(57)【要約】      （修正有）【課題】脂肪酸生合成に関与する、ＦＡＤ２（脂肪酸デサチュラーゼ２）座において所望の導入遺伝子が標的化挿入された植物の産生を含む、植物のＦＡＤ２遺伝子の発現を修飾及び／又は調節するための組成物及び方法の提供。【解決手段】部位特異的様式で植物細胞中のＦＡＤ２遺伝子中の特定のヌクレオチド配列のいずれか内の標的部位に結合するヌクレアーゼを用いて切断して、それによってＦＡＤ２遺伝子中に切断部位を生じる工程を含む、植物細胞のゲノムを修飾する方法であって、ＦＡＤ２遺伝子が切断後に切断部位に外因性核酸配列を組み込むことにより修飾される方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
部位特異的様式で細胞中のＦＡＤ２遺伝子中の標的部位を切断して、それによって前記
ＦＡＤ２遺伝子中の破壊を引き起こす工程を含む、細胞のゲノムを修飾する方法であって
、前記ＦＡＤ２遺伝子が切断後に修飾される方法。
【請求項２】
対象となる核酸配列を前記破壊に組み込む工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＦＡＤ２遺伝子がＦＡＤ２Ａ、ＦＡＤ２Ａ’、ＦＡＤ２Ｃおよび／またはＦＡＤ２
Ｃ’遺伝子である、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
部位特異的様式での前記切断が、ＤＮＡ結合ドメイン、および切断ドメインまたは切断
ハーフドメインを含む融合タンパク質あるいは前記融合タンパク質をコードするポリヌク
レオチドを前記細胞に導入する工程を含み、前記融合タンパク質が特異的に前記標的部位
に結合し、前記標的部位またはその近くを切断して、それによって前記破壊を引き起こす
、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記ＤＮＡ結合ドメインが、メガヌクレアーゼＤＮＡ結合ドメイン、ロイシンジッパー
ＤＮＡ結合ドメイン、転写活性化物質様（ＴＡＬ）ＤＮＡ結合ドメイン、ＲＮＡガイド化
ＣＲＩＳＰＲ−Ｃａｓ９、リコンビナーゼ、ジンクフィンガータンパク質ＤＮＡ結合ドメ
イン、および前記のいずれかのキメラ組み合わせからなる群から選択される、請求項４に
記載の方法。
【請求項６】
前記切断ドメインまたは切断ハーフドメインがＩＩＳ型制限エンドヌクレアーゼからの
切断ハーフドメイン、ＦｏｋＩエンドヌクレアーゼからの切断ハーフドメイン、ＳｔｓＩ
エンドヌクレアーゼからの切断ハーフドメイン、およびホーミングエンドヌクレアーゼか
らなる群から選択される、請求項４または請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記融合タンパク質がジンクフィンガーヌクレアーゼである、請求項４から６のいずれ
かに記載の方法。
【請求項８】
前記ジンクフィンガーヌクレアーゼが３〜６個のジンクフィンガードメインを含み、各
ジンクフィンガードメインが認識ヘリックス領域を含み、前記ジンクフィンガータンパク
質が表３の一列に整列され、示される前記認識ヘリックス領域を含む、請求項７に記載の
方法。
【請求項９】
部位特異的様式での前記切断がＦＡＤ２Ａ、ＦＡＤ２Ａ’、ＦＡＤ２Ｃおよび／または
ＦＡＤ２Ｃ’のいくつかであるが全てではないコピーに特異的である、請求項１から８の
いずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記標的部位が配列番号２２〜２６および配列番号２８〜３３および配列番号３５〜３
８からなる群から選択される、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記細胞が植物、真菌、細菌または藻類細胞である、請求項１から１０のいずれかに記
載の方法。
【請求項１２】
前記植物細胞が単子葉植物細胞または双子葉植物細胞である、請求項１１に記載の方法
。
【請求項１３】
前記植物細胞がアブラナ属の種、セイヨウアブラナ；ブラッシカ・ラパ；カラシナ（Br
assica juencea）；ブラッシカ・オレラセア（Brassica oleracea）；クロガラシ（Brass
ica  nigra）；トウモロコシ属の種；トウモロコシ；ダイズ属の種；ダイズ（Glycine ma
x）；コムギ属の種；コムギ（Triticum aestivum）；イネ属の種；イネ（Oryza sativa）
；トリティカエ属（Triticae）の種；トリティカエ・トリティクム（Triticae triticum
）；ヘリアンテアエ属（Heliantheae）の種；ヘリアンテアエ・ヘリアンサス（Helianthe
ae helianthus）；ワタ属の種；ワタ（Gossypium hirsutum）；およびオオムギ（Hordeum
vulgar）からなる群から選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
対象となる前記核酸配列が標的部位に結合するＤＮＡ結合ドメインを含む配列、１つま
たはそれ以上の殺虫剤耐性遺伝子、１つまたはそれ以上の除草剤耐性遺伝子、１つまたは
それ以上の窒素利用効率遺伝子、１つまたはそれ以上の水利用効率遺伝子、１つまたはそ
れ以上の栄養価遺伝子、１つまたはそれ以上のＤＮＡ結合遺伝子、１つまたはそれ以上の
選択可能なマーカー遺伝子、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求
項２から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載の方法によって修飾された細胞を含む細胞、種子ま
たは植物。
【請求項１６】
ＦＡＤ２Ａ、ＦＡＤ２Ａ’、ＦＡＤ２Ｃおよび／またはＦＡＤ２Ｃ’遺伝子の１つまた
はそれ以上のコピーに組み込まれた対象となるヌクレオチド配列を含むトランスジェニッ
ク細胞、種子または植物である、請求項１５に記載の細胞、種子または植物。
【請求項１７】
前記ヌクレオチド配列が前記細胞と異種性または相同性である、請求項１６に記載の細
胞、種子または植物。
【請求項１８】
前記相同性配列が少なくとも１つの一塩基多型を含む、請求項１４に記載の細胞、種子
または植物。
【請求項１９】
前記核酸配列が配列番号２２〜２６および配列番号２８〜３３および配列番号３５〜３
８からなる群から選択される標的部位またはその近くで組み込まれた、請求項１６から１
８のいずれかに記載の細胞、種子または植物。
【請求項２０】
配列番号２２〜２６および配列番号２８〜３３および配列番号３５〜３８からなる群か
ら選択される核酸標的部位またはその近くを切断する、部位特異的ジンクフィンガーヌク
レアーゼ。
【請求項２１】
前記ジンクフィンガーヌクレアーゼが３〜６個のジンクフィンガードメインを含み、各
ジンクフィンガードメインが認識ヘリックス領域を含み、前記ジンクフィンガータンパク
質が表３の一列に整列され、示される前記認識ヘリックス領域を含む、請求項２０に記載
のジンクフィンガーヌクレアーゼ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、これによりその開示の全体が参照により組み込まれる、２０１２年９月７日
出願の米国仮特許出願第６１／６９７，８８６号の利益に対する優先権を主張するもので
ある。
【０００２】
本開示は、概して組換え植物技術に使用するため（例えば、トランスジェニック植物を
産生するため）の組成物および方法に関する。より具体的には、本開示は、対象となる任
意の核酸の部位特異的導入に使用され得るゲノム中の座を含む植物細胞および植物に関す
る。
【背景技術】
【０００３】
多くの植物が、例えば、農業的価値を改善するために、望ましい形質を導入するために
外因性核酸（例えば、導入遺伝子）で遺伝的に形質転換されている。遺伝子形質転換を通
して達成され得る農業的価値の改善の例は、改善した栄養価、増加した収量、有害生物ま
たは病気耐性、乾燥およびストレス耐性、改善した園芸品質（例えば、改善した色素沈着
および／または成長）、除草剤耐性、植物からの産業上有用な化合物および／または材料
の製造、ならびに／あるいは医薬品の製造を含む。クローニング遺伝子の植物細胞への導
入および安定な繁殖可能なトランスジェニック植物の回収が、植物の遺伝子修飾を複数世
代を通して安定にし、それによって作物植物の遺伝子操作を可能にするために使用され得
る。
【０００４】
遺伝子形質転換およびトランスジェニック植物産生のための方法では、外因性ＤＮＡが
真核植物細胞の核またはプラスミドＤＮＡに典型的にはランダムに導入され、引き続いて
組み込まれた外因性ＤＮＡを含む細胞が単離され、その後安定に形質転換した植物が再生
される。トランスジェニック植物は、典型的にはアグロバクテリウム媒介形質転換技術に
よって産生された。これらの技術での成功が、対象となる核酸分子を植物のゲノムに導入
するための他の方法、例えば、プロトプラストへのＰＥＧ媒介ＤＮＡ取り込み、微粒子銃
およびケイ素ウィスカー媒介形質転換の開発を刺激した。
【０００５】
しかしながら、これらの植物形質転換法の全てにおいて、植物ゲノムに組み込まれる外
因性核酸は、植物細胞のゲノムにランダムに、かつ予測不可能なコピー数で組み込まれる
。Terada et al.(2002) Nat Biotechnol 20(10):1030；Terada et al.(2007) Plant Phys
iol 144(2):846；D'Halluin et al.(2008) Plant Biotechnology J.6(1):93。 例えば、
導入遺伝子はしばしば、導入遺伝子全体またはその一部の配列反復の形態で組み込まれる
。このような複雑な組込みパターンは、一般的に（例えば、転写後遺伝子サイレンシング
機構を通した転写ＲＮＡの破壊により、または組み込まれたＤＮＡのメチル化の誘導によ
り）組み込まれた核酸の発現レベルに悪影響を及ぼす。また、組込み部位の位置が一般的
に組み込まれた核酸の発現レベルに影響を及ぼす。さらに、外因性ＤＮＡの組込みは、組
込みが起こるゲノムの領域に破壊的効果をもたらし、それによって標的領域の正常な機能
に影響を及ぼすまたはこれを妨害して望ましくない副作用をもたらし得る。前記を含む因
子の組み合わせは、同じ方法によって作成されたものでさえ、異なるトランスジェニック
植物細胞と植物系統との間で導入遺伝子または外因性ＤＮＡの発現レベル（および農学的
品質全体）における広い変動をもたらす。組込みがランダムであるために、これらの効果
は専門家によって制御され得ないが、専門家は望ましい特性を有する新規な植物を産生し
ようと試みている。
【０００６】
前記の考慮は、特定の外因性核酸を植物に導入することの効果が調査される場合はいつ
でも、有意な結果を得るために、多数のトランスジェニック植物系統が産生および分析さ
れなければならないことを要する。同様に、所望の表現型を有するトランスジェニック植
物を提供するための特定の組み込まれた核酸を含むトランスジェニック植物の産生におい
ては、核酸の最適な発現を有する、ならびにトランスジェニック植物の表現型および性能
全体への副作用が最小であるまたは無い植物系統の選択を可能にするために、大集団の独
立に作成されたトランスジェニック植物系統が作成されなければならない。これらの実際
的な考慮は、複数の外因性核酸を挿入することによって（例えば、遺伝子スタッキング）
作成されるトランスジェニック植物においてさらなる重要性を帯びる。このような植物で
は、現象、例えば、転写後遺伝子サイレンシングが増幅され得る。
【０００７】
植物への導入遺伝子挿入を制御しようとしていくつかの方法が開発されてきた。例えば
、Kumar and Fladung (2001) Trends Plant Sci.6:155-9を参照されたい。これらの方法
は、原核生物と下等真核生物の両方でうまく適用されてきた相同組換えに基づく導入遺伝
子組込みに頼るものである。Paszkowski et al.(1988) EMBO J.7:4021-6。しかしながら
、植物では近年まで、導入遺伝子組込みのための支配的機構は、組換えＤＮＡ鎖間の相同
性をほとんど伴わない非正統的組換えに基づいてきた。そのため、この分野での主な課題
は、非正統的組換えを介したずっと効率的な組込みイベントによって隠されている、まれ
な相同組換えイベントの検出および選択的産生である。さらに、標的化された相同組換え
イベントの選択的産生および検出が達成されたとしても、この戦略の最大の利益を実現す
るために、このイベントが宿主ゲノム中の望ましい位置に標的化されなければならない。
【０００８】
例えば、標的化された遺伝子形質転換の想定される利益は、ランダムな組込みから得ら
れる形質転換イベントと比べた、導入遺伝子発現のイベント間変動性の減少である。さら
なる想定される利益は、導入された核酸をスクリーニングし、形質転換構築物をソートし
、得られたトランスジェニック植物の望ましい特徴全体に寄与するイベントをもたらすた
めに要求されるイベントの数の有意な減少である。これらの利益を実現するために要求さ
れる重要な因子は、導入遺伝子性能が一貫しており、可能であれば宿主植物に対する有害
効果が排除または最小化されるゲノム中の特異的位置の同定である。
【０００９】
近年、ゲノムＤＮＡの標的化切断のための方法および組成物が記載されている。例えば
、標的化突然変異誘発を誘導し、細胞ＤＮＡ配列の標的化欠失を誘導し、かつ所定の染色
体座において標的化組換えおよび組込みを促進するために、このような標的化切断イベン
トが使用され得る。例えば、全ての目的のためにその開示の全体が参照により組み込まれ
る、Urnov et al.(2010) Nature 435(7042):646-51；米国特許出願公開第２００３０２３
２４１０号明細書；第２００５０２０８４８９号明細書；第２００５００２６１５７号明
細書；第２００５００６４４７４号明細書；第２００６０１８８９８７号明細書；第２０
０９０２６３９００号明細書；第２００９０１１７６１７号明細書；第２０１０００４７
８０５号明細書；第２０１１０２０７２２１号明細書；第２０１１０３０１０７３号明細
書；第２０１１０８９７７５号明細書；第２０１１０２３９３１５号明細書；第２０１１
０１４５９４０号明細書；および国際公開第２００７／０１４２７５号パンフレットを参
照されたい。切断は、特異的ヌクレアーゼ、例えば、操作されたジンクフィンガーヌクレ
アーゼ（ＺＦＮ）、転写活性化物質様作動因子ヌクレアーゼ（ＴＡＬＥＮ）の使用、また
は特異的切断を導くために操作されたｃｒＲＮＡ／ｔｒａｃｒ  ＲＮＡ（「単一ガイドＲ
ＮＡ」）を用いるＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓシステムの使用を通して起こり得る。米国特許出
願公開第２００８０１８２３３２号明細書は、植物ゲノムの標的化修飾のための非標準ジ
ンクフィンガーヌクレアーゼ（ＺＦＮ）の使用を記載しており；米国特許出願公開第２０
０９０２０５０８３号明細書は、植物ＥＰＳＰＳ座のＺＦＮ媒介標的化修飾を記載してお
り；米国特許出願公開第２０１００１９９３８９号明細書は、植物Ｚｐ１５座の標的化修
飾を記載しており、米国特許出願公開第２０１１０１６７５２１号明細書は、脂肪酸生合
成に関与する植物遺伝子の標的化修飾を記載している。さらに、Moehle et al.(2007) Pr
oc.Natl.Acad, Sci.USA 104(9):3055-3060は、特定の座における標的化遺伝子付加のため
の設計されたＺＦＮの使用を記載している。米国特許出願公開第２０１１００４１１９５
号明細書は、ホモ接合型二倍体生物を作成する方法を記載している。
【００１０】
しかしながら、ＦＡＤ２座において所望の導入遺伝子が標的化挿入された植物の産生を
含む、植物のＦＡＤ２遺伝子の発現を修飾および／または調節するための組成物および方
法が依然として必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３０２３２４１０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５０２０８４８９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５００２６１５７号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５００６４４７４号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００６０１８８９８７号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００９０２６３９００号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００９０１１７６１７号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２０１０００４７８０５号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２０１１０２０７２２１号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２０１１０３０１０７３号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２０１１０８９７７５号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２０１１０２３９３１５号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開第２０１１０１４５９４０号明細書
【特許文献１４】国際公開第２００７／０１４２７５号パンフレット
【特許文献１５】米国特許出願公開第２００８０１８２３３２号明細書
【特許文献１６】米国特許出願公開第２００９０２０５０８３号明細書
【特許文献１７】米国特許出願公開第２０１００１９９３８９号明細書
【特許文献１８】米国特許出願公開第２０１１０１６７５２１号明細書
【特許文献１９】米国特許出願公開第２０１１００４１１９５号明細書
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Terada et al.(2002) Nat Biotechnol 20(10):1030
【非特許文献２】Terada et al.(2007) Plant Physiol 144(2):846
【非特許文献３】D'Halluin et al.(2008) Plant Biotechnology J.6(1):93
【非特許文献４】Kumar and Fladung (2001) Trends Plant Sci.6:155-9
【非特許文献５】Paszkowski et al.(1988) EMBO J.7:4021-6
【非特許文献６】Urnov et al.(2010) Nature 435(7042):646-51
【非特許文献７】Moehle et al.(2007) Proc.Natl.Acad, Sci.USA 104(9):3055-3060
【発明の概要】
【００１３】
本開示は、（例えば、植物、藻類および真菌類において）ＦＡＤ２遺伝子の発現を調節
するための組成物および方法、ならびに対象となる核酸配列（例えば、外因性核酸配列）
の宿主細胞への標的化組込みのための部位としてのこれらの座の使用を記載する。いくつ
かの実施形態では、宿主細胞が、そのいずれかまたは全てが選択的に修飾および／または
破壊され得る１つまたはそれ以上のＦＡＤ２配列（例えば、ホモログまたはパラログ）を
含む１つまたはそれ以上のゲノムを含み得る。具体的な例では、本開示が、セイヨウアブ
ラナ（Brassica napus）（すなわち、セイヨウアブラナ系統、ＤＨ１２０７５）のＦＡＤ
２Ａ、ＦＡＤ２Ａ’、ＦＡＤ２ＣおよびＦＡＤ２Ｃ’遺伝子、ならびに対応するホモログ
またはパラログ、ならびに対象となる核酸配列の標的化組込みのための座としてのその使
用を記載する。本明細書に記載されるように、ＦＡＤ２遺伝子は宿主の脂肪酸生合成に関
与しているが、（例えば、ＦＡＤ２コード配列への外因性核酸の組込みによる）修飾また
は破壊は、結果として生じる宿主生物に予想外に全く有害効果をもたらし得ないまたは最
小の有害効果しかもたらし得ない。
【００１４】
また、本明細書においては、ＦＡＤ２座において特異的核酸配列の切断および／または
組込みを行うことができるポリペプチドと協力した１つまたはそれ以上の特定のＦＡＤ２
座の使用も記載される。ＦＡＤ２座の切断および／または組込みを行うことができるポリ
ペプチドと協力したＦＡＤ２座の使用の例は、ジンクフィンガータンパク質、メガヌクレ
アーゼ、ＴＡＬドメイン、ＴＡＬＥＮ、ＲＮＡガイド化ＣＲＩＳＰＲ−Ｃａｓ９、リコン
ビナーゼ、ロイシンジッパー、ＣＲＩＳＰｒ／Ｃａｓおよび当業者に公知のその他のもの
からなる群から選択されるポリペプチドを含む。特定の例は、部位特異的ＤＮＡ結合ドメ
インポリペプチドおよび切断ドメインポリペプチド（例えば、ヌクレアーゼ）を含むキメ
ラ（「融合」）タンパク質、例えば、ジンクフィンガーポリペプチドおよびＦｏｋＩヌク
レアーゼポリペプチドを含むＺＦＮタンパク質を含む。例えば、本明細書においては、対
応するホモログまたはパラログを切断することなく、ＦＡＤ２Ａ、ＦＡＤ２Ａ’、ＦＡＤ
２Ｃ、ＦＡＤ２Ｃ’およびこれらの組み合わせにおける二本鎖切断を結合および誘導する
よう設計された特定のＺＦＮのインビトロおよびインビボでの有効性および特異性の証明
が記載される。いくつかの実施形態では、宿主の農学的性能に及ぼす有害な影響が最小限
でありながら、その後宿主中で発現される対象となる核酸の部位特異的組込みを行うため
に、特定のＦＡＤ２座が前記ポリペプチドのいずれかと共に使用され得る。
【００１５】
特定の態様では、本明細書において、ＦＡＤ２遺伝子に特異的に結合するＤＮＡ結合ド
メインを含むポリペプチドが記載される。いくつかの実施形態では、このようなポリペプ
チドが、標的化二本鎖切断を誘導し得る、および／または切断部位での対象となる核酸の
組換えを促進し得るように、ヌクレアーゼ（切断）ドメインまたはハーフドメイン（例え
ば、ＺＦＮ、リコンビナーゼ、トランスポサーゼ、または修飾ＤＮＡ結合ドメイン、ＴＡ
Ｌドメイン、ＴＡＬＥＮ、ＲＮＡガイド化ＣＲＩＳＰＲ−Ｃａｓ９を含むホーミングエン
ドヌクレアーゼを含むホーミングエンドヌクレアーゼ）、ならびに／あるいはリガーゼド
メインを含んでもよい。特定の実施形態では、ＦＡＤ２座を標的化するＤＮＡ結合ドメイ
ンがＤＮＡ切断機能ドメインであってもよい。いくつかの実施形態では、外因性核酸を、
１つまたはそれ以上のＦＡＤ２座で宿主生物（例えば、植物または動物種）のゲノムに導
入するために前記ポリペプチドが使用され得る。特定の実施形態では、ＤＮＡ結合ドメイ
ンが、１つまたはそれ以上のジンクフィンガー（例えば、２、３、４、５、６、７、８、
９もしくはそれ以上のジンクフィンガー）を含み、ＦＡＤ２遺伝子中の任意の配列に結合
するよう操作され得る（自然には起こらない）ジンクフィンガータンパク質を含む。本明
細書に記載されるジンクフィンガータンパク質のいずれも、標的遺伝子のコード配列中ま
たは隣接配列（例えば、プロモーターもしくは他の発現要素）中の標的部位に結合し得る
。特定の実施形態では、ジンクフィンガータンパク質が、例えば、表５に示されるように
、ＦＡＤ２遺伝子中の標的部位に結合する。代表的なＦＡＤ２結合ジンクフィンガーの認
識ヘリックス領域が表４に示される。ジンクフィンガータンパク質の構成ジンクフィンガ
ー結合ドメインの１つまたはそれ以上は、標準（Ｃ２Ｈ２）ジンクフィンガーまたは非標
準（例えば、Ｃ３Ｈ）ジンクフィンガー（例えば、Ｎ末端および／またはＣ末端ジンクフ
ィンガーが非標準フィンガーであり得る）であり得る。
【００１６】
また、本明細書においては、ＦＡＤ２遺伝子を破壊または編集する方法も記載される。
さらに、本明細書においては、本発明の実施形態による方法によって産生された遺伝子組
換え宿主生物（例えば、トランスジェニック植物）が記載される。特定の例では、本発明
の実施形態による方法によって産生されたトランスジェニック生物が、限定されないが、
藻類、真菌類、単子葉植物、双子葉植物等であり得る。
【００１７】
本明細書に開示されるＦＡＤ２遺伝子は、１つまたはそれ以上のＦＡＤ２遺伝子を有す
る任意の植物、藻類または真菌で見られるものを含み得る。
【００１８】
前記および他の特徴は、添付の図面を参照して進むいくつかの実施形態の以下の詳細な
説明からより明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】パネルＡ〜ＥはＡｌｉｇｎＸ（登録商標）を用いて作成されたＦＡＤ２遺伝子配列（配列番号５〜８）の配列アラインメントを示す。
【図１Ｂ】パネルＡ〜ＥはＡｌｉｇｎＸ（登録商標）を用いて作成されたＦＡＤ２遺伝子配列（配列番号５〜８）の配列アラインメントを示す。
【図１Ｃ】パネルＡ〜ＥはＡｌｉｇｎＸ（登録商標）を用いて作成されたＦＡＤ２遺伝子配列（配列番号５〜８）の配列アラインメントを示す。
【図１Ｄ】パネルＡ〜ＥはＡｌｉｇｎＸ（登録商標）を用いて作成されたＦＡＤ２遺伝子配列（配列番号５〜８）の配列アラインメントを示す。
【図１Ｅ】パネルＡ〜ＥはＡｌｉｇｎＸ（登録商標）を用いて作成されたＦＡＤ２遺伝子配列（配列番号５〜８）の配列アラインメントを示す。
【図２】隣接結合距離に基づいてＪａｌｖｉｅｗ  ｖ２．３を用いて作成されたＦＡＤ２遺伝子配列の系統樹を示す概略図である。
【図３】代表的なジンクフィンガーヌクレアーゼ発現カセットであるｐＤＡＢ１０４０１０のプラスミドマップを示す。この構築物のレイアウトは、ジンクフィンガードメイン２４８２８および２４８２９が上記の代替ジンクフィンガードメインと交換された他のＺＦＮ発現カセットに類似であった。
【図４】標的ＺＦＮ部位における欠失を有する１０，０００配列解読当たりの配列解読数を示す例示の複数折れ線グラフである。グラフ上のＸ軸は欠失した塩基数を表し、Ｙ軸は配列解読数を表し、Ｚ軸はグラフの右に記載されるように色分けされたサンプル識別を示す。４つの遺伝子ファミリーメンバーで３つの標的ＺＦＮ部位であるＡ、ＢおよびＣを含むＦＡＤ２遺伝子ファミリーの１座についての具体例が示されており、２つのコントロールトランスフェクションがコントロールサンプルＡおよびＢとして評価される。上から順に列挙されている系列（凡例の一番上のＡ−コントロール＿ＦＡＤＡ’から凡例の一番下のＣ＿サンプル＿ＦＡＤ２Ｃ）が、ラベル付きＸ軸の最も近く（Ａ＿コントロール＿ＦＡＤＡ’）からラベル付きＸ軸から最も遠く（Ｃ＿サンプル＿ＦＡＤ２Ｃ）までグラフ上に示されている。
【図５】パネルＡおよびＢはＦＡＤ２遺伝子のＺＦＮ標的化を示す。図５ＡはＦＡＤ２遺伝子ファミリーのＺＦＮ標的化４座からのデータを示すグラフである。座は２つのＺＦＮ部位および２つの必須コントロールトランスフェクションを含む。図５ＢはＺＦＮ標的部位を囲む特異的配列構成（配列番号４７１〜４８０）を示し、Ｃ、ＴおよびＧのトリヌクレオチド反復を含むＦＡＤ２ＡおよびＣを同定し、ＦＡＤ２ＡおよびＣ座のシーケンシングを通して単一塩基欠失の観察される増加をもたらす。
【図６】ｐＤＡＳ０００１３０のプラスミドマップを示す。
【図７】ｐＤＡＳ００００３１のプラスミドマップを示す。
【図８】導入遺伝子コピー数推定アッセイのための導入遺伝子標的プライマーおよびプローブの結合部位を示す概略図である。
【図９】ＦＡＤ２Ａ  ＺＦＮ  ＤＮＡ認識ドメイン（ｂｃ１２０７５＿Ｆａｄ２ａ−ｒ２７２ａ２およびｂｃ１２０７５＿Ｆａｄ２ａ−２７８ａ２）、ならびにＺＦＮ特異的プライマー（ＦＡＤ２Ａ．ＵｎＥ．Ｆ１およびＦＡＤ２Ａ．ＵｎＥ．Ｒ１）および内因性プライマー（ＦＡＤ２Ａ／２Ｃ．ＲＢ．ＵｎＥ．Ｆ１およびＦＡＤ２Ａ／２Ｃ．ＲＢ．ＵｎＥ．Ｒ１）の結合部位を示すＳｅｑｕｅｎｃｈｅｒファイルを示す。
【図１０】完全ＨＤＲを介したＦＡＤ２Ａにおける導入遺伝子組込みの検出に使用される内因性および導入遺伝子標的プライマーの結合部位を示す概略図を示す。
【図１１】Ｋｐｎ１制限エンドヌクレアーゼ部位が完全編集ＦＡＤ２Ａ座で生じるところ、ならびにＦＡＤ２ａ  ５’、ｈｐｈおよびＦＡＤ２Ａ  ３’サザンプローブが結合するところを示す概略図である。
【図１２】Ｋｐｎ１断片、ＦＡＤ２Ａ  ５’、ｈｐｈ、ＦＡＤ２Ａ  ３’プローブの位置およびサイズ、ならびにＨＤＲを介したＦＡＤ２Ａ座におけるＥＴＩＰの組込みを有する植物についてのサザン解析の期待される結果を示す。
【図１３】コピー数推定ｑＰＣＲからの代表的なデータ出力を示す。左側の柱は、単一ランダム導入遺伝子インサートを含む公知のＴ０トランスジェニック植物から得られたデータを表し、全ての他のサンプルが「正規化される」キャリブレーターサンプルとして使用される。右側の柱は、５個の導入遺伝子組込みを含む公知のＴ０トランスジェニック植物である。サザン解析を用いて両植物についてのインサートコピー数が決定された。残りの柱は、推定トランスジェニック植物についてのコピー数推定値を提供する。柱は、１コピーコントロール、３１０４２０、３１１８１９、３１１８２１、３１１８２２、３１１８２３、３１１８２４、３１１８２７、３１２５２４、３１２５２５、３１２５２６、３１２５２７、３１２５２９、３１２５３０、３１２５３２、３１３８１０、３１３８１１、３１３９０５、３１３９４１、３１３９４２、３１３９４４および５コピーコントロールとして標識される。各トランスジェニック植物についての推定コピー数を決定するために柱が使用され得る。コピー数を推定するためのソフトウェアを使用すると、野生型植物、非形質転換コントロール植物、およびプラスミドのみのコントロールは、ｈｐｈとＨＭＧ  Ｉ／Ｙ標的の両方についてＣｑを有さないので、コピー数をもたらさない。
【図１４】ｐＤＡＳ０００１２９のプラスミドマップを示す。
【図１５】ｐＤＡＳ０００１２９のＦＡＤ２Ａ座への組込みについての概略図を示す。
【図１６】ｐＤＡＳ００００９７のプラスミドマップを示す。
【図１７】ｐＤＡＳ０００３８９のプラスミドマップを示す。
【図１８】ｐＤＡＳ０００３９１のプラスミドマップを示す。
【図１９】ｐＤＡＳ０００３９２のプラスミドマップを示す。
【図２０】ｐＤＡＳ０００３９３のプラスミドマップを示す。
【図２１】ｐＤＡＳ０００３９４のプラスミドマップを示す。
【図２２】ｐＤＡＳ０００３９５のプラスミドマップを示す。
【図２３】ｐＤＡＳ０００３９６のプラスミドマップを示す。
【図２４】ｐＤＡＳ０００３９７のプラスミドマップを示す。
【００２０】
配列
核酸配列は、米国特許法施行規則第１．８２２条に定義されるヌクレオチド塩基につい
ての標準的な文字略語を用いて示される。１本鎖のみの各核酸配列が示されるが、示され
る鎖への任意の言及により、相補鎖が含まれると理解される。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
Ｉ．いくつかの実施形態の概要
本発明の実施形態は、組み込まれた核酸によって影響を及ぼされるものを超えて宿主の
他の表現型に大いに悪影響を及ぼすことのない、外因性核酸（例えば、導入遺伝子）の宿
主ゲノムへの標的化組込みのための手法を確立する。単一の宿主ゲノム中の複数の核酸を
「スタッキングする」ために、いくつかの実施形態が使用され得る。このような手法は、
４つの相互接続技術の開発および配置を要する：特異的ゲノムＤＮＡ位置への二本鎖切断
の導入を可能にする標的化技術（例えば、Puchta et al.(1993) Nucleic Acids Res.21:5
034-40；Siebert and Puchta (2002) Plant Cell 14:1121-31；D'Halluin et al.(2008) 
Plant Biotechnol.J.6(1):93-102；Cai et al.(2009) Plant Mol.Biol.69(6):699-709；S
hukla et al.(2009) Nature 459(7245):437-41)；Shan et al.(2103) Nature Biotechnol
.31:686-680；Le et al.(2013) Nature Biotechnol 31: 688-691；Nekrasov et al.(2013
) Nature Biotechnol.31:691-693、Ainely et al.(2013) Plant Biotechnol.J.(On Line 
19 Aug)参照）；最適化外因性（ドナー）核酸の送達を可能にする送達技術（Bibikova et
al.(2003) Science 300(5620):764）；標的化ドナーＤＮＡ組込みのためにＨＤＲまたは
ＮＨＥＪ頻度を増加させるための、（相同組換えまたはＮＨＥＪ経路のいずれかに位置す
る）宿主遺伝子の修飾を伴う組込み技術；標的化組込みイベントを富化し特徴付けるため
の分析ツール；および遺伝的に十分定義されかつ形質転換された宿主生物に大いに悪影響
を及ぼすことなく世代にわたる安定な遺伝子発現を支持する特異的な所望の宿主ゲノム位
置（「性能座」）。また、米国特許出願公開第２００３０２３２４１０号明細書；第２０
０５０２０８４８９号明細書；第２００５００２６１５７号明細書；第２００５００６４
４７４号明細書；第２００６０１８８９８７号明細書；第２００９０２６３９００号明細
書；第２００９０１１７６１７号明細書；第２０１０００４７８０５号明細書；第２０１
１０２０７２２１号明細書；第２０１１０３０１０７３号明細書；第２０１１０８９７７
５号明細書；第２０１１０２３９３１５号明細書；第２０１１０１４５９４０号明細書；
第２００８０１８２３３２号明細書；第２００９０２０５０８３号明細書；第２０１００
１９９３８９号明細書；第２０１１０１６７５２１号明細書も参照されたい。例えば、植
物では、性能座は、座で導入遺伝子が組み込まれたトランスジェニック植物の農学的また
は品質特性に対する負の影響が無視できるまたは存在しない座である。
【００２２】
本明細書に記載される実施形態は、植物ＦＡＤ２遺伝子が外因性核酸（例えば、遺伝子
；非コードＤＮＡ配列、例えば、操作されたランディングパッド（ＥＬＰ）（米国特許出
願第１２／０１１，７３５号明細書）および操作された導入遺伝子挿入プラットホーム（
ＥＴＩＰ）（係属中の米国特許出願第６１／６９７８８２号明細書）；および植物形質転
換ユニット）の標的化組込みのための性能座であるという予期しない知見を利用する。植
物におけるＦＡＤ２座の遍在性の性質、ならびにアブラナ、トウモロコシ、ヒマワリ、コ
ムギ、ワタおよび大豆におけるＦＡＤ２の変化またはノックアウトが農学的または品質の
不利益を有さないという証拠は、ＦＡＤ２座を商業的に関連する植物種にわたる広範なク
ラスの性能座と証明する。
【００２３】
いくつかの実施形態は、例えば、標的部位特異的ＤＮＡ認識および切断タンパク質の送
達および発現から生じる、ＦＡＤ２座における部位特異的二本鎖ＤＮＡ切断を利用する。
具体的な例では、このようなＦＡＤ２特異的ＤＮＡ認識および切断タンパク質が、例えば
、限定されないが、ＺＦＮ；ＴＡＬＥＮ；ＲＮＡガイド化ＣＲＩＳＰＲ−Ｃａｓ９、リコ
ンビナーゼ（例えば、Ｃｒｅ、Ｈｉｎ、ＲｅｃＡ、ＴｒｅおよびＦＬＰリコンビナーゼ）
；メガヌクレアーゼ、および前記のいずれかまたはその同等物に由来する操作タンパク質
であり得る。切断は、特異的切断を導くよう操作されたｃｒＲＮＡ／ｔｒａｃｒ  ＲＮＡ
（「単一ガイドＲＮＡ」）を用いるＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓシステムを用いても行われ得る
。いくつかの実施形態では、このような二本鎖切断が、例えば、相同組換え修復（ＨＤＲ
）または非相同末端結合（ＮＨＥＪ）によって、ＦＡＤ２性能座中の切断部位でのドナー
核酸の組込みを介して修復され得る。
【００２４】
本開示は、例えば、アブラナ（セイヨウアブラナ）のＦＡＤ２Ａ、２Ａ’、２Ｃまたは
２Ｃ’座、およびＦＡＤ２Ａ、２Ａ’、２Ｃまたは２Ｃ’座において外因性核酸を組み込
むために利用され得る対応するＦＡＤ２特異的ＺＦＮを記載することによって、性能座と
してのＦＡＤ２座の有用性を示す。
【００２５】
本発明の実施形態は、当分野における多くの未解決の課題に対処する。例えば、本明細
書に記載される標的化組込み手法の選択性は、不必要な遺伝子導入イベントの排除に要求
される度重なる野外試験の必要性を低減または排除することができる（この試験は関与す
る資源およびこの区域における負担となる規制要求のために高価である）。さらに、本明
細書に記載される標的化ＤＮＡ組込み手法は、導入遺伝子スタッキングのプロセスにおい
て特に有益となり得る。
【００２６】
いくつかの実施形態では、対象となる核酸を直接標的化するために内因性ＦＡＤ２座に
おける野生のヌクレオチド配列が使用され得るが、対象となるさらなる核酸分子の宿主へ
の組込みが促進されるように、核酸が最初に宿主の少なくとも１つのＦＡＤ２座に標的化
され得る。他の例では、ＤＮＡ認識部位（例えば、ジンクフィンガー認識部位）に隣接す
る宿主生物の野生の配列（例えば、本質的にランダムに産生された核酸配列）と相同でな
いヌクレオチド配列が利用され得る。
【００２７】
ＩＩ．用語
特許請求の範囲を含む本出願で使用される場合、例えば、「ａ」、「ａｎ」および「ｔ
ｈｅ」という単数および単数形の用語は、別段の明確な指示がない限り、複数指示対象を
含む。したがって、例えば、「植物（plant）」、「植物（the plant）」または「植物（
a plant）」への言及は、複数の植物も指す。さらに、文脈に応じて、「植物（plant）」
という用語の使用は、その植物の遺伝的に類似または同一の子孫も指し得る。同様に、「
核酸」という用語は、核酸分子の多くのコピーを指し得る。同様に、「プローブ」という
用語は、多くの類似または同一のプローブ分子を指し得る。
【００２８】
数値範囲は、その範囲を定義する数を含み、定義される範囲内の各整数および非整数分
数を明示的に含む。別段の定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および
科学用語は、当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
【００２９】
本開示に記載される種々の実施形態の概観を容易にするために、具体的な用語の以下の
説明が提供される：
【００３０】
単離された：「単離された」生物学的成分（例えば、核酸またはタンパク質）は、該成
分の化学的または機能的変化をもたらしながら（例えば、核酸は、染色体で核酸と残りの
ＤＮＡを結合している化学結合を破壊することによって染色体から単離され得る）、該成
分が自然に生じる生物の細胞中の他の生物学的成分（例えば、他の染色体および染色体外
ＤＮＡおよびＲＮＡ、およびタンパク質）から実質的に分離されている、別に産生されて
いる、または精製されている。「単離された」核酸分子およびタンパク質は、標準的精製
法によって精製された核酸分子およびタンパク質を含む。この用語はまた、宿主細胞での
組換え発現によって調製された核酸およびタンパク質、ならびに化学的に合成された核酸
分子、タンパク質およびペプチドも包含する。
【００３１】
交雑：植物に関して本明細書で使用される場合、「交雑する」または「交雑した」とい
う用語は、子孫（例えば、細胞、種子および植物）を産生するための受粉を介した配偶子
の融合を指す。この用語は、性的交雑（すなわち、ある植物の別の植物による受粉）と自
殖（すなわち、例えば、同じ植物からの花粉および胚珠を用いた自家受粉）の両方を包含
する。
【００３２】
戻し交雑：核酸配列を植物に導入するために戻し交雑法が使用され得る。この技術は、
新しい形質を植物に導入するために数十年間広く使用されてきた。Jensen, N., Ed.Plant
Breeding Methodology, John Wiley & Sons, Inc., 1988。典型的な戻し交雑プロトコル
では、対象となる元の品種（反復親）が、移植するための対象となる核酸配列を保有する
第２の品種（非反復親）と交雑される。次いで、この交雑から得られた子孫が反復親と再
度交雑され、非反復親から移植された核酸配列に加えて、反復植物の所望の形態学的およ
び生理学的特性の本質的に全てが変換植物で取り戻された植物が得られるまでこのプロセ
スが繰り返される。
【００３３】
遺伝子移入：本明細書で使用される場合、「遺伝子移入」という用語は、特定の座にお
ける対立遺伝子（または外因性核酸を含む修飾対立遺伝子）の遺伝的背景への伝達を指す
。いくつかの実施形態では、座における特異的対立遺伝子の遺伝子移入が、同じ種の２つ
の親（親の少なくとも一方はそのゲノム中に特異的対立遺伝子型を有する）の間での性的
交雑を介して対立遺伝子を少なくとも１つの子孫に伝達することによって起こり得る。特
異的対立遺伝子を含む子孫が、所望の遺伝的背景を有する系統と繰り返し戻し交雑され得
る。特異的対立遺伝子型が遺伝的背景で固定された新しい品種を産生するために、戻し交
雑子孫が特異的対立遺伝子型について選択され得る。いくつかの実施形態では、特異的対
立遺伝子の遺伝子移入が、２つのドナーゲノム（例えば、融合プロトプラスト）（ドナー
ゲノムの少なくとも一方はそのゲノム中に特異的対立遺伝子型を有する）の間での組換え
によって起こり得る。遺伝子移入は、例えば、限定されないが、破壊または修飾対立遺伝
子；導入遺伝子；ＰＴＵ；およびＥＬＰであり得る特異的対立遺伝子型の伝達を伴い得る
。
【００３４】
生殖質：本明細書で使用される場合、「生殖質」という用語は、個々の植物、植物のグ
ループ（例えば、植物系統、品種および科）、および植物または植物のグループに由来す
るクローンのまたはこれらから得られる遺伝物質を指す。生殖質は生物もしくは細胞の一
部であり得る、またはこれは生物もしくは細胞とは別（例えば、単離されている）であり
得る。一般に、生殖質は、植物の遺伝的質の基礎である特定の分子構造を有する遺伝物質
を提供する。本明細書で使用される場合、「生殖質」は、特定の植物の細胞；種子；特定
の植物の組織（例えば、そこから新しい植物が栽培され得る組織）；および特定の植物の
種子以外の部分（例えば、葉、茎、花粉および細胞）を指す。本明細書で使用される場合
、「生殖質」という用語は「遺伝物質」と同義であり、そこから植物が繁殖され得る種子
（または他の植物材料）を指すために使用され得る。「生殖質バンク」は、そこから公知
の栽培品種が栽培され得る、およびそこから新しい栽培品種が産生され得る、異なる種子
または他の遺伝物質（各遺伝子型が独自に同定されている）の組織的収集物を指し得る。
【００３５】
遺伝子：本明細書で使用される場合、「遺伝子」（または「遺伝要素」）という用語は
、機能的重要性を有する遺伝的ゲノムＤＮＡ配列を指し得る。遺伝子は野生の核酸であっ
ても、ゲノムに組み込まれた核酸であってもよい。「遺伝子」という用語は、例えば、限
定されないが、遺伝的ゲノムＤＮＡ配列によってコードされているｃＤＮＡおよび／また
はｍＲＮＡを指すためにも使用され得る。
【００３６】
核酸分子：本明細書で使用される場合、「核酸分子」という用語は、ヌクレオチド（す
なわち、リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチドおよび／または前記のいずれかの
修飾型）のポリマー型を指し得る。本明細書で使用される「核酸分子」は、「核酸」およ
び「ポリヌクレオチド」と同義である。この用語は、ＲＮＡ、ｃＤＮＡ、ゲノムＤＮＡな
らびにこれらの合成型および混合ポリマーのセンス鎖とアンチセンス鎖の両方を含む。こ
の用語は、一本鎖、二本鎖、部分的二重鎖、三重鎖、ヘアピン、円形および南京錠構造を
含む任意の形態的構造を含む。核酸分子は、天然ヌクレオチドおよび修飾ヌクレオチドの
いずれかまたは両方を含むことができる。このようなヌクレオチドは、天然および／また
は非天然ヌクレオチド結合によって結合され得る。
【００３７】
核酸分子は、当業者によって容易に認識されるように、化学的もしくは生化学的に修飾
されていてもよく、または誘導体化ヌクレオチド塩基を含んでいてもよい。このような修
飾は、例えば、限定されないが、ラベル；メチル化；類似体による天然ヌクレオチドの１
つまたはそれ以上の置換；およびヌクレオチド間修飾（例えば、無電荷結合、例えば、メ
チルホスホネート、ホスホトリエステル、ホスホロアミデートおよびカルバメート；荷電
結合、例えば、ホスホロチオエートおよびホスホロジチオエート；ペンダント部分、例え
ば、ペプチド；インターカレーター、例えば、アクリジンおよびソラレン；キレート剤；
アルキル化剤；および修飾結合、例えば、αアノマー核酸）を含む。
【００３８】
外因性：「外因性」分子は、ポリヌクレオチドについてはヌクレオチド配列および／ま
たはゲノム位置（すなわち、座）に関して（およびポリペプチドについてはアミノ酸配列
および／または細胞局在に関して）、特定の系（例えば、生殖質、品種、エリート品種お
よび／または植物）に生まれつき備わっていない分子である。実施形態では、外因性また
は異種性のポリヌクレオチドまたはポリペプチドが、生物系（例えば、植物細胞、植物遺
伝子、特定の植物種もしくは品種、および／または植物染色体）に人工的に供給されてお
り、かつ特定の生物系に生まれつき備わっていない分子であり得る。したがって、「外因
性」としての核酸の指定は、その核酸が天然源以外の源に由来することを示す、またはそ
の核酸が非天然構造、遺伝子位置もしくは要素の配列を有することを示し得る。
【００３９】
対照的に、例えば、「野生の」または「内因性」核酸は、染色体またはその核酸が天然
で通常見られる他の遺伝物質中に通常存在するもの以外の核酸要素を含まない核酸（例え
ば、遺伝子）である。内因性遺伝子転写産物は、その天然の染色体座でヌクレオチド配列
によってコードされ、細胞に人工的に供給されていない。
【００４０】
作動可能に連結された：第１の核酸配列が第２の核酸配列と機能的関係にある場合、第
１の核酸配列は第２の核酸配列と作動可能に連結されている。例えば、プロモーターがコ
ード配列の転写または発現に影響を及ぼす場合、プロモーターはコード配列と作動可能に
連結されている。組換え的に産生されると、作動可能に連結された核酸配列は一般的に隣
接しており、必要な場合には同じリーディングフレーム中の２つのタンパク質コード領域
を連結する。しかしながら、要素は作動可能に連結されるために隣接している必要はない
。
【００４１】
プロモーター：プロモーターは、一般的に核酸の転写を増強する核酸の（５’領域に向
かって）上流に位置するＤＮＡの領域である。プロモーターは、作動可能に連結されてい
る核酸の適当な活性化または抑制を可能にする。プロモーターは、転写因子によって認識
される特異的配列を含む。これらの因子がプロモーターＤＮＡ配列に結合し、ＲＮＡポリ
メラーゼ、すなわち核酸のコード領域からＲＮＡを合成する酵素の動員をもたらす。形質
転換された：ベクターが核酸分子を細胞中に移す場合、ベクターは細胞を「形質転換する
」または「形質導入する」。核酸分子が、核酸分子の細胞ゲノムへの組込みまたはエピソ
ーム複製によって、細胞により安定的に複製されるようになると、細胞は核酸分子により
「形質転換されている」。本明細書で使用される場合、「形質転換」という用語は、核酸
分子が細胞に導入され得る全ての技術を包含する。例は、限定されないが、ウイルスベク
ターを用いたトランスフェクション；プラスミドベクターを用いた形質転換；エレクトロ
ポレーション（Fromm et al.(1986) Nature 319:791-3）；リポフェクション（Felgner e
t al.(1987) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:7413-7）；マイクロインジェクション（Muelle
r et al.(1978) Cell 15:579-85）；アグロバクテリウム媒介移入（Fraley et al.(1983)
Proc.Natl.Acad.Sci.USA 80:4803-7）；直接ＤＮＡ取り込み；および微粒子銃（Klein e
t al.(1987) Nature 327:70）を含む。
【００４２】
導入された：本明細書で使用される場合、「導入された」という用語は、外因性核酸の
細胞への転位に言及する場合には、当分野で利用可能な任意の方法論を用いた核酸の細胞
への組込みを指す。この用語は、例えば、限定されないが、トランスフェクション；形質
転換；および形質導入を含む核酸導入法を包含する。
【００４３】
導入遺伝子：本明細書で使用される場合、「導入遺伝子」という用語は、対象となる外
因性核酸コード配列を指す。例えば、導入遺伝子は産業的もしくは薬学的に有用な化合物
、または望ましい農業的形質（例えば、除草剤耐性もしくは有害生物耐性）に寄与する発
現産物をコードし得る。さらなる例では、導入遺伝子がアンチセンス核酸であってもよく
、アンチセンス核酸の発現は標的核酸配列の発現を阻害する。導入遺伝子は、導入遺伝子
と作動可能に連結された調節配列（例えば、プロモーター）を含み得る。いくつかの実施
形態では、ＦＡＤ２座において部位特異的標的化によって導入される対象となる核酸分子
が導入遺伝子である。しかしながら、他の実施形態では、対象となる核酸分子がＰＴＵ、
ＥＬＰ、ＥＴＩＰまたは内因性核酸配列（例えば、内因性核酸配列の追加の外因性ゲノム
コピーが望まれる場合）であり得る。
【００４４】
要素は、構造ＲＮＡ、例えばｓｈＲＮＡをコードするＤＮＡも含むことができる。この
ようなＲＮＡは、限定されないが、ポスティングに影響を及ぼすまたは除草剤耐性を与え
ることを含む外因性または内因性遺伝子を修飾することができる。
【００４５】
組換え：本明細書で使用される場合、「組換え」という用語は、ヒトの介入によって変
えられた材料（例えば、核酸、遺伝子、ポリヌクレオチドおよび／またはポリペプチド）
を指す。例えば、組換え分子の一部または要素の配列は野生の配列でなくてもよく、およ
び／または組換え分子の一次配列は、例えば、その発現および／または活性を最適化する
ためにその野生の配列から変更されていてもよい。自然の環境または状態で組換え材料を
産生するまたはそこから取り出すために材料が変化され得る。一例として、オープンリー
ディングフレームのヌクレオチド配列がその自然の状況から取り出され、人工核酸分子（
例えば、ベクター）にクローニングされた場合、核酸のオープンリーディングフレームは
組換えである。組換え分子（例えば、組換え核酸）を産生するためのプロトコルおよび試
薬は、当分野で一般的であり、その使用は日常的である。「組換え」という用語はまた、
本明細書において、組換え材料を含む細胞または生物（例えば、組換え核酸を含む植物お
よび／または植物細胞）も指し得る。いくつかの例では、組換え生物がトランスジェニッ
ク生物である。
【００４６】
ベクター：本明細書で使用される場合、「ベクター」という用語は、少なくとも１つの
核酸セグメントを細胞に移入することができるポリヌクレオチドまたは他の分子を指す。
ベクターは場合により、ベクター維持を媒介するおよび／またはその意図した使用を可能
にする成分／要素（例えば、複製に必要な配列、薬剤もしくは抗生物質耐性を与える遺伝
子、マルチクローニングサイト、および／またはクローニングされた遺伝子の発現を可能
にする作動可能に連結されたプロモーター／エンハンサー要素）を含んでもよい。ベクタ
ーは、例えば、プラスミド、バクテリオファージ、または植物もしくは動物ウイルスに由
来し得る。「クローニングベクター」、「シャトルベクター」または「サブクローニング
ベクター」は、一般的にクローニングまたはサブクローニング工程を促進するための作動
可能に連結された要素を含む（例えば、マルチクローニングサイトは複数の制限エンドヌ
クレアーゼ部位を含む）。
【００４７】
発現ベクター：本明細書で使用される「発現ベクター」という用語は、特定の宿主生物
においてコード配列の発現を促進することができる作動可能に連結されたポリヌクレオチ
ド配列を含むベクターを指す。例えば、細菌発現ベクターは、細菌においてコード配列の
発現を促進することができる。同様に、植物発現ベクターは、植物細胞においてコード配
列の発現を促進することができる。原核生物において発現を促進するポリヌクレオチド配
列は、例えば、限定されないが、プロモーター；オペレーター；およびリボソーム結合部
位を含み得る。真核生物発現ベクター（例えば、植物発現ベクター）は、例えば、原核生
物発現ベクターで使用されるものとは一般的に異なるプロモーター；エンハンサー；終止
シグナル；およびポリアデニル化シグナル（および他の配列）を含み得る。
【００４８】
配列同一性：２つの核酸またはポリペプチド配列の文脈において本明細書で使用される
「配列同一性」または「同一性」という用語は、指定された比較窓にわたって最大の対応
で整列された場合に、同じである２つの配列中の残基を指す。配列同一性の値は、比較窓
にわたって２つの最適整列配列（例えば、核酸配列およびアミノ酸配列）を比較すること
によって決定され得、比較窓中の配列の一部は２つの配列の最適整列のための（付加も欠
失も含まない）基準配列と比べて付加または欠失（すなわち、ギャップ）を含んでもよい
。配列同一性は、同一ヌクレオチドまたはアミノ酸残基が両配列中で生じる位置の数を決
定して一致した位置の数を得て、一致した位置の数を比較窓中の位置の総数で割り、その
結果に１００を掛けて配列同一性の百分率を得ることによって百分率として計算される。
【００４９】
比較のために配列を整列させる方法は当分野で周知である。種々のプログラムおよびア
ラインメントアルゴリズムが、例えば、Smith and Waterman (1981) Adv.Appl.Math.2:48
2；Needleman and Wunsch (1970) J.Mol.Biol.48:443；Pearson and Lipman (1988) Proc
.Natl.Acad.Sci.U.S.A.85:2444；Higgins and Sharp (1988) Gene 73:237-44；Higgins a
nd Sharp (1989) CABIOS 5:151-3；Corpet et al.(1988) Nucleic Acids Res.16:10881-9
0；Huang et al.(1992) Comp.Appl.Biosci.8:155-65；Pearson et al.(1994) Methods Mo
l.Biol.24:307-31；Tatiana et al.(1999) FEMS Microbiol.Lett.174:247-50に記載され
ている。配列アラインメント法および相同性計算の詳細な検討は、Altschul et al.(1990
) J.Mol.Biol.215:403-10に見出され得る。
【００５０】
国立生物工学情報センター（ＮＣＢＩ）Ｂａｓｉｃ  Ｌｏｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ
Ｓｅａｒｃｈ  Ｔｏｏｌ（ＢＬＡＳＴ（商標）； Altschul et al.(1990)）が配列を整
列させるために使用され得、これはいくつかの配列解析プログラムに関連して使用するた
めに、国立生物工学情報センター（Ｂｅｔｈｅｓｄａ、ＭＤ）を含むいくつかの供給源か
ら、およびインターネット上で入手可能である。どのようにこのプログラムを用いて配列
同一性を決定するかについての説明は、ＢＬＡＳＴ（商標）についての「ヘルプ」の項目
でインターネット上で入手可能である。核酸配列を比較するために、デフォルトパラメー
タを用いて、ＢＬＡＳＴ（商標）（Ｂｌａｓｔｎ）プログラムの「Ｂｌａｓｔ２配列」機
能が使用され得る。基準配列との類似性が大きい核酸配列は、この方法で評価されると、
同一性百分率の増加を示すだろう。
【００５１】
本明細書で使用される場合、「実質的に同一の」という用語は、８０％超同一であるヌ
クレオチド配列を指し得る。例えば、実質的に同一のヌクレオチド配列は、基準配列と少
なくとも８５％；少なくとも８６％；少なくとも８７％；少なくとも８８％；少なくとも
８９％；少なくとも９０％；少なくとも９１％；少なくとも９２％；少なくとも９３％；
少なくとも９４％；少なくとも９５％；少なくとも９６％；少なくとも９７％；少なくと
も９８％；少なくとも９９％；または少なくとも９９．５％同一であり得る。
【００５２】
座：本明細書で使用される場合、「座」という用語は、測定可能な特性（例えば、形質
）に対応するゲノム上の位置を指す。いくつかの実施形態では、特に対象となる座がＦＡ
Ｄ２遺伝子のゲノム位置であり、この遺伝子の破壊は野生型遺伝子から転写されたｍＲＮ
Ａの発現を減少させるまたは排除する。座は、サザンハイブリダイゼーションまたはＰＣ
Ｒ中に座中に含まれる特有のヌクレオチド配列にハイブリダイズするプローブによって定
義され得る。
【００５３】
マーカー：本明細書で使用される場合、「マーカー」は特定の対立遺伝子を有するおよ
び／または特定の形質もしくは表現型を示すと見られる植物を同定するために使用され得
る遺伝子またはヌクレオチド配列を指す。マーカーは、所与のゲノム座で変異として記載
され得る。遺伝子マーカーは、短ＤＮＡ配列、例えば、単一塩基対変化（一塩基多型、す
なわち「ＳＮＰ」）を囲む配列、または長配列、例えば、ミニサテライト／単純反復配列
（「ＳＳＲ」）であり得る。「マーカー対立遺伝子」は、特定の植物中に存在するマーカ
ーのバージョンを指す。本明細書で使用されるマーカーという用語は、植物染色体ＤＮＡ
のクローン化セグメント（例えば、ＦＡＤ２座、あるいは修飾および／または破壊ＦＡＤ
２座を含むセグメント）を指し得、同様にあるいは、植物染色体ＤＮＡのクローン化セグ
メントに相補的なＤＮＡ分子を指し得る。当業者によって認識されるように、マーカーに
包含するための追加の隣接ヌクレオチド配列を得る工程がほとんど無限に反復され（染色
体の長さによってのみ限定される）、それによって染色体に沿って追加のマーカーが同定
され得る。上記の多様なマーカーのいずれかおよび全てが本発明のいくつかの実施形態で
使用され得る。
【００５４】
いくつかの実施形態では、生殖質中の（「標的」配列によって特徴付けられる）導入遺
伝子またはマーカーの存在は、核酸プローブ、例えば、オリゴヌクレオチドの使用を通し
て検出され得る。プローブはＤＮＡ分子またはＲＮＡ分子であり得る。オリゴヌクレオチ
ドプローブは、合成的にまたはクローニングによって調製され得る。適当なクローニング
ベクターは当業者に周知である。ＲＮＡプローブは当分野で公知の手段によって、例えば
、ＤＮＡ分子テンプレートを用いて合成され得る。
【００５５】
オリゴヌクレオチドプローブは標識されていても非標識であってもよい。例えば、限定
されないが、ニックトランスレーションによる放射標識；ランダムプライミング；および
末端デオキシトランスフェラーゼによるテーリング（使用されるヌクレオチドが、例えば
、放射性３２Ｐで標識される）を含む、核酸分子を標識するための多種多様な技術が存在
する。使用され得る他の標識は、例えば、限定されないが、発蛍光団；酵素；酵素基質；
酵素補因子；および酵素阻害剤を含む。あるいは、単独でまたは他の反応性薬剤と併せて
、検出可能なシグナルを提供する標識の使用は、受容体が結合するリガンドによって置き
換えられ得、ここでは受容体が（例えば、上に示される標識によって）標識されて、単独
でまたは他の試薬と併せて、検出可能なシグナルを提供する。例えば、Leary et al.(198
3) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 80:4045-9を参照されたい。
【００５６】
プローブは、検出される導入遺伝子またはマーカーの正確なコピーであり得る。プロー
ブはまた、検出される導入遺伝子またはマーカーを含む染色体ＤＮＡのクローン化セグメ
ントと実質的に同一のヌクレオチド配列を含む、またはこれからなる核酸分子であり得る
。プローブは、追加の核酸配列、例えば、プロモーター；転写シグナル；および／または
ベクター配列をさらに含んでもよい。
【００５７】
プローブは、ゲノムからの標的ヌクレオチド配列および追加の隣接ヌクレオチド配列の
全部または一部を含んでもよい。これは本明細書において「隣接プローブ」と呼ばれる。
追加の隣接ヌクレオチド配列は、染色体からの隣接ヌクレオチド配列が慣用的に理解され
るように元のマーカーの５’または３’側にあるかどうかに応じて、元の標的の「上流」
または「下流」と呼ばれる。プローブは元の標的のヌクレオチド配列と隣接しないヌクレ
オチド配列を含んでもよく、このプローブは本明細書において「非隣接プローブ」と呼ば
れる。非隣接プローブの配列は、非隣接プローブが元のマーカーまたは導入遺伝子と連結
するように、染色体上の元の標的の配列の十分近くに位置し得る。
【００５８】
いくつかの実施形態では、プローブが、検出される標的の正確なコピーに「特異的にハ
イブリダイズ可能」または「特異的に相補的」である核酸分子である。「特異的にハイブ
リダイズ可能」および「特異的に相補的」は、核酸分子と標的との間で安定かつ特異的な
結合が起こるのに十分な程度の相補性を示す用語である。核酸分子は、特異的にハイブリ
ダイズ可能となるためにその標的配列と１００％相補的である必要はない。特異的結合が
望まれる条件下、例えば、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で核酸と非
標的配列の非特異的結合を回避するのに十分な程度の相補性がある場合に、核酸分子は特
異的にハイブリダイズ可能である。
【００５９】
特定の程度のストリンジェンシーをもたらすハイブリダイゼーション条件は、選択する
ハイブリダイゼーション法の性質ならびにハイブリダイズしている核酸配列の組成および
長さに応じて変化するだろう。一般的に、洗浄時間もストリンジェンシーに影響を及ぼす
が、ハイブリダイゼーションの温度およびハイブリダイゼーションバッファのイオン強度
（特に、Ｎａ＋および／またはＭｇ＋＋濃度）がハイブリダイゼーションのストリンジェ
ンシーを決定するだろう。特定の程度のストリンジェンシーを達成するために要求される
ハイブリダイゼーション条件に関する計算は、当業者に公知であり、例えば、Sambrook e
t al.(ed.) Molecular Cloning:  A Laboratory Manual, 2nd ed., vol.1-3, Cold Sprin
g Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989, chapters 9 and 11；およ
びHames and Higgins (eds.) Nucleic Acid Hybridization, IRL Press, Oxford, 1985に
論じられている。核酸のハイブリダイゼーションに関するさらなる詳細な指示および手引
きは、例えば、Tijssen, 「Overview of principles of hybridization and the strateg
y of nucleic acid probe assays」 in Laboratory Techniques in Biochemistry and Mo
lecular Biology- Hybridization with Nucleic Acid Probes, Part I, Chapter 2, Else
vier, NY, 1993；およびAusubel et al., Eds., Current Protocols in Molecular Biolo
gy, Chapter 2, Greene Publishing and Wiley-Interscience, NY, 1995に見出され得る
。
【００６０】
本明細書で使用される場合、「ストリンジェントな条件」は、ハイブリダイゼーション
分子とＤＮＡ標的との間のミスマッチが２５％未満である場合にのみハイブリダイゼーシ
ョンが起こる条件を包含する。「ストリンジェントな条件」はさらなる特定のレベルのス
トリンジェンシーを含む。したがって、本明細書で使用される場合、「中等度ストリンジ
ェンシー」条件は、２５％超の配列ミスマッチを有する分子がハイブリダイズしない条件
であり；「中程度ストリンジェンシー」の条件は、１５％超のミスマッチを有する分子が
ハイブリダイズしない条件であり；また「高ストリンジェンシー」の条件は、１０％超の
ミスマッチを有する配列がハイブリダイズしない条件である。「極めて高ストリンジェン
シー」の条件は、６％超のミスマッチを有する配列がハイブリダイズしない条件である。
【００６１】
特定の実施形態では、ストリンジェントな条件が、６ｘ生理食塩水−クエン酸ナトリウ
ム（ＳＳＣ）バッファ、５ｘデンハルト液、０．５％ＳＤＳおよび１００μｇ断片化サケ
精巣ＤＮＡ中６５℃でのハイブリダイゼーション、引き続いて２ｘＳＳＣバッファおよび
０．５％ＳＤＳ、引き続いて１ｘＳＳＣバッファおよび０．５％ＳＤＳ、そして最後に０
．２ｘＳＳＣバッファおよび０．５％ＳＤＳ中６５℃での１５〜３０分の連続的洗浄であ
る。
【００６２】
連鎖（不）平衡：本明細書で使用される場合、「連鎖平衡」という用語は、マーカーお
よび第２の核酸（例えば、導入遺伝子、ＰＴＵおよび第２のマーカー）が独立に分離する
、すなわち、マーカーおよび第２の核酸が子孫間でランダムにソートする状態を指す。連
鎖平衡を示す核酸は（それらが同じ染色体上にあろうとなかろうと）連結していないとみ
なされる。本明細書で使用される場合、「連鎖不平衡」は、マーカーおよび第２の核酸が
ランダムでない様式で分離する；すなわち、核酸が５０％未満の組換え頻度を有する（し
たがって、定義によると、同じ連鎖群上で５０ｃＭ未満離れている）状態を指す。いくつ
かの例では、連鎖不平衡を示す核酸は連結しているとみなされる。
【００６３】
連結した、密に連結した、および極めて密に連結した：本明細書で使用される場合、マ
ーカーと第２の核酸（例えば、導入遺伝子、ＰＴＵおよび第２のマーカー）との間の連鎖
は、染色体上の核酸が次の世代の個体に一緒に伝えられる測定可能な確率を示す現象を指
し得る。したがって、あるマーカーと第２の核酸の連鎖は、組換え頻度として測定および
／または表現され得る。２つの核酸が互いに近いほど、この確率が「１」に近くなる。し
たがって、「連結した」という用語は、０．５より大きい確率（マーカー／遺伝子が異な
る染色体上に位置する場合、独立組み合わせから予測される）で、第２の核酸と一緒に伝
えられる１つまたはそれ以上の遺伝子またはマーカーを指し得る。遺伝子（例えば、導入
遺伝子）の存在が個体の表現型に寄与する場合、遺伝子に連結したマーカーは表現型に連
結していると言われ得る。したがって、「連結している」という用語は、マーカーと遺伝
子との間、またはマーカーと表現型との間の関係を指し得る。
【００６４】
相対的遺伝的距離（交差度数によって決定され、センチモルガン（ｃＭ）で測定される
）は、一般的に２つの連結したマーカーまたは遺伝子が染色体上で互いに離れている物理
的距離（塩基対で測定される）に比例する。１センチモルガンは、１％組換え頻度を示す
（すなわち、２つのマーカーの間で交差イベントが１００回の細胞分裂毎に１回起こる）
２つの遺伝子マーカーの間の距離として定義される。一般に、あるマーカーが別のマーカ
ーまたは遺伝子と近いほど（これらの間の距離が遺伝的距離に関して測定されようと、物
理的距離に関して測定されようと）、これらがより密に連結している。染色体距離は形質
間の組換えイベントの頻度にほぼ比例するので、組換え頻度と相関するおおよその物理的
距離が存在する。この相関は、主要な作物植物（Helentjaris and Burr (eds.) (1989) D
evelopment and Application of Molecular Markers to Problems in Plant Genetics. C
old Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY；Gresshoff (ed.) (1994) Pla
nt Genome Analysis. CRC Press, Boca Raton, FL；Lander et al.(1987) Genomics 1:17
4-81；Tanksley et al.(1988) 「Molecular mapping of plant chromosomes」 In Chromo
some Structure and Function. Gustafson and Appels (eds.) Plenum Press, NY, pp.15
7-73）および多くの他の生物にわたって一般的に知られているまたは容易に決定可能であ
る。例えば、１ｃＭは酵母では約２．５〜３．０ｋｂ、シロイヌナズナでは約１４０ｋｂ
、ヒマワリでは約４００ｋｂおよびユーカリでは約３５０ｋｂに相当する。
【００６５】
「連結している」という用語は、本明細書においては５０％未満（すなわち、５０ｃＭ
未満）の組換え頻度を示す１つまたはそれ以上の核酸を指し得る。例えば、「連結してい
る」核酸は、約４５％以下、約４０％以下、約３５％以下、約３０％以下、約２５％以下
、約２０％以下、約１５％以下、および約１０％以下の頻度で再結合し得る。前記組換え
頻度に対応する同じ染色体上の（異なる染色体上の核酸は連鎖平衡であると予想される）
このような核酸間の物理的距離は宿主ゲノムに依存し、上に示されているように容易に計
算され得る。
【００６６】
本明細書で使用される場合、「密に連結している」という用語は、約２０％以下（すな
わち、約２０ｃＭ以下）の組換え頻度を示す１つまたはそれ以上の核酸を指し得る。例え
ば、「密に連結している」核酸は、２２％以下、約１８％以下、約１６％以下、約１４％
以下、約１２％以下、約１０％以下、約８％以下、約６％以下、約４％以下、および約２
％以下の頻度で再結合し得る。
【００６７】
本明細書で使用される場合、「極めて密に連結している」という用語は、約１０％以下
（すなわち、約１０ｃＭ以下）の組換え頻度を示す１つまたはそれ以上の核酸を指し得る
。例えば、「極めて密に連結している」核酸は、１１％以下、約９％以下、約８％以下、
約７％以下、約６％以下、約５％以下、約４％以下、約３％以下、約２％以下、および約
１％以下の頻度で再結合し得る。
【００６８】
特定の核酸が特定の表現型に寄与するポリペプチドをコードする遺伝子に近いほど（遺
伝的距離に関して測定されようと、物理的距離に関して測定されようと）、特定の核酸は
表現型とより密に連結している。前記を考慮して、特定の遺伝子または表現型と連結して
いる核酸は、遺伝子または表現型と密に連結している核酸、および極めて密に連結してい
る核酸を含むと認識されるだろう。いくつかの実施形態では、特定の核酸がＦＡＤ２座（
例えば、修飾または破壊ＦＡＤ２座）に近いほど（遺伝的距離に関して測定されようと、
物理的距離に関して測定されようと）、特定の核酸はＦＡＤ２座において組み込まれてい
る外因性核酸によって与えられる任意の形質／表現型と（または非修飾座の場合、野生型
ＦＡＤ２表現型と）より密に連結している。したがって、組み込まれた外因性核酸を含む
ＦＡＤ２座と連結している、密に連結しているおよび／または極めて密に連結している遺
伝子マーカーは、組み込まれた核酸を含む生物（例えば、植物および植物品種）を同定す
る、組み込まれた核酸によって与えられる表現型を含む生物を同定する、ならびにこのよ
うな組み込まれた核酸および／または組み込まれた核酸によって与えられる表現型を他の
適合性生物中で繁殖させるためのＭＡＳプログラムで有用となり得る。
【００６９】
マーカー利用育種：本明細書で使用される場合、「マーカー利用育種」という用語は、
１つまたはそれ以上の形質（例えば、ポリジーン形質）のために直接植物を育種する手法
を指し得る。現在の実際問題として、植物育種家は、容易に検出可能な形質、例えば、花
の色、種皮の外観、または農業経済学的に望ましい形質に関連するアイソザイム変異形を
同定しようと試みている。その結果、植物育種家は、容易に検出可能な形質の分離に従う
ことによって、分離している育種集団の農学的形質に従う。しかしながら、対象となる形
質と、植物育種に使用するために利用可能な容易に検出可能な形質との間のこれらの連鎖
関係はほとんど存在しない。本発明のいくつかの実施形態では、マーカー利用育種が、対
象となる形質に寄与する外因性核酸が組み込まれたＦＡＤ２座に連結した１つまたはそれ
以上の遺伝子マーカー（例えば、ＳＮＰ、アイソザイムおよび／またはＳＳＲマーカー）
を同定する工程と、１つまたはそれ以上の遺伝子マーカーの分離に従うことによって分離
している育種集団の対象となる形質に従う工程とを含む。いくつかの例では、１つまたは
それ以上の遺伝子マーカーの分離が、１つまたはそれ以上の遺伝子マーカーの存在につい
て子孫植物からの遺伝子サンプルをアッセイすることによって、１つまたはそれ以上の遺
伝子マーカーのためのプローブを利用して決定され得る。マーカー利用育種は、植物品種
の改善のための時間および費用効率的なプロセスを提供する。
【００７０】
形質または表現型：「形質」および「表現型」という用語は本明細書において互換的に
使用される。本開示の目的のために、特に対象となる形質は、例えば、作物植物において
発現され得るような農業経済学的に重要な形質、および標的化組込みイベントからの導入
遺伝子発現産物の産生を含む。「分子表現型」という用語は、（１つまたはそれ以上の）
分子の集団のレベルで検出可能な表現型を指し得る。いくつかの例では、分子表現型は、
分子レベルでのみ検出可能であり得る。表現型の検出可能な分子は核酸（例えば、ゲノム
ＤＮＡもしくはＲＮＡ）；タンパク質；および／または代謝産物であり得る。例えば、分
子表現型は、（例えば、植物発育の特定の段階における、または環境条件もしくはストレ
スに応じた）１つまたはそれ以上の遺伝子産物についての発現プロファイルであり得る。
【００７１】
量的形質座位：遺伝子（相加、優先および上位）および環境の影響により絶えず変化す
る形質は一般的に「量的形質」と呼ばれる。量的形質は、表現型の連続分布をもたらす遺
伝子発現への環境的影響、および多遺伝子遺伝によってもたらされる複雑な分離パターン
の２つの因子に基づいて「質的」または「離散」形質から識別され得る。量的形質の発現
に関連するゲノムの１つまたはそれ以上の領域の同定が、このような領域を「量的形質座
位（「ＱＴＬ」）と定義する。
【００７２】
植物：本明細書で使用される場合、「植物」という用語は、全植物、植物に由来する細
胞もしくは組織培養物、および／または前記のいずれかの任意の部分を指し得る。したが
って、「植物」という用語は、例えば、限定されないが、全植物；植物成分および／また
は器官（例えば、葉、茎および根）；植物組織；種子；ならびに植物細胞を包含する。植
物細胞は、例えば、限定されないが、植物中および／または植物の細胞、植物から単離さ
れた細胞、ならびに植物から単離された細胞の培養を通して得られた細胞であり得る。
【００７３】
「トランスジェニック植物」は、その細胞の少なくとも１つの中に外因性ポリヌクレオ
チドを含む植物である。「トランスジェニック」という用語は、本明細書において、その
遺伝子型が外因性核酸の存在によって変えられた任意の細胞、細胞系、カルス、組織、植
物部位、または植物を指すために使用される。したがって、この用語は、外因性ポリヌク
レオチドを含むように最初に変えられたトランスジェニック生物および細胞、ならびに最
初のトランスジェニック生物または細胞の交雑または無性繁殖によって作成された生物お
よび細胞を包含する。本明細書で使用される「トランスジェニック」という用語は、従来
の植物育種法（例えば、非トランスジェニック生物のみの交雑）または天然のイベント（
例えば、ランダム多家受粉、非組換えウイルス感染、非組換え細菌形質転換、非組換え転
位および自然突然変異）によって導入されたゲノム（染色体または染色体外）変化を包含
しない。
【００７４】
植物「系統」、「品種」または「株」は、同じ血統を有する個々の植物の群である。あ
る系統の植物は、一般的にある程度近交系であり、一般的にほとんどの遺伝子座（例えば
、ＦＡＤ２座）でホモ接合性および同種である。「亜系統」は、同じ祖先に由来する他の
類似の近交系サブセットとは遺伝的に異なる共通の祖先からの子孫の近交系サブセットを
指し得る。いくつかの実施形態では、「亜系統」は、残りの分離座がほとんどまたは全て
の座にわたってホモ接合性となるまで、Ｆ３〜Ｆ５世代で選択される個々のトランスジェ
ニック植物からの種子を近親交配することによって産生され得る。
【００７５】
「結合タンパク質」は、別の分子に結合することができるタンパク質である。結合タン
パク質は、例えば、ＤＮＡ分子（ＤＮＡ結合タンパク質）、ＲＮＡ分子（ＲＮＡ結合タン
パク質）および／またはタンパク質分子（タンパク質結合タンパク質）に結合することが
できる。タンパク質結合タンパク質の場合、これは（ホモダイマー、ホモトリマー等を形
成するために）自身に結合することができる、および／または異なるタンパク質の１つま
たはそれ以上の分子に結合することができる。結合タンパク質は、２つ以上の型の結合活
性を有することができる。例えば、ジンクフィンガータンパク質は、ＤＮＡ結合、ＲＮＡ
結合およびタンパク質結合活性を有する。
【００７６】
「ジンクフィンガーＤＮＡ結合タンパク質」（または結合ドメイン）は、１つまたはそ
れ以上のジンクフィンガーを通して配列特異的様式でＤＮＡに結合するタンパク質または
大型タンパク質中のドメインであり、ジンクフィンガーはその構造が亜鉛イオンの配位を
通して安定化される結合ドメイン中のアミノ酸配列の領域である。ジンクフィンガーＤＮ
Ａ結合タンパク質という用語は通常、ジンクフィンガータンパク質またはＺＦＰと略され
る。
【００７７】
「ＴＡＬＥ  ＤＮＡ結合ドメイン」または「ＴＡＬＥ」は、１つまたはそれ以上のＴＡ
ＬＥ反復ドメイン／単位を含むポリペプチドである。反復ドメインは、ＴＡＬＥとその同
族の標的ＤＮＡ配列の結合に関与する。単一「反復単位」（「反復」とも呼ばれる）は、
典型的には長さ３３〜３５個のアミノ酸であり、天然のＴＡＬＥタンパク質中の他のＴＡ
ＬＥ反復配列と少なくともいくらかの配列相同性を示す。
【００７８】
ジンクフィンガーおよびＴＡＬＥ結合ドメインは、例えば、天然のジンクフィンガーま
たはＴＡＬＥタパク質の認識ヘリックス領域の操作（１つまたはそれ以上のアミノ酸を変
化させる）を通して、所定のヌクレオチド配列に結合するよう「操作」され得る。そのた
め、操作ＤＮＡ結合タンパク質（ジンクフィンガーまたはＴＡＬＥ）は、非天然タンパク
質である。ＤＮＡ結合タンパク質を操作する方法の非限定的例は、設計および選択である
。設計ＤＮＡ結合タンパク質は、その設計／組成が原則として合理的な基準から生じる、
天然で生じないタンパク質である。設計のための合理的な基準は、置換ルールならびに既
存のＺＦＰおよび／またはＴＡＬＥ設計の情報を記憶するデータベース中の情報を処理す
るための計算機化アルゴリズムの適用、ならびにデータの結合を含む。例えば、米国特許
第６，１４０，０８１号明細書；第６，４５３，２４２号明細書；および第６，５３４，
２６１号明細書；を参照されたい；また国際公開第９８／５３０５８号パンフレット；国
際公開第９８／５３０５９号パンフレット；国際公開第９８／５３０６０号パンフレット
；国際公開第０２／０１６５３６号パンフレットおよび国際公開第０３／０１６４９６号
パンフレットならびに米国特許出願公開第２０１１０３０１０７３号明細書を参照された
い。
【００７９】
「選択された」ジンクフィンガータンパク質またはＴＡＬＥは、その産生が経験的プロ
セス、例えば、ファージディスプレイ、相互作用トラップまたはハイブリッド選択から主
に生じる、天然で見られないタンパク質である。例えば、米国特許第５，７８９，５３８
号明細書；米国特許第５，９２５，５２３号明細書；米国特許第６，００７，９８８号明
細書；米国特許第６，０１３，４５３号明細書；米国特許第６，２００，７５９号明細書
；国際公開第９５／１９４３１号パンフレット；国際公開第９６／０６１６６号パンフレ
ット；国際公開第９８／５３０５７号パンフレット；国際公開第９８／５４３１１号パン
フレット；国際公開第００／２７８７８号パンフレット；国際公開第０１／６０９７０号
パンフレット；国際公開第 ０１／８８１９７号パンフレット；国際公開第０２／０９９
０８４号パンフレットおよび米国特許出願公開第２０１１０３０１０７３号明細書を参照
されたい。
【００８０】
「切断」は、ＤＮＡ分子の共有結合骨格の破壊を指す。切断は、それだけに限らないが
、ホスホジエステル結合の酵素的または化学的加水分解を含む種々の方法によって開始さ
れ得る。一本鎖切断と二本鎖切断の両方が可能であり、二本鎖切断は２つの異なる一本鎖
切断イベントの結果として起こり得る。ＤＮＡ切断は、平滑末端または付着末端のいずれ
かの産生をもたらし得る。特定の実施形態では、融合ポリペプチドが標的化二本鎖ＤＮＡ
切断に使用される。
【００８１】
「切断ハーフドメイン」は、第２のポリペプチド（同一または異なる）と併せて、切断
活性（好ましくは、二本鎖切断活性）を有する複合体を形成するポリペプチド配列である
。「第１および第２の切断ハーフドメイン」、「＋および−切断ハーフドメイン」および
「右および左切断ハーフドメイン」という用語は、二量体化する対の切断ハーフドメイン
を指すために互換的に使用される。
【００８２】
「操作切断ハーフドメイン」は、別の切断ハーフドメイン（例えば、別の操作切断ハー
フドメイン）と共に絶対ヘテロダイマーを形成するよう修飾された切断ハーフドメインで
ある。全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２００５／００６
４４７４号明細書、第２００７０２１８５２８号明細書、第２００８／０１３１９６２号
明細書および第２０１１／０２０１０５５号明細書も参照されたい。
【００８３】
二本鎖ＤＮＡ切断をもたらす手段：本明細書で使用される場合、「二本鎖ＤＮＡ切断を
もたらす手段」という用語は、米国特許法第１１２条第６パラグラフによって認可される
特別請求規定を援用することが意図されている。具体的には、「二本鎖ＤＮＡ切断をもた
らす手段」は、二本鎖ＤＮＡ分子の両鎖を切断することができる分子構造を指す。このよ
うな構造は、多くの公知のヌクレアーゼタンパク質、例えば、ＦｏｋＩヌクレアーゼドメ
インに含まれるポリペプチドドメインを含み、触媒ドメインはタンパク質Ｍｍｅｌ、コリ
シンＥ７（ＣＥＡ７＿ＥＣＯＬＸ）、コリシンＥ９、ＡＰＦＬ、ＥｎｄＡ、エンドＩ（Ｅ
ＮＤ１＿ＥＣ０ＬＩ）、ヒトエンドＧ（ＮＵＣＧ＿ＨＵＭＡＮ）、ウシエンドＧ（ＮＵＣ
Ｇ＿ＢＯＶＩＮ）、Ｒ．ＨｉｎＰｌｌ、ｌ−Ｂａｓｌ、ｌ−Ｂｍｏｌ、ｌ−Ｈｍｕｌ、ｌ
−Ｔｅｖｌ、ｌ−Ｔｅｖｌｌ、ｌ−Ｔｅｖｌｌｌ、ｌ−Ｔｗｏｌ、Ｒ．Ｍｓｐｌ、Ｒ．Ｍ
ｖａｌ、ＮｕｃＡ、ＮｕｃＭ、Ｖｖｎ、Ｖｖｎ＿ＣＬＳ、ブドウ球菌ヌクレアーゼ（ＮＵ
Ｃ＿ＳＴＡＡＵ）、ブドウ球菌ヌクレアーゼ（ＮＵＣ＿ＳＴＡＨＹ）、小球菌ヌクレアー
ゼ（ＮＵＣ＿ＳＨＩＦＬ）、エンドヌクレアーゼｙｎｃＢ、エンドデオキシリボヌクレア
ーゼＩ（ＥＮＲＮ＿ＢＰＴ７）、Ｍｅｔｎａｓｅ、Ｎｂ．ＢｓｒＤＩ、ＢｓｒＤＩ  Ａ、
Ｎｔ．ＢｓｐＤ６ｌ（Ｒ．ＢｓｐＤ６ｌ大型サブユニット）、ｓｓ．ＢｓｐＤ６ｌ（Ｒ．
ＢｓｐＤ６ｌ小型サブユニット）、Ｒ．ＰＩｅｌ、Ｍｌｙｌ、Ａｌｗｌ、Ｍｖａｌ２６９
ｌ、Ｂｓｒｌ、Ｂｓｍｌ、Ｎｂ．ＢｔｓＣＩ、Ｎｔ．ＢｔｓＣＩ、Ｒｌ．Ｂｔｓｌ、Ｒ２
．Ｂｔｓｌ、ＢｂｖＣＩサブユニット１、ＢｂｖＣＩサブユニット２、ＢｐｕｌＯＩαサ
ブユニット、ＢｐｕｌＯＩβサブユニット、Ｂｍｒｌ、Ｂｆｉｌ、ｌ−Ｃｒｅｌ、ｈＥｘ
ｏｌ（ＥＸ０１ＪＨＵＭＡＮ）、酵母Ｅｘｏｌ（ＥＸ０１＿ＹＥＡＳＴ）、大腸菌Ｅｘｏ
ｌ、ヒトＴＲＥＸ２、マウスＴＲＥＸ１、ヒトＴＲＥＸ１、ウシＴＲＥＸ１、ラットＴＲ
ＥＸ１、ヒトＤＮＡ２、酵母ＤＮＡ２（ＤＮＡ２＿ＹＥＡＳＴ）からなる群から選択され
る。
【００８４】
二本鎖ＤＮＡ切断を修復する手段：本明細書で使用される場合、「二本鎖ＤＮＡ切断を
修復する手段」という用語も、米国特許法第１１２条第６パラグラフによって認可される
特別請求規定を援用することが意図されている。具体的には、「二本鎖ＤＮＡ切断を修復
する手段」は、例えば、単一の二本鎖ＤＮＡ分子を切断することによって産生される末端
を連結する、または単一の二本鎖ＤＮＡ分子を切断することによって産生される一端と外
因性二本鎖ＤＮＡ分子の末端を連結することによって、二本鎖ＤＮＡ分子の末端の連結を
促進／触媒することができる分子構造を指す。このような構造は、多くの公知のリガーゼ
タンパク質、例えば、Ｃｒｅリコンビナーゼに含まれるポリペプチドドメインを含む。い
くつかの例では、同じ分子構造が、二本鎖ＤＮＡ切断をもたらす手段と、二本鎖ＤＮＡ切
断を修復する手段の両方として作用することができ、ここでは同じ構造が二本鎖ＤＮＡ分
子の切断と修復の両方を促進する（例えば、Ｈｉｎリコンビナーゼ）。
【００８５】
ゲノム中の部位特異的二本鎖切断の誘導は、相同組換え修復（ＨＤＲ）または非相同末
端結合（ＮＨＥＪ）修復を通して二本鎖切断を回復させる宿主植物細胞ＤＮＡ修復経路を
誘導する。植物では、科学文献が、野生のゲノムまたは予備操作位置への正確な遺伝子ま
たはドナーＤＮＡ組込みが、標的化二本鎖切断に隣接する配列との種々の量の配列相同性
を含む入来ドナーＤＮＡ構築物を伴っていることを報告している。このようなドナーの特
定の標的座への組込みは、おそらくＨＤＲ経路に頼っている。植物における遺伝子標的化
のためにＨＤＲアプローチにもっぱら頼ることは、ＨＤＲ修復経路が、ＮＨＥＪと比べる
と支配的ＤＮＡ修復経路ではないという報告のために、制限を有し得る。 標的特異的Ｄ
ＮＡ切断（ＺＦＮ、ＴＡＬｅＮｓまたは操作メガヌクレアーゼ等）を利用する公開されて
いる植物科学文献では、ＮＨＥＪ経路が特異的点突然変異（挿入または欠失）をゲノムに
導入する方法として報告されている。ここでは、本発明者らは、０〜１０ｂｐ未満の相同
性領域を有する種々のドナーＤＮＡ設計の存在下で、（ＺＦＮ、ＴＡＬｅＮｓ等によって
誘導される）部位特異的二本鎖切断が、植物におけるＮＨＥＪ修復経路を介して標的化切
断において特異的に挿入され得ることを報告する。 線状から環状の一本鎖から二本鎖に
及ぶ小型の１〜１０ｂｐとの相同性が０の種々の異なるＤＮＡドナー設計が、ＮＨＥＪ経
路を用いて特異的位置に標的化され得る。ＮＨＥＪベースのドナーＤＮＡ植物ゲノム標的
化は、「付着末端捕捉」に基づくことができ、ここではＦｏｋ１（または他のＩＩ型エン
ドヌクレアーゼドメイン）によって産生されたゲノム中の標的化二本鎖切断および対応す
る付着末端がＮＨＥＪドナーＤＮＡ設計となる。付着末端ドナーＤＮＡは、予め定義され
たオーバーハングを有する線状ドナーＤＮＡとして細胞に直接送達され得る。代替手法は
、宿主標的ＺＦＮおよび標的認識部位と同一の少なくとも１つのＺＦＮ認識部位を含む環
状ＤＮＡドナー分子を同時送達することによってインビボでドナーＤＮＡ付着末端を産生
することである。少なくとも１つのＺＦＮの発現が、宿主ゲノムＤＮＡ（野生のまたは予
備操作された）および環状ドナーＤＮＡを切断して、宿主ＮＨＥＪ修復経路を用いて回復
される付着末端を産生する。
【００８６】
ドナー分子上に１つまたはそれ以上のＺＦＮ切断部位を有することが可能である（ドナ
ー分子全体を直線化するための単一ＺＦＮ切断部位、小型ドナーＤＮＡ断片を放出するた
めの２つの同じＺＦＮ部位、またはドナーから断片および宿主ゲノムＤＮＡから対応する
断片（ＤＮＡ置換）を放出するための２つの異なるＺＦＮ部位）。
【００８７】
したがって、ドナーポリヌクレオチドは一本鎖および／または二本鎖のＤＮＡまたはＲ
ＮＡであり得、線状または環状型で細胞に導入され得る。例えば、米国特許出願公開第２
０１０００４７８０５号明細書および第２０１１０２０７２２１号明細書を参照されたい
。ある場合、本発明の実施形態は、線状外因性（ドナー）核酸、これらの核酸を含む組成
物、ならびにこれらの線状ドナー分子を製造および使用する方法も含み得る。特定の実施
形態では、線状ドナー分子が、導入される細胞中に安定的に持続する。他の実施形態では
、線状ドナー分子が、例えば、ドナー分子の端部に１つまたはそれ以上の塩基対間の１つ
またはそれ以上のホスホロチオエートホスホジエステル結合を配置することによって、エ
キソヌクレアーゼ切断に耐えるよう修飾される。線状外因性核酸は、一本鎖特異的ＤＮＡ
を含んでもよい。
【００８８】
ＩＩＩ．ＦＡＤ２性能座
ＦＡＤ２（脂肪酸デサチュラーゼ２）と命名される座は、植物中の脂肪酸含量の複雑な
多遺伝子形質の遺伝に関与するＱＴＬに含まれる。ＦＡＤ２は、オレイン酸（１８：１）
のリノール酸（Ｃ１８：２）への不飽和化を担う酵素をコードしている。Tanhuanpaa et 
al.(1998) Mol. Breed. 4:543-50; Schierholt et al.(2001) Crop Sci. 41:1444-9。
【００８９】
植物油生合成経路において、脂肪酸デサチュラーゼ（ＦＡＤ）は植物脂質生合成におい
て重要な役割を果たしており、その活性は脂肪酸組成に有意に影響を及ぼす。ＦＡＤは植
物中に豊富にあり、発現解析が、ＦＡＤ  ｍＲＮＡが過剰に産生されていることを示唆し
た。さらに、ＦＡＤ遺伝子は、種々の組織および細胞型、ならびにプラスチドおよび小胞
体を含む細胞内区画で発現している。
【００９０】
植物の脂肪酸組成、および多くの用途におけるそこから産生される油の性能は、主要な
脂肪酸構成成分であるオレイン酸、リノール酸およびリノレン酸（Ｃ１８：３）の相対濃
度によって決定される。これらの脂肪酸の濃度は、酵素ＦＡＤ２およびＦＡＤ３の機能に
よって主に調節される。オレイン酸は以下のスキームにしたがって、植物中でリノール酸
およびリノレン酸に変換される：
Ｃ１８：０→Ｃ１８：１→Ｃ１８：２→Ｃ１８：３
ＦＡＤ２    ＦＡＤ３
ＦＡＤ２遺伝子は、それだけに限らないが、トウモロコシ、大豆、ワタ、シロイヌナズナ
、コムギ、イネ科牧草、イネ、ヒマワリおよびアブラナ属を含む主要な植物および藻類の
種で同定されており、ＦＡＤ２発現の修飾は、このような生物における脂肪酸プロファイ
ルの変化をもたらす。さらに、修飾ＦＡＤ２遺伝子を含む植物が商品化されており、ＦＡ
Ｄ２遺伝子の破壊は、宿主植物への農学的不利益なしに宿主植物によって産生される油の
栄養的および機能的特性を改善することができることが示されている。例えば、Ｎｅｘｅ
ｒａ（登録商標）ブランド（Ｄｏｗ  ＡｇｒｏＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＬＬＣ）で商品化され
ているアブラナおよびヒマワリ品種は、野生型アブラナおよびヒマワリのプロファイルと
比べると、高いオレイン酸、低いリノール酸および低いリノレン酸（および低い飽和脂肪
酸）組成によって特徴付けられる。
【００９１】
欧州、北米およびオーストラリアで栽培されている主なアブラナの種は、セイヨウアブ
ラナ、ブラッシカ・オレラセア（B. oleracea）（二倍体Ｃゲノムを有する）およびブラ
ッシカ・ラパ（B. rapa）（二倍体Ａゲノムを有する）のハイブリダイゼーションから生
じたと考えられる倍数体アブラナ属の種である。細胞遺伝学研究は、ＡＡおよびＣＣゲノ
ムが互いに部分的に相同性であるとして一定程度の近縁性を示すことを明らかにした。Ａ
ゲノムとＣゲノムの両方が高い割合の相同遺伝子またはパラロガス遺伝子を含んでいる。
したがって、ＡＡおよびＣＣゲノムが共通の祖先ゲノムに由来すると考えられる。Prakas
h and Hinata (1980) Opera Botanica 55:1-57。両祖先種のゲノムは技術的に二倍体とし
て分類されるが、これらのゲノムは高い割合の互いに重複性である領域を含む。Song et 
al.(1991) Theor.Appl.Genet.82:296-304。詳細な小器官および核ＲＦＬＰ分析は、ブラ
ッシカ・ラパのＡＡゲノムがセイヨウアブラナに１０個の染色体を与える一方で、ブラッ
シカ・オレラセアが母系ドナーとしてのそのＣＣゲノムから９個の染色体を与えることを
明らかにした。Song et al.(1992) Genome 35:992-1001。両祖先ゲノム中のゲノム重複の
数ならびにＡ、ＢおよびＣゲノム間での高い類似性の割合を通して、ＦＡＤ２およびＦＡ
Ｄ３遺伝子のいくつかのコピーが生じた。実際問題として、この事実は、特定の脂肪酸プ
ロファイルをもたらすために、これらの遺伝子の修飾および／または破壊されたコピーを
有するアブラナを育種することを特に困難にする。
【００９２】
アブラナのＦＡＤ２の公知の機能遺伝子コピーはＡゲノムのＮ４連鎖群に位置している
。Scheffler et al.(1997) TAG 94(5):583-91; Schierholt et al.(2000) TAG 101(5-6):
897-901。より最近では、アブラナにおける高いオレイン形質が、Ａゲノムに位置する修
飾および破壊されたＦＡＤ２遺伝子に関連付けられている。米国特許出願公開第２００６
／０２４８６１１  Ａ１号明細書；Hu et al.(2006)「Identification and Mapping of F
AD2 and FAD3 Mutations and Development of Allele-specific Markers for High Oleic
and Low Linolenic Acid Contents in Canola (Brassica napus L.)」、Plant & Animal
Genomes XIV Conference, January 14-18, 2006, San Diego, CA。ＦＡＤ２対立遺伝子
の不活性化は、オレイン酸のリノール酸への不飽和化を低減することによってオレイン酸
含量の制御に寄与する。この高いオレイン酸およびｆａｄ２形質は、約７７％の特徴的な
オレイン酸含量を有するセイヨウアブラナ品種（ＤＭＳ１００）で同定された。米国特許
出願第１０／５４５，１００号明細書を参照されたい。さらに、ＦＡＤ２遺伝子は、最近
、Ａ５染色体上に位置しており、高いＣ１８：１含量の原因であると言われていた。Yang
et al., “Brassica napus genome” Theor Appl Genet (2012 125:715-729を参照され
たい。さらに、ＦＡＤ２および高いオレイン酸形質のアブラナへの遺伝子移入を助けるた
めに遺伝子マーカーが開発されている。
【００９３】
ＦＡＤ２座は、植物の価値に悪影響を及ぼすことなく、かつ多くの目的のために、ＦＡ
Ｄ２発現の変化、油含量／比の変化ならびに／あるいは所望の導入遺伝子の組込みおよび
発現を含むその価値を実際に増加させて、植物中で修飾および／または破壊され得る。さ
らに、植物におけるＦＡＤ座の遍在的性質により、ＦＡＤ２座は、例えば、限定されない
が、アブラナ；大豆；トウモロコシ；コムギ；イネ科牧草；アブラナ属の種；イネ；トマ
ト；オオムギ；エンバク；ソルガム；ワタ；およびヒマワリ、ならびに真菌類および藻類
を含む多くの種で少なくともいくつかの目的を損なうことなく修飾および／または破壊さ
れ得る。本発明の実施形態は、ＦＡＤ２座、および外因性核酸の組込みのための性能座と
してのその使用を含む。例では、ＦＡＤ２座が、例えば、限定されないが、宿主生物の生
活環中にほぼ一貫したレベルの発現があること；および驚くべきことに、ＦＡＤ２座にお
けるドナーＤＮＡの組込みが宿主に質または適合性の不利益を誘導しないことを含む、性
能座としてのその使用の状況の中で望ましいことが分かっているいくつかの特徴の少なく
とも１つを示す。
【００９４】
本発明のいくつかの実施形態では、少なくとも１つのＦＡＤ２座（例えば、ＦＡＤ２Ａ
、ＦＡＤ２Ａ’、ＦＡＤ２Ｃおよび／またはＦＡＤ２Ｃ’座）が、外因性核酸（例えば、
対象となるポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む核酸）の部位特異的組込み
のための標的部位として使用される。特定の実施形態では、外因性核酸の組込みが修飾さ
れた座をもたらす。例えば、外因性核酸の組込みは、破壊された（すなわち、不活性化さ
れた）ＦＡＤ２遺伝子を産生するように座を修飾し得る。
【００９５】
いくつかの実施形態では、ＦＡＤ２座が配列番号２２〜２６、配列番号２８〜３３およ
び配列番号３５〜３８からなる群から選択されるヌクレオチド配列の相補鎖に特異的にハ
イブリダイズ可能なヌクレオチド配列を含み得る。例えば、ＦＡＤ２座は、配列番号２２
〜２６、配列番号２８〜３３および配列番号３５〜３８からなる群から選択されるヌクレ
オチド配列を含み得る。いくつかの実施形態では、ＦＡＤ２座が配列番号２２〜２６、配
列番号２８〜３３および配列番号３５〜３８からなる群から選択されるヌクレオチド配列
と実質的に同一のヌクレオチド配列を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＦＡ
Ｄ２座が配列番号２２〜２６、配列番号２８〜３３および配列番号３５〜３８からなる群
から選択されるヌクレオチド配列と少なくとも約８５％同一のヌクレオチド配列を含むＦ
ＡＤ２ホモログ（例えば、オルソログまたはパラログ）である。ＦＡＤ２ホモログは、例
えば、限定されないが、配列番号２２〜２６、配列番号２８〜３３および配列番号３５〜
３８からなる群から選択されるヌクレオチド配列と少なくとも８０％；少なくとも８５％
；少なくとも約９０％；少なくとも約９１％；少なくとも約９２％；少なくとも約９３％
；少なくとも約９４％；少なくとも約９５％；少なくとも約９６％；少なくとも約９７％
；少なくとも約９８％；少なくとも約９９％；少なくとも約９９．５％；９９．６％、９
９．７％、９９．８％および／または少なくとも約９９．９％同一であるヌクレオチド配
列を含み得る。このようなＦＡＤ２ホモログは、種々の生物について当業者に容易に利用
可能な任意の完全または部分的ゲノムから容易に同定および単離され得る。
ＩＶ．ＦＡＤ２座における核酸の標的化組込み
【００９６】
ＦＡＤ２座における外因性核酸の部位特異的組込みは、当業者に公知の任意の技術によ
って達成され得る。いくつかの実施形態では、ＦＡＤ２座における外因性核酸の組込みが
、細胞（例えば、単離細胞または組織もしくは生物中の細胞）を外因性核酸を含む核酸分
子と接触させることを含む。例では、このような核酸分子が、核酸分子と少なくとも１つ
のＦＡＤ２座との間の相同組換えを促進する外因性核酸に隣接するヌクレオチド配列を含
み得る。特定の例では、相同組換えを促進する外因性核酸に隣接するヌクレオチド配列が
、ＦＡＤ２座の外因性ヌクレオチドと相補的であり得る。特定の例では、相同組換えを促
進する外因性核酸に隣接するヌクレオチド配列が、予め組み込まれた外因性ヌクレオチド
と相補的であり得る。いくつかの実施形態では、複数の外因性核酸が、１つのＦＡＤ２座
において、例えば、遺伝子スタッキングで組み込まれ得る。
【００９７】
ＦＡＤ２座における核酸の組込みは、いくつかの実施形態では、宿主細胞の内因性細胞
機構、例えば、限定されないが、内因性ＤＮＡおよび内因性リコンビナーゼ酵素によって
促進（例えば、触媒）され得る。いくつかの実施形態では、ＦＡＤ２座における核酸の組
込みが、宿主細胞に提供される１つまたはそれ以上の因子（例えば、ポリペプチド）によ
って促進され得る。例えば、ヌクレアーゼ、リコンビナーゼおよび／またはリガーゼポリ
ペプチドは、ポリペプチドを宿主細胞と接触させることによって、またはポリペプチドを
宿主細胞中で発現させることによって、（独立にまたはキメラポリペプチドの一部として
）提供され得る。したがって、いくつかの例では、少なくとも１つのヌクレアーゼ、リコ
ンビナーゼおよび／またはリガーゼポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む核
酸が、ＦＡＤ２座において部位特異的に組み込まれる核酸と同時にまたは順次、宿主細胞
に導入され得、少なくとも１つのヌクレアーゼ、リコンビナーゼおよび／またはリガーゼ
ポリペプチドが宿主細胞中のヌクレオチド配列から発現される。
【００９８】
Ａ．ＤＮＡ結合ポリペプチド
いくつかの実施形態では、部位特異的組込みが、例えば、宿主生物のゲノム中の特定の
ヌクレオチド配列を認識し、これに結合することができる因子を利用することによって達
成され得る。例えば、多くのタンパク質が、部位特異的様式でＤＮＡを認識し、これに結
合することができるポリペプチドドメインを含む。ＤＮＡ結合ポリペプチドによって認識
されるＤＮＡ配列は、「標的」配列と呼ばれ得る。部位特異的様式でＤＮＡを認識し、こ
れに結合することができるポリペプチドドメインは、一般的にドメインが元々単離された
タンパク質以外のポリペプチド中で発現する場合でさえ、正確に折り畳み、独立に機能し
て部位特異的様式でＤＮＡに結合する。同様に、ＤＮＡ結合ポリペプチドによる認識およ
び結合のための標的配列は、一般的に大型ＤＮＡ構造（例えば、染色体）中に存在する場
合でさえ、特に標的配列が位置する部位が可溶性細胞タンパク質にアクセス可能であるこ
とが知られているもの（例えば、遺伝子）である場合に、このようなポリペプチドによっ
て認識され、結合され得る。
【００９９】
天然に存在するタンパク質から同定されたＤＮＡ結合ポリペプチドは、典型的には離散
的ヌクレオチド配列またはモチーフ（例えば、コンセンサス認識配列）に結合するが、異
なるヌクレオチド配列またはモチーフを認識するように多くのこのようなＤＮＡ結合ポリ
ペプチドを修飾する方法が存在し当分野で公知である。ＤＮＡ結合ポリペプチドは、例え
ば、限定されないが、ジンクフィンガーＤＮＡ結合ドメイン；ロイシンジッパー；ＵＰＡ
ＤＮＡ結合ドメイン；ＧＡＬ４；ＴＡＬ；ＬｅｘＡ；Ｔｅｔリプレッサー；ＬａｃＲ；
およびステロイドホルモン受容体を含む。
【０１００】
いくつかの例では、ＤＮＡ結合ポリペプチドがジンクフィンガーである。個々のジンク
フィンガーモチーフは、大きい範囲のＤＮＡ部位のいずれかに特異的に標的化および結合
するよう設計され得る。標準Ｃｙｓ２Ｈｉｓ２（ならびに非標準Ｃｙｓ３Ｈｉｓ）ジンク
フィンガーポリペプチドは、αヘリックスを標的ＤＮＡ二重螺旋の主溝に挿入することに
よって、ＤＮＡに結合する。ジンクフィンガーによるＤＮＡの認識はモジュール式であり
；各フィンガーが主に標的中の３つの連続した塩基対に接触し、ポリペプチド中の数個の
重要な残基が認識を媒介する。標的化エンドヌクレアーゼに複数のジンクフィンガーＤＮ
Ａ結合ドメインを包含させることによって、標的化エンドヌクレアーゼのＤＮＡ結合特異
性がさらに増加され得る（したがって、それによって与えられる任意の遺伝子調節効果の
特異性も増加され得る）。例えば、Urnov et al.(2005) Nature 435:646-51を参照された
い。したがって、１つまたはそれ以上のジンクフィンガーＤＮＡ結合ポリペプチドは、宿
主細胞に導入された標的化エンドヌクレアーゼが宿主細胞のゲノム中で特有のＤＮＡ配列
と相互作用するように操作および利用され得る。
【０１０１】
好ましくは、ジンクフィンガータンパク質は、選択された標的部位に結合するよう操作
されているという点で非天然である。例えば、全て全体が参照により本明細書に組み込ま
れる、Beerli et al.(2002) Nature Biotechnol.20:135-141；Pabo et al.(2001) Ann.Re
v.Biochem.70:313-340；Isalan et al.(2001) Nature Biotechnol.19:656-660；Segal et
al.(2001) Curr.Opin.Biotechnol.12:632-637；Choo et al.(2000) Curr.Opin.Struct.B
iol.10:411-416；米国特許第６，４５３，２４２号明細書；第６，５３４，２６１号明細
書；第６，５９９，６９２号明細書；第６，５０３，７１７号明細書；第６，６８９，５
５８号明細書；第７，０３０，２１５号明細書；第６，７９４，１３６号明細書；第７，
０６７，３１７号明細書；第７，２６２，０５４号明細書；第７，０７０，９３４号明細
書；第７，３６１，６３５号明細書；第７，２５３，２７３号明細書；および米国特許出
願公開第２００５／００６４４７４号明細書；第２００７／０２１８５２８号明細書；第
２００５／０２６７０６１号明細書を参照されたい。
【０１０２】
操作ジンクフィンガー結合ドメインは、天然ジンクフィンガータンパク質と比べて新規
な結合特異性を有することができる。操作法は、それだけに限らないが、合理的な設計お
よび種々の型の選択を含む。合理的な設計は、例えば、トリプレット（またはクアドラプ
レット）ヌクレオチド配列および個々のジンクフィンガーアミノ酸配列を含むデータベー
スを用いることを含み、ここでは各トリプレットまたはクアドラプレットヌクレオチド配
列が、特定のトリプレットまたはクアドラプレット配列に結合するジンクフィンガーの１
つまたはそれ以上のアミノ酸配列と関連する。例えば、全体が参照により本明細書に組み
込まれる、共有されている米国特許第６，４５３，２４２号明細書および第６，５３４，
２６１号明細書を参照されたい。
【０１０３】
ファージディスプレイおよびツーハイブリッドシステムを含む代表的な選択法は、米国
特許第５，７８９，５３８号明細書；第５，９２５，５２３号明細書；第６，００７，９
８８号明細書；第６，０１３，４５３号明細書；第６，４１０，２４８号明細書；第６，
１４０，４６６号明細書；第６，２００，７５９号明細書；および第６，２４２，５６８
号明細書ならびに国際公開第９８／３７１８６号パンフレット；国際公開第９８／５３０
５７号パンフレット；国際公開第００／２７８７８号パンフレット；国際公開第０１／８
８１９７号パンフレットおよび英国特許第２，３３８，２３７号明細書に開示されている
。さらに、ジンクフィンガー結合ドメインに対する結合特異性の強化が、例えば、共有さ
れている国際公開第０２／０７７２２７号パンフレットに記載されている。
【０１０４】
さらに、これらおよび他の文献に開示されているように、ジンクフィンガードメインお
よび／またはマルチフィンガー型ジンクフィンガータンパク質は、例えば、長さが５個以
上のアミノ酸のリンカーを含む、任意の適当なリンカー配列を用いて連結され得る。代表
的なリンカー配列の長さ６個以上のアミノ酸については、米国特許第６，４７９，６２６
号明細書；第６，９０３，１８５号明細書；および第７，１５３，９４９号明細書も参照
されたい。本明細書に記載されるタンパク質は、タンパク質の個々のジンクフィンガー間
に適当なリンカーの任意の組み合わせを含み得る。
【０１０５】
標的部位の選択；ＺＦＰならびに融合タンパク質（および同タンパク質をコードするポ
リヌクレオチド）の設計および構築法は当業者に公知であり、米国特許第６，１４０，０
８１５号明細書；第７８９，５３８号明細書；第６，４５３，２４２号明細書；第６，５
３４，２６１号明細書；第５，９２５，５２３号明細書；第６，００７，９８８号明細書
；第６，０１３，４５３号明細書；第６，２００，７５９号明細書；国際公開第９５／１
９４３１号パンフレット；国際公開第９６／０６１６６号パンフレット；国際公開第９８
／５３０５７号パンフレット；国際公開第９８／５４３１１号パンフレット；国際公開第
００／２７８７８号パンフレット；国際公開第０１／６０９７０号パンフレット；国際公
開第０１／８８１９７号パンフレット；国際公開第０２／０９９０８４号パンフレット；
国際公開第９８／５３０５８号パンフレット；国際公開第９８／５３０５９号パンフレッ
ト；国際公開第９８／５３０６０号パンフレット；国際公開第０２／０１６５３６号パン
フレットおよび国際公開第０３／０１６４９６号パンフレットに詳細に記載されている。
【０１０６】
さらに、これらおよび他の文献に開示されているように、ジンクフィンガードメインお
よび／またはマルチフィンガー型ジンクフィンガータンパク質は、例えば、長さが５個以
上のアミノ酸のリンカーを含む、任意の適当なリンカー配列を用いて連結され得る。代表
的なリンカー配列の長さ６個以上のアミノ酸については、米国特許第６，４７９，６２６
号明細書；第６，９０３，１８５号明細書；および第７，１５３，９４９号明細書も参照
されたい。本明細書に記載されるタンパク質は、タンパク質の個々のジンクフィンガー間
に適当なリンカーの任意の組み合わせを含み得る。
【０１０７】
いくつかの例では、ＤＮＡ結合ポリペプチドがＧＡＬ４からのＤＮＡ結合ドメインであ
る。ＧＡＬ４は出芽酵母（Saccharomyces cerevisiae）のモジュラートランス活性化因子
であるが、多くの他の生物のトランス活性化因子としても作用する。例えば、Sadowski e
t al.(1988) Nature 335:563-4を参照されたい。この調節システムでは、出芽酵母のガラ
クトース代謝経路の酵素をコードする遺伝子の発現が利用可能な炭素源によってストリン
ジェントに調節される。Johnston (1987) Microbiol.Rev.51:458-76。これらの代謝酵素
の転写制御は、正の調節タンパク質、ＧＡＬ４とＧＡＬ４が特異的に結合する１７ｂｐの
対称ＤＮＡ配列（ＵＡＳ）との間の相互作用によって媒介される。
【０１０８】
野生のＧＡＬ４は８８１個のアミノ酸残基を含み、９９ｋＤａの分子量を有する。ＧＡ
Ｌ４は、その組み合わせられた活性がインビボでＧＡＬ４の活性の原因となる機能的自律
ドメインを含む。Ma and Ptashne (1987) Cell 48:847-53); Brent and Ptashne (1985) 
Cell 43(3 Pt 2):729-36。ＧＡＬ４のＮ末端の６５個のアミノ酸は、ＧＡＬ４  ＤＮＡ結
合ドメインを含む。Keegan et al.(1986) Science 231:699-704; Johnston (1987) Natur
e 328:353-5。配列特異的結合は、ＤＮＡ結合ドメイン中に存在する６個のＣｙｓ残基に
よって配位された二価カチオンの存在を要する。配位カチオン含有ドメインは、ＤＮＡヘ
リックスの主溝との直接接触を介して１７ｂｐのＵＡＳの各端で保存されたＣＣＧトリプ
レットと相互作用し、これを認識する。Marmorstein et al.(1992) Nature 356:408-14。
タンパク質のＤＮＡ結合機能は、活性化ドメインが転写を指示することができるように、
Ｃ末端転写活性化ドメインをプロモーターの近くに配置する。
【０１０９】
特定の実施形態で利用され得るさらなるＤＮＡ結合ポリペプチドは、例えば、限定され
ないが、ＡＶＲＢＳ３誘発性遺伝子からの結合配列；ＡＶＲＢＳ３誘発性遺伝子からのコ
ンセンサス結合配列またはそこから操作された合成結合配列（例えば、ＵＰＡ  ＤＮＡ結
合ドメイン）；ＴＡＬ；ＬｅｘＡ（例えば、Brent & Ptashne (1985)、上記参照）；Ｌａ
ｃＲ（例えば、Labow et al.(1990) Mol.Cell.Biol.10:3343-56；Baim et al.(1991) Pro
c.Natl.Acad.Sci.USA 88(12):5072-6参照）；ステロイドホルモン受容体（Ellliston et 
al.(1990) J.Biol.Chem.265:11517-121）；Ｔｅｔリプレッサー（米国特許第６，２７１
，３４１号明細書）およびテトラサイクリン（Ｔｃ）の存在下ではｔｅｔオペレーター配
列に結合するが、不在下では結合しない突然変異Ｔｅｔリプレッサー；ＮＦ−κＢのＤＮ
Ａ結合ドメイン；ならびにＧＡＬ４、ホルモン受容体およびＶＰ１６の融合を利用する、
Wang et al.(1994) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91(17):8180-4に記載されている調節システ
ムの成分を含む。
【０１１０】
特定の実施形態では、本明細書に記載される方法および組成物に使用されるヌクレアー
ゼの１つまたはそれ以上のＤＮＡ結合ドメインが天然のまたは操作された（非天然の）Ｔ
ＡＬエフェクターＤＮＡ結合ドメインを含む。例えば、全体が参照により本明細書に組み
込まれる、米国特許出願公開第２０１１０３０１０７３号明細書を参照されたい。キサン
トモナス（Xanthomonas）属の植物病原性細菌は、重要な作物植物において多くの病気を
引き起こすことが知られている。キサントモナスの病原性は、２５種超の異なるエフェク
タータンパク質を植物細胞に注入する保存されたＩＩＩ型分泌（Ｔ３Ｓ）系に依存する。
これらの注入されるタンパク質の中には、植物転写活性化物質を模倣し、植物トランスク
リプトームを操作する転写活性化物質様（ＴＡＬ）エフェクターがある（Kay et al (200
7) Science 318:648-651参照）。これらのタンパク質は、ＤＮＡ結合ドメインおよび転写
活性化ドメインを含んでいる。最もよく特徴付けられているＴＡＬエフェクターの１つが
キサントモナス・カムペストリス病原型ベスカトリア（Xanthomonas campestgris pv. Ve
sicatoria）のＡｖｒＢｓ３である（Bonas et al (1989) Mol Gen Genet 218: 127-136お
よび国際公開第２０１００７９４３０号パンフレット参照）。ＴＡＬエフェクターは、タ
ンデム反復の集中ドメインを含んでおり、各反復は、これらのタンパク質のＤＮＡ結合特
異性の鍵となる約３４個のアミノ酸を含んでいる。さらに、ＴＡＬエフェクターは、核局
在化配列および酸性転写活性化ドメインを含んでいる（概要については、Schornack S, e
t al (2006) J Plant Physiol 163(3): 256-272参照）。さらに、植物病原性細菌である
青枯病菌（Ralstonia solanacearum）では、青枯病菌次亜種１菌株ＧＭＩ１０００および
次亜種４菌株ＲＳ１０００においてキサントモナスのＡｖｒＢｓ３ファミリーと相同性の
ｂｒｇ１１およびｈｐｘ１７と命名された２つの遺伝子が発見された（Heuer et al (200
7) Appl and Envir Micro 73(13): 4379-4384参照）。これらの遺伝子は互いにヌクレオ
チド配列が９８．９％同一であるが、ｈｐｘ１７の反復ドメインにおける１，５７５ｂｐ
の欠失が異なる。しかしながら、両遺伝子産物は、キサントモナスのＡｖｒＢｓ３ファミ
リータンパク質と４０％未満の配列同一性を有する。例えば、米国特許第８，４２０，７
８２号明細書および第８，４４０，４３１号明細書ならびに米国特許出願公開第２０１１
０３０１０７３号明細書を参照されたい。
【０１１１】
他の実施形態では、ヌクレアーゼがＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ系を含む。系のＲＮＡ成分を
コードするＣＲＩＳＰＲ（クラスター化して規則的な配置の短い回文配列リピート（clus
tered regularly interspaced short palindromic repeats））座、およびタンパク質を
コードするｃａｓ（ＣＲＩＳＰＲ関連）座（Jansen et al., 2002.Mol.Microbiol.43: 15
65-1575；Makarova et al., 2002.Nucleic Acids Res.30: 482-496；Makarova et al., 2
006.Biol.Direct 1: 7；Haft et al., 2005.PLoS Comput.Biol.1: e60）がＣＲＩＳＰＲ
／Ｃａｓヌクレアーゼ系の遺伝子配列を構成する。微生物宿主のＣＲＩＳＰＲ座は、ＣＲ
ＩＳＰＲ関連（Ｃａｓ）遺伝子ならびにＣＲＩＳＰＲ媒介核酸切断の特異性をプログラミ
ングすることができる非コードＲＮＡ要素の組み合わせを含む。
【０１１２】
ＩＩ型ＣＲＩＳＰＲは、最も良く特徴付けられた系の１つであり、４つの連続工程で標
的化ＤＮＡ二本鎖切断を行う。最初に、２つの非コードＲＮＡであるプレｃｒＲＮＡアレ
イおよびｔｒａｃｒＲＮＡがＣＲＩＳＰＲ座から転写される。第２に、ｔｒａｃｒＲＮＡ
がプレｃｒＲＮＡの反復領域にハイブリダイズし、プレｃｒＲＮＡの、個々のスペーサー
配列を含む成熟ｃｒＲＮＡへのプロセシングを媒介する。第３に、成熟ｃｒＲＮＡ：ｔｒ
ａｃｒＲＮＡ複合体が、標的認識のためのさらなる要件であるｃｒＲＮＡ上のスペーサー
と、プロトスペーサー隣接モチーフ（ＰＡＭ）に隣接する標的ＤＮＡ上のプロトスペーサ
ーとの間のワトソン−クリック塩基対形成を介して、Ｃａｓ９を標的ＤＮＡに向ける。最
後に、Ｃａｓ９が標的ＤＮＡの切断を媒介してプロトスペーサー中に二本鎖切断を作り出
す。ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ系の活動は３つの工程を含む：（ｉ）「適応」と呼ばれる工程
で、外来ＤＮＡ配列をＣＲＩＳＰＲアレイに挿入して将来の攻撃を防ぐ、（ｉｉ）関連す
るタンパク質の発現、ならびにアレイの発現およびプロセシング、引き続いて（ｉｉｉ）
外来核酸によるＲＮＡ媒介干渉。したがって、細菌細胞では、いわゆる「Ｃａｓ」タンパ
ク質のいくつかがＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ系の自然な機能と関係し、外来ＤＮＡの挿入等の
機能において役割を果たす。
【０１１３】
特定の実施形態では、Ｃａｓタンパク質が天然Ｃａｓタンパク質の「機能的誘導体」で
あり得る。野生の配列のポリペプチドの「機能的誘導体」は、野生の配列のポリペプチド
と共通の質的な生物学的特性を有する化合物である。「機能的誘導体」は、それだけに限
らないが、対応する野生の配列のポリペプチドと共通の生物学的活性を有する限り、野生
の配列の断片、ならびに野生の配列のポリペプチドおよびその断片の誘導体を含む。本明
細書において考えられる生物学的活性は、機能的誘導体がＤＮＡ基質を断片に加水分解す
る能力である。「誘導体」という用語は、ポリペプチドのアミノ酸配列変異形、その共有
結合修飾、および融合体のいずれも包含する。Ｃａｓポリペプチドまたはその断片の適当
な誘導体は、それだけに限らないが、Ｃａｓタンパク質またはその断片の突然変異体、融
合体、共有結合修飾を含む。Ｃａｓタンパク質またはその断片を含むＣａｓタンパク質、
ならびにＣａｓタンパク質またはその断片の誘導体は、細胞から得られても、化学的に合
成されても、これらの２つの手順の組み合わせによってもよい。細胞はＣａｓタンパク質
を天然に産生する細胞、またはＣａｓタンパク質を天然に産生し、より高い発現レベルで
内因性Ｃａｓタンパク質を産生するもしくは外因的に導入された核酸（この核酸は内因性
Ｃａｓと同じまたは異なるＣａｓをコードする）からＣａｓタンパク質を産生するように
遺伝的に操作された細胞であり得る。いくつかの場合、細胞はＣａｓタンパク質を天然に
は産生せず、Ｃａｓタンパク質を産生するように遺伝的に操作される。
【０１１４】
特定の実施形態では、ＤＮＡ結合ポリペプチドが、宿主生物のゲノム核酸に含まれる標
的ヌクレオチド配列を特異的に認識し、これに結合する。いくつかの例では、任意の数の
個別の例の標的ヌクレオチド配列が宿主ゲノム中に見出され得る。標的ヌクレオチド配列
は、生物のゲノム中でまれであり得る（例えば、約１０、約９、約８、約７、約６、約５
、約４、約３、約２または約１未満のコピーの標的配列がゲノム中に存在し得る）。例え
ば、標的ヌクレオチド配列は、生物のゲノム中の特有の部位に位置し得る。標的ヌクレオ
チド配列は、例えば、限定されないが、互いに関してゲノムの全体にわたってランダムに
分布していてもよいし；ゲノム中の異なる連鎖群に位置していてもよいし；同じ連鎖群に
位置していてもよいし；異なる染色体上に位置していてもよいし；同じ染色体上に位置し
ていてもよいし；生物において類似の条件下で（例えば、同じ、または実質的に機能的に
同一の調節因子の制御下で）発現する部位においてゲノム中に位置していてもよいし；ゲ
ノム中に互いに接近して位置していてもよい（例えば、標的配列がゲノム座においてコン
カテマーとして組み込まれた核酸中に含まれていてもよい）。
【０１１５】
Ｂ．標的化エンドヌクレアーゼ
特定の実施形態では、キメラポリペプチドに標的配列との特異的結合を与えるために、
標的ヌクレオチド配列を特異的に認識し、これに結合するＤＮＡ結合ポリペプチドが、キ
メラポリペプチドに含まれ得る。例では、これらのポリペプチドは上に記載されているの
で、このようなキメラポリペプチドは、例えば、限定されないが、ヌクレアーゼ、リコン
ビナーゼおよび／またはリガーゼポリペプチドを含み得る。ＤＮＡ結合ポリペプチド、な
らびにヌクレアーゼ、リコンビナーゼおよび／またはリガーゼポリペプチドを含むキメラ
ポリペプチドは、他の機能的ポリペプチドモチーフおよび／またはドメイン、例えば、限
定されないが、キメラタンパク質中の機能的ポリペプチド間に位置するスペーサー配列；
リーダーペプチド；融合タンパク質を小器官（例えば、核）に標的化するペプチド；細胞
酵素によって切断されるポリペプチド；ペプチドタグ（例えば、Ｍｙｃ、Ｈｉｓ等）；お
よびキメラポリペプチドの機能に干渉しない他のアミノ酸配列を含んでもよい。
【０１１６】
キメラポリペプチド中の機能的ポリペプチド（例えば、ＤＮＡ結合ポリペプチドおよび
ヌクレアーゼポリペプチド）は作動可能に連結され得る。いくつかの実施形態では、キメ
ラポリペプチドの機能的ポリペプチドが、キメラタンパク質をコードするキメラ遺伝子を
作成するために、少なくともインフレームの互いに連結した機能的ポリペプチドをコード
する単一ポリヌクレオチドからの発現によって作動可能に連結され得る。代替実施形態で
は、キメラポリペプチドの機能的ポリペプチドが、他の手段、例えば、独立に発現するポ
リペプチドの架橋によって作動可能に連結され得る。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、標的ヌクレオチド配列を特異的に認識し、これに結合するＤ
ＮＡ結合ポリペプチドが、天然の単離タンパク質（またはその突然変異体）に含まれ、天
然の単離タンパク質またはその突然変異体がヌクレアーゼポリペプチドも含む（また、リ
コンビナーゼおよび／またはリガーゼポリペプチドを含んでもよい）。このような単離タ
ンパク質の例は、ＴＡＬＥＮ、リコンビナーゼ（例えば、Ｃｒｅ、Ｈｉｎ、Ｔｒｅおよび
ＦＬＰリコンビナーゼ）、ＲＮＡガイド化ＣＲＩＳＰＲ−Ｃａｓ９、およびメガヌクレア
ーゼを含む。
【０１１８】
本明細書で使用される場合、「標的化エンドヌクレアーゼ」という用語は、ＤＮＡ結合
ポリペプチドおよびヌクレアーゼポリペプチドを含む天然のまたは操作された単離タンパ
ク質およびその突然変異体、ならびにＤＮＡ結合ポリペプチドおよびヌクレアーゼを含む
キメラポリペプチドを指す。（例えば、標的配列は座において野生の配列に含まれるので
、または標的配列は、例えば、組換えによって座に導入されているので）ＦＡＤ２座に含
まれる標的ヌクレオチド配列を特異的に認識し、これに結合するＤＮＡ結合ポリペプチド
を含む任意の標的化エンドヌクレアーゼが特定の実施形態で利用され得る。
【０１１９】
本発明の特定の実施形態で有用となり得るキメラポリペプチドのいくつかの例は、限定
されないが、以下のポリペプチドの組み合わせを含む：ジンクフィンガーＤＮＡ結合ポリ
ペプチド；ＦｏｋＩヌクレアーゼポリペプチド；ＴＡＬＥドメイン；ロイシンジッパー；
転写因子ＤＮＡ結合モチーフ；ならびに例えば、限定されないが、ＴＡＬＥＮ、リコンビ
ナーゼ（例えば、Ｃｒｅ、Ｈｉｎ、ＲｅｃＡ、ＴｒｅおよびＦＬＰリコンビナーゼ）、Ｒ
ＮＡガイド化ＣＲＩＳＰＲ−Ｃａｓ９、メガヌクレアーゼから単離されたＤＮＡ認識およ
び／または切断ドメイン；ならびに当業者に公知のその他。特定の例は、部位特異的ＤＮ
Ａ結合ポリペプチドおよびヌクレアーゼポリペプチドを含むキメラタンパク質を含む。キ
メラポリペプチドは、キメラポリペプチドを対象となる特定のヌクレオチド配列に標的化
するために、キメラポリペプチドに含まれるＤＮＡ結合ポリペプチドの認識配列を変える
よう当業者に公知の方法によって操作され得る。
【０１２０】
特定の実施形態では、キメラポリペプチドがＤＮＡ結合ドメイン（例えば、ジンクフィ
ンガー、ＴＡＬエフェクタードメイン等）およびヌクレアーゼ（切断）ドメインを含む。
切断ドメインは、ＤＮＡ結合ドメイン、例えば、ジンクフィンガーＤＮＡ結合ドメインお
よびヌクレアーゼからの切断ドメイン、またはＴＡＬＥＮ  ＤＮＡ結合ドメインおよび切
断ドメイン、またはメガヌクレアーゼＤＮＡ結合ドメインおよび異なるヌクレアーゼから
の切断ドメインと異種性であり得る。異種性切断ドメインは任意のエンドヌクレアーゼま
たはエキソヌクレアーゼから得られ得る。切断ドメインが得られ得る代表的なエンドヌク
レアーゼは、それだけに限らないが、制限エンドヌクレアーゼおよびホーミングエンドヌ
クレアーゼを含む。例えば、2002-2003 Catalogue, New England Biolabs, Beverly, MA;
and Belfort et al.(1997) Nucleic Acids Res.25:3379-3388を参照されたい。ＤＮＡを
切断するさらなる酵素が公知である（例えば、Ｓ１ヌクレアーゼ；マングビーンヌクレア
ーゼ；膵ＤＮアーゼＩ；小球菌ヌクレアーゼ；酵母ＨＯエンドヌクレアーゼ；Linn et al
.(eds.) Nucleases, Cold Spring Harbor Laboratory Press,1993も参照）。これらの酵
素（またはその機能的断片）の１つまたはそれ以上が切断ドメインおよび切断ハーフドメ
インの供給源として使用され得る。
【０１２１】
同様に、切断ハーフドメインは、切断活性のために二量体化を要する、上に示される任
意のヌクレアーゼまたはその一部に由来し得る。一般に、融合タンパク質が切断ハーフド
メインを含む場合、切断に２つの融合タンパク質が要求される。あるいは、２つの切断ハ
ーフドメインを含む単一のタンパク質が使用され得る。２つの切断ハーフドメインが同じ
エンドヌクレアーゼ（またはその機能的断片）に由来してもよいし、または各切断ハーフ
ドメインが異なるエンドヌクレアーゼ（またはその機能的断片）に由来してもよい。さら
に、２つの融合タンパク質のための標的部位は、好ましくは、互いに対して、２つの融合
タンパク質とそれぞれの標的部位の結合が、切断ハーフドメインを、切断ハーフドメイン
が例えば、二量体化によって機能的切断ドメインを形成することを可能にする、互いに対
する空間的配向に配置するように配置される。したがって、特定の実施形態では、標的部
位の接近端が５〜８個のヌクレオチドまたは１５〜１８個のヌクレオチドによって分離さ
れている。しかしながら、任意の整数のヌクレオチドまたはヌクレオチド対が２つの標的
部位の間に介在することができる（例えば、２〜５０個のヌクレオチド対またはそれ以上
）。一般に、切断の部位は標的部位の間にある。
【０１２２】
制限エンドヌクレアーゼ（制限酵素）は多くの種に存在し、例えば、１つまたはそれ以
上の外因性配列（ドナー／導入遺伝子）が結合（標的）部位でまたはその近くに組み込ま
れるように、（認識部位で）ＤＮＡに配列特異的に結合し、結合の部位でまたはその近く
でＤＮＡを切断することができる。特定の制限酵素（例えば、ＩＩＳ型）は、認識部位か
ら離れた部位でＤＮＡを切断し、分離可能な結合ドメインおよび切断ドメインを有する。
例えば、ＩＩＳ型酵素ＦｏｋＩは、一方の鎖上の認識部位からの９個のヌクレオチドおよ
び他方の鎖上の認識部位からの１３個のヌクレオチドで、ＤＮＡの二本鎖切断を触媒する
。例えば、米国特許第５，３５６，８０２号明細書；第５，４３６，１５０号明細書およ
び第５，４８７，９９４号明細書；ならびにLi et al.(1992) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 8
9:4275-4279；Li et al.(1993) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:2764-2768；Kim et al.(199
4a) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:883-887；Kim et al.(1994b) J.Biol.Chem.269:31,978-
31,982を参照されたい。したがって、一実施形態では、融合タンパク質が、少なくとも１
つのＩＩＳ型制限酵素からの切断ドメイン（または切断ハーフドメイン）と、１つまたは
それ以上の操作をされていてもされていなくてもよいジンクフィンガー結合ドメインとを
含む。
【０１２３】
その切断ドメインが結合ドメインから分離可能な代表的なＩＩＳ型制限酵素はＦｏｋＩ
である。この特定の酵素は二量体として活性である。Bitinaite et al.(1998) Proc.Natl
.Acad.Sci.USA 95: 10,570-10,575。したがって、本開示の目的のために、開示の融合タ
ンパク質に使用されるＦｏｋＩ酵素の一部が切断ハーフドメインとみなされる。したがっ
て、ジンクフィンガー−ＦｏｋＩ融合体を用いた細胞配列の標的化二本鎖切断および／ま
たは標的化置換のために、触媒活性切断ドメインを再構成するためにそれぞれがＦｏｋＩ
切断ハーフドメインを含む２つの融合タンパク質が使用され得る。あるいは、ＤＮＡ結合
ドメインと２つのＦｏｋＩ切断ハーフドメインとを含む単一のポリペプチド分子も使用さ
れ得る。
【０１２４】
切断ドメインまたは切断ハーフドメインは、切断活性を保持する、または多量体化（例
えば、二量体化）して機能的切断ドメインを形成する能力を保持するタンパク質の任意の
部分であり得る。
【０１２５】
代表的なＩＩＳ型制限酵素は、全体が本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２
００７０１３４７９６号明細書に記載されている。さらなる制限酵素も分離可能な結合ド
メインと切断ドメインとを含み、これらも本開示によって考慮される。例えば、Roberts 
et al.(2003) Nucleic Acids Res.31:418-420を参照されたい。
【０１２６】
特定の実施形態では、切断ドメインが、例えば、その全ての開示の全体が参照により本
明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２００５００６４４７４号明細書；第２００
６０１８８９８７号明細書および第２００８０１３１９６２号明細書に記載されているよ
うに、１つまたはそれ以上のホモ二量体化を最小化するまたは防ぐ操作切断ハーフドメイ
ン（二量体化ドメイン突然変異体とも呼ばれる）を含む。ＦｏｋＩの４４６、４４７、４
７９、４８３、４８４、４８６、４８７、４９０、４９１、４９６、４９８、４９９、５
００、５３１、５３４、５３７および５３８位のアミノ酸残基は全てＦｏｋＩ切断ハーフ
ドメインの二量体化に影響を及ぼすための標的である。
【０１２７】
絶対ヘテロ二量体を形成するＦｏｋＩの代表的な操作切断ハーフドメインは、第１の切
断ハーフドメインがＦｏｋＩの４９０および５３８位のアミノ酸残基に突然変異を含み、
かつ第２の切断ハーフドメインがアミノ酸残基４８６および４９９に突然変異を含む対を
含む。
【０１２８】
したがって、一実施形態では、４９０の突然変異が、Ｇｌｕ（Ｅ）をＬｙｓ（Ｋ）に置
換し；５３８の突然変異がＩｓｏ（Ｉ）をＬｙｓ（Ｋ）に置換し；４８６の突然変異がＧ
ｌｎ（Ｑ）をＧｌｕ（Ｅ）に置換し；４９９の突然変異がＩｓｏ（Ｉ）をＬｙｓ（Ｋ）に
置換する。具体的には、本明細書に記載される操作切断ハーフドメインは、一方の切断ハ
ーフドメイン中の４９０位（Ｅ→Ｋ）および５３８位（Ｉ→Ｋ）を突然変異させて「Ｅ４
９０Ｋ：Ｉ５３８Ｋ」と示される操作切断ハーフドメインを製造し、かつ別の切断ハーフ
ドメイン中の４８６位（Ｑ→Ｅ）および４９９位（Ｉ→Ｌ）を突然変異させて「Ｑ４８６
Ｅ：Ｉ４９９Ｌ」と示される操作切断ハーフドメインを製造することによって調製された
。本明細書に記載される操作切断ハーフドメインは、異常な切断が最小化されたまたは消
滅した絶対ヘテロ二量体突然変異体である。例えば、全ての目的のためにその開示の全体
が参照により組み込まれる、米国特許出願公開第２００８／０１３１９６２号明細書を参
照されたい。
【０１２９】
特定の実施形態では、操作切断ハーフドメインが、４８６、４９９および４９６位（野
生型ＦｏｋＩに対して番号付け）の突然変異、例えば、４８６位の野生型Ｇｌｎ（Ｑ）残
基をＧｌｕ（Ｅ）残基に置換する突然変異、４９９位の野生型Ｉｓｏ（Ｉ）残基をＬｅｕ
（Ｌ）残基に置換する突然変異および４９６位の野生型Ａｓｎ（Ｎ）残基をＡｓｐ（Ｄ）
またはＧｌｕ（Ｅ）残基に置換する突然変異（それぞれ、「ＥＬＤ」および「ＥＬＥ」ド
メインとも呼ばれる）を含む。他の実施形態では、操作切断ハーフドメインが、４９０、
５３８および５３７位（野生型ＦｏｋＩに対して番号付け）の突然変異、例えば、４９０
位の野生型Ｇｌｕ（Ｅ）残基をＬｙｓ（Ｋ）残基に置換する突然変異、５３８位の野生型
Ｉｓｏ（Ｉ）残基をＬｙｓ（Ｋ）残基に置換する突然変異および５３７位の野生型Ｈｉｓ
（Ｈ）残基をＬｙｓ（Ｋ）残基またはＡｒｇ（Ｒ）残基に置換する突然変異（それぞれ、
「ＫＫＫ」および「ＫＫＲ」ドメインとも呼ばれる）を含む。他の実施形態では、操作切
断ハーフドメインが、４９０および５３７位（野生型ＦｏｋＩに対して番号付け）の突然
変異、例えば、４９０位の野生型Ｇｌｕ（Ｅ）残基をＬｙｓ（Ｋ）残基に置換する突然変
異、および５３７位の野生型Ｈｉｓ（Ｈ）残基をＬｙｓ（Ｋ）残基またはＡｒｇ（Ｒ）残
基に置換する突然変異（それぞれ、「ＫＩＫ」および「ＫＩＲ」ドメインとも呼ばれる）
を含む。（米国特許出願公開第２０１１０２０１０５５号明細書を参照されたい）。本明
細書に記載される操作切断ハーフドメインは、任意の適当な方法を用いて、例えば、米国
特許出願公開第２００５００６４４７４号明細書；第２００８０１３１９６２号明細書；
および第２０１１０２０１０５５号明細書に記載されているような野生型切断ハーフドメ
イン（ＦｏｋＩ）の部位特異的突然変異誘発によって調製され得る。
【０１３０】
あるいは、ヌクレアーゼは、いわゆる「スプリット酵素」技術を用いて核酸標的部位に
おいてインビボで組み立てられ得る（例えば、米国特許出願公開第２００９００６８１６
４号明細書参照）。このようなスプリット酵素の成分は別々の発現構築物で発現してもよ
いし、または個々の成分が例えば、自己切断２ＡペプチドもしくはＩＲＥＳ配列によって
分離されている１つのオープンリーディングフレームで連結されていてもよい。成分は個
々のジンクフィンガー結合ドメインまたはメガヌクレアーゼ核酸結合ドメインのドメイン
であり得る。
【０１３１】
Ｃ．ジンクフィンガーヌクレアーゼ
具体的な実施形態では、キメラポリペプチドが、外因性核酸またはドナーＤＮＡが組み
込まれ得る標的化部位特異的二本鎖ＤＮＡ切断に送達されるよう設計され得るカスタム設
計のジンクフィンガーヌクレアーゼ（ＺＦＮ）である（参照により本明細書に組み込まれ
る、共有されている米国特許出願公開第２０１００２５７６３８号明細書参照）。ＺＦＮ
は、制限エンドヌクレアーゼ（例えば、ＦｏｋＩ）からの非特異的切断ドメインと、ジン
クフィンガーＤＮＡ結合ドメインポリペプチドとを含むキメラポリペプチドである。例え
ば、Huang et al.(1996) J.Protein Chem.15:481-9；Kim et al.(1997a) Proc.Natl.Acad
.Sci.USA 94:3616-20；Kim et al.(1996) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 93:1156-60；Kim et 
al.(1994) Proc Natl.Acad.Sci.USA 91:883-7；Kim et al.(1997b) Proc.Natl.Acad.Sci.
USA 94:12875-9；Kim et al.(1997c) Gene 203:43-9；Kim et al.(1998) Biol.Chem.379:
489-95；Nahon and Raveh (1998) Nucleic Acids Res.26:1233-9；Smith et al.(1999) N
ucleic Acids Res.27:674-81を参照されたい。いくつかの実施形態では、ＺＦＮが非標準
ジンクフィンガーＤＮＡ結合ドメインを含む（参照により本明細書に組み込まれる、共有
されている米国特許出願公開第２００８０１８２３３２号明細書参照）。ＦｏｋＩ制限エ
ンドヌクレアーゼは、ＤＮＡを切断し、二本鎖切断を導入するために、ヌクレアーゼドメ
インを介して二量体化しなければならない。結果として、このようなエンドヌクレアーゼ
からのヌクレアーゼドメインを含むＺＦＮも、標的ＤＮＡを切断するためにヌクレアーゼ
ドメインの二量体化を要する。Mani et al.(2005) Biochem.Biophys.Res.Commun.334:119
1-7; Smith et al.(2000) Nucleic Acids Res.28:3361-9。ＺＦＮの二量体化は、２つの
隣接する正反対に配向したＤＮＡ結合部位によって促進され得る。前記。
【０１３２】
ＺＦＮ系の柔軟性および特異性は、公知のリコンビナーゼ媒介遺伝子編集戦略によって
以前は達成することができなかった一定レベルの制御をもたらす。一例として、ＺＦＮは
、例えば、特異的核酸配列を認識するように容易に操作され得る。Wu et al.(2007) Cell
.Mol.Life Sci.64:2933-44（全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公
開第２００９０２０５０８３号明細書、第２０１１０１８９７７５号明細書、第２０１１
０１６７５２１号明細書および第２０１００１９９３８９号明細書参照）。ジンクフィン
ガー認識残基に関するコドンのランダム化は、恣意的に選択されたＤＮＡ配列に対して高
い親和性を有する新しいフィンガーの選択を可能にする。さらに、ジンクフィンガーは天
然のＤＮＡ結合分子であり、操作されたジンクフィンガーは生細胞でその設計された標的
に作用することが示されている。したがって、ジンクフィンガーに基づくヌクレアーゼは
、特異的であるが、恣意的な認識部位を標的化可能である。
【０１３３】
特定の例では、外因性核酸を宿主の少なくとも１つのＦＡＤ２性能座に部位特異的に組
み込む方法が、ＺＦＮを宿主の細胞に導入する工程を含み、ＺＦＮが標的ヌクレオチド配
列を認識し、これに結合し、標的ヌクレオチド配列が宿主の少なくとも１つのＦＡＤ２座
に含まれる。特定の例では、標的ヌクレオチド配列が、少なくとも１つのＦＡＤ２座以外
の位置において宿主のゲノムに含まれない。例えば、ＺＦＮのＤＮＡ結合ポリペプチドは
、（例えば、ＦＡＤ２座をシーケンシングすることによって）少なくとも１つのＦＡＤ２
座中の同定された標的ヌクレオチド配列を認識し、これに結合するよう操作され得る。Ｚ
ＦＮを宿主の細胞に導入する工程を含む、外因性核酸を宿主の少なくとも１つのＦＡＤ２
性能座に部位特異的に組み込む方法は、外因性核酸を細胞に導入する工程を含んでもよく
、外因性核酸の少なくとも１つのＦＡＤ２座を含む宿主の核酸への組換えは、ＺＦＮの部
位特異的認識および標的配列との結合（およびその後のＦＡＤ２座を含む核酸の切断）に
よって促進される。
Ｖ．ＦＡＤ２座における組込みのための外因性核酸
【０１３４】
本発明の実施形態は、少なくとも１つのＦＡＤ２座への部位特異的組込みのための外因
性核酸、例えば、限定されないが、ＰＴＵ、ＥＬＰ、ＥＴＩＰまたはＯＲＦ；標的化エン
ドヌクレアーゼをコードするヌクレオチド配列を含む核酸；および前記のいずれかまたは
両方の少なくとも１つを含むベクターからなる群から選択される１つまたはそれ以上の核
酸を含んでもよい。したがって、いくつかの実施形態で使用するための特定の核酸は、ポ
リペプチドをコードするヌクレオチド配列、構造ヌクレオチド配列ならびに／あるいはＤ
ＮＡ結合ポリペプチド認識および結合部位を含む。
【０１３５】
Ａ．部位特異的組込みのための外因性核酸分子
上記のように、例えば、ポリペプチドの発現、突然変異遺伝子の修正または野生型遺伝
子の発現増加のために、外因性配列（「ドナー配列」または「ドナー」または「導入遺伝
子」とも呼ばれる）が組み込まれる。ドナー配列が典型的には配置されるゲノム配列と同
一ではないことが容易に明らかであるだろう。ドナー配列は、対象となる位置での効率的
なＨＤＲを可能にするための相同性の２つの領域が隣接した非相同性配列を含むことがで
きる。さらに、ドナー配列は、細胞クロマチン中の対象となる領域と相同性でない配列を
含むベクター分子を含むことができる。ドナー分子は、細胞クロマチンと相同性のいくつ
かの不連続領域を含むことができる。例えば、対象となる領域中に通常は存在しない配列
の標的化組込みのために、前記配列がドナー核酸分子中に存在し、対象となる領域中の配
列と相同性の領域が隣接していてもよい。
【０１３６】
ドナーポリヌクレオチドは一本鎖または二本鎖のＤＮＡまたはＲＮＡであり得、線状ま
たは環状型で細胞に導入され得る。例えば、米国特許出願公開第２０１０００４７８０５
号明細書、第２０１１０２８１３６１号明細書、第２０１１０２０７２２１号明細書およ
び米国特許出願第１３／８８９，１６２号明細書を参照されたい。線状型で導入される場
合、ドナー配列の末端は当業者に公知の方法によって（例えば、エキソヌクレアーゼ分解
から）保護され得る。例えば、１つまたはそれ以上のジデオキシヌクレオチド残基が線状
分子の３’末端に付加される、および／または自己相補性オリゴヌクレオチドが一方また
は両方の末端に連結される。例えば、Chang et al.(1987) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:4
959-4963；Nehls et al.(1996) Science 272:886-889を参照されたい。外因性ポリヌクレ
オチドを分解から保護するさらなる方法は、限定されないが、末端アミノ基の付加および
修飾ヌクレオチド間結合、例えば、ホスホロチオエート、ホスホロアミデートおよびＯ−
メチルリボースまたはデオキシリボース残基の使用を含む。
【０１３７】
ポリヌクレオチドは、さらなる配列、例えば、複製起点、プロモーターおよび抗生物質
耐性をコードする遺伝子を有するベクター分子の一部として細胞に導入され得る。さらに
、ドナーポリヌクレオチドは、裸の核酸として、薬剤、例えば、リポソームもしくはポロ
キサマーと複合体化した核酸として導入され得る、またはウイルス（例えば、アデノウイ
ルス、ＡＡＶ、ヘルペスウイルス、レトロウイルス、レンチウイルスおよびインテグラー
ゼ欠損レンチウイルス（ＩＤＬＶ））によって送達され得る。
【０１３８】
ドナーは一般的に、その発現が組込み部位の内因性プロモーター、すなわち、ドナーが
組み込まれる内因性遺伝子（例えば、ＦＡＤ２）の発現を駆動するプロモーターによって
駆動されるように組み込まれる。しかしながら、ドナーがプロモーターおよび／またはエ
ンハンサー、例えば、構成型プロモーターまたは誘導性もしくは組織特異的プロモーター
を含んでもよいことが明らかであるだろう。
【０１３９】
さらに、発現に要求されないが、外因性配列は、転写または翻訳調節配列、例えば、プ
ロモーター、エンハンサー、インスレーター、配列内リボソーム進入部位、２Ａペプチド
をコードする配列および／またはポリアデニル化シグナルを含んでもよい。
【０１４０】
実施形態において、ＦＡＤ２座を修飾するために、少なくとも１つのＦＡＤ２座に部位
特異的様式で組み込まれ得る外因性核酸は、例えば、限定されないが、対象となるポリペ
プチドをコードするヌクレオチド配列を含む核酸；農学的遺伝子を含む核酸；ＲＮＡｉ分
子をコードするヌクレオチド配列を含む核酸；またはＦＡＤ２遺伝子を破壊する核酸を含
む。
【０１４１】
いくつかの実施形態では、ＦＡＤ２座を修飾するために、外因性核酸がＦＡＤ２座にお
いて組み込まれ、農学的遺伝子またはヌクレオチド配列がＦＡＤ２座から宿主中で発現す
るように、核酸が農学的遺伝子または対象となるポリペプチドをコードするヌクレオチド
配列を含む。いくつかの例では、対象となるポリペプチド（例えば、外来タンパク質）が
、商業的な量で対象となるポリペプチドをコードするヌクレオチド配列から発現する。こ
のような例では、対象となるポリペプチドが、宿主細胞、組織またはバイオマスから抽出
され得る。いくつかの実施形態では、宿主が植物であり、対象となるポリペプチドの商業
的製造のために用意される植物材料が植物、植物部位、植物組織または植物細胞であり得
る。いくつかの例では、植物部位が植物種子であり得る。植物バイオマスからのタンパク
質抽出は、例えば、Heney and Orr (1981) Anal. Biochem. 114:92-6で論じられている公
知の方法によって達成され得る。
【０１４２】
同様に、農学的遺伝子は、形質転換植物細胞、植物および／またはその子孫で発現され
得る。例えば、植物は、少なくとも１つのＦＡＤ２座から農学的対象となる種々の表現型
を発現するように特定の実施形態の方法を介して遺伝的に操作され得る。
【０１４３】
いくつかの実施形態では、対象となるポリペプチドをコードする農学的遺伝子またはヌ
クレオチド配列を含む核酸が、例えば、限定されないが、有害生物または病気に対する耐
性を与える遺伝子（例えば、Jones et al.(1994) Science 266:789（クラドスポリウム・
フルバム（Cladosporium fulvum）に対する耐性のためのトマトＣｆ−９遺伝子のクロー
ニング）；Martin et al.(1993) Science 262:1432; Mindrinos et al.(1994) Cell 78:1
089（シュードモナス・シリンゲ（Pseudomonas syringae）に対する耐性のためのＲＳＰ
２遺伝子）；ＰＣＴ国際特許出願公開第９６／３０５１７号パンフレット（ダイズシスト
センチュウに対する耐性）；ＰＣＴ国際特許出願公開第９３／１９１８１号パンフレット
）；バチルス・チューリンゲンシス（Bacillus thuringiensis）タンパク質、その誘導体
、またはその上にモデル化される合成ポリペプチドをコードする遺伝子（例えば、Geiser
et al.(1986) Gene 48:109（Ｂｔδ−エンドトキシン遺伝子のクローニングおよびヌク
レオチド配列；さらに、δ−エンドトキシン遺伝子をコードするＤＮＡ分子は、例えば、
ＡＴＣＣ寄託番号４００９８；６７１３６；３１９９５；および３１９９８で、アメリカ
培養細胞系統保存機関（Ｍａｎａｓｓａｓ、ＶＡ）から購入され得る））；レクチンをコ
ードする遺伝子（例えば、Van Damme et al.(1994) Plant Molec.Biol.24:25（いくつか
のクンシラン（Clivia miniata）マンノース結合レクチン遺伝子のヌクレオチド配列）参
照）；ビタミン結合タンパク質、例えば、アビジンをコードする遺伝子（ＰＣＴ国際特許
出願公開第ＵＳ９３／０６４８７号パンフレット（害虫に対する殺幼虫剤としてのアビジ
ンおよびアビジンホモログの使用）参照）；酵素阻害剤、例えば、プロテアーゼ、プロテ
イナーゼ阻害剤またはアミラーゼ阻害剤をコードする遺伝子（例えば、Abe et al.(1987)
J.Biol.Chem.262:16793（イネシステインプロテイナーゼ阻害剤のヌクレオチド配列）；
Huub et al.(1993) Plant Molec.Biol.21:985（タバコプロテイナーゼ阻害剤Ｉをコード
するｃＤＮＡのヌクレオチド配列）；Sumitani et al.(1993) Biosci.Biotech.Biochem.5
7:1243（ストレプトマイセス・ニトロスポレウス（Streptomyces nitrosporeus）αアミ
ラーゼ阻害剤のヌクレオチド配列）および米国特許第５，４９４，８１３号明細書参照）
；昆虫特異的ホルモンまたはフェロモン、例えば、エクジステロイドもしくは幼若ホルモ
ン、その変異形、それに基づく模倣体、またはそのアンタゴニストもしくはアゴニストを
コードする遺伝子（例えば、Hammock et al.(1990) Nature 344:458（クローニング幼若
ホルモンエステラーゼのバキュロウイルス発現、幼若ホルモンの不活性化因子）参照）；
発現すると、冒された有害生物の生理学を破壊する昆虫特異的ペプチドまたは神経ペプチ
ドをコードする遺伝子（例えば、Regan (1994) J.Biol.Chem.269:9（発現クローニングが
昆虫利尿ホルモン受容体をコードするＤＮＡをもたらす）；Pratt et al.(1989) Biochem
.Biophys.Res.Comm.163:1243（ディプロプテラ・パンタタ（Diploptera puntata）のアロ
スタチン）；および米国特許第５，２６６，３１７号明細書（昆虫特異的麻痺性神経毒を
コードする遺伝子）参照）；ヘビ、スズメバチまたは他の生物によって天然に産生される
昆虫特異的毒液をコードする遺伝子（例えば、Pang et al.(1992) Gene 116:165（サソリ
昆虫毒性ペプチドをコードする遺伝子の植物における異種発現）参照）；モノテルペン、
セスキテルペン、ステロイド、ヒドロキサム酸、フェニルプロパノイド誘導体または殺虫
活性を有する他の分子の高度蓄積を担う酵素をコードする遺伝子；生物学的活性分子の転
写後修飾を含む修飾に関与する酵素、例えば、解糖酵素、タンパク質分解酵素、脂質分解
酵素、ヌクレアーゼ、シクラーゼ、トランスアミナーゼ、エステラーゼ、ヒドロラーゼ、
ホスファターゼ、キナーゼ、ホスホリラーゼ、ポリメラーゼ、エラスターゼ、キチナーゼ
またはグルカナーゼ（天然または合成のいずれも）をコードする遺伝子（例えば、ＰＣＴ
国際特許出願公開第９３／０２１９７号パンフレット（カラーゼ遺伝子のヌクレオチド配
列）；さらに、キチナーゼコード配列を含むＤＮＡ分子は、例えば、寄託番号３９６３７
および６７１５２で、ＡＴＣＣから得られ得る；Kramer et al.(1993) Insect Biochem.M
olec.Biol.23:691（タバコスズメガキチナーゼをコードするｃＤＮＡのヌクレオチド配列
）；およびKawalleck et al.(1993) Plant Molec.Biol.21:673（パセリｕｂｉ４−２ポリ
ユビキチン遺伝子のヌクレオチド配列）参照）；シグナル伝達を刺激する分子をコードす
る遺伝子（例えば、Botella et al.(1994) Plant Molec.Biol.24:757（リョクトウカルモ
ジュリンｃＤＮＡクローンについてのヌクレオチド配列）；およびGriess et al.(1994) 
Plant Physiol.104:1467（トウモロコシカルモジュリンｃＤＮＡクローンのヌクレオチド
配列）参照）；疎水性モーメントペプチドをコードする遺伝子（例えば、ＰＣＴ国際特許
出願公開第９５／１６７７６号パンフレット（真菌植物病原体を阻害するタキプレシンの
ペプチド誘導体）；およびＰＣＴ国際特許出願公開第９５／１８８５５号パンフレット（
耐病性を与える合成抗微生物ペプチド）参照）；膜パーミアーゼ、チャネルフォーマーま
たはチャネルブロッカーをコードする遺伝子（例えば、Jaynes et al.(1993) Plant Sci 
89:43（トランスジェニックタバコ植物をシュードモナス・ソラナセアラム（Pseudomonas
solanacearum）に対して耐性にするためのセクロピン−β溶解ペプチド類似体の異種発
現）参照）；ウイルス侵入タンパク質またはこれに由来する複合毒素をコードする遺伝子
（例えば、Beachy et al.(1990) Ann.rev.Phytopathol.28:451参照）；昆虫特異抗体また
はこれに由来する免疫毒素をコードする遺伝子（例えば、Taylor et al., Abstract #497
, Seventh Int'l Symposium on Molecular Plant-Microbe Interactions (Edinburgh, Sc
otland) (1994) （単鎖抗体断片の産生を介したトランスジェニックタバコにおける酵素
不活性化）参照）；ウイルス特異抗体をコードする遺伝子（例えば、Tavladoraki et al.
(1993) Nature 366:469（組換え抗体遺伝子を発現しているトランスジェニック植物はウ
イルス攻撃から保護される）参照）；病原体または寄生生物によって天然に産生される発
育遅滞タンパク質をコードする遺伝子（例えば、Lamb et al.(1992) Bio/Technology 10:
1436（真菌エンドα−１，４−Ｄ−ポリガラクツロナーゼは、植物細胞壁ホモ−α−１，
４−Ｄ−ガラクツロナーゼを可溶化することによって真菌定着および植物栄養放出を促進
する）；Toubart et al.(1992) Plant J.2:367（マメエンドポリガラクツロナーゼ阻害タ
ンパク質をコードする遺伝子のクローニングおよび特徴付け）参照）；植物によって天然
に産生される発育遅滞タンパク質をコードする遺伝子（例えば、Logemann et al.(1992) 
Bio/Technology 10:305（オオムギリボソーム不活性化遺伝子を発現しているトランスジ
ェニック植物は真菌病に対する増加した耐性を有する）参照）を含んでもよい。
【０１４４】
いくつかの実施形態では、対象となるポリペプチドをコードする農学的遺伝子またはヌ
クレオチドを含む核酸が同様におよび／または代わりに、例えば、限定されないが、除草
剤、例えば、成長点または分裂組織を阻害する除草剤、例えば、イミダゾリノンまたはス
ルホニル尿素に対する耐性を与える遺伝子（このカテゴリーの代表的な遺伝子は、例えば
、それぞれLee et al.(1988) EMBO J.7:1241およびMiki et al.(1990) Theor.Appl.Genet
.80:449に記載されているように突然変異ＡＬＳおよびＡＨＡＳ酵素をコードする；例え
ば、（組換え核酸の導入および／または野生型ＥＰＳＰ遺伝子（それだけに限らないが、
ＣＰ４、ＤＭＭＧおよびＤＧＴ−２８を含む）の種々の形態のインビボ突然変異誘発を介
して）突然変異５−エノイルピルビルシキミ酸−３−リン酸シンターゼ（ＥＰＳＰ）遺伝
子；ａｒｏＡ遺伝子およびグリホサートアセチルトランスフェラーゼ（ＧＡＴ）遺伝子に
よってそれぞれ与えられるグリホサート耐性）；他のホスホノ化合物、例えば、ストレプ
トマイセス・ハイグロスコピクス（Streptomyces hygroscopicus）およびストレプトマイ
セス・ビリドクロモゲネス（Streptomyces viridichromogenes）を含むストレプトマイセ
ス属の種からのグルホシネートホスフィノトリシンアセチルトランスフェラーゼ（ＰＡＴ
）遺伝子；ならびにピリジノキシまたはフェノキシプロピオン酸およびシクロヘキソン（
ＡＣＣａｓｅ阻害剤コード遺伝子）を含んでもよい。例えば、米国特許第４，９４０，８
３５号明細書および第６，２４８，８７６号明細書（植物にグリホサート耐性を与えるこ
とができるＥＰＳＰの形態のヌクレオチド配列）を参照されたい。突然変異ａｒｏＡ遺伝
子をコードするＤＮＡ分子は、ＡＴＣＣ寄託番号３９２５６で得られ得る。米国特許第４
，７６９，０６１号明細書（突然変異ａｒｏＡ遺伝子のヌクレオチド配列）も参照された
い。欧州特許出願第０３３３０３３号明細書および米国特許第４，９７５，３７４号明細
書は、除草剤、例えば、Ｌ−ホスフィノトリシンに対する耐性を与えることができる、グ
ルタミンシンテターゼ遺伝子のヌクレオチド配列を開示している。代表的なＰＡＴ遺伝子
のヌクレオチド配列は、欧州特許出願第０２４２２４６号明細書およびDeGreef et al.(1
989) Bio/Technology 7:61（ＰＡＴ活性をコードするキメラｂａｒ遺伝子を発現するトラ
ンスジェニック植物の製造）に提供されている。フェノキシプロピオン酸およびシクロヘ
キソン、例えば、セトキシジムおよびハロキシホップに対する耐性を与える遺伝子の例は
、Marshall et al.(1992) Theor.Appl.Genet.83:435に記載されているＡｃｃ１−Ｓ１、
Ａｃｃ１−Ｓ２およびＡｃｃ１−Ｓ３遺伝子を含む。グリホサート耐性を与えることがで
きるＧＡＴ遺伝子は、例えば、国際公開第２００５０１２５１５号パンフレットに記載さ
れている。２，４−Ｄ−フェノキシプロピオン酸およびピリジルオキシオーキシン除草剤
に対する耐性を与える遺伝子は、例えば、国際公開第２００５１０７４３７号パンフレッ
トおよび国際公開第２００７０５３４８２号パンフレットに記載されている。
【０１４５】
対象となるポリペプチドをコードする農学的遺伝子またはヌクレオチド配列を含む核酸
は、例えば、限定されないが、光合成を阻害する除草剤、例えば、トリアジン（ｐｓｂＡ
およびｇｓ＋遺伝子）またはベンゾニトリル（ニトリラーゼ遺伝子）に対する耐性を与え
る遺伝子を含んでもよい。例えば、Przibila et al.(1991) Plant Cell 3:169（突然変異
ｐｓｂＡ遺伝子をコードするプラスミドによるクラミドモナス属の形質転換）を参照され
たい。ニトリラーゼ遺伝子に関するヌクレオチド配列は米国特許第４，８１０，６４８号
明細書に開示されており、これらの遺伝子を含むＤＮＡ分子はＡＴＣＣ寄託番号５３４３
５；６７４４１；および６７４４２で入手可能である。Hayes et al.(1992) Biochem.J.2
85:173（グルタチオンＳ−トランスフェラーゼをコードするＤＮＡのクローニングおよび
発現）も参照されたい。
【０１４６】
いくつかの実施形態では、対象となるポリペプチドをコードする農学的遺伝子またはヌ
クレオチド配列を含む核酸が同様におよび／または代わりに、付加価値形質、例えば、限
定されないが、例えば、植物のステアリン酸含量を増加させるためにステアリルＡＣＰデ
サチュラーゼのアンチセンス遺伝子を用いて植物を形質転換することによって修飾された
脂肪酸代謝（例えば、Knultzon et al.(1992) Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.89:2624参照）
；例えば、フィターゼコード遺伝子の導入がフィターゼの破壊を強化し、より多くの遊離
ホスフェートを形質転換植物に付与する（例えば、Van Hartingsveldt et al.(1993) Gen
e 127:87（クロコウジカビ（Aspergillus niger）フィターゼ遺伝子のヌクレオチド配列
；トウモロコシ中のフィターゼ含量を低下させるための遺伝子が導入されてもよく、例え
ば、これは低レベルのフィチン酸によって特徴付けられるトウモロコシ突然変異体の原因
となり得る単一対立遺伝子に関連するＤＮＡをクローニングし、次いで再導入することに
よって達成され得る（Raboy et al.(1990) Maydica 35:383参照）参照）；および例えば
、デンプンの分岐パターンを変える酵素をコードする遺伝子を用いて植物を形質転換する
ことによってもたらされる修飾された炭水化物組成（例えば、Shiroza et al.(1988) J.B
acteol.170:810（ストレプトコッカス属突然変異体フルクトシルトランスフェラーゼ遺伝
子のヌクレオチド配列）；Steinmetz et al.(1985) Mol.Gen.Genet.20:220（レバンスク
ラーゼ）；Pen et al.(1992) Bio/Technology 10:292（α−アミラーゼ）；Elliot et al
.(1993) Plant Molec.Biol.21:515（トマトインベルターゼ遺伝子のヌクレオチド配列）
；Sogaard et al.(1993) J.Biol.Chem.268:22480（オオムギα−アミラーゼ遺伝子）；お
よびFisher et al.(1993) Plant Physiol.102:1045（トウモロコシ胚乳デンプン分岐酵素
ＩＩ）参照）を与えるまたはこれに寄与する遺伝子を含んでもよい。
【０１４７】
いくつかの実施形態では、ＦＡＤ２座を修飾するために、外因性核酸がＦＡＤ２座にお
いて組み込まれ、例えば、その後のＰＴＵまたはＥＬＰの部位における第２の外因性核酸
の部位特異的組込みが促進されるように、核酸がＰＴＵまたはＥＬＰを含む。米国特許出
願第１３／８８９，１６２号明細書も参照されたい。
【０１４８】
標的化組込みを介した対象となる核酸分子の植物ゲノムへの標的化エンドヌクレアーゼ
媒介組込みは、標的化エンドヌクレアーゼまたは標的化エンドヌクレアーゼコード核酸分
子の送達、引き続いて宿主中での機能的標的化エンドヌクレアーゼタンパク質の発現を要
する。機能的標的化エンドヌクレアーゼタンパク質が少なくとも１つのＦＡＤ２座の標的
部位において二本鎖切断を誘導し、次いでこれが例えば、外因性核酸の座への相同性駆動
組込みを介して修復されるように、標的化エンドヌクレアーゼが宿主細胞に送達されるま
たはそこで発現するのと同時に外因性核酸も好ましくは宿主細胞中に存在する。当業者で
あれば、機能的標的化エンドヌクレアーゼタンパク質の発現が、それだけに限らないが、
標的化エンドヌクレアーゼコード構築物の遺伝子組換え、および標的化エンドヌクレアー
ゼコード構築物の一過性発現を含むいくつかの方法によって達成され得ることを認識し得
る。これらの両ケースで、ＦＡＤ２座における標的化組込みを駆動するために、機能的標
的化エンドヌクレアーゼタンパク質の発現および外因性核酸の宿主細胞への送達が同時に
達成され得る。
【０１４９】
標的化エンドヌクレアーゼとしてＺＦＮを利用する実施形態で得られる特定の利点は、
キメラジンクフィンガーヌクレアーゼの切断ドメインの二量体化の必要条件が高レベルの
配列、したがって切断特異性を与えることである。３つのフィンガーの各セットが９個の
連続塩基対に結合するので、各ジンクフィンガードメインが完全な特異性を有する場合、
２つのキメラヌクレアーゼが１８ｂｐの標的を有効に要求する。この長さの任意の所与の
配列は、単一ゲノム中で特有であると予想される（約１０９ｂｐと仮定）。上記Bibikova
et al.(2001) Mol.Cell.Biol.21(1):289-97; Wu et al.(2007)。さらに、さらなるフィ
ンガーが強化された特異性を提供することができる（Beerli et al.(1998) Proc.Natl.Ac
ad.Sci.USA 95:14628-33；Kim and Pabo (1998) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 95:2812-7；Li
u et al.(1997) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:5525-30）ので、さらなる特異性を提供する
ために各ＤＮＡ結合ドメイン中のジンクフィンガーの数が増加され得る。例えば、２４ｂ
ｐ配列を認識する４−、５−、６−またはそれ以上のフィンガーＺＦＮ対を用いることに
よって、特異性がさらに増加され得る。Urnov et al.(2005) Nature 435:646-51。したが
って、宿主植物ゲノムに導入された認識配列がゲノム中で特有となるように、ＺＦＮが使
用され得る。
【０１５０】
Ｂ．標的化エンドヌクレアーゼをコードするヌクレオチド配列を含む核酸分子
いくつかの実施形態では、標的化エンドヌクレアーゼをコードするヌクレオチド配列が
、標的化エンドヌクレアーゼ中に含まれるポリペプチドをコードする野生のヌクレオチド
配列の操作（例えば、ライゲーション）によって操作され得る。例えば、ＤＮＡ結合ポリ
ペプチドに対応する遺伝子のヌクレオチド配列を同定するために、ＤＮＡ結合ポリペプチ
ドを含むタンパク質をコードする遺伝子のヌクレオチド配列が調査され得、このヌクレオ
チド配列がＤＮＡ結合ポリペプチドを含む標的化エンドヌクレアーゼをコードするヌクレ
オチド配列の要素として使用され得る。あるいは、例えば、遺伝暗号の縮重にしたがって
、標的化エンドヌクレアーゼをコードするヌクレオチド配列を推定するために、標的化エ
ンドヌクレアーゼのアミノ酸配列が使用され得る。
【０１５１】
標的化エンドヌクレアーゼをコードするヌクレオチド配列を含む代表的な核酸分子では
、ヌクレアーゼポリペプチドをコードする第１のポリヌクレオチド配列の最後のコドン、
およびＤＮＡ結合ポリペプチドをコードする第２のポリヌクレオチド配列の最初のコドン
が、例えば、イントロンまたは「ＳＴＯＰ」をコードすることなく、任意の数のヌクレオ
チドトリプレットによって分離され得る。同様に、ＤＮＡ結合ポリペプチドをコードする
第１のポリヌクレオチド配列をコードするヌクレオチド配列の最後のコドン、およびヌク
レアーゼポリペプチドをコードする第２のポリヌクレオチド配列の最初のコドンが、任意
の数のヌクレオチドトリプレットによって分離され得る。これらのおよびさらなる実施形
態では、ヌクレアーゼポリペプチドをコードする第１のポリヌクレオチド配列およびＤＮ
Ａ結合ポリペプチドをコードする第２のポリヌクレオチド配列の最後の（すなわち、核酸
配列のほぼ３’）の最後のコドンが、そこに直接隣接する、または短ペプチド配列、例え
ば、合成ヌクレオチドリンカー（例えば、融合を達成するために使用されたかもしれない
ヌクレオチドリンカー）によってコードされるもの以下によってそこから分離されたさら
なるポリヌクレオチドコード配列の最初のコドンと相レジスターで融合され得る。このよ
うなさらなるポリヌクレオチド配列の例は、例えば、限定されないが、タグ、標的化ペプ
チド、および酵素切断部位を含む。同様に、第１および第２のポリヌクレオチド配列のほ
ぼ５’（核酸配列中）の最初のコドンが、そこに直接隣接する、または短ペプチド配列以
下によってそこから分離されたさらなるポリヌクレオチドコード配列の最後のコドンと相
レジスターで融合され得る。
【０１５２】
標的化エンドヌクレアーゼ中の機能的ポリペプチド（例えば、ＤＮＡ結合ポリペプチド
およびヌクレアーゼポリペプチド）をコードするポリヌクレオチド配列を分離する配列は
、例えば、コードされるアミノ酸配列が標的化エンドヌクレアーゼの翻訳を有意に変えに
くいような任意の配列を含むことができる。公知のヌクレアーゼポリペプチドおよび公知
のＤＮＡ結合ポリペプチドの自律的性質のために、例では介在配列はこれらの構造のそれ
ぞれの機能に干渉しないだろう。
【０１５３】
Ｃ．ベクターおよび発現構築物
いくつかの実施形態では、対象となるポリペプチドおよび／または標的化エンドヌクレ
アーゼをコードする少なくとも１つの外因性ポリヌクレオチド配列を含む少なくとも１つ
の核酸分子が、発現のために細胞、組織または生物に導入され得る。例えば、少なくとも
１つのＦＡＤ２座中に含まれるヌクレオチド配列を特異的に認識する標的化エンドヌクレ
アーゼをコードするポリヌクレオチド配列を含む核酸分子が、標的化エンドヌクレアーゼ
の発現のために細胞に導入され得、また対象となるポリペプチドをコードするポリヌクレ
オチド配列が、例えば、発現した標的エンドヌクレアーゼによる座における二本鎖切断の
導入後の相同組換えによって少なくとも１つのＦＡＤ２座に組み込まれ、対象となるポリ
ペプチドが組み込まれたポリヌクレオチド配列から発現するように、対象となるポリペプ
チドをコードするポリヌクレオチド配列を含む核酸分子が細胞に導入され得る。
【０１５４】
いくつかの実施形態では、核酸分子、例えば、前記の１つが、例えば、限定されないが
、直線状プラスミドまたは閉環状プラスミドを含むベクター系であってもよい。特定の例
では、ベクターが発現ベクターであってもよい。特定の実施形態による核酸配列は、例え
ば、核酸配列が１つまたはそれ以上の調節配列と作動可能に連結されるように、ベクター
に組み込まれ得る。多くのベクターがこの目的のために利用可能であり、特定のベクター
の選択は、例えば、ベクターに挿入される核酸のサイズ、ベクターを用いて形質転換され
る特定の宿主細胞、および／または発現することが望まれる任意のコードされたポリペプ
チドの量に依存し得る。ベクターは、典型的には種々の成分を含み、その素性はベクター
の機能（例えば、ＤＮＡの増幅またはＤＮＡの発現）、およびベクターが適合性である特
定の宿主細胞に依存する。
【０１５５】
いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上のコード配列と作動可能に連結された調
節配列が、核酸分子が増幅または発現される宿主細胞、例えば、細菌細胞、藻類細胞、真
菌細胞または植物細胞中で機能するプロモーター配列であってもよい。いくつかの実施形
態は、対象となるポリペプチドまたは標的化エンドヌクレアーゼをコードする１つまたは
それ以上のヌクレオチド配列と作動可能に連結された少なくとも１つの調節配列を含むヌ
クレオチド配列を含む植物形質転換ベクターを含むことができ、１つまたはそれ以上のヌ
クレオチド配列は、対象となるポリペプチドまたは標的化エンドヌクレアーゼを産生する
ために、植物細胞、組織または生物中で調節配列の制御下で発現され得る。
【０１５６】
いくつかの実施形態による核酸分子に使用するのに適したプロモーターは、その全てが
当分野で周知である、誘導性、組織特異的、ウイルス、合成または構成型であるものを含
む。本発明の実施形態に有用となり得るプロモーターの非限定的例は、米国特許第６，４
３７，２１７号明細書（トウモロコシＲＳ８１プロモーター）；第５，６４１，８７６号
明細書（イネアクチンプロモーター）；第６，４２６，４４６号明細書（トウモロコシＲ
Ｓ３２４プロモーター）；第６，４２９，３６２号明細書（トウモロコシＰＲ−１プロモ
ーター）；第６，２３２，５２６号明細書（トウモロコシＡ３プロモーター）；第６，１
７７，６１１号明細書（構成型トウモロコシプロモーター）；第５，３２２，９３８号明
細書、第５，３５２，６０５号明細書、第５，３５９，１４２号明細書および第５，５３
０，１９６号明細書（３５Ｓプロモーター）；第６，４３３，２５２号明細書（トウモロ
コシＬ３オレオシンプロモーター）；第６，４２９，３５７号明細書（イネアクチン２プ
ロモーターおよびイネアクチン２イントロン）；第６，２９４，７１４号明細書（光誘導
性プロモーター）；第６，１４０，０７８号明細書（塩誘導性プロモーター）；第６，２
５２，１３８号明細書（病原体誘導性プロモーター）；第６，１７５，０６０号明細書（
リン欠乏誘導性プロモーター）；第６，３８８，１７０号明細書（双方向性プロモーター
）；第６，６３５，８０６号明細書（γ−コイキシンプロモーター）；第５，４４７，８
５８号明細書（大豆ヒートショックプロモーター）；ならびに米国特許出願第０９／７５
７，０８９号明細書（トウモロコシクロロプラストアルドラーゼプロモーター）によって
提供される。
【０１５７】
さらなる代表的なプロモーターは、ノパリンシンターゼ（ＮＯＳ）プロモーター（Eber
t et al.(1987) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84(16):5745-9）；オクトピンシンターゼ（Ｏ
ＣＳ）プロモーター（アグロバクテリウム・ツメファシエンス（Agrobacterium tumefaci
ens）の腫瘍誘発プラスミドに維持される）；カリモウイルスプロモーター、例えば、カ
リフラワーモザイクウイルス（ＣａＭＶ）１９Ｓプロモーター（Lawton et al.(1987) Pl
ant Mol.Biol.9:315-24）；ＣａＭＶ  ３５Ｓプロモーター（Odell et al.(1985) Nature
313:810-2）；ゴマノハグサモザイクウイルス３５Ｓプロモーター（Walker et al.(1987
) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84(19):6624-8）；スクロースシンターゼプロモーター（Yang
and Russell (1990) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:4144-8）；Ｒ遺伝子複合体プロモータ
ー（Chandler et al.(1989) Plant Cell 1:1175-83）；クロロフィルａ／ｂ結合タンパク
質遺伝子プロモーター；ＣａＭＶ３５Ｓ（米国特許第５，３２２，９３８号明細書、第５
，３５２，６０５号明細書、第５，３５９，１４２号明細書および第５，５３０，１９６
号明細書）；ＦＭＶ３５Ｓ（米国特許第６，０５１，７５３号明細書および第５，３７８
，６１９号明細書）；ＰＣ１ＳＶプロモーター（米国特許第５，８５０，０１９号明細書
）；ＳＣＰ１プロモーター（米国特許第６，６７７，５０３号明細書）；ならびにＡＧＲ
ｔｕ．ｎｏｓプロモーター（ＧｅｎＢａｎｋ寄託番号Ｖ０００８７；Depicker et al.(19
82) J.Mol.Appl.Genet.1:561-73；Bevan et al.(1983) Nature 304:184-7）を含む。
【０１５８】
特定の実施形態では、核酸分子が組織特異的プロモーターを含んでもよい。組織特異的
プロモーターは、生物の他の組織に対してプロモーターが特異的である組織中の作動可能
に連結されたヌクレオチド配列の高レベルの転写を指示するヌクレオチド配列である。組
織特異的プロモーターの例は、限定されないが、タペータム特異的プロモーター；葯特異
的プロモーター；花粉特異的プロモーター（例えば、米国特許第７，１４１，４２４号明
細書および国際ＰＣＴ公開第９９／０４２５８７号パンフレット参照）；胚珠特異的プロ
モーター（例えば、米国特許出願公開第２００１／０４７５２５  Ａ１号明細書参照）；
果実特異的プロモーター（例えば、米国特許第４，９４３，６７４号明細書および第５，
７５３，４７５号明細書参照）；および種子特異的プロモーター（例えば、米国特許第５
，４２０，０３４号明細書および第５，６０８，１５２号明細書参照）を含む。いくつか
の実施形態では、発育段階特異的プロモーター（例えば、発育の後期で活性のプロモータ
ー）が使用され得る。
【０１５９】
いくつかの実施形態で、核酸分子と作動可能に連結され得るさらなる調節配列は、翻訳
リーダー配列として機能する、プロモーター配列とコード配列との間に位置する５’ＵＴ
Ｒを含む。翻訳リーダー配列は、完全にプロセシングを受けたｍＲＮＡ中に存在し、一次
転写産物のプロセシングおよび／またはＲＮＡ安定性に影響を及ぼし得る。翻訳リーダー
配列の例は、トウモロコシおよびペチュニアヒートショックタンパク質リーダー（米国特
許第５，３６２，８６５号明細書）、植物ウイルスコートタンパク質リーダー、植物リブ
ロース−１，５−二リン酸カルボキシラーゼ・オキシゲナーゼリーダーなどを含む。例え
ば、Turner and Foster (1995) Molecular Biotech.3(3):225-36を参照されたい。５’Ｕ
ＴＲの非限定的例は、ＧｍＨｓｐ（米国特許第５，６５９，１２２号明細書）；ＰｈＤｎ
ａｋ（米国特許第５，３６２，８６５号明細書）；ＡｔＡｎｔ１；ＴＥＶ（Carrington a
nd Freed (1990) J.Virol.64:1590-7）；およびＡＧＲｔｕｎｏｓ（ＧｅｎＢａｎｋ寄託
番号Ｖ０００８７；およびBevan et al.(1983)、上記）によって提供される。
【０１６０】
いくつかの実施形態で、核酸分子と作動可能に連結され得るさらなる調節配列は、３’
非翻訳配列、３’転写終結領域またはポリアデニル化領域も含む。これらはヌクレオチド
配列の下流に位置する遺伝要素であり、ポリアデニル化シグナルおよび／または転写もし
くはｍＲＮＡプロセシングに影響を及ぼすことができる他の調節シグナルを提供するポリ
ヌクレオチドを含む。ポリアデニル化シグナルは、植物において、ポリアデニル酸ヌクレ
オチドのｍＲＮＡ前駆体の３’末端への付加を引き起こすよう機能する。ポリアデニル化
配列は、種々の植物遺伝子、またはＴ−ＤＮＡ遺伝子に由来し得る。３’転写終結領域の
非限定的例は、ノパリンシンターゼ３’領域である（ｎｏｓ３’；Fraley et al.(1983) 
Proc.Natl.Acad.Sci.USA 80:4803-7）。異なる３’非翻訳領域の使用の例は、Ingelbrech
t et al.(1989) Plant Cell 1:671-80で提供される。ポリアデニル化シグナルの非限定的
例は、エンドウ（Pisum sativum）ＲｂｃＳ２遺伝子（Ps.RbcS2-E9; Coruzzi et al.(198
4) EMBO J.3:1671-9）およびＡＧＲｔｕ．ｎｏｓ（ＧｅｎＢａｎｋ寄託番号Ｅ０１３１２
）からのものを含む。
【０１６１】
特定の実施形態で有用となり得る調節配列に関するさらなる情報は、例えば、Goeddel 
(1990)「Gene Expression Technology」, Methods Enzymol.185, Academic Press, San D
iego, CAに記載されている。
【０１６２】
組換え核酸分子またはベクターは、形質転換細胞、例えば、植物細胞に選択可能な表現
型を与える選択可能なマーカーを含んでもよい。選択可能なマーカーは、選択可能なマー
カーを含む核酸分子を含む細胞または生物を選び出すためにも使用され得る。マーカーは
、殺生物剤耐性、抗生物質耐性（例えば、カナマイシン、ジェネテシン（Ｇ４１８）、ブ
レオマイシンおよびハイグロマイシン）または除草剤耐性（例えば、グリホサート）をコ
ードし得る。 選択可能なマーカーの例は、それだけに限らないが、カナマイシン耐性を
与え、例えば、カナマイシンおよびＧ４１８を使用して選び出され得るｎｅｏ遺伝子；ビ
アラホス耐性を与えるｂａｒ遺伝子；グリホサート耐性を与える突然変異ＥＰＳＰシンタ
ーゼ遺伝子；ブロモキシニルに対する耐性を与えるニトリラーゼ遺伝子；イミダゾリノン
またはスルホニル尿素耐性を与える突然変異アセトラクテートシンターゼ遺伝子（ＡＬＳ
）；およびメトトレキサート耐性ＤＨＦＲ遺伝子を含む。例えば、限定されないが、アン
ピシリン；ブレオマイシン；クロラムフェニコール；ゲンタマイシン；ハイグロマイシン
；カナマイシン；リンコマイシン；メトトレキサート；ホスフィノトリシン；プロマイシ
ン；スペクチノマイシン；リファンピシン；ストレプトマイシン；およびテトラサイクリ
ンを含む化学薬剤に対する耐性を与える複数の選択可能なマーカーが利用可能である。こ
のような選択可能なマーカーの例は、例えば、米国特許第５，５５０，３１８号明細書；
第５，６３３，４３５号明細書；第５，７８０，７０８号明細書および第６，１１８，０
４７号明細書に示されている。
【０１６３】
核酸分子またはベクターが、同様にまたは代わりにスクリーニング可能なマーカーを含
んでもよい。発現を監視するためにスクリーニング可能なマーカーが使用され得る。代表
的なスクリーニング可能なマーカーは、種々の発色基質が知られている酵素をコードする
β−グルクロニダーゼまたはｕｉｄＡ遺伝子（ＧＵＳ）（Jefferson et al.(1987) Plant
Mol.Biol.Rep.5:387-405）；植物組織においてアントシアニン色素（赤色）の産生を調
節する産物をコードするＲ座遺伝子（Dellaporta et al.(1988) 「Molecular cloning of
the maize R-nj allele by transposon tagging with Ac.」In 18th Stadler Genetics 
Symposium, P.Gustafson and R.Appels, eds., Plenum, NY (pp.263-82)）；β−ラクタ
マーゼ遺伝子（Sutcliffe et al.(1978) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 75:3737-41）；種々の
発色基質が知られている酵素をコードする遺伝子（例えば、ＰＡＤＡＣ、発色性セファロ
スポリン）；ルシフェラーゼ遺伝子（Ow et al.(1986) Science 234:856-9）；発色性カ
テコールを変換するカテコールジオキシゲナーゼをコードするｘｙｌＥ遺伝子（Zukowski
et al.(1983) Gene 46(2-3):247-55）；アミラーゼ遺伝子（Ikatu et al.(1990) Bio/Te
chnol.8:241-2）；チロシンを、ＤＯＰＡおよび縮合してメラニンになるドーパキノンに
酸化することができる酵素をコードするチロシナーゼ遺伝子（Katz et al.(1983) J.Gen.
Microbiol.129:2703-14）；およびα−ガラクトシダーゼを含む。
【０１６４】
例えば、対象となる特定のポリペプチドまたは特定の標的化エンドヌクレアーゼをコー
ドするヌクレオチド配列の全ては、当業者によって直ちに認識可能であるだろう。遺伝暗
号の縮重が、特定のアミノ酸配列に有限数のコード配列を提供する。本発明の実施形態に
よるポリペプチドをコードする特定の配列の選択は専門家の裁量の範囲内にある。異なる
コード配列は異なる用途に望ましくなり得る。
【０１６５】
いくつかの実施形態では、例えば、特定の宿主の核酸中に含まれるポリヌクレオチド配
列の発現を強化するために、核酸のヌクレオチドを修飾することが望ましくなり得る。遺
伝暗号は６４個の可能なコドンで冗長であるが、ほとんどの生物はこれらのコドンのサブ
セットを優先的に使用する。種において最も一般的に利用されているコドンは最適コドン
と呼ばれ、あまり一般的に利用されていないものはレアまたは低使用頻度コドンとして分
類される。Zhang et al.(1991) Gene 105:61-72。コドンは、時々「コドン最適化」と呼
ばれるプロセスで、特定の宿主の好ましいコドン使用を反映するよう置換され得る。特定
の原核生物または真核生物宿主によって好まれるコドンを含む最適化コード配列が、例え
ば、翻訳速度を増加させるまたは望ましい特性（例えば、非最適化配列から産生される転
写産物と比べて長い半減期）を有する組換えＲＮＡ転写産物を産生するために調製され得
る。
【０１６６】
核酸は、本発明の実施形態において、例えば、限定されないが、プロトプラストの形質
転換（例えば、米国特許第５，５０８，１８４号明細書参照）；乾燥／阻害−媒介ＤＮＡ
取り込み（例えば、Potrykus et al.(1985) Mol.Gen.Genet.199:183-8参照）；電気穿孔
（例えば、米国特許第５，３８４，２５３号明細書参照）；炭化ケイ素繊維を用いた攪拌
（例えば、米国特許第５，３０２，５２３号明細書および第５，４６４，７６５号明細書
参照）；アグロバクテリウム媒介形質転換（例えば、米国特許第５，５６３，０５５号明
細書、第５，５９１，６１６号明細書、第５，６９３，５１２号明細書、第５，８２４，
８７７号明細書、第５，９８１，８４０号明細書および第６，３８４，３０１号明細書参
照）；およびＤＮＡコーティング粒子の加速（例えば、米国特許第５，０１５，５８０号
明細書、第５，５５０，３１８号明細書、第５，５３８，８８０号明細書、第６，１６０
，２０８号明細書、第６，３９９，８６１号明細書および第６，４０３，８６５号明細書
参照）を含む当業者に公知の任意の方法によって宿主細胞に導入され得る。これらのよう
な技術の適用を通して、事実上いずれの種の細胞も安定的に形質転換され得る。いくつか
の実施形態では、形質転換ＤＮＡが宿主細胞のゲノムに組み込まれる。多細胞種の場合、
トランスジェニック細胞がトランスジェニック生物に再生され得る。例えば、トランスジ
ェニック植物のゲノム中に本発明の１つまたはそれ以上の核酸配列を含むトランスジェニ
ック植物を産生するために、これらの技術のいずれかが使用され得る。
【０１６７】
発現ベクターを植物に導入するための最も広く利用されている方法は、アグロバクテリ
ウムの自然形質転換システムに基づくものである。アグロバクテリウム・ツメファシエン
スおよびアグロバクテリウム・リゾゲネス（A. rhizogenes）は、植物細胞を遺伝的に形
質転換する植物病原性土壌細菌である。アグロバクテリウム・ツメファシエンスおよびア
グロバクテリウム・リゾゲネスのＴｉおよびＲｉプラスミドがそれぞれ植物の遺伝子形質
転換を担う遺伝子を導入する。Ｔｉ（腫瘍誘発）−プラスミドは、形質転換植物に運ばれ
る、Ｔ−ＤＮＡとして知られる大型セグメントを含む。Ｔｉプラスミドの別のセグメント
であるｖｉｒ領域はＴ−ＤＮＡ導入を担う。Ｔ−ＤＮＡ領域は、それぞれ末端反復ヌクレ
オチド配列で構成された左手および右手境界に縁どられている。いくつかの修飾バイナリ
ーベクターでは、腫瘍誘発性遺伝子が欠失しており、Ｔ−ＤＮＡボーダー配列に縁どられ
ている外来ＤＮＡを導入するためにｖｉｒ領域の機能が利用される。Ｔ−領域はまた、例
えば、トランスジェニック植物および細胞を効率的に回収するための選択可能なマーカー
、ならびに導入するための挿入配列、例えば、本発明の融合タンパク質をコードする核酸
のための複数のクローニングサイトを含んでもよい。
【０１６８】
したがって、いくつかの実施形態では、植物形質転換ベクターが、アグロバクテリウム
・ツメファシエンスのＴｉプラスミド（例えば、米国特許第４，５３６，４７５号明細書
、第４，６９３，９７７号明細書、第４，８８６，９３７号明細書および第５，５０１，
９６７号明細書；ならびに欧州特許第０１２２７９１号明細書）またはアグロバクテリウ
ム・リゾゲネスのＲｉプラスミドに由来する。さらなる植物形質転換ベクターは、例えば
、限定されないが、Herrera-Estrella et al.(1983) Nature 303:209-13；Bevan et al.(
1983)、上記；Klee et al.(1985) Bio/Technol.3:637-42；および欧州特許第０１２０５
１６号明細書に記載されているもの、ならびに前記のいずれかに由来するものを含む。い
くつかの多様な植物への遺伝子導入を媒介するために、植物と自然に相互作用する他の細
菌、例えば、シノリゾビウム属、リゾビウム属およびメソリゾビウム属が修飾され得る。
これらの植物関連共生細菌は、非武装Ｔｉプラスミドと適当なバイナリーベクターの両方
の獲得によって遺伝子導入に適格性にされ得る。
【０１６９】
外因性ＤＮＡをレシピエント細胞に供給した後、形質転換細胞は、一般的にさらなる培
養および植物再生のために同定される。形質転換細胞を同定する能力を改善するために、
形質転換体を産生するために使用されるベクターと共に、前記の選択可能なまたはスクリ
ーニング可能なマーカー遺伝子を使用することが望まれ得る。選択可能なマーカーが使用
される場合、形質転換細胞は、これらの細胞を１つまたはそれ以上の選択剤に暴露するこ
とによって、潜在的に形質転換された細胞集団中で同定される。スクリーニング可能なマ
ーカーが使用される場合、細胞は所望のマーカー遺伝子形質についてスクリーニングされ
得る。
【０１７０】
選択剤への暴露を生き延びた細胞、またはスクリーニングアッセイで陽性とスコア化さ
れた細胞が、植物の再生を支持する培地中で培養され得る。いくつかの実施形態では、任
意の適当な植物組織培養培地（例えば、ＭＳおよびＮ６培地）が、さらなる物質、例えば
、成長調節物質を含めることによって修飾され得る。植物再生運動を開始するのに十分な
組織が利用可能になるまで、または反復ラウンドの手動選択後、組織の形態が再生に適し
たものになるまで（例えば、少なくとも２週間）、組織が成長調節物質を含む基本培地に
維持され、次いで、シュート形成を促す培地に移され得る。十分なシュート形成が起こる
まで、培養物が定期的に移される。いったんシュートが形成されたら、これらは根形成を
促す培地に移される。いったん十分な根が形成されたら、植物はさらなる成長および成熟
のために土壌に移され得る。
【０１７１】
再生植物中の対象となる核酸分子（例えば、本発明の少なくとも１つの融合タンパク質
を含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列）の存在を確認するために、種々のア
ッセイが行われ得る。このようなアッセイは、例えば、分子生物学的アッセイ、例えば、
サザンブロット法およびノーザンブロット法、ＰＣＲ、ならびに核酸シーケンシング；生
化学的アッセイ、例えば、免疫学的手段（ＥＬＩＳＡおよび／またはウエスタンブロット
法）または酵素機能によるタンパク質産物の存在の検出；植物部位アッセイ、例えば、葉
または根アッセイ；および全再生植物の表現型の分析を含む。
【０１７２】
組込みイベントは、例えば、対象となるヌクレオチド配列に特異的なオリゴヌクレオチ
ドプライマーを用いたＰＣＲ増幅によって分析され得る。ＰＣＲジェノタイピングは、そ
れだけに限らないが、ゲノムに組み込まれた対象となる核酸分子を含むと予想される単離
宿主植物組織に由来するゲノムＤＮＡのポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）増幅、引き続い
てＰＣＲ増幅産物の標準的クローニングおよび配列解析を含むと理解される。ＰＣＲジェ
ノタイピングの方法は十分に記載されており（例えば、Rios, G.et al.(2002) Plant J.3
2:243-53参照）、細胞培養物を含む任意の植物種または組織型に由来するゲノムＤＮＡに
適用され得る。
【０１７３】
アグロバクテリウム依存型形質転換法を用いて形成されたトランスジェニック植物は、
典型的には単一から複数コピーの組換えＤＮＡを含む。単一組換えＤＮＡ配列は「トラン
スジェニックイベント」または「組込みイベント」と呼ばれる。このようなトランスジェ
ニック植物は挿入されたＤＮＡ配列がヘテロ接合性である。いくつかの実施形態では、導
入遺伝子に関してホモ接合性のトランスジェニック植物が、単一外因性遺伝子配列を含む
独立分離トランスジェニック植物を自身、例えばＦ０植物と有性交配（自殖）してＦ１種
子を産生することによって得られ得る。産生されたＦ１種子の４分の１が導入遺伝子に関
してホモ接合性となる。Ｆ１種子の出芽が、典型的にはＳＮＰアッセイまたはヘテロ接合
体とホモ接合体との間の差異を認める熱増幅アッセイ（すなわち、接合生殖性アッセイ）
を用いて、ヘテロ接合性について試験され得る植物をもたらす。
【０１７４】
いくつかの実施形態における植物または植物細胞の核酸分子を用いた直接形質転換に加
えて、特定の実施形態では、少なくとも１つのトランスジェニックイベントを有する第１
の植物をこのようなイベントを欠く第２の植物と交雑することによって、トランスジェニ
ック植物が調製され得る。例えば、外因性核酸が部位特異的様式で組み込まれた少なくと
も１つの修飾ＦＡＤ２座を含む核酸が、形質転換に修正可能な第１の植物系統に導入され
てトランスジェニック植物を産生し、このトランスジェニック植物が第２の植物系統と交
雑されて少なくとも１つの修飾ＦＡＤ２座（およびそれゆえに外因性核酸）を第２の植物
系統に遺伝子移入することができる。
【０１７５】
再生植物中の対象となる核酸分子の存在を確認するために、種々のアッセイが行われ得
る。このようなアッセイは、例えば、分子生物学的アッセイ、例えば、サザンブロット法
およびノーザンブロット法、ならびにＰＣＲ；生化学的アッセイ、例えば、免疫学的手段
（ＥＬＩＳＡおよび／またはウエスタンブロット法）または酵素機能によるタンパク質産
物の存在の検出；植物部位アッセイ、例えば、葉または根アッセイ；および全再生植物の
表現型の分析を含む。
【０１７６】
標的化組込みイベントは、例えば、対象となる核酸分子に特異的なオリゴヌクレオチド
プライマーを用いたＰＣＲ増幅によってスクリーニングされ得る。ＰＣＲジェノタイピン
グは、それだけに限らないが、ゲノムに組み込まれた対象となる核酸分子を含むと予想さ
れる単離宿主植物カルス組織に由来するゲノムＤＮＡのポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）
増幅、引き続いてＰＣＲ増幅産物の標準的クローニングおよび配列解析を含むと理解され
る。ＰＣＲジェノタイピングの方法は十分に記載されており（例えば、Rios, G.et al.(2
002) Plant J.32:243-53参照）、細胞培養物を含む任意の植物種または組織型に由来する
ゲノムＤＮＡに適用され得る。標的化配列と導入配列の両方に結合するオリゴヌクレオチ
ドプライマーの組み合わせがＰＣＲ増幅反応で連続的に使用され得るまたは多重化され得
る。標的部位にアニールするよう設計されたオリゴヌクレオチドプライマー、導入された
核酸配列、および／または２つの組み合わせが実行可能である。したがって、ＰＣＲジェ
ノタイピング戦略は、（それだけに限らないが）植物ゲノム中の特異的配列の増幅、植物
ゲノム中の複数の特異的配列の増幅、植物ゲノム中の非特異的配列の増幅、またはこれら
の組み合わせを含み得る。当業者であれば、ゲノムを調べるためのプライマーと増幅反応
のさらなる組み合わせを考案することができる。例えば、順方向および逆方向オリゴヌク
レオチドプライマーのセットが、導入された核酸配列の境界の外側の標的に特異的な核酸
配列にアニールするよう設計され得る。
【０１７７】
順方向および逆方向オリゴヌクレオチドプライマーは、例えば、対象となる核酸分子中
のコード領域に相当する配列、または対象となる核酸分子の他の部分で、対象となる導入
された核酸分子に特異的にアニールするよう設計され得る。これらのプライマーは、上記
プライマーと併せて使用され得る。オリゴヌクレオチドプライマーは所望の配列にしたが
って合成され得、（例えば、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ＤＮＡ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
，Ｉｎｃ、Ｃｏｒａｌｖｉｌｌｅ、ＩＡから）商業的に入手可能である。増幅に、クロー
ニングおよびシーケンシング、または増幅産物の直接配列解析が続き得る。当業者であれ
ば、ＰＣＲジェノタイピング中に産生した増幅産物の解析のための代替法を認識するだろ
う。 一実施形態では、遺伝子標的に特異的なオリゴヌクレオチドプライマーがＰＣＲ増
幅に使用される。
【０１７８】
ＶＩ．ＦＡＤ２性能座において組み込まれた核酸を含むトランスジェニック植物および
植物材料
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの修飾された（例えば、外因性配列の破壊お
よび／または標的化組込み）ＦＡＤ２座を含む植物細胞を含むトランスジェニック植物が
提供される。特定の実施形態では、このような植物が、植物組織または植物細胞の形質転
換、および全植物の再生によって産生され得る。さらなる実施形態では、このような植物
が、部位特異的様式での少なくとも１つのＦＡＤ２座における外因性核酸の導入、または
修飾ＦＡＤ２座の生殖質への遺伝子移入を通して得られ得る。このような植物細胞を含む
植物材料も提供される。このような植物材料は、植物細胞を含む植物から得られ得る。
【０１７９】
少なくとも１つの修飾ＦＡＤ２座を含む植物細胞を含むトランスジェニック植物または
植物材料は、いくつかの実施形態では、以下の特性の１つまたはそれ以上を示し得る：植
物の細胞中の標的化エンドヌクレアーゼの発現；植物の細胞中（またはその中のプラスチ
ド中）の対象となるポリペプチドの発現；植物の細胞の核中の標的化エンドヌクレアーゼ
の発現；植物の細胞中の標的化エンドヌクレアーゼの局在化；植物の細胞のゲノム中のＦ
ＡＤ２座における組込み；植物の細胞のゲノム中のＦＡＤ２座における対象となるポリペ
プチドをコードするヌクレオチド配列または農学的遺伝子の組込み；ならびに／あるいは
植物の細胞のゲノム中のＦＡＤ２座において組み込まれたコード配列に対応するＲＮＡ転
写産物の存在。このような植物は、例えば、限定されないが、植物の細胞のゲノム中のＦ
ＡＤ２座において組み込まれた対象となるポリペプチドまたは農学的遺伝子によってその
発現が調節される、内因性または導入遺伝子ヌクレオチド配列の発現から生じるもの；昆
虫、他の有害生物および病原性因子に対する耐性；除草剤に対する耐性；強化された安定
性、収量または貯蔵寿命；環境耐性；医薬製造；工業製品製造；および栄養強化を含む１
つまたはそれ以上の望ましい形質をさらに有することができる。
【０１８０】
本発明によるトランスジェニック植物は、その後本明細書に記載される方法によって少
なくとも１つのＦＡＤ２座に組み込まれる核酸を用いて形質転換され得る任意の植物であ
り得る。したがって、植物は双子葉植物であっても単子葉植物であってもよい。本方法に
使用可能な双子葉植物の非限定的例は、シロイヌナズナ、アルファルファ、マメ、ブロッ
コリー、キャベツ、アブラナ、ニンジン、カリフラワー、セロリ、ハクサイ、ワタ、キュ
ウリ、ナス、レタス、メロン、エンドウマメ、コショウ、ラッカセイ、ジャガイモ、カボ
チャ、ラディッシュ、ナタネ、ホウレンソウ、大豆、スカッシュ、サトウダイコン、ヒマ
ワリ、タバコ、トマトおよびスイカを含む。本方法に使用可能な単子葉植物の非限定的例
は、トウモロコシ、オオムギ、タマネギ、イネ、ソルガム、コムギ、ライムギ、アワ、サ
トウキビ、オートムギ、ライコムギ、スイッチグラスおよび芝草を含む。本発明によるト
ランスジェニック植物は任意の様式で使用または栽培され得る。
【０１８１】
いくつかの実施形態は、本発明のトランスジェニック植物から製造された商品産物も提
供する。商品産物は、例えば、限定されないが、少なくとも１つのＦＡＤ２座に組み込ま
れた１つまたはそれ以上のヌクレオチド配列を含む植物の食品、粗粉、油または粉砕穀物
もしくは全粒粉または種子を含む。１つまたはそれ以上の商品または商品産物中の１つま
たはそれ以上のこのようなヌクレオチド配列の検出は、商品または商品産物が少なくとも
一部は本発明の実施形態により産生されたトランスジェニック植物から製造されたという
事実上の証拠である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの修飾ＦＡＤ２座を含む
植物細胞を含むトランスジェニック植物または種子が、限定されないが、ＲＮＡｉ分子が
転写されるトランスジェニックイベント；殺虫タンパク質（例えば、バチルス・チューリ
ゲンシス（Bacillus thuringiensis）殺虫タンパク質）をコードする遺伝子；除草剤耐性
遺伝子（例えば、グリホサートに対する耐性を提供する遺伝子）；およびトランスジェニ
ック植物における望ましい表現型に寄与する遺伝子（例えば、増加した収量、変化した脂
肪酸代謝または細胞質雄性不稔の修復）を含む、そのゲノム中の少なくとも１つの他のト
ランスジェニックイベントを含んでもよい。
【０１８２】
少なくとも１つの修飾ＦＡＤ２座を含む植物細胞を含むトランスジェニック植物は、１
つまたはそれ以上の望ましい形質を有することができる。このような形質は、例えば、昆
虫、他の有害生物および病原性因子に対する耐性；除草剤に対する耐性；強化された安定
性、収量または貯蔵寿命；環境耐性；医薬製造；工業製品製造；および栄養強化を含むこ
とができる。望ましい形質は、望ましい形質を示す植物中で発現されるＦＡＤ２座におけ
る標的化組換えによって組み込まれた１つまたはそれ以上の核酸分子によって与えられ得
る。したがって、いくつかの実施形態では、所望の形質が、少なくとも１つの修飾ＦＡＤ
２座の部位において植物のゲノム中に導入された、植物中の導入遺伝子の存在により得る
。さらなる実施形態では、望ましい形質が、従来の育種を通して得られ、この形質は少な
くとも１つの修飾ＦＡＤ２座における標的化組換えによって組み込まれた１つまたはそれ
以上の核酸分子によって与えられ得る。
【０１８３】
本発明によるトランスジェニック植物は、少なくとも１つの修飾ＦＡＤ２座の存在が望
ましい任意の様式で使用または栽培され得る。したがって、植物は、特に、その後本発明
による少なくとも１つのＦＡＤ２座に部位特異的様式で組み込まれる核酸分子を用いて形
質転換されることによって、１つまたはそれ以上の所望の形質を有するように操作され、
当業者に公知の任意の方法によって収穫および栽培され得る。
【０１８４】
ＶＩＩ．ＦＡＤ２性能座において組み込まれた核酸を含むトランスジェニック植物のマ
ーカー利用育種
アブラナ属の種においてｆａｄ２と連結した（例えば、密に連結した）分子マーカーが
提供される。例えば、ＨＯ形質（ｆａｄ２）に関与する配列を含むＤＮＡセグメントが同
定される。これらのセグメントは、ゲノム連鎖群中の突然変異対立遺伝子と連結した（例
えば、密に連結した）マーカーの周りおよびその間に位置している。したがって、不活性
化突然変異を有する突然変異ＦＡＤ２遺伝子を含む核酸分子も提供される。同定されるセ
グメント、およびそのマーカーは、一部はセイヨウアブラナゲノムの連鎖群中の位置によ
って、本主題に含まれる。例えば、ＦＡＤ２およびそれと連結している分子マーカーは、
Ｎ５およびＮ１連鎖群に位置し得る。
【０１８５】
本明細書において引用される刊行物、特許および特許出願を含む全ての参考文献は、こ
れにより、それらが本開示の明示的詳細と矛盾しない程度に参照により組み込まれ、あた
かも各参考文献が参照により組み込まれることが個別的かつ具体的に示されており、かつ
全体が本明細書に示されているのと同程度に組み込まれる。本明細書において論じられる
参考文献は、本出願の出願日より前の開示についてのみ提供される。本発明者らが先行発
明によってこのような開示に先立つ権利がないことの承認として解釈されるべきものは本
明細書中にない。以下の実施例は、ある特定の特徴および／または実施形態を示すために
提供される。これらの実施例は、本開示を例示される特定の特徴または実施形態に限定す
るものと解釈されるべきではない。
【実施例】
【０１８６】
実施例１：細菌人工染色体ライブラリーからのＦＡＤ２標的配列の同定
ＢＡＣライブラリー構築
細菌人工染色体（ＢＡＣ）ライブラリーを商業的販売業者（Ａｍｐｌｉｃｏｎ  Ｅｘｐ
ｒｅｓｓ、Ｐｕｌｌｍａｎ、ＷＡ）から調達した。 ＢＡＣライブラリーは、セイヨウア
ブラナＬ．ｖａｒ．ＤＨ１０２７５から単離された高分子量ゲノムＤＮＡ（ｇＤＮＡ）断
片を含む１１０，５９２個のＢＡＣクローンを含んでいた。ｇＤＮＡをＢａｍＨＩまたは
ＨｉｎｄＩＩＩ制限酵素のいずれかを用いて消化した。約１３５Ｋｂｐの単離ｇＤＮＡ断
片をｐＣＣ１ＢＡＣベクター（Ｅｐｉｃｅｎｔｒｅ、Ｍａｄｉｓｏｎ、ＷＩ）に連結し、
大腸菌菌株ＤＨ１０Ｂ（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）に形質転換した。ＢＡＣライブラリーを
、２つの異なる制限酵素を用いて構築した偶数のＢＡＣクローンで構成した。よって、Ｈ
ｉｎｄＩＩＩ構築ＢＡＣライブラリーを１４４個の個々の３８４ウェルプレートに含ませ
た。同様に、ＢａｍＨＩ構築ＢＡＣライブラリーを１４４個の個々の３８４ウェルプレー
トに含ませた。合計１１０，５９２個のＢＡＣクローンを単離し、２８８個の個々の３８
４ウェルプレートに配列した。２８８個の個々の３８４ウェルプレートの各々は、急速Ｐ
ＣＲに基づくスクリーニングのための単一ＤＮＡ抽出として販売業者から供給された。得
られたＢＡＣライブラリーは約１５ＧｂｐのｇＤＮＡを網羅し、これはセイヨウアブラナ
Ｌ．ｖａｒ．ＤＨ１０２７５ゲノム（セイヨウアブラナＬ．のゲノムの推定値は、Johnst
on et al.(2005) Annals of Botany 95:229-235に記載されているように約１．１３２Ｇ
ｂｐである）の１２倍のゲノム被覆率に相当する。
【０１８７】
ＢＡＣライブラリーから単離されたＦＡＤ２コード配列の配列解析
構築したＢＡＣライブラリーを使用してＦＡＤ２遺伝子コード配列を単離した。シーケ
ンシング実験を行ってセイヨウアブラナＬ．ｖａｒ．ＤＨ１０２７５から４つのＦＡＤ２
遺伝子パラログの特異的遺伝子配列を同定した。
【０１８８】
ＦＡＤ２遺伝子配列を、モデル種シロイヌナズナ中で最初に同定した。遺伝子配列は、
Ｌｏｃｕｓ  Ｔａｇ：Ａｔ３ｇ１２１２０としてＧｅｎｂａｎｋに列挙されている。モデ
ル植物種シロイヌナズナと二倍体ブラッシカ・ラパ、四倍体セイヨウアブラナの祖先の１
つとの間の比較ゲノム関係は以前に記載されている。（Schranz et al.(2006) Trends in
Plant Science 11(11):535-542）。特にＦＡＤ２遺伝子に関して、比較解析は３〜４コ
ピーの遺伝子が二倍体ブラッシカゲノム中に生じ得ると予測した。さらなる遺伝子マッピ
ング研究がScheffler et al.(1997) Theoretical and Applied Genetics 94; 583-591に
よって行われた。これらの遺伝子マッピング研究の結果は、４コピーのＦＡＤ２遺伝子が
セイヨウアブラナに存在することを示した。
【０１８９】
セイヨウアブラナＬ．ｖａｒ．ＤＨ１２０７５から構築されたＢＡＣライブラリーのシ
ーケンシング解析は、４つのＢＡＣ配列（配列番号１、配列番号２、配列番号３および配
列番号４）の単離をもたらし、そこからＦＡＤ２Ａ（配列番号５）、ＦＡＤ２−１（配列
番号６）、ＦＡＤ２−２（配列番号７）およびＦＡＤ２−３（配列番号８）遺伝子のコー
ド配列を決定した。ＦＡＤ２Ａ、ＦＡＤ２−１、ＦＡＤ２−２およびＦＡＤ２−３遺伝子
配列を同定し、遺伝的にマッピングした。配列アラインメントプログラムおよび同一性割
合を用いた近隣結合系統樹を用いて４つのＦＡＤ２遺伝子の配列解析を行った。配列アラ
インメントを、Ｖｅｃｔｏｒ  ＮＴＩ  Ａｄｖａｎｃｅ  １１．０コンピュータプログラ
ムのＡｌｉｇｎＸ（登録商標）プログラム（Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｃａ
ｒｌｓｂａｄ、ＣＡ）を介して行い、図１に示す。ＡｌｉｇｎＸ（登録商標）は、類似性
比較およびアノテーションのためにタンパク質または核酸配列の複数の配列アラインメン
トを作成するために修正Ｃｌｕｓｔａｌ  Ｗアルゴリズムを使用する。
【０１９０】
近隣結合系統樹を、Ｊａｌｖｉｅｗ  ｖ２．３（登録商標）ソフトウェアを用いて作成
し、図２に示す。（Waterhouse et al.(2009) Bioinformatics 25 (9) 1189-1191）。図
２に示されるように、単離配列の解析は、ＦＡＤ２ＡおよびＦＡＤ２−３配列が高レベル
の配列類似性を共有し、同様に、ＦＡＤ２−１およびＦＡＤ２−２が高レベルの配列類似
性を共有することを示した。４つの配列は２つのクレードに分類され得、ＦＡＤ２Ａおよ
びＦＡＤ２−３が第１のクレードを構成し、ＦＡＤ２−１およびＦＡＤ２−２は第２のク
レードを構成する。
【０１９１】
次に、セイヨウアブラナから新たに単離したＦＡＤ２配列を、ブラッシカ・ラパゲノム
ＢＡＣライブラリーから単離したＢＬＡＳＴゲノムライブラリーおよびブラッシカ・オレ
ラセアショットガンゲノム配列解読に使用した。 ブラッシカ・ラパとブラッシカ・オレ
ラセアの両方が、複二倍体種であるセイヨウアブラナ（ＡＣゲノム、ｎ＝１９）の二倍体
祖先である。セイヨウアブラナは、ブラッシカ・ラパ（Ａサブゲノム、ｎ＝１０）とブラ
ッシカ・オレラセア（Ｃサブゲノム、ｎ＝９）との間の近年のハイブリダイゼーションイ
ベントに由来する。二倍体祖先配列を、ＢＬＡＳＴ解析を用いてセイヨウアブラナから単
離した４つの異なるＦＡＤ２コード配列と比較した。この配列解析は、新たに発見された
セイヨウアブラナＦＡＤ２配列と最高の配列類似性を共有するブラッシカ・ラパおよびブ
ラッシカ・オレラセアから特異的なアノテーション遺伝子配列を同定した。表１は、新た
に同定されたＦＡＤ２コード配列および対応する祖先基準配列の寄託番号および出所生物
を列挙している。
【表１】
2020110150.tif 000002
【０１９２】
ＦＡＤ２遺伝子は、１サブゲノム当たり２コピーの各遺伝子としてセイヨウアブラナゲ
ノム中に存在する。各遺伝子１コピーがＡサブゲノム上に位置し、同様に各遺伝子１コピ
ーがＣサブゲノム上に位置する。各遺伝子が位置するサブゲノムを示す新たな命名規則を
記載する。セイヨウアブラナＢＡＣゲノムＤＮＡライブラリーから単離された４つの異な
るＦＡＤ２コード配列と祖先配列データとの間の高レベルの配列類似性は、ＦＡＤ２−３
がＣサブゲノムからのＦＡＤ２配列の複製であり、ＦＡＤ２Ｃと再標識され得；ＦＡＤ２
−１がＡサブゲノムからのＦＡＤ２配列の複製であるので、ＦＡＤ２Ａ’として標識され
得、最後にＦＡＤ２−２がＣサブゲノムのＦＡＤ２配列から複製された第２のコピーであ
り、ＦＡＤ２Ｃ’として標識され得ることを示唆している。
【０１９３】
ＰＣＲに基づくスクリーニング
上記ＢＡＣライブラリーをスクリーニングするようにＰＣＲプライマーのコホートを設
計した。プライマーを遺伝子ファミリーの全てのメンバーを増幅するユニバーサルプライ
マー、または標的化対立遺伝子増幅用の遺伝子特異的プライマーとして設計した。ＰＣＲ
プライマーを、２０ｂｐ長（＋／−１ｂｐ）となり、かつ５０％（＋／−８％）のＧ／Ｃ
含量を含むように設計した。表２は設計および合成したプライマーを列挙している。ＢＡ
Ｃライブラリーのクローンをポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を介してプールおよびスク
リーニングした。
【表２】
2020110150.tif 000003
【０１９４】
２つの異なる条件セットをポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）に使用した。第１のシリー
ズのＰＣＲ反応は、１ＸＰＣＲバッファ（ｄＮＴＰを含む）；１．５ｍＭのＭｇＣｌ２；
２００μＭの０．２５Ｕ Ｉｍｍｏｌａｓｅ（登録商標）ＤＮＡポリメラーゼ（Ｂｉｏｌ
ｉｎｅ、ロンドン、英国）；２５０ｎＭの各プライマー；および約５〜１０ｎｇのテンプ
レートＤＮＡを含んでいた。第２のシリーズのＰＣＲ反応は、ゲノムＤＮＡの増幅用に開
発したものであり、５〜１０ｎｇのゲノムＤＮＡ、１ＸＰＣＲバッファ、２ｍＭのｄＮＴ
Ｐ、０．４μＭの順方向および逆方向プライマー、ならびに０．２５Ｕ Ｉｍｍｏｌａｓ
ｅ（登録商標）ＤＮＡポリメラーゼ（（Ｂｉｏｌｉｎｅ、ロンドン、英国）を含んでいた
。増幅を１３μＬの最終体積にプールし、ＭＪ  ＰＴ２００（登録商標）サーモサイクラ
ー（ＢｉｏＲａｄ、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ、ＣＡ）またはＡＢＩ  ９７００  Ｇｅｎｅ  Ｓｙ
ｓｔｅｍ（登録商標）（Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｃａｒｌｓｂａｄ、ＣＡ
）を用いて増幅した。上記ＰＣＲ条件で、Bryanら（Scottish Crops Research Institute
annual report: 2001-2002）により記載されているスクリーニングシステムに基づく４
次元スクリーニングアプローチを用いて、特異的プレートのＰＣＲに基づくスクリーニン
グを行った。プールしたＢＡＣライブラリーのＰＣＲに基づくスクリーニング後に、直接
Ｓａｎｇｅｒシーケンシング法を用いて増幅ＰＣＲ産物をシーケンシングした。増幅産物
を、ＢｉｇＤｙｅ（登録商標）ｖ３．１プロトコル（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅ
ｍｓ）にしたがってエタノール、酢酸ナトリウムおよびＥＤＴＡを用いて精製し、ＡＢＩ
３７３０ｘｌ（登録商標）自動化毛細管電気泳動プラットホームで電気泳動を行った。
【０１９５】
ＰＣＲに基づくスクリーニングおよび構造的Ｓａｎｇｅｒシーケンシングの後、種々の
異なるＦＡＤ２遺伝子ファミリーメンバーを含むプレートの収集を同定した。合計４つの
特有のＦＡＤ２パラログ遺伝子配列を同定した（表２）。プレートスクリーニングを受け
るための各ＦＡＤ２パラログ遺伝子配列当たり合計２つのプレートを選択してＦＡＤ２遺
伝子を含むプレート中の特異的ウェルおよびクローンを同定した（表３）。特異的ウェル
をプレートの両方について同定し、個々のクローンをＦＡＤ２遺伝子ファミリーメンバー
の各々について選択した。
【表３】
2020110150.tif 000004
【０１９６】
各々の同定されたＦＡＤ遺伝子ファミリーメンバーに対して単一のＢＡＣクローンを、
シーケンシングを介してさらに解析した。製造業者の指示にしたがうＬａｒｇｅ  Ｃｏｎ
ｓｔｒｕｃｔキット（登録商標）（Ｑｉａｇｅｎ、Ｖａｌｅｎｃｉａ、ＣＡ）を用いたシ
ーケンシングのために、ＤＮＡをＢＡＣクローンについて単離し、調製した。製造業者の
指示にしたがうＧＳ−ＦＬＸ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（登録商標）（
Ｒｏｃｈｅ、Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ、ＩＮ）を用いたシーケンシングのために、抽出
ＢＡＣ  ＤＮＡを調製した。最適データ出力のために対でプールしたＢＡＣを含む物理的
にセクタ分割したＧＳ−ＦＬＸ  ＴＩ  Ｐｉｃｏ−タイタープレート（登録商標）を用い
てシーケンシング反応を行った。ＢＡＣを対に合わせ、ここでＦＡＤ２遺伝子をＦＡＤ３
遺伝子と対形成した。全ての作成した配列データをＮｅｗｂｌｅｒ  ｖ２．０．０１．１
４（登録商標）（４５４  Ｌｉｆｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、Ｂｒａｎｆｏｒｄ、ＣＴ）によ
ってアセンブルした。アセンブルしたコンティグを、Ｓｅｑｕｅｎｃｈｅｒ  ｖ３．７（
登録商標）（ＧｅｎｅＣｏｄｅｓ、Ａｎｎ  Ａｒｂｏｒ、ＭＩ）を用いて対応するＦＡＤ
遺伝子の存在について手動で評価した。
【０１９７】
全４つのＦＡＤ２遺伝子の全ゲノム配列を同定し、完全に特徴付けた後、ジンクフィン
ガーヌクレアーゼを、各特異的遺伝子ファミリーメンバーについての配列に結合するよう
設計した。
【０１９８】
実施例２：ＦＡＤ２遺伝子に特異的なジンクフィンガー結合ドメインの設計
ＦＡＤ２遺伝子座の種々の機能配列をコードするＤＮＡ配列に向けられた新規なジンク
フィンガータンパク質を本質的に前記のように設計した。例えば、Urnov et al.(2005) N
ature 435:646-651を参照されたい。代表的な標的配列および認識ヘリックスを表４（認
識ヘリックス領域設計）および表５（標的部位）に示す。表５では、ＺＦＰ認識ヘリック
スが接触する標的部位のヌクレオチドが大文字で示されており、非接触ヌクレオチドが小
文字で示されている。
【０１９９】
ジンクフィンガーヌクレアーゼ（ＺＦＮ）標的部位を、ＦＡＤ２Ａの５つの標的部位に
結合するように設計した。ＦＡＤ２Ａジンクフィンガー設計を、ＣＣＨＣ構造の少なくと
も１つのフィンガーを有するタンパク質をコードするジンクフィンガー発現ベクターに組
み込んだ。米国特許出願公開第２００８／０１８２３３２号明細書を参照されたい。特に
、各タンパク質の最後のフィンガーは、認識ヘリックスのためのＣＣＨＣ骨格を有してい
た。非標準ジンクフィンガーコード配列を、４つのアミノ酸ＺＣリンカーおよびトウモロ
コシ（Zea mays）に由来するオペーク−２核移行シグナルを介してＩＩＳ型制限酵素Ｆｏ
ｋＩのヌクレアーゼドメイン（Wah et al., (1998) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 95:10564-1
0569のアミノ酸３８４〜５７９）に融合してＦＡＤ２Ａジンクフィンガーヌクレアーゼ（
ＺＦＮ）を形成した。融合タンパク質の発現を、比較的強い構成型プロモーター、例えば
、キャッサバ葉脈モザイクウイルス（ＣｓＶＭＶ）プロモーターに由来し、アグロバクテ
リウム・ツメファシエンスのＯＲＦ２３  ３’未翻訳領域（ＡｔｕＯＲＦ２３  ３’ＵＴ
Ｒ  ｖ１）が隣接するプロモーターによって駆動した。ゾセア・アシグナ（Thosea asign
a）ウイルスからの自己加水分解２Ａコードヌクレオチド配列（Szymczak et al., 2004）
を、構築物にクローニングした２つのジンクフィンガーヌクレアーゼ融合タンパク質の間
に付加した。代表的なベクターまたはプラスミドを以下の表５に記載する。
【０２００】
活性ヌクレアーゼを同定することが以前示された出芽酵母に基づく系を用いて、最適Ｆ
ＡＤ２ジンクフィンガーヌクレアーゼを切断活性について検証した。例えば、米国特許出
願公開第２００９０１１１１１９号明細書；Doyon et al.(2008) Nat Biotechnol. 26:70
2-708；Geurts et al.(2009) Science 325:433を参照されたい。種々の機能性ドメインに
関するジンクフィンガーをインビボでの使用のために選択した。推定ＦＡＤゲノムポリヌ
クレオチド標的部位に結合するよう設計、作成および試験された多数のＺＦＮのうち、１
１個のＺＦＮを高レベルのインビボ活性を有するものとして同定し、さらなる実験のため
に選択した。これらのＺＦＮを、植物体中に特有のＦＡＤ２ゲノムポリヌクレオチド標的
部位に効率的に結合し、これを切断することができるものとして特徴付けた。
【表４】
2020110150.tif 000005
2020110150.tif 000006
【表５】
2020110150.tif 000007
【０２０１】
実施例３：ＦＡＤ２遺伝子のジンクフィンガーヌクレアーゼ切断の評価
構築物アセンブリ
実施例２に記載されるように、酵母アッセイを用いて同定された、代表的なジンクフィ
ンガーヌクレアーゼのＺＦＮ発現構築物を含むプラスミドベクターを、当分野で一般的に
公知の技能および技術を用いて設計し、完成させた。各ジンクフィンガーコード配列を、
ジンクフィンガーヌクレアーゼの上流に位置するオペーク−２核移行シグナル（Maddalon
i et al.(1989) Nuc.Acids Res.17(18):7532）をコードする配列に融合した。
【０２０２】
次に、オペーク−２核移行シグナル：：ジンクフィンガーヌクレアーゼ融合配列を、相
補的オペーク−２核移行シグナル：：ジンクフィンガーヌクレアーゼ融合配列と対形成し
た。よって、各構築物は、ゾセア・アシグナウイルスからの２Ａ配列によって分離された
２つのオペーク−２核移行シグナル：：ジンクフィンガーヌクレアーゼ融合配列で構成さ
れた単一のオープンリーディングフレームを含んでいた（Mattion et al.(1996) J.Virol
.70:8124-8127）。融合タンパク質の発現を、比較的強い構成型プロモーター、例えば、
キャッサバ葉脈モザイクウイルス（ＣｓＶＭＶ）プロモーターに由来し、アグロバクテリ
ウム・ツメファシエンスのＯＲＦ２３  ３’未翻訳領域（ＡｔｕＯＲＦ２３  ３’ＵＴＲ
）が隣接するプロモーターによって駆動した。
【０２０３】
ＩＮ−ＦＵＳＩＯＮ（商標）Ａｄｖａｎｔａｇｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｃｌｏｎｔ
ｅｃｈ、Ｍｏｕｎｔａｉｎ  Ｖｉｅｗ、ＣＡ）を用いてベクターをアセンブルした。制限
エンドヌクレアーゼをＮｅｗ  Ｅｎｇｌａｎｄ  ＢｉｏＬａｂｓ（ＮＥＢ；Ｉｐｓｗｉｃ
ｈ、ＭＡ）から得て、Ｔ４  ＤＮＡ  Ｌｉｇａｓｅ（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）をＤＮＡラ
イゲーションに使用した。供給業者の指示にしたがってＮＵＣＬＥＯＳＰＩＮ（登録商標
）Ｐｌａｓｍｉｄ  Ｋｉｔ（Ｍａｃｈｅｒｅｙ−Ｎａｇｅｌ  Ｉｎｃ．、Ｂｅｔｈｌｅｈ
ｅｍ、ＰＡ）またはＰｌａｓｍｉｄ  Ｍｉｄｉ  Ｋｉｔ（Ｑｉａｇｅｎ）を用いてプラス
ミド調製を行った。アガローストリス酢酸ゲル電気泳動後にＱＩＡｑｕｉｃｋ  Ｇｅｌ  
Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｋｉｔ（商標）（Ｑｉａｇｅｎ）を用いてＤＮＡ断片を単離した
。全てのアセンブルしたプラスミドのコロニーを最初にミニプレップＤＮＡの制限消化に
よってスクリーニングした。選択されたクローンのプラスミドＤＮＡを、商業的シーケン
シング販売業者（Ｅｕｒｏｆｉｎｓ  ＭＷＧ  Ｏｐｅｒｏｎ、Ｈｕｎｔｓｖｉｌｌｅ、Ａ
Ｌ）によってシーケンシングした。配列データを、ＳＥＱＵＥＮＣＨＥＲ（商標）ソフト
ウェア（Ｇｅｎｅ  Ｃｏｄｅｓ  Ｃｏｒｐ．、Ａｎｎ  Ａｒｂｏｒ、ＭＩ）を用いてアセ
ンブルおよび分析した。セイヨウアブラナプロトプラストに送達する前に、プラスミドＤ
ＮＡを、供給業者の指示にしたがってＰｕｒｅ  Ｙｉｅｌｄ  Ｐｌａｓｍｉｄ  Ｍａｘｉ
ｐｒｅｐ  Ｓｙｓｔｅｍ（登録商標）（Ｐｒｏｍｅｇａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｍａ
ｄｉｓｏｎ、ＷＩ）またはＰｌａｓｍｉｄ  Ｍａｘｉ  Ｋｉｔ（登録商標）（Ｑｉａｇｅ
ｎ、Ｖａｌｅｎｃｉａ、ＣＡ）を用いて大腸菌の培養物から調製した。
【０２０４】
得られた１１個のプラスミド構築物；ｐＤＡＢ１０４００８（ＺＦＮ２４８４５および
ＺＦＮ２４８４４構築物を含む）、ｐＤＡＢ１０４００９（ＺＦＮ２４８２０およびＺＦ
Ｎ２４８２１構築物を含む）、ｐＤＡＢ１０４０１０（ＺＦＮ２４８２８およびＺＦＮ２
４８２９構築物を含む）（図３）、ｐＤＡＢ１０４００３（ＺＦＮ２４８１０およびＺＦ
Ｎ２４８１１構築物を含む）、ｐＤＡＢ１０４０１１（ＺＦＮ２４８３２およびＺＦＮ２
４８３３構築物を含む）、ｐＤＡＢ１０４００２（ＺＦＮ２４７９４およびＺＦＮ２４７
９５構築物を含む）、ｐＤＡＢ１０４００６（ＺＦＮ２４７９６およびＺＦＮ２４７９７
構築物を含む）、ｐＤＡＢ１０４００４（ＺＦＮ２４８１４およびＺＦＮ２４８１５構築
物を含む）、ｐＤＡＢ１０４００１（ＺＦＮ２４８００およびＺＦＮ２４８０１構築物を
含む）、ｐＤＡＢ１０４００５（ＺＦＮ２４８１８およびＺＦＮ２４８１９構築物を含む
）、およびｐＤＡＢ１０４００７（ＺＦＮ２４８３６およびＺＦＮ２４８３７構築物を含
む）を、制限酵素消化およびＤＮＡシーケンシングを介して確認した。表６は、異なる構
築物および各ＺＦＮが切断および結合するよう設計された特異的ＦＡＤ２Ａ配列を列挙し
ている。
【表６】
2020110150.tif 000008
【０２０５】
トランスフェクション用のＤＮＡの調製
上記ベクターのプラスミドＤＮＡを沈殿および１００％（ｖ／ｖ）エタノール中での洗
浄により滅菌し、ラミナーフローフード中で乾燥させた。ＤＮＡペレットを、下記のプロ
トプラスト細胞へのトランスフェクションのために０．７μｇ／μｌの最終濃度で滅菌再
蒸留水３０μｌに懸濁した。プラスミドＤＮＡの調製を行って、一過性トランスフェクシ
ョン用のスーパーコイルプラスミドＤＮＡおよび安定性トランスフェクション用の線状プ
ラスミドＤＮＡを得た。キャリアＤＮＡ（例えば、魚類精子ＤＮＡ）の形質転換プラスミ
ドへの付加はプロトプラスト細胞の一過性トランスフェクションに要求されない。一過性
試験のために、１回の形質転換当たり、１０６個のプロトプラスト当たり約３０μｇのプ
ラスミドを使用した。
【０２０６】
トランスフェクション
セイヨウアブラナＬ．ｖａｒ．ＤＨ１０２７５のトランスフェクションをSpangenberg 
et al., (1986) Plant Physiology 66: 1-8に記載されているように完了し、培地処方物
はSpangenberg G.and Protrykus I.(1995) Polyethylene Glycol-Mediated Direct Gene 
Transfer in Tobacco Protoplasts. In: Gene Transfer to Plants. (Protrykus I.and S
pangenberg G.Eds.) Springer-Verlag, Berlinに記載されている。セイヨウアブラナ種子
を７０％エタノールで表面消毒した。種子を７０％エタノール溶液１２ｍＬに浸漬し、カ
クテルを１０分間穏やかに揺動することによって混合した。７０％エタノール溶液を、デ
カントすることによって取り出し、１％ｗ／ｖ自亜塩素酸カルシウムおよび０．１％ｖ／
ｖ  Ｔｗｅｅｎ−２０からなる種子消毒液と交換した。種子を種子消毒液に浸漬し、カク
テルを２５分間穏やかに揺動することによって混合した。種子消毒液をデカントし、消毒
した種子を滅菌水５０ｍＬで３回すすいだ。最後に、種子を、ペトリ皿中に置かれた滅菌
８０ｍｍのＷｈａｔｍａｎ濾紙ディスク（登録商標）（Ｆｉｓｈｅｒ−Ｓｃｉｅｎｔｉｆ
ｉｃ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）に移し、種子を滅菌水で軽く飽和させた。ペトリ皿をＰ
ａｒａｆｉｌｍ（登録商標）（Ｆｉｓｈｅｒ−Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ
、ＭＯ）で密閉し、プレートを完全暗所下２５℃で１〜２日間インキュベートした。種子
から実生出芽の兆候が観察された後、実生を固化ＧＥＭ培地を含むペトリ皿に移してさら
なる種子の発芽を促した。実生をＧＥＭ培地において２５℃で４〜５日間インキュベート
した。
【０２０７】
一定体積の液体ＰＳ培地（約１０ｍＬ）を滅菌ペトリ皿にデカントした。滅菌鉗子およ
びメスを用いて、発育の４葉期にある４〜５日齢の実生の気生部分を除去し、捨てた。長
さ２０〜４０ｍｍの胚軸セグメントを、小型の細胞質に富むプロトプラストの最高集団を
産生するように決定した。胚軸セグメントを無菌的に切除し、液体ＰＳ培地に移した。切
除した胚軸セグメントを一緒にグループ化し、５〜１０ｍｍのセグメントに横方向に切り
分けた。次に、胚軸セグメントを新鮮なＰＳ培地に移し、室温で１時間インキュベートし
た。原形質分離した胚軸を、酵素溶液を含むペトリ皿に移した。胚軸セグメントの全てを
溶液に浸漬するよう注意した。ペトリ皿をＰａｒａｆｉｌｍ（登録商標）で密閉し、穏や
かに揺動しながら２０〜２２℃で１６〜１８時間一晩インキュベートした。
【０２０８】
プロトプラスト細胞を胚軸セグメントから放出した。一晩の胚軸消化物を穏やかに攪拌
してプロトプラストを酵素溶液に放出した。ペトリ皿をわずかに傾けて、酵素溶液および
植物破片の消化懸濁液の移動を助けた。１０ｍＬピペットを用いて、消化懸濁液を滅菌プ
ロトプラスト濾過（１００ミクロンメッシュのフィルタ）装置に移してプロトプラストを
植物破片からさらに分離した。濾過装置を穏やかに叩いて、ふるいに引っかかった過剰な
液体を放出した。約８〜９ｍＬのプロトプラスト懸濁液を穏やかに混合し、１４ｍＬ滅菌
プラスチック丸底遠心管に分配した。各懸濁液をＷ５溶液１．５ｍＬで覆った。Ｗ５溶液
を一定角度でプロトプラスト懸濁液上に慎重に分配し、最小限攪拌しながら１滴ずつ分配
した。Ｗ５溶液のプロトプラスト懸濁液への添加は、プロトプラストに富む界面の生成を
もたらした。この界面を、ピペットを用いて回収した。次に、回収したプロトプラストを
新しい１４ｍＬ遠心管に移し、穏やかに混合した。血球計算器を用いて１ミリリットル当
たりのプロトプラストの数を測定して、収率または得られたプロトプラストを決定した。
葉組織を消化して葉肉プロトプラストを産生する方法を繰り返した。
【０２０９】
次に、Ｗ５溶液を１０ｍＬ体積に添加し、Ｗ５溶液を除去する前にプロトプラストを７
０ｇでペレット化した。残っているプロトプラスト懸濁液を、穏やかに振盪することによ
って再懸濁した。プロトプラスト懸濁液を含む各管にＷ５溶液５ｍＬを充填し、室温で１
〜４時間インキュベートした。プロトプラスト懸濁液を７０ｇでペレット化し、Ｗ５溶液
の全てを除去した。 次に、形質転換バッファ３００μＬを、単離プロトプラストを含む
ペレット化したプロトプラスト懸濁液の各々に添加した。管の各々について、プラスミド
ＤＮＡ１０μｇをプロトプラスト懸濁液に添加した。プラスミドＤＮＡは、上記ジンクフ
ィンガーヌクレアーゼ構築物（例えば、ｐＤＡＢ１０４０１０）を含んでいた。次に、予
備加温ＰＥＧ４０００溶液３００μＬをプロトプラスト懸濁液に添加し、管を穏やかに叩
いた。プロトプラスト懸濁液および形質転換混合物を攪拌することなく室温で１５分間イ
ンキュベートさせた。Ｗ５溶液さらに１０ｍＬを、Ｗ５溶液の各添加の間に管を穏やかに
反転させながら、１ｍＬ、１ｍＬ、１ｍＬ、２ｍＬ、２ｍＬおよび３ｍＬの連続アリコー
トで各管に添加した。７０ｇで遠心分離機中で回転させることによって、プロトプラスト
をペレット化した。Ｗ５溶液の全てを除去して、純粋なプロトプラスト懸濁液を残した。
【０２１０】
次に、Ｋ３培地０．５ｍＬをペレット化したプロトプラスト細胞に添加し、細胞を再懸
濁した。再懸濁したプロトプラスト細胞をペトリ皿ならびに５ｍＬのＫ３および０．６ｍ
ＬのＳｅａ  Ｐｌａｑｕｅ（商標）アガロース（Ｃａｍｂｒｅｘ、Ｅａｓｔ  Ｒｕｔｈｅ
ｒｆｏｒｄ、ＮＪ）の中心に１：１濃度で入れた。ペトリ皿を一回の穏やかな旋回動作で
振盪し、室温で２０〜３０分間インキュベートさせた。ペトリ皿をＰａｒａｆｉｌｍ（登
録商標）で密閉し、プロトプラストを完全な暗所中で２４時間培養した。暗所中でのイン
キュベーション後、ペトリ皿を薄明かり（５μＭｏｌｍ−２ｓ−１のＯｓｒａｍ  Ｌ３６
Ｗ／２１  Ｌｕｍｉｌｕｘ白色管）の下で６日間培養した。培養工程後、滅菌スパーテル
を用いてプロトプラストを含むアガロースを４分割した。分離した４分の１区を、２０ｍ
ＬのＡ培地を含む２５０ｍＬプラスチック培養容器に入れ、連続薄明かり下２４℃で１４
日間、８０ｒｐｍおよび１．２５ｃｍ行程の回転振盪機でインキュベートし、次いで、分
析して各ジンクフィンガーヌクレアーゼ構築物の活性のレベルを測定した。
【０２１１】
アブラナプロトプラストからのゲノムＤＮＡ単離
トランスフェクトプロトプラストを、個々の１．５または２．０ｍＬマイクロチューブ
に供給した。細胞をバッファ溶液中チューブの底部でペレット化した。細胞を液体窒素中
で瞬間凍結し、引き続いて、細胞を−４０℃および約１３３ｘ１０−３ｍＢａｒ圧力でＬ
ａｂｃｏｎｃｏ  Ｆｒｅｅｚｏｎｅ  ４．５（登録商標）（Ｌａｂｃｏｎｃｏ、Ｋａｎｓ
ａｓ  Ｃｉｔｙ、ＭＯ）において約４８時間凍結乾燥することによって、ＤＮＡ抽出を行
った。凍結乾燥細胞を、組織破壊を要さず、プロトプラスト細胞を溶解バッファに直接添
加したことを除いて、製造業者の指示にしたがってＤＮｅａｓｙ（登録商標）（ＱＩＡＧ
ＥＮ、Ｃａｒｌｓｂａｄ、ＣＡ）植物キットを用いたＤＮＡ抽出に供した。
【０２１２】
アブラナプロトプラストにおけるゲノムＤＮＡ配列切断についてのＦＡＤ２Ａ  ＺＦＮ
の試験
ＦＡＤ２Ａ遺伝子座中のＺＦＮ標的部位の設計を、複数対のＺＦＮが重複標的部位に設
計されるようにクラスター化した。ＺＦＮ標的部位のクラスター化は、ＰＣＲプライマー
が、重複ＺＦＮ標的部位の全てを包含するように１００ｂｐウィンドウ内の全てのＦＡＤ
２Ａ遺伝子ファミリーメンバーから周囲ゲノム配列を増幅するよう設計されることを可能
にした。よって、Ｉｌｌｕｍｉｎａ短解読配列技術を用いて、トランスフェクトプロトプ
ラストの標的ＺＦＮ部位の完全性を評価することができた。さらに、ＰＣＲプライマー設
計は、配列解読をＦＡＤ２Ａファミリーの特異的遺伝子メンバーに帰する特異的ヌクレオ
チド塩基を含むことを必要とされる。そのため、非相同末端結合（ＮＨＥＪ）活性がプラ
イミング部位を除去し、増幅を阻害し、それゆえにＮＨＥＪ活性の評価を歪め得る小さな
欠失を引き起こすことが知られているので、ＰＣＲプライマーの全てが、いずれかのＺＦ
Ｎ標的切断部位から５〜１０ヌクレオチド離れて結合することが要求されるだろう。
【０２１３】
プライマーを、ＦＡＤ２Ａ遺伝子ファミリーについてのＺＦＮ標的座（表７）の全てに
結合するよう設計し、ＰＣＲ増幅産物のＳａｎｇｅｒシーケンシングを通して全ての遺伝
子ファミリーメンバーの増幅について経験的に試験した。いくつかの例では、全ての遺伝
子ファミリーメンバーを識別するプライマーを開発することができなかったが（表８）、
全ての例で、ＦＡＤ２Ａの標的遺伝子配列を識別することができた。ＰＣＲプライマー設
計後に、カスタムＤＮＡバーコード配列をＰＣＲプライマーに組み込み、これを使用して
異なるＺＦＮ標的座を識別し、トランスフェクションおよびＺＦＮに対する特異的配列解
読を同定した（表７および８）。
【表７】
2020110150.tif 000009
【０２１４】
ＦＡＤ２遺伝子ファミリーにおける設計ＰＣＲプライマーの増幅性能を表８に示す。「
Ｘ」は遺伝子コピー検出特異性を示し、灰色陰付けの「＋」は当の特異的座において、２
つのプライマーによって設計された配列解読を識別することができなかったことを示して
いる。
【表８】
2020110150.tif 000010
【０２１５】
ＺＦＮを用いてトランスフェクトされたアブラナプロトプラストのＤＮＡ抽出後に、標
的ＺＦＮ座のＰＣＲ増幅を行って、ｉｌｌｕｍｉｎａの合成によるシーケンシング技術の
ための正しいフォーマットで必須の座特異的ＤＮＡ分子を産生した。各アッセイを２５ｎ
ｇの出発ＤＮＡ（セイヨウアブラナゲノムの約１２，５００個細胞当量）に行うように最
適化した。適当なレベルでＮＨＥＪ効率性および特異性を評価するために要求される被覆
率を提供するために、１サンプル当たり複数の反応、すなわち個々のプロトプラストから
採取したセイヨウアブラナゲノムの２００，０００コピーに相当する約１６回のＰＣＲ反
応を行った。同じアッセイで試験する全てのサンプルについてＰＣＲ増幅マスターミック
スを作成し、三連で行う１つの反応を、標的組織に行う最適サイクル数を決定し、ＰＣＲ
増幅が試薬制限的になっておらず、まだ指数増幅段階にあることを保証するために使用さ
れる定量的ＰＣＲ法を用いてアッセイした。必要なネガティブコントロール反応による実
験を、ＭＸ３０００Ｐサーモサイクラー（登録商標）（Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ、ＬａＪｏ
ｌｌａ、ＣＡ）を用いて９６ウェルフォーマットで行った。定量的ＰＣＲプラットホーム
から集められた出力から、蛍光の相対的増加をサイクル毎にプロットし、過剰サイクリン
グならびに共通の転写産物または分子の増幅を減少させようとして、十分な増幅をもたら
すが、反応が試薬制限的になるのを許さない、１アッセイ当たりのサイクル数を決定した
。未使用のマスターミックスは、定量的ＰＣＲ分析が完結し、サイクル数が決定されるま
で氷上に残っており、その後、所望の数の反応管（１ＺＦＮアッセイ当たり約１６本）に
等分し、ＰＣＲ反応を行った。
【０２１６】
増幅後、単一ＺＦＮ座についてのサンプルを一緒にプールし、１ＺＦＮ当たり２００μ
Ｌのプールされた産物を、製造業者の指示にしたがって、ＭｉｎＥｌｕｔｅ  ＰＣＲ精製
キット（登録商標）（Ｑｉａｇｅｎ）を用いて洗浄した。Ｉｌｌｕｍｉｎａ短解読技術を
用いてサンプルをシーケンシングすることを可能にするために、さらなる対のエンドプラ
イマーを、産生した断片上に増幅によって付着させることが必要とされた。これは、一部
は第１ラウンドの増幅で付加された配列と相補的であるが、必要とされる対の末端配列も
含むプライマーを用いたＰＣＲ増幅によって達成された。テンプレートに共通の断片を過
剰に増幅することなく対の末端配列を付加する、行うのに最適なＰＣＲサイクル数を、前
記の定量的ＰＣＲサイクル分析を通過するサンプルパスを用いて再度決定した。
【０２１７】
ＰＣＲ増幅後、産生産物を、製造業者の指示にしたがってＭｉｎＥｌｕｔｅカラム（登
録商標）（Ｑｉａｇｅｎ）を用いて洗浄し、２．５％アガロースゲル上で分離した。正し
いサイズのバンドとしてＳｙｂｅｒ（登録商標）Ｓａｆｅ（Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｉｅｓ、Ｃａｒｌｓｂａｄ、ＣＡ）を用いて可視化したＤＮＡ断片をゲル抽出して、任
意の残留ＰＣＲ産生プライマー−二量体または他の偽性断片を除去し、ＤＮＡを、製造業
者の指示にしたがってＭｉｎＥｌｕｔｅゲル抽出キット（登録商標）（Ｑｉａｇｅｎ）を
用いてゲル切片から抽出した。ゲル抽出の完了後、１：１．７のＤＮＡ対ビーズ比でＡＭ
Ｐｕｒｅ磁気ビーズ（登録商標）（Ｂｅｃｋｍａｎ−Ｃｏｕｌｔｅｒ、Ｂｒｅａ、ＣＡ）
を用いて、ＤＮＡのさらなる浄化を行った。次いで、１／４０，０００および１／８０，
０００希釈で、かつ反応を三連で行って、Ｉｌｌｕｍｉｎａシーケンシング用定量的ＰＣ
Ｒライブラリー定量化キット（ＫＡＰＡ）を用いて、ＤＮＡの濃度を評価した。定量的Ｐ
ＣＲ結果に基づいて、ＤＮＡを２ｎＭの標準濃度に希釈し、ＤＮＡシーケンシングのため
に全てのライブラリーを組み合わせた。ｃＢｏｔクラスター産生キット（登録商標）（Ｉ
ｌｌｕｍｉｎａ、サンディエゴ、ＣＡ）を用いてシーケンシング用のサンプルを調製し、
製造業者の指示にしたがって１００ｂｐの対形成末端シーケンシング解読によりＩｌｌｕ
ｍｉｎａ  ＧＡ２ｘ（登録商標）でシーケンシングした。
【０２１８】
標的ジンクフィンガー部位における非相同末端結合の検出のためのデータ解析法
シーケンシング反応および塩基呼び出し（base calling）のためにＩｌｌｕｍｉｎａ生
物情報学パイプラインを用いて行われる一次データ呼び出しの完了後、各例において完全
な解析を行って標的ＺＦＮ部位における欠失塩基を同定した。入力配列のリストに計算的
にしたがってカスタムＰＥＲＬスクリプトを、ＤＮＡ配列からバーコードを抽出およびソ
ートするように設計した。バーコードは、誤帰属配列解読を減少させるために、許容され
る３０超のＰｈｒｅｄスコアで基準配列に一致しなければならなかった。配列解読を使用
された異なるバーコード群にビニングした後、品質フィルタを全ての配列に通過させた。
品質フィルタは、第２のカスタム開発ＰＥＲＬスクリプトであった。「Ｎ」と呼ばれる塩
基が４つ以上存在する場合、または中央Ｐｈｒｅｄスコアが２０未満である場合、または
２０未満のＰｈｒｅｄスコアの連続塩基が３つ存在する場合、または配列解読の長さが４
０より短い場合、配列解読を除外した。残りの配列を併合し、ここでは対の配列解読の両
方がＮｅｘｔＧＥＮｅ（登録商標）（ＳｏｆｔＧｅｎｅｔｉｃｓ、Ｓｔａｔｅ  Ｃｏｌｌ
ｅｇｅ、ＰＡ）パッケージを用いて入手可能であった。次いで、残りの合併配列解読を、
残りの配列識別子の終わりに記録された同定された冗長配列の数のカウントと共に第３の
カスタムＰＥＲＬスクリプトを用いて、特有の配列解読の集合に減少させた。次いで、特
有の配列解読を、ギャップドＦＡＳＴＡアラインメントファイルを作成するＮｅｘｔＧＥ
Ｎｅ（登録商標）ソフトウェアを用いてＦＡＤ２基準配列にアラインメントした。
【０２１９】
ギャップドＦＡＳＴＡファイルを用いて、ギャップのある塩基位置数の入力基準への変
換を第４のカスタムＰＥＲＬスクリプトを用いて行った。これは、異なる遺伝子ファミリ
ーメンバー（異なる遺伝子ファミリーメンバー間のホモログまたはパラログ配列変動）を
識別する塩基をアセンブルされたデータで同定することを可能にした。いったん塩基番号
付けの変換を行ったら、各特有の配列解読についてのハプロタイプ報告を作成し、解読を
特異的遺伝子ファミリーメンバーに割り当てることが可能となった。いったん解読を遺伝
子によってグループ化したら、ＺＦＮ標的部位を囲む１０ｂｐウィンドウを同定し、評価
した。１遺伝子当たりの欠失を含む配列の数を、欠損している塩基の数と共に記録した。
【０２２０】
次いで、１０，０００配列解読当たりの、標的ＺＦＮ部位において１〜１０個の塩基が
欠失した配列の数を用いて複数折れ線グラフとして、データを図表で示した（図４）。こ
の解析をコントロールトランスフェクションと一緒に全てのＺＦＮトランスフェクション
について行った。いくつかの例では、野生のＤＮＡ配列中の反復が、標的ＺＦＮ部位中の
シーケンシング誤差の増加をもたらし、このような誤差は、ＺＦＮを用いてトランスフェ
クトしたものまたはコントロールの両者の全てのサンプルで報告された単一塩基欠失の流
行の増加として一般的に見ることができる（図５）。
【０２２１】
これらの結果から、ＮＨＥＪのより大きな活性によって決定されるように、ＦＡＤ２標
的部位における最高レベルのＺＦＮ活性がＥ座において同定された。プラスミドｐＤＡＢ
１０４０１０（すなわち、ＺＦＮ２４８２８および２４８２９）にコードされたＺＦＮを
、有意なゲノムＤＮＡ切断活性および最小の非標的活性の特徴を与えられた操作された導
入遺伝子組込みプラットホーム（ＥＴＩＰ）の植物体標的化のために選択した。
【０２２２】
実施例４：操作された導入遺伝子組込みプラットホーム（ＥＴＩＰ）アブラナ植物系統
のためのＤＮＡ構築物
当業者に一般的に公知の方法および技術を用いて、下記のプラスミドベクター構築物を
構築した。この段落中に記載される特定の試薬および技術の適用は当業者に容易に公知と
なり、プラスミドベクター構築物を構築する所望の目的を達成するために、他の試薬およ
び技術と容易に交換され得るだろう。制限エンドヌクレアーゼは、Ｎｅｗ  Ｅｎｇｌａｎ
ｄ  ＢｉｏＬａｂｓ（ＮＥＢ；Ｉｐｓｗｉｃｈ、ＭＡ）から得た。Ｔ４  ＤＮＡリガーゼ
（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ、Ｃａｒｌｓｂａｄ、ＣＡ）を用いてライゲーションを完了した
。１つのエントリーベクターを単一デスティネーションベクターに組み立てるために、Ｇ
ＡＴＥＷＡＹ（登録商標）ＬＲ  ＣＬＯＮＡＳＥ（登録商標）酵素ミックス（Ｉｎｖｉｔ
ｒｏｇｅｎ）を用いてＧａｔｅｗａｙ反応を行った。１つのエントリーベクターを単一デ
スティネーションベクターに組み立てるために、ＩＮ−ＦＵＳＩＯＮ（商標）Ａｄｖａｎ
ｔａｇｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｃｌｏｎｔｅｃｈ、Ｍｏｕｎｔａｉｎ  Ｖｉｅｗ、Ｃ
Ａ）を用いてＩＮ−ＦＵＳＩＯＮ（商標）反応を行った。供給業者の指示にしたがってＮ
ＵＣＬＥＯＳＰＩＮ（登録商標）Ｐｌａｓｍｉｄ  Ｋｉｔ（Ｍａｃｈｅｒｅｙ−Ｎａｇｅ
ｌ  Ｉｎｃ．、Ｂｅｔｈｌｅｈｅｍ、ＰＡ）またはＰｌａｓｍｉｄ  Ｍｉｄｉ  Ｋｉｔ（
登録商標）（Ｑｉａｇｅｎ）を用いてプラスミド調製を行った。アガローストリス酢酸ゲ
ル電気泳動後にＱＩＡｑｕｉｃｋ  Ｇｅｌ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｋｉｔ（商標）（Ｑ
ｉａｇｅｎ）を用いてＤＮＡ断片を単離した。全てのアセンブルしたプラスミドのコロニ
ーを最初にミニプレップＤＮＡの制限消化によってスクリーニングした。選択されたクロ
ーンのプラスミドＤＮＡを、商業的シーケンシング販売業者（Ｅｕｒｏｆｉｎｓ  ＭＷＧ
Ｏｐｅｒｏｎ、Ｈｕｎｔｓｖｉｌｌｅ、ＡＬ）によってシーケンシングした。配列デー
タを、ＳＥＱＵＥＮＣＨＥＲ（商標）ソフトウェア（Ｇｅｎｅ  Ｃｏｄｅｓ  Ｃｏｒｐ．
、Ａｎｎ  Ａｒｂｏｒ、ＭＩ）を用いてアセンブルおよび分析した。
【０２２３】
アブラナのＦＡＤ２Ａ座へのＥＴＩＰの正確な組込みのための直接送達ベクター
標準的なクローニング法を、セイヨウアブラナのＦＡＤ２Ａ遺伝子への特異的組込みの
ためのＥＴＩＰ含有ベクターｐＤＡＳ０００１３０（図６、配列番号６１としてのＴ鎖イ
ンサート）の構築に使用した。この構築物を、ジンクフィンガーヌクレアーゼ構築物ｐＤ
ＡＢ１０４０１０を用いてアブラナプロトプラスト中に送達されるように設計した。ジン
クフィンガーヌクレアーゼ構築物がＦＡＤ２Ａ座を切断し、次いで、ｐＤＡＳ０００１３
０が相同組換えまたは非相同末端結合修復機構を介してアブラナゲノムに組み込まれる。
ＥＴＩＰは、さらなるＺＦＮ認識配列、および別のＺＦＮ認識配列を含む操作されたラン
ディングパッド（ＥＬＰ）によって分離された４つの発現カセット（２つは不完全）を含
む。さらなるＺＦＮ認識配列は特有であり、ＥＴＩＰ中のポリヌクレオチド配列の導入お
よびＥＬＰ導入遺伝子挿入のために標的化されるよう設計した。同様に、ＺＦＮ認識配列
を、ポリヌクレオチド配列の切除に利用することができる。第１の遺伝子発現カセットは
不完全ｄｓＲＥＤ発現カセットであり、シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）ポリユ
ビキチン１０（ＡｔＵｂｉプロモーター）遺伝子からのプロモーター、５’未翻訳領域お
よびイントロン（Callis, et al., (1990) J.Biol.Chem., 265: 12486-12493）、引き続
いて双子葉植物中での発現のためにコドン最適化された珊瑚礁イソギンチャクモドキ属（
Discosoma）の種（Ｃｌｏｎｔｅｃｈ、Ｍｏｕｎｔａｉｎ  Ｖｉｅｗ、ＣＡ）の２１０ｂ
ｐのｄｓＲｅｄ遺伝子（ｄｓＲＥＤ（双子葉植物最適化）エクソン１）、引き続いてシロ
イヌナズナチオレダクターゼ様遺伝子からのイントロン（Ａｔチオレダクターゼからのイ
ントロン１：寄託番号ＮＣ＿００３７４）ならびにトウモロコシＶｉｖｉｐａｒｏｕｓ−
１（Ｖｐ１）遺伝子の転写ターミネーターおよびポリアデニル化部位を含む３’未翻訳領
域（Ｚｍｌｉｐターミネーター：Paek et al., (1998) Molecules and Cells ,  8(3): 3
36-342）を含んでいた。第２の発現カセットは、カリフラワーモザイクウイルスからの５
’ＵＴＲを含む１９Ｓプロモーター（ＣａＭＶ１９Ｓ：Cook and Penon (1990) Plant Mo
lecular  Biology 14(3): 391-405）、引き続いて双子葉植物中での発現のためにコドン
最適化された大腸菌からのｈｐｈ遺伝子（ｈｐｈ（ＨｙｇＲ）：Kaster et al., (1983) 
Nucleic Acids Research  11(19): 6895-6911）、ならびにアグロバクテリウム・ツメフ
ァシエンスｐＴｉ１５９５５のオープンリーディングフレーム１の転写ターミネーターお
よびポリアデニル化部位を含む３’ＵＴＲ（Ａｔ−ＯＲＦ１ターミネーター：Barker et 
al., (1983) Plant Molecular Biology 2(6): 335-50）を含んでいた。第３の発現カセッ
トは不完全ＰＡＴ発現カセットであり、アラビドプシス４−クマリル−ＣｏＡシンターゼ
からの第１のイントロン（イントロン番号２  ４−クマリル−ＣｏＡシンターゼｖ：寄託
番号Ａｔ３ｇ２１３２０／ＮＣ００３０７４）、引き続いてホスフィノトリシン、グルホ
シネートおよびビアラホスを含むグルタミンシンテターゼの阻害剤に対する耐性を与える
タンパク質をコードする、ストレプトマイセス・ビリドクロモゲネス（Streptomyces vir
idochromogenes）から単離されたホスフィノトリシンアセチルトランスフェラーゼ遺伝子
の合成した植物最適化バージョンの最後の２５６ｂｐ（ＰＡＴ（ｖ６）３’末端：Wohlle
ben et al., (1988) Gene 70(1):  25-37）を含んでいた。このカセットは、アグロバク
テリウム・ツメファシエンスｐＴｉ１５９５５のオープンリーディングフレーム２３の転
写ターミネーターおよびポリアデニル化部位を含む３’ＵＴＲ（ＡｔｕＯＲＦ２３ターミ
ネーター：Barker et al., (1983)  Plant Molecular Biology 2(6): 335-50）で終結し
た。第４の発現カセットはｉｐｔ遺伝子カセットであり、アラビドプシスＤＮＡ結合タン
パク質ＭＹＢ３２遺伝子（Ｕ２６９３３）からのプロモーターおよび５’ＵＴＲの５８８
ｂｐのトランケートバージョン（truncated version）（ＡｔＭＹＢ３２（Ｔ）プロモー
ター：Li et al., (1999) Plant Physiology 121: 313）、引き続いてアグロバクテリウ
ム・ツメファシエンスからのイソペンチルトランスフェラーゼ（ｉｐｔ）遺伝子、ならび
にカリフラワーモザイクウイルスからの転写ターミネーターおよびポリアデニル化部位を
含む３５ｓターミネーター（ＣａＭＶ３５Ｓターミネーター：Chenault et al., (1993) 
Plant Physiology 101 (4): 1395-1396）を含んでいた。ＦＡＤ２Ａへの送達のために、
ＥＴＩＰ配列の各末端が、ｐＤＡＢ１０４０１０中にコードされているＺＦＮのセイヨウ
アブラナのＦＡＤ２Ａ遺伝子への送達によって誘導される二本鎖切断の位置のいずれかの
側の１ｋｂのＦＡＤ２Ａゲノム配列によって隣接されていた。
【０２２４】
ＥＴＩＰ配列は、商業的遺伝子合成販売業者（ＧｅｎｅＡｒｔ、Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｉｅｓ）によって合成された。ＦＡＤ２Ａゲノムの１ｋｂセグメントを、製造業
者によって供給される説明書にしたがって、Ｑｉａｇｅｎ  ＤＮｅａｓｙ植物ミニキット
（登録商標）（Ｑｉａｇｅｎ、Ｈｉｌｄｅｎ）を用いてセイヨウアブラナＤＨ１２０７５
の葉組織から精製したゲノムＤＮＡから増幅した。Ｔ４リガーゼ（ＮＥＢ、Ｉｐｓｗｉｃ
ｈ、ＭＡ）を用いて、１ｋｂのＦＡＤ２Ａ配列をＥＴＩＰベクターにライゲートした。全
てのアセンブルしたプラスミドのコロニーを最初にミニプレップＤＮＡの制限消化によっ
てスクリーニングした。制限エンドヌクレアーゼは、Ｎｅｗ  Ｅｎｇｌａｎｄ  ＢｉｏＬ
ａｂｓ（ＮＥＢ；Ｉｐｓｗｉｃｈ、ＭＡ）およびＰｒｏｍｅｇａ（Ｐｒｏｍｅｇａ  Ｃｏ
ｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＷＩ）から得た。供給業者の指示にしたがってＱＩＡｐｒｅｐ  Ｓ
ｐｉｎ  Ｍｉｎｉｐｒｅｐ  Ｋｉｔ（登録商標）（Ｑｉａｇｅｎ）またはＰｕｒｅ  Ｙｉ
ｅｌｄ  Ｐｌａｓｍｉｄ  Ｍａｘｉｐｒｅｐ  Ｓｙｓｔｅｍ（登録商標）（Ｐｒｏｍｅｇ
ａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＷＩ）を用いて、プラスミド調製を行った。ＡＢＩ  Ｓａ
ｎｇｅｒ  ＳｅｑｕｅｎｃｉｎｇおよびＢｉｇ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｏｒ  ｖ３．１サイク
ルシーケンシングプロトコル（登録商標）（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ、Ｌ
ｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）を用いて選択されたクローンのプラスミドＤＮＡを
シーケンシングした。配列データを、ＳＥＱＵＥＮＣＨＥＲ（商標）ソフトウェア（Ｇｅ
ｎｅ  Ｃｏｄｅｓ  Ｃｏｒｐ．、Ａｎｎ  Ａｒｂｏｒ、ＭＩ）を用いてアセンブルおよび
分析した。
【０２２５】
コントロールベクター
コントロールベクターを使用して蛍光活性化セルソーティング（ＦＡＣＳ）細胞系ソー
ティング法を展開した。標準的なクローニング法を、２つの遺伝子発現カセットを含むコ
ントロールベクター、ｐＤＡＳ００００３１（図７：配列番号６２としてのＴ鎖インサー
ト）の構築に使用した。第１の遺伝子発現カセットは、カリフラワーモザイクウイルス１
９ｓプロモーター（ＣａＭＶ１９Ｓプロモーター；Shillito, et al., (1985) Bio/Techn
ology 3; 1099-1103）：：ハイグロマイシン耐性遺伝子（ｈｐｈ（ＨｙｇＲ）；米国特許
第４，７２７，０２８号明細書）：：およびアグロバクテリウム・ツメファシエンスオー
プンリーディングフレーム１  ３’未翻訳領域（ＡｔＯＲＦ１ターミネーター；Huang et
al., (1990) J.Bacteriol.1990 172:1814-1822）を含んでいた。第２の遺伝子発現カセ
ットは、トランス配向（例えば、頭部−頭部配向）のインフレーム融合体として、シロイ
ヌナズナユビキチン１０プロモーター（ＡｔＵｂｉ１０プロモーター；Callis, et al., 
(1990) J.Biol.Chem., 265: 12486-12493）：：ｄｓＲＥＤ（ｄｓＲＥＤ（Ｄ）；米国特
許第６，８５２，８４９号明細書）およびアラビドプシスのイントロン（イントロン番号
１；Ｇｅｎｂａｎｋ：ＡＢ０２５６３９．１）：：アグロバクテリウム・ツメファシエン
スオープンリーディングフレーム２３  ３’未翻訳領域（ＡｔＯＲＦ２３ターミネーター
；米国特許第５，４２８，１４７号明細書）を含んでいた。ＩＮ−ＦＵＳＩＯＮ（商標）
Ａｄｖａｎｔａｇｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｃｌｏｎｔｅｃｈ、Ｍｏｕｎｔａｉｎ  Ｖ
ｉｅｗ、ＣＡ）を用いてプラスミドベクターをアセンブルした。
【０２２６】
実施例５：ＥＴＩＰアブラナ植物系統の作成
セイヨウアブラナの形質転換
ＦＡＤ２Ａ部位特異的組込みは、ＥＴＩＰ構築物（ｐＤＡＳ０００１３０）、付随する
ジンクフィンガーヌクレアーゼ（ｐＤＡＢ１０４０１０）、および実施例４に記載される
ＤＳ−Ｒｅｄコントロール構築物（ｐＤＡＳ００００３１）の使用を展開する。このバイ
ナリーベクターを、アグロバクテリウム・ツメファシエンス菌株ＧＶ３１０１：ＰＭ９０
に形質転換した。いくらかの修正をした実施例３に記載のトランスフェクションプロトコ
ルを用いて、セイヨウアブラナプロトプラスト細胞の形質転換を完了した。
【０２２７】
プロトコルの修正は、Ｓｅａ  Ｐｌａｑｕｅ（商標）アガロースの代わりにアルギン酸
ナトリウムを使用することを含んでいた。ジンクフィンガーヌクレアーゼ構築物、ｐＤＡ
Ｂ１０４０１０とＥＴＩＰ構築物、ｐＤＡＳ０００１３０の両者をセイヨウアブラナプロ
トプラスト細胞に同時送達するトランスフェクション実験を、５：１および１２：１のモ
ル比を含むＤＮＡ濃度で完了し、ｐＤＡＳ０００１３０はプラスミドＤＮＡ２７．８μｇ
の濃度を有し、ｐＤＡＢ１０４０１０はプラスミドＤＮＡ２．２μｇの濃度を有していた
。コントロールプラスミド構築物を、３０μｇのプラスミドＤＮＡの濃度で形質転換した
。
【０２２８】
プロトコルのさらなる修正は、１．５ｍｇ／ｍＬのハイグロマイシンを含む培地中での
形質転換プロトプラスト細胞からの全植物の繁殖を含んでいた。全植物の繁殖は、Ａ培地
を２週間毎に交換し、プロトプラスト由来コロニーの増殖を監視することを要した。プロ
トプラスト由来コロニーが直径約２〜３ｍｍまで増殖した後、このコロニーを、固化ＭＳ
モルフォ培地を含む１２ウェルＣｏｓｔａｒ（登録商標）プレート（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃ
ｉｅｎｔｉｆｉｃ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）の個々のウェルに移した。カルスが直径８
〜１０ｍｍのサイズまで増殖するまで、プレートを連続薄明かり下２４℃で１〜２週間イ
ンキュベートした。
【０２２９】
プロトプラスト細胞が直径１〜２ｃｍに達した後、プロトプラスト細胞を、ＭＳモルフ
ォ培地を含む個々の２５０ｍＬ培養容器に移した。容器を１６時間光（２０μＭｏｌｍ−
２ｓ−１のＯｓｒａｍ  Ｌ３６Ｗ／２１  Ｌｕｍｉｌｕｘ白色管）および８時間暗所条件
下２４℃でインキュベートした。１〜２週間以内に、複数のシュートが目に見えるように
なった。シュートが長さ３〜４ｃｍに達した後、これをＭＳ培地を含む２５０ｍＬ培養容
器に移した。２５０ｍＬ培養容器を１６時間光（２０μＭｏｌｍ−２ｓ−１のＯｓｒａｍ
Ｌ３６Ｗ／２１  Ｌｕｍｉｌｕｘ白色管）および８時間暗所条件下２４℃でインキュベ
ートした。シュートが小植物に発達するまで培養容器中に維持し、発達したらこれを温室
に移して成熟まで成長させた。
【０２３０】
実施例６：アブラナにおけるＥＴＩＰを含むＴ−ＤＮＡの組込みの分子確認
組織をＡＥバッファ８０μｌに溶出させたことを除いて、製造業者の指示にしたがって
、ＤＮｅａｓｙ  Ｐｌａｎｔ  Ｍｉｎｉ  Ｋｉｔ（商標）（Ｑｉａｇｅｎ）を用いて、ゲ
ノムＤＮＡを全ての推定トランスジェニック植物の葉組織から抽出した。再生植物からの
若葉組織３０ｍｇを、粉状に粉砕する前に液体窒素中で瞬間凍結した。
【０２３１】
３つの独立したアッセイを用いて、ＦＡＤ２Ａ座の分子特徴付けを行った。以下のコン
トロールを用いてアッセイを設計および最適化した；単一のランダムに組み込まれた導入
遺伝子を含む特徴付けられたトランスジェニックイベント、５つのランダムに組み込まれ
た導入遺伝子を含む特徴付けられたトランスジェニックイベント、野生型アブラナｃ．ｖ
．ＤＨ１２０７５植物および非テンプレートコントロール反応。ＨＤＲを介したＦＡＤ２
ＡにおけるＥＴＩＰの組込みについての証拠を提供するために、３つの以下の分子解析の
結果を一緒に考える。
リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応による導入遺伝子組込みの同定
【０２３２】
ｈｐｈ（ｈｐｔとも記載する）標的遺伝子（配列番号６３、ｈｐｔ  Ｆ７９１  ５’Ｃ
ＴＴＡＣＡＴＧＣＴＴＡＧＧＡＴＣＧＧＡＣＴＴＧ３’；配列番号６４、ｈｐｔ  Ｒ９０
９  ５’ＡＧＴＴＣＣＡＧＣＡＣＣＡＧＡＴＣＴＡＡＣＧ３’；配列番号６５、ｈｐｔ  
Ｔａｑｍａｎ８７２  ５’ＣＣＣＴＧＡＧＣＣＣＡＡＧＣＡＧＣＡＴＣＡＴＣＧ３’ＦＡ
Ｍ）（図８）および高移動度タンパク質Ｉ／Ｙ（ＨＭＧ  Ｉ／Ｙ）をコードする基準遺伝
子（配列番号６６、Ｆ  ５’ＣＧＧＡＧＡＧＧＧＣＧＴＧＧＡＡＧＧ３’；配列番号６７
、Ｒ  ５’ＴＴＣＧＡＴＴＴＧＣＴＡＣＡＧＣＧＴＣＡＡＣ３’；配列番号６８、プロー
ブ５’ＡＧＧＣＡＣＣＡＴＣＧＣＡＧＧＣＴＴＣＧＣＴ３’ＨＥＸ）に特異的なプライマ
ーを用いて、各植物の４つの複製を解析した。以下の条件を用いて反応を増幅した：９５
℃で１０分間、引き続いて４０サイクルの９５℃で３０秒、６０℃で１分間（増幅データ
を各アニーリング工程の最後に収集）。ΔＣｑ法（ΔＣｑ＝Ｃｑ（標的遺伝子）−Ｃｑ（
基準遺伝子）を用いて、コピー数を計算した。Livak, K.J.and T.D.Schmittgen, Analysi
s of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-D
elta Delta C(T)) Method.Methods, 2001. 25(4): p.402-8。ｈｐｈおよびＨＭＧ  Ｉ／
Ｙの増幅ならびに０．５以上のコピー数を有する植物をトランスジェニックとみなし、０
．５以上かつ１．２以下のコピー数を有する植物を推定上の単一コピーとしてスコア化し
た。ＦａｓｔＳｔａｒｔ  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍａｓｔｅｒ（ＲＯＸ）（
Ｒｏｃｈｅ、Ｂａｓｅｌ、スイス）を用いてＢｉｏＲａｄ  ＣＦＸ９６  Ｔｏｕｃｈ（商
標）Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ  ＰＣＲ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍで増幅を行った。
【０２３３】
破壊されたＦＡＤ２Ａ  ＺＦＮ部位の検出
優勢なアッセイである、破壊された座の試験で、内因性標的の増幅の存在または不在に
ついて各植物を分析した。このアッセイはＳＹＢＲ（登録商標）Ｇｒｅｅｎ  Ｉ  ｑＰＣ
Ｒアッセイでありシングルプレックス（singleplex）であるが、各反応を同じＰＣＲプレ
ートで同時に行い、内因性座（ＦＡＤ２Ａ／２Ｃ．ＲＢ．ＵｎＥ．Ｆ１、配列番号６９、
５’ＣＴＴＣＣＡＣＴＣＣＴＴＣＣＴＣＣＴＣＧＴ＊Ｃ３’およびＦＡＤ２Ａ／２Ｃ．Ｒ
Ｂ．ＵｎＥ．Ｒ１、５’配列番号７０、ＧＣＧＴＣＣＣＡＡＡＧＧＧＴＴＧＴＴＧＡ＊Ｇ
３’）およびＺＦＮ座（ＺＦＮ  ｐＤＡＢ１０４０１０が結合し、ゲノムを切断する座）
（ＦＡＤ２Ａ．ＵｎＥ．Ｆ１、配列番号７１、５’ＴＣＴＣＴＡＣＴＧＧＧＣＣＴＧＣＣ
ＡＧＧＧ＊Ｃ３’およびＦＡＤ２Ａ．ＵｎＥ．Ｒ１、配列番号７２、５’ＣＣＣＣＧＡＧ
ＡＣＧＴＴＧＡＡＧＧＣＴＡＡＧＴＡＣＡＡ＊Ａ３’）（図９）を標的化する。以下の条
件を用いて両プライマー対を増幅した：９８℃で３０秒間、引き続いて３５サイクルの（
９８℃で１０秒間、６５℃で２０秒間、７２℃で９０秒間）、次いで引き続いて９５℃で
１０秒間、次いで０．０５秒間０．５℃の増分および各増分でのプレート読取で５０℃か
ら９５℃までの融解分析。反応条件を表９に列挙する。
【表９】
2020110150.tif 000011
【０２３４】
内因性標的の増幅を有するが、ＺＦＮ標的の増幅を有さない植物を、破壊された座の試
験についてポジティブとしてスコア化し、破壊されたＺＦＮ座を有するとみなした。ＦＡ
Ｄ２Ａ座における両対立遺伝子上のＺＦＮ結合部位が破壊されている場合に、このアッセ
イをポジティブとみなした。
相同組換え修復を介したＦＡＤ２Ａにおける導入遺伝子組換えのＰＣＲ検出
【０２３５】
導入遺伝子標的ｈｐｈ（ｈｐｈ＿ＥｘｏＤｉｇＰＣ＿Ｆ１、配列番号７３、５’ＴＴＧ
ＣＧＣＴＧＡＣＧＧＡＴＴＣＴＡＣＡＡＧＧＡ３’およびｈｐｈ＿ＥｘｏＤｉｇＰＣ＿Ｒ
１、配列番号７４、５’ＴＣＣＡＴＣＡＧＴＣＣＡＡＡＣＡＧＣＡＧＣＡＧＡ３’）、Ｆ
ＡＤ２Ａ内因性座（ＦＡＤ２Ａ．Ｏｕｔ．Ｆ１、配列番号７５、５’ＣＡＴＡＧＣＡＧＴ
ＣＴＣＡＣＧＴＣＣＴＧＧＴ＊Ｃ３’およびＦＡＤ２Ａ．Ｏｕｔ．Ｒｖｓ３、配列番号７
６、５’ＧＧＡＡＧＣＴＡＡＧＣＣＡＴＴＡＣＡＣＴＧＴＴＣＡ＊Ｇ３’）、ＦＡＤ２Ａ
座中の導入遺伝子の上流の、ＨＤＲを介してＦＡＤ２Ａ座に組み込まれた任意の導入遺伝
子の５’末端にまたがる領域（ＦＡＤ２Ａ．Ｏｕｔ．Ｆ１、配列番号７７、５’ＣＡＴＡ
ＧＣＡＧＴＣＴＣＡＣＧＴＣＣＴＧＧＴ＊Ｃ３’およびＱＡ５２０、配列番号７８、５’
ＣＣＴＧＡＴＣＣＧＴＴＧＡＣＣＴＧＣＡＧ３’）およびＦＡＤ２Ａ座中の導入遺伝子の
下流の、ＨＤＲを介してＦＡＤ２Ａ座に組み込まれた任意の導入遺伝子の３’末端にまた
がる領域（ＱＡ５５８、配列番号７９、５’ＧＴＧＴＧＡＧＧＴＧＧＣＴＡＧＧＣＡＴＣ
３’およびＦＡＤ２Ａ．Ｏｕｔ．Ｒｖｓ３、配列番号８０、５’ＧＧＡＡＧＣＴＡＡＧＣ
ＣＡＴＴＡＣＡＣＴＧＴＴＣＡ＊Ｇ３’）を増幅するよう設計されたＰＣＲプライマーに
よるエンドポイントを用いて各推定植物形質転換体を解析した（図３）。以下の条件を用
いて全てのプライマー対を増幅した：９８℃で３０秒間、引き続いて３５サイクルの（９
８℃で１０秒間、６５℃で２０秒間、７２℃で９０秒間）。反応試薬条件は表１０に記載
される通りである。
【表１０】
2020110150.tif 000012
【０２３６】
５’導入遺伝子−ゲノム隣接標的の増幅および／または３’導入遺伝子−ゲノム隣接標
的の増幅は、推定挿入イベントを示した。ｐＤＡＳ０００１３０カセット（ＺＦＮ切断部
位の直ぐ上流および下流のＦＡＤ２Ａ領域と１００％配列同一性を有するポリヌクレオチ
ド配列を含む）中の約１，０００ｂｐのＦＡＤ２Ａ相同性アームのために、ＰＣＲ反応が
、オフターゲットＥＴＩＰ組込みイベントの増幅から生じるＰＣＲキメラ現象による偽陽
性ＰＣＲ産物増幅を被りやすかったことに留意しなければならない。ｈｐｈ標的の増幅は
、導入遺伝子組込みが起こったことを確認した。ＦＡＤ２Ａ標的の増幅は、ＦＡＤ２Ａ座
が無傷である、または部分的挿入のみを含むことを示唆している。ＥＴＩＰのサイズ（Ｅ
ＴＩＰカセットについての１１，４６２ｂｐ、またはＦＡＤ２Ａ相同性アームおよびＥＴ
ＩＰカセットを含む１３，４７２ｂｐ）のために、無傷のＥＴＩＰがＦＡＤ２Ａ座に組み
込まれると、ＦＡＤ２Ａプライマーは産物を増幅しないと予想される。
【０２３７】
ＦＡＤ２Ａ編集のサザン検出
５’ゲノム−導入遺伝子隣接標的産物の増幅および／または３’導入遺伝子−ゲノム隣
接標的の増幅を有した、あるいはＺＦＮ座標的の増幅を有さなかった、あるいはその両方
の植物を、ＦＡＤ２Ａ座における導入遺伝子組込みの検出についてサザン解析に供した。
修正ＣＴＡＢ法（Maguire, T.L., G.G.Collins, and M.Sedgley A modified CTAB DNA ex
traction procedure for plants belonging to the family proteaceae. Plant Molecula
r Biology Reporter, 1994.12(2): p.106-109）を用いて、ゲノムＤＮＡを葉組織５ｇか
ら精製した。次に、ゲノムＤＮＡ１２μｇをＫｐｎ１−ＨＦ（Ｎｅｗ  Ｅｎｇｌａｎｄ  
ＢｉｏＬａｂｓ）を用いて消化し、消化断片を、標準的サザンブロット法プロトコルを用
いて膜に移動させる前に０．８％アガロースゲル上での電気泳動によって分離した。製造
業者の指示にしたがって、ＤＩＧ  Ｅａｓｙ  Ｈｙｂ  Ｓｙｓｔｅｍ（登録商標）（Ｒｏ
ｃｈｅ、Ｓｏｕｔｈ  Ｓａｎ  Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ、ＣＡ）を用いて、ＦＡＤ２Ａ  ５’
標的領域（Ｆ、配列番号８１、５’ＡＧＡＧＡＧＧＡＧＡＣＡＧＡＧＡＧＡＧＡＧＴ３’
およびＲ、配列番号８２、５’ＡＧＡＣＡＧＣＡＴＣＡＡＧＡＴＴＴＣＡＣＡＣＡ３’）
、ＦＡＤ２Ａ  ３’標的領域（Ｆ、配列番号８３、５’ＣＡＡＣＧＧＣＧＡＧＣＧＴＡＡ
ＴＣＴＴＡＧ３’およびＲ、配列番号８４、５’ＧＴＴＣＣＣＴＧＧＡＡＴＴＧＣＴＧＡ
ＴＡＧＧ３’）およびｈｐｈ（Ｆ、配列番号８５、５’ＴＧＴＴＧＧＴＧＧＡＡＧＡＧＧ
ＡＴＡＣＧ３’およびＲ、配列番号８６、５’ＡＴＣＡＧＣＡＧＣＡＧＣＧＡＴＡＧＣ３
’）に対するプライマーを使用して、ＦＡＤ２Ａ座中のＥＴＩＰの存在を検出するための
プローブを作成した（図１１）。ハイブリダイゼーションを、ＦＡＤ２Ａ  ５’領域につ
いては４２℃、ＦＡＤ２Ａ  ３’領域については４５℃およびｈｐｈの検出については４
２℃で行った。
【０２３８】
膜結合ゲノムＤＮＡを特異的順序でプローブした；最初に、ＦＡＤ２Ａ  ５’配列をプ
ローブし、次いで、ＦＡＤ２Ａ  ３’配列をプローブし、最後にｈｐｈ配列をプローブし
た（図１２）。これについての合理性は以下の通りである。第１のプローブ（ＦＡＤ２Ａ
５’）は診断プローブであり、ＥＴＩＰが完全ＨＤＲを介してＦＡＤ２Ａに組み込まれ
た場合、５，３２１ｂｐ断片が膜上に見える。得られたバンドサイズは電気穿孔中に容易
に区別され、ＤＩＧ標識化Ｒｏｃｈｅ  ＤＮＡ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｗｅｉｇｈｔ  Ｍ
ａｒｋｅｒ  ＩＩＩ（登録商標）（Ｒｏｃｈｅ、Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ、ＩＮ）にお
いて５，１４８ｂｐ断片のすぐ近くに座る。膜の第２のプローブはＦＡＤ２Ａ  ３’プロ
ーブによるものであり、編集植物は２２，４３３ｂｐ断片を有する一方、未編集植物は１
６，４６８ｂｐ断片を有する。ＦＡＤ２Ａ  ３’プローブで同定される同じ２２，４３３
ｂｐの断片も、ｈｐｈプローブが結合し、これによって同定されるはずである。これらの
断片は極めて大きいためにゲル上で区別することが困難であり、ＤＩＧ標識化Ｒｏｃｈｅ
ＤＮＡ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｗｅｉｇｈｔ  Ｍａｒｋｅｒ  ＩＩＩ（登録商標）にお
いて最大の２１，２２６ｂｐより上または下で生じる断片間の差を決定することは困難と
なり得る。よって、これらのプローブは、ＦＡＤ２Ａ  ５’プローブを用いた５ｋｂ断片
の可視化によって、相同組換え修復（ＨＤＲ）を介したＦＡＤ２ＡへのＥＴＩＰ組込みの
同定を強化し得る証拠を提供する。ＫｐｎＩ部位は単一座中の切断ＥＴＩＰカセットの単
一座中に生じ、ＦＡＤ２Ａ  ＺＦＮ座の２つの部位中に存在していたので、制限酵素、Ｋ
ｐｎＩは、このアッセイに使用するためにのみ適した制限エンドヌクレアーゼであった。
１部位がＦＡＤ２Ａ相同性アームの上流に位置し、第２の部位は下流に位置していた。さ
らに、ＫｐｎＩはメチル化感受性でなく、忠実度が増加した組換え酵素として利用可能で
ある（Ｎｅｗ  Ｅｎｇｌａｎｄ  Ｂｉｏｌａｂｓ）。
【０２３９】
分子解析およびサザン解析の結果
トランスフェクション、培養および選択後、トランスジェニック植物を土壌に移した。
この工程から、１３９の植物が生き残り、ｇＤＮＡ抽出および解析用にサンプル採取され
る組織を有していた。全１３９の植物をコピー数推定のために分析した。これらの１３９
の植物のうち、５６がＥＴＩＰについてポジティブであり、５６のポジティブ植物のうち
の１１が推定単一コピー組込みを有していた（図１３）（表１１）。ＥＴＩＰ組込みにつ
いてポジティブであった５６の植物のうち、ＦＡＤ２Ａ  ５’ゲノム−導入遺伝子隣接配
列の増幅は７の植物で起こった。ＦＡＤ２Ａ  ３’−導入遺伝子−ゲノム隣接配列の増幅
は、ＥＴＩＰ組込みについてポジティブであった５６の植物のいずれにおいても起こらな
かった。さらに、導入遺伝子組込みについてポジティブであった５６の植物のうち、１１
の植物が破壊された座のｑＰＣＲ試験についてポジティブであった。ＦＡＤ２Ａ  ５’ゲ
ノム−導入遺伝子隣接配列の増幅についてポジティブおよび／または破壊された座のｑＰ
ＣＲ試験についてポジティブであった１４の植物を、上記の３つのプローブを用いてサザ
ン解析に供した。ＦＡＤ２Ａ  ５’プローブ、ＦＡＤ２Ａ  ３’およびｈｐｈプローブを
用いてプローブすると、サザン解析で前進した１４の植物のうち、これらの植物の全てが
ＦＡＤ２Ａ座への部分的組込みを示したが、これらの植物のいずれもＨＤＲを介したＦＡ
Ｄ２Ａ座におけるＥＴＩＰの完全全長組込みの証拠を示さなかった。ＦＡＤ２Ａ  ３’プ
ローブを用いてプローブすると、ｉ）ＷＴより大きいおよびｉｉ）バンドと同一であるよ
うに見えるバンドはこれらのサンプルで観察されなかった（表１１）。
【表１１】
2020110150.tif 000013
【０２４０】
ＰＤＡＳ０００１３０およびＰＤＡＢ１０４０１０を用いて形質転換したＥＴＩＰトラ
ンスジェニックアブラナの結果
ｐＤＡＳ０００１３０およびｐＤＡＢ１０４０１０の形質転換を介して産生したトラン
スジェニックセイヨウアブラナイベントは、ＦＡＤ２Ａ座への単一コピーの組込み、ｐＤ
ＡＳ０００１３０からのＥＴＩＰポリヌクレオチド配列の全長Ｔ鎖挿入をもたらす。３〜
４つのイベントを完全に特徴付け、組込みＥＴＩＰを含むことを確認する。確認を、イン
−アウトＰＣＲ増幅法を用いて完了し、サザンブロット法を介してさらに検証する。選択
されたＴ０イベントをＴ１発達段階に成長させる。Ｔ１植物を再スクリーニングして組み
込まれたＴ鎖の接合状態を決定する。スクリーニングイベントをホモ接合性、ヘミ接合性
または無として分類する。
【０２４１】
ホモ接合性イベントを使用して、前記の方法を介してプロトプラストを産生する。その
後、プロトプラストを、ＥＴＩＰ配列内に組み込まれた結合部位およびＥＴＩＰの特異的
領域と相同性を共有するドナープラスミド（ドナーはＨＤＲ機構を介してＥＴＩＰに組み
込まれる）を標的化するよう設計された少なくとも１つのジンクフィンガーヌクレアーゼ
と同時形質転換する。同様に、その後、プロトプラストを、ＥＴＩＰ配列内に組み込まれ
た結合部位およびＥＴＩＰの特異的領域と相同性を共有しないドナープラスミド（ドナー
は非相同末端結合機構を介してＥＴＩＰに組み込まれる）を標的化するよう設計された少
なくとも１つのジンクフィンガーヌクレアーゼと同時形質転換する。ＺＦＮがＥＴＩＰ座
を切断し、ドナープラスミドを相同組換え修復または非相同末端結合を介してセイヨウア
ブラナ細胞のゲノムに組込む。
【０２４２】
ドナープラスミドの組込みの結果として、部分的ＤＳ−ｒｅｄ導入遺伝子が全長ＤＳ−
ｒｅｄ導入遺伝子に修復される。ここで完全に作動性のＤＳ−ｒｅｄ導入遺伝子の発現を
使用して、ＦＡＣＳ法によってプロトプラスト細胞をソーティングする。推定トランスジ
ェニック植物を、実施例７に記載されるＦＡＣＳ法を用いてソーティングし、単離プロト
プラストを成熟植物に再生する。分子確認法を用いて、ドナープラスミドのＥＴＩＰ標的
化植物への組込みを確認する。よって、ＥＴＩＰ座は、ドナーポリヌクレオチド配列の遺
伝子標的化組込みのための部位特異的座として働く。
【０２４３】
実施例７：プロトプラスト細胞のＦＡＣＳに基づくソーティング
ＤＳ−Ｒｅｄコントロール構築物、ｐＤＡＳ００００３１を用いてトランスフェクトさ
れたセイヨウアブラナプロトプラストを、ＢＤ  Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ  Ｉｎｆｌｕｘ
−Ｃｅｌｌソーター（商標）（Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、ＣＡ）を用いてＦＡＣＳ媒介細胞ソー
ティングを介してソートした。実施例３に記載されるように、プロトプラスト細胞を単離
およびトランスフェクトした。細胞をｐＤＡＳ００００３１を用いてトランスフェクトし
た後、表１２に記載される条件でＦＡＣＳソーターを用いて細胞をソートした。
【表１２】
2020110150.tif 000014
【０２４４】
ＤＳ−ｒｅｄ導入遺伝子を発現したプロトプラストをソートおよび単離した。ソーター
を用いて、ＦＡＣＳ単離プロトプラストをカウントした。ＦＡＣＳ単離後１日目に、約１
×１０５〜１．８×１０５個の細胞を２４ウェルマイクロタイタープレートのウェルに入
れた。細胞を５〜２０日間ビーズ培養に移した。ＦＡＣＳ単離後２日目に、約１×１０４
個の細胞を２または４ウェルマイクロタイタープレートのウェルに入れた類似の条件を試
験した。試験した種々の条件が、生存している細胞の回収または全単離プロトプラスト細
胞の９５〜９８％をもたらした。ＦＡＣＳソーティングプロトプラスト細胞を３〜２０日
間ビーズ培養に移した。ＦＡＣＳソーティングプロトプラスト細胞を、上記プロトコルを
用いて、１．５ｍｇ／ｍＬのハイグロマイシンを含む培地上で植物に再生した。分子構造
プロトコルを介して、推定トランスジェニック植物がｐＤＡＳ００００３１からの無傷Ｔ
鎖インサートを含むことを確認した。
【０２４５】
ＦＡＣＳソーティング法は、いずれの蛍光導入遺伝子配列をスクリーニングするために
も直接適用可能であり、これを用いてゲノム座中のＥＴＩＰ領域の特異的部位中の相同性
媒介修復を介して蛍光導入遺伝子により標的化される一定割合のセイヨウアブラナプロト
プラスト細胞を単離する。
【０２４６】
実施例８：相同組換え修復を介したセイヨウアブラナω３脂肪酸デサチュラーゼ（ＦＡ
Ｄ２）の標的化組込みおよびその破壊
ＦＡＤ２Ａに特異的なジンクフィンガー結合ドメインの選択
同祖ＦＡＤ２遺伝子についての転写領域を同定し、特徴付け、ジンクフィンガーヌクレ
アーゼを、ドナー配列のＮＨＥＪ媒介標的化のためにこれらの部位に結合し、これを切断
するように設計した。ＦＡＤ２配列のホモログからのＤＮＡ配列に向けられたジンクフィ
ンガータンパク質（ＺＦＰ）を、上記のように設計および試験した。オンターゲット活性
を示すＺＦＮから、高効率でＦＡＤ２標的を切断する１つのジンクフィンガータンパク質
を選択した：ＺＦＰ２４８２８−２Ａ−２４８２９は配列番号３５  ５’−ａｇＧＣＣＣ
ＡＧｔＡＧＡＧＡＧＧＣＣａｇｇｃｇａａｇｔａ−３’および配列番号３６  ５’−ｃｃ
ＡＧＧＧＣＴＧＣＧＴＣＣＴＡＡＣＣＧｇｃｇｔｃｔｇｇ−３’を認識する。このＺＦＮ
は、ＦＡＤ２Ａゲノム座に特異的に結合し、これを切断することが示された。
【０２４７】
ＨＤＲ指向ＤＮＡ修復のための「ドナー」ベクターの設計および構築
ＨＤＲを介したドナー配列の組込みのために、単一ベクターを構築した。ベクターはハ
イグロマイシン（ｈｐｈまたはｈｐｔ）耐性遺伝子発現カセットをコードしていた。ハイ
グロマイシン耐性遺伝子発現カセットは、カリフラワーモザイクウイルス（ＣａＭＶ）か
らの５’ＵＴＲ（Cook and Penon Plant Molecular Biology 1990 14(3), 391-405）、続
いてハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ（ｈｐｈ）遺伝子（Kaster et al Nucle
ic Acids Research 1983 11 (19), 6895-6911）を含む１９Ｓプロモーターを含んでいた
。ｈｐｈ遺伝子は、双子葉植物における発現のためにコドン最適化されており、アグロバ
クテリウム・ツメファシエンスｐＴｉ１５９５５のオープンリーディングフレーム１（Ｏ
ＲＦ１）の転写ターミネーターおよびポリアデニル化部位を含む３’ＵＴＲが隣接してい
た（Barker et al, Plant Molecular Biology 1983, 2(6), 335-50）。カセットは、商業
的遺伝子合成販売業者（ＧｅｎｅＡｒｔ、Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｒｅｇ
ｅｎｓｂｅｒｇ、ドイツ）によって合成された。 隣接ＦＡＤ２Ａ配列を遺伝子発現カセ
ットの上流および下流に付加した。ハイグロマイシン耐性カセットを各ベクターの特異的
制限酵素部位にクローニングすると、「ドナー」ベクター：ｐＤＡＳ０００１２９（ハイ
グロマイシン耐性遺伝子スプライシングドナー：配列番号８７  図１４）が得られた。
【０２４８】
アセンブルしたプラスミドのコロニーを、大腸菌の一晩培養物から精製したＤＮＡの制
限エンドヌクレアーゼ消化によって最初にスクリーニングした。制限エンドヌクレアーゼ
は、ＮＥＷ  ＥＮＧＬＡＮＤ  ＢＩＯＬＡＢＳ（商標）（ＮＥＢ；Ｉｐｓｗｉｃｈ、ＭＡ
）およびＰＲＯＭＥＧＡ（商標）（Ｐｒｏｍｅｇａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＷＩ）か
ら得た。供給業者の指示にしたがってＱＩＡＰＲＥＰ  ＳＰＩＮ  ＭＩＮＩＰＲＥＰ  Ｋ
ＩＴ（商標）（Ｑｉａｇｅｎ、Ｈｉｌｄｅｎ、ドイツ）またはＰＵＲＥ  ＹＩＥＬＤ  Ｐ
ＬＡＳＭＩＤ  ＭＡＸＩＰＲＥＰ  ＳＹＳＴＥＭ（商標）（Ｐｒｏｍｅｇａ  Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎ、ＷＩ）を用いて、プラスミド調製を行った。制限断片を得られた断片のア
ガロースゲル電気泳動によって確認した後、選択したクローンのプラスミドＤＮＡを、Ａ
ＢＩ  Ｓａｎｇｅｒ  ＳｅｑｕｅｎｃｉｎｇおよびＢＩＧ  ＤＹＥ  ＴＥＲＭＩＮＡＴＯ
Ｒ  Ｖ３．１（商標）サイクルシーケンシングプロトコル（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｂｉｏｓｙ
ｓｔｅｍｓ、Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）を用いてシーケンシングした。配列
データを、ＳＥＱＵＥＮＣＨＥＲ（商標）ソフトウェア（Ｇｅｎｅ  Ｃｏｄｅｓ、Ａｎｎ
Ａｒｂｏｒ、ＭＩ）を用いてアセンブルおよび分析した。
【０２４９】
セイヨウアブラナの形質転換
ＦＡＤ２ａおよびＦＡＤ２ａ  ＺＦＮ（精度イベント）を標的化するＥＴＩＰのＰＥＧ
媒介プロトプラストトランスフェクションおよび再生
葉肉由来プロトプラストを、セイヨウアブラナ（ＤＨ１０２７５）の３週齢滅菌シュー
ト培養物から単離した。対応する種子を発芽させた。種子を、穏やかに振盪することによ
って、７０％エタノールを用いて１分間表面消毒し、引き続いて滅菌再蒸留水で３〜４回
すすぎ、その後、２０％漂白剤および１０μｌのＴｗｅｅｎ２０（商標）を用いて消毒し
た；種子を振盪機（卓上型振盪機約１００ＲＰＭ）で１５分間漂白剤により処理し、引き
続いて滅菌再蒸留水で３〜４回すすぎ、種子を滅菌濾紙に慎重に移して過剰な水分を除去
し、種子発芽培地（１／２濃度のＭＳ／Ｂ５ビタミン＋１％スクロース＋０．８％寒天；
ｐＨ５．８、約５０〜６０ｍｌの培地を各Ｐｅｔｒｉ皿（１５×１００ｍｍ）に注ぎ入れ
、これを、支持体を用いてわずかな角度をつけて置いた）に蒔き；約５０個の種子を各プ
レートに入れた。プレートを１６時間／日の光（２０μｍｏｌｍ−２ｓ−１）下２２℃で
６日間直立でインキュベートした。０．５ｃｍサイズの胚軸セグメントを、６日齢実生か
ら切り裂き、シュート誘導培地（ＭＳ／Ｂ５ビタミン＋３％スクロース＋５００ｍｇ／Ｌ
ＭＥＳ＋ＢＡＰ（１３μｍ）＋ゼアチン（５μｍ）＋硝酸銀（５ｍｇ／Ｌ）＋０．８％
寒天（ｐＨ５．８）および１００×２０ｍｍ滅菌Ｐｅｔｒｉ皿に注ぎ入れた）上で培養し
、約２０個の外植片を各プレート上に配置した。３〜４週間後に現れたシュート成長点を
シュート伸長培地（ＭＳ／Ｂ５ビタミン＋２％スクロース＋５００ｍｇ／Ｌ ＭＥＳ＋Ｂ
ＡＰ（２μｍ）＋ＧＡ−３（０．１μｍ）＋０．８％寒天（ｐＨ５．８）、および２５０
ｍｌ培養容器に注ぎ込んだ）に移し、培養物を間に１ラウンドの継代培養を含む４週間、
この培地に維持した。次いで、２〜３ｃｍ高さのシュートを、根の発育のために根発生培
地（１／２濃度のＭＳ／Ｂ５ビタミン＋１％スクロース＋５００ｍｇ／Ｌ ＭＥＳ＋ＩＢ
Ａ（２．５μｍ）＋０．６％寒天（ｐＨ５．８）、および７００ｍｌ培養容器に注ぎ込ん
だ）に移した。根づいたシュートを、使用前に２〜３ラウンドの間、茎挿しとして３〜４
週間の間隔で、新鮮な根発生培地中で継代培養した。培養物を１６時間／日の光（３０μ
ｍｏｌｍ−２ｓ−１）下２２℃で終始維持した。
【０２５０】
プロトプラスト単離および精製
インビトロで成長させたＤＨ１２０７５セイヨウアブラナ植物を、葉肉プロトプラスト
を単離するための外植片源として使用した。プロトプラスト単離のために、３〜４週齢の
小植物からの第３〜第４の上完全展開葉を、鋭利なメスを用いて小片（０．５〜１ｍｍ）
に切断した。葉材料２５０〜５００ｍｇを消化バッファ（Ｋ４培地に溶解した１．２％（
ｗ／ｖ）セルラーゼ「Ｏｎｏｚｕｋａ」Ｒ１０（登録商標）および０．２％（ｗ／ｖ）Ｍ
ａｃｅｒｏｚｙｍｅ（登録商標）Ｒ１０（Spangenberg et al., 1998））２５ｍｌで処理
することによって、酵素消化を行った。葉材料および消化バッファを含むＰｅｔｒｉ皿を
Ｐａｒａｆｉｌｍ（商標）で密閉し、暗所中室温で１２〜１５時間インキュベートした。
一晩のインキュベーション後、消化物を、ＢＤ（登録商標）セルストレーナー（メッシュ
サイズ７０μｍ）を通して濾過した。プロトプラスト懸濁液（５〜６ｍｌ）を１４ｍｌ丸
底チューブに回収し、これに洗浄液Ｗ５バッファ（１５４ｍＭ ＮａＣｌ、１２５ｍＭ Ｃ
ａＣｌ２、５ｍＭ ＫＣｌおよび５ｍＭグルコース；ｐＨ５．８  Mcnczel et al.(1981)
）１ｍｌを重ね、４００ＲＰＭで１０分間遠心分離した。遠心分離後、界面相に浮遊した
プロトプラストを引き込み、Ｗ５バッファ１０ｍｌを用いて４００ＲＰＭで１０分間の遠
心分離によって洗浄した。最後の洗浄後、単離プロトプラストを、Ｗ５バッファ１ｍＬ当
たり１×１０６個のプロトプラストの密度で再懸濁し、トランスフェクション前に１時間
インキュベートした。
【０２５１】
プロトプラスト収率および生存率の評価
Sambrook and Russel, 2006にしたがって、血球計算器を用いてプロトプラスト収率を
評価し、わずかな修正をしたHuang et al. 1996にしたがって、エバンスブルー染色剤（
０．５Ｍのマンニトールに溶解した４００ｍｇ／Ｌ）を用いて生存率を試験した。
ＰＥＧ４０００媒介安定ＤＮＡ送達
【０２５２】
ＦＡＤ２Ａ座を標的化するＥＴＩＰ含有ベクターｐＤＡＳ０００１２９およびＺＦＮベ
クター（ｐＤＡＢ１０４０１０）のプラスミドＤＮＡを、供給業者の指示にしたがってＰ
ｕｒｅ  Ｙｉｅｌｄ  Ｐｌａｓｍｉｄ  Ｍａｘｉｐｒｅｐ  Ｓｙｓｔｅｍ（商標）（Ｐｒ
ｏｍｅｇａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＷＩ）またはＰｌａｓｍｉｄ  Ｍａｘｉ  Ｋｉｔ
（商標）（Ｑｉａｇｅｎ、Ｈｉｌｄｅｎ）を用いて大腸菌の培養物から単離した。プラス
ミドＤＮＡを滅菌再蒸留水１μＬ当たり０．７μｇの密度で溶解した。合計３０μｇのプ
ラスミドＤＮＡ（５：１のモル濃度のｐＤＡＳ０００１２９およびｐＤＡＢ１０４０１０
）を、形質転換バッファ（１５ｍＭ ＭｇＣｌ２、０．１％（ｗ／ｖ）モルホリノエタン
スルホン酸（ＭＥＳ）および０．５Ｍマンニトール；ｐＨ５．８）１００μｌ、引き続い
てＰＥＧ溶液（０．４Ｍマンニトールおよび０．１Ｍ Ｃａ（ＮＯ３）２中４０％（ｗ／
ｖ）ＰＥＧ４０００（ｐＨ６〜７）Spangenberg and Potrykus (1995)）１５０μｌに懸
濁した１００万個のプロトプラスト（生存率≧９５）に適用した。コントロール形質転換
は、合計３０μｇのｐＤＡＳ０００１２９またはｐＤＡＢ１０４０１０のいずれかのプラ
スミドＤＮＡを含んでいた。室温で１０〜１５分のインキュベーション後、Ｗ５バッファ
５ｍｌを滴加し、プロトプラストを穏やかに混合し、Ｗ５バッファさらに５ｍｌを緩流と
してプロトプラスト懸濁液に添加した。プロトプラストを穏やかに混合し、４００ＲＰＭ
で１０分間遠心分離し、Ｗ５上清を慎重に除去してペレットの形態のプロトプラストを残
した。次いで、トランスフェクトプロトプラストを、ビーズ型培養物に包埋するまで室温
でＷ５バッファ１ｍｌ中でインキュベートした。構築物ｐＤＡＳ０００１２９およびｐＤ
ＡＢ１０４０１０を用いてコトランスフェクトした（co-transfected）プロトプラストサ
ンプルは、トランスフェクション直後に６０〜８０％の間に及ぶ細胞生存率を示した。ト
ランスフェクトプロトプラストは、ｓｅａ  ｐｌａｑｕｅアガロースまたはアルギン酸ナ
トリウム法にしたがって包埋した。
【０２５３】
生存可能なミクロカルスを回収するための葉肉由来プロトプラストの培養
包埋する前に、トランスフェクトプロトプラストを４００ＲＰＭで１０分間遠心分離し
、Ｗ５バッファを慎重に除去した。次いで、プロトプラストをＫ３培地０．５ｍｌに再懸
濁した（Spangenberg et al.1998）。正確に０．５ｍｌのトランスフェクトプロトプラス
ト懸濁液（約５×１０５個のプロトプラスト）を６ｃｍのＰｅｔｒｉ皿に入れ、これに、
０．６％Ｓｅａ  Ｐｌａｑｕｅ（商標）アガロースを含む４．５ｍｌの予備加温した（マ
イクロ波オーブン中で溶融および４０〜４５℃の水浴でインキュベートした）１：１ミッ
クスのＫ３：Ｈ培地（Spangenberg et al.1998）を添加した。アガロースおよびプロトプ
ラスト懸濁液を穏やかに混合し、凝固させた。凝固後（２０〜３０分後）、皿をＰａｒａ
ｆｉｌｍ（登録商標）で密閉し、プロトプラストを暗所中２４℃で２４時間、引き続いて
連続薄明かり（５〜１０μｍｏｌｍ−２ｓ−１）下６日間培養した（ここで第１のおよび
複数の細胞分裂が起こる）。６日後、アガロースに包埋したプロトプラストを４つのクア
ドラントに切断し、７００ｍｌ培養容器中の１００ｍｌのＡ培地（Spangenberg et al.19
98）に入れた。液体Ａ培地に１．５ｍｇ／ｌハイグロマイシンを補充した。培養物を連続
薄明かり下２４℃で８０〜１００ＲＰＭのロータリーシェーカー上でインキュベートした
。耐性コロニーは、ｓｅａ−ｐｌａｑｕｅアガロースおよびアルギン酸ナトリウム法の場
合、それぞれプロトプラストを蒔いた５〜６週間および３〜４週間後に現れる。直径２〜
３ｍｍの間のサイズのミクロカルスを、アガロースビーズを穏やかに破壊することによっ
て、Ｂ１培地（ＭＳ／ＭＳ  ビタミン＋３．５％スクロース＋５００ｍｇ／Ｌ ＭＥＳ＋
ＢＡＰ（５μｍ）＋ＮＡＡ（５μｍ）＋２，４−Ｄ（５μｍ）＋１．５ｍｇ／Ｌハイグロ
マイシン＋０．７％アガロースＩ型（ｐＨ６．０）および１００×２０ｍｍ滅菌Ｐｅｔｒ
ｉ皿に注ぎ込んだ）に移した。こうして得られたミクロカルスを、十分な量の液体Ａ（液
体Ａ  ５０ｍｌを設定された細胞体積（ＳＣＶ：これは全ての放出されたミクロカルスを
滅菌５０または１５ｍｌファルコンチューブに移し、５分間沈降させた後に測定した）１
ｍｌに使用した）に再懸濁した。ミクロカルスを均一に混合した後、液体Ａ培地中に懸濁
したミクロカルス０．５ｍｌをＢ１プレートに移し、さらなる液体Ａ培地１〜２ｍｌを用
いて、ミクロカルスをＢ１培地に均一に分配し、過剰の液体Ａ培地を各プレートから慎重
に除去した。微小孔テープを用いてプレートを密閉し、胚成熟を強化した。
【０２５４】
アルギン酸ナトリウム法
包埋する前に、トランスフェクトプロトプラストを４００ＲＰＭで１０分間遠心分離し
、Ｗ５バッファを慎重に除去した。次いで、プロトプラストを０．５Ｍマンニトール１．
０ｍｌに再懸濁し、氷上でインキュベートした。これに、等体積の１．０％アルギン酸ナ
トリウムを添加し、穏やかに混合した。プロトプラスト懸濁液を、包埋するまで氷中でイ
ンキュベートした。ビーズ形成溶液（０．４Ｍマンニトール＋５０ｍＭ ＣａＣｌ２（ｐ
Ｈ５．８））を、血清ピペットを用いて滅菌６ウェルプレートに移した（１ウェル当たり
３〜４ｍｌ）。正確に１．０ｍｌのプロトプラスト懸濁液を、１ｍｌピペットを用いてビ
ーズ形成溶液に滴加し、各トランスフェクトサンプル（約５×１０５個のプロトプラスト
）を１ウェル当たりに包埋させた。プロトプラスト懸濁液を室温で１〜２時間インキュベ
ートしてアルギン酸ナトリウムビーズを形成した。インキュベーション期間後、ビーズ形
成溶液を慎重に取り出し、１．５ｍｇ／Ｌのハイグロマイシンを補充したＫ３＋Ｈ：Ａの
１：２混合物培地（Spangenberg et al.  1998）４〜５ｍｌと交換した。プロトプラスト
を振盪機（５０ＲＰＭ）において暗所中２２℃で３〜４週間培養した。３〜４週間後、脱
重合バッファ（０．３Ｍマンニトール＋２０ｍＭクエン酸ナトリウム（ｐＨ５．８））で
処理することによって、耐性ミクロカルス（０．５〜１．０ｍｍ）を放出した。液体培地
を除去した後、脱重合バッファ３〜４ｍｌを、ビーズ型培養物を含む各ウェルに添加し、
室温で２時間インキュベートした。滅菌鉗子を用いて、ビーズを穏やかに混合してミクロ
カルスの効率的な放出を強化した。滅菌１．０ｍｌピペットを使用して、穏やかに混合し
、脱重合バッファに放出したゲル化剤を除去した。ミクロカルスを、液体Ａ培地５ｍｌを
用いて２回洗浄し、ミクロカルスを十分な量の液体Ａ（液体Ａ  ５０ｍｌを設定された細
胞体積（ＳＣＶ：これは全ての放出されたミクロカルスを滅菌５０または１５ｍｌファル
コンチューブに移し、５分間沈降させた後に測定した）１ｍｌに使用した）に再懸濁した
。ミクロカルスを均一に混合した後、液体Ａ培地中に懸濁したミクロカルス０．５ｍｌを
Ｂ１培地（ＭＳ／ＭＳ  ビタミン＋３．５％スクロース＋５００ｍｇ／Ｌ ＭＥＳ＋ＢＡ
Ｐ（５μｍ）＋ＮＡＡ（５μｍ）＋２，４−Ｄ（５μｍ）＋１．５ｍｇ／Ｌハイグロマイ
シン＋０．７％アガロースＩ型（ｐＨ６．０）および１００×２０ｍｍ滅菌Ｐｅｔｒｉ皿
に注ぎ込んだ）に移し、さらなる液体Ａ培地１〜２ｍｌを用いて、ミクロカルスをＢ１培
地に均一に分配し、過剰の液体Ａ培地を各プレートから慎重に除去した。微小孔テープを
用いてプレートを密閉し、胚成熟を強化した。培養物を１６時間／日の光（３０μｍｏｌ
ｍ−２ｓ−１）下２２℃で維持した。
【０２５５】
葉肉プロトプラストからのゲノムＤＮＡの単離
トランスフェクトプロトプラストを３ｃｍＰＥＴＲＩ（商標）皿から２ｍＬマイクロチ
ューブに移した。７０ｇでの遠心分離によって細胞をペレット化し、上清を除去した。ト
ランスフェクトプロトプラストの回収を最大化するために、ＰＥＴＲＩ（商標）皿を洗浄
バッファ１ｍＬで３回すすいだ。各すすぎは、ＰＥＴＲＩ（商標）皿中の洗浄バッファを
１分間旋回し、引き続いて、液体を同じ２ｍＬのマイクロチューブに移すことによって行
った。各すすぎの最後に、７０ｇでの遠心分離によって細胞をペレット化し、上清を除去
した。ペレット化プロトプラストを、−４０℃および１３３×１０−３ｍＢａｒ圧力でＬ
ＡＢＣＯＮＣＯ  ＦＲＥＥＺＯＮＥ  ４．５（登録商標）（Ｌａｂｃｏｎｃｏ、Ｋａｎｓ
ａｓ  Ｃｉｔｙ、ＭＯ）中２４時間凍結乾燥する前に、液体窒素中で瞬間凍結した。凍結
乾燥細胞を、組織破壊を要さず、プロトプラスト細胞を溶解バッファに直接添加したこと
を除いて、製造業者の指示にしたがってＤＮＥＡＳＹ（登録商標）ＰＬＡＮＴ  ＤＮＡ  
ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ  ＭＩＮＩ  ＫＩＴ（Ｑｉａｇｅｎ）を用いたＤＮＡ抽出に供した
。
【０２５６】
カルス組織からのゲノムＤＮＡの単離
個々のカルスを、−４０℃および１３３×１０−３ｍＢａｒ圧力でＬＡＢＣＯＮＣＯ  
ＦＲＥＥＺＯＮＥ  ４．５（登録商標）（Ｌａｂｃｏｎｃｏ、Ｋａｎｓａｓ  Ｃｉｔｙ、
ＭＯ）中２４時間凍結乾燥する前に、液体窒素中で瞬間凍結した。凍結乾燥カルスを、製
造業者の指示にしたがってＤＮＥＡＳＹ（登録商標）ＰＬＡＮＴ  ＤＮＡ  ＥＸＴＲＡＣ
ＴＩＯＮ  ＭＡＸＩキット（Ｑｉａｇｅｎ、Ｈｉｌｄｅｎ、ドイツ）を用いたＤＮＡ抽出
に供した。
【０２５７】
増殖カルスにおける相同組換え修復によるＦａｄ２Ａへの遺伝子付加の検出
機能的ＨＧＨレポーターカセットをコードするドナーＤＮＡ（ｐＤＡＳ０００１２９）
、ＺＦＮ  ＤＮＡ（ｐＤＡＢ１０４０１０）またはドナーとＺＦＮ  ＤＮＡの混合物が２
４時間前に送達されたプロトプラストプール（１プール当たり１００万個のプロトプラス
ト）からゲノムＤＮＡを抽出した。形質転換のために送達されたＤＮＡの量は上に記載さ
れる。ＰＣＲ産物をプラスミドベクターにクローニングした。プラスミドベクターにクロ
ーニングすることによって、ゲノム編集が各細胞で独立に起こり、種々の異なる挿入イベ
ントをもたらし、各ゲノム編集を曖昧さなしにシーケンシングすることができる。いくつ
かのクローンをＡＢＩ３７３０ＸＬ（登録商標）自動化キャピラリー電気泳動プラットホ
ームでシーケンシングした。ＳＥＱＵＥＮＣＨＥＲ  ＳＯＦＴＷＡＲＥ  Ｖ５．０（商標
）（ＧｅｎｅＣｏｄｅｓ、Ａｎｎ  Ａｒｂｏｒ、ＭＩ）を用いて遺伝子配列の解析を行っ
た。
【０２５８】
相同組換え修復によるＦＡＤ２Ａ座への遺伝子付加の証拠は、表１３に記載されるプラ
イマーを用いた、プロトプラストから抽出したゲノムＤＮＡからの５’と３’の両方のＦ
ＡＤ２Ａカセットおよびジャンクションの増幅によって提供された。ＺＦＮプラスミドま
たはドナープラスミドのみ送達されたプロトプラストからは増幅が観察されなかった。全
てのジャンクション配列は、ＨＤＲ媒介修復経路を介したＦａｄ２Ａ座におけるｈｇｈカ
セットの挿入を示していた。ゲノムおよびカセットのいずれかまたは両方からの種々の長
さの欠失、ならびにゲノムとカセットとの間に挿入されているベクター骨格に由来する配
列（ドナーまたはＺＦＮからのいずれか）の付加が観察された（図１５）。
【表１３】
2020110150.tif 000015
【０２５９】
実施例９：非相同末端結合を介したセイヨウアブラナω３脂肪酸デサチュラーゼ（ＦＡ
Ｄ２）への標的化組込みおよびその破壊
ＦＡＤ２Ａに特異的なジンクフィンガー結合ドメインの選択
同祖ＦＡＤ２遺伝子についての転写領域を同定し、特徴付け、ジンクフィンガーヌクレ
アーゼを、ドナー配列のＮＨＥＪ媒介標的化のためにこれらの部位に結合し、これを切断
するように設計した。 ＦＡＤ２配列のホモログからのＤＮＡ配列に向けられたジンクフ
ィンガータンパク質（ＺＦＰ）を、上記のように設計および試験した。オンターゲット活
性を示すＺＦＮから、高効率でＦＡＤ２Ａ標的を切断する１つのジンクフィンガータンパ
ク質を選択した：ＺＦＰ２４８２８−２Ａ−２４８２９は配列番号３５  ５’−ａｇＧＣ
ＣＣＡＧｔＡＧＡＧＡＧＧＣＣａｇｇｃｇａａｇｔａ−３’および配列番号３６  ５’−
ｃｃＡＧＧＧＣＴＧＣＧＴＣＣＴＡＡＣＣＧｇｃｇｔｃｔｇｇ−３’を認識する。このＺ
ＦＮは、ＦＡＤ２Ａゲノム座に特異的に結合し、これを切断することが示された。上で前
記のプラスミド構築物、ｐＤＡＢ１０４０１０を構築し、形質転換実験のために使用する
。
ＦＡＤ２Ａに特異的なジンクフィンガーヌクレアーゼおよびドナーベクターをコードする
【０２６０】
発現ベクターの設計および構築
ＮＨＥＪを介したドナー配列の組込みのために、単一ドナーベクターを構築した。ベク
ターはｄｓＲＥＤレポーター遺伝子発現カセットをコードしていた。ｄｓＲＥＤレポータ
ー遺伝子発現カセットは、ｄｓＲＥＤ遺伝子（Dietrich et al.(2002) Biotechniques 2(
2):286-293）が続くシロイヌナズナユビキチン１０プロモーター（Callis, et al., 1990
, J.Biol.Chem., 265:12486-12493）を含んでいた。ｄｓＲＥＤ遺伝子は、双子葉植物に
おける発現のためにコドン最適化されており、アグロバクテリウム・ツメファシエンスｐ
Ｔｉ１５９５５のオープンリーディングフレーム２３（ＯＲＦ２３）の転写ターミネータ
ーおよびポリアデニル化部位を含む３’ＵＴＲが隣接していた（Barker et al, Plant Mo
lecular Biology 1983, 2(6), 335-50）。選択可能なマーカーカセットは、ｐａｔ導入遺
伝子に融合したＣｓＶＭＶプロモーターを含んでいた。ｐａｔ導入遺伝子は、アグロバク
テリウム・ツメファシエンスｐＴｉ１５９５５のオープンリーディングフレーム１（ＯＲ
Ｆ１）で終結していた（Barker et al, Plant Molecular Biology 1983, 2(6), 335-50）
。ｄｓＲＥＤ耐性カセットを各ベクターの特異的制限酵素部位にクローニングすると、「
ドナー」ベクター：ｐＤＡＳ００００９７（配列番号８８、図１６）が得られた。ＺＦＮ
ｐＤＡＢ１０４０１０によるＦＡＤ２Ａゲノム座の切断時に線状ＤＮＡまたは環状ＤＮ
Ａとして植物細胞に送達され、ＦＡＤ２Ａ座に組み込まれるようにｐＤＡＳ０００９７ド
ナーを設計する。線状ＤＮＡ媒介組込みは、形質転換中の線状化ｐＤＡＳ００００９７プ
ラスミドの植物細胞への組込みの結果である。プラスミドは、特有の制限酵素部位におい
て切断によって直線化され得る。環状ＤＮＡ媒介組込みは、形質転換中の環状化ｐＤＡＳ
００００９７プラスミドの植物細胞への組込みの結果である。ｐＤＡＳ００００９７を、
ＺＦＰ２４８２８−２Ａ−２４８２９ジンクフィンガーヌクレアーゼによって切断するこ
とができるジンクフィンガー結合部位を含むように修飾する。環状プラスミド、ｐＤＡＳ
００００９７を、ｐＤＡＢ１０４０１０コードジンクフィンガーヌクレアーゼによって植
物細胞中で切断し、ｄｓＲＥＤ遺伝子カセットをＦＡＤ２Ａゲノム座に組み込む。
【０２６１】
アセンブルしたプラスミドのコロニーを、大腸菌の一晩培養物から精製したＤＮＡの制
限エンドヌクレアーゼ消化によって最初にスクリーニングした。制限エンドヌクレアーゼ
は、ＮＥＷ  ＥＮＧＬＡＮＤ  ＢＩＯＬＡＢＳ（商標）（ＮＥＢ；Ｉｐｓｗｉｃｈ、ＭＡ
）およびＰＲＯＭＥＧＡ（商標）（Ｐｒｏｍｅｇａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＷＩ）か
ら得た。供給業者の指示にしたがってＱＩＡＰＲＥＰ  ＳＰＩＮ  ＭＩＮＩＰＲＥＰ  Ｋ
ＩＴ（商標）（Ｑｉａｇｅｎ、Ｈｉｌｄｅｎ、ドイツ）またはＰＵＲＥ  ＹＩＥＬＤ  Ｐ
ＬＡＳＭＩＤ  ＭＡＸＩＰＲＥＰ  ＳＹＳＴＥＭ（商標）（Ｐｒｏｍｅｇａ  Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎ、ＷＩ）を用いて、プラスミド調製を行った。制限断片を得られた断片のア
ガロースゲル電気泳動によって確認した後、選択したクローンのプラスミドＤＮＡを、Ａ
ＢＩ  Ｓａｎｇｅｒ  ＳｅｑｕｅｎｃｉｎｇおよびＢＩＧ  ＤＹＥ  ＴＥＲＭＩＮＡＴＯ
Ｒ  Ｖ３．１（商標）サイクルシーケンシングプロトコル（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｂｉｏｓｙ
ｓｔｅｍｓ、Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）を用いてシーケンシングした。配列
データを、ＳＥＱＵＥＮＣＨＥＲ（商標）ソフトウェア（Ｇｅｎｅ  Ｃｏｄｅｓ、Ａｎｎ
Ａｒｂｏｒ、ＭＩ）を用いてアセンブルおよび分析した。
【０２６２】
セイヨウアブラナの形質転換
葉肉由来プロトプラストを上記のようにセイヨウアブラナ（ＤＨ１０２７５）植物から
単離および調製する。プロトプラストを、精製プラスミドＤＮＡを用いて形質転換する。
ドナーおよびＺＦＮプラスミドＤＮＡのアリコートを３つのモル比で調製する：１：１（
各プラスミド３０μｇ）、５：１（プラスミドＤＮＡ計３０μｇに対するドナープラスミ
ド：ＺＦＮプラスミド）および１０：１（プラスミドＤＮＡ計３０μｇに対するドナープ
ラスミド：ＺＦＮプラスミド）。さらに、ドナーのみおよびＺＦＮのみのアリコート（３
０μｇ）をコントロールとして調製する。ＰＥＧ４０００媒介形質転換を介してセイヨウ
アブラナプロトプラストに送達されたＤＮＡの量を表１４に要約する。形質転換プロトプ
ラスト細胞を前記のように培養し、ここでは選択培地はグルホシネート選択培地とし、推
定形質転換体を導入遺伝子挿入についてｑＰＣＲ解析を介してアッセイする。
【表１４】
2020110150.tif 000016
【０２６３】
プロトプラストにおける非相同末端結合によるＦＡＤ２Ａへの遺伝子付加の検出
機能的ｄｓＲＦＰレポーターカセットをコードするドナーＤＮＡ（ｐＤＡＳ００００９
７）、ＺＦＮ  ＤＮＡ（ｐＤＡＢ１０４０１０）またはドナーとＺＦＮ  ＤＮＡの混合物
が２４時間前に送達されるプロトプラストプール（１プール当たり１００万個のプロトプ
ラスト）からゲノムＤＮＡを抽出する。形質転換のために送達されたＤＮＡの量は上に記
載される。ＰＣＲ産物をプラスミドベクターにクローニングする。プラスミドベクターに
クローニングすることによって、ゲノム編集が各細胞で独立に起こり、種々の異なる挿入
イベントをもたらし、各ゲノム編集を曖昧さなしにシーケンシングすることができる。い
くつかのクローンをＡＢＩ３７３０ＸＬ（登録商標）自動化キャピラリー電気泳動プラッ
トホームでシーケンシングする。ＳＥＱＵＥＮＣＨＥＲ  ＳＯＦＴＷＡＲＥ  Ｖ５．０（
商標）（ＧｅｎｅＣｏｄｅｓ、Ａｎｎ  Ａｒｂｏｒ、ＭＩ）を用いて遺伝子配列の解析を
行う。
【０２６４】
編集またはスプライシングによるＦＡＤ２Ａ座への遺伝子付加の証拠は、プロトプラス
トから抽出したゲノムＤＮＡからの５’と３’の両方のＦＡＤ２Ａ−カセットジャンクシ
ョンの増幅によって提供される。ＺＦＮプラスミドまたはドナープラスミドのみ送達され
たプロトプラストからは増幅が観察されない。全てのジャンクション配列は、ＮＨＥＪ媒
介修復経路を介したＦＡＤ２Ａ座におけるｄｓＲＥＤカセットの挿入を示す。ゲノムおよ
びカセットのいずれかまたは両方からの種々の長さの欠失、ならびにゲノムとカセットと
の間に挿入されているベクター骨格に由来する配列（ドナーまたはＺＦＮからのいずれか
）の付加が観察される。
【０２６５】
プロトプラストから再生したカルス組織中の非相同末端結合によるＦＡＤ２Ａへの遺伝
子付加の検出
ＦＡＤ２Ａ座のスプライシングおよび編集のさらなる証拠を、ｄｓＲＥＤカセットをコ
ードするドナーＤＮＡ（ｐＤＡＳ００００９７）、ＺＦＮ  ＤＮＡのみ（ｐＤＡＢ１０４
０１０）、またはドナーとＺＦＮ  ＤＮＡが送達される選択プロトプラストから再生され
たカルス組織から得た。各比について約８０個のカルスからＤＮＡを抽出する。
【０２６６】
セイヨウアブラナゲノムへのｄｓＲＥＤカセットの組込みを、ドナーインサートおよび
ゲノム隣接配列に特異的なプライマーおよびプローブを用いたＴＡＱＭＡＮ（商標）ｑＰ
ＣＲによって確認する。ゲノムに挿入されたｄｓＲＥＤカセットのコピー数の推定を提供
する２−ΔΔＣｔ法（Livak and Schmittgen, 2001）にしたがって、相対的定量化を計算
する。ＦＡＤ２ＡのＮＨＥＪ媒介スプライシングおよび編集の証拠を、ＦＡＤ２Ａに特異
的な１プライマー、およびｄｓＲＥＤカセットのプロモーターまたはターミネーターのい
ずれかに特異的な第２のプライマーを用いてＰＣＲアッセイを行うことによって得る。Ｐ
ＣＲ産物を、ＱＩＡＱＵＩＣＫ  ＭＩＮＩＥＬＵＴＥ  ＰＣＲ  ＰＵＲＩＦＩＣＡＴＩＯ
Ｎ  ＫＩＴ（商標）（Ｑｉａｇｅｎ）を用いてゲル精製し、直接Ｓａｎｇｅｒシーケンシ
ング法を用いて配列決定する。シーケンシング産物を、ＢＩＧＤＹＥ（登録商標）ｖ３．
１プロトコル（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）にしたがってエタノール、酢酸
ナトリウムおよびＥＤＴＡを用いて精製し、上記のように配列決定および解析する。
【０２６７】
各実験においてドナーカセットを含むカルスの数を決定する。編集および／またはスプ
ライシングによるＦＡＤ２Ａ座へのドナー遺伝子付加の証拠は、ＺＦＮ切断部位および５
’と３’の両方のＦＡＤ２Ａ−ｄｓＲＥＤカセットジャンクションにわたるＰＣＲ増幅に
よって提供される。ｄｓＲＥＤプラスミドのみ（ｐＤＡＳ００００９７）またはＺＦＮプ
ラスミドのみ（ｐＤＡＢ１０４０１０）を用いて形質転換されるコントロールプロトプラ
ストから回収したカルス組織から単離したゲノムＤＮＡのＰＣＲ増幅は、ＰＣＲ増幅産物
の産生をもたらさない。
【０２６８】
５’および３’ＦＡＤ２Ａ−ｄｓＲＥＤカセットジャンクションの増幅から産生された
ＰＣＲアンプリコンを、アガロースゲルから精製し、シーケンシングしてＦＡＤ２Ａゲノ
ム座への組込みの特異性を確認する。ＰＣＲ産物のシーケンシング解析の結果は、個々の
形質転換されたプロトプラストから産生される各単離カルスが単一ＰＣＲ増幅産物のみを
産生し、混合遺伝子型の細胞を含まないことを示す。
【０２６９】
植物における非相同末端結合によるＦＡＤ２Ａへの遺伝子付加の検出
プロトプラストから再生し、ポッティング培地に移した植物からＤＮＡを抽出する。回
収した植物の大多数が、ドナーＤＮＡにコードされているｄｓＲＥＤカセットの１〜２コ
ピーしか含まないと推定される。植物を、カルス組織について記載したのと同じ組のアッ
セイならびにカセットがＦＡＤ２Ａ座に挿入されたかどうかを決定するためのアッセイに
よって分析する。
【０２７０】
ｄｓＲＥＤカセットがＦＡＤ２Ａ座に挿入されているオンターゲットスプライシングの
頻度を、上記ＰＣＲアッセイを用いて決定する。得られたアンプリコンバンドをシーケン
シングして隣接配列を決定する。さらに、植物をオフターゲット挿入についてスクリーニ
ングして、ＦＡＤ２Ａ以外の部位におけるｄｓＲＥＤの組込みの頻度を決定する。
【０２７１】
実施例１０：農学的に重要な遺伝子を用いたセイヨウアブラナω３脂肪酸デサチュラー
ゼ（ＦＡＤ２）の標的化組込み
除草剤グリホサートに対する耐性を与えるＤＧＴ−２８導入遺伝子（参照により本明細
書に組み込まれる、国際特許出願公開第２０１３／１１６７００号パンフレット）を含む
構築物を、セイヨウアブラナのＦＡＤ２Ａゲノム座への組込みのために設計および構築す
る。代表的なドナー構築物は、ＦＡＤ２Ａ座へのＮＨＥＪ組込みのためのｐＤＡＳ０００
３８９（図１７、配列番号８９）、ＦＡＤ２Ａ座へのＮＨＥＪ組込みのためのｐＤＡＳ０
００３９１（図１８、配列番号９０）、ＦＡＤ２Ａ座へのＮＨＥＪ組込みのためのｐＤＡ
Ｓ０００３９２（図１９、配列番号９１）、ＦＡＤ２Ａ座へのＮＨＥＪ組込みのためのｐ
ＤＡＳ０００３９３（図２０、配列番号９２）、ＦＡＤ２Ａ座のＥＴＩＰ部位へのＨＤＲ
組込みのためのｐＤＡＳ０００３９４（図２１、配列番号９３）、ＦＡＤ２Ａ座のＥＴＩ
Ｐ部位へのＨＤＲ組込みのためのｐＤＡＳ０００３９５（図２２、配列番号２０８）、Ｆ
ＡＤ２Ａ座へのＨＤＲ組込みのためのｐＤＡＳ０００３９６（図２３、配列番号２０９）
およびＦＡＤ２Ａ座へのＨＤＲ組込みのためのｐＤＡＳ０００３９７（図２４、配列番号
２１０）を含む。構築物および関連するジンクフィンガーヌクレアーゼ構築物（例えば、
ｐＤＡＢ１０４０１０）を、前記のようにセイヨウアブラナ細胞に形質転換する。形質転
換体を、前記のように分子確認アッセイを介して同定および確認する。組込みｄｇｔ−２
８導入遺伝子を含むＦＡＤ２Ａ染色体組み込み体を単離する。ｄｇｔ−２８導入遺伝子の
ＦＡＤ２Ａ座への組み込みは、ＮＨＥＪ媒介組込みおよびＨＤＲ媒介組込みを介して示さ
れる。ＦＡＤ２Ａ座への組込みは、ＦＡＤ２Ａ内因性配列またはＦＡＤ２Ａ座に安定的に
組み込まれる前記ＥＴＩＰ（ｐＤＡＳ０００１３０）に向けられ得る。ＮＨＥＪ媒介機構
を介したＦＡＤ２Ａ座への組込みは、線状ドナーまたは環状ドナーＤＮＡ設計を用いて行
われ得る。形質転換ＤＧＴ−２８セイヨウアブラナイベントを得て、ＤＧＴ−２８の堅牢
な発現およびその後の除草剤グリホサートに対する耐性について試験する。
【０２７２】
特定の代表的な実施形態が本明細書において記載されてきたが、当業者であれば、代表
的な実施形態への多くの付加、欠失および修正が以下の請求項の範囲から逸脱することな
く行われ得ることを認知および認識するだろう。さらに、一実施形態からの特徴が別の実
施形態の特徴と組み合わされてもよい。
【図１Ａ】
2020110150.tif 000017
【図１Ｂ】
2020110150.tif 000018
【図１Ｃ】
2020110150.tif 000019
【図１Ｄ】
2020110150.tif 000020
【図１Ｅ】
2020110150.tif 000021
【図２】
2020110150.tif 000022
【図３】
2020110150.tif 000023
【図４】
2020110150.tif 000024
【図５】
2020110150.tif 000025
【図６】
2020110150.tif 000026
【図７】
2020110150.tif 000027
【図８】
2020110150.tif 000028
【図９】
2020110150.tif 000029
【図１０】
2020110150.tif 000030
【図１１】
2020110150.tif 000031
【図１２】
2020110150.tif 000032
【図１３】
2020110150.tif 000033
【図１４】
2020110150.tif 000034
【図１５】
2020110150.tif 000035
【図１６】
2020110150.tif 000036
【図１７】
2020110150.tif 000037
【図１８】
2020110150.tif 000038
【図１９】
2020110150.tif 000039
【図２０】
2020110150.tif 000040
【図２１】
2020110150.tif 000041
【図２２】
2020110150.tif 000042
【図２３】
2020110150.tif 000043
【図２４】
2020110150.tif 000044
【配列表】
2020110150000001.app
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月18日(2020.3.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部位特異的様式で植物細胞中のＦＡＤ２遺伝子中の配列番号１７〜２６、配列番号２８〜３３、または配列番号３５〜３８によって表されるヌクレオチド配列のいずれか内の標的部位に結合するヌクレアーゼを用いて切断して、それによって前記ＦＡＤ２遺伝子中に切断部位を生じる工程を含む、植物細胞のゲノムを修飾する方法であって、前記ＦＡＤ２遺伝子が切断後に前記切断部位に外因性核酸配列を組み込むことにより修飾される方法。
【請求項２】
前記外因性核酸配列が導入遺伝子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＦＡＤ２遺伝子がＦＡＤ２Ａ、ＦＡＤ２Ａ'、ＦＡＤ２Ｃおよび／またはＦＡＤ２Ｃ'遺伝子である、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
部位特異的様式での前記切断が、ＤＮＡ結合ドメイン、および切断ドメインまたは切断ハーフドメインを含む融合タンパク質あるいは前記融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドを前記植物細胞に導入する工程を含み、前記融合タンパク質が特異的に前記標的部位に結合し、前記標的部位またはその近くを切断して、それによって前記切断部位を生じる、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ＤＮＡ結合ドメインが、メガヌクレアーゼＤＮＡ結合ドメイン、ロイシンジッパーＤＮＡ結合ドメイン、転写活性化物質様（ＴＡＬ）ＤＮＡ結合ドメイン、ＣＲＩＳＰＲ−Ｃａｓ９ヌクレアーゼの単一ガイドＲＮＡ、リコンビナーゼ、ジンクフィンガータンパク質ＤＮＡ結合ドメイン、および前記のいずれかのキメラ組み合わせからなる群から選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記切断ドメインまたは切断ハーフドメインがＩＩＳ型制限エンドヌクレアーゼからの切断ハーフドメイン、ＦｏｋＩエンドヌクレアーゼからの切断ハーフドメイン、ＳｔｓＩエンドヌクレアーゼからの切断ハーフドメイン、およびホーミングエンドヌクレアーゼからなる群から選択される、請求項４または請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記融合タンパク質がジンクフィンガーヌクレアーゼである、請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ジンクフィンガーヌクレアーゼが５〜６個のジンクフィンガードメインを含み、各ジンクフィンガードメインが認識ヘリックス領域を含み、前記ジンクフィンガータンパク質が以下の表の一列に整列され、示される前記認識ヘリックス領域を含む、請求項７に記載の方法：
2020110150.tif 000045
2020110150.tif 000046
。
【請求項９】
部位特異的様式での前記切断がＦＡＤ２Ａ、ＦＡＤ２Ａ'、ＦＡＤ２Ｃおよび／またはＦＡＤ２Ｃ'のいくつかであるが全てではないコピーに特異的である、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記標的部位が配列番号２２〜２６および配列番号２８〜３３および配列番号３５〜３８によって表されるヌクレオチド配列からなる群から選択される、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記植物細胞が単子葉植物細胞または双子葉植物細胞である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記植物細胞がアブラナ属の種、トウモロコシ属の種；ダイズ属の種；コムギ属の種；イネ属の種；トリティカエ属（Triticae）の種；ヘリアンテアエ属（Heliantheae）の種；ワタ属の種；およびオオムギ（Hordeumvulgar）からなる群から選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記外因性核酸配列が標的部位に結合するＤＮＡ結合ドメインを含む核酸配列、１つまたはそれ以上の殺虫剤耐性遺伝子、１つまたはそれ以上の除草剤耐性遺伝子、１つまたはそれ以上の窒素利用効率遺伝子、１つまたはそれ以上の水利用効率遺伝子、１つまたはそれ以上の栄養価遺伝子、１つまたはそれ以上のＤＮＡ結合遺伝子、１つまたはそれ以上の選択可能なマーカー遺伝子、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項２から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の方法によって修飾された細胞を含む細胞、種子または植物。
【請求項１５】
ＦＡＤ２Ａ、ＦＡＤ２Ａ'、ＦＡＤ２Ｃおよび／またはＦＡＤ２Ｃ'遺伝子の１つまたはそれ以上のコピーに組み込まれた外因性ヌクレオチド配列を含むトランスジェニック細胞、種子または植物である、請求項１４に記載の細胞、種子または植物。
【請求項１６】
前記核酸配列が外因性配列である、請求項１５に記載の細胞、種子または植物。
【請求項１７】
前記核酸配列が少なくとも１つの一塩基多型を含む、請求項１４に記載の細胞、種子または植物。
【請求項１８】
前記核酸配列が配列番号２２〜２６および配列番号２８〜３３および配列番号３５〜３８によって表されるヌクレオチド配列からなる群から選択される標的部位またはその近くで組み込まれた、請求項１５から１７のいずれかに記載の細胞、種子または植物。
【請求項１９】
配列番号２２〜２６および配列番号２８〜３３および配列番号３５〜３８によって表されるヌクレオチド配列からなる群から選択される核酸標的部位またはその近くを切断する、ＦＡＤ２遺伝子を修飾するために使用するための部位特異的ジンクフィンガーヌクレアーゼ。
【請求項２０】
前記ジンクフィンガーヌクレアーゼが５〜６個のジンクフィンガードメインを含み、各ジンクフィンガードメインが認識ヘリックス領域を含み、前記ジンクフィンガータンパク質が以下の表の一列に整列され、示される前記認識ヘリックス領域を含む、請求項１９に記載のジンクフィンガーヌクレアーゼ：
2020110150.tif 000047
2020110150.tif 000048
。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明は以下を提供する。
［１］部位特異的様式で細胞中のＦＡＤ２遺伝子中の標的部位を切断して、それによって上記ＦＡＤ２遺伝子中の破壊を引き起こす工程を含む、細胞のゲノムを修飾する方法であって、上記ＦＡＤ２遺伝子が切断後に修飾される方法。
［２］対象となる核酸配列を上記破壊に組み込む工程をさらに含む、上記［１］に記載の方法。
［３］上記ＦＡＤ２遺伝子がＦＡＤ２Ａ、ＦＡＤ２Ａ’、ＦＡＤ２Ｃおよび／またはＦＡＤ２Ｃ’遺伝子である、上記［１］または上記［２］に記載の方法。
［４］部位特異的様式での上記切断が、ＤＮＡ結合ドメイン、および切断ドメインまたは切断ハーフドメインを含む融合タンパク質あるいは上記融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドを上記細胞に導入する工程を含み、上記融合タンパク質が特異的に上記標的部位に結合し、上記標的部位またはその近くを切断して、それによって上記破壊を引き起こす、上記［１］から［３］のいずれかに記載の方法。
［５］上記ＤＮＡ結合ドメインが、メガヌクレアーゼＤＮＡ結合ドメイン、ロイシンジッパーＤＮＡ結合ドメイン、転写活性化物質様（ＴＡＬ）ＤＮＡ結合ドメイン、ＲＮＡガイド化ＣＲＩＳＰＲ−Ｃａｓ９、リコンビナーゼ、ジンクフィンガータンパク質ＤＮＡ結合ドメイン、および上記のいずれかのキメラ組み合わせからなる群から選択される、上記［４］に記載の方法。
［６］上記切断ドメインまたは切断ハーフドメインがＩＩＳ型制限エンドヌクレアーゼからの切断ハーフドメイン、ＦｏｋＩエンドヌクレアーゼからの切断ハーフドメイン、ＳｔｓＩエンドヌクレアーゼからの切断ハーフドメイン、およびホーミングエンドヌクレアーゼからなる群から選択される、上記［４］または上記［５］に記載の方法。
［７］上記融合タンパク質がジンクフィンガーヌクレアーゼである、上記［４］から［６］のいずれかに記載の方法。
［８］上記ジンクフィンガーヌクレアーゼが３〜６個のジンクフィンガードメインを含み、各ジンクフィンガードメインが認識ヘリックス領域を含み、上記ジンクフィンガータンパク質が表３の一列に整列され、示される上記認識ヘリックス領域を含む、上記［７］に記載の方法。
［９］部位特異的様式での上記切断がＦＡＤ２Ａ、ＦＡＤ２Ａ’、ＦＡＤ２Ｃおよび／またはＦＡＤ２Ｃ’のいくつかであるが全てではないコピーに特異的である、上記［１］から［８］のいずれかに記載の方法。
［１０］上記標的部位が配列番号２２〜２６および配列番号２８〜３３および配列番号３５〜３８からなる群から選択される、上記［１］から［９］のいずれかに記載の方法。
［１１］上記細胞が植物、真菌、細菌または藻類細胞である、上記［１］から［１０］のいずれかに記載の方法。
［１２］上記植物細胞が単子葉植物細胞または双子葉植物細胞である、上記［１１］に記載の方法。
［１３］上記植物細胞がアブラナ属の種、セイヨウアブラナ；ブラッシカ・ラパ；カラシナ（Brassica juencea）；ブラッシカ・オレラセア（Brassica oleracea）；クロガラシ（Brassica  nigra）；トウモロコシ属の種；トウモロコシ；ダイズ属の種；ダイズ（Glycine max）；コムギ属の種；コムギ（Triticum aestivum）；イネ属の種；イネ（Oryza sativa）；トリティカエ属（Triticae）の種；トリティカエ・トリティクム（Triticae triticum）；ヘリアンテアエ属（Heliantheae）の種；ヘリアンテアエ・ヘリアンサス（Heliantheae helianthus）；ワタ属の種；ワタ（Gossypium hirsutum）；およびオオムギ（Hordeum vulgar）からなる群から選択される、上記［１２］に記載の方法。
［１４］対象となる上記核酸配列が標的部位に結合するＤＮＡ結合ドメインを含む配列、１つまたはそれ以上の殺虫剤耐性遺伝子、１つまたはそれ以上の除草剤耐性遺伝子、１つまたはそれ以上の窒素利用効率遺伝子、１つまたはそれ以上の水利用効率遺伝子、１つまたはそれ以上の栄養価遺伝子、１つまたはそれ以上のＤＮＡ結合遺伝子、１つまたはそれ以上の選択可能なマーカー遺伝子、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、上記［２］から［１３］のいずれかに記載の方法。
［１５］上記［１］から［１４］のいずれかに記載の方法によって修飾された細胞を含む細胞、種子または植物。
［１６］ＦＡＤ２Ａ、ＦＡＤ２Ａ’、ＦＡＤ２Ｃおよび／またはＦＡＤ２Ｃ’遺伝子の１つまたはそれ以上のコピーに組み込まれた対象となるヌクレオチド配列を含むトランスジェニック細胞、種子または植物である、上記［１５］に記載の細胞、種子または植物。
［１７］上記ヌクレオチド配列が上記細胞と異種性または相同性である、上記［１６］に記載の細胞、種子または植物。
［１８］上記相同性配列が少なくとも１つの一塩基多型を含む、上記［１４］に記載の細胞、種子または植物。
［１９］上記核酸配列が配列番号２２〜２６および配列番号２８〜３３および配列番号３５〜３８からなる群から選択される標的部位またはその近くで組み込まれた、上記［１６］から［１８］のいずれかに記載の細胞、種子または植物。
［２０］配列番号２２〜２６および配列番号２８〜３３および配列番号３５〜３８からなる群から選択される核酸標的部位またはその近くを切断する、部位特異的ジンクフィンガーヌクレアーゼ。
［２１］上記ジンクフィンガーヌクレアーゼが３〜６個のジンクフィンガードメインを含み、各ジンクフィンガードメインが認識ヘリックス領域を含み、上記ジンクフィンガータンパク質が表３の一列に整列され、示される上記認識ヘリックス領域を含む、上記［２０］に記載のジンクフィンガーヌクレアーゼ。
本開示は、（例えば、植物、藻類および真菌類において）ＦＡＤ２遺伝子の発現を調節
するための組成物および方法、ならびに対象となる核酸配列（例えば、外因性核酸配列）
の宿主細胞への標的化組込みのための部位としてのこれらの座の使用を記載する。いくつ
かの実施形態では、宿主細胞が、そのいずれかまたは全てが選択的に修飾および／または
破壊され得る１つまたはそれ以上のＦＡＤ２配列（例えば、ホモログまたはパラログ）を
含む１つまたはそれ以上のゲノムを含み得る。具体的な例では、本開示が、セイヨウアブ
ラナ（Brassica napus）（すなわち、セイヨウアブラナ系統、ＤＨ１２０７５）のＦＡＤ
２Ａ、ＦＡＤ２Ａ’、ＦＡＤ２ＣおよびＦＡＤ２Ｃ’遺伝子、ならびに対応するホモログ
またはパラログ、ならびに対象となる核酸配列の標的化組込みのための座としてのその使
用を記載する。本明細書に記載されるように、ＦＡＤ２遺伝子は宿主の脂肪酸生合成に関
与しているが、（例えば、ＦＡＤ２コード配列への外因性核酸の組込みによる）修飾また
は破壊は、結果として生じる宿主生物に予想外に全く有害効果をもたらし得ないまたは最
小の有害効果しかもたらし得ない。
【外国語明細書】
2020110150000001.pdf