新颖方法_2

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这些细胞能够形成胚外组 织(如滋养层),而不需要供体囊胚细胞。
[0046] 在一个实施方案中,细胞是多能细胞。在替代实施方案中,细胞是体细胞。
[0047] 在一个实施方案中,多能细胞来自哺乳动物。在另一个实施方案中,哺乳动物是 人。
[0048] 多能细胞可获自各种来源,例如胚胎干(ES)细胞或诱导的多能干(iPS)细胞,其 可商业获得或者可以使用W0 2007/069666中描述的方法获得。在一个实施方案中,多能细 胞是诱导的多能干(iPS)细胞。在替代实施方案中,多能细胞是胚胎干(ES)细胞。在另一 个实施方案中,胚胎干(ES)细胞是E14胚胎干(ES)细胞。
[0049] 哺乳动物的10-11易位(ten-eleventranslocation,TET)家族包含三种蛋白质 (TETUTET2和TET3),它们的C-末端催化结构域之间全部共享高度同源性(Iyer等(2009) CellCycle8, 1698-1710页)。它们都被证实将5-甲基胞嘧啶(5mC)转换成另一种称为 5_羟甲基胞嘧啶(5hmC)的DNA甲基化形式。5hmC的功能尚不清楚,尽管它被认为通过去 除甲基(即通过脱甲基作用)来调苄基因表达。三种蛋白质具有相当不同的表达图谱,并 且迄今为止的研究已证实TET1在胚胎干(ES)细胞中的作用、TET2在造血发育和癌中的作 用,以及TET3在受精卵中的作用。特别地,已经发现与TET1和TET2的低水平相比,TET3 在卵母细胞和受精的合子中高度表达(Gu等(2011)Nature477, 606-610页;Wossidlo等 (2011)Nature,2, 241页)。三种蛋白质家族之间的功能差异尚不清楚。
[0050] 重编程细胞至多能性的一个主要方面是改变它们的表观遗传景观(landscape), 尤其是它们的DNA甲基化分布图。作为去甲基化过程的一部分,5-甲基胞嘧啶被氧化,这是 由TET蛋白的催化功能来介导。因此,TET蛋白的异位表达可通过复位DNA甲基化标记来 促进从体细胞到多能细胞的重编程(Costa等Nature495, 370-374页,W0 2010/037001)。 此外,多能细胞中的TET1和TET2表达较高,如DNA中的氧化的5-甲基胞嘧啶残基的水平。
[0051] 然而,本发明人惊奇地发现,TET蛋白的表达(例如TET3)可以增强细胞对全能状 态的效力。这种效力的增强也可能在重编程期间影响体细胞。出乎意料的是,这种效力的 增强不取决于TET蛋白的催化功能,并且因此不与DNA去甲基化相连。因此,接近全能性的 效力膨胀是TET蛋白先前未曾描述的功能。
[0052] 本文提到的'TET家族基因'是指编码10-11易位(TET)家族的三种蛋白质:TET1、 TET2或TET3中的一种的基因。这类提到的基因包括具有与TET1、TET2或TET3,特别是人 丁£1'1、了£了2或了£了3至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%、至少95%、至少 98%、至少99%或更高序列同一性的基因。
[0053] 本发明还包括使用TET家族基因的片段的方法。这种片段通常编码至少5个氨基 酸长度的蛋白质。在优选实施方案中,它们可以编码6至10、11至15、16至25、26至50、51 至 75、76 至 100 或 101 至 250 或 250 至 500、500 至 1000、1000 至 1500 或 1500 至 2000 个 氨基酸的蛋白质。片段可以包含缺失一个或多个氨基酸的序列,例如,C-末端截短蛋白质。 片段还可以包含编码不含特殊结构域的蛋白质的核酸,例如,缺乏CXXC(DNA-结合)结构域 或催化结构域的片段。
[0054] 提到的'TET家族衍生物'指的是编码TET家族蛋白质的蛋白质变体的核酸,所述 核酸具有与原始基因不同的核酸序列,但是产生被认为在形状、结构和/或功能相当的蛋 白质。导致化学相似的氨基酸序列生产的改变包括在本发明的范围内。本发明的多肽的变 体可以天然发生,例如,通过突变发生,或者可例如用如定点诱变的多肽工程改造技术来进 行,这些技术在氨基酸取代的领域中是已知的。
[0055]目标TET家族基因的核酸序列中的变化可以导致氨基酸序列中的保守变化或保 守取代。因此,本发明包括具有保守变化或保守取代的多肽。本发明包括所进行的保守取 代不会损坏目标TET家族蛋白质的活性的序列。
[0056] 本发明的发明人得到了惊人的发现:引入酶的TET家族的成员(特别是TET3)引 起细胞效力的增加,例如,增加至全能状态。
[0057] 在一个实施方案中,TET家族基因、其衍生物或片段是TET2或TET3基因、其衍生 物或片段。在另一个实施方案中,TET家族基因、其衍生物或片段是TET3基因、其衍生物或 片段。在又一个实施方案中,TET家族基因、其衍生物或片段是TET3,特别是人TET3。
[0058] 在一个实施方案中,TET家族基因、其衍生物或片段是选自SEQIDN0:ll、12或13 的TET3同工型,特别是选自SEQIDNO: 11或13的TET3同工型。在一个实施方案中,TET 家族基因、其衍生物或片段是SEQIDN0:11的TET3同工型(Tet3变体1)。在替代实施方案 中,TET家族基因、其衍生物或片段是SEQIDN0:13的TET3同工型(Tet3变体3)。
[0059]TET家族基因、其衍生物或片段可以包含具有与SEQIDN0:11或13至少70%、至 少75%、至少80%、至少85%、至少90%、至少95%、至少98%、至少99%或更高的序列同 一性。
[0060] 在一个实施方案中,引入步骤包括用含有TET家族基因、其衍生物或片段的载体 转染细胞。在另一个实施方案中,载体是转座子载体。
[0061] 载体被用于使用本领域已知的技术将靶序列酸引入宿主细胞中(例如,参见本文 所描述实施例3)。载体还可以含有各种控制靶序列的转录和翻译的调控序列。载体的实例 包括:病毒载体、转座子载体、质粒载体或粘粒载体。
[0062] 用于本发明的可能的载体可从各种供应商处购得,例如从Invitrogen,Inc.(例 如G就6:^轉y雜CloningTechnology)、AmershamBiosciences,Inc?和Promega,Inc.购得。
[0063] 转座子载体利用已知作为转座子的可移动遗传元件、使用"剪切和粘贴"机制以 移动靶序列至载体和染色体,并且从载体和染色体移出靶序列。转座子载体的实例包括PiggyBac载体(SystemBiosciences)或EZ_Tn5? 转座子构建载体(Illumina,Inc.) 〇
[0064] 病毒载体病由基因工程改造的病毒内的DNA或RNA组成。病毒载体可用于将靶序 列整合至宿主细胞基因组中(即整合型病毒载体)。病毒载体的实例包括腺病毒载体、腺病 毒相关载体、逆转录病毒载体或慢病毒载体(例如HIV)。
[0065] 质粒载体通常由环状、双链DNA组成。如同大多数工程改造的载体,质粒载体具有 多克隆位点(MCS),所述多克隆位点为含有几个常用限制位点的短区,所述限制位点允许目 标DNA片段的易于插入。
[0066] 本文提到的'转染'是指将载体引入宿主细胞以便靶序列可得以表达的过程。用 载体转染宿主细胞的方法包括本领域技术人员所熟知的电穿孔、超声穿孔或光学转染的方 法。
[0067] 但是应当注意到,可以设想其他类型的转染用于本发明,例如利用纳米技术的基 于颗粒的方法。在一个实施方案中,TET家族基因、其衍生物或片段附着于纳米颗粒。然 后可以使用纳米颗粒来转染细胞,例如通过使用将纳米颗粒直接递送进细胞核中的'基因 枪'(或'生物粒子递送系统')进行。
[0068] 一旦载体被转染入细胞,所述细胞可被诱导以表达所述靶序列。例如转座子载体 的某些载体可以使用基于切除的方法以切除来自载体的靶序列,并将其递送进进行表达的 宿主细胞的基因组中。基于切除的方法的实例包括piggyBAC技术、SleepingBeauty(SB) 转座子,LINE1 (L1)逆转录转座子或CreloxP重组。
[0069] 基于切除的方法可以使用转座子以将靶序列递送进宿主基因组中。piggyBAC转座 子具有特别的优点,即能够切除靶序列而不留下任何可影响重编程过程的外源DNA保留部 分。
[0070] 根据本发明的另一方面,提供制备具有增强效力的细胞的方法,所述方法包括以 下步骤:将TET家族基因、其衍生物或片段引入细胞中。
[0071] 根据本发明的另一方面,提供制备重编程全能细胞的方法,所述方法包括以下步 骤:将TET家族基因、其衍生物或片段引入细胞中。
[0072] 在一个实施方案中,细胞是多能细胞。
[0073] 在替代实施方案中,细胞是体细胞。在另一个实施方案中,当所述细胞是体细胞 时,所述方法还包括以下步骤:将0ct3/4基因、Sox2基因、Klf4基因和c-Myc基因引入体 细胞中。
[0074] 本文定义的方法可以用于诱导体细胞(例如,从患者获得的体细胞)进入多能 状态或全能状态。应理解,这可以在一个步骤中实现,或通过诱导体细胞至多能状态,然 后至全能状态。例如,TET(例如TET3)过表达与现有的过表达系统(例如Yamanaka因 子)相一致,可以允许在基本上一个实验步骤中对来自体细胞的全能细胞进行衍生作用 (derivation)〇
[0075] 本领域存在可广泛用于诱导体细胞成多能状态的方法,例如通过引入Yamanaka 因子(即如W0 2007/069666中所述的0ct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc基因)。可以使 用含有所述四种因子的载体来引入这些因子,如使用可得自www.addgene.org的质粒 20959 (PB-TE
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