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유전체에서 유전자 가위의 비표적 위치를 검출하는 방법(Method for detecting genome-wide off-target sites of programmable nucleases)

  • 기술번호 : KST2016010686
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요약 본 발명은 유전체에서 유전자 가위의 비표적 위치 (off-target site)를 검출하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 시험관 내 (in vitro)에서 분리된 유전체에 유전자 가위를 처리하여 유전체를 절단한 뒤, 이를 전체 유전체 시퀀싱 (whole genome sequencing)하여 데이터 분석을 통해 비표적 위치를 검출하는 방법 (Digenome-seq), 및 상기 방법을 이용하여 비표적 효과를 최소화하는 RGEN의 표적 위치 선별 방법에 관한 것이다. 본 발명의 Digenome-seq는 고도의 재현성으로 유전체 수준에서 유전자 가위의 비표적 위치를 검출할 수 있어, 표적 특이성이 높은 유전자 가위의 제작 및 이를 위한 연구에 사용될 수 있다.
Int. CL C12Q 1/68 (2006.01) C12Q 1/34 (2006.01) C12N 9/22 (2006.01) G06F 19/20 (2011.01)
CPC C12Q 1/6869(2013.01) C12Q 1/6869(2013.01) C12Q 1/6869(2013.01) C12Q 1/6869(2013.01) C12Q 1/6869(2013.01)
출원번호/일자 1020150159945 (2015.11.13)
출원인 기초과학연구원
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2016-0058703 (2016.05.25) 문서열기
공고번호/일자 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보 미국  |   62/079,945   |   2014.11.14
대한민국  |   1020150135702   |   2015.09.24
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2015.11.13)
심사청구항수 25

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 기초과학연구원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김진수 대한민국 서울특별시 관악구
2 김대식 대한민국 인천광역시 남동구
3 배상수 대한민국 서울특별시 관악구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 유미특허법인 대한민국 서울특별시 강남구 테헤란로 ***, 서림빌딩 **층 (역삼동)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 기초과학연구원 대전광역시 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2015.11.13 수리 (Accepted) 1-1-2015-1109627-28
2 우선권주장증명서류제출서(USPTO)
Submission of Priority Certificate(USPTO)
2015.12.09 수리 (Accepted) 9-1-2015-9011759-90
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2016.09.20 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2016.10.13 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-6-2016-0140241-17
5 우선권증명서류의 국어번역문 제출요구서
Request for Submission of Korean Translation of Priority Certificate
2016.10.28 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2016-0777266-31
6 보정요구서
Request for Amendment
2016.10.28 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2016-0777267-87
7 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment
2016.12.21 수리 (Accepted) 1-1-2016-1258241-04
8 서류제출서
2016.12.21 수리 (Accepted) 1-1-2016-1258313-93
9 [대리인선임]대리인(대표자)에 관한 신고서
[Appointment of Agent] Report on Agent (Representative)
2017.01.26 수리 (Accepted) 1-1-2017-0096825-13
10 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2017.05.29 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2017-0375332-74
11 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)
2017.07.28 수리 (Accepted) 1-1-2017-0732170-57
12 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2017.08.29 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2017-0838410-73
13 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)
2017.08.29 수리 (Accepted) 1-1-2017-0838409-26
14 등록결정서
Decision to grant
2018.01.19 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2018-0047539-03
15 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2018.01.24 수리 (Accepted) 4-1-2018-5013866-16
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
(a) 분리된 유전체 (genomic) DNA를 표적 특이적 유전자 가위 (programmable nuclease)로 절단하는 단계;(b) 상기 절단된 DNA에 대한 전체 유전체 시퀀싱 (whole genome sequencing)을 수행하는 단계; 및(c) 상기 시퀀싱으로 수득한 염기서열 데이터 (sequence read)에서 상기 절단된 위치를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 절단된 위치는 수득한 염기서열 데이터 (sequence read)를 정렬하여 5' 말단이 수직 정렬된 위치, 또는 5' 말단 플롯에서 이중 피크 패턴을 보이는 위치인,유전자 가위의 비표적 위치 (off-target site)를 검출하는 방법
2 2
제1항에 있어서, 상기 절단된 위치가 표적 위치 (on-target site)가 아닌 경우, 비표적 위치 (off-target site)로 판단하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법
3 3
삭제
4 4
제1항에 있어서, 상기 유전체 DNA는 표적 특이적 유전자 가위가 발현되는 세포 또는 발현되지 않는 세포로부터 분리된 것인, 방법
5 5
제1항에 있어서, 상기 정렬은 표준 염기서열 (reference genome)로 염기서열 데이터를 맵핑한 뒤, BWA/GATK 또는 ISAAC을 이용하여 수행되는 것인, 방법
6 6
제1항에 있어서, 왓슨 가닥 (Watson strand)과 크릭 가닥 (Crick strand)에 해당하는 염기서열 데이터 (sequence read)가 각각 두 개 이상씩 수직으로 정렬되는 위치를 비표적 위치인 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법
7 7
제1항에 있어서, 20 % 이상의 염기서열 데이터가 수직으로 정렬되고, 각각의 왓슨 가닥 및 크릭 가닥에서 동일한 5' 말단을 가진 염기서열 데이터의 수가 10 이상인 위치가 비표적 위치인 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법
8 8
제1항에 있어서, 분리된 유전체 DNA는 유전자 가위가 발현된 세포로부터 분리된 것이고, 상기 DNA의 비표적 위치에서 인델 (Insertion and deletion)을 확인하여 비표적 효과를 확인하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법
9 9
제8항에 있어서, 상기 인델을 확인하는 것은 상기 비표적 위치에 대한 T7E1 분석, Cel-I 효소를 이용한 돌연변이 검출 분석 또는 표적화 딥시퀀싱 (targeted deep sequencing)을 수행하여 이루어지는 것인, 방법
10 10
제1항에 있어서, 상기 비표적 위치는 표적 위치와 1 개 이상의 뉴클레오티드 불일치 (mismatch)를 가지는 것인, 방법
11 11
제1항에 있어서, 상기 비표적 위치는 표적 위치와 1 내지 6 개의 뉴클레오티드 불일치 (mismatch)를 가지는 것인, 방법
12 12
제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는 절단된 각각의 위치에 하기 식을 적용하여 절단 점수를 산출하여 수행되는 것인, 유전자 가위의 비표적 위치 (off-target site)를 검출하는 방법
13 13
제12항에 있어서, 상기 식에서 상수 C가 100일 때 산출된 점수가 25,000 점 이상인 경우 비표적 위치로 판단하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법
14 14
제1항에 있어서, 상기 유전자 가위는 2 개 이상의 표적에 대한 유전자 가위를 혼합한 것인, 방법
15 15
제1항에 있어서, 상기 유전자 가위는 2 내지 100 개의 표적에 대한 유전자 가위를 혼합한 것인, 방법
16 16
제14항에 있어서, 표적 위치와의 편집 거리 (edit distance)에 따라 비표적 위치를 분류하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법
17 17
제1항에 있어서, 상기 유전자 가위는 메가뉴클레아제 (meganuclease), ZFN (zinc finger nuclease), TALEN (transcription activator-like effector nuclease), RGEN (RNA-guided engineered nuclease) 및 Cpf1으로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 방법
18 18
제17항에 있어서, 상기 RGEN은 표적 유전자의 특정 서열에 특이적으로 결합하는 가이드 RNA 및 Cas 단백질을 포함하는 것인, 방법
19 19
제18항에 있어서, 상기 가이드 RNA는 올리고뉴클레오티드 이중가닥 또는 플라스미드 주형으로부터 전사된 것인, 방법
20 20
제18항에 있어서, 상기 가이드 RNA는 crRNA 및 tracrRNA를 포함하는 이중 RNA (dualRNA) 또는 단일-사슬 가이드 RNA 형태인 것인, 방법
21 21
제18항에 있어서, 상기 Cas 단백질은 Cas9 단백질 또는 이의 변이체인 것인, 방법
22 22
제18항에 있어서, 상기 Cas 단백질은 스트렙토코커스 (Streptococcus) 속, 네이세리아 (Neisseria) 속, 파스테우렐라 (Pasteurella) 속, 프란시셀라 (Francisella) 속 및 캄필로박터 (Campylobacter) 속으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 유래인 것인, 방법
23 23
제18항에 있어서, 상기 메가뉴클레아제는 I-SceI, I-CeuI, Pi-PspI 및 Pi-SceI로 이루어지는 군에서 선택되는 것인, 방법
24 24
제18항에 있어서, 상기 Cpf1은 캔디다투스 파세이박터 (Candidatus Paceibacter), 라치노스피라 (Lachnospira) 속, 뷰티리비브리오 (Butyrivibrio) 속, 페레그리니박테리아 (Peregrinibacteria), 액시도미노코쿠스 (Acidominococcus) 속, 포르파이로모나스 (Porphyromonas) 속, 프레보텔라 (Prevotella) 속, 프란시셀라 (Francisella) 속, 캔디다투스 메타노플라스마 (Candidatus Methanoplasma), 또는 유박테리움 (Eubacterium) 속으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 유래인 것인, 방법
25 25
플라스미드 (plasmid)를 주형으로 하여 시험관 내 (in vitro) 전사된 가이드 RNA를 세포에 도입하는 단계를 포함하는, 유전체 교정에서 비표적 효과를 감소시키는 방법
26 26
제25항에 있어서, 상기 비표적 효과 감소는, 벌지-형 (bulge-type) 비표적 위치에 인델이 발생하는 것을 막는 것에 의한 것인, 방법
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2 EP3219810 EP 유럽특허청(EPO) DOCDBFAMILY
3 EP3219810 EP 유럽특허청(EPO) DOCDBFAMILY
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1 미래창조과학부 기초과학연구원 본원연구단 연구사업 인간 및 동식물의 유전체 교정(2/5)