官能化线性DNA盒的生成及植物中量子点/纳米颗粒介导的投递制造技术

技术编号:8612651 阅读:188 留言:0更新日期:2013-04-20 01:41
用于将感兴趣的官能化线性核酸盒分子导入包含细胞壁的植物细胞中的方法包括使用纳米颗粒。在一些实施方案中,包含细胞壁的细胞是培养的植物细胞。方法包括遗传或以其它方式修饰植物细胞,并用于治疗或预防任何植物,尤其是作物植物中的疾病。转基因植物包含通过自用官能化线性核酸盒分子转化的植物细胞再生全植物生成的感兴趣的核酸分子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用纳米颗粒以将官能化线性核酸盒分子非侵入投递入具有完整细胞壁的植物细胞中的方法。专利技术背景纳米颗粒具有的独特性质已经被利用于将DNA投递至特定动物细胞。已经发现了,在将某些经DNA包被的纳米颗粒与没有细胞壁的细胞一起温育时,细胞吸收纳米颗粒, 并开始表达DNA上编码的基因。也已经使用在大小范围3-5nm内的半导体纳米颗粒(例如, 量子点(“QD”))作为载体来将分子投递入细胞中。DNA和蛋白质可以与附着于QD表面的某些配体连接。见例如Patolsky,等(2003) J. Am. Chem. Soc. 125:13918。可以通过使用标准的生物缀合方案将经羧酸或胺包被的QD与含有硫醇基团(见例如Dubertret等(2002) Science298:1759; Akerman,等(2002)Proc. Natl. Acad. Sc1. U. S. A. 99:12617;Mitchell, 等(1999) J. Am. Chem. Soc. 121:8122),或N-羟基琥珀酰亚氨基(“NHS”)酯基的分子交联。 见例如 Pinaud 等(2004)J. Am. Chem. Soc. 126:6115;Bruchez 等(1998)Science281:2013。 一种将分子附着于QD表面的备选方式是经由将经链霉抗生物素蛋白包被的QD与生物素化的蛋白质、寡核苷酸、或抗体缀合进行。见例如Dahan,等(2003) Science302:442;Pinaud, 等(2004)J. Am. Chem. Soc. 126:6115;Wu,等(2003)Nature Biotechnol. 21:41;Jaiswal, 等(2003)Nature Biotechnol. 21:47 ;及 Mansson,等(2004)Biochem. Biophys. Res. Commun. 314:529。由于存在植物细胞壁,将外来核酸分子投递至植物是挑战性的。目前的方法依赖于侵入性投递以遗传转化植物。在植物细胞中,细胞壁是针对投递外源应用的分子的屏障。已经采用许多侵入性细胞投递方法,例如生物射弹(基因枪)、微注射、电穿孔、和土壤杆菌(Agrobacterium)介导的转化来实现基因和小分子对有壁的植物细胞中的投递,但是蛋白质的投递仅已经通过微注射实现。在用纳米颗粒将核酸分子投递至植物细胞是期望的情况中,在将颗粒添加至植物原生质体前剥离细胞壁。见例如Torney,等(2007)Nature Nanotechnol. 2:295-300。此外,常规的植物转化技术,诸如土壤杆菌介导的转化需要使用重组质粒。因此,这些常规技术不想要地导致细菌载体主链序列与附着的外源基因一起整合入宿主基因组中。见例如 Kohli 等(1999)Plant J. 17:591-601;及 Meza 等(2002)Nucleic Acids Res. 30 (20):4556-66。移植物中载体主链序列的存在在生物射弹转移规程中没有用。此外,载体主链序列具有刺激非常 规重组的趋势,其通过在二级结构的形成期间提供富含AT的序列作为重组热点来实现。Muller等(1999) J. Mol. Biol. 291:29-46。另外,载体主链序列可以生成与侧翼植物基因组DNA同源的新长度的“填充物”DNA,其可以逃脱至环境中。 Kohli 等(1998) Proc. Natl. Acad. Sc1. U. S. A. 95:7203-8; Pawlowski 和 Somers (2000) Proc. Natl. Acad. Sc1. U. S. A. 95:12106-10; Svitashev 等(2002) Plant J. 32:433-45。使用颗粒轰击进行的用转基因盒的转化仅仅在组织培养物中及在稻(稻(Oryza sativa))和马铃薯(马铃薯(Solanum tuberosum))中获得了有限的成功。Fu等(2000) Transgenic Res.9:11-9;Loc 等(2002)Mol.Breeding9:231-44;Romano 等(2003) Transgenic Res. 12:461-73;及Agrawal 等(2005)Mol. Breedingl6:247_60。已经提不了这些生物射弹技术生成较大比例的具有简单整合样式的转基因稻和马铃薯。缺乏载体主链序列的两组线性基因构建体(gus和bar,以及IAxl和bar)已经通过颗粒轰击独立转移入良种小麦(小麦(Triticum aestivum L.))品种EM12,并且具有低拷贝数转基因整合的遗传稳定的转基因植物得到回收。Yao等(2006)J. Exp. Botany57 (14) :3737-46。观察到通过生物射弹轰击的转化频率在O. 2和O. 6之间。同上文。已经提示了三种可能的要素(即,在转基因整合前降低连环化的量;限制转基因重排的发生;及防止整合事件期间不同转基因间的同源相互作用)一起起作用以生成由简单杂交样式呈现的简单的完整转基因基因座。 Agrawal 等(2005),见上文。与经限制酶消化的DNA片 段一起的颗粒轰击和WhiSkerSTM(见美国专利 No. 5,464,765和5,302,523)是当时将线性DNA盒投递至具有完整细胞壁的植物细胞的唯一路径。专利技术概述本文中描述了使用纳米颗粒和线性化的核酸分子以将感兴趣的分子导入具有细胞壁的植物细胞中的方法和组合物。可以使用公开内容的方法的一些实施方案来生成经稳定转化的经遗传修饰的能育植物。在一些实施方案中,官能化线性核酸盒分子的独特特性容许投递没有不想要的核酸序列,例如但不限于载体主链序列的感兴趣的特定基因序列。在实施方案中,可以使用几种不同类的纳米颗粒来转化具有细胞壁的植物细胞。 在一些实施方案中,纳米颗粒可以用官能化线性核酸盒分子进行PEG化。在特定的实施方案中,纳米颗粒可以是半导体纳米颗粒,诸如量子点(“QD”);或金纳米颗粒。在其它实施方案中,官能化线性核酸盒分子可以是线性化的质粒DNA。在备选的实施方案中,官能化线性核酸盒分子可以包含编码膦丝菌素-N-乙酰基转移酶(PAT)和/或黄色荧光蛋白(YFP) 的序列。还公开了用于将感兴趣的分子导入具有细胞壁的植物细胞中的方法,其中该方法可以包括提供具有细胞壁的植物细胞;用至少一种感兴趣的官能化线性核酸盒分子包被纳米颗粒的表面;将所述具有细胞壁的植物细胞和用感兴趣的官能化线性核酸盒分子包被的纳米颗粒置于彼此接触中;并容许所述纳米颗粒和所述感兴趣的官能化线性核酸盒分子摄取入包含细胞壁的植物细胞中。在特定的实施方案中,感兴趣的官能化线性核酸盒分子可以是包含感兴趣的基因的生物素化的线性化双链DNA分子。在其它实施方案中,感兴趣的官能化线性核酸盒分子可以是包含感兴趣的基因的未化学修饰的双链DNA分子。在特定的实施方案中,纳米颗粒可以是QD链霉抗生物素蛋白纳米颗粒。可以采用不同官能团使用多种试剂来将官能化线性核酸盒分子与纳米颗粒缀合。在一些实施方案中,可以用蛋白质和/或其它分子;例如,拥有相容的官能团的杀虫剂对纳米颗粒进行表面官能化。在一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.07 US 61/362,2221.一种将感兴趣的官能化线性核酸盒分子导入具有细胞壁的植物细胞中的方法,该方法包括提供具有细胞壁的植物细胞;用感兴趣的官能化线性核酸盒分子包被纳米颗粒;将所述具有细胞壁的植物细胞和所述经包被的纳米颗粒置于彼此接触;并容许所述纳米颗粒和所述感兴趣的官能化线性核酸盒分子摄取入所述包含细胞壁的植物细胞。2.依照权利要求1的方法,其中所述纳米颗粒包含与所述感兴趣的官能化线性核酸盒分子相互作用的官能团。3.依照权利要求2的方法,其中所述纳米颗粒是链霉抗生物素蛋白-QD缀合的纳米颗粒。4.依照权利要求1的方法,进一步包括容许所述纳米颗粒摄取入所述包含细胞壁的植物细胞的区室中。5.依照权利要求4的方法,进一步包括用亚细胞区室靶向蛋白包被所述纳米颗粒。6.依照权利要求5的方法,其中所述区室选自下组胞质溶胶、细胞核、液泡形成体、质体、黄化质体、色质体、白色体、油质体、蛋白质体、造粉体、叶绿体、和双层膜的腔。7.依照权利要求1的方法,其中所述具有细胞壁的植物细胞是来自商业作物物种的植物细胞。8.依照权利要求7的方法,其中所述植物细胞选自下组烟草、胡萝卜、玉米、芸苔(canola)、油菜籽(rapeseed)、棉花、棕榈、花生、大豆、稻属物种(Oryza sp.)、拟南芥属物种(Arabidopsis sp·)、蓖麻属物种(Ricinus sp·)、和甘鹿细胞。9.依照权利要求7的方法,其中所述植物细胞来自选自下组的组织胚、分生组织、愈伤组织、花粉、叶、花药、根、根尖、花、种子、荚果和茎。10.依照权利要求1的方法,其中所述具有细胞壁的植物细胞是培养的细胞。11.依照权利要求1的方法,其中所述纳米颗粒选自下组半导体纳米颗粒、量子点、带正电荷的纳米颗粒、金纳米微粒、金包被的纳米微粒、多孔性纳米颗粒、中孔性纳米颗粒、硅土纳米颗粒、聚合物纳米颗粒、鹤纳米颗粒、明胶纳米颗粒、纳米壳、纳米核心、纳米球、纳米棒、和磁性纳米颗粒。12.依照权利要求11的方法,其中所述纳米颗粒是半导体纳米颗粒。13.依照权利要求12的方法,其中所述半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员:KY尧JP塞缪尔FG伯勒斯NC桑伯朱SR韦布
申请(专利权)人:陶氏益农公司
类型:
国别省市:

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