[发明专利]通过遗传互补对人源化肾脏的工程改造

说明书

本发明提供了以下方法：编辑宿主基因组以敲除或消弱负责靶器官生长和/或分化的基因，和向处于胚胎期的动物注入供体干细胞以补充丧失的用于器官生长和发育的遗传信息。结果得到嵌合动物，其中经互补的组织(人类/人源化器官)匹配供体的基因型和表型。可以在一代中制得这样的器官，并且可以从患者自体中获取或生成干细胞。如本文所公开的，可以通过同时编辑细胞或胚胎中的多个基因，来创建用于互补的组织的“生态龛”。可以使用靶向核酸酶和同源介导修复(HDR)模板，在脊椎动物细胞或胚胎中，对多个基因进行打靶，从而进行编辑。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年10月27日递交的美国临时专利申请序列号为62/247,100的优选权，该临时专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

本申请的主题可能涉及在国际专利申请公开号WO2015/168125A1(于2015年11月5日公开)和WO 2016/141234(于2016年9月9日公开)，以及在国际申请号PCT/US2016/040378(于2016年6月30日递交)和PCT/US2016/040431(于2016年6月30日递交)中披露的主题。前述国际申请的全部内容均通过引用而并入本文中。

对在联邦资助下作出的发明的权利的声明

本发明根据国防部给予的批准号W81XWH-15-1-0393和国立卫生研究院给予的批准号1R43HL124781-01A1和1R43GM113525-01，在政府支持下作出。美国政府享有本发明的某些权利。

背景技术

过去100年，科学家和医生在维持人们的生命和健康方面卓有成效，至少在人们生命最后几十年各种老年疾病和障碍出现前是这样的。在美国，每年为了治疗这些疾病消耗超过1万亿美元。器官移植是一种有效的方法，但是可用的器官太少，而且许多情况下，免疫不匹配导致出现问题。例如，自2003年以来，超过7000名美国人在等待器官移植时死亡。

采用各种干细胞开展动物体细胞遗传互补，能够改造和制备用于治疗、移植和再生医学的人源化组织和器官。目前，移植用器官的来源有机械来源或生物来源，来自：人捐献者；尸体；在有限的情况下，来自于其它物种的哺乳动物，最特别地是猪的异种移植。遗憾的是，这些都会经历宿主体的排斥，和/或可能引发其它副作用。

发明内容

下述从1至44连续列举的段落描述了本发明的各个方面和相关实施方式。

1.一种包含非人类胚胎的嵌合胚胎，具有至少一种人类细胞，其中所述非人类胚胎中负责一种或多种内源器官或组织发育的一个或多个内源基因的两个等位基因被破坏，其中所述人类细胞中负责相应的一种或多种人类器官或组织发育的一个或多个基因补充被破坏的一个或多个内源基因的功能，以便从所述嵌合胚胎发育的动物包括至少一种人类器官或组织，其中所述内源基因包括Pax2和/或Pax8，所述人类器官或组织包含人类肾脏细胞。

2.根据段落1所述的嵌合胚胎，其中所述非人类胚胎是非人类脊椎动物胚胎。

3.根据段落2所述的嵌合胚胎，其中所述非人类脊椎动物胚胎是偶蹄目动物胚胎或非人类灵长目动物胚胎。

4.根据段落2所述的嵌合胚胎，其中所述非人类脊椎动物胚胎选自由牛、马、猪、绵羊、鸡、鸟、兔、山羊、狗、猫、实验室动物、甲壳类动物和鱼组成的组。

5.根据段落2所述的嵌合胚胎，其中所述非人类脊椎动物胚胎是母牛、猪、绵羊、山羊、鸡或兔的胚胎。

6.根据段落1～5中任一段所述的嵌合胚胎，其中所述非人类胚胎中负责一种或多种内源器官或组织发育的一个或多个内源基因已经通过转录激活因子样效应物核酸酶(TALEN)、成簇的规律性间隔短回文重复序列(CRISPR)、CRISPR相关蛋白9(Cas9)、锌指核酸酶(ZFN)、分子编码位点特异性核酸内切酶、人工合成染色体、RecA-gal4融合、RNAi、CRISPRi或它们的组合被破坏。