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JP7664633B2 - Method for producing transgenic silkworms using diapause eggs - Google Patents
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Description

本発明は休眠卵を用いた遺伝子組換えカイコの作製方法に関する。 The present invention relates to a method for producing genetically modified silkworms using diapause eggs.

生物の遺伝子組換え技術は、遺伝子の機能解析や有用タンパク質の生産に関して不可欠である。従来、遺伝子組換えに用いる宿主生物には、主として大腸菌や酵母が利用されてきた。これらの宿主は、培養が容易で、短期間で大量増殖できるという利点を有する反面、タンパク質の大量生産が困難という問題があった。 Genetic engineering of living organisms is essential for analyzing gene functions and producing useful proteins. Traditionally, Escherichia coli and yeast have been used primarily as host organisms for genetic engineering. While these hosts have the advantage of being easy to culture and capable of mass-producing in a short period of time, they have the drawback of being difficult to mass-produce proteins from.

そこで、タンパク質の大量生産に適し、さらに遺伝子組換え技術が確立された宿主生物として、近年、カイコ(Bombyx mori)が脚光を浴びている。カイコは、絹を生産するために古くから産業利用されてきた昆虫であり、幼虫の作る繭から絹糸を短期間に大量に生産することができる。この特性を利用して、遺伝子組換え技術によって絹糸以外の有用タンパク質を大量生産することが可能となり、一部は動物検査薬等として上市されている。現在では、遺伝子組換え技術によって得られた遺伝子組換えカイコ(トランスジェニックカイコ)を用いたヒトの医薬品原薬生産技術の開発が進められている。 In recent years, the spotlight has been on silkworms (Bombyx mori) as a host organism suitable for mass production of proteins and for which genetic engineering has been established. Silkworms are insects that have long been used industrially to produce silk, and they are able to mass-produce silk thread from the cocoons made by their larvae in a short period of time. Taking advantage of this characteristic, it has become possible to mass-produce useful proteins other than silk thread using genetic engineering technology, and some of these are being marketed as animal testing drugs, etc. At present, development is underway to produce pharmaceutical ingredients for humans using genetically modified silkworms (transgenic silkworms) obtained through genetic engineering technology.

遺伝子組換えカイコの作製には、トランスポゾンを利用して卵に所望の遺伝子を注射するマイクロインジェクション法が採用されている(非特許文献1)。マイクロインジェクション法では、ドナーDNA、トランスポゾン由来の転移酵素、その他の組換え活性等を胚発生初期の卵に導入して遺伝子組換えカイコを作製する。カイコの卵は、産卵後2時間以内に受精をし、その後、シンシチウムと呼ばれる細胞膜を持たない裸の核が分裂を繰り返しながら卵の表面へと移動する。この期間内、具体的には産卵後2~8時間の卵に所望の遺伝子を導入しなければならない。胚発生が進行するこの期間を過ぎると、形質転換体の出現効率が著しく減少するためである(非特許文献2)。つまり、既存の方法で遺伝子組換えカイコを作製するには、胚発生が停止しない卵に対して、産卵後特定の時間内に目的の遺伝子を導入することが重要となる。 To produce transgenic silkworms, the microinjection method is used, in which a desired gene is injected into eggs using a transposon (Non-Patent Document 1). In the microinjection method, donor DNA, a transferase derived from a transposon, and other recombination activity are introduced into eggs at the early stage of embryo development to produce transgenic silkworms. Silkworm eggs are fertilized within 2 hours after spawning, and then a naked nucleus without a cell membrane called a syncytium moves to the surface of the egg while repeatedly dividing. The desired gene must be introduced into the egg within this period, specifically 2 to 8 hours after spawning. This is because the efficiency of emergence of transformants decreases significantly after this period when embryo development progresses (Non-Patent Document 2). In other words, to produce transgenic silkworms using existing methods, it is important to introduce the target gene into eggs in which embryo development does not stop within a specific time after spawning.

ところで、カイコの多くは、通常、年に1回成虫が発生する一化性系統である。一化性系統のカイコは、休眠卵を産卵し、卵で休眠状態となる。この休眠状態は、マイクロインジェクション後も維持されるため、休眠卵に前記遺伝子導入を行っても形質転換体を得ることはできない。そこで、マイクロインジェクション法では休眠状態とならない非休眠卵が使用される。ところが、非休眠卵を産卵する非休眠性系統の多くは絹の生産性等が劣る実験系統であり、産業利用には不適であった。それ故に、従来は、非休眠性系統から得た非休眠卵を用いてマイクロインジェクション法による遺伝子組換えを行った後、得られた遺伝子組換えカイコを休眠性実用系統と交配して、産業利用に適した実用系統に育成する必要があった。 By the way, most silkworms are univoltine, in which adults usually emerge once a year. Univoltine silkworms lay diapause eggs, which go into diapause. This diapause state is maintained even after microinjection, so even if the gene is introduced into diapause eggs, a transformant cannot be obtained. Therefore, non-diapause eggs that do not go into diapause are used in the microinjection method. However, most non-diapause strains that lay non-diapause eggs are experimental strains with poor silk productivity, and are unsuitable for industrial use. Therefore, in the past, it was necessary to carry out genetic recombination by microinjection using non-diapause eggs obtained from a non-diapause strain, and then cross the obtained genetically modified silkworms with a diapause practical strain to develop a practical strain suitable for industrial use.

前記課題を解決するため、休眠性系統である実用系統から、休眠状態に入らない休眠卵又は非休眠卵(本明細書では、しばしば、これらをまとめて「非休眠卵等」と略記する)を得る方法が開発されている。例えば、外部からの物理的又は化学的刺激により休眠卵の休眠状態への移行を回避し、胚発生を維持させる休眠打破法と、休眠性系統の親カイコを処理して非休眠卵を産卵させる非休眠卵産卵法がある。 To solve the above problems, methods have been developed to obtain dormant eggs or non-diapause eggs that do not enter a dormant state (often collectively referred to as "non-diapause eggs, etc." in this specification) from practical dormant strains. For example, there is a diapause breaking method that prevents dormant eggs from entering a dormant state by applying external physical or chemical stimuli and maintains embryo development, and a non-diapause egg laying method that treats parent silkworms of a dormant strain to cause them to lay non-diapause eggs.

非特許文献3には、休眠打破法の一つである浸酸処理で得られた休眠状態に入らない休眠卵、すなわち休眠を回避した休眠卵にマイクロインジェクションを行う方法が開示されている。浸酸処理は通常では、産卵24時間後の休眠卵を塩酸溶液に浸漬して、休眠打破を行う方法である。非特許文献3では、産卵後3時間以内に浸酸処理を行った二化性系統休眠卵に対して、マイクロインジェクション法により遺伝子組換え操作を行っている。しかし、この方法は、酸による化学的刺激に加えてマイクロインジェクションという物理的刺激が卵に付与されるため、その後の孵化率が著しく低下し、わずか3.4~4.6%しかないという問題があった。非特許文献3の結果から、Zhaoらが考察するように当該分野では休眠打破法とマイクロインジェクション法の併用は、いずれも卵に過度のストレスを付与するため、遺伝子組換えカイコの作製技術には不適と考えられた。 Non-Patent Document 3 discloses a method of microinjection into diapause eggs that do not enter a diapause state, that is, diapause eggs that have avoided diapause, obtained by acid immersion, which is one of the methods for breaking diapause. Normally, acid immersion is a method of breaking diapause by immersing diapause eggs 24 hours after laying in a hydrochloric acid solution. In Non-Patent Document 3, genetic recombination is performed by microinjection on bivoltine diapause eggs that have been acid immersed within 3 hours after laying. However, this method has the problem that the hatching rate thereafter is significantly reduced to only 3.4 to 4.6%, because the eggs are subjected to a physical stimulus of microinjection in addition to the chemical stimulus of acid. From the results of Non-Patent Document 3, as Zhao et al. consider, the combined use of the diapause breaking method and the microinjection method is considered to be unsuitable for the production of genetically modified silkworms in this field because both methods impose excessive stress on the eggs.

低温暗催青法は、親卵の催青を低温暗条件で行い、羽化した親カイコに非休眠卵を産卵させる方法である(非特許文献4及び非特許文献5)。例えば、非特許文献1では低温暗催青処理した親カイコより得た非休眠卵にマイクロインジェクションを行い、遺伝子組換えカイコを得ている。また、特許文献1では、親卵を低温暗催青処理するだけでなく親幼虫を全明(24時間明期)下で飼育することによって非休眠卵を産卵させ、その非休眠卵にマイクロインジェクションを行うことで組換えカイコを得ることに成功している。ところが、低温暗催青法は、カイコの系統によって非休眠卵の産卵数に著しい差異がみられ、時には全く非休眠を産卵しないという問題があった(特許文献1)。また、この方法で得られた非休眠卵にマイクロインジェクションを行った場合、浸酸法と同様に孵化率が極端に低下するという問題もあった。 The low-temperature dark incubation method is a method in which parent eggs are incubated under low-temperature dark conditions, and the hatched parent silkworms are made to lay non-diapause eggs (Non-Patent Documents 4 and 5). For example, in Non-Patent Document 1, microinjection is performed on non-diapause eggs obtained from parent silkworms that have been subjected to low-temperature dark incubation to obtain genetically modified silkworms. In addition, in Patent Document 1, parent eggs are not only incubated under low-temperature dark incubation, but also parent larvae are reared under full light (24-hour light period) to cause them to lay non-diapause eggs, and the non-diapause eggs are then microinjected to successfully obtain recombinant silkworms. However, the low-temperature dark incubation method has the problem that the number of non-diapause eggs laid varies significantly depending on the silkworm strain, and sometimes no non-diapause eggs are laid at all (Patent Document 1). In addition, when microinjection is performed on non-diapause eggs obtained by this method, there is also the problem that the hatching rate drops drastically, as with the acid immersion method.

上記のように従来法では休眠性系統カイコから非休眠卵等を調製することはできても、その後のマイクロインジェクション処理により孵化率が著しく低下するという問題があった。遺伝子組換えは、マイクロインジェクションした一部の卵でしか発生しないことから、マイクロインジェクション後の孵化率が低い場合には、必然的に遺伝子組換えカイコ作製の成功率も低くなる。したがって、遺伝子組換えカイコを効率的に作製するためには、非休眠卵等を得るだけでなく、マイクロインジェクション後の孵化率を維持できる技術が必要とされていた。 As mentioned above, while conventional methods can prepare non-diapause eggs from diapause strain silkworms, there is a problem in that the hatching rate drops significantly after the subsequent microinjection process. Because genetic recombination only occurs in a portion of the eggs that have been microinjected, if the hatching rate after microinjection is low, the success rate of producing genetically modified silkworms will inevitably be low. Therefore, in order to efficiently produce genetically modified silkworms, a technology was needed that not only could obtain non-diapause eggs, but could also maintain the hatching rate after microinjection.

上記問題を解決するため、特許文献2は、休眠ホルモン抗体を用いて休眠性系統カイコから得た非休眠卵にマイクロインジェクションを行う方法を開示している。休眠ホルモン抗体を用いた方法は、非特許文献6に開示されているように、終齢幼虫~蛹初期の親カイコに休眠ホルモンに対する中和抗体を注射し、雌親カイコの休眠ホルモンを機能的に阻害することで休眠性系統カイコに非休眠卵を産卵させる方法である。その結果、特許文献2の方法であれば、カイコ系統に関わらず、マイクロインジェクション後の孵化率が高くなることを開示している。しかし、この方法も抗体の調製の他、二度にわたる注射を行う必要がある等、労力の面で簡便とは言い難かった。 To solve the above problems, Patent Document 2 discloses a method of microinjecting non-diapause eggs obtained from a diapause strain of silkworms using a diapause hormone antibody. As disclosed in Non-Patent Document 6, the method using the diapause hormone antibody involves injecting a neutralizing antibody against the diapause hormone into parent silkworms at the final instar larva to early pupa stage, thereby functionally inhibiting the diapause hormone of the female parent silkworm, thereby causing the diapause strain of silkworms to lay non-diapause eggs. As a result, Patent Document 2 discloses that the hatching rate after microinjection is high regardless of the silkworm strain. However, this method is also not easy in terms of labor, as it requires two injections in addition to the preparation of the antibody.

さらに、従来のマイクロインジェクション法によって得られる遺伝子組換えカイコは、導入した目的の遺伝子が同じであっても、それぞれの形質転換体によってゲノム組成が異なるという問題があった。これはトランスポゾン由来の転移酵素活性を利用して遺伝子組換えを行うと目的の遺伝子の挿入がゲノム上のランダムな位置で起こることや、カイコの系統は交配によって遺伝的に不均一な集団として維持されているためである。 Furthermore, genetically modified silkworms obtained by conventional microinjection methods have the problem that the genome composition of each transformant varies, even if the target gene introduced is the same. This is because when genetic modification is performed using the transferase activity derived from a transposon, the insertion of the target gene occurs at a random position on the genome, and silkworm strains are maintained as genetically heterogeneous populations through crossbreeding.

加えて、カイコは一般に卵の状態で保存されるが、その保存期間は最長で一年である。そのため系統を維持するには毎年飼育を行い、交配をさせ次世代の卵を得る必要がある。長期間にわたって交配を繰り返した場合、同一系統内でも遺伝的安定性を確保することが難しくなる。 In addition, silkworms are generally stored in the form of eggs, which can only be stored for a maximum of one year. Therefore, to maintain a lineage, they must be reared and mated every year to obtain the next generation of eggs. Repeated mating over a long period of time makes it difficult to ensure genetic stability even within the same lineage.

したがって、従来の技術では、目的の遺伝子の発現量や質が形質転換体の系統ごと、又は個体ごとに異なり、その結果、生産されるタンパク質の品質や生産量が安定しないという問題を生じている。これは高い品質が求められるヒト医薬品の原材料を遺伝子組換えカイコによる大量生産システムで製造する際に特に大きな問題となる。 Therefore, with conventional technology, the expression level and quality of the target gene differs for each line or individual transformant, resulting in problems such as instability in the quality and production volume of the protein produced. This is a particularly serious problem when using a mass production system using genetically modified silkworms to manufacture raw materials for human pharmaceuticals, which require high quality.

以上のように、遺伝子組換えカイコの作製及びその系統維持には、多大な時間と労力を要し、それに伴いコストも増大する。さらに、時間と労力を使っても得られた遺伝子組換えカイコは遺伝的に不安定という問題を包含する。 As described above, the production of genetically modified silkworms and the maintenance of their lineage require a great deal of time and effort, which in turn increases costs. Furthermore, even if such time and effort are spent, the genetically modified silkworms obtained are still subject to the problem of genetic instability.

そこで、遺伝子組換えカイコを短期間で、かつ少ない労力で作製することにより発生するコストを削減できる新しい技術が必要とされている。また、同時に、作製された遺伝子組換えカイコを遺伝的に安定に維持する技術も必要とされている。 Therefore, there is a need for new technologies that can reduce the costs involved by producing transgenic silkworms in a short period of time with minimal labor. At the same time, there is also a need for technologies to maintain the genetic stability of the transgenic silkworms that have been produced.

特開2003-88274号公報JP 2003-88274 A 特許第6765803号公報Patent No. 6765803

Tamura T., et al. (2000) Nat. Biotechnol.18, 81-84.Tamura T., et al. (2000) Nat. Biotechnol.18, 81-84. 田村俊樹(2007)遺伝子組換えカイコの作出法の開発と利用(シリーズ21世紀の農学:動物・微生物の遺伝子工学研究、日本農学会編)pp57-76.養賢堂.東京.Tamura, T. (2007) Development and use of methods for producing transgenic silkworms (Series: 21st Century Agriculture: Genetic Engineering Research of Animals and Microorganisms, edited by the Agricultural Science Society of Japan) pp57-76. Yokendo. Tokyo. Zhao AC, et al., 2012, Insect Science, 19: 172-182Zhao AC, et al., 2012, Insect Science, 19: 172-182 小瀬川英一, 他, 2000, 日蚕雑, 69(6): 369-375Eiichi Ozegawa et al., 2000, Japanese Journal of Sericulture, 69(6): 369-375 清水勇, 1991, 応動昆, 35: 81-91Shimizu, Isamu, 1991, Ōdōkon, 35: 81-91 Shiomi K, et al., 1994, J. Insect Physiol., 40(9):693-699Shiomi K, et al., 1994, J. Insect Physiol., 40(9):693-699

産業利用に適した実用系統の遺伝子組換えカイコを比較的短期間で、かつ少ない労力で作製する技術を開発し、提供すること、また作製された遺伝子組換えカイコを遺伝的に安定に維持する技術を開発し、提供することである。それによって、遺伝子組換えカイコの作製や系統維持に要するコストを削減することを課題とする。 The objective of this project is to develop and provide technology to produce practical strains of genetically modified silkworms suitable for industrial use in a relatively short period of time with little labor, and to develop and provide technology to genetically maintain the genetically modified silkworms that have been produced. This will reduce the costs required for producing genetically modified silkworms and maintaining the strains.

上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意研究を行った結果、休眠卵にジメチルスルホキシド(DMSO)を用いて休眠打破を行い、得られた卵にマイクロインジェクションを実施した場合、30%以上の高い孵化率が得られることを見出した。また、その後の選抜においても、目的とする遺伝子組換えカイコを作製できることが明らかとなった。前述の非特許文献3においても説明したように、従来、休眠打破法とマイクロインジェクション法の併用は、卵を傷つける上に過度のストレスを付与するため遺伝子組換えカイコの作製に不適とされていた。実際、特開2012-044889号公報でも本発明と同様にDMSOを用いた休眠打破法及び化学物質導入方法が開示されているが、「マイクロインジェクション法に関しては、カイコ卵は卵殻が厚く丈夫なため、卵殻を傷つけずに化学物質の導入を行うことは困難」(段落番号0006)として、卵への化学物質の導入は、対象とする化学物質を含有させたDMSO含有液に休眠卵を浸漬又は塗布することにより実現している。このように、休眠打破法とマイクロインジェクション法の組合せは当該分野では禁忌とされていただけに、上記結果は想定外の知見であった。本発明は、当該新たな知見に基づくものであり、以下を提供する。 In order to solve the above problems, the present inventors conducted intensive research and found that when diapause-breaking of diapause eggs was performed using dimethyl sulfoxide (DMSO) and the resulting eggs were subjected to microinjection, a high hatching rate of 30% or more was obtained. It was also revealed that the desired genetically modified silkworms could be produced by subsequent selection. As explained in the above-mentioned Non-Patent Document 3, the combined use of the diapause-breaking method and the microinjection method was previously considered unsuitable for producing genetically modified silkworms because it damaged the eggs and caused excessive stress. In fact, JP 2012-044889 A also discloses a diapause-breaking method and a chemical substance introduction method using DMSO, similar to the present invention, but states that "with regard to the microinjection method, it is difficult to introduce a chemical substance without damaging the eggshell because silkworm eggs have a thick and strong eggshell" (paragraph number 0006), and the introduction of a chemical substance into the eggs is achieved by immersing or coating the diapause eggs in a DMSO-containing solution containing the target chemical substance. As such, the combination of dormancy breaking and microinjection methods has been considered taboo in the field, and the above results were unexpected findings. The present invention is based on this new finding and provides the following:

(1)遺伝子組換えカイコの作製方法であって、休眠性カイコ系統の個体から受精卵を採取する受精卵採取工程、前記受精卵採取工程で採取した受精卵に、ジメチルスルホキシドへの接触処理により休眠打破を行う休眠打破工程、前記休眠打破工程後の卵に、マイクロインジェクション法により目的の核酸を導入する核酸導入工程、及び前記核酸導入工程後の次世代カイコから遺伝子組換え体を選抜する組換え体選抜工程を含む、前記作製方法。
(2)遺伝子組換えカイコの作製方法であって、単為発生カイコ系統の個体から未受精卵を採取する未受精卵採取工程、前記未受精卵採取工程で採取した未受精卵に単為発生誘導処理を行う単為発生誘導工程、前記単為発生誘導工程後の未受精卵にジメチルスルホキシドへの接触処理により休眠打破を行う休眠打破工程、前記休眠打破工程後の卵に、マイクロインジェクション法により目的の核酸を導入する核酸導入工程、及び前記核酸導入工程後の次世代カイコから遺伝子組換え体を選抜する組換え体選抜工程を含む、前記作製方法。
(3)前記ジメチルスルホキシドへの接触処理時間が10分~1時間である、(1)又は(2)記載の作製方法。
(4)前記核酸導入工程で標識遺伝子をさらに導入する、(1)~(3)のいずれかに記載の作製方法。
(5)前記組換え体選抜工程における選抜が前記標識遺伝子の発現に基づく、(4)に記載の作製方法。
(6)前記単為発生誘導処理が未受精卵を45℃~50℃に15分間~20分間曝露する高温処理である、(2)~(5)のいずれかに記載の作製方法。
(1) A method for producing genetically modified silkworms, comprising: a fertilized egg collection step of collecting fertilized eggs from individuals of a dormant silkworm strain; a diapause-breaking step of breaking the diapause of the fertilized eggs collected in the fertilized egg collection step by contacting them with dimethyl sulfoxide; a nucleic acid introduction step of introducing a target nucleic acid into the eggs after the diapause-breaking step by microinjection; and a recombinant selection step of selecting genetically modified silkworms from the next generation silkworms after the nucleic acid introduction step.
(2) A method for producing genetically modified silkworms, comprising: an unfertilized egg collection step of collecting unfertilized eggs from individuals of a parthenogenetic silkworm lineage; a parthenogenetic induction step of subjecting the unfertilized eggs collected in the unfertilized egg collection step to a parthenogenetic induction treatment; a diapause breaking step of breaking the diapause of the unfertilized eggs after the parthenogenetic induction step by contact treatment with dimethyl sulfoxide; a nucleic acid introduction step of introducing a nucleic acid of interest into the eggs after the diapause breaking step by microinjection; and a recombinant selection step of selecting genetically modified silkworms from the next generation silkworms after the nucleic acid introduction step.
(3) The method according to (1) or (2), wherein the time for contacting with dimethyl sulfoxide is 10 minutes to 1 hour.
(4) The method according to any one of (1) to (3), further comprising introducing a marker gene in the nucleic acid introduction step.
(5) The method according to (4), wherein the selection in the recombinant selection step is based on the expression of the marker gene.
(6) The method according to any one of (2) to (5), wherein the parthenogenetic induction treatment is a high temperature treatment in which an unfertilized egg is exposed to 45°C to 50°C for 15 minutes to 20 minutes.

本発明の遺伝子組換えカイコの作製方法によれば、産業利用に適した実用系統の遺伝子組換えカイコ、又は遺伝子組換えクローンカイコを比較的短期間で、かつ少ない労力で作製する技術を提供することができる。 The method for producing genetically modified silkworms of the present invention provides a technology for producing practical strains of genetically modified silkworms or genetically modified cloned silkworms suitable for industrial use in a relatively short period of time with little labor.

本発明の遺伝子組換えカイコの作製方法のフロー図である。FIG. 1 is a flow diagram of a method for producing a transgenic silkworm of the present invention.

1.遺伝子組換えカイコ作製方法
1-1.概要
本発明は遺伝子組換えカイコの作製方法に関する。本発明の作製方法では、休眠卵に浸酸処理以外の休眠打破処理を施して得られた、休眠を回避した休眠卵に目的の核酸を導入することを特徴とする。本発明によれば、産業利用に適した実用系統の遺伝子組換えカイコ、又は遺伝子組換えクローンカイコを比較的短期間で、かつ少ない労力で作製することができる。
1. Method for Producing Transgenic Silkworms 1-1. Overview The present invention relates to a method for producing transgenic silkworms. The production method of the present invention is characterized in that a target nucleic acid is introduced into diapause eggs that have been obtained by subjecting diapause eggs to a diapause-breaking treatment other than an acid soaking treatment, and thus avoiding diapause. According to the present invention, transgenic silkworms of practical strains suitable for industrial use or transgenic cloned silkworms can be produced in a relatively short period of time and with little effort.

1-2.定義
本明細書で使用する以下の用語について定義する。
「遺伝子組換え」とは、宿主生物が有する天然の遺伝情報を人為的に改変することをいう。ここでいう遺伝情報の改変とは、遺伝情報の付加、欠失、置換等が挙げられる。遺伝情報の人為的改変は、既存の遺伝子組換え技術によって達成し得る。例えば、プラスミド等のベクターやトランスポゾンを用いて、宿主生物が保有しない遺伝情報を追加する方法、若しくは宿主生物の保有する遺伝情報を破壊する方法等が挙げられる。また、本明細書では、ゲノム編集により宿主生物のゲノム情報を改変するゲノム編集技術も、広義の遺伝子組換えとして包含する。
1-2. Definitions The following terms used in this specification are defined below.
"Genetic recombination" refers to artificially modifying the natural genetic information of a host organism. Modification of genetic information here includes addition, deletion, and substitution of genetic information. Artificial modification of genetic information can be achieved by existing genetic recombination techniques. For example, a method of adding genetic information not possessed by a host organism using a vector such as a plasmid or a transposon, or a method of destroying genetic information possessed by a host organism, can be mentioned. In addition, in this specification, genome editing techniques that modify the genome information of a host organism by genome editing are also included as genetic recombination in a broad sense.

「遺伝子組換えカイコ」(トランスジェニックカイコ)とは、遺伝子組換え技術を用いて作製したカイコの遺伝子組換え体又はその後代をいう。本明細書の遺伝子組換えカイコは、限定はしないがマイクロインジェクション法により外来DNAをカイコ卵に導入して得られる遺伝子組換え体をいう。 "Genetically modified silkworms" (transgenic silkworms) refer to genetically modified silkworms or their progeny produced using genetic engineering technology. In this specification, genetically modified silkworms refer to, but are not limited to, genetically modified silkworms obtained by introducing foreign DNA into silkworm eggs using the microinjection method.

「クローンカイコ」とは、同一のゲノム組成を有し、遺伝子組成が同じである遺伝的に均質な個体群を構成するカイコ個体をいう。一般には、後述する単為発生系統カイコから得られる未受精卵に対して単為発生誘導処理を行って得られるカイコ個体群がクローンカイコに相当する。 "Cloned silkworms" refers to silkworm individuals that have the same genome composition and that form a genetically homogeneous population with the same gene composition. In general, cloned silkworms are silkworm populations obtained by inducing parthenogenesis in unfertilized eggs obtained from parthenogenetic strains of silkworms, as described below.

本明細書において「遺伝子組換えクローンカイコ」とは、遺伝子組換え体のクローンカイコをいう。遺伝子組換えクローンカイコでは、導入された外来DNAに関してもクローン個体群に属する個体間で同一である。したがって、遺伝子組換えクローンカイコの各個体で生産される外来DNAがコードするタンパク質の品質や発現量は原則として同一である。 In this specification, "genetically modified cloned silkworms" refers to genetically modified cloned silkworms. In genetically modified cloned silkworms, the introduced foreign DNA is identical between individuals belonging to the clone population. Therefore, the quality and expression level of the protein encoded by the foreign DNA produced by each individual genetically modified cloned silkworm are, in principle, identical.

本明細書において「系統」とは、同一種内において共通する特定の遺伝形質を有する個体集団で、「株(strain)」とほぼ同じ概念である。特定の遺伝子に変異を有する変異体群や、形態又は性質が共通する品種も、本明細書では系統に包含される。本明細書で対象となる生物種は、原則としてカイコである。したがって、特に断りのない限り、本明細書における系統は「カイコ系統」を意味し、各系統に属するカイコ個体を「系統カイコ」という。例えば、後述する休眠性系統は、カイコの休眠性系統、すなわち、「休眠性カイコ系統」であり、この休眠性カイコ系統に属するカイコを「休眠性系統カイコ」という。なお、異なる遺伝形質に着目した場合、一個体は複数の系統に属し得る。例えば、休眠性単為発生系統は、休眠性と単為発生の2つの遺伝形質を有するため、休眠性に着目した場合は休眠系統に属し、単為発生に着目した場合は単為発生系統に属することとなる。 In this specification, a "lineage" is a group of individuals that share a specific genetic trait within the same species, and is roughly the same concept as a "strain." In this specification, lineage also includes mutants with mutations in specific genes and varieties with common morphology or properties. In principle, the biological species covered in this specification is silkworms. Therefore, unless otherwise specified, lineage in this specification means a "silkworm lineage," and silkworm individuals belonging to each lineage are called "lineage silkworms." For example, the dormant lineage described below is a dormant lineage of silkworms, that is, a "dormant silkworm lineage," and silkworms that belong to this dormant silkworm lineage are called "dormant lineage silkworms." Note that when focusing on different genetic traits, one individual may belong to multiple lineages. For example, a dormant parthenogenetic lineage has two genetic traits, dormancy and parthenogenesis, so when focusing on dormancy, it belongs to a dormant lineage, and when focusing on parthenogenesis, it belongs to a parthenogenetic lineage.

本明細書において「休眠(状態)」とは、生物が生活環の中で特定の時期に発生や成長、又は活動を一時的に停止して休止状態となることをいう。 As used herein, "dormancy" refers to a state in which an organism temporarily ceases development, growth, or activity at a specific time in its life cycle and goes into a dormant state.

本明細書において「休眠(状態)を回避」とは、本来休眠状態となり得る潜在性を有した休眠卵が、後述する休眠打破のような人為的処理によって休眠状態とならずに、発生を継続すること、又は継続可能なことをいう。 In this specification, "avoiding diapause" means that diapause eggs that have the potential to enter a dormant state do not enter a dormant state through artificial treatment, such as breaking the diapause described below, and continue to develop, or are able to continue to do so.

本明細書において「休眠性(カイコ)系統」とは、卵休眠性という特定の遺伝形質に関して、休眠卵を産卵する個体集団をいう。カイコには一化性系統、二化性系統、多化性系統が存在する。このうち一化性系統の多くが休眠卵を産卵する休眠性カイコ系統となる。「一化性系統」とは、自然条件下で飼育したときに年に1回成虫が発生する系統であり、「二化性系統」とは、年に2回成虫が発生する系統であり、そして「多化性系統」とは、年に複数回成虫が発生する系統である。一般に冬季が存在する温帯域に祖先系統を持つ派生系統の多くは、一化性系統となる。ただし、休眠性カイコ系統であっても後述する非休眠産卵処理によって非休眠卵を産卵するようになる場合がある。休眠性カイコ系統の具体例としては、限定はしないが、例えば、大造、日137号、支146号、日603号、日604号、中604号、中605号、中514号、中515号、中9.0、日9.0、春嶺、鐘月、ひたち、にしき、日502号、支146号、支122号、特支2号、欧7号、特欧4号、及び角支那等が挙げられる。 In this specification, "diapause (silkworm) strain" refers to a population of individuals that lay diapause eggs with respect to a specific genetic trait called egg dormancy. Silkworms are classified into univoltine strains, bivoltine strains, and multivoltine strains. Of these, many univoltine strains are diapause silkworm strains that lay diapause eggs. A "univoltine strain" is a strain in which adults emerge once a year when reared under natural conditions, a "bivoltine strain" is a strain in which adults emerge twice a year, and a "multivoltine strain" is a strain in which adults emerge multiple times a year. In general, many of the derived strains that have an ancestral strain in a temperate region where winter exists are univoltine strains. However, even diapause silkworm strains may be able to lay non-diapause eggs by the non-diapause egg-laying treatment described below. Specific examples of dormant silkworm strains include, but are not limited to, Daizo, J-137, Shi-146, J-603, J-604, Chu-604, Chu-605, Chu-514, Chu-515, Chu-9.0, J-9.0, Shunrei, Kanetsuki, Hitachi, Nishiki, J-502, Shi-146, Shi-122, Toku-Shi 2, Ou-7, Toku-Ou-4, and Kaku-Shina.

本明細書において「休眠卵」とは、休眠性系統カイコより得られる卵であって、休眠状態に移行する潜在性を有した卵をいう。実際に休眠状態に移行しているか否かは問わない。通常、休眠卵は一般的な飼育条件下で休眠性系統カイコの雌成虫に産卵させることによって得ることができる。休眠卵は、産卵後2日を経過した頃に胚発生を胚子期で中断し、低温耐性を有する休眠状態となる(柳沼利信, 2015, 蚕糸・昆虫バイオテック, 84: 100)。これはカイコが越年のために獲得した環境応答に基づく生活環制御現象の一つと考えられている。それ故に、一般に冬季が存在する温帯域に祖先系統を持つ派生系統では、その多くが休眠性系統である。 In this specification, "diapause eggs" refers to eggs obtained from diapause silkworms and that have the potential to transition to a diapause state. It does not matter whether or not they have actually transitioned to a diapause state. Usually, diapause eggs can be obtained by having adult female diapause silkworms lay eggs under general rearing conditions. The diapause eggs cease embryonic development at the embryo stage about two days after laying and enter a diapause state with low temperature resistance (Yanagunuma Toshinobu, 2015, Silkworm and Insect Biotech, 84: 100). This is thought to be one of the life cycle control phenomena based on the environmental response that silkworms have acquired to survive the year. Therefore, many of the derived lineages that have an ancestral lineage in a temperate zone where winter generally exists are diapause lineages.

本明細書において「非休眠性(カイコ)系統」とは、卵期に休眠状態に入らない非休眠卵を産卵する個体集団をいう。一般に冬季が存在しない亜熱帯又は熱帯域に祖先系統を持つ派生系統の多くは1年に複数世代を繰り返す多化性カイコ系統であり、これらは非休眠卵を産卵する非休眠性カイコ系統となる。非休眠性カイコ系統の具体例としては、限定はしないが、マイソール、ニスタリ、ピュアマイソール、アンナン、輪月が挙げられる。 In this specification, "non-diapause (silkworm) strain" refers to an individual population that lays non-diapause eggs that do not enter a diapause state during the egg stage. Generally, many of the derived strains that have ancestral strains in subtropical or tropical regions where there is no winter are multivoltine silkworm strains that repeat multiple generations per year, and these are non-diapause silkworm strains that lay non-diapause eggs. Specific examples of non-diapause silkworm strains include, but are not limited to, Mysore, Nistari, Pure Mysore, Annan, and Ringetsu.

本明細書において「休眠打破」とは、休眠卵に様々な人為的処理を施すことで、休眠卵の休眠状態への移行を回避させることをいう。前述のように、休眠性系統カイコの産卵した休眠卵は、通常、産卵後2日目頃に初期胚発生が胚子期で停止して休眠状態となる。しかし、休眠打破によって休眠卵は休眠状態とならずに継続発生するようになる。 In this specification, "breaking diapause" refers to preventing diapause eggs from going into a dormant state by applying various artificial processes to the dormant eggs. As mentioned above, in dormant eggs laid by diapause strain silkworms, early embryo development usually stops at the embryo stage around two days after laying and the eggs go into a dormant state. However, by breaking diapause, the dormant eggs do not go into a dormant state and continue to develop.

本明細書において「非休眠卵」とは、休眠状態になる潜在性を有さないカイコ卵をいう。多化性系統から得られる非休眠卵、非休眠産卵処理により休眠性カイコ系統から得られる非休眠卵、特許第6765803号公報に記載の方法で得られる非休眠卵が例示される。なお、休眠打破により休眠を回避した休眠卵は、休眠状態になる潜在性があるため本明細書では非休眠卵とは区別する。 In this specification, "non-diapause eggs" refers to silkworm eggs that do not have the potential to enter a diapause state. Examples include non-diapause eggs obtained from multivoltine strains, non-diapause eggs obtained from diapause silkworm strains by non-diapause egg-laying processing, and non-diapause eggs obtained by the method described in Japanese Patent No. 6765803. Note that diapause eggs that have avoided diapause by breaking diapause are distinguished from non-diapause eggs in this specification because they have the potential to enter a diapause state.

本明細書において「非休眠産卵処理」とは、本来休眠卵を産卵する休眠性カイコ系統の個体に特定の処理を施すことによって非休眠卵を産卵するようにすることをいう。前記特定の処理の具体例として、特開2017-085958号公報に記載の方法に記載の低温暗催青処理が挙げられる。 In this specification, "non-diapause egg-laying treatment" refers to a specific treatment applied to individuals of a diapause silkworm lineage that normally lays diapause eggs, thereby causing them to lay non-diapause eggs. A specific example of the specific treatment is the low-temperature dark blue-inducing treatment described in the method disclosed in JP 2017-085958 A.

本明細書において「単為発生(カイコ)系統」とは、単為発生が高効率で誘導される系統をいう。単為発生カイコ系統では、未受精卵に物理的又は化学的刺激を付与することで単為発生が誘導される。一般に単為発生が可能な性質を有するカイコ系統の多くは休眠性カイコ系統である。それ故に、本明細書では単為発生カイコ系統を「休眠性単為発生(カイコ)系統」とも表記する。単為発生カイコ系統の限定はしないが、例えば、PK1系統、P14系統、及びカンボージュ×日106号の交雑種が挙げられる。 In this specification, "parthenogenetic (silkworm) line" refers to a line in which parthenogenesis is induced with high efficiency. In parthenogenetic silkworm line, parthenogenesis is induced by applying physical or chemical stimuli to unfertilized eggs. In general, most silkworm lineages that have the property of being capable of parthenogenesis are dormant silkworm lineages. Therefore, in this specification, parthenogenetic silkworm lineages are also referred to as "dormant parthenogenetic (silkworm) lineages". Parthenogenetic silkworm lineages are not limited, but examples include the PK1 line, the P14 line, and a hybrid of Camboge x Nihon 106.

「標識遺伝子」とは、選抜マーカーとも呼ばれる標識タンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドである。 A "marker gene" is a polynucleotide consisting of a base sequence that codes for a marker protein, also known as a selection marker.

「標識タンパク質」とは、標識遺伝子の発現により宿主カイコにない新たな形質を付与し得るタンパク質をいう。標識タンパク質の種類は、当該分野で公知の方法によってその活性を検出可能な限り、特に限定はしない。好ましくは検出に際して、形質転換体に対する侵襲性の低い標識タンパク質である。例えば、蛍光タンパク質、色素合成タンパク質、発光タンパク質、外部分泌タンパク質、外部形態を制御するタンパク質等が挙げられる。蛍光タンパク質、色素合成タンパク質、発光タンパク質、外部分泌タンパク質は、形質転換体の外部形態を変化させることなく特定の条件下で視覚的に検出可能なことから、形質転換体に対する侵襲性が非常に低く、また形質転換体の判別及び選抜が容易なことから特に好適である。 "Labeled protein" refers to a protein that can confer new traits not present in the host silkworm upon expression of a marker gene. The type of labeled protein is not particularly limited, as long as its activity can be detected by a method known in the art. A labeled protein that is less invasive to the transformant upon detection is preferred. Examples include fluorescent proteins, pigment synthesis proteins, luminescent proteins, exocytic proteins, and proteins that control the external morphology. Fluorescent proteins, pigment synthesis proteins, luminescent proteins, and exocytic proteins are particularly suitable because they can be visually detected under specific conditions without changing the external morphology of the transformant, are very less invasive to the transformant, and allow easy identification and selection of the transformant.

本明細書において「蛍光タンパク質」は、特定波長の励起光を照射したときに特定波長の蛍光を発するタンパク質をいう。天然型及び非天然型のいずれであってもよい。また、励起波長、蛍光波長も特に限定はしない。具体的には、例えば、CFP、RFP、DsRed(3xP3-DsRedのような派生物を含む)、YFP、PE、PerCP、APC、GFP(EGFP、3xP3-EGFP等の派生物を含む)等が挙げられる。 In this specification, "fluorescent protein" refers to a protein that emits fluorescence of a specific wavelength when irradiated with excitation light of a specific wavelength. It may be either natural or non-natural. There are also no particular limitations on the excitation wavelength and fluorescence wavelength. Specific examples include CFP, RFP, DsRed (including derivatives such as 3xP3-DsRed), YFP, PE, PerCP, APC, GFP (including derivatives such as EGFP and 3xP3-EGFP), etc.

本明細書において「色素合成タンパク質」は、色素の生合成に関与するタンパク質であり、通常は酵素である。ここでいう「色素」とは、形質転換体に色素を付与することができる低分子化合物又はペプチドで、その種類は問わない。好ましくは個体の外部色彩として表れる色素である。例えば、メラニン系色素(ドーパミンメラニンを含む)、オモクローム系色素、又はプテリジン系色素が挙げられる。 In this specification, a "pigment synthesis protein" is a protein involved in the biosynthesis of a pigment, and is usually an enzyme. The "pigment" referred to here is a low molecular weight compound or peptide capable of imparting a pigment to a transformant, and the type of the pigment is not important. Preferably, the pigment is one that appears as the external color of an individual. Examples include melanin pigments (including dopamine melanin), ommochrome pigments, and pteridine pigments.

本明細書において「発光タンパク質」とは、励起光を必要とすることなく発光することのできる基質タンパク質又はその基質タンパク質の発光を触媒する酵素をいう。例えば、基質タンパク質としてのルシフェリン又はイクオリン、酵素としてのルシフェラーゼが挙げられる。 As used herein, the term "luminescent protein" refers to a substrate protein that can emit light without the need for excitation light, or an enzyme that catalyzes the luminescence of the substrate protein. Examples of the substrate protein include luciferin or aequorin, and the enzyme luciferase.

本明細書において「外部分泌タンパク質」とは、細胞外又は体外に分泌されるタンパク質であり、外分泌性酵素の他、フィブロインのような繊維タンパク質やセリシンが該当する。外分泌性酵素には、ブラストサイジンのような薬剤の分解又は不活化に寄与し、宿主に薬剤耐性を付与する酵素の他、消化酵素が該当する。 In this specification, "exocrine protein" refers to a protein that is secreted outside the cell or outside the body, and includes exocrine enzymes, fibrous proteins such as fibroin, and sericin. Exocrine enzymes include enzymes such as blasticidin that contribute to the decomposition or inactivation of drugs and confer drug resistance to the host, as well as digestive enzymes.

1-3.作製方法
本発明の遺伝子組換えカイコの作製方法のフローを図1に示す。この図で示すように本発明の作製方法は、受精卵採取工程(S0101)、休眠打破工程(S0102)、核酸導入工程(S0103)、組換え体選抜工程(S0104)、未受精卵採取工程(S0105)、及び単為発生誘導工程(S0106)を含む。
The flow of the method for producing a transgenic silkworm of the present invention is shown in Figure 1. As shown in this figure, the production method of the present invention includes a fertilized egg collection step (S0101), a diapause breaking step (S0102), a nucleic acid introduction step (S0103), a recombinant cell selection step (S0104), an unfertilized egg collection step (S0105), and a parthenogenetic induction step (S0106).

本発明の遺伝子組換えカイコの作製方法では、受精卵を用いた遺伝子組換えカイコの作製方法と未受精卵を用いた遺伝子組換えカイコの作製方法に大別することができる。上記工程のうち、受精卵採取工程(S0101)、休眠打破工程(S0102)、核酸導入工程(S0103)、及び組換え体選抜工程(S0104)は、受精卵を用いた遺伝子組換えカイコの作製方法において必須工程であり、また休眠打破工程(S0102)、及び核酸導入工程(S0103)、組換え体選抜工程(S0104)、未受精卵採取工程(S0105)、単為発生誘導工程(S0106)は、未受精卵を用いた遺伝子組換えカイコの作製方法において必須工程である。以下、本発明の遺伝子組換えカイコの作製方法における各工程について具体的に説明をする。 The method for producing a genetically modified silkworm of the present invention can be broadly divided into a method for producing a genetically modified silkworm using a fertilized egg and a method for producing a genetically modified silkworm using an unfertilized egg. Of the above steps, the fertilized egg collection step (S0101), the diapause breaking step (S0102), the nucleic acid introduction step (S0103), and the recombinant selection step (S0104) are essential steps in the method for producing a genetically modified silkworm using a fertilized egg, and the diapause breaking step (S0102), the nucleic acid introduction step (S0103), the recombinant selection step (S0104), the unfertilized egg collection step (S0105), and the parthenogenetic induction step (S0106) are essential steps in the method for producing a genetically modified silkworm using an unfertilized egg. Each step in the method for producing a genetically modified silkworm of the present invention will be specifically described below.

1-3-1.受精卵採取工程
「受精卵採取工程」(S0101)は、休眠打破工程(S0102)に使用する休眠受精卵を採取するための選択工程である。本工程は、G0カイコ(核酸導入世代)の受精卵、及びそのG1カイコ(核酸導入後第1世代)の受精卵を得るために行われる。この場合に得られる遺伝子組換えカイコは、クローンカイコでない通常の遺伝子組換えカイコである。一方、本工程をG0カイコ(核酸導入世代)の受精卵にのみ行い、そのG1カイコでは、後述する未受精卵採取工程(S0105)で未受精卵を得る場合もある。この場合に得られる遺伝子組換えカイコは、遺伝子組換えクローンカイコとなる。
1-3-1. Fertilized egg collection step The "fertilized egg collection step" (S0101) is a selection step for collecting dormant fertilized eggs to be used in the diapause breaking step (S0102). This step is performed to obtain fertilized eggs of G0 silkworms (nucleic acid introduced generation) and fertilized eggs of their G1 silkworms (first generation after nucleic acid introduction). The genetically modified silkworms obtained in this case are normal genetically modified silkworms, not cloned silkworms. On the other hand, this step may be performed only on fertilized eggs of G0 silkworms (nucleic acid introduced generation), and unfertilized eggs may be obtained from the G1 silkworms in the unfertilized egg collection step (S0105) described below. The genetically modified silkworms obtained in this case are genetically modified cloned silkworms.

休眠受精卵の調製は、公知の採卵方法に従って交配後の雌成虫個体に自然産卵させればよい。採卵に使用する雌個体には、休眠卵を産卵する休眠性カイコ系統を使用すればよい。休眠性カイコ系統で、かつ交尾後の雌成虫個体が産卵した卵は、原則として休眠受精卵である。 Hypoplastic fertilized eggs can be prepared by allowing mated adult females to lay eggs naturally according to known egg collection methods. For females used for egg collection, a diapausing silkworm strain that lays diapausing eggs can be used. In principle, eggs laid by mated adult females from a diapausing silkworm strain are diapausing fertilized eggs.

採卵方法は、限定はしない。通常、交尾後の雌成虫個体に産卵台紙を与え、その台紙上で産卵させて採卵する方法が採用される。交尾済みの雌成虫個体に産卵台紙を与えた場合、付与後数時間以内に産卵が開始されることが多い。
本工程後に、次の休眠打破工程で使用する休眠受精卵を得ることができる。
There is no limitation on the method of collecting eggs. Usually, a method is adopted in which an egg-laying mat is provided to a mated female adult and the adult female is allowed to lay eggs on the mat. When an egg-laying mat is provided to a mated female adult, egg-laying often begins within a few hours after the mating mat is provided.
After this step, dormant fertilized eggs can be obtained for use in the subsequent dormancy breaking step.

1-3-2.休眠打破工程
「休眠打破工程」(S0102)は、休眠卵に休眠打破処理を行う工程である。休眠卵に対して人為的に休眠打破処理を行い、それによって休眠を回避した休眠卵を調製する。
The "diapause breaking step" (S0102) is a step of subjecting diapause-breaking treatment to diapause eggs. The diapause-breaking treatment is artificially performed on diapause eggs, thereby preparing diapause-free eggs.

本工程で使用する休眠卵は、受精卵、未受精卵のいずれであってもよい。ただし、未受精卵の場合、単為発生カイコ系統より後述する未受精卵採取工程(S0105)及び単為発生誘導工程(S0106)を経た休眠卵とする。また、使用する休眠卵は、G0カイコの受精卵又は未受精卵だけでなく、G1カイコの受精卵又は未受精卵も対象となる。 The dormant eggs used in this process may be either fertilized or unfertilized eggs. However, in the case of unfertilized eggs, the dormant eggs are those that have been subjected to the unfertilized egg collection step (S0105) and parthenogenesis induction step (S0106) described below from a parthenogenetic silkworm strain. Furthermore, the dormant eggs used are not only fertilized or unfertilized eggs of G0 silkworms, but also fertilized or unfertilized eggs of G1 silkworms.

前述のように休眠卵は産卵後2日以上経過すると休眠状態に移行してしまい、それ以降の休眠打破は困難となる。したがって、本工程は産卵後、48時間未満、42時間以内、36時間以内、30時間以内、又は24時間以内の卵に対して実施することが望ましい。また、後述の未受精卵採取工程(S0105)に記載のように、単為発生カイコ系統の卵を使用する場合、産卵を介さず解剖等により摘出した卵巣から直接未受精卵を採取し得る。単為発生誘導後、例えば15℃で保護する場合、6日以上経過すると休眠状態に移行してしまうため、本工程は単為発生誘導後、144時間(6日)未満、126時間以内、108時間以内、90時間以内、又は72時間以内の卵に対して実施することが望ましい。 As mentioned above, dormant eggs will enter a dormant state two or more days after spawning, and it will be difficult to break the dormancy thereafter. Therefore, it is desirable to carry out this process on eggs less than 48 hours, within 42 hours, within 36 hours, within 30 hours, or within 24 hours after spawning. In addition, as described in the unfertilized egg collection process (S0105) described below, when eggs of a parthenogenetic silkworm strain are used, unfertilized eggs can be collected directly from the ovaries removed by dissection or the like without going through spawning. When protected at, for example, 15°C after parthenogenesis induction, the eggs will enter a dormant state after six or more days, so it is desirable to carry out this process on eggs less than 144 hours (6 days), within 126 hours, within 108 hours, within 90 hours, or within 72 hours after parthenogenesis induction.

本工程で行う休眠打破処理は、特段の断りのない限り、ジメチルスルホキシド(DMSO)への接触処理である。 Unless otherwise specified, the dormancy-breaking treatment in this process involves contact with dimethyl sulfoxide (DMSO).

本明細書において「ジメチルスルホキシド(DMSO)への接触処理」(本明細書では、しばしば「DMSO処理」と略称する)とは、DMSO溶液への接触処理によって、休眠卵に化学的刺激を与えて、休眠状態への移行を回避させる方法である。使用するDMSO溶液の濃度は、限定はしないが、90%~100%、92%~100%、94%~100%、96%~100%、又は98%~100%が好ましい。本明細書において「接触」とは、対象物の全部又は一部が他の対象物に接していることをいう。したがって、DMSO溶液への接触とは、例えば、休眠卵のDMSO溶液への浸漬、休眠卵へのDMSO溶液の噴霧又は塗布等が挙げられる。DMSO溶液への接触時間は限定しない。7.5分~1.5時間、10分~1時間、15分~55分、20分~50分、25分~45分、又は30分~40分の範囲内であればよい。DMSO処理後は、DMSOを除去するために休眠卵を水やバッファ等で十分に洗浄することが好ましい。
本工程によって、休眠卵は休眠が回避される。
In the present specification, "contact treatment with dimethyl sulfoxide (DMSO)" (often abbreviated as "DMSO treatment" in the present specification) refers to a method of giving a chemical stimulus to diapause eggs by contact treatment with a DMSO solution to prevent the transition to a dormant state. The concentration of the DMSO solution used is not limited, but is preferably 90% to 100%, 92% to 100%, 94% to 100%, 96% to 100%, or 98% to 100%. In the present specification, "contact" refers to the whole or part of an object being in contact with another object. Therefore, contact with a DMSO solution includes, for example, immersing a diapause egg in a DMSO solution, spraying or applying a DMSO solution to a diapause egg, and the like. The contact time with the DMSO solution is not limited. It may be within the range of 7.5 minutes to 1.5 hours, 10 minutes to 1 hour, 15 minutes to 55 minutes, 20 minutes to 50 minutes, 25 minutes to 45 minutes, or 30 minutes to 40 minutes. After DMSO treatment, it is preferable to thoroughly wash the diapause eggs with water, a buffer, or the like to remove DMSO.
This process prevents diapause of the dormant eggs.

1-3-3.核酸導入工程
「核酸導入工程」(S0103)とは、前記休眠打破工程(S0102)後の卵に目的の核酸を導入する工程である。本工程で使用する卵は、G0カイコの受精卵又は未受精卵である。
The "nucleic acid introduction step" (S0103) is a step of introducing a nucleic acid of interest into the eggs after the diapause breaking step (S0102). The eggs used in this step are fertilized or unfertilized eggs of G0 silkworms.

核酸導入する卵の多くは、前記休眠打破工程(S0102)により休眠を回避した状態となっている。本工程では、休眠打破工程(S0102)後の複数個の卵に核酸導入することが望ましい。 Many of the eggs into which nucleic acid is introduced have avoided diapause through the diapause-breaking step (S0102) described above. In this step, it is desirable to introduce nucleic acid into multiple eggs after the diapause-breaking step (S0102).

本工程において「目的の核酸」とは、目的とする遺伝子組換えカイコを作製するためにカイコに導入すべき核酸である。例えば、DNA、RNAが該当する。より具体的な例として、限定しないが、ドナーDNA/RNA、ヘルパーDNA/RNA、又はガイドDNA/RNA等が挙げられる。好ましくは目的の遺伝子、それを含む発現ベクター及びヘルパープラスミドのようなゲノムへの取り込みを促す核酸である。遺伝子を導入する場合、遺伝子の種類は問わない。例えば、タンパク質や機能性核酸(RNAi分子等)をコードする遺伝子でよい。目的の形質を付与し得る所望の遺伝子を導入することができる。このとき、後述の選抜工程で、目的の核酸が導入された個体を容易に選択できるように、標識遺伝子を導入してもよい。なお、本工程では、必要に応じて核酸と共にペプチド(酵素等のタンパク質を含む)及び/又は低分子化合物を導入することもできる。この場合、核酸との導入順序は問わない。核酸導入より前、核酸導入より後、又は核酸導入と同時のいずれであってもよい。 In this process, the "nucleic acid of interest" refers to a nucleic acid to be introduced into the silkworm to produce the desired genetically modified silkworm. For example, DNA or RNA is included. More specific examples include, but are not limited to, donor DNA/RNA, helper DNA/RNA, or guide DNA/RNA. Preferably, the nucleic acid promotes incorporation into the genome, such as the gene of interest, an expression vector containing the gene, and a helper plasmid. When introducing a gene, the type of gene is not important. For example, a gene encoding a protein or a functional nucleic acid (such as an RNAi molecule) may be used. A desired gene that can impart a desired trait can be introduced. At this time, a marker gene may be introduced so that an individual into which the nucleic acid of interest has been introduced can be easily selected in the selection process described below. In this process, a peptide (including a protein such as an enzyme) and/or a low molecular weight compound can also be introduced together with the nucleic acid as necessary. In this case, the order of introduction with the nucleic acid is not important. It may be before the introduction of the nucleic acid, after the introduction of the nucleic acid, or simultaneously with the introduction of the nucleic acid.

本工程で導入する遺伝子の由来生物種は問わない。宿主であるカイコ由来であってもよいし、他種生物、例えばヒト由来の遺伝子であってもよい。一例として、遺伝子組換えカイコを用いて抗体を生産する場合には、当該外来DNAは、IgG抗体の遺伝子とプロモーターやターミネーター等の遺伝子発現調節領域を含む発現単位とすることができる。 The gene introduced in this process may be of any biological species. It may be derived from the host silkworm, or may be derived from another organism, such as a human. As an example, when producing an antibody using genetically modified silkworms, the foreign DNA may be an expression unit that includes an IgG antibody gene and gene expression regulatory regions such as a promoter and a terminator.

本工程は、外来遺伝子をカイコに導入する当該分野で公知の方法によって行うことができる。例えば、発現ベクターが目的のDNAの両端にトランスポゾンの逆位末端反復配列(Handler AM. et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95:7520-5)を有するプラスミドの場合であれば、Tamuraらの方法(Tamura T. et al., 2000, Nature Biotechnology, 18, 81-84)、Zhouらの方法(Zhou W. et al., 2012, Insect Science, 19: 172-182)を利用することができる。具体的には、発現ベクターが適当な濃度となるように水やバッファ等の溶媒によって溶解又は希釈して注射液を調製する。この時、注射液にはトランスポゾン転移酵素をコードするDNAを有するヘルパープラスミドを加えておく。前記ヘルパープラスミドとしては、例えば、pHA3PIGが挙げられる。 This step can be carried out by a method known in the art for introducing a foreign gene into silkworms. For example, if the expression vector is a plasmid having transposon inverted terminal repeats at both ends of the target DNA (Handler AM. et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95:7520-5), the method of Tamura et al. (Tamura T. et al., 2000, Nature Biotechnology, 18, 81-84) or the method of Zhou et al. (Zhou W. et al., 2012, Insect Science, 19: 172-182) can be used. Specifically, the expression vector is dissolved or diluted with a solvent such as water or a buffer to an appropriate concentration to prepare an injection solution. At this time, a helper plasmid having a DNA encoding a transposon transferase is added to the injection solution. An example of the helper plasmid is pHA3PIG.

卵への目的の核酸の導入は、限定はしないが、一般には空気圧を利用した特殊な注射装置を用いて行う。例えば、特許第1654050号、又はTamuraらの方法(Tamura T, et al., 2007, J Insect Biotechnol Sericol, 76: 155-159)を利用すればよい。導入する核酸の量は、特に限定しない。核酸の種類、性質、目的に応じて適宜定めればよい。通常は1nL~5nLである。 Although not limited to this, the introduction of the desired nucleic acid into the egg is generally performed using a special injection device that utilizes air pressure. For example, the method described in Patent No. 1654050 or the method of Tamura et al. (Tamura T, et al., 2007, J Insect Biotechnol Sericol, 76: 155-159) may be used. There is no particular limit to the amount of nucleic acid to be introduced. It may be determined appropriately depending on the type, properties, and purpose of the nucleic acid. It is usually 1 nL to 5 nL.

核酸導入後の卵は、孵化するまで適当な条件下、例えば、25℃でインキュベートすればよい。 After nucleic acid introduction, the eggs can be incubated under appropriate conditions, for example at 25°C, until they hatch.

1-3-4.組換え体選抜工程
「組換え体選抜工程」(S0104)は、前記核酸導入工程(S0103)後に発生したカイコから遺伝子組換え体を遺伝子組換えカイコとして選抜する工程である。
The "recombinant selection step" (S0104) is a step of selecting genetically modified silkworms from the silkworms generated after the nucleic acid introduction step (S0103).

核酸導入工程を経たG0カイコには遺伝子組換えの生じた体細胞及び生殖細胞が含まれているが、次世代へ継代されるのは生殖細胞に生じた遺伝子組換えである。したがって、本工程はG1カイコで実施される。 After the nucleic acid introduction process, G0 silkworms contain somatic cells and germ cells that have undergone genetic modification, but it is the genetic modification that has occurred in the germ cells that is passed on to the next generation. Therefore, this process is carried out on G1 silkworms.

核酸導入工程(S0103)後の休眠性カイコ系統のG0カイコから受精卵採取工程(S0101)を経て得られたG1受精卵を使用する場合、当該G1受精卵には休眠打破工程(S0102)が実行され、その後、本工程が実施される。本工程後に得られるカイコは、通常の遺伝子組換えカイコである。なお、G1受精卵にはマイクロインジェクションによる遺伝子導入を行わないため、G1受精卵に対する休眠打破処理は、前述のDMSO処理に限定されず、他の公知の休眠打破法も使用することができる。例えば、浸酸処理、遠心処理、及び酸素処理等が挙げられる。 When using G1 fertilized eggs obtained through the fertilized egg collection step (S0101) from G0 silkworms of a dormant silkworm strain after the nucleic acid introduction step (S0103), the G1 fertilized eggs are subjected to a diapause-breaking step (S0102) and then this step is carried out. The silkworms obtained after this step are normal genetically modified silkworms. Note that since no gene is introduced into the G1 fertilized eggs by microinjection, the diapause-breaking treatment for the G1 fertilized eggs is not limited to the DMSO treatment described above, and other known diapause-breaking methods can also be used. Examples include acid immersion treatment, centrifugation treatment, and oxygen treatment.

核酸導入工程(S0103)後の単為発生カイコ系統のG0カイコから未受精卵採取工程(S0105)を経て得られたG1未受精卵を使用する場合、本工程はG1未受精卵に対し、単為発生誘導工程(S0106)を行い、さらに休眠打破工程(S0102)を行う。その工程後に孵化する個体はクローンカイコである。本工程は、それらの孵化したクローンカイコに対して実行される。したがって、本工程後に得られるカイコは遺伝子組換えクローンカイコとなる。 When using G1 unfertilized eggs obtained through the unfertilized egg collection step (S0105) from G0 silkworms of the parthenogenetic silkworm lineage after the nucleic acid introduction step (S0103), this step involves carrying out the parthenogenesis induction step (S0106) on the G1 unfertilized eggs, and then carrying out the diapause breaking step (S0102). The individuals that hatch after this step are cloned silkworms. This step is carried out on these hatched cloned silkworms. Therefore, the silkworms obtained after this step are genetically modified cloned silkworms.

さらに、例外的ケースとして、受精卵採取工程を経たG0カイコであっても、交雑等のG0カイコの作製に使用した親カイコ系統の組合せによっては核酸導入工程(S0103)後のG1卵採取において、採取されるG1卵に高い単為発生率及び非休眠率を期待できる場合がある。このようなケースでは、G0カイコで受精卵採取工程(S0101)を経た場合であっても核酸導入工程(S0103)後のG0雌個体から未受精卵を採取する未受精卵採取工程(S0105)を経由することもできる。得られたG1未受精卵に対して、単為発生誘導工程(S0106)、及び必要に応じて休眠打破工程(S0102)を行った後、本工程を実施することもできる。この場合、本工程後に得られるカイコは遺伝子組換えクローンカイコとなる。 Furthermore, as an exceptional case, even if the G0 silkworm has undergone the fertilized egg collection step, a high parthenogenesis rate and non-diapause rate may be expected in the G1 eggs collected after the nucleic acid introduction step (S0103) depending on the combination of parent silkworm strains used to produce the G0 silkworms by crossbreeding, etc. In such a case, even if the G0 silkworm has undergone the fertilized egg collection step (S0101), it is possible to go through the unfertilized egg collection step (S0105) of collecting unfertilized eggs from G0 female individuals after the nucleic acid introduction step (S0103). The parthenogenesis induction step (S0106) and, if necessary, the diapause breaking step (S0102) can be performed on the obtained G1 unfertilized eggs before carrying out this step. In this case, the silkworms obtained after this step are genetically modified cloned silkworms.

遺伝子組換え体の選抜は当該分野で公知の方法によって行えばよい。例えば、核酸導入工程(S0103)で導入した目的の核酸によってもたらされる形質に基づいて選抜すればよい。例えば、目的の核酸が外来遺伝子である場合には、核酸導入工程(S0103)後に発生したカイコからゲノムDNA又はmRNAを調製し、その外来遺伝子の有無、又はその外来遺伝子の発現をPCR等によって確認すればよい。 Selection of genetically modified organisms may be performed by methods known in the art. For example, selection may be performed based on the traits brought about by the target nucleic acid introduced in the nucleic acid introduction step (S0103). For example, when the target nucleic acid is a foreign gene, genomic DNA or mRNA may be prepared from silkworms that have emerged after the nucleic acid introduction step (S0103), and the presence or absence of the foreign gene or the expression of the foreign gene may be confirmed by PCR or the like.

あるいは、核酸導入で用いた発現ベクターが標識遺伝子を含む場合には、その標識遺伝子の発現に基づいて目的の遺伝子組換えカイコを容易に選抜することができる。標識遺伝子の発現によって生産させる標識タンパク質は、宿主カイコが有さない新たな形質を付与し得る。この標識タンパク質の活性に基づいて、導入した目的の核酸を保有している形質転換体を容易に判別することが可能となる。ここで「活性に基づいて」とは、活性の検出結果に基づいて、という意味である。活性の検出は、標識タンパク質の活性そのものを直接的に検出するものであってもよいし、色素のような標識タンパク質の活性によって発生する代謝物を介して間接的に検出するものであってもよい。検出は、化学的検出(酵素反応的検出を含む)、物理的検出(行動分析的検出を含む)、又は検出者の感覚的検出(視覚、触覚、嗅覚、聴覚、味覚による検出を含む)のいずれであってもよい。 Alternatively, if the expression vector used for nucleic acid introduction contains a marker gene, the desired genetically modified silkworm can be easily selected based on the expression of the marker gene. The marker protein produced by the expression of the marker gene can impart a new trait that the host silkworm does not have. Based on the activity of this marker protein, it becomes possible to easily distinguish the transformant that has the introduced nucleic acid of interest. Here, "based on activity" means based on the result of activity detection. The activity may be detected directly by detecting the activity of the marker protein itself, or indirectly through a metabolite generated by the activity of the marker protein, such as a dye. The detection may be chemical detection (including enzyme reaction detection), physical detection (including behavioral analysis detection), or sensory detection by the person detecting it (including detection by sight, touch, smell, hearing, and taste).

1-3-5.未受精卵採取工程
「未受精卵採取工程」(S0105)は、原則として、単為発生カイコ系統の個体から未受精卵を採取する工程である。本工程は、親系統に単為発生カイコ系統を使用して遺伝子組換えクローンカイコを作製する場合に、次述の単為発生誘導工程(S0106)と共に実施される。本工程は、単為発生カイコ系統から遺伝子組換えクローンカイコの作製する場合に必須の工程である。
1-3-5. Unfertilized egg collection process The "unfertilized egg collection process" (S0105) is, in principle, a process for collecting unfertilized eggs from individuals of a parthenogenetic silkworm line. This process is carried out together with the parthenogenetic induction process (S0106) described below when a genetically modified cloned silkworm is produced using a parthenogenetic silkworm line as the parent line. This process is essential when producing a genetically modified cloned silkworm from a parthenogenetic silkworm line.

また、本工程は、受精卵採取工程を経て得られたG0カイコが単為発生カイコ系統でない場合にも、G0カイコから得られるG1卵が単為発生誘導処理によって高確率で発生し得る場合にも、例外的に実行され得る。 This process can also be carried out exceptionally when the G0 silkworms obtained through the fertilized egg collection process are not parthenogenetic silkworm strains, and when the G1 eggs obtained from the G0 silkworms can develop with a high probability through parthenogenetic induction treatment.

したがって、本工程と次述の単為発生誘導工程(S0106)を行う場合、前記休眠打破工程(S0102)で使用する休眠卵は、原則として単為発生カイコ系統の個体から得られた休眠未受精卵であるが、前述のように例外として受精卵採取工程を経た個体から得られた休眠未受精卵又は非休眠未受精卵であってもよい。 Therefore, when performing this step and the parthenogenetic induction step (S0106) described below, the dormant eggs used in the diapause breaking step (S0102) are, in principle, dormant unfertilized eggs obtained from individuals of a parthenogenetic silkworm lineage, but as an exception, as described above, they may be dormant unfertilized eggs or non-dormant unfertilized eggs obtained from individuals that have undergone the fertilized egg collection step.

本工程では、未受精卵が、体内で単為発生可能な状態、すなわち成熟未受精卵にまで発生した成虫雌個体を使用する。 In this process, adult female individuals are used in which unfertilized eggs have developed to a state where they can develop parthenogenetically within the body, i.e., into mature unfertilized eggs.

未受精卵の採取方法は限定しない。例えば、解剖により採取する方法や自然産卵により採取する方法が挙げられる。 There are no limitations on the method for collecting unfertilized eggs. For example, they can be collected by dissection or natural spawning.

解剖により採取する方法は、具体的には、例えば、雌成虫の腹部又は尾部をメス又は解剖用ハサミで切開した後、指で腹部に圧をかけて切開部から卵巣を押し出すように摘出すればよい。摘出した卵巣を水に浸漬することで凝集した卵管を解きほぐすことができる。続いて、目の細かいステンレスのメッシュやガーゼ上に卵巣を配置し、指等で擦ることによって卵管組織と未受精卵を分離する。最後に、水をメッシュにかけ流すことによって水に浮く卵管組織を除去し、底部に残った未受精卵を回収する。この操作を数回繰り返すことで、未受精卵のみを回収することができる。 Specifically, the method of collecting ovaries by dissection involves, for example, cutting open the abdomen or tail of a female adult with a scalpel or dissecting scissors, then applying pressure to the abdomen with fingers to remove the ovaries through the incision. The removed ovaries can be immersed in water to loosen the clumped oviducts. Next, the ovaries are placed on a fine-meshed stainless steel mesh or gauze, and rubbed with fingers to separate the oviduct tissue and unfertilized eggs. Finally, water is poured through the mesh to remove the floating oviduct tissue, and the unfertilized eggs remaining at the bottom are collected. This procedure can be repeated several times to collect only the unfertilized eggs.

未交尾の雌個体に産卵させる自然産卵により未受精卵を採取することもできる。採卵方法は、限定はしない。例えば、羽化後の雌個体に産卵台紙を与え、その台紙上で産卵させる方法が採用される。具体的には、羽化後の雌個体を0~10℃、好ましくは5℃の低温下に置き、その温度下で1~2日間、最大で1~7日間保存した後、雌カイコを低温下から室温(23~28℃)に移し、そこで産卵台紙を与えて、暗条件下で産卵を開始させることによって達成できる。 Unfertilized eggs can also be collected by natural egg-laying, in which unmated female individuals are allowed to lay eggs. There are no limitations on the egg-collection method. For example, a method is employed in which an egg-laying mat is provided to an emerged female individual and the individual is allowed to lay eggs on the mat. Specifically, the emerged female individual is placed in a low temperature of 0-10°C, preferably 5°C, and stored at that temperature for 1-2 days, with a maximum of 1-7 days, after which the female silkworm is transferred from the low temperature to room temperature (23-28°C), where it is provided with an egg-laying mat and allowed to begin laying eggs under dark conditions.

1-3-6.単為発生誘導工程
「単為発生誘導工程」(S0106)は、前記未受精卵採取工程(S0105)で得られた未受精卵に単為発生誘導処理を行う工程である。本工程は前記未受精卵採取工程(S0105)と一組で実施される工程である。したがって、未受精卵採取工程(S0105)と本工程を経て得られるカイコはクローンカイコである。
1-3-6. Parthenogenesis induction step The "parthenogenesis induction step" (S0106) is a step of inducing parthenogenesis in the unfertilized eggs obtained in the unfertilized egg collection step (S0105). This step is carried out in combination with the unfertilized egg collection step (S0105). Therefore, the silkworms obtained through the unfertilized egg collection step (S0105) and this step are cloned silkworms.

単為発生誘導処理は、当該分野で公知の方法に従って行えばよく、特に限定はしない。例えば、須貝ら(須貝悦治 他, 1983, 日本蚕糸学雑誌, 第52号第1号: 51-56)、廣川(廣川昌彦, 1990, 福島蚕試研報, 24: 1-6)、及び小瀬川ら(Kosegawa E., et al. 2012, J Insect Biotechnol Sericology, 81: 37-44)に開示の誘導方法を参照することができる。一般には、未受精卵に対して物理的又は化学的な刺激を付与することで、単為発生が誘導される。具体的には、例えば、高温処理が挙げられる。高温処理の具体例として、前記工程で採取した未受精卵を温湯処理により45℃~50℃で15分間~20分間曝露すればよい。その後、12℃~18℃に2日間~6日間保持することが好ましい。 The parthenogenetic induction treatment may be performed according to a method known in the art, and is not particularly limited. For example, the induction methods disclosed in Sugai et al. (Etsuji Sugai et al., 1983, Journal of Japanese Sericultural Science, Vol. 52, No. 1: 51-56), Hirokawa (Masahiko Hirokawa, 1990, Fukushima Sericultural Experimental Research Report, 24: 1-6), and Kosegawa et al. (Kosegawa E., et al., 2012, J Insect Biotechnol Sericology, 81: 37-44) may be referred to. In general, parthenogenetic induction is induced by applying physical or chemical stimuli to unfertilized eggs. Specifically, for example, high temperature treatment may be used. As a specific example of high temperature treatment, the unfertilized eggs collected in the above step may be exposed to hot water at 45°C to 50°C for 15 to 20 minutes. It is preferable to then keep the unfertilized eggs at 12°C to 18°C for 2 to 6 days.

本工程後に得られる休眠未受精卵は単為発生誘導済である。しかし、休眠卵であるため孵化はしない。この休眠卵に対して、前述の休眠打破工程(S0102)を行うことで、休眠を回避し、発生が継続するため、やがて孵化するようになる。 The dormant unfertilized eggs obtained after this process have been induced to undergo parthenogenesis. However, because they are dormant eggs, they will not hatch. By subjecting these dormant eggs to the diapause-breaking process (S0102) described above, they will avoid diapause and development will continue, eventually leading to hatching.

<実施例1:休眠卵を用いた遺伝子組換えカイコの作製>
(目的)
本発明の遺伝子組換えカイコの作製方法によるマイクロインジェクション後の孵化、及び遺伝子組換えカイコの取得について検証する。
Example 1: Production of transgenic silkworms using diapause eggs
(the purpose)
We will verify hatching after microinjection using the method for producing genetically modified silkworms of the present invention, and the acquisition of genetically modified silkworms.

(方法)
各実験区では、休眠性カイコ系統である「ありあけ」を2実験区(実験区A及びB)に、二化性系統の「日137」を1実験区(実験区C)に、及び二化性系統の「支146」を1実験区(実験区D)に用いた。これらの系統は、日本の国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構より入手した。
(method)
In each experimental plot, the diapause silkworm strain “Ariake” was used in two experimental plots (experimental plots A and B), the bivoltine strain “Nichi 137” in one experimental plot (experimental plot C), and the bivoltine strain “Shi 146” in one experimental plot (experimental plot D). These strains were obtained from the National Agriculture and Food Research Organization of Japan.

各実験区で、上記系統の雌雄蛾を同系統で交配した後、5℃で1~3日間飼育した。採卵時に雌蛾を産卵台紙に移し、産卵させた。ここで得られた卵は、全て休眠卵である。採卵後、DMSO処理を行った。 In each experimental group, male and female moths of the above strains were mated with the same strain and then raised at 5°C for 1 to 3 days. When it was time to collect eggs, the female moths were transferred to an egg-laying mat and allowed to lay eggs. All eggs obtained in this way were diapause eggs. After egg collection, they were treated with DMSO.

DMSO処理は、実験区ごとに集めた卵をペトリ皿に入れ、100%DMSO(富士フイルム和光純薬社)に浸漬して行った。DMSO処理時間は、25℃のエアインキュベーター内で、実験区A及びBでは45分、実験区C及びDでは15分とした。処理後の卵を水で洗浄した後、風乾した。 DMSO treatment was performed by placing eggs collected from each experimental group in a Petri dish and immersing them in 100% DMSO (Fujifilm Wako Pure Chemicals). The DMSO treatment time was 45 minutes for experimental groups A and B, and 15 minutes for experimental groups C and D, in an air incubator at 25°C. After treatment, the eggs were washed with water and then air-dried.

続いて、DMSO処理後の卵にマイクロインジェクション法により核酸導入を行った。核酸は、実験区A、C及びDではヘルパープラスミドpHA3PIG(Tamura T., et al., 2000, Nat. Biotechnol.18: 81-84)とベクタープラスミドpBac [3xP3-DsRedafm] (Horn and Wimmer,2000, Dev. Genes Evol., 210(12): 630-637)を、実験区BではpHA3PIGとベクタープラスミドpBac [3xP3-EGFPafm](Horn and Wimmer、2000)を産卵4~6時間後のDMSO処理した卵に導入した。インジェクション後の卵を25℃の保湿プラスチックボックス内で孵化するまでインキュベートした。インジェクションした卵数に対する孵化卵の割合を孵化率として算出した。 Next, nucleic acids were introduced into the DMSO-treated eggs by microinjection. In experimental groups A, C, and D, the helper plasmid pHA3PIG (Tamura T., et al., 2000, Nat. Biotechnol.18: 81-84) and the vector plasmid pBac [3xP3-DsRedafm] (Horn and Wimmer, 2000, Dev. Genes Evol., 210(12): 630-637) were introduced into the DMSO-treated eggs 4 to 6 hours after oviposition, and in experimental group B, pHA3PIG and the vector plasmid pBac [3xP3-EGFPafm] (Horn and Wimmer, 2000) were introduced into the DMSO-treated eggs 4 to 6 hours after oviposition. After injection, the eggs were incubated in a humidified plastic box at 25°C until they hatched. The hatching rate was calculated as the ratio of hatched eggs to the number of injected eggs.

各実験区における孵化後の幼虫は、人工飼料を入れたプラスチックボックスに移し、25~27℃で成虫になるまで飼育した。実験区ごとに得られたG0(インジェクション後0世代)の成虫を兄妹交配して、G1(インジェクション後第1世代)の卵を得た。この時、雌1個体から得られる約300個の卵の集合体を1蛾区とした。G1卵を6NのHClに1時間浸漬して休眠打破を行い、水で洗浄した後、25℃の保湿ボックス内でインキュベートして発生を進行させた。各卵に励起光を照射したときに、単眼で導入したマーカー遺伝子に基づくマーカータンパク質(DsRed又はGFP)の蛍光が検出された場合、蛍光を発した卵をペトリ皿に移した。移された卵から孵化した幼虫を飼育して、遺伝子組換えカイコを樹立した。1個体以上の遺伝子組換えカイコが得られた蛾区を組換え蛾区とし、蛾区に対する組換え蛾区の割合を組換えカイコの取得率(組換え率)として算出した。 The hatched larvae in each experimental group were transferred to a plastic box containing artificial diet and raised at 25-27°C until they reached adulthood. G0 (0th generation after injection) adults obtained from each experimental group were mated with their siblings to obtain G1 (1st generation after injection) eggs. At this time, a group of about 300 eggs obtained from one female was considered as one moth group. G1 eggs were immersed in 6N HCl for 1 hour to break diapause, washed with water, and incubated in a moist box at 25°C to allow development to proceed. When each egg was irradiated with excitation light, if the fluorescence of the marker protein (DsRed or GFP) based on the introduced marker gene was detected by the ocelli, the egg that emitted fluorescence was transferred to a Petri dish. The larvae that hatched from the transferred eggs were raised to establish transgenic silkworms. The moth area where one or more genetically modified silkworms were obtained was defined as the recombinant moth area, and the ratio of recombinant moth areas to the total moth areas was calculated as the recombinant silkworm acquisition rate (recombination rate).

(結果)
表1に上記結果を示す。
(result)
The results are shown in Table 1.

Figure 0007664633000001
Figure 0007664633000001

上記結果から、DMSO処理による休眠打破であれば、系統や導入した遺伝子の種類、及びDMSO処理時間に関係なく、マイクロインジェクション後も14.4~62.7%の孵化率が得られた。Zhao AC ら(非特許文献3)の浸酸処理による休眠打破を行った卵にマイクロインジェクションした場合、その後の孵化率がわずか3.4~4.6%であったことと比較して、本発明であれば3~10倍以上の孵化率が得られるという想定外の結果であった。また、孵化した個体について、蛾区ごとに遺伝子組換えカイコの出現を確認した結果、全ての実験区において、約20~40%の蛾区にて遺伝子組換えカイコが得られた。 From the above results, when diapause was broken by DMSO treatment, hatching rates of 14.4 to 62.7% were obtained even after microinjection, regardless of the line, type of gene introduced, or DMSO treatment time. When eggs that had been treated to break diapause by acid immersion were microinjected, as reported by Zhao AC et al. (Non-Patent Document 3), the subsequent hatching rate was only 3.4 to 4.6%, whereas the present invention unexpectedly achieved a hatching rate that was 3 to 10 times higher. Furthermore, when the appearance of genetically modified silkworms was confirmed for each moth group among the hatched individuals, genetically modified silkworms were obtained in approximately 20 to 40% of the moth groups in all experimental groups.

Claims (6)

遺伝子組換えカイコの作製方法であって、
休眠性カイコ系統の個体から受精卵を採取する受精卵採取工程、
前記受精卵採取工程で採取した受精卵に、ジメチルスルホキシドへの接触処理により休眠打破を行う休眠打破工程、
前記休眠打破工程後の卵に、マイクロインジェクション法により目的の核酸を導入する核酸導入工程、及び
前記核酸導入工程後の次世代カイコから遺伝子組換え体を選抜する組換え体選抜工程
を含む、前記作製方法。
A method for producing a transgenic silkworm, comprising the steps of:
a step of collecting fertilized eggs from individuals of the dormant silkworm strain;
a diapause breaking step in which the fertilized eggs collected in the fertilized egg collecting step are subjected to a contact treatment with dimethyl sulfoxide to break the diapause;
the nucleic acid introduction step of introducing a nucleic acid of interest into the eggs after the diapause breaking step by a microinjection method; and the recombinant selection step of selecting a genetically modified organism from the next generation silkworms after the nucleic acid introduction step.
遺伝子組換えカイコの作製方法であって、
単為発生カイコ系統の個体から未受精卵を採取する未受精卵採取工程、
前記未受精卵採取工程で採取した未受精卵に単為発生誘導処理を行う単為発生誘導工程、
前記単為発生誘導工程後の未受精卵にジメチルスルホキシドへの接触処理により休眠打破を行う休眠打破工程、
前記休眠打破工程後の卵に、マイクロインジェクション法により目的の核酸を導入する核酸導入工程、及び
前記核酸導入工程後の次世代カイコから遺伝子組換え体を選抜する組換え体選抜工程
を含む、前記作製方法。
A method for producing a transgenic silkworm, comprising the steps of:
an unfertilized egg collection step of collecting unfertilized eggs from individuals of the parthenogenetic silkworm strain;
a parthenogenetic induction step of subjecting the unfertilized eggs collected in the unfertilized egg collection step to parthenogenetic induction treatment;
a dormancy breaking step of breaking dormancy of the unfertilized eggs after the parthenogenetic induction step by contact treatment with dimethyl sulfoxide;
the nucleic acid introduction step of introducing a nucleic acid of interest into the eggs after the diapause breaking step by a microinjection method; and the recombinant selection step of selecting a genetically modified organism from the next generation silkworms after the nucleic acid introduction step.
前記ジメチルスルホキシドへの接触処理時間が10分~1時間である、請求項1又は2に記載の作製方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the time for contacting with dimethyl sulfoxide is 10 minutes to 1 hour. 前記核酸導入工程で標識遺伝子をさらに導入する、請求項1~3のいずれか一項に記載の作製方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, further comprising introducing a marker gene in the nucleic acid introduction step. 前記組換え体選抜工程における選抜が前記標識遺伝子の発現に基づく、請求項4に記載の作製方法。 The method of claim 4, wherein the selection in the recombinant selection step is based on the expression of the marker gene. 前記単為発生誘導処理が未受精卵を45℃~50℃に15分間~20分間曝露する高温処理である、請求項2、又は請求項2を引用する請求項3~5のいずれか一項に記載の作製方法。 The method for producing a plant according to claim 2 , or any one of claims 3 to 5 which cite claim 2 , wherein the parthenogenetic induction treatment is a high temperature treatment in which an unfertilized egg is exposed to 45°C to 50°C for 15 to 20 minutes.
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