基于单细胞转录组开发AAV载体和启动子的方法和材料技术

技术编号:29599556 阅读:22 留言:0更新日期:2021-08-06 20:03
本文提供了用于创建AAV载体和/或启动子序列的高通量方法,其对多种细胞类型具有高效率且/或特异性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于单细胞转录组开发AAV载体和启动子的方法和材料相关申请的交叉引用本申请要求2018年12月28日提交的美国专利申请系列号62/785,818的权益。该在先申请的公开内容视为本申请公开的一部分(且通过引用纳入本文)。有关联邦资助的研究的声明本专利技术是在国立卫生研究院授予的MH113095下由政府资助完成。政府对本专利技术拥有一定的权利。
技术介绍
1.
本文涉及用于基于单细胞转录组开发腺相关病毒(AAV)载体和启动子的方法和材料。例如,本文提供了用于创建有效AAV载体的高效且高通量的方法。2.背景信息高效且靶向的基因递送是基因疗法和基于回路的工具例如光遗传学成功的基础。在所需细胞类型中足够水平的基因表达是至关重要的,并且理想地,为了精确靶向治疗、患者安全和回路特异性操纵,脱靶表达应当最小化。一种用于基因疗法的有吸引力的载体系统是基于基因工程改造和修饰的腺相关病毒(AAV)。然而,现有的创建AAV的筛选方法需要更大量的细胞,并且在多轮挑选时间内只聚焦于单一细胞类型。这些也是基于DNA筛选。因此,需要更高效和更高通量的方法用于创建用于基因治疗的AAV载体。
技术实现思路
本文提供了用于创建AAV载体和启动子序列的高通量方法,其对多种细胞类型具有高效率且/或特异性。在一些实施方式中,首先,创建包含多种变体(在约20、或约50、或约100、或约1000或约10,000、或约10,000、或约1,000,000和高达约106或约107种变体之间)的AAV突变体文库,并注射或通过其他方式引入动物(尤其是灵长类)组织(例如视网膜、脑、肌肉等)中。在一些情况下,本文提供的AAV文库可直接注射进所需组织中(例如,玻璃体内注射)或全身注射。注射(或引入或感染/转染)进培养的某种组织中,例如视网膜类器官,也可用来代替体内筛选。创建这些文库,使得文库内的每个AAV变体包含独特的“DNA条码”(即,独特的DNA序列,其为AAV基因组的一部分,指示了病毒变体的身份),这允许追踪AAV衣壳或合成的上游启动子。其次,在一些实施方式中,注射后AAV载体在体内(或培养组织中)相互竞争,使得更强的AAV载体或启动子导致更高的DNA条码表达水平,且更特异的AAV载体或启动子在一种或多种细胞类型中相比于所有其他细胞类型表达水平增加。随后,利用单细胞或单核微流体方法(来自例如10XGENOMICS或多洛麦特生物公司(DOLOMITEBIO))创建单细胞(或核)的cDNA文库。然后基于平行的来自许多不同细胞类型转录组的DNA条码的存在和数量进行分析,根据特异性、表达水平和/或其他所需特征,鉴定最佳载体。可以在两种水平上进行挑选:(a)病毒衣壳高度多样的文库可以筛选高效且特异性趋向的载体,以及(b)可在特定细胞群中评估增强子/启动子构建体驱动表达的能力。在一些情况下,可根据mRNA转录水平而不是DNA评估病毒衣壳的表现。RNA可用作病毒功能的指标是因为它反映了载体驱动所负载的蛋白质表达的能力,而不仅仅是进入细胞。以及,如本文所述,本文提供的方法可涉及使用多种细胞类型,通常但不限于在体内,这是对在多轮挑选的时间内涉及大块组织或一种细胞类型的常规方法的改进。在一些情况下,本文提供的方法可在许多组织中进行,包括灵长类的视网膜、脑、肌肉或其他组织,以最大化所得载体的转化潜能。在一些情况下,本文提供的高通量筛选方法可允许鉴定和表征病毒变体和启动子具有所需的特性,包括广泛趋向性和特异性。一般来说,本文的一个方面描述了一种方法,其包括:(a)创建AAV突变体或启动子文库,其中文库中的每种AAV包含独特的DNA条码,或每种启动子构建体包含独特的DNA条码,(b)使用双重(对于衣壳文库)或三重(对于一些衣壳或启动子文库)转染方案将AAV突变体或启动子包装进包装细胞系,(c)将该AAV突变体文库递送进动物宿主的一种或多种组织,或感染培养中的组织,(d)体内维持AAV突变体文库或在培养中的组织中培养突变体文库适合AAV突变体文库内的AAV载体在该AAV突变体文库已被递送进入的培养的组织或动物宿主的一种或多种组织内相互竞争的一段时间,和(e)使用单细胞或单核微流体方法以从AAV突变体文库已被递送进入的动物宿主的一种或多种组织内的细胞中创建单细胞或单核cDNA文库。步骤(e)可使用单细胞微流体技术。步骤(e)可使用单核微流体技术。动物宿主的一种或多种组织可包括神经组织。神经组织可包括中枢神经系统组织。中枢神经系统组织可以是脑组织。神经组织可包括外周神经系统组织。动物宿主的一种或多种组织可包括视网膜组织。动物宿主的一种或多种组织可包括肌肉组织。肌肉组织可包括横纹肌。肌肉组织可包括心肌。肌肉组织可包括平滑肌。动物宿主可以是灵长类。灵长类可以是旧世界猴(OldWorldmonkey)。旧世界猴可以是恒河猴(Macacamulatta)。灵长类可以是长臂猿(Hylobatidae)科或人科(Hominidae)的猿。灵长类可以是非人属的灵长类。灵长类可以是非黑猩猩属(genusPan)的灵长类。AAV突变体文库的递送可以是通过注射入组织。另一方面,本文描述了用于获得具有体内感染所需细胞类型和在该细胞类型内体内维持至少一周的能力的AAV突变体的方法。本方法包括(或基本上由以下组成或由以下组成):(a)将AAV突变体文库引入包含该细胞类型的动物宿主,其中文库内每种AAV包含独特的DNA条码,以及(b)基于一种或多种AAV突变体的条码鉴定一种或多种AAV突变体存在于该细胞类型的细胞中,其中该细胞在该文库被引入动物宿主后在动物宿主内维持至少一周。细胞类型可以是中枢神经系统细胞类型或外周神经系统细胞类型。细胞类型可以是视网膜细胞类型,横纹肌细胞类型,心肌细胞类型或平滑肌细胞类型。动物宿主可以是灵长类。灵长类可以是旧世界猴(OldWorldmonkey)。灵长类可以是恒河猴(Macacamulatta)。灵长类可以是长臂猿(Hylobatidae)科或人科(Hominidae)的猿。灵长类可以是非人属的灵长类。灵长类可以是非黑猩猩属(genusPan)的灵长类。文库可通过注射进包含该细胞类型的组织内引入动物宿主。至少一周可以是1周至12周。另一方面,本文描述了用于从AAV病毒文库中获取启动子序列的方法。本方法包括(或基本上由以下组成或由以下组成):(a)将文库引入包含该细胞类型的动物宿主,其中文库内每种AAV包含构造为驱动荧光多肽的表达的独特的启动子序列,以及(b)基于荧光多肽的表达鉴定一种或多种启动子序列存在于该细胞类型的细胞中,其该细胞在该文库被引入动物宿主后在动物宿主内维持至少一周。细胞类型可以是中枢神经系统细胞类型或外周神经系统细胞类型。细胞类型可以是视网膜细胞类型,横纹肌细胞类型,心肌细胞类型或平滑肌细胞类型。动物宿主可以是灵长类。灵长类可以是旧世界猴(OldWorldmonkey)。灵长类可以是恒河猴(Macacamulatta)。灵长类可以是长臂猿(Hylobatidae)科或人科(Hominidae本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法,其包括:/n(a)创建AAV突变体或启动子的文库,其中文库内的每种AAV包含独特的DNA条码,或每种启动子构建体包含独特的DNA条码,/n(b)利用双重(对于衣壳文库)或三重(对于启动子文库)转染方案将AAV突变体或启动子包装进包装细胞系中,/n(c)将AAV突变体文库递送进动物宿主的一种或多种组织中,或感染培养中的组织,/n(d)在体内维持AAV突变体文库或在培养中的组织中培养病毒文库适合AAV突变体文库中的AAV载体在已经递送了AAV突变体文库的培养的组织或动物宿主的一种或多种组织内相互竞争的一段时间,并且/n(e)使用单细胞或单核微流体方法,从已经递送了AAV突变体文库的动物宿主的一种或多种组织内的细胞中创建单细胞或单核cDNA文库。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181228 US 62/785,8181.一种方法,其包括:
(a)创建AAV突变体或启动子的文库,其中文库内的每种AAV包含独特的DNA条码,或每种启动子构建体包含独特的DNA条码,
(b)利用双重(对于衣壳文库)或三重(对于启动子文库)转染方案将AAV突变体或启动子包装进包装细胞系中,
(c)将AAV突变体文库递送进动物宿主的一种或多种组织中,或感染培养中的组织,
(d)在体内维持AAV突变体文库或在培养中的组织中培养病毒文库适合AAV突变体文库中的AAV载体在已经递送了AAV突变体文库的培养的组织或动物宿主的一种或多种组织内相互竞争的一段时间,并且
(e)使用单细胞或单核微流体方法,从已经递送了AAV突变体文库的动物宿主的一种或多种组织内的细胞中创建单细胞或单核cDNA文库。


2.如权利要求1所述的方法,其中步骤(e)使用单细胞微流体技术。


3.如权利要求1所述的方法,其中步骤(e)使用单核微流体技术。


4.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中所述动物宿主的一种或多种组织包括神经组织。


5.如权利要求4所述的方法,其中所述神经组织包括中枢神经系统组织。


6.如权利要求5所述的方法,其中所述中枢神经系统组织是脑组织。


7.如权利要求5所述的方法,其中所述神经组织包括外周神经系统组织。


8.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中所述动物宿主的一种或多种组织包括视网膜组织。


9.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中所述动物宿主的一种或多种组织包括肌肉组织。


10.如权利要求9所述的方法,其中所述肌肉组织包括横纹肌。


11.如权利要求9所述的方法,其中所述肌肉组织包括心肌。


12.如权利要求9所述的方法,其中所述肌肉组织包括平滑肌。


13.如权利要求1-12中任一项所述的方法,其中所述动物宿主是灵长类。


14.如权利要求13所述的方法,其中所述灵长类是旧世界猴。


15.如权利要求13所述的方法,其中所述旧世界猴是恒河猴(Macacamulatta)。


16.如权利要求13所述的方法,其中所述灵长类是长臂猿科或人科的猿。


17.如权利要求16所述的方法,其中所述灵长类不是人属。


18.如权利要求16所述的方法,其中所述灵长类不是黑猩猩属。


19.如权利要求1-18中任一项所述的方法,其中所述AAV突变体文库的递送是通过注射进所述组织。


20.一种用于获得具有体内感染所需细胞类型和在所述的细胞类型内体内维持至少一周的能力的AAV突变体的方法,其中所述方法包括:
(a)将AAV突变体文库引入包含所述细胞类型的动物宿主,其中所述文库内的每种AAV包含独特的DNA条码,且
(b)基于存在于所述细胞类型的细胞中的针对一种或多种AAV突变体的所述条码,鉴定所述一种或多种AAV突变体,其中所述细胞在所述文库被引入所述动物宿主后在所述动物宿主内维持至少一周。


21.如权利要求20所述的方法,其中所述细胞类型是中枢神经系统细胞类型或外周神经系统细胞类型。


22.如权利要求20所述的方法,其中所述细胞类型是视网膜细胞类型、横纹肌细胞类型、心肌细胞类型或平滑肌细胞类型。


23.如权利要求20-22中任一项所述的方法,其中所述动物宿主是灵长类...

【专利技术属性】
技术研发人员:L·拜恩W·R·斯涛弗尔
申请(专利权)人:匹兹堡大学联邦系统高等教育
类型:发明
国别省市:美国;US

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