[发明专利]用于产生表达生物合成通路的合成染色体的方法及其用途

说明书

本发明涵盖允许人们经由合成染色体将来自生物合成通路的多于一个基因递送到受体细胞中并在受体细胞中表达的组合物和方法。

相关申请的交叉引用

本国际PCT申请要求于2016年4月12日提交的美国临时专利申请第62/321,716号的优先权。

关于政府支持的声明

本发明根据由DARPA授予的合同D15PC00008在美国政府支持下进行。美国政府在本发明中具有一定权利。

发明领域

本发明的领域涵盖允许人们工程化合成染色体以将来自生物合成通路的多于一个(multiple)基因递送至受体细胞的方法。

发明背景

在以下讨论中，将出于背景和介绍的目的描述某些文章和方法。本文所包含的任何内容不得被解释为现有技术的“承认”。申请人明确地保留在适当的情况下证明本文引用的文章和方法根据可应用的法定条文无法构成现有技术的权利。

目前用于工程化细胞以掺入并表达例如赋予细胞产生细胞代谢物诸如氨基酸、核酸、糖蛋白等的能力的多于一个基因的方法依赖于基于病毒或基于质粒的核酸递送技术。然而，细胞产生这样的代谢物的能力通常需要构成用于代谢物合成的生物化学通路的多于一个基因产物的表达和功能编排。例如，许多哺乳动物细胞缺乏制造必需氨基酸所需的必需酶。为了允许细胞制造这些氨基酸，必须对细胞进行工程化，以表达在真菌或细菌中发现的异源基因；然而，由于病毒和质粒核酸载体递送系统的有限的有效负载(payload)能力，为了在受体细胞中生成完整的生物化学或生物合成通路，需要转染或转导事件的多于一次迭代。

生成全功能哺乳动物合成染色体的能力代表了用于基于细胞的遗传紊乱矫正和生物通路的产生的强大系统。全功能哺乳动物合成染色体提供了超过基于细菌的和基于病毒的递送系统的几个优势，包括增加的有效负载尺寸、染色体外维持的事实避免了潜在的宿主细胞破坏、引入的基因的转录沉默和可能的免疫学并发症的避免以及哺乳动物合成染色体可以源自合成染色体待被插入到其中的物种并针对该物种进行定制。在本领域中对于允许人们将来自生物合成通路的多于一个基因递送到细胞中并在细胞表达的组合物和方法存在需求。本发明提供了解决该需求的方法和组合物。

发明概述

提供该概述是为了以简化的形式介绍概念的选择，所述概念在下文的详述中进一步描述。该概述既不意图确定所要求保护的主题的关键或基本特征，也不意图用于限制所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题的其他特征、细节、效用和优势从以下撰写的详述包括附图中阐释的和所附的权利要求中限定的那些方面将是明显的。

本发明涵盖用于经由合成染色体将来自一条或更多条生物合成通路的多于一个基因递送到受体细胞中并在受体细胞中表达的组合物和方法。通路可以包括1)已知产生特定最终产物的那些通路；2)通过以新的组合掺入现有基因和/或在新的细胞类型中表达现有基因以产生对在其中产生最终产物的细胞类型可以是新的特定最终产物而产生的新的通路；或者3)通过将新的基因单独地或与现有基因组合掺入以产生新的最终产物而产生的新的通路。

因此，在一个实施方案中，本发明的方法提供了一种用于在受体细胞中构建生物合成通路的方法，所述方法包括：用合成染色体产生组分转染受体细胞系，所述合成染色体产生组分包括允许靶核酸序列位点特异性整合的核酸序列；产生具有多于一个位点特异性重组位点的合成的平台染色体；用包含能够实现生物合成通路的多于一个基因的递送载体转染受体细胞系，其中所述递送载体包含至少一个位点特异性重组位点；激活合成的平台染色体与递送载体之间的位点特异性重组，其中能够实现生物合成通路的多于一个基因被装载到合成的平台染色体上以产生表达生物合成通路的合成染色体；以及分离包含表达生物合成通路的合成染色体的受体细胞。