Summary
在这里, 我们提供了一个详细的协议, 以进行体内心脏基因编辑的小鼠使用重组腺相关病毒 (rAAV) 介导的 CRISPR 交付。本协议为治疗杜氏肌营养不良症营养不良性型心肌病提供了一种有前景的治疗策略, 可用于产后小鼠心脏特异性击倒。
Abstract
群集, 定期 interspaced, 短, 回文重复 (CRISPR) 系统大大促进了基因组工程的培养细胞和生物体的各种物种。CRISPR 技术也被探索为一些人类疾病的新疗法。概念证明数据是非常鼓舞人心的例子, 最近的研究表明, 基因编辑的治疗方法的可行性和有效性的杜氏肌营养不良症 (DMD) 使用小鼠模型。特别是, 静脉注射和腹腔注射重组腺相关病毒 (rAAV) 血清 rh 74 (rAAVrh 74) 已使有效的心脏交付金黄色葡萄球菌CRISPR 相关蛋白 9 (SaCas9) 和两个引导 rna (gRNA) 删除基因组区域与突变密码子的小白鼠Dmd基因23。这同样的方法也可以用来敲出的兴趣基因, 并研究他们的心脏功能的产后小鼠时, 当 gRNA 是针对编码区域的基因。在本协议中, 我们详细介绍了如何 rAAVrh 74-CRISPR 载体的设计, 以及如何在新生小鼠中实现高效的心脏分娩。
Introduction
集群, 定期 interspaced, 短回文重复 (CRISPR) 技术代表了最新的基因组工程学的进步, 并改变了目前的基因在细胞和有机体的做法。基于 CRISPR 的基因组编辑利用一个单一的指南 RNA (gRNA) 来指导 CRISPR 相关的限制性, 如 CRISPR 相关蛋白 9 (Cas9) 和 Cpf1 的基因组 DNA 目标, 这是互补序列的 protospacer 编码由 gRNA 与具体 protospacer 相邻母题 (PAM)1,2。PAM 的变化取决于 Cas9 或 Cpf1 基因的细菌种类。从化脓链球菌(SpCas9) 中提取的最常用的 Cas9 核酸酶识别出一个 PAM 序列, 它直接位于基因组 DNA 中的目标序列下游, 非靶链上。在目标地点, Cas9 和 Cpf1 蛋白产生双链断裂 (争端), 然后通过内部细胞 DNA 修复机制 (包括非同源端连接 (NHEJ) 和同源定向修复 (HDR) 路径3) 进行修复, 4。在缺乏同源重组的 DNA 模板的情况下, 争端发生者主要是由容易出错的 NHEJ 途径修复的, 这可能导致在编码中创建了 frameshift 突变的核苷酸的插入或删除 (indels)。基因的区域5,6。因此, CRISPR 系统已被广泛用于设计各种细胞模型和整个生物体的功能损失突变, 以研究基因的功能。此外, 催化不活跃的 Cas9 和 Cpf1 已经发展到转录和 epigenetically 调节目标基因的表达7,8。
最近, SpCas9 和 SaCas9 (来源于金黄色葡萄球菌) 已被包装成重组腺相关病毒 (rAAV) 载体的产后基因矫正的动物模型的人类疾病, 特别是杜氏肌肉萎缩症 (DMD)9,10,11,12,13,14,15。dmd 是一种致命的 X 连锁隐性疾病, 由dmd基因突变引起, 它编码肌营养不良蛋白16,17, 影响约1/3500 男性出生根据新生儿筛查18,19. 它的特点是渐进性肌肉虚弱和浪费。DMD 患者通常失去在10岁到12岁之间行走的能力, 在20-30 岁20岁时死于呼吸和/或心力衰竭。值得注意的是, 心肌病在 > 90% 的 dmd 患者中发展, 代表了 dmd 患者21,22的主要死因。虽然 Deflazacort (一种抗炎药) 和 Eteplirsen (一个外显子跳过医学为跳过外显子 51) 最近已批准的 DMD 由食品和药物管理局 (FDA)23,24, 这些治疗没有纠正基因组 DNA 水平的遗传缺陷。在肌萎缩蛋白基因的外显子23上进行点突变的 mdx 鼠标被广泛用作 DMD 模型25。此外, 我们以前证明, 功能性肌萎缩蛋白表达恢复的框架内删除的基因组 DNA 覆盖外显子 21, 22 和23在骨骼肌的mdx小鼠使用肌内 Ad-SpCas9/gRNA 分娩9, 在mdx/utrophin+/- 小鼠的心脏肌肉中使用静脉注射和腹腔 rAAVrh. 74-SaCas9/gRNA 交付26。
在本议定书中, 我们详细描述了产后心脏基因编辑的每一个步骤, 以恢复mdx/utrophin+/- 小鼠的肌萎缩蛋白, 使用 rAAVrh. 74-SaCas9/gRNA 载体, 从 gRNA 设计到肌萎缩蛋白分析在心肌切片。
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Protocol
本议定书中使用的动物是根据动物使用指南在俄亥俄州立大学实验室动物资源中保存的。所有动物研究都由俄亥俄州立大学的机构动物保育、使用和审查委员会授权。
1. gRNAs CRISPR 载体的设计与克隆
- 选择 2 gRNAs 靶向肌营养不良蛋白内含子20和内含子 23 (i20 和 i23) 为 SaCas9: i20: 5 '-GGGCGTTGAAATTCTCATTAC CAGAGT和 i23: 5 '-CACCGATGAGAGGGAAAGGTC CTGAAT (PAM 序列带下划线和斜体)。
注: i20 和 i23 的目标地点约为23公斤基对 (kbp)。为了扰乱编码基因, 推荐两个 gRNAs 以 NNGRRT PAM 序列为 SaCas9 (优选 NNGAAT、NNGGGT 和 NNGAGT) 和距离在 20 kbp 内的共同外显子。 - 使用以下 PCR 参数在1x 退火缓冲器中退火 gRNA 寡核苷酸 (100 µmol/升) (5x 退火缓冲液中含有0.5 摩尔/升 K 醋酸盐, 150 毫摩尔/升 HEPES, 10 毫摩尔/升镁乙酸酯, pH7.4):95 °c 10 分钟, 90 个周期95到59°c 以0.4 °c 减少每周期为二十年代, 90 周期59到32°c 以0.3 °c 减退每周期为二十年代, 20 个周期32到26°c 以0.3 °c 减退每周期为二十年代。
- 结扎退火的 gRNA 寡核苷酸 pX601-CMV-SaCas9-mPA-U6-gRNA 使用 BsaI 和 T4 DNA 连接酶在一个反应 (1 µL 50 ng/µL pX601-CMV-SaCas9-mPA-U6-gRNA, 1 µL 退火寡核苷酸, 1.5 µL 10x T4 dna 连接酶缓冲, 0.5 µL T4 dna 连接酶, 1 µL BsaI, 10 µL ddH2O), 以以下反应情况在 PCR 循环仪: 5 周期 [37 °c 5 分钟和16°c 10 分钟];37°c 20 分钟;80°c 5 分钟。
- 将15µL 结扎产品转化为30µL 合格细胞, 将琼脂板中的细胞与100µg/毫升氨苄西林结合, 并以37摄氏度为 24 h。
- 在100µg/毫升氨苄西林在37摄氏度, 250 rpm 的5-10 个殖民地和文化, 在一个振动筛孵化器为 3-4 h。
- 通过 pcr 筛选菌落:10 µL 2x pcr 大师组合, 8 µL ddH2O, 1 µL 大肠杆菌培养, 1 µL 10 µmol/L U6-forward 底漆, 1 µL i20 或 i23 gRNA 反向底漆。PCR 循环参数:95 °c 5 分钟, 35 周期95°c 三十年代, 61 °c 三十年代, 72 °c 三十年代。
- 通过加入4毫升新鲜的 LB 培养基 containing100 µg/毫升氨苄西林, 并在37摄氏度, 250 转每夜培养5毫升的阳性克隆培养。
- 用合适的质粒提取试剂盒纯化质粒 DNA, 用 U6-forward 底漆测定质粒。
- DMEM 的培养 C2C12 细胞补充10% 只血清和1% 支笔链球菌, 直到达到70% 融合, 以检测质粒的基因编辑功效。
- 根据制造商的协议, Electroporate 共5µg SaCas9/gRNA 质粒混合物1:1 摩尔比 1 x 106 C2C12 细胞。
- 经过48小时后转染, 收获 C2C12 细胞和提取基因组 DNA。
- 用 100 ng 基因组 DNA 作为模板对小鼠肌营养不良部位进行 PCR 反应: 前底漆 5 '-GGCCAAAGCAAACTCTGGTA (1 µL 10 µmol/升), 反向底漆 5 '-TTTAATCCCACGTCATGCAA (1 µL 10 µmol/升), 10 µL 2x 绿色 PCR 主混合, 7 µL ddH2O, 1 µL 基因组 DNA (100吴)。使用 PCR 循环条件作为95°c 5 分钟, 35 周期 [95 °c 三十年代, 61 °c 三十年代, 72 °c 三十年代], 72 °c 2 分钟。
2. rAAV 生产
- 培养细胞, 种子 AD293 细胞到20到40的15厘米菜肴和维持在 DMEM 补充10% 血清和1% 笔链球菌, 直到达到 ~ 90% 融合转染。
- 稀释3粒, 200 µL 降低血清培养基 (每盘): 1) 10 µg pHelper;2) 5 µg pXR (rh 74 或其他血清型) 和 3) 共5µg pX601-i20 和 pX601-i23 混合物 (1:1 比)。聚乙烯亚胺 (裴) 与80µL 的混合和在室温下孵育10分钟进行转染. 以滴状的方式将混合物添加到 AD293 细胞培养基上。
- 对于 AAV 病毒的生产, 72 小时后转染后, 使用一个细胞刮刀收集的媒体和 AD293 细胞颗粒离心在 1100 x g 10 分钟。
- 并用重悬15毫升 rAAV 裂解缓冲液中的细胞颗粒 (50 毫摩尔/升三基, 150 毫摩尔/升氯化钠, pH 8.5), 其次为3个冻融循环, 在液氮和42°c 水浴中交替孵化。如果不立即处理, 则将单元格裂解物存储在-80 摄氏度内以供将来处理。
- 用0.45 µm 过滤器过滤培养基, 并在2.5 摩尔/升氯化钠中添加 40% PEG8000, 最后浓度为8%。将混合物在4摄氏度孵育1小时, 离心机在 1100 x g 处孵化15分钟。
- 并用重悬 rAAV 裂解缓冲液中的颗粒, 并与步骤2.3 中的细胞裂解物结合, 其次是 benzonase (50 U/毫升) 治疗37°c 1 小时。
- 离心机 benzonase 处理的 rAAV 含有混合物 1100 x g 15 分钟4摄氏度, 并保存上清 (粗 rAAV 制剂)。
3. rAAV 纯化和浓缩
- 按以下顺序将粗 rAAV 制备到 ultracentrifuge 管的 iodixanol 梯度上: 粗 AAV 裂解 (~ 15 毫升), 8 毫升 15% iodixanol, 6 毫升 25% iodixanol, 5 毫升 40% iodixanol, 5 毫升 58% iodixanol。使用 1x DPBS 将管的剩余空容积填满顶部。
- 离心样品在 23万 x g 在 ultracentrifuge 转子120分钟在10°c 和收集 3-4 毫升的40% 梯度分数包含 rAAV 微粒与 18 g 针。
- 用离心过滤装置 (截留分子量 100 kDa) 稀释 1x DPBS 和离心机的 rAAV 颗粒。重复此步骤3-5 次, 最后将 rAAV 准备工作集中到300-500 µL。
4. rAAV Titering
- 从2µL 浓缩 rAAV 中提取基因组 DNA, 在乙醇中沉淀3米 NaOAc, 并用重悬20µL ddH2O。
- 通过 pX601 质粒的串联稀释获得 rAAV 定量的标准曲线: 1 x 109, 1 x 108,1 x 107, 1 x 106, 1 x 105拷贝在每10µL ddH2o 稀释 DNAase 处理 rAAV样本为1:10、1:50、1:100 和1:1000。
- 用 qPCR 试剂盒定量实时 pcr (qPCR) 测定 rAAV 效价根据制造商在实时 pcr 系统中的指示: 1 µL 10 µmol/升每个底漆 (5 '-GGATTTCCAAGTCTCCACCC 和 5 '-TCCCACCGT ACACGCCTAC), 5 µL 2x PCR 大师组合, 1 µL 稀释rAAV 样品和2µL ddH2o 用以下循环参数运行反应:95 °c 3 分钟, 45 个周期 [95 °c 5 秒和61°c 20 秒]。
5. 静脉和腹腔注射 rAAVrh 74-CRISPR 入新生儿mdx/utrophin+/鼠
- 将mdx/utrophin+/ 鼠标幼崽 (3 天) 通过放置在冰上1分钟, 然后通过一个复古轨道方法或腹腔注射, 在12µL 中使用 1 x 1050病毒粒子进行系统管理。
- 让老鼠恢复并回到他们的笼子里。在 rAAV 管理十周后, 弄死对小鼠进行组织收集的联合2的接触。
- 用于基因组 DNA 和 RNA 提取的快速冷冻组织, 利用液氮中的冷却异戊烷, 以最佳的切削温度化合物 cryosectioning 冷冻组织。
6. 目标基因编辑结果分析
-
基因组 DNA PCR 分析
- 用或不 rAAV 治疗的mdx/utrophin+/- 小鼠的心脏组织中分离出总基因组 DNA。
- 在步骤1.12 中使用相同的协议进行 PCR 分析。
-
抗肌营养不良蛋白表达的 rt-pcr 分析
- 根据制造商手册, 从心脏组织提取总 rna 和 rna 提取试剂盒。
- 要进行反向转录, 前处理总 RNA 与无 RNase DNase, 并使用5µg 处理 rna 作为模板的第一链 cDNA 合成与反向转录试剂盒。
- 用反转录产物对肌营养不良蛋白的表达进行 rt-pcr 分析: 5 '-GGCTAGAGTATCAAACCAACATCAT 和 5 '-TGGAGGCTTACGGTTTTATCC。
-
qPCR 分析评价基因编辑效能
- 应用正向底漆 (外显子 21): 5 '-TTGTCAGCTCTTCAGCCTCAAA, 反向底漆 (外显子 23), 用定量 rt-pcr 方法估计基因编辑的功效, 以检测外显子22包含转录的减少: 5 '-AAACTCTCCTTCACAGTGTCACT。使用 Gapdh 作为参考基因与向前底漆: 5 '-AGGTTGTCTCCTGCGACTTC 和反向底漆: 5 '-GGTGGTCCAGGGTTTCTTACT。
- 根据制造商在实时 pcr 系统中的指令和2步反应条件, 使用 qPCR 套件运行定量实时 pcr (qPCR):95 °c 3 分钟, 45 循环95°c 5 秒和61°c 30 秒。
-
免疫荧光染色分析肌萎缩蛋白的表达
- 用恒温器在10µm 的厚度上切开冷冻组织. 用4% 多聚甲醛在室温下固定冰冻切片15分钟。
- 洗涤2x 与 PBS 和孵化以阻拦的解答 (10% 马血清) 为 1 h。
- 孵化抗肌营养不良蛋白原抗体, 在4摄氏度过夜。
- 用 PBS 3 x 5 分钟冲洗幻灯片, 室温下用荧光二次抗体 (1:500) 孵育1小时。
- 使用安装介质与 DAPI 和成像的倒置共聚焦显微镜登上幻灯片。
7. T7E1 试验的非靶向分析
- 使用在线 CRISPR 设计工具 (如 < http://crispr.mit.edu >) 预测潜在的非目标站点。
- 通过 pcr 扩增覆盖前5-10 个潜在靶点的基因组区域: 基因组 dna 200, 1 µL 高保真 dna 聚合酶, 5 µL 10x PCR 缓冲混合, 1.5 µL 10 µmol/升的现场特定正向和反向引物, 调整总体积到50µL 与ddH2O。
- 用凝胶萃取试剂盒, 通过电泳、提取和纯化 DNA 来运行 PCR 产品。使用光度计测量浓度。
- 利用 PCR 循环仪在缓冲2.1 中缓慢地通过变性和重新退火纯化的 amplicons 来促进 heteroduplex 的形成。使用步骤1.2 中详细说明的相同循环条件。
- 用0.5 µL T7E1 酶对30分钟的再退火产物进行消化, 并用1-2% 琼脂糖凝胶对电泳反应进行了分析。
注: amplicons 还可以通过目标深度测序进行分析。
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Representative Results
gRNAs 的有效性, 以诱导删除的目标基因组 DNA 区域应评估在细胞培养之前, 包装成 rAAV 的活体研究。为此, gRNAs 和 SaCas9-expressing 构造转成 C2C12 细胞, 并通过 PCR 与靶点侧面的引物对基因组 DNA 进行分析 (图 1)。500 bp 的 PCR 产物表明, 成功删除基因编辑产生的目标基因组 dna, 而控制细胞不应该产生一个带, 由于大的基因组 dna 的大小。
一旦 gRNAs 的功效在细胞培养中得到证实, 它们就可以被包装成 rAAVrh. 74 或其他血清型 (如 AAV6, 8 或 9, 所有显示强健的心脏基因交付) 使用三质粒共同转染到 AAV293 细胞。我们发现没有必要为两个 gRNAs 做两个单独的 rAAV 准备, 相反, 我们混合了两个 gRNA 构造在一个同等的摩尔比, 并产生了一个单一的 rAAV 准备。利用密度梯度离心纯化了 rAAV 病毒粒子, 并通过 SDS 页对纯度进行了分析。高度纯化的 rAAV 制剂将仅产生三个带, 对应于衣壳蛋白 VP1, VP2, VP3, 分别在 SDS 页上, 如图 2所示。
纯化的 rAAVrh 74 病毒微粒通过复古轨道或腹腔注射注入1-3 天的mdx/utrophin+/ 小鼠的新生儿。我们发现这两种方法对 rAAVrh 74-CRISPR 的心脏分娩都很有效。注射小鼠可通过免疫荧光染色 (图 3) 在10周的年龄对肌萎缩蛋白表达进行分析。
图 1: C2C12 细胞 SaCas9-mediated 基因编辑 gRNAs 的验证.代表琼脂糖凝胶电泳显示转 C2C12 提取的基因组 DNA PCR 产物, SaCas9/gRNAs。箭头表示基因编辑所产生的 PCR 产物。Gapdh作为参考。请单击此处查看此图的较大版本.
图 2: 通过 SDS 页分析 rAAVrh 74 粒子。纯化的 rAAVrh 74 病毒微粒运行在 SDS 页显示三条带, 对应于三衣壳蛋白的 AAV, VP1 (87 kDa), VP2 (72 kDa) 和 VP3 (62 kDa), 分别。只有这3条带的存在表明 rAAV 制备的高纯度, 而不污染其他细胞蛋白。请单击此处查看此图的较大版本.
图 3: AAV-SaCas9/gRNAs 治疗后10周, 从mdx/utrophin+/- 小鼠的心脏部分免疫荧光染色.代表免疫荧光图像显示了肌萎缩蛋白 (红色) 和 caveolin-3 (绿色) 在心脏部分的重量, mdx/utrophin+/- 和mdx/utrophin+/- 小鼠治疗 1 x 1012 vgAAV-SaCas9/gRNA 系统。DAPI 被用来标记细胞核 (蓝色)。刻度条: 100 µm.请点击这里查看这个数字的大版本.
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Discussion
在本议定书中, 我们详细介绍了通过 rAAVrh 在产后小鼠体内实现心脏基因编辑的所有必要步骤. 74-介导的 SaCas9 和两 gRNAs 的交付。如前所述, 这种方法可用于恢复营养不良性小鼠肌萎缩蛋白的表达, 如我们的工作27中所描述的, 但它也可以使小鼠心脏相关基因的快速反向遗传学研究, 而不需要冗长的过程传统的挖空方法来生成和繁殖挖空鼠标模型。
为了在靶组织中实现高基因编辑效率, 有几个关键步骤要牢记在心: 1) SaCas9/gRNA 诱导删除靶向基因组 DNA 的功效需要用适当的细胞系进行验证;2) 选择合适的 AAV 血清型, 可以将高水平的基因转导转化为靶组织, 3) 确定基因转移到所需组织的 AAV 载体的最佳传递路径是非常关键的。
在本协议中, 设计的 SaCas9/gRNAs 被打包成 AAVrh. 74, 而不是以前报告的 AAV8 和 AAV9 编辑Dmd基因12,28。AAVrh 74 展约93% 同源到 AAV829 , 并已证明是非致病性和有效的传感骨骼肌后, 独立肢体交付29,30,31。在本议定书中, 我们使用74的眶内和腹腔注射 rh, 以新生小鼠为心脏基因转移。我们发现, rAAVrh 74 的新生儿管理是高效的恢复肌萎缩蛋白表达在30-40% 的心肌细胞在接受高剂量的 rAAVrh. 74 (1 x 1012 )。有趣的是, 我们发现骨骼肌肌萎缩蛋白的表达没有得到有效的抢救。这很可能是由于在静脉注射或腹腔注射时, rh 74 型肌的低骨骼肌取向, 尽管先前的研究表明, rAAVrh 74 能有效传感器鼠和猴骨骼。肌肉29,30,31。此外, 当 rAAVrh 74 被管理成成年小鼠, 我们观察到非常低的效率, 恢复肌萎缩蛋白表达。这将是有趣的, 以确定最低剂量的需要, 以达到最高的肌萎缩蛋白抢救。此外, 其他血清学和分娩方法可以测试和比较, 以实现最佳的心脏基因编辑。
成功删除一个大的基因组 DNA 片段需要同时交付两个 gRNAs。我们发现没有必要作出两个单独的 rAAV 准备提供两个 gRNAs。在本议定书中, 我们简单地将两个 gRNA 质粒混合在转染 rAAV 生产过程中的相等量中, 并发现 rAAV 的联合生产有效地提供了这两种 gRNAs。因此, 这一组合方法是成本和节省劳力, 并建议当同时交付两个 gRNAs 是必需的。
在许多情况下, 当目标基因产品不能获得良好的抗体时, 可能需要用遗传方法分析基因编辑效率。然而, 从技术上来说, 用两个 gRNAs 定位同一位点来准确量化基因编辑效果是很有挑战性的, 因为基因编辑产品包括目标序列删除、目标序列反转和仅有一个目标的小 indels。网站。相反, 将所期望的目标序列删除的效率量化是更有意义和可行的, 因为在我们的案例中, 可以通过实时 RT PCR 来量化包含外显子21-23 的记录。
在本协议中, 我们还描述了 T7E1 分析和计算预测对潜在的非目标活动的应用。为了使检测工作良好, 有必要使用高保真的 DNA 聚合酶。另外, 为负控制实验做准备是一个好主意 (例如, 在没有基因编辑的情况下控制 DNA 产品从细胞/组织中扩增, 以及与测试样本相同的方法) 和一个积极的控制实验 (例如已知的样本特征良好的基因编辑)。然而, 值得注意的是, T7E1 化验的检测限制约为 5%32, 因此, 如果非靶向活性低于 5%, 则 T7E1 测定可能无法检测到。指南-序列33可用于 unbiasedly 分析 SaCas9/gRNA-mediated 基因编辑的非目标活动。从 T7E1 检测、计算预测和/或引导序列方法确定的离靶点可以进一步量化 indel 频率后, 在体内基因编辑的高通量测序。
结合起来, 我们提供了一个优化的心脏基因编辑方法使用 rAAVrh. 74。这一既定的协议可以进一步测试治疗应用和逆向遗传学研究。
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Disclosures
不存在利益冲突。
Acknowledgments
右侧得到美国国立卫生研究院 (R01HL116546 和 R01 AR064241) 的支持。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Alexa Fluor 555 goat anti-rabbit IgG | Thermo Fisher Scientific | A-21428 | |
| Benzonase Nuclease | Sigma-Aldrich | E1014 | |
| Bio Safety Cabinets | Thermo Fisher Scientific | 1347 | 1300 Series A2 Class II, Type A2 |
| BsaI | New England BioLabs Inc | RO535S | |
| Competent cells | Agilent Technologies | 200314 | |
| Cell culture dishes, 150mm | Nest Scientific USA | 715001 | |
| Cryostat | Leica Biosystems | Leica CM3050S | |
| DMEM | Thermo Fisher Scientific | MT10017CV | Corning cellgro |
| Dystrophin antibody | Spring Bioscience | E2660 | |
| Fast-Ion Midi Plasmdi Kits | IBI Scientific | IB47111 | |
| FBS | Thermo Fisher Scientific | 26-140-079 | |
| Filter Unit, 0.45μm | Thermo Fisher Scientific | 166-0045 | |
| GoTaq Master Mixes | Promega | M7122 | |
| High-speed plasmid mini kit | IBI Scientific | IB47102 | |
| Horse serum | Abcam | ab139501 | |
| Isotemp 2239 Water Bath | Thermo Fisher Scientific | 15-460-11Q | |
| Isotemp Heat Block | Thermo Fisher Scientific | 11-718 | |
| Inverted confocal microscope | Carl Zeiss Microscopy, LLC | LSM 780 | |
| LightCycler 480 instrument | Roche | 5015243001 | LightCycler 480 Instrument II |
| Large Capacity Centrifuge | Thermo Fisher Scientific | 46-910 | Thermo Scientific Sorvall RC 6 Plus |
| Microcentrifuge | Thermo Fisher Scientific | 75002445 | Sorvall Legend Micro 21R |
| Nanodrop spectrophotometers | Thermo Scientific | ND2000CLAPTOP | NanoDrop™ 2000/2000c |
| Oligos for i20-F | Integrated DNA Technologies | CACCgGGCGT TGAAATTCTCATTAC |
|
| Oligos for i20-R | Integrated DNA Technologies | AAAC GTAATGAGAATTTCAACGCCc; | |
| Oligos for i23-F | Integrated DNA Technologies | CACCgCACCGATGAGAGGG AAAGGTC |
|
| Oligos for i23-R | Integrated DNA Technologies | GACCTTTCCCTCTCATCGGTGc | |
| Oligos | Integrated DNA Technologies | ||
| OptiPrep Density Gradient Medium | Sigma-Aldrich | D1556-250ML | |
| OptiMEM | Thermo Fisher Scientific | 31985070 | |
| PEG8000 | Sigma-Aldrich | 89510-1kg-F | |
| Polyethylenimine | Polysciences | 23966 | |
| Proteinase K | Sigma-Aldrich | P2308 | |
| Quick-Seal centrifuge tube | Beckman Coulter Inc | 342414 | |
| QIAquick Gel Extraction kit | Qiagen | 28704 | |
| Radiant SYBR Green Hi-ROX qPCR Kits | Alkali Scientific | QS2005 | |
| RevertAid RT Reverse Transcription Kit | Thermo Fisher Scientific | K1691 | |
| Rotor | Beckman Coulter Inc | 337922 | Type 70Ti |
| T4 DNA ligase | New England BioLabs Inc | M0202S | |
| Thermal Cycler | Bio-rad | 1861096 | |
| TRIzol Reagent | Thermo Fisher Scientific | 15596026 | |
| Ultracentrifuge | Beckman Coulter Inc | 8043-30-1192 | Optima le-80k |
| Ultra centrifugal filter unit | MilliporeSigma | UFC510096 | |
| VECTASHIELD Mounting Medium with DAPI | Vector Laboratories, Inc | H-1200 |
References
- Makarova, K. S., Koonin, E. V. Annotation and Classification of CRISPR-Cas Systems. Methods Mol Biol. 1311, 47-75 (2015).
- Zetsche, B., et al. Cpf1 is a single RNA-guided endonuclease of a class 2 CRISPR-Cas system. Cell. 163, 759-771 (2015).
- Cong, L., et al. Multiplex genome engineering using CRISPR/Cas systems. Science. 339, 819-823 (2013).
- Mali, P., et al. RNA-guided human genome engineering via Cas9. Science. 339, 823-826 (2013).
- Lieber, M. R. The mechanism of double-strand DNA break repair by the nonhomologous DNA end-joining pathway. Annual review of biochemistry. 79, 181-211 (2010).
- Ran, F. A., et al. Genome engineering using the CRISPR-Cas9 system. Nature protocols. 8, 2281-2308 (2013).
- Zhang, X., Wang, J., Cheng, Q., Zheng, X., Zhao, G. Multiplex gene regulation by CRISPR-ddCpf1. Cell discovery. 3, 17018 (2017).
- Zhang, X. H., Tee, L. Y., Wang, X. G., Huang, Q. S., Yang, S. H. Off-target Effects in CRISPR/Cas9-mediated Genome Engineering. Molecular therapy. Nucleic acids. 4, e264 (2015).
- Xu, L., et al. CRISPR-mediated genome editing restores dystrophin expression and function in mdx mice. Mol Ther. 24, 564-569 (2015).
- Long, C., et al. Postnatal genome editing partially restores dystrophin expression in a mouse model of muscular dystrophy. Science. 351, 400-403 (2016).
- Long, C. Z., et al. Prevention of muscular dystrophy in mice by CRISPR/Cas9-mediated editing of germline DNA. Science. 345, 1184-1188 (2014).
- Nelson, C. E., et al. In vivo genome editing improves muscle function in a mouse model of Duchenne muscular dystrophy. Science. 351, 403-407 (2016).
- Ousterout, D. G. K., Thakore, A. M., Majoros, P. I., Reddy, T. E. W. H., Gersbach, C. A. Multiplex CRISPR/Cas9-based genome editing for correction of dystrophin mutations that cause Duchenne muscular dystrophy. Nat Commun. 6, 6244 (2015).
- Tabebordbar, M., et al. In vivo gene editing in dystrophic mouse muscle and muscle stem cells. Science. 351, 407-411 (2016).
- Bengtsson, N. E., et al. Muscle-specific CRISPR/Cas9 dystrophin gene editing ameliorates pathophysiology in a mouse model for Duchenne muscular dystrophy. Nat Commun. 8, 14454 (2017).
- Hoffman, E. P., Brown, R. H., Kunkel, L. M. Dystrophin: the protein product of the Duchenne muscular dystrophy locus. Cell. 51, 919-928 (1987).
- Nowak, K. J., Davies, K. E. Duchenne muscular dystrophy and dystrophin: pathogenesis and opportunities for treatment. EMBO reports. 5, 872-876 (2004).
- Mendell, J. R., et al. Evidence-based path to newborn screening for Duchenne muscular dystrophy. Annals of neurology. 71, 304-313 (2012).
- Mendell, J. R., Lloyd-Puryear, M. Report of MDA muscle disease symposium on newborn screening for Duchenne muscular dystrophy. Muscle Nerve. 48, 21-26 (2013).
- Spurney, C. F. Cardiomyopathy of Duchenne muscular dystrophy: current understanding and future directions. Muscle Nerve. 44, 8-19 (2011).
- Moriuchi, T., Kagawa, N., Mukoyama, M., Hizawa, K. Autopsy analyses of the muscular dystrophies. Tokushima J Exp Med. 40, 83-93 (1993).
- McNally, E. M. New approaches in the therapy of cardiomyopathy in muscular dystrophy. Annual review of medicine. 58, 75-88 (2007).
- Baker, D. E. Approvals, Submission, and Important Labeling Changes for US Marketed Pharmaceuticals. Hosp Pharm. 52, 306-307 (2013).
- Baker, D. E. Eteplirsen. Hosp Pharm. 52, 302-305 (2017).
- Sicinski, P., et al. The molecular basis of muscular dystrophy in the mdx mouse: a point mutation. Science. 244, 1578-1580 (1989).
- Xu, L., et al. CRISPR-mediated Genome Editing Restores Dystrophin Expression and Function in mdx Mice. Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy. 24, 564-569 (2016).
- El Refaey, M., et al. In Vivo Genome Editing Restores Dystrophin Expression and Cardiac Function in Dystrophic Mice. Circ Res. 121, 923-929 (2017).
- Tabebordbar, M., et al. In vivo gene editing in dystrophic mouse muscle and muscle stem cells. Science. 351, 407-411 (2016).
- Pozsgai, E. R., Griffin, D. A., Heller, K. N., Mendell, J. R., Rodino-Klapac, L. R. beta-Sarcoglycan gene transfer decreases fibrosis and restores force in LGMD2E mice. Gene therapy. 23, 57-66 (2016).
- Chicoine, L. G., et al. Plasmapheresis eliminates the negative impact of AAV antibodies on microdystrophin gene expression following vascular delivery. Mol Ther. 22, 338-347 (2014).
- Chicoine, L. G., et al. Vascular delivery of rAAVrh74.MCK.GALGT2 to the gastrocnemius muscle of the rhesus macaque stimulates the expression of dystrophin and laminin alpha2 surrogates. Mol Ther. 22, 713-724 (2014).
- Vouillot, L., Thelie, A., Pollet, N. Comparison of T7E1 and surveyor mismatch cleavage assays to detect mutations triggered by engineered nucleases. G3. 5, 407-415 (2015).
- Tsai, S. Q., et al. GUIDE-seq enables genome-wide profiling of off-target cleavage by CRISPR-Cas nucleases. Nat Biotechnol. 33, 187-197 (2015).
