controls the transcription of Six2 (hereinafter also simply referred to as "Six2 promoter") or a promoter that controls the transcription of Sall1 (hereinafter also simply referred to as "Sall1 promoter"), Six2 promoter, FGF20 promoter, etc., and the Six2 promoter or Sall1 promoter is preferred.
Both Six2 and Sall1 are known to be expressed, for example, in the kidney, and in particular in renal progenitor cells, and in particular in the metanephric mesenchyme region, and more particularly in progenitor cells in the metanephric mesenchyme region.
Six2 is known to be expressed particularly in the undifferentiated metanephric mesenchyme region surrounding the tip of the ureteric bud.

第1の態様における上記ベクター(1)としてはプラスミドベクター、ウイルスベクター、人工染色体ベクター等が挙げられ、プラスミドベクター、又は、人工染色体ベクターが好ましい。
プラスミドベクター、ウイルスベクターとしては、任意のクローニングベクターが挙げられる。クローニングベクターとして、例えば、pCR4Blunt-TOPOベクター(Thermo Fisher Scientific社製)等が市販されており、本発明に使用し得る。
人工染色体ベクターとしては、細菌人工染色体(Bacterial Artificial Chromosome;BAC)、酵母人工染色体(YAC)、P1ファージ由来人工染色体(PAC)、ブタ人工染色体、等が挙げられ、BAC、YAC、又はPACが好ましい。
上記ベクター(1)は直鎖状であっても、環状であってもよいが、下記顕微授精に供する観点、及び、増幅する観点から、直鎖状が好ましい。直鎖化は任意の方法で行うことができる。
The vector (1) in the first aspect includes a plasmid vector, a virus vector, an artificial chromosome vector, and the like, and is preferably a plasmid vector or an artificial chromosome vector.
The plasmid vector and the viral vector include any cloning vector, for example, pCR4Blunt-TOPO vector (manufactured by Thermo Fisher Scientific) and the like are commercially available as cloning vectors and can be used in the present invention.
Examples of artificial chromosome vectors include bacterial artificial chromosomes (BAC), yeast artificial chromosomes (YAC), P1 phage-derived artificial chromosomes (PAC), and porcine artificial chromosomes, with BAC, YAC, and PAC being preferred.
The vector (1) may be linear or circular, but is preferably linear from the viewpoint of use in the below-described ICSI and amplification. Linearization can be performed by any method.

(顕微授精することにより遺伝子導入する工程)
上記遺伝子改変クローンブタの精子(遺伝子ノックインクローンブタの精子)及び上記ベクター(1)を含む液と卵(好ましくは卵子、より好ましくは成熟卵子)との顕微授精(卵細胞質内精子注入;ICSIともいう。)により、顕微授精を介した上記ベクター(1)による更なる遺伝子導入(第2の遺伝子改変)を行うことができる(ICSI mediated gene transfer method)。
顕微授精は、上記精子及び上記ベクター(1)を含む液を任意の方法(例えば、注射、ガラス管、毛細管)により上記卵(好ましくは成熟卵子)へ注入し、受精させることにより行うことができる。
上記注入作業はフリーハンド(例えば、熟練者による顕微鏡下でのフリーハンド)で行っても行わなくてもよいが、マイクロマニピュレーターを使用して実施してもよい。
得られた受精卵を超音波処理により活性化してもしなくてもよい。
次いで、上記受精卵をレシピエント雌(仮親)の子宮内に移植して目的の遺伝子導入ブタ(二重遺伝子改変ブタ)の個体を発生させることができる。
(Step of introducing genes by intracytoplasmic sperm injection)
Further gene introduction (second gene modification) can be performed using the vector (1) via ICSI by microinsemination (also called intracytoplasmic sperm injection; ICSI) between a liquid containing sperm of the genetically modified cloned pig (sperm of the gene knock-in cloned pig) and the vector (1) and an egg (preferably an egg, more preferably a mature egg) (ICSI mediated gene transfer method).
The intracytoplasmic sperm injection can be performed by injecting a liquid containing the sperm and the vector (1) into the egg (preferably a mature egg) by any method (e.g., injection, glass tube, capillary tube) to allow fertilization.
The injection procedure may or may not be performed freehand (eg, freehand under a microscope by a skilled technician), but may also be performed using a micromanipulator.
The resulting fertilized eggs may or may not be activated by sonication.
The fertilized eggs can then be implanted into the uterus of a recipient female (foster mother) to generate the desired transgenic pig (double genetically modified pig) individual.

上記精子及び上記ベクター(1)を含む液としては、上記精子及び上記ベクター(1)を共存させ得る限り特に制限はないが、無機塩、緩衝剤、栄養成分、血清アルブミン等を任意に含んでいてもよい、pH7.0~8.0付近の、任意の水溶液、任意の緩衝液、任意の培養液等が挙げられる。
上記顕微授精に供されるブタの卵としては、卵子が好ましく、成熟卵子がより好ましい。
The liquid containing the sperm and the vector (1) is not particularly limited as long as it allows the sperm and the vector (1) to coexist, and examples thereof include any aqueous solution, any buffer solution, any culture solution, etc., having a pH of about 7.0 to 8.0, which may optionally contain inorganic salts, buffers, nutrients, serum albumin, etc.
The pig eggs to be subjected to the above-mentioned ICSI are preferably ova, more preferably mature ova.

≪遺伝子導入ブタ≫
本発明の第3の態様は、特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある上記組み換え酵素をコードする遺伝子を含み、
機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、前記組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットを含む、遺伝子導入ブタである。
「特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある上記組み換え酵素をコードする遺伝子」は、当該遺伝子導入ブタ(好ましくは、当該遺伝子導入ブタの細胞)中の任意の位置に存在していて(組み込まれていて)よく、例えば、当該遺伝子導入ブタ(好ましくは、当該遺伝子導入ブタの細胞)の細胞質中、ゲノム中、ミトコンドリアゲノム中等に存在する(組み込まれる)ことが挙げられ、細胞質中又はゲノム中に存在する(組み込まれる)ことが好ましい。細胞質中に存在する場合、プラスミドに含まれる形態で存在していてもよい。
機能性タンパク質をコードする遺伝子を含む上記コンストラクトを含む上記遺伝子カセットが含まれる上記セーフハーバー領域中に、「特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある上記組み換え酵素をコードする遺伝子」も存在しても(組み込まれても)しなくてもよいが、制御遺伝子カセットと機能性遺伝子カセットとの発現量のバランスの観点から、上記セーフハーバー領域中に存在しない(組み込まれない)ことが好ましい。
第3の態様に係る遺伝子導入ブタは、第1の態様に係る製造方法により製造することができる。
<Transgenic pigs>
A third aspect of the present invention includes a promoter that is expressed in a specific tissue or organ, and a gene encoding the above-mentioned recombinase that is downstream of and under the control of the promoter that is expressed in the specific tissue or organ,
The transgenic pig comprises a gene encoding a functional protein and a gene cassette containing a construct that enables the functional protein to be expressed by the recombinant enzyme.
The "promoter expressed in a specific tissue or organ, and the gene encoding the recombinant enzyme present downstream of and under the control of the promoter expressed in a specific tissue or organ" may be present (integrated) at any position in the transgenic pig (preferably, cells of the transgenic pig), and may be present (integrated) in, for example, the cytoplasm, genome, mitochondrial genome, etc. of the transgenic pig (preferably, cells of the transgenic pig), and is preferably present (integrated) in the cytoplasm or genome. When present in the cytoplasm, it may be present in the form of a plasmid.
In the safe harbor region containing the gene cassette including the construct containing a gene encoding a functional protein, "a promoter expressed in a specific tissue or organ, and a gene encoding the recombinant enzyme that is present downstream of the promoter expressed in a specific tissue or organ and is under its control" may or may not be present (or incorporated); however, from the viewpoint of the balance of the expression levels of the control gene cassette and the functional gene cassette, it is preferable that they are not present (or not incorporated) in the safe harbor region.
The transgenic pig according to the third aspect can be produced by the production method according to the first aspect.

第3の態様において、「特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター」、「組み換え酵素」、「組み換え酵素をコードする遺伝子」、「機能性タンパク質」、「機能性タンパク質をコードする遺伝子」、「機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクト」、「遺伝子カセット」、「遺伝子導入ブタ」の具体例、及び好ましい例としては、第1の態様について上述した具体例、及び好ましい例と同様のものが挙げられる。 In the third aspect, specific examples and preferred examples of the "promoter expressed in a specific tissue or organ", "recombinant enzyme", "gene encoding a recombinant enzyme", "functional protein", "gene encoding a functional protein", "construct capable of expressing a functional protein", "gene cassette", and "transgenic pig" are the same as the specific examples and preferred examples described above in the first aspect.

第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ(二重遺伝子改変ブタ)、第3の態様に係る遺伝子導入ブタは、胎仔、幼体、成体のいずれであってもよいが、免疫原性が低い観点から、胎仔であることが好ましい。 The transgenic pig (double gene modified pig) produced by the production method according to the first aspect and the transgenic pig according to the third aspect may be a fetus, a young pig, or an adult, but is preferably a fetus from the viewpoint of low immunogenicity.

第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ、第3の態様に係る遺伝子導入ブタは、上述のように、組織ないし臓器選択的に(好ましくは組織ないし臓器特異的に)、当該組織ないし臓器内で特定の機能性タンパク質をコンディショナルに発現させることができる。
第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ、第3の態様に係る遺伝子導入ブタは、上記機能性タンパク質が細胞毒素である場合、当該組織ないし臓器内の細胞の少なくとも一部(好ましくは、当該組織ないし臓器の表面及び表層の細胞を除いた当該組織ないし臓器内部の細胞)をコンディショナルに死滅させることができる。
これにより、所望の組織ないし臓器だけ、内部の細胞の少なくとも一部(好ましくは、当該組織ないし臓器の表面及び表層の細胞を除いた当該組織ないし臓器内部の細胞)をコンディショナルに死滅させることができる。
As described above, the transgenic pig produced by the production method of the first aspect and the transgenic pig produced by the production method of the third aspect can conditionally express a specific functional protein in a tissue or organ selectively (preferably in a tissue or organ-specific manner) in the tissue or organ.
The transgenic pig produced by the production method of the first aspect and the transgenic pig produced by the third aspect can conditionally kill at least a portion of the cells in the tissue or organ (preferably, the cells inside the tissue or organ excluding the cells on the surface and inner layer of the tissue or organ) when the functional protein is a cytotoxin.
This makes it possible to conditionally kill at least a portion of the cells inside only the desired tissue or organ (preferably the cells inside the tissue or organ excluding the cells on the surface and outer layer of the tissue or organ).

また、第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ、第3の態様に係る遺伝子導入ブタは、上述のように、時期特異的なコンディショナルに特定の機能性タンパク質を発現することもできる。
第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ、第3の態様に係る遺伝子導入ブタは、上記機能性タンパク質が細胞毒素である場合、組織ないし臓器内の細胞の少なくとも一部(好ましくは、当該組織ないし臓器の表面及び表層の細胞を除いた当該組織ないし臓器内部の細胞)を時期特異的なコンディショナルに死滅させることもできる。
Furthermore, the transgenic pig produced by the production method of the first aspect and the transgenic pig produced by the production method of the third aspect can also express a specific functional protein in a time-specific conditional manner, as described above.
The transgenic pig produced by the production method of the first aspect and the transgenic pig produced by the third aspect can also conditionally kill at least a portion of the cells in a tissue or organ (preferably, cells inside the tissue or organ excluding cells on the surface and inner layer of the tissue or organ) in a time-specific manner when the functional protein is a cytotoxin.

第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ(二重遺伝子改変ブタ)、第3の態様に係る遺伝子導入ブタは、体細胞クローン用の材料であってもなくてもよい。
具体的には、第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ(二重遺伝子改変ブタ)、第3の態様に係る遺伝子導入ブタから任意の方法により体細胞を取得ないし採取して、上記体細胞をドナー細胞とし、このドナー細胞をレシピエント除核卵子(卵母細胞)に細胞融合等の融合法等により核移植したのち、培養後、仮親に移植及び受胎させクローンを作製してもよい。
本発明は、第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ(二重遺伝子改変ブタ)、第3の態様に係る遺伝子導入ブタから樹立された(例えば、株化された、クローン化された)体細胞に関する発明でもある。
上記体細胞が、樹立されていることにより、培養が安定的であり、また、細胞の均一性が高い。その結果、第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ(二重遺伝子改変ブタ)、第3の態様に係る遺伝子導入ブタのクローンを工業的量産性に優れる。
第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ(二重遺伝子改変ブタ)、第3の態様に係る遺伝子導入ブタは、上記クローンを含んでいてもよい。
第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ(二重遺伝子改変ブタ)又は第3の態様に係る遺伝子導入ブタを、このような体細胞クローン用の材料として使用することにより、第1の態様に係る製造方法により製造される遺伝子導入ブタ(二重遺伝子改変ブタ)又は第3の態様に係る遺伝子導入ブタから組織ないし臓器を工業的に製造することができる。
The transgenic pig (double gene modified pig) produced by the production method according to the first aspect and the transgenic pig according to the third aspect may or may not be a material for somatic cell cloning.
Specifically, somatic cells may be obtained or harvested by any method from the transgenic pig (double gene-modified pig) produced by the production method according to the first aspect or the transgenic pig according to the third aspect, and the somatic cells may be used as donor cells. The donor cells may then be nuclear-transferred into a recipient enucleated egg (oocyte) by a fusion method such as cell fusion, and the donor cells may then be cultured and then transplanted into a foster parent and fertilized to produce a clone.
The present invention also relates to a transgenic pig (double gene modified pig) produced by the production method of the first aspect, and to somatic cells established (e.g., established or cloned) from the transgenic pig of the third aspect.
Since the somatic cells are established, the culture is stable and the cells are highly uniform, which results in excellent industrial mass production of the transgenic pig (double gene modified pig) produced by the production method according to the first aspect and the clone of the transgenic pig according to the third aspect.
The transgenic pig (double gene-modified pig) produced by the production method according to the first aspect and the transgenic pig according to the third aspect may contain the above-mentioned clone.
By using the transgenic pig (double gene-modified pig) produced by the production method according to the first aspect or the transgenic pig according to the third aspect as material for such somatic cell cloning, tissues or organs can be industrially produced from the transgenic pig (double gene-modified pig) produced by the production method according to the first aspect or the transgenic pig according to the third aspect.

≪組織ないし臓器≫
本発明の第4の態様は、第1の態様に係る製造方法により製造された遺伝子導入ブタ(二重遺伝子改変ブタ)又は、第3の態様に係る遺伝子導入ブタから任意の方法により摘出した組織ないし臓器である。
上記臓器ないし組織としては、内臓(例えば、膵臓、腎臓、尿管、膀胱、肝臓、心臓、胃、腸等)、生殖器(例えば、卵巣、精巣等)、受精卵、胚、胎仔、骨髄(例えば、造血器官)、脳、眼、鼻、口、皮膚、神経、若しくは、それらに由来する組織、又は人工組織(軟骨細胞シート等の細胞シート、オルガノイド等)が挙げられ、内臓、生殖器、受精卵、胚、胎仔が好ましく、内臓、生殖器がより好ましく、膵臓(例えば、膵島)、腎臓(例えば、後腎、特に、後腎、尿管及び膀胱を含む泌尿器)がさらに好ましい。
第4の態様に係る組織ないし臓器は、上記組織ないし臓器内で特定の機能性タンパク質をコンディショナルに発現することができる。
第4の態様に係る組織ないし臓器は、上記機能性タンパク質が細胞毒素である場合、上記組織ないし臓器内の細胞の少なくとも一部(好ましくは、当該組織ないし臓器の表面及び表層の細胞を除いた当該組織ないし臓器内部の細胞)をコンディショナルに死滅させることができる。
<Tissue or organ>
A fourth aspect of the present invention is a transgenic pig (double gene-modified pig) produced by the production method according to the first aspect, or a tissue or organ extracted by any method from the transgenic pig according to the third aspect.
Examples of the organs or tissues include internal organs (e.g., pancreas, kidney, ureter, bladder, liver, heart, stomach, intestines, etc.), reproductive organs (e.g., ovaries, testes, etc.), fertilized eggs, embryos, fetuses, bone marrow (e.g., hematopoietic organs), brain, eyes, nose, mouth, skin, nerves, or tissues derived therefrom, or artificial tissues (cell sheets such as cartilage cell sheets, organoids, etc.), with internal organs, reproductive organs, fertilized eggs, embryos, and fetuses being preferred, internal organs and reproductive organs being more preferred, and pancreas (e.g., pancreatic islets), kidneys (e.g., metanephros, particularly the urinary system including the metanephros, ureters, and bladder) being even more preferred.
The tissue or organ according to the fourth aspect is capable of conditionally expressing a specific functional protein within the tissue or organ.
When the functional protein of the tissue or organ according to the fourth aspect is a cytotoxin, it is possible to conditionally kill at least a portion of the cells in the tissue or organ (preferably, cells inside the tissue or organ excluding cells on the surface and in the outer layer of the tissue or organ).

第4の態様に係る組織ないし臓器において、上記機能性タンパク質が細胞毒素である場合、上記細胞の少なくとも一部(好ましくは、当該組織ないし臓器の表面及び表層の細胞を除いた当該組織ないし臓器内部の細胞)をコンディショナルに死滅させた部分を外来物に置き換えることができる。
ここで、上記外来物は、上記組織ないし臓器以外に由来する物質を意味し、ヒト又は動物由来の物質、薬物(例えば、医薬品)等が挙げられる。物質としては、例えば、細胞、成長因子、ホルモン、サイトカイン等が挙げられ、中でも細胞が好ましい。上記細胞は樹立済みの細胞(例えば、遺伝子組み換え細胞、ES細胞、iPS細胞)であってもなくてもよい。
In the tissue or organ according to the fourth aspect, when the functional protein is a cytotoxin, at least a portion of the cells (preferably cells inside the tissue or organ excluding cells on the surface and outer layer of the tissue or organ) that have been conditionally killed can be replaced with a foreign substance.
Here, the foreign substance means a substance derived from other than the tissue or organ, and includes a substance derived from a human or animal, a drug (e.g., a pharmaceutical product), etc. Examples of the substance include a cell, a growth factor, a hormone, a cytokine, etc., among which a cell is preferable. The cell may or may not be an established cell (e.g., a genetically modified cell, an ES cell, an iPS cell).

以下に本発明の実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の応用が可能である。 The following examples of the present invention will be presented to explain the present invention in more detail, but the present invention is not limited to these examples, and various applications are possible within the scope of the technical concept of the present invention.

<参考例1>
(loxP-Venus遺伝子を含む遺伝子カセットの構築)
スプライシングアクセプター配列にloxP-STOP-Pause-loxP配列が続き、その下流にVenus-pA、薬剤選択用のPuroR(ピューロマイシン耐性遺伝子カセット)で構成されたノックインベクターを構築した。当該ベクターの両末端(5’側及び3’側)にノックインのためのホモロジーアームとしてROSA領域の配列(それぞれ700塩基対程度)が連結されている。
図1は、上記構築したloxP-Venus遺伝子を含む遺伝子カセットの概略図である。
図1中、SAは、ROSAプロモーターによる転写を当該遺伝子カセットへ受容させるためのスプライシングアクセプター配列を示し、STOPはSV40 poly A signalカセットが3つ連結された配列を示し、Pauseは、ヒトα2 globin gene RNA polymerase II transcriptional pause signal配列を示し、VenusはVenus配列を示し、pAは、Rabbit β-globin遺伝子の3’-UTR(非翻訳領域)を示し、PuroRはSV40promoter、puromycin N-acetyltransferase、及びherpes simplex virus thymidine kinase HSV-TK)のpA(ポリA)で構成される遺伝子カセットを示す。
<Reference Example 1>
(Construction of a gene cassette containing loxP-Venus gene)
A knock-in vector was constructed that is composed of a splicing acceptor sequence followed by a loxP-STOP-Pause-loxP sequence, downstream of which is Venus-pA and PuroR (puromycin resistance gene cassette) for drug selection. The ROSA region sequences (approximately 700 base pairs each) are linked to both ends (5' and 3') of the vector as homology arms for knock-in.
FIG. 1 is a schematic diagram of the gene cassette containing the loxP-Venus gene constructed above.
In FIG. 1 , SA represents a splicing acceptor sequence for allowing the gene cassette to accept transcription by the ROSA promoter, STOP represents a sequence in which three SV40 poly A signal cassettes are linked, Pause represents a human α2 globin gene RNA polymerase II transcriptional pause signal sequence, Venus represents a Venus sequence, pA represents the 3′-UTR (untranslated region) of the rabbit β-globin gene, and PuroR represents the SV40 promoter, puromycin N-acetyltransferase, and herpes simplex virus thymidine kinase. The gene cassette composed of pA (polyA) of HSV-TK is shown.

<参考例2>
(組織ないし臓器特異的CreERT2発現ベクターの構築)
マウスSix2遺伝子の開始コドン周辺領域より上流の約7k塩基をmSix2プロモーターとし、当該mSix2プロモーターの3’末端にCreERT2及びpAが連結されている遺伝子カセットをpCR4Blunt-TOPOベクター(Thermo Fisher Scientific社製)に導入して組織ないし臓器特異的CreERT2発現ベクターを構築した。
図2は、上記構築したCreERT2発現ベクターを示す概略図である。
図2中、pAは、Rabbit β-globin遺伝子の3’-UTRを示す。
得られた組織ないし臓器特異的CreERT2発現ベクターはリニアライズ後、下記顕微授精法(ICSI mediated gene transfer method)で使用した。
<Reference Example 2>
(Construction of tissue- or organ-specific CreERT2 expression vector)
Approximately 7 kb of bases upstream from the region surrounding the start codon of the mouse Six2 gene were used as the mSix2 promoter, and a gene cassette in which CreERT2 and pA were linked to the 3' end of the mSix2 promoter was introduced into the pCR4Blunt-TOPO vector (Thermo Fisher Scientific) to construct a tissue- or organ-specific CreERT2 expression vector.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the above-constructed CreERT2 expression vector.
In FIG. 2, pA represents the 3′-UTR of the rabbit β-globin gene.
The obtained tissue- or organ-specific CreERT2 expression vector was linearized and then used in the ICSI mediated gene transfer method described below.

<参考例3>
(loxP-DTA遺伝子を含む遺伝子カセットの構築)
スプライシングアクセプター配列にloxP-STOP-Pause-loxP配列が続き、その下流にDTA-pA、薬剤選択用のPuroR(ピューロマイシン耐性遺伝子カセット)で構成されたノックインベクターを構築した。当該ベクターの両末端(5’側及び3’側)にノックインのためのホモロジーアームとしてROSA領域の配列(それぞれ700塩基対程度)が連結されている。
図3(a)は、上記構築したloxP-DTA遺伝子を含む遺伝子カセットの概略図である。
図3(a)中、SAは、ROSAプロモーターによる転写を促進するためのプライシングアクセプター配列を示し、STOPはSV40 poly A signalカセットが3つ連結された配列を示し、Pauseは、ヒトα2 globin gene RNA polymerase II transcriptional pause signal配列を示し、DTAはジフテリア毒素Aフラグメント配列を示し、pAは、Rabbit β-globin遺伝子の3’-UTR(非翻訳領域)を示し、PuroRはSV40 promoter、puromycin N-acetyltransferase、及びherpes simplex virus thymidine kinase HSV-TK)のpA(ポリA)で構成される遺伝子カセットを示す。
図3(b)は、上記遺伝子カセットのROSA領域へのノックインの概略図である。
<Reference Example 3>
(Construction of a gene cassette containing loxP-DTA gene)
A knock-in vector was constructed that is composed of a splicing acceptor sequence followed by a loxP-STOP-Pause-loxP sequence, downstream of which is DTA-pA and PuroR (puromycin resistance gene cassette) for drug selection. The ROSA region sequences (approximately 700 base pairs each) are linked to both ends (5' and 3') of the vector as homology arms for knock-in.
FIG. 3(a) is a schematic diagram of the gene cassette containing the loxP-DTA gene constructed above.
In FIG. 3(a), SA indicates a splicing acceptor sequence for promoting transcription by the ROSA promoter, STOP indicates a sequence in which three SV40 poly A signal cassettes are linked, Pause indicates a human α2 globin gene RNA polymerase II transcriptional pause signal sequence, DTA indicates a diphtheria toxin A fragment sequence, pA indicates the 3′-UTR (untranslated region) of the rabbit β-globin gene, and PuroR indicates the SV40 promoter, puromycin N-acetyltransferase, and herpes simplex virus thymidine kinase. The gene cassette composed of pA (polyA) of HSV-TK is shown.
FIG. 3(b) is a schematic diagram of the knock-in of the gene cassette into the ROSA region.

(ROSA領域にloxP-DTA遺伝子を含む遺伝子カセットをCRISPR/Cas9により導入した細胞の樹立)
ブタ胎仔繊維芽細胞5.0×10cellに対し、上記loxP-DTA遺伝子を含む遺伝子カセット、gRNA複合体及びリコンビナントCas9からなるRNP複合体を上記細胞にエレクトロポレーション法により導入した。
ここで、上記gRNA複合体はtracrRNA(Trans-activating crRNA)及び下記配列で表されるブタROSA領域-gRNA(ガイドRNA)からなる。下記ブタROSA領域-gRNA(ガイドRNA)が有する下記配列は、ブタ染色体13番目の65,757,140から65,757,159に位置し、ROSAのエクソン1及び2の間に存在する配列である。ただし、上記遺伝子の位置番号は、2022年5月24日時点でのUCSCゲノムブラウザにおける位置番号であり、データベースのアップデートにより変動することもある。

ブタROSA領域-gRNA
5’-GTAGTGCTCTAGATTAGCAC-3’(配列番号8)

ピューロマイシン耐性による選抜を行った後、1穴当たり1細胞未満の限界希釈を行い、増殖したシングルセル細胞由来のクローンについて遺伝子解析を行い、上記構築したloxP-DTA遺伝子を含む遺伝子カセットをブタROSA領域に導入した遺伝子改変ブタ細胞を樹立した。
図4は、上記遺伝子カセットのROSA領域へのノックイン確認結果を示す電気泳動図である。
図4に示された結果から明らかなように、上記遺伝子カセットがROSA領域へノックインされたことが確認された。
(Establishment of cells into which a gene cassette containing a loxP-DTA gene was introduced by CRISPR/Cas9 in the ROSA region)
An RNP complex consisting of a gene cassette containing the above-mentioned loxP-DTA gene, a gRNA complex, and recombinant Cas9 was introduced into 5.0×10 5 cells of porcine fetal fibroblast cells by electroporation.
Here, the gRNA complex consists of tracrRNA (Trans-activating crRNA) and a porcine ROSA region-gRNA (guide RNA) represented by the following sequence. The following sequence possessed by the porcine ROSA region-gRNA (guide RNA) is located at 65,757,140 to 65,757,159 on the 13th porcine chromosome and is a sequence present between exons 1 and 2 of ROSA. However, the position numbers of the above genes are position numbers in the UCSC genome browser as of May 24, 2022, and may change due to database updates.

Pig ROSA region-gRNA
5'-GTAGTGCTCTAGATTAGCAC-3' (SEQ ID NO: 8)

After selection based on puromycin resistance, limiting dilution was performed to less than one cell per well, and the clones derived from the grown single-cell cells were subjected to genetic analysis to establish genetically modified porcine cells in which the gene cassette containing the above-constructed loxP-DTA gene was introduced into the porcine ROSA region.
FIG. 4 is an electrophoretic diagram showing the results of confirming the knock-in of the above gene cassette into the ROSA region.
As is clear from the results shown in FIG. 4, it was confirmed that the above gene cassette was knocked into the ROSA region.

(上記loxP-DTA遺伝子を含む遺伝子カセットをブタROSA領域に導入した遺伝子改変ブタ細胞におけるERT2CreERT2及びタモキシフェンによる細胞死誘導の確認)
別途構築したERT2CreERT2発現ベクターを、エレクトロポレーションにより上記loxP-DTA遺伝子を含む遺伝子カセットをブタROSA領域に導入した遺伝子改変ブタ細胞に導入した。
その後、10nMのタモキシフェン(4-ヒドロキシタモキシフェン(4-OHT))を添加した培地で培養した。結果を図5に示す。
図5に示した結果から明らかなように、loxP-DTA遺伝子を含む遺伝子カセットをブタROSA領域に導入した遺伝子改変ブタ細胞の細胞死が確認された。
(Confirmation of cell death induction by ERT2CreERT2 and tamoxifen in genetically modified porcine cells in which a gene cassette containing the above loxP-DTA gene was introduced into the porcine ROSA region)
The ERT2CreERT2 expression vector constructed separately was introduced by electroporation into genetically modified porcine cells in which a gene cassette containing the above-mentioned loxP-DTA gene had been introduced into the porcine ROSA region.
Thereafter, the cells were cultured in a medium containing 10 nM tamoxifen (4-hydroxytamoxifen (4-OHT)). The results are shown in FIG.
As is clear from the results shown in FIG. 5, cell death was confirmed in the genetically modified porcine cells into which a gene cassette containing the loxP-DTA gene had been introduced into the porcine ROSA region.

(上記遺伝子改変ブタ細胞から遺伝子改変クローンブタの構築)
上記loxP-DTA遺伝子を含む遺伝子カセットをブタROSA領域に導入した遺伝子改変ブタ細胞を直径35mmディッシュに10%ウシ胎児血清(FBS)加ダルベッコ改変イーグル(DMEM)培養液中の5×10cell播種し、1回継代した。継代後14~18時間目に培養液の半量を除き、培養2時間後、軽くピペッティングしてから培養液を回収し、1000rpmで3分間遠心して細胞を集めた。これを核移植の核ドナー細胞として用いた。
(Construction of genetically modified cloned pigs from the above genetically modified pig cells)
Genetically modified porcine cells in which a gene cassette containing the loxP-DTA gene was introduced into the porcine ROSA region were seeded at 5 x 10 5 cells in Dulbecco's modified Eagle's (DMEM) culture medium supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS) on a 35 mm diameter dish and passaged once. Half of the culture medium was removed 14 to 18 hours after passage, and after 2 hours of culture, the culture medium was collected after gentle pipetting and centrifuged at 1000 rpm for 3 minutes to collect the cells. These were used as nuclear donor cells for nuclear transplantation.

核移植には野生型雌ブタの卵巣から採取した卵子を体外で成熟させて得た第二減数分裂中期の未受精卵の除核したものをレシピエント細胞質として用いた。核移植操作は卵子操作液中で行った。核ドナー細胞とレシピエント細胞質の融合には電気融合法を用いた。融合が完了した卵を30分~1時間培養液中で培養した後、直流電気刺激を与えた。それらの卵の少なくとも一部が正常に活性化し、発生を開始した。 For nuclear transfer, unfertilized eggs in the metaphase of the second meiotic division, obtained by in vitro maturation of eggs collected from the ovaries of wild-type female pigs, were used as recipient cytoplasm after enucleation. The nuclear transfer procedure was carried out in an egg manipulation solution. Electrical fusion was used to fuse the nuclear donor cells with the recipient cytoplasm. The eggs that had completed the fusion were cultured in a culture solution for 30 minutes to an hour, and then subjected to a direct current electrical stimulus. At least some of these eggs were activated normally and began to develop.

体外培養した核移植胚のうち、1~2日目に正常分割した胚、あるいは5~6日目に胚盤胞に発生した胚を、発情周期を同期化した受胚ブタの卵管あるいは子宮へ移植した。
移植された胚の少なくとも一部から新生仔が生まれ、遺伝子改変クローンブタを構築できた。上記得られた遺伝子改変クローンブタから精子を回収した。上記精子は以降の顕微授精法(ICSI mediated gene transfer method)に使用することができる。
Of the in vitro cultured nuclear transfer embryos, those that cleaved normally on days 1-2, or developed into blastocysts on days 5-6, were transferred into the oviducts or uteruses of recipient pigs whose estrus cycles had been synchronized.
At least some of the transplanted embryos gave birth to liveborn offspring, and genetically modified cloned pigs were constructed. Sperm were collected from the resulting genetically modified cloned pigs. The sperm can be used in the subsequent ICSI mediated gene transfer method.

<参考例4>
(ICSIを介した組織ないし臓器特異的CreERT2発現ベクターによる遺伝子導入ブタの構築)
顕微授精法に用いる精子に超音波処理を加え、頭部と尾部とを分離した。超音波処理は、約70%の精子において頭部と尾部の分離が生じる強度とした。上記<参考例2>で構築した組織ないし臓器特異的CreERT2発現ベクター及びブタ精子頭部を培養液中で共培養した後1個の精子頭部を注入ピペット内へ吸い込み、1回以上のピエゾパルスを用いて注入ピペットを卵子内に注入した。注入ピペットが卵細胞質内に到達したことを確認し、速やかに精子頭部を卵子内に注入した。精子の注入は卵操作用溶液中で行った。
<Reference Example 4>
(Construction of transgenic pigs using tissue- or organ-specific CreERT2 expression vectors via ICSI)
Sperm used in ICSI were ultrasonicated to separate the head and tail. The ultrasonic treatment was performed at an intensity that caused separation of the head and tail in about 70% of sperm. After co-culturing the tissue- or organ-specific CreERT2 expression vector constructed in the above-mentioned <Reference Example 2> and the porcine sperm head in a culture medium, one sperm head was sucked into an injection pipette, and the injection pipette was injected into an egg using one or more piezo pulses. After confirming that the injection pipette had reached the egg cytoplasm, the sperm head was quickly injected into the egg. Sperm injection was performed in an egg manipulation solution.

着床前の培養:ICSI後、精子を注入した卵子は、プラスチック製カルチャーディッシュ(IWAKI社製)の上に作製したPZM5培養液ドロップ中に移した。培養20及び44時間目に、正常1細胞期胚及び正常分割胚を観察した。あるいは116及び140時間目に、胚盤胞期胚を観察した。 Pre-implantation culture: After ICSI, the sperm-injected eggs were transferred to a PZM5 culture medium drop prepared on a plastic culture dish (IWAKI). After 20 and 44 hours of culture, normal one-cell stage embryos and normal cleavage embryos were observed. After 116 and 140 hours, blastocyst stage embryos were observed.

胚移植:PZM培養液の微小滴中で上記期間培養した胚を、受胚レシピエントブタの卵管内あるいは子宮内へ移植した。正常1細胞期胚及び正常分割胚は、排卵後1日以内の卵管に、また胚盤胞は排卵後4日目の子宮へ移植した。 Embryo transfer: Embryos cultured in microdroplets of PZM medium for the above period were transferred into the oviduct or uterus of embryo recipient pigs. Normal one-cell embryos and normal cleavage embryos were transferred into the oviduct within one day after ovulation, and blastocysts were transferred into the uterus on the fourth day after ovulation.

(雌雄判定試験)
受胚レシピエントブタ4頭(#236、#365、K364、#238)から合計42頭の胎仔が得られた。胎仔より尾を取得後、DNA抽出キット(DNeasy Blood and Tissue Kit,QIAGEN製)でゲノムDNAを抽出し、アメロゲニン(AMEL XとAMEL Y)を対象としたPrimerを用いたPCRにより雌雄判定を実施した。
得られた42頭についての雌雄判定結果の電気泳動図を図6に示す。
図6から明らかなように、#236-1、5、6、8、#365-1、2、4、9、10、11、12、13、K364-3、4、5、6、8、#238-1、3、5、6は雄であり、#236-2、3、4、7、9、#365-3、5、6、7、8、K364-1、2、7、#238-2、4、7~12であった。
(Sexing test)
A total of 42 fetuses were obtained from four embryo recipient pigs (#236, #365, K364, #238). After obtaining tails from the fetuses, genomic DNA was extracted using a DNA extraction kit (DNeasy Blood and Tissue Kit, manufactured by QIAGEN), and sex determination was performed by PCR using primers targeting amelogenins (AMEL X and AMEL Y).
The electrophoretograms of the sex determination results for the 42 animals obtained are shown in FIG.
As is clear from Figure 6, #236-1, 5, 6, 8, #365-1, 2, 4, 9, 10, 11, 12, 13, K364-3, 4, 5, 6, 8, and #238-1, 3, 5, 6 were male, and #236-2, 3, 4, 7, 9, #365-3, 5, 6, 7, 8, K364-1, 2, 7, and #238-2, 4, 7 to 12 were male.

(遺伝子導入判定試験)
上記42頭の胎仔のゲノムDNA(上記)を用いて、導入遺伝子上のmSix2プロモーターからCreERT2対象としたPrimerを用いたPCRを実施した。
PCR産物を1%アガロースゲル(トリス-酢酸-EDTA)を用いて電気泳動して遺伝子導入判定を行った。結果を図7に示す。
(Gene transfer determination test)
Using the genomic DNA of the 42 fetuses (described above), PCR was carried out using a primer targeted to CreERT2 from the mSix2 promoter on the transgene.
The PCR products were electrophoresed using 1% agarose gel (Tris-acetate-EDTA) to determine gene transfer. The results are shown in FIG.

図7は、遺伝子導入判定結果を示す電気泳動図である。
図7中、MはDNA分子量マーカーであり、Nはネガティブ対照であり、野生型ブタのゲノムDNAを使用し、Pはポジティブ対照であり、CreERT2発現遺伝子ベクターを使用した。
図7から明らかなように、上記42頭の胎仔のうち、合計9頭の組織ないし臓器特異的CreERT2発現遺伝子導入ブタの胎仔が得られ、遺伝子導入ブタの作出効率は21%であった(#236-2、5、6、#365-3、4、12、K364-8、#238-5、7)。ただし、#365-12、K364-8は退行胎仔であった。
FIG. 7 is an electrophoretic diagram showing the results of gene transfer assessment.
In FIG. 7, M is a DNA molecular weight marker, N is a negative control using wild-type pig genomic DNA, and P is a positive control using a CreERT2 expression gene vector.
As is clear from Figure 7, out of the 42 fetuses, a total of 9 tissue- or organ-specific CreERT2 expression transgenic pig fetuses were obtained, and the production efficiency of transgenic pigs was 21% (#236-2, 5, 6, #365-3, 4, 12, K364-8, #238-5, 7). However, #365-12 and K364-8 were regressed fetuses.

(胎仔後腎でのCreERT2発現確認試験)
上記組織ないし臓器特異的CreERT2発現遺伝子導入ブタの胎仔のうち、#236-2、5、6、#365-3、4、12について、各々から後腎1個を採取し、RNeasy Plus Mini Kit(QIAGEN社製)添付の組織溶液中でバイオマッシャー(ニッピ製)を用いてホモジナイズし、製品プロトコールに従ってtotalRNAを回収した。SuperScriptIII Reverese Transcriptase (Thermo Fisher Scientific社製)により逆転写反応を行いcDNAを得た。Veritiサーマルサイクラー(Thermo Fisher Scientific社製)を用いてCreERT2プライマー及びPigSix2プライマーを用いて増幅反応を行い、RT-PCR(ネステッドPCR)にて胎仔後腎でのCreERT2発現確認試験を行った。
PCR産物を1%アガロースゲル(トリス-酢酸-EDTA)を用いて電気泳動して胎仔後腎でのCreERT2発現確認試験を行った。結果を図8に示す。

CreERT2プライマー配列
st: 5’-CATGTCCATGCTGCCCACCTTCG-3’(配列番号9)/ 5’-GTATATCCTGGCAGCGATCGC-3’ (配列番号10)
nd: 5’-TCGCAAGAACCTGATGGACA-3’ (配列番号11)/ 5’-CGCCGCATAACCAGTGAAAC-3’ (配列番号12)

PigSix2プライマー配列
st: 5’-AGTCGCAGCGTGCTGCGCGAG-3’ (配列番号13)/ 5’-CTAGGAGCCCAGGTCCACGA-3’ (配列番号14)
nd: 5’-ACCACGCAGGTCAGCAACTGG-3’ (配列番号15)/ 5’-TCCGAGCTGCCTAGCACCGAC-3’ (配列番号16)
(Test to confirm CreERT2 expression in fetal metanephroi)
Among the above-mentioned tissue- or organ-specific CreERT2 expression gene-transduced pig fetuses, one metanephroi was taken from each of #236-2, 5, 6, #365-3, 4, and 12, and homogenized using a BioMasher (manufactured by Nippi) in the tissue solution attached to the RNeasy Plus Mini Kit (manufactured by QIAGEN), and total RNA was collected according to the product protocol. Reverse transcription reaction was performed using SuperScriptIII Reverse Transcriptase (manufactured by Thermo Fisher Scientific) to obtain cDNA. An amplification reaction was carried out using a Veriti thermal cycler (Thermo Fisher Scientific) with CreERT2 primers and PigSix2 primers, and a test for confirming CreERT2 expression in the fetal metanephroi was carried out by RT-PCR (nested PCR).
The PCR product was subjected to electrophoresis using 1% agarose gel (Tris-acetate-EDTA) to carry out a test for confirming CreERT2 expression in fetal metanephroi. The results are shown in FIG.

CreERT2 primer sequence 1st : 5'-CATGTCCATGCTGCCCACCTTCG-3' (SEQ ID NO: 9) / 5'-GTATATCCTGGCAGCGATCGC-3' (SEQ ID NO: 10)
2nd : 5'-TCGCAAGAACCTGATGGACA-3' (SEQ ID NO: 11) / 5'-CGCCGCATAACCAGTGAAAC-3' (SEQ ID NO: 12)

PigSix2 primer sequence 1st : 5'-AGTCGCAGCGTGCTGCGCGAG-3' (SEQ ID NO: 13) / 5'-CTAGGAGCCCAGGTCCACGA-3' (SEQ ID NO: 14)
2nd : 5'-ACCACGCAGGTCAGCAACTGG-3' (SEQ ID NO: 15) / 5'-TCCGAGCTGCCTAGCACCGAC-3' (SEQ ID NO: 16)

図8は、胎仔後腎でのCreERT2発現確認結果を示す電気泳動図である。
図8中、+RTは、試料増幅のための逆転写酵素ありのデータである。
図8から明らかなように、上記組織ないし臓器特異的CreERT2発現遺伝子改変導入ブタの胎仔全て(#236-2、5、6、#365-3、4、12)の後腎でマウスSix2プロモーター下でのCreERT2遺伝子発現が確認された。
FIG. 8 is an electrophoretogram showing the results of confirming CreERT2 expression in fetal metanephroi.
In FIG. 8, +RT indicates data obtained with reverse transcriptase for sample amplification.
As is clear from FIG. 8, CreERT2 gene expression under the mouse Six2 promoter was confirmed in the metanephros of all of the above-mentioned tissue- or organ-specific CreERT2 expression gene-modified pig fetuses (#236-2, 5, 6, #365-3, 4, 12).

(トランス遺伝子のコピー数決定)
上記組織ないし臓器特異的CreERT2発現遺伝子導入ブタの胎仔のうち、#236-2、5、6、#365-3、4、12、#238-5、7について、上記尾組織から抽出したゲノムDNAを抽出し、デジタルPCRによりゲノム中のトランス遺伝子(導入遺伝子)のコピー数を決定した。結果を図9に示す。
図9は、二倍体ゲノム中のトランス遺伝子のコピー数決定結果を示す図である。図9中、β-アクチンは内部標準(2コピー)である。
(Determining the copy number of the transgene)
Genomic DNA was extracted from the tail tissue of the above-mentioned tissue- or organ-specific CreERT2 expression gene-introduced pig fetuses, #236-2, 5, 6, #365-3, 4, 12, #238-5, and 7, and the copy number of the transgene (introduced gene) in the genome was determined by digital PCR. The results are shown in FIG.
Figure 9 shows the results of transgene copy number determination in the diploid genome, in which β-actin is an internal standard (2 copies).

図9に示した結果から明らかなように、二倍体ゲノム中、#236-2中のトランス遺伝子のコピー数は5コピーであり、#236-5中のトランス遺伝子のコピー数は2コピーであり、#236-6中のトランス遺伝子のコピー数は1コピーであり、#365-3中のトランス遺伝子のコピー数は16コピーであり、#365-4中のトランス遺伝子のコピー数は6コピーであり、#365-12中のトランス遺伝子のコピー数は19コピーであり、#238-5中のトランス遺伝子のコピー数は200コピー以上であり、#238-7中のトランス遺伝子のコピー数は10コピーであった。
以上のように、1個体(二倍体)当たり、1コピー又は2コピー以上、更には、200コピー以上の組織ないし臓器特異的CreERT2遺伝子が導入された遺伝子導入ブタの胎仔が得られた。
As is apparent from the results shown in FIG. 9 , in the diploid genome, the copy number of the transgene in #236-2 was 5 copies, the copy number of the transgene in #236-5 was 2 copies, the copy number of the transgene in #236-6 was 1 copy, the copy number of the transgene in #365-3 was 16 copies, the copy number of the transgene in #365-4 was 6 copies, the copy number of the transgene in #365-12 was 19 copies, the copy number of the transgene in #238-5 was more than 200 copies, and the copy number of the transgene in #238-7 was 10 copies.
As described above, transgenic pig fetuses were obtained in which one, two or more, or even 200 or more copies of tissue- or organ-specific CreERT2 gene were introduced per individual (diploid).

<実施例1>
(ROSA領域にloxP-Venus遺伝子を含む遺伝子カセットをCRISPR/Cas9により導入した細胞の樹立)
Neon Transfection System (Thermo Fisher Scientific)を用いたエレクトロポレーションにより、<参考例1>で上記構築したloxP-Venus遺伝子を含む遺伝子カセット、gRNA複合体及びリコンビナントCas9からなるRNP複合体を、5.0×10のブタ胎仔繊維芽細胞に導入した。
ここで、上記gRNA complexはtracrRNA(Trans-activating crRNA)及び配列番号8の配列で表される上記ブタROSA領域-gRNA(ガイドRNA)からなる。下記ブタROSA領域-gRNA(ガイドRNA)が有する下記配列は、ブタ染色体13番目の65,757,140から65,757,159に位置し、ROSAのエクソン1及び2の間に存在する配列である。ただし、上記遺伝子の位置番号は、2022年5月24日時点でのUCSCゲノムブラウザにおける位置番号であり、データベースのアップデートにより変動することもある。
ピューロマイシン耐性による選抜を行った後、1穴当たり1細胞未満の限界希釈を行い、増殖したシングルセル細胞由来のクローンについて遺伝子解析を行い、上記構築したloxP-Venus遺伝子を含む遺伝子カセットをブタROSA領域に導入した遺伝子改変ブタ細胞を樹立した。
Example 1
(Establishment of cells into which a gene cassette containing a loxP-Venus gene was introduced by CRISPR/Cas9 in the ROSA region)
An RNP complex consisting of a gene cassette containing the loxP-Venus gene constructed as described above in Reference Example 1, a gRNA complex, and recombinant Cas9 was introduced into 5.0 × 105 pig fetal fibroblast cells by electroporation using a Neon Transfection System (Thermo Fisher Scientific).
Here, the gRNA complex consists of tracrRNA (Trans-activating crRNA) and the porcine ROSA region-gRNA (guide RNA) represented by the sequence of SEQ ID NO: 8. The following sequence of the porcine ROSA region-gRNA (guide RNA) is located at 65,757,140 to 65,757,159 on the 13th porcine chromosome, and is a sequence present between exons 1 and 2 of ROSA. However, the position numbers of the above genes are the position numbers in the UCSC genome browser as of May 24, 2022, and may change due to database updates.
After selection based on puromycin resistance, limiting dilution was performed to less than one cell per well, and the clones derived from the grown single-cell cells were subjected to genetic analysis to establish genetically modified porcine cells in which the gene cassette containing the loxP-Venus gene constructed above was introduced into the porcine ROSA region.

(上記遺伝子改変ブタ細胞から遺伝子改変クローンブタの構築)
上記loxP-Venus遺伝子を含む遺伝子カセットをブタROSA領域に導入して得られる遺伝子改変ブタ細胞を直径35mmディッシュに10%ウシ胎児血清(FBS)加ダルベッコ改変イーグル(DMEM)培養液中の5×10cell播種し、1回継代する。継代後14~18時間目に培養液の半量を除き、培養2時間後、軽くピペッティングしてから培養液を回収し、1000rpmで3分間遠心して細胞を集める。これを核移植のドナー核として用いる。
(Construction of genetically modified cloned pigs from the above genetically modified pig cells)
Genetically modified porcine cells obtained by introducing a gene cassette containing the loxP-Venus gene into the porcine ROSA region are seeded at 5 x 10 5 cells in a 35 mm diameter dish in Dulbecco's Modified Eagle's (DMEM) culture medium supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS) and passaged once. Half of the culture medium is removed 14 to 18 hours after passage, and after 2 hours of culture, the culture medium is collected after gentle pipetting and centrifuged at 1000 rpm for 3 minutes to collect the cells. These are used as donor nuclei for nuclear transplantation.

核移植には野生型雌ブタの卵巣から採取した卵子を体外で成熟させて得た第二減数分裂中期の未受精卵の除核したものをレシピエント細胞質として用いた。核移植操作は卵子操作液中で行った。核ドナー細胞とレシピエント細胞質の融合には電気融合法を用いた。融合が完了した卵を30分~1時間培養液中で培養した後、直流電気刺激を与えた。それらの卵の少なくとも一部が正常に活性化し、発生を開始した。 For nuclear transfer, unfertilized eggs in the metaphase of the second meiotic division, obtained by in vitro maturation of eggs collected from the ovaries of wild-type female pigs, were used as recipient cytoplasm after enucleation. The nuclear transfer procedure was carried out in an egg manipulation solution. Electrical fusion was used to fuse the nuclear donor cells with the recipient cytoplasm. The eggs that had completed the fusion were cultured in a culture solution for 30 minutes to an hour, and then subjected to a direct current electrical stimulus. At least some of these eggs were activated normally and began to develop.

体外培養した核移植胚のうち、1~2日目に正常分割した胚、あるいは5~6日目に胚盤胞に発生した胚を、発情周期を同期化した受胚ブタの卵管あるいは子宮へ移植した。
移植された胚の少なくとも一部から新生仔が生まれ、遺伝子改変クローンブタを構築できた。上記得られた遺伝子改変クローンブタから精子を回収した。上記精子は以降の顕微授精法(ICSI mediated gene transfer method)に使用することができる。
Of the in vitro cultured nuclear transfer embryos, those that cleaved normally on days 1-2, or developed into blastocysts on days 5-6, were transferred into the oviducts or uteruses of recipient pigs whose estrus cycles had been synchronized.
At least some of the transplanted embryos gave birth to liveborn offspring, and genetically modified cloned pigs were constructed. Sperm were collected from the resulting genetically modified cloned pigs. The sperm can be used in the subsequent ICSI mediated gene transfer method.

(ICSIを介した組織ないし臓器特異的CreERT2発現ベクターによる遺伝子導入ブタの構築)
上記<参考例2>で構築した組織ないし臓器特異的CreERT2発現ベクター及び上記ブタ精子の頭部を培養液中で共培養し上記<参考例4>と同様のICSI操作、卵子培養、及び受胚レシピエントブタの子宮への胚移植により、受胚レシピエントブタから遺伝子導入ブタの正常発達胎仔を得る。
上記正常発達胎仔を孕む雌ブタにタモキシフェンを投与、あるいは上記正常発達胎仔から採取した後腎を免疫不全マウス体内に移植後、そのマウスにタモキシフェンを投与、あるいは採取した後腎を体外培養し、培養液にタモキシフェンを添加することにより、特定の組織ないし臓器においてコンディショナルにVenus蛍光を観察することができる。
(Construction of transgenic pigs using tissue- or organ-specific CreERT2 expression vectors via ICSI)
The tissue- or organ-specific CreERT2 expression vector constructed in the above-mentioned <Reference Example 2> and the heads of the pig sperm are co-cultured in a culture medium, and a normally developed transgenic pig fetus is obtained from the embryo recipient pig by the same ICSI procedure, egg culture, and embryo transfer into the uterus of the embryo recipient pig as in the above-mentioned <Reference Example 4>.
By administering tamoxifen to a female pig carrying the above-mentioned normally developed fetus, or by transplanting the metanephroi harvested from the above-mentioned normally developed fetus into the body of an immunodeficient mouse and then administering tamoxifen to the mouse, or by culturing the harvested metanephroi in vitro and adding tamoxifen to the culture medium, Venus fluorescence can be conditionally observed in specific tissues or organs.

<実施例2>
(ICSIを介した組織ないし臓器特異的CreERT2発現ベクターによる遺伝子導入ブタの構築)
上記<参考例2>で構築した組織ないし臓器特異的CreERT2発現ベクター及び上記<参考例3>で得た上記loxP-DTA遺伝子を含む遺伝子カセットを導入した遺伝子改変クローンブタの精子を培養液中で共培養し上記<参考例4>と同様のICSI操作、卵子培養、及び受胚レシピエントブタの子宮への胚移植により、受胚レシピエントブタから遺伝子導入ブタの正常発達胎仔を得る。
Example 2
(Construction of transgenic pigs using tissue- or organ-specific CreERT2 expression vectors via ICSI)
The sperm of a genetically modified cloned pig into which the tissue- or organ-specific CreERT2 expression vector constructed in the above-mentioned <Reference Example 2> and the gene cassette containing the loxP-DTA gene obtained in the above-mentioned <Reference Example 3> have been introduced are co-cultured in a culture medium, and normally developed fetuses of the transgenic pig are obtained from the embryo recipient pig by the same ICSI procedure, oocyte culture, and embryo transfer into the uterus of the embryo recipient pig as in the above-mentioned <Reference Example 4>.

<比較例>
(mSix2プロモーター及びCreERT2並びにloxP-DTA遺伝子の両方を含むオールインワン型ベクター1の構築)
マウスSix2遺伝子の開始コドン周辺領域より上流の約7k塩基をmSix2プロモーターとし、当該mSix2プロモーターの3’末端にCreERT2及びpAが連結され、更に上記pAの下流にCAGプロモーターが連結し、更にCAGプロモーターの3’末端にloxP-STOP-loxP配列が続き、その下流にDTA-pAで構成されたオールインワン型ノックインベクターを構築した。
図10は、上記構築したmSix2プロモーター及びCreERT2並びにloxP-DTA遺伝子の両方を含むオールインワン型ベクター1を示す概略図である。
Comparative Example
(Construction of all-in-one vector 1 containing both the mSix2 promoter and the CreERT2 and loxP-DTA genes)
An all-in-one knock-in vector was constructed in which the mSix2 promoter was approximately 7 kb upstream from the region surrounding the start codon of the mouse Six2 gene, CreERT2 and pA were linked to the 3' end of the mSix2 promoter, the CAG promoter was linked downstream of the pA, and the 3' end of the CAG promoter was followed by a loxP-STOP-loxP sequence, followed downstream of which was DTA-pA.
FIG. 10 is a schematic diagram showing the all-in-one vector 1 containing both the mSix2 promoter and the CreERT2 and loxP-DTA genes constructed as above.

(mSix2プロモーター及びCreERT2並びにloxP-DTA遺伝子の両方を含むオールインワン型ベクター2の構築)
マウスSix2遺伝子の開始コドン周辺領域より上流の約7k塩基をmSix2プロモーターとし、当該mSix2プロモーターの3’末端にP2A(ブタテスコウイルス-1由来自己切断2Aペプチド)が更にERT2CreERT2及びpAが連結され、更に上記pAの下流にCAGプロモーターが連結し、更にCAGプロモーターの3’末端にFLEx switch型のloxPlox2272とloxPlox2272(逆向き)とで挟まれたDTA-pA配列(逆向き)で構成されたオールインワン型ノックインベクター2を構築した。
図11は、上記構築したmSix2プロモーター及びCreERT2並びにloxP-DTA遺伝子の両方を含むオールインワン型ベクター2を示す概略図である。
得られたmSix2プロモーター及びCreERT2並びにloxP-DTA遺伝子の両方を含むオールインワン型ベクター1及び2はリニアライズ後、下記ICSIで使用した。
(Construction of all-in-one vector 2 containing both the mSix2 promoter and the CreERT2 and loxP-DTA genes)
An all-in-one knock-in vector 2 was constructed in which the mSix2 promoter was approximately 7 kb upstream of the region surrounding the start codon of the mouse Six2 gene, P2A (self-cleaving 2A peptide derived from porcine Teschovirus-1) was linked to the 3' end of the mSix2 promoter, ERT2CreERT2 and pA were further linked, a CAG promoter was linked downstream of the pA, and a DTA-pA sequence (reverse) sandwiched between FLEx switch-type loxPlox2272 and loxPlox2272 (reverse) was linked to the 3' end of the CAG promoter.
FIG. 11 is a schematic diagram showing the all-in-one vector 2 containing both the mSix2 promoter and the CreERT2 and loxP-DTA genes constructed above.
The obtained all-in-one vectors 1 and 2 containing both the mSix2 promoter and the CreERT2 and loxP-DTA genes were linearized and then used in the ICSI described below.

(ICSIを介したオールインワン型ベクター1及び2による遺伝子導入ブタの構築)
「組織ないし臓器特異的CreERT2発現ベクター」を上記mSix2プロモーター及びCreERT2並びにloxP-DTA遺伝子の両方を含むオールインワン型ベクター1又は2に変更する以外は実施例1と同様にしてICSIを介した遺伝子導入ブタの構築を行った。
ICSIを介したオールインワン型ベクター1又は2による遺伝子導入ブタの構築結果を下記表1及び2にまとめる。
(Construction of transgenic pigs using all-in-one vectors 1 and 2 via ICSI)
A transgenic pig was constructed via ICSI in the same manner as in Example 1, except that the "tissue- or organ-specific CreERT2 expression vector" was changed to the all-in-one vector 1 or 2 containing both the mSix2 promoter and CreERT2 and loxP-DTA genes.
The results of constructing transgenic pigs using ICSI-mediated all-in-one vector 1 or 2 are summarized in Tables 1 and 2 below.

Figure 0007659828000001
表1から明らかなように、ICSIを介したオールインワン型ベクター1による遺伝子導入では、正常発達遺伝子導入胎仔が1頭得られたものの、遺伝子導入ブタ胎仔の作出効率は0.35%未満であり作出効率は極めて低かった。CreERT2遺伝子のコピー数に対する、loxP-DTA遺伝子のコピー数のバランスが悪かった(過剰であった)ことが影響しているものと考えられる。
Figure 0007659828000001
As is clear from Table 1, in the gene transfer using the all-in-one vector 1 via ICSI, one normally developed gene-transferred fetus was obtained, but the production efficiency of gene-transferred pig fetuses was less than 0.35%, which was extremely low. This is thought to be due to the poor balance (excessive) of the copy number of the loxP-DTA gene relative to the copy number of the CreERT2 gene.

Figure 0007659828000002
表2から明らかなように、ICSIを介したオールインワン型ベクター2による遺伝子導入では、正常発達遺伝子導入胎仔は得られなかった(遺伝子導入ブタ胎仔の作出効率0%)。また、遺伝子導入された胎仔は全て退行してしまった。
Figure 0007659828000002
As is clear from Table 2, gene transfer using all-in-one vector 2 via ICSI did not result in normal development of gene-transferred fetuses (production efficiency of gene-transferred pig fetuses: 0%). Furthermore, all gene-transferred fetuses regressed.

以上のように、mSix2プロモーター及びCreERT2並びにloxP-DTA遺伝子の両方を含むオールインワン型ベクターでは、遺伝子導入ブタの構築は困難であった。 As described above, it was difficult to construct transgenic pigs using an all-in-one vector containing both the mSix2 promoter and the CreERT2 and loxP-DTA genes.

Claims (17)

機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットをセーフハーバー領域へ導入して得られた遺伝子改変ブタ細胞を体細胞クローニングして得られる遺伝子改変クローンブタの精子と、
ベクター(1)とを含む液を卵に顕微授精することにより遺伝子導入する工程を含む遺伝子導入ブタの製造方法であって、
前記ベクター(1)が、
特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある前記組み換え酵素をコードする遺伝子を含み、
前記機能性タンパク質をコードする遺伝子のコピー数/前記組み換え酵素をコードする遺伝子のコピー数の比率が、1/2~1/300である、製造方法。
Sperm of a genetically modified cloned pig obtained by somatic cloning of a genetically modified pig cell obtained by introducing a gene cassette containing a gene encoding a functional protein and a construct capable of expressing the functional protein by a recombinase into a safe harbor region;
A method for producing a transgenic pig, comprising the step of introducing a gene into an egg by insemination with a liquid containing the vector (1),
The vector (1),
A gene encoding the recombinase is contained in the downstream of a promoter that is expressed in a specific tissue or organ and is under the control of the promoter that is expressed in the specific tissue or organ,
A production method in which the ratio of the copy number of the gene encoding the functional protein to the copy number of the gene encoding the recombinant enzyme is 1/2 to 1/300.
機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットをセーフハーバー領域へ導入して得られた遺伝子改変ブタ細胞を体細胞クローニングして得られる遺伝子改変クローンブタの精子と、
ベクター(1)とを含む液を卵に顕微授精することにより遺伝子導入する工程を含む遺伝子導入ブタの製造方法であって、
前記ベクター(1)が、
特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある前記組み換え酵素をコードする遺伝子を含み、
前記機能性タンパク質が、代謝関連酵素、細胞増殖関連因子、成長関連遺伝子タンパク質、細胞毒素、及び自殺遺伝子タンパク質よりなる群から選択される少なくとも1つである、製造方法。
Sperm of a genetically modified cloned pig obtained by somatic cloning of a genetically modified pig cell obtained by introducing a gene cassette containing a gene encoding a functional protein and a construct capable of expressing the functional protein by a recombinase into a safe harbor region;
A method for producing a transgenic pig, comprising the step of introducing a gene into an egg by insemination with a liquid containing the vector (1),
The vector (1),
A gene encoding the recombinase is contained in the downstream of a promoter that is expressed in a specific tissue or organ and is under the control of the promoter that is expressed in the specific tissue or organ,
The method for producing the present invention, wherein the functional protein is at least one selected from the group consisting of a metabolic enzyme, a cell proliferation-related factor, a growth-related gene protein, a cytotoxin, and a suicide gene protein.
能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットと、
特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある前記組み換え酵素をコードする遺伝子を含む遺伝子カセットとの両方を含むベクターを卵に顕微授精する遺伝子導入工程を含む遺伝子導入ブタの製造方法と比較し作出効率改善された、請求項1又は2に記載の方法。
A gene cassette including a construct that includes a gene encoding a functional protein and enables the functional protein to be expressed by a recombinase;
The method according to claim 1 or 2, which has improved production efficiency compared to a method for producing a transgenic pig, which includes a gene transfer step of microinsemination into an egg a vector containing both a promoter expressed in a specific tissue or organ and a gene cassette containing a gene encoding the recombinant enzyme that is located downstream and under the control of the promoter expressed in a specific tissue or organ.
前記プロモーターが、Six2プロモーター、Sall1プロモーター又はFGF20プロモーターである、請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the promoter is a Six2 promoter, a Sall1 promoter, or an FGF20 promoter. 前記遺伝子カセットのセーフハーバー領域への導入が、ゲノム編集による導入である、請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the gene cassette is introduced into the safe harbor region by genome editing. 前記セーフハーバー領域がROSA領域である、請求項1又は2に記載の方法。 The method of claim 1 or 2, wherein the safe harbor region is a ROSA region. 前記ベクター(1)がプラスミドベクター、又は、人工染色体ベクターである、請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the vector (1) is a plasmid vector or an artificial chromosome vector. 機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットをセーフハーバー領域中に含む遺伝子改変ブタ細胞を含む、体細胞クローニング原料であって、
下記ベクター(1)共存下の顕微授精による遺伝子導入用原料を提供するための、体細胞クローニング原料。
(1)特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある前記組み換え酵素をコードする遺伝子を含み、前記機能性タンパク質をコードする遺伝子のコピー数/前記組み換え酵素をコードする遺伝子のコピー数の比率が、1/2~1/300である、ベクター
A somatic cell cloning source comprising a genetically modified porcine cell comprising a gene encoding a functional protein and a gene cassette in a safe harbor region comprising a construct capable of expressing the functional protein by a recombinase,
A somatic cell cloning material for providing a material for gene transfer by intracytoplasmic sperm injection in the presence of the following vector (1).
(1) A vector comprising a promoter expressed in a specific tissue or organ, and a gene encoding the recombinase that is present downstream of and under the control of the promoter expressed in a specific tissue or organ, wherein the ratio of the copy number of the gene encoding the functional protein to the copy number of the gene encoding the recombinase is 1/2 to 1/300.
機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットをセーフハーバー領域中に含む遺伝子改変ブタ細胞を含む、体細胞クローニング原料であって、
下記ベクター(1)共存下の顕微授精による遺伝子導入用原料を提供するための、体細胞クローニング原料であって、
前記機能性タンパク質が、代謝関連酵素、細胞増殖関連因子、成長関連遺伝子タンパク質、細胞毒素、及び自殺遺伝子タンパク質よりなる群から選択される少なくとも1つである、体細胞クローニング原料。
(1)特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある前記組み換え酵素をコードする遺伝子を含む、ベクター
A somatic cell cloning source comprising a genetically modified porcine cell comprising a gene encoding a functional protein, the gene cassette comprising a construct capable of expressing the functional protein by a recombinase in a safe harbor region,
A somatic cell cloning material for providing a material for gene transfer by intracytoplasmic sperm injection in the presence of the following vector (1):
A somatic cell cloning source material, wherein the functional protein is at least one selected from the group consisting of metabolic enzymes, cell proliferation-related factors, growth-related gene proteins, cytotoxins, and suicide gene proteins.
(1) A vector comprising a promoter that is expressed in a specific tissue or organ, and a gene encoding the recombinase that is downstream of and under the control of the promoter that is expressed in a specific tissue or organ.
能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットと、
特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある前記組み換え酵素をコードする遺伝子を含む遺伝子カセットとの両方を含む遺伝子改変ブタ細胞を含む体細胞クローニング原料と比較し、体細胞クローニングによる作出効率改善された、請求項又はに記載の体細胞クローニング原料。
A gene cassette including a construct that includes a gene encoding a functional protein and enables the functional protein to be expressed by a recombinase;
The somatic cell cloning material described in claim 8 or 9, which has improved production efficiency by somatic cell cloning compared to a somatic cell cloning material containing genetically modified pig cells containing both a promoter expressed in a specific tissue or organ and a gene cassette containing a gene encoding the recombinant enzyme that is located downstream of the promoter expressed in a specific tissue or organ and under its control.
前記プロモーターが、Six2プロモーター、Sall1プロモーター又はFGF20プロモーターである、請求項又はに記載の体細胞クローニング原料。 10. The somatic cell cloning material according to claim 8 or 9 , wherein the promoter is a Six2 promoter, a Sall1 promoter or an FGF20 promoter. 特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある前記組み換え酵素をコードする遺伝子を含み、
機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、前記組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットをセーフハーバー領域中に含み、前記機能性タンパク質をコードする遺伝子のコピー数/前記組み換え酵素をコードする遺伝子のコピー数の比率が、1/2~1/300である、遺伝子導入ブタ。
A gene encoding the recombinase is contained in the downstream of a promoter that is expressed in a specific tissue or organ and is under the control of the promoter that is expressed in the specific tissue or organ,
A transgenic pig comprising a gene encoding a functional protein, a gene cassette comprising a construct that enables the functional protein to be expressed by the recombinant enzyme, in a safe harbor region, and a ratio of the copy number of the gene encoding the functional protein to the copy number of the gene encoding the recombinant enzyme of 1/2 to 1/300.
特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある前記組み換え酵素をコードする遺伝子を含み、
機能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、前記組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットをセーフハーバー領域中に含み、
前記機能性タンパク質が、代謝関連酵素、細胞増殖関連因子、成長関連遺伝子タンパク質、細胞毒素、及び自殺遺伝子タンパク質よりなる群から選択される少なくとも1つである、遺伝子導入ブタ。
A gene encoding the recombinase is contained in the downstream of a promoter that is expressed in a specific tissue or organ and is under the control of the promoter that is expressed in the specific tissue or organ,
A gene cassette including a construct that includes a gene encoding a functional protein and enables expression of the functional protein by the recombinase is included in the safe harbor region;
The transgenic pig, wherein the functional protein is at least one selected from the group consisting of a metabolic enzyme, a cell proliferation-related factor, a growth-related gene protein, a cytotoxin, and a suicide gene protein.
能性タンパク質をコードする遺伝子を含み、組み換え酵素によって前記機能性タンパク質が発現可能となるコンストラクトを含む遺伝子カセットと、
特定の組織ないし臓器で発現するプロモーター、特定の組織ないし臓器で発現する前記プロモーターの下流に存在し制御下にある前記組み換え酵素をコードする遺伝子を含む遺伝子カセットとの両方を含むベクターを卵に顕微授精する遺伝子導入工程を含む製造方法により製造された遺伝子導入ブタと比較し生存率改善された、請求項12又は13に記載の遺伝子導入ブタ。
A gene cassette including a construct that includes a gene encoding a functional protein and enables the functional protein to be expressed by a recombinase;
The transgenic pig according to claim 12 or 13, which has an improved survival rate compared to a transgenic pig produced by a production method including a gene transfer step of injecting an egg with a vector containing both a promoter expressed in a specific tissue or organ and a gene cassette containing a gene encoding the recombinant enzyme that is located downstream and under the control of the promoter expressed in a specific tissue or organ .
前記プロモーターが、Six2プロモーター、Sall1プロモーター又はFGF20プロモーターである、請求項12又は13に記載の遺伝子導入ブタ。 The transgenic pig according to claim 12 or 13 , wherein the promoter is a Six2 promoter, a Sall1 promoter or an FGF20 promoter. 請求項12又は13に記載の遺伝子導入ブタから樹立された体細胞。 A somatic cell established from the transgenic pig according to claim 12 or 13 . 請求項12又は13に記載の遺伝子導入ブタから摘出された組織ないし臓器。
A tissue or organ isolated from the transgenic pig according to claim 12 or 13 .
JP2022088949A 2022-05-31 2022-05-31 Method for producing transgenic pigs, somatic cell cloning material, transgenic pigs, established somatic cells, and tissues or organs Active JP7659828B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022088949A JP7659828B2 (en) 2022-05-31 2022-05-31 Method for producing transgenic pigs, somatic cell cloning material, transgenic pigs, established somatic cells, and tissues or organs
JP2023043577A JP2023177235A (en) 2022-05-31 2023-03-17 Method for producing transgenic pigs, raw materials for somatic cell cloning, transgenic pigs, established somatic cells, and tissues or organs
PCT/JP2023/020164 WO2023234319A1 (en) 2022-05-31 2023-05-30 Method for producing transgenic pig, somatic cell cloning materials, transgenic pig, established somatic cells, and tissue or organ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022088949A JP7659828B2 (en) 2022-05-31 2022-05-31 Method for producing transgenic pigs, somatic cell cloning material, transgenic pigs, established somatic cells, and tissues or organs

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023043577A Division JP2023177235A (en) 2022-05-31 2023-03-17 Method for producing transgenic pigs, raw materials for somatic cell cloning, transgenic pigs, established somatic cells, and tissues or organs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023176590A JP2023176590A (en) 2023-12-13
JP7659828B2 true JP7659828B2 (en) 2025-04-10

Family

ID=89024818

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022088949A Active JP7659828B2 (en) 2022-05-31 2022-05-31 Method for producing transgenic pigs, somatic cell cloning material, transgenic pigs, established somatic cells, and tissues or organs
JP2023043577A Pending JP2023177235A (en) 2022-05-31 2023-03-17 Method for producing transgenic pigs, raw materials for somatic cell cloning, transgenic pigs, established somatic cells, and tissues or organs

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023043577A Pending JP2023177235A (en) 2022-05-31 2023-03-17 Method for producing transgenic pigs, raw materials for somatic cell cloning, transgenic pigs, established somatic cells, and tissues or organs

Country Status (2)

Country Link
JP (2) JP7659828B2 (en)
WO (1) WO2023234319A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023176591A (en) 2022-05-31 2023-12-13 株式会社ポル・メド・テック Method for producing genetically modified pigs, established somatic cells, and raw materials for producing genetically modified pigs

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX375361B (en) * 2014-03-26 2025-03-06 Univ Maryland TARGETED GENOME EDITING IN ZYGOTES OF LARGE DOMESTIC ANIMALS.
KR102103103B1 (en) * 2018-08-16 2020-04-21 (주)라트바이오 Transgenic animals and transgenic embryos producing an engineered nuclease
JP7499001B2 (en) * 2020-12-03 2024-06-13 ヤンマーホールディングス株式会社 Fuel Cell Ship

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023176591A (en) 2022-05-31 2023-12-13 株式会社ポル・メド・テック Method for producing genetically modified pigs, established somatic cells, and raw materials for producing genetically modified pigs

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Journal of Veterinary Science,2018年,Vol.19, No.3,pp.434-445,https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5974525/
PLOS one,2014年07月15日,Vol.9, Issue7,Article No.e102455,https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0102455
Sci. Rep.,2019年,Vol.9, No.6965,pp.1-12
The FASEB Journal,2021年05月,Vol. 35, No. SUPPL 1,https://faseb.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1096/fasebj.2021.35.S1.05354
Transgenic Research,2006年,Vol.15,pp.229-240,https://link.springer.com/article/10.1007/s11248-006-0004-5
山中修一郎,183.腎前駆細胞から尿産生能を持った異種間腎臓再生の開発,上原記念生命科学財団研究報告集,2020年,Vol.34,pp.1-5
生化学,2007年,第79巻, 第4号,pp.340-349,https://www.jbsoc.or.jp/seika/wp-content/uploads/2018/12/79-04-03.pdf

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023176590A (en) 2023-12-13
JP2023177235A (en) 2023-12-13
WO2023234319A1 (en) 2023-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200017882A1 (en) Engineering of humanized car t-cell and platelets by genetic complementation
CN106535630B (en) Multiple gene editing
JP6174811B2 (en) Methods and compositions for targeted genomic modification
Clark et al. Gene targeting in livestock: a preview
US20090271884A1 (en) ES Cell-Derived Mice From Diploid Host Embryo Injection
CN105308184A (en) Targeted modification of rat genome
EP3367785A2 (en) Compositions and methods for chimeric embryo-assisted organ production
JP6227747B2 (en) Cloned non-human animals that do not contain a selectable marker
CN110184301B (en) Efficient and accurate targeted integration through Tild-CRISPR
WO1998037183A1 (en) Production of transgenic donor cells for nuclear transfer
AU2016344144A1 (en) Engineering of humanized kidney by genetic complementation
US20210037797A1 (en) Inducible disease models methods of making them and use in tissue complementation
JP7280643B1 (en) Method for producing genetically modified pigs, established somatic cells, and raw materials for producing genetically modified pigs
JP7659828B2 (en) Method for producing transgenic pigs, somatic cell cloning material, transgenic pigs, established somatic cells, and tissues or organs
Okamura et al. Highly efficient transgenic mouse production using piggyBac and its application to rapid phenotyping at the founder generation
JP4845073B2 (en) Method for producing reconstructed fertilized egg and method for producing transgenic embryo using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220531

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220601

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20220601

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220802

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20220930

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221201

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20221220

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20230424

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241223

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250324

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7659828

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150