表达嵌合的主要组织相容性复合物(mhc)ii类分子的转基因小鼠的制作方法_3

文档序号:9456638阅读:来源:国知局
本实施例描述了这些特定HLA序列;但任何合适的HLA-DR或HLA-DQ序列在 本申请中均被涵盖,例如,在人类群体中显出的多态变体,具有一个或多个保守或非保守氨 基酸修饰的序列,由于遗传密码的简并性与本申请所述序列不同的核酸序列等。
[0066] 人源化MHCII复合物的人类部分可以由已知的与常见的人类疾病相关的HLA等 位基因的核苷酸序列编码。这种HLA等位基因包括但不限于见^-01?1*0401、-01?1*0301、-DQA1*0501、-DQB1*0201、DRB1*1501、-DRB1*1502、-DQB1*0602、-DQA1*0102、-DQA1*0201、-DQ B1*0202、-DQA1*0501,以及它们的组合。对于HLA等位基因/疾病关联的总结,参见Bakker 等? (2006)Ahigh-resolutionHLAandSNPhaplotypemapfordiseaseassociation studiesintheextendedhumanMHC,NatureGenetics38:1166-72 和补充信息,其通过 引用并入本申请。
[0067] 在一个方面,嵌合的人/非人MHCII复合物的非人类的部分包括内源非人(例如, 啮齿动物,例如,小鼠,大鼠等)MHCII复杂物的跨膜和/或胞质域。因此,所述嵌合的人/ 非人MHCIIa多肽的非人部分可以包括内源非人MHCIIa多肽的跨膜和/或胞质域。嵌 合的人/非人MHCIIP多肽的非人类部分可以包括内源非人MHCIIP多肽的跨膜和/或 胞质域。在一个方面,所述动物是小鼠,所述嵌合a和0多肽的非人部分来源于小鼠H-2E 蛋白。因此,所述嵌合的a和0多肽的非人部分可以包括来源于小鼠H-2E蛋白的跨膜和 胞质域。在另一个方面,所述动物是小鼠,并且所述嵌合的a和P多肽的非人部分来源于 小鼠H-2A蛋白。因此,所述嵌合的a和P多肽的非人部分可以包括来源于小鼠H-2A蛋 白的跨膜和胞质域。虽然在实施例中对特定的H-2E和H-2A序列有所预期,但是任何合适 的序列,例如,多态变体,保守/非保守的氨基酸取代物等,都包括在本申请中。
[0068] 在本发明的各个方面,所述编码嵌合的人/非人MHCII复合物的序列位于内源非 人MHCII基因座(例如,小鼠H-2A和/或H-2E基因座)。在一个实施方式中,这导致用 编码人或人源化MHCII蛋白的核苷酸序列取代内源性MHCII基因或其一部分,例如,本申 请描述的编码嵌合的人/非人MHCII蛋白的嵌合基因。由于编码MHCIIa和0多肽的 所述核苷酸序列在染色体上的位置彼此接近,可以将取代设计为独立地或同时针对两个基 因;这两种可能性在本申请中均被涵盖。在一个实施方式中,所述取代包括用编码嵌合的人 /非人MHCa多肽和嵌合的人/非人MHCP多肽的核苷酸序列取代编码MHCIIa和P多 肽的的内源性核苷酸序列。在一个方面,所述取代包括取代表示一个或多个(例如,两个) 内源性MHCII基因的核苷酸序列。因此,所述非人类动物在内源性MHCII基因座包括嵌 合的人/非人核苷酸序列,并表达来自内源性非人基因座的嵌合的人/非人MHCII蛋白。
[0069] 因此,本申请提供了一种非人动物,其在内源MHCII基因座包括编码嵌合的人/ 非人MHCIIa多肽的第一核苷酸序列和编码嵌合的人/非人MHCIIP多肽的第二核苷酸 序列,其中所述嵌合的人/非人MHCIIa多肽的人类部分包括人MHCIIa胞外域并且所 述嵌合的人/非人MHCIIP多肽的人类部分包括人MHCIIP胞外域,以及其中所述嵌合 的人/非人MHCIIa和MHCIIP多肽在细胞的表面上形成功能性MHCII复合物。
[0070] 嵌合的人/非人多肽可以是这样的,其包括人或非人前导(信号)序列。在一个实 施方式中,所述嵌合的MHCIIa多肽包括内源性MHCIIa多肽的非人前导序列。在一个 实施方式中,所述嵌合MHCIIP多肽包括内源性MHCIIP多肽的非人前导序列。在一个 替代性实施例中,所述嵌合的MHCIIa和/或MHCIIP多肽分别包括来自另一个非人动 物(例如,另一个啮齿动物或另一种小鼠品系)的MHCIIa和/或MHCIIP多肽的非人 前导序列,。因此,编码所述嵌合的MHCIIa和/或MHCIIP多肽的核苷酸序列可以与分 别编码非人MHCIIa和/或MHCIIP前导序列的核苷酸序列可操作地连接。在另一个实 施方式中,所述嵌合的MHCIIa和/或MHCIIP多肽分别包括人MHCIIa和/或人MHC IIP多肽的人前导序列。在一个实施方式中,所述人MHCIIa的人前导序列是人HLA-DRA 的前导序列并且所述人MHCIIP多肽的人前导序列的是人HLA-DRP1*04的前导序列。在 另一个实施方式中,所述人MHCIIa的人前导序列是人HLA-DRA的前导序列并且所述人 MHCIIP多肽的人前导序列是人HLA-DR0 1*02的前导序列。在另一个实施方式中,所述人 MHCIIa的人前导序列是人HLA-DQa1*05并且所述人MHCIIP多肽的人前导序列是人HLA-DQP1*02的前导序列。在又一个实施方式中,所述人MHCIIa的人类前导序列是人 HLA-DQa1*0301的前导序列并且所述人MHCIIP多肽的人前导序列是人HLA-DQP1*0302 的前导序列。
[0071] 嵌合的人/非人MHCIIa和/或MHCIIP多肽可以在其人类部分分别包括人 MHCIIa和/或人MHCIIP多肽的完全或基本上完全的胞外域。因此,人类部分可包括至 少80 %,优选至少85 %,更优选至少90 %,例如,95 %或更多的编码人MHCIIa和/或人 MHCIIf3多肽的胞外域的氨基酸。在一个实施例中,所述人MHCIIa和/或人MHCIIP 多肽的基本上完全的胞外域缺乏人前导序列。在另一个实施例中,所述嵌合的人/非人MHC IIa和/或所述嵌合的人/非人MHCIIP多肽包括人前导序列。
[0072] 此外,所述嵌合的MHCIIa和/或MHCIIP多肽可以分别与内源性非人启动子和 调控元件可操作地连接(例如,可以在其控制下表达)(例如,与小鼠MHCIIa和/或MHC IIP调控元件)。这样的安排有利于嵌合MHCII多肽在非人类动物中适当表达,例如,在 非人类动物的免疫应答期间。
[0073] 基因修饰的非人类动物可以选自下组:小鼠、大鼠、兔、猪、牛(如牛、公牛、水牛)、 鹿、绵羊、山羊、鸡、猫、狗、雪紹、灵长类动物(如狨猴、恒河猴)。对于非人动物,当合适的基 因修饰的ES细胞不容易获得时,使用其它方法来制备包括基因修饰非人动物。这样的方法 包括,例如,修饰非ES细胞基因组(例如,成纤维细胞或诱导的多能细胞)以及使用核转移 技术以转移经修饰的基因组到合适的细胞,例如,卵母细胞,并在合适的条件下在非人类动 物中孕育经修饰的细胞(例如,经修饰的卵母细胞)以形成胚胎。
[0074] 在一个方面,所述非人动物是哺乳动物。在一个方面,所述非人动物是小型哺乳动 物,例如跳鼠科或鼠总科超家族。在一个实施方式中,所述基因修饰的动物是啮齿动物。在 一个实施方式中,所述嗤齿动物选自小鼠、大鼠和仓鼠。在一个实施方式中,所述嗤齿动物 选自鼠总科超家族。在一个实施方式中,所述基因修饰的动物来自选自丽仓鼠科(例如小 鼠样仓鼠)、仓鼠科(例如仓鼠、新世界大鼠和小鼠、田鼠)、鼠总科(真小鼠和大鼠、沙鼠、 刺毛鼠、冠毛大鼠)、马岛鼠科(登山小鼠、岩小鼠、有尾大鼠、马达加斯加大鼠和小鼠)、刺 睡鼠科(例如多刺睡鼠)和鼹形鼠科(例如摩尔大鼠、竹大鼠和鼢鼠)家族。在一个特定 实施方式中,所述基因修饰的啮齿动物选自真小鼠或大鼠(鼠总科)、沙鼠、刺毛鼠和冠毛 大鼠。在一个实施方式中,所述基因修饰的小鼠来自鼠科家族成员。在一个实施方式中,所 述动物是啮齿动物。在一个特定实施方式中,所述啮齿动物选自小鼠和大鼠。在一个实施 方式中,所述非人动物是小鼠。
[0075] 在一个特定实施方式中,所述非人动物是啮齿动物,其为选自C57BL/A、C57BL/ An、C57BL/GrFa、C57BL/KaLwN、C57BL/6、C57BL/6J、C57BL/6ByJ、C57BL/6NJ、C57BL/10、 C57BL/10ScSn、C57BL/10Cr和C57BL/01a的C57BL品系的小鼠。在另一个实施方式中,所 述小鼠是选自由以下品系构成的组的129品系:129P1、129P2、129P3、129X1、129S1 (例如 129S1/SV、129Sl/SvIm)、129S2、129S4、129S5、129S9/SvEvH、129S6(129/SvEvTac)、129S7、 129S8、129T1、129T2(参见例如Festing等(1999)Revisednomenclatureforstrain 129mice(对129小鼠品系修订的命名法),MammalianGenome10:836,亦参见Auerbach等 (2000)EstablishmentandChimeraAnalysisof129/SvEv-andC57BL/6-DerivedMouse EmbryonicStemCellLines(129/SvEv-和C57BL/6-来源的小鼠胚胎干细胞系的建立和嵌 合体分析))。在一个特定实施方式中,所述基因修饰的小鼠是前述129品系和前述C57BL/6 品系的混合。在另一个特定实施方式中,所述小鼠是前述129品系的混合或前述BL/6品系 的混合。在一个特定实施方式中,所述混合的129品系是129S6(129/SvEvTac)品系。在另 一个实施方式中,所述小鼠是BALB品系,例如BALB/c品系。在又另一个实施方式中,所述 小鼠是BALB品系和另个如述品系的混合。
[0076] 在一个实施方式中,所述非人动物是大鼠。在一个实施方式中,所述大鼠选自 Wistar大鼠、LEA品系、SpragueDawley品系、Fischer品系、F344、F6和黑刺鼠。在一个 实施方式中,所述大鼠品系是两种或多种选自下组的品系的混合:Wistar、LEA、Sprague Dawley、Fischer、F344、F6 和黑刺鼠。
[0077] 因此,在一个实施方式中,本发明涉及一种基因修饰小鼠,在其基因组中包括编码 嵌合的人/小鼠MHCII复合物的核苷酸序列,例如,嵌合的人/小鼠MHCIIa和0多肽。 在一个实施方式中,所述嵌合的人类/小鼠MHCIIa多肽的人类部分包括人MHCIIa肽 结合或胞外域并且所述嵌合的人/小鼠MHCIIP多肽的人类部分包括人MHCIIP肽结合 或胞外域。在一些实施方式中,所述小鼠不表达来自内源性小鼠基因座(例如,H-2A和/ 或H-2E基因座)的内源性小鼠a和/或0多肽的肽结合或胞外域。在一些实施方式中, 所述小鼠不表达来自内源性小鼠MHCII基因座的内源性小鼠MHCII多肽的功能性肽结合 或胞外域。在一些实施方式中,所述小鼠包括缺乏编码功能性MHCII类分子的基因的基 因组,所述MHCII类分子包括化2六131、11-243、11-2£131、11-2£匕2、11-2£3以及它们的组合。所 述人MHCIIa多肽的肽结合域可包括a1域并且人MHCII 多肽的肽结合域可包括0 1 域;因而,所述嵌合的MHCII复合物的肽结合域可包括人a1和0 1域。所述人MHCIIa多肽的胞外域可以包括a1和a2域并且所述人MHCIIP多肽的胞外域可包括P1和0 2 域;因而,所述嵌合的MHCII复合物的胞外域可包括人a1,a2,P1和P2域。在一个实 施方式中,所述嵌合的MHCII复合物的小鼠部分包括小鼠MHCII的跨膜和胞质域,例如小 鼠H-2E或H-2A(例如,小鼠H-2Ea和链或小鼠H-2Aa和链的跨膜和胞质域)。
[0078] 因此,在一个实施方式中,提供了一种转基因的小鼠,其中所述小鼠在内源性小鼠 MHCII基因座包括编码嵌合的人/小鼠MHCIIa多肽的第一核苷酸序列和编码嵌合的人 /小鼠MHCIIP多肽的第二核苷酸序列,其中所述嵌合的MHCIIa多肽的人类部分包括 来源于人HLA-DR4蛋白的a多肽的胞外域并且所述嵌合的MHCIIP多肽的人类部分包 括来源于人HLA-DR4蛋白的P多肽的的胞外域,其中所述嵌合的MHCIIa多肽的小鼠部 分包括小鼠H_2Ea链的跨膜和胞质域并且所述嵌合MHCIIP多肽的小鼠部分包括小鼠 H-2E0链的跨膜和胞质域,并且其中所述小鼠表达功能性的嵌合HLA-DR4/H-2EMHCII复 合物。在一个实施方式中,所述嵌合的HLA-DR4/H-2EMHCII复合物包括MHCIIa链和 MHCIIP链,所述MHCIIa链包含来源于HLA-DR4蛋白(HLA-DRAa1,和a2域)的胞外 域(例如,a1,和a2域)和来自小鼠H_2Ea链的跨膜和胞质域并且所述MHCIIf3链包 含来自HLA-DR4(HLA-DRP1*040 1和P2域)的胞外域(例如,P1,和P2域)和来自小 鼠H-2E0链的跨膜和胞质域。
[0079] 在另一个实施方式,本发明提供了一种基因修饰小鼠,其中所述小鼠在内源性小 鼠MHCII基因座包括编码嵌合的人/小鼠MHCIIa多肽的第一核苷酸序列和编码嵌合的 人个/小鼠MHCIIP多肽的第二核苷酸序列,其中所述嵌合的MHCIIa多肽的人类部分 包括来源于人HLA-DR2蛋白的a多肽的胞外域并且所述嵌合的MHCIIP多肽的人类部 分来源于人HLA-DR2蛋白的P多肽的的胞外域,其中所述嵌合的MHCIIa多肽的小鼠部 分包括小鼠H_2Ea链的跨膜和胞质域并且所述嵌合MHCIIP多肽的小鼠部分包括小鼠 H-2E0链的跨膜和胞质域,并且其中所述小鼠表达功能性的嵌合HLA-DR2/H-2EMHCII复 合物。在一个实施方式中,所述嵌合的HLA-DR2/H-2EMHCII复合物包括MHCIIa链和 MHCIIP链,所述MHCIIa链包含来源于HLA-DR2蛋白(HLA-DRAa1,和a2域)的胞外 域(例如,a1,和a2域)和来自小鼠H_2Ea链的跨膜和胞质域并且所述MHCIIf3链包 含来自HLA-DR2(HLA-DRP1*020 1和(62域)的胞外域(例如,P1,和(62域)和来自小 鼠H-2E0链的跨膜和胞质域。
[0080] 在另一个实施方式,本发明提供了一种基因修饰的小鼠,其中所述小鼠在内源性 小鼠MHCII基因座包括编码嵌合的人/小鼠MHCIIa多肽的第一核苷酸序列和编码嵌合 的人个/小鼠MHCIIP多肽的第二核苷酸序列,其中所述嵌合的MHCIIa多肽的人类部 分包括来源于人HLA-DQ2蛋白的a多肽的胞外域并且所述嵌合的MHCIIP多肽的人类部 分包括来源于人HLA-DQ2蛋白的P多肽的的胞外域,其中所述嵌合的MHCIIa多肽的小 鼠部分包括小鼠H_2Aa链的跨膜和胞质域并且所述嵌合MHCIIP多肽的小鼠部分包括小 鼠H-2A0链的跨膜和胞质域,并且其中所述小鼠表达功能性的嵌合HLA-DQ2/H-2AMHCII 复合物。在一个实施方式中,所述嵌合的HLA-DQ2/H-2AMHCII复合物包括MHCIIa链和 MHCIIP链,所述MHCIIa链包含来源于HLA-DQ2蛋白(HLA-DQa1*05a1,和a2域)的 胞外域(例如,a1,和a2域)和来自小鼠H_2Aa链的跨膜和胞质域并且所述MHCIIP 链包含来自HLA-DQ2(HLA-DQP1*020 1和(62域)的胞外域(例如,P1,和(62域)和来 自小鼠H-2AP链的跨膜和胞质域。
[0081] 在另一个实施方式,本发明提供了一种基因修饰的小鼠,其中所述小鼠在内源性 小鼠MHCII基因座包括编码嵌合的人/小鼠MHCIIa多肽的第一核苷酸序列和编码嵌合 的人个/小鼠MHCIIP多肽的第二核苷酸序列,其中所述嵌合的MHCIIa多肽的人类部 分包括来源于人HLA-DQ8蛋白的a多肽的胞外域并且所述嵌合的MHCIIP多肽的人类部 分来源于人HLA-DQ8蛋白的P多肽的的胞外域,其中所述嵌合的MHCIIa多肽的小鼠部 分包括小鼠H_2Aa链的跨膜和胞质域并且所述嵌合MHCIIP多肽的小鼠部分包括小鼠 H-2A0链的跨膜和胞质域,并且其中所述小鼠表达功能性的嵌合HLA-DQ8/H-2AMHCII复 合物。在一个实施方式中,所述嵌合的HLA-DQ8/H-2AMHCII复合物包括MHCIIa链和MHC IIP链,所述MHCIIa链包含来源于HLA-DQ8蛋白(HLA-DQa1*0301a1,和a2域)的胞 外域(例如,a1,和a2域)和来自小鼠H_2Aa链的跨膜和胞质域并且所述MHCII链 包含来自HLA-DQ8(HLA-DQP1*03020 1和(62域)的胞外域(例如,P1,和(62域)和来 自小鼠H-2AP链的跨膜和胞质域。
[0082] 在一个方面,小鼠不在其的内源性小鼠基因座表达功能性内源性H-2A和H-2E多 肽(例如,小鼠不表达11-24131,11-24&,11-2£131,11-2£匕2和11-2£ &多肽)。在各种实施方式中, 第一和第二核苷酸序列的表达是在各自内源性小鼠的启动子和调控元件(例如,第一和第 二核苷酸序列与内源启动子和调控元件可操作地连接)的控制下。在本发明的各种实施方 式中,所述第一和第二核苷酸序列位于同一条染色体上。在一些方面中,所述小鼠包括含有 所述第一和第二核苷酸序列的嵌合MHCII基因座的两个拷贝,而在其它方面,所述小鼠包 括含有所述第一和第二核苷酸序列的MHCII基因座的一个拷贝。因此,所述小鼠对于包括 第一和第二核苷酸序列的嵌合MHCII基因座可以是纯合的或杂合的。在各种实施方式中, 所述第一和第二核苷酸序列包括在所述小鼠的种系中。
[0083] 在本申请描述的一些实施方式中,提供了一种小鼠,其在内源性小鼠MHCII基因 座处包括嵌合的MHCII基因座,例如,通过对内源性小鼠H-2A和H-2E基因的取代。在一 些方面中,所述嵌合的基因座包括编码人HLA-DRA的胞外域和小鼠H-2Ea链的跨膜和胞质 ±或,以及人HLA-DR1*04或HLA-DR1*02的胞外域和小鼠H-2E链的跨膜和胞质域的核 苷酸序列。在其它方面,所述嵌合的基因座包括编码人HLA-DQa1*05或HLA-DQa1*0301 的胞外域和小鼠H-2Aa链的跨膜和胞质域,以及人HLA-DQ1*02或HLA-DQ1*0302的胞 质外域和小鼠H-2A0链的跨膜和胞质域的核苷酸序列。所述嵌合基因座的不同域以所述 基因座表达功能性嵌合的人/小鼠MHCII复合物这样的方式连接。
[0084] 在各种实施例中,在此描述的表达来自嵌合的MHCII基因座的功能性嵌合的MHC II蛋白的非人动物(例如,啮齿动物,例如,小鼠或大鼠)在细胞表面上展示所述嵌合的蛋 白。在一个实施方式中,所述非人类动物在细胞表面上以在人类中观察到的相同的细胞分 布形式表达所述嵌合的MHCII蛋白。在一个方面,所述细胞展示与所述嵌合的MHCII蛋 白的胞外部分(例如,人的HLA-DR4、-DR2、-DQ2或-DQ8胞外部分)结合的肽片段(抗原片 段)。
[0085] 在各种实施方式中,显示嵌合的MHCII蛋白(例如,HLA-DR4/H-2E,HLA-DR2/ H-2E,HLA-DQ2/H-2A,或HLA-DQ8/H-2A蛋白)的细胞是一种抗原呈递细胞(APC),例如,巨 噬细胞、树突细胞或B细胞。在一些实施例中,由嵌合的蛋白呈递的肽片段来源于肿瘤。在 其他实施方式中,由所述嵌合的MHCII蛋白呈递的肽片段是来源于病原体,例如,细菌,病 毒,或寄生虫。
[0086] 本申请中所描述的嵌合的MHCII蛋白可以与在相同的细胞或第二细胞的表面上 的其它蛋白质发生相互作用。在一些实施方式中,所述嵌合的MHCII蛋白在所述细胞的表 面上与内源性非人蛋白相互作用。所述嵌合MHCII蛋白还可以与在相同细胞或第二细胞表 面上的人或人源化蛋白相互作用。在一些实施方式中,所述第二细胞是T细胞,并且所述嵌 合的MHCII蛋白与T细胞受体(TCR)和它的共受体CD4相互作用。在一些实施方式中,所 述T细胞是内源性小鼠T细胞。在其他实施方式中,所述T细胞是人T细胞。在一些实施 方式中,所述TCR是人或人源化TCR。在另外的实施方式中,所述CD4是人或人源化的CD4。 在其他实施例中,TCR和CD4其中之一或两者均是非人的,例如,小鼠或大鼠。不
[0087] 在一个实施方式中,如本申请所述,提供了一个基因修饰的非人动物,其以不比野 生型动物更高的速率发展肿瘤,所述野生型动物缺乏嵌合的MHCII基因。在一些实施方式 中,所述动物以不比野生型的动物更高的速率发展恶性血液病,例如,各种T细胞和B细胞 淋巴瘤,白血病,复合淋巴瘤(例如,Hodgkin淋巴瘤)。
[0088] 除了基因修饰的非人类动物,本发明还提供了一种非人胚胎(例如,啮齿动物,例 如,小鼠或大鼠胚胎),其中所述胚胎包括如本申请所述的来源于非人动物(例如,啮齿动 物,例如,小鼠或大鼠)的供体ES细胞。在一个方面,所述胚胎包括ES供体细胞,所述ES 供体细胞包括嵌合的MHCII基因和宿主胚胎细胞。
[0089] 本申请还提供了一种组织,其中所述组织来源于如本申请所述的非人动物(例 如,啮齿动物,例如,小鼠或大鼠),并且表达嵌合的MHCII蛋白(例如,HLA-DR4/H-2E, HLA-DR2/H-2E,HLA
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