Method Article

المتوازية الوراثية مع نيون البروتينات للتطبيقات المضاعفة

DOI:

10.3791/52452

⸱

April 14th, 2015

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biology, San Diego State University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

منذ اكتشاف جين البروتين الفلوري الأخضر ، أثرت بروتينات الفلورسنت على بيولوجيا الخلية الجزيئية. يصف هذا البروتوكول كيفية استخدام التعبير عن البروتينات الفلورية المتميزة من خلال الهندسة الوراثية للترميز الشريطي للخلايا الفردية. يتيح الإجراء تتبع مجموعات سكانية مميزة في خليط خلوي ، وهو مثالي للتطبيقات متعددة الإرسال.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أحدثت البروتينات الفلورية والأصباغ الفلورية والفلوروفورات بشكل عام ثورة في مجال بيولوجيا الخلية الجزيئية. على وجه الخصوص ، مكن اكتشاف البروتينات الفلورية وجيناتها من هندسة اندماج البروتين من أجل التوطين ، أو تحليل تنشيط النسخ وترجمة البروتينات ذات الأهمية ، أو التتبع العام للخلايا الفردية ومجموعات الخلايا. سمح استخدام جينات البروتين الفلوري جنبا إلى جنب مع تقنية الفيروسات القهقرية بالتعبير عن هذه البروتينات في خلايا الثدييات بطريقة مستقرة وموثوقة. يظهر هنا كيف يمكن للمرء استخدام هذه الجينات لإعطاء الخلايا داخل مجموعة من الخلايا بصمتها الحيوية الخاصة. نظرا لأن التوقيع الحيوي يتم تحقيقه باستخدام تقنية الفيروسات القهقرية ، يتم ترميز الخلايا "إلى أجل غير مسمى". على هذا النحو ، يمكن تتبعها بشكل فردي داخل مزيج من الخلايا المشفرة واستخدامها في تطبيقات بيولوجية أكثر تعقيدا. يعد تتبع المجموعات السكانية المتميزة في خليط من الخلايا مثاليا للتطبيقات المتعددة مثل اكتشاف الأدوية ضد العديد من الأهداف أو ملف تعريف التنشيط للمروجين المختلفين. يصف البروتوكول كيفية تطوير وتضخيم خلايا الثدييات المشفرة بأناقة باستخدام علامات فلورية وراثية مميزة ، وكيفية استخدام عدة علامات في وقت واحد أو علامة واحدة بكثافة مختلفة. أخيرا ، يصف البروتوكول كيف يمكن استخدام الخلايا بشكل أكبر مع المقايسات القائمة على الخلايا لزيادة قوة التحليل من خلال تعدد الإرسال.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تقنيات مثل التحليل الطيفي مضان، مضان المجهر والتدفق الخلوي، وكلها تعتمد على مضان، خاصية استغلال على نطاق واسع في التطبيقات الكيميائية الحيوية، الطب الحيوي، والكيميائية. مضان، سواء جوهري أو من خلال وضع العلامات تم استغلاله، لتحليل البروتين أنماط التعبير وملامح، ومصير الخلية، وتفاعلات البروتين والوظائف البيولوجية 1-9، ومن خلال مضان / فورستر نقل الطاقة الرنين للكشف عن التفاعلات جزيء حيوي والتغيرات متعلق بتكوين 10-13. منذ عزل Aequorea فيكتوريا الأخضر الفلورسنت البروتين (GFP) 14، واكتشاف طبيعيا البروتينات الفلورية إضافية من الكائنات المجوفة الأخرى، وخاصة الشعاب المرجانية، ازداد إلى حد كبير عدد من البروتينات الفلورية القائمة مع تمييزها أطياف الإثارة / الانبعاثات. هذه، جنبا إلى جنب مع إدخال طفرات في جيناتها 15-19، هفه عن المزيد من توسيع الاحتمالات، والحصول على لوحة الحقيقي للالبروتينات الفلورية المتاحة للعلماء التي تستغل المجهر، التدفق الخلوي والتكنولوجيات القائمة مضان أخرى لأبحاثهم.

في موازاة ذلك، على الرغم من أن بشكل مستقل، وتطوير التكنولوجيا فيروسات قد سهلت بشكل كبير في التعبير مستقر المعلومات الجينية خارج الرحم في خلايا الثدييات 20-23. وبالتالي، ليس من المستغرب أن هذه التقنية قد استخدمت لنقل جينات البروتينات الفلورية إلى عدد واسع من أنواع والأنسجة 24-28 الخلية أو لإنتاج حيوانات معدلة وراثيا 29-31. بعد طبيعة الفيروسات القهقرية، هو عرض المعلومات الجينية للبروتين فلوري خارج الرحم داخل جينوم الخلية 32 و الخلية يصبح الفلورسنت `لever'. وقد سمح هذا العقار تتبع مصير الخلية، أو من خلية واحدة ضمن مجموعة من السكان من الخلايا. الخلية الآن الفلورسنت ديها بالتالي أكيأحمر biosignature الخاصة بها ويمكن تعريفها بأنها barcoded. في biosignature فريدة تحدد من الخلايا الأخرى، والأهم من ذلك، تميز من خلايا التلاعب بها وراثيا في التعبير عن البروتينات الفلورية مختلفة مع تمييزها أطياف الامتصاص / الانبعاثات. التطبيقات البيولوجية مثل تتبع عوامل إعادة برمجة نحو تعدد القدرات 33، وتحليل العوامل النووية الدقيقة لاستجلاء توطين نويي 34، وبناء البلازميدات مراسل الفلورسنت للدراسات النسخي 35 أو وضع العلامات الوراثية من الخلايا العصبية لدراسة هندسة الشبكات العصبية 36 ، هي مجرد أربعة أمثلة على العديد من التي استغلت مختلفة جينات بروتين فلوري لنفس الإعداد التجريبية.

التدفق الخلوي وقد استخدمت على نطاق واسع لتحليل العمليات الحيوية على مستوى الخلية واحد، مثل التعبير الجيني، دورة الخلية، موت الخلايا المبرمج، ويشير من خلال فسفوريلأوجه 37-43. والتعبير مستقر للجينات بروتين فلوري في خلايا الثدييات وزيادة تعزيز فائدة التدفق الخلوي للخلية تحليل 38،44 ويجند مستقبلات التفاعلات 45. وقد سمحت تعزيز قدرات التدفق الخلوي لتصبح المنهجية المستخدمة على نطاق واسع للالإنتاجية العالية وارتفاع محتوى فحص 46. على الرغم من العدد توسعت الآن لالفلورية والروبوتات التقنيات التي يمكن لنظم قارئ لوحة الزوجين، والتصوير والتدفق الخلوي، يبدو أن هناك نقص في التصميم التجريبي التي يمكن استغلالها وتناسب هذه القدرات التكنولوجية المحسنة.

وهناك حاجة بشكل كبير المنهجيات المعتمدة على الخلايا سريعة وموثوقة وبسيطة وقوية لتطبيقات المضاعفة التي تزيد من تعزيز القدرة الإنتاجية العالية. وهذا ينطبق بشكل خاص في مجال اكتشاف الأدوية حيث المقايسات خلية مقرها الهندسة في شكل المضاعفة يمكن أن تعزز قوة عالية الإنتاجية فحص 39،47-50 . مضاعفة، لأنها تسمح تحليلات متزامنة في عينة واحدة، مما يعزز قدرات عالية الإنتاجية 51-54. المتوازية الوراثية الفلورسنت يسمح ليس فقط لمضاعفة أنيقة، ولكن أيضا، هندسة مرة واحدة، تلتف على ضرورة بروتوكولات تستغرق وقتا طويلا، ويقلل من تكاليف ترافق مع الأجسام المضادة، والخرز والبقع 39،52،55، ويمكن أن تقلل من عدد من الشاشات العالية المطلوبة ل تطبيقات الإنتاجية. لقد وصف مؤخرا كيف أن التكنولوجيا فيروسات يمكن أن تعزز من خلال مضاعفة المتوازية الوراثية الفلورسنت لتطبيقات البيولوجية، بالإعراب عن مقايسة وضعت سابقا لمراقبة HIV-1 نشاط الأنزيم البروتيني 56،57 مع مختلف المتغيرات السائدة سريريا 58. وأوضح المنهجية بطريقة أكثر وصفية مع التركيز على كيفية اختيار وتضخيم الخلايا barcoded الفلورسنت وراثيا وكيفية إنتاج ألواح من السكان نسيلي التعبير عن البروتينات الفلورية متميزة و / أو كثافه مضان مختلفةالمنشأ. لوحات من السكان الخلية تمييزها على أساس خصائصها الفلورية تعزيز قدرات المضاعفة، والتي يمكن استغلالها مزيد بالاشتراك مع المقايسات خلية القاعدة التي تتناول المسائل البيولوجية المختلفة. يصف بروتوكول أيضا كيفية مهندس لجنة من خلايا barcoded تحمل واحدة من المقايسات خلية القاعدة التي سبق وضعها في المختبر، كما سبيل المثال 59. وبالتالي لا يقصد هذا البروتوكول لإظهار فيروسات تكنولوجيا راسخة / lentiviral لنقل الجيني، قيمة البروتينات الفلورية أو تطبيقات التدفق الخلوي 60،48 بل لإظهار قوة تعزيز الجمع بين ثلاثة لتطبيقات المضاعفة.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. إعداد خلايا الثدييات وإنتاج الفيروسية وتنبيغ لالمتوازية الوراثية

  1. لوحة 2.5 × 10 6 الخلايا الملتصقة في 10 سم لوحة (أو حوالي 50-60٪ confluency) يوم واحد قبل ترنسفكأيشن في Dulbecco لتعديل النسر المتوسط ​​(DMEM) مع 10٪ مصل العجل الجنين (FCS). للفيروسات الرجعية استخدام الإنتاج التعبئة والتغليف خلية خط لاختيار مثل فينيكس-GP (هدية عينية من غاري نولان، جامعة ستانفورد).
    ملاحظة: خط الخلية التعبئة والتغليف يعبر عن مستقر الكمامة وبول البروتينات لتشكيل الجسيمات فيروسات في العابرة. جعل خلايا المؤكد صحية والالتزام بها لوحة في أحادي الطبقة، قبل ترنسفكأيشن.
  2. بعد 24 ساعة، وإعداد خليط ترنسفكأيشن الحمض النووي.
    1. إلى 125 ميكرولتر من المصل خالية DMEM إضافة 3 ميكروغرام إلتهاب الفم التقرحي الفيروسات مغلف بروتين سكري ناقلات (PCI-VSVG) و 3 ميكروغرام من ناقلات نقل تحمل الجين ببروتين من الفائدة. خلط وإضافة 15 ميكرولتر من polyethylimine (2 ملغ / مل).
    2. احتضان الخليط في درجة حرارة الغرفة لمدة 15 دقيقة، ويضاف إلى خلايا إسقاط الحكيم.
      ملاحظة: يضاف Polyethylimine إلى خليط متجانس DNA كما كاشف ترنسفكأيشن لتشكيل polyplexes. من أجل الحصول على جسيمات فيروسية مختلفة تحمل علامات البروتين الفلورسنت، وتنفيذ كل ترنسفكأيشن بشكل مستقل مع علامة الاختيار. تذكر أن نقل ناقلات فيروسات حوالي 7 كيلو بايت في الطول ولا يمكن تعبئتها اذا فوق 10 كيلو بايت.
  3. احتضان لوحات عند 37 درجة مئوية. من أجل زيادة الفيروسية لوحات مكان الإنتاج في 30 ° C أو 32 ° C بدلا من ذلك.
    ملاحظة: 24 وسائل الإعلام ترنسفكأيشن آخر ساعة يمكن استبدال مع 7 مل من وسائل الإعلام الجديدة، وعلى الرغم من أن هذا قد يحسن صحة الخلايا قد خفض الحمل الفيروسي في طاف.
  4. 48 ساعة بعد ترنسفكأيشن جمع الجسيمات الفيروسية التي تحتوي على طاف وفلتر مع فلتر 0.45 ميكرومتر تترافلوروإيثيلين. استخدام جمعت حديثا طاف الفيروسي لالتنبيغ. أوراسكوم تليكوم القابضةerwise حفاظ طاف في aliquots في -80 ° C وتجنب تجميد أذاب. تذكر أن عيار الفيروسية ستنخفض على الأرجح تصل إلى 50٪ مع كل دورة تجميد لاذابة.
  5. لوحة خط خلية من اختيار 24 ساعة قبل تنبيغ إذا تمسكا، أو مباشرة قبل التنبيغ إذا غير ملتصقة. البذور 2.0 × 10 5-3،0 × 10 5 الخلايا الملتصقة (هنا هوه 7.5.1 وHEK 293T) أو 5.0 × 10 5 ل 1 × 10 6 خلايا غير ملتصقة (هنا SupT1) لكل بئر في لوحة 6 جيدا.
    ملاحظة: تأكد من معايرة عدد الخلايا إلى أن المصنف قبل التنبيغ، وخاصة جدا لخلايا ملتصقة، لذلك خلايا على تحقيق confluency من حوالي 60٪ في وقت التنبيغ.
  6. إضافة 5 ميكروغرام / مل Polybrene (hexadimethrene بروميد) إلى خلايا المصنف ثم قم بإضافة جمعها سابقا طاف الفيروسي للحصول على حوالي 20-40٪ العدوى (هنا 2 مل).
    ملاحظة: وزارة الداخلية أو نسبة الإصابة هي في معظمها تعسفية، والفرز سوف تسمح لتضخيم أي subpopulatأيون من الخلايا. ومن الواضح أن ارتفاع معدل الإصابة يخفف ويسرع عملية التضخيم.
  7. تنبيغ الخلايا بواسطة الطرد المركزي في شنقا دلو الدوار في 1،500 x ج لمدة 120 دقيقة في 32 ° C. الخلايا resuspend غير ملتصقة مع وسائل الإعلام الجديدة قبل الحضانة. لخلايا ملتصقة، مع استبدال الطازجة وسائل الإعلام 24 ساعة بعد تنبيغ.
    ملاحظة: من المستحسن أن يختم لوحات قبل الطرد المركزي مع parafilm لتجنب امتداد. لزيادة التنوع خلية barcoded وراثيا، تنبيغ الخلايا مع الجسيمات الفيروسية تحمل البروتينات الفلورية مختلفة (تم الحصول عليها من الخطوة 1.4). عند اختيار علامات الفلورسنت، تأكد من أنها متوافقة مع أجهزة القياس وكانت هناك معلمات الفلورسنت مميزة.

2. اختيار والتضخيم من خلايا Barcoded وراثيا

  1. تحليل خلايا الثدييات transduced التدفق الخلوي لا يقل عن 72 ساعة بعد تنبيغ ل quantitate نسبة مئوية من التنبيغ. استخدام خط خلية غير transduced مقارنة عن السيطرة السلبية.
    ملاحظة: كما سيتم استخدام الفرز لتنقية السكان الخلية barcoded الفردي، نسبة مئوية عالية من التنبيغ الأولي، في حين ليس من الضروري، يجب تسريع عملية التضخيم.
  2. الاستفادة من خلية فارز الاختيار للحصول على الخلايا التي تعبر عن البروتين من الفائدة.
    1. لهذا الغرض، وضمان يتم تعيين البوابات بشكل صحيح في القنوات الصحيحة.
      1. للقيام بذلك استخدام نفس خط الخلية السذاجة كما المراقبة السلبية وتعيين المعلمة / قناة الجهد حتى يتسنى للسكان السلبي هو أقل قيمة 10 3 على كل محور الفلورسنت. تحديد النابضة لمضان إيجابي عن الأحداث التي تظهر فوق ذلك من السيطرة السلبية لكل قناة الفلورسنت.
    2. كن على علم بأن كل صك قد تختلف وينبغي تعديل الجهد الصحيح لتحديد النابضة وفقا لذلك، مما يجعل الضوابط الإيجابية والسلبية حتمية في كل إكسبالإعداد erimental.
      1. للكشف عن مضان في هذا الإعداد التجريبية استخدام قناة FITC (530/30 تمريرة الفرقة فلتر شرع من قبل 502 مرشح تمرير طويل) لEGFP، وقناة PE (585/42 تمريرة الفرقة فلتر شرع من قبل مرشح 556 تمريرة طويلة) لTD الطماطم ، وقناة APC (660/20 الفرقة تمرير مرشح) للE2 قرمزي.
        ملاحظة: ليزر 488 نانومتر يثير EGFP والدفتيريا الطماطم بينما هو متحمس E2 قرمزي بواسطة الليزر 633 نانومتر.
  3. النوع إلى 15 مل أنابيب مخروطية مع 1 مل من 100٪ FCS.
    ملاحظة: إن عملية فرز السكان الخلية الفلورسنت ليست إلزامية كما يمكن للمرء أن الانتقال مباشرة مع هذا النوع من الحيوانات المستنسخة الفردية (انظر أدناه). فرز السكان مشددة على أساس مضان المختار يضمن السكان احتياطية لاختيار المستقبلية من الحيوانات المستنسخة الفردية. نضع في اعتبارنا أن الخلايا الفردية هي في الأوقات الصعبة في النمو في حين يبلغ عدد سكانها كبير من الخلايا يمكن تجميد بسهولة، ومن ثم إذابة وتضخيمها في مرحلة لاحقة.
  4. سفي أسفل السكان فرزها في شنقا دلو الدوار الطرد المركزي في 524 غرام عند 32 درجة مئوية لمدة 5 دقائق لتكوير الخلايا. اعادة تعليق في 1 مل من وسائل الإعلام الجديدة، والخلايا لوحة إعادة بحيث الخلية confluency هو أقل من 60٪ للسماح النمو والانقسام ليومين على الأقل.
    1. على سبيل المثال، لوحة الخلايا الملتصقة عند حوالي 3 × 10 5 الخلايا في 2 مل من وسائل الإعلام لكل بئر في لوحة 6 جيدا و2 × 10 6 الخلايا في 2 مل من وسائل الاعلام في 6 سم لوحة. استخدام DMEM للخلايا ملتصقة وRPMI للخلايا غير ملتصقة (أو أي وسيلة معينة إذا لزم الأمر). وضع خلايا مطلي في حاضنة عند 37 درجة مئوية لعدة أيام للسماح التضخيم.

3. الحصول السكان نسيلي من الخلايا Barcoded وراثيا في شدة مختلفة

  1. الحصول على السكان نسيلي من الخلايا transduced في الأصل (الخطوة 1.7) أو من السكان فرزها (الخطوة 2.3).
    ملاحظة: هذا سيضمن مستوى المساواة أو ما شابه ذلك من الفلورسنت التعبير البروتين بين كل خليةالصورة ضمن السكان (عدد سكانها ضيق مع CV صغيرة في متوسط ​​كثافة مضان تصل إلى 40٪).
    1. لهذا الغرض، خلايا مفردة النوع في لوحات 96-جيدا مع وحدة ترسب الخلايا الآلي (ACDU). وضع بوابات للفرز وفقا لسكان الفائدة. يتم تعيين ضمان البوابات على نطاق وسجل واحد على الأقل بصرف النظر الحصول على السكان تمييزها عند اختيار الخلايا في شدة الفلورسنت مختلفة. لهذا الإجراء هو موضح هنا، استخدم نفس التدفق الخلوي التجريبية التي أنشئت باعتبارها واحدة هو موضح في الخطوة 2.2.
  2. تضخيم الحيوانات المستنسخة الفردية في حاضنة عند 37 درجة مئوية لمدة 2 أسابيع على الأقل. من خلال عملية التضخيم تحليل الخلايا تحت المجهر للتأكد من أن معدلات النمو السكاني تنشأ من خلايا فردية وليس من أكثر من واحد.
    ملاحظة: تذكر أن فارز سيضع خلية واحدة لكل بئر في المتوسط، وعلى الرغم من بعض الآبار قد لا يكون أي خلية في كل شيء، وبعضها الآخر قد يكون أكثر من واحد.
    1. لضمان أن بوينشأ pulation من خلية واحدة فقط، أن يكون لطيف للغاية مع لوحة وأبدا تخل الآبار من قبل pipetting. مراقبة لوحة، وكذلك من قبل بشكل جيد، وتحت المجهر.
      ملاحظة: في حين أن الخلايا الفردية قد يكون من الصعب في بعض الأحيان لتحديد وبمجرد أن تبدأ تقسيم أنها ستكون التعرف عليها بسهولة.
    2. كن على علم بأن أغلب الأحيان الخلايا أجمة "على طول الحواف. تجاهل تلك الآبار حيث يمكن ملاحظة السكان نسيلي متعددة والحفاظ على تلك التي لها السكان احدة مشددة.
      ملاحظة: من المستحسن أن نقل تلك في لوحات أكبر لتضخيم.
  3. شاشة السكان نسيلي المفترض من قبل تحليلها من قبل التدفق الخلوي. مقارنتها إلى السيطرة السلبية باستخدام نفس التدفق الخلوي الإعداد التجريبية.
    1. تحليل سوى نسبة من العينة والحفاظ على ما تبقى كما النسخ الاحتياطي. اختر السكان الأكثر منفصل واضح على أساس متوسط ​​الشدة وضيق من السكان. تضخيم لهم حسب الحاجة أو تجميد أسهم فيتجميد وسائل الإعلام مع 20٪ الجلسرين في -80 ° C لفترات قصيرة من الوقت أو النيتروجين السائل لفترة أطول.
      ملاحظة: تذكر أن عدد السكان نسيلي "الحقيقي" ينبغي أن يكون لها نمط مضان ضيق جدا.

4. ضمان قدرات الإرسال المتعدد للإنتاجية عالية الفحص (HTS)

  1. الجمع بين أكبر عدد ممكن من السكان نسيلي متميزة حسب الحاجة التي يمكن مواصلة الاستفادة في شكل المضاعفة. اختيار الحيوانات المستنسخة مع تمييزها امتصاص / أطياف الانبعاث و / أو شدة مختلفة. إذا تم استخدام شكل لوحة 96 بئرا، الذي هو مناسبة لHTS، البذور 50،000 الخلايا في 200 ميكرولتر لكل بئر.
    ملاحظة: نضع في اعتبارنا أن عدد الخلايا هو مجرد تقدير، ويمكن تغيير على أساس الخلية من نوع وسواء كانت ملتصقة أو لا.
  2. تحليل العينة باستخدام التدفق الخلوي للتأكد من أن كل واحد من خطوط الخلايا الفلورسنت أنشئت مستقلة يمكن تمييزها عن بعضها البعض. قبل التحليل إعداد سلبيوالضوابط لون واحد لضبط المعلمات والقيم التعويض.
    ملاحظة: إعداد المعلمات للتمييز بوضوح المختلطة السكان تمكنهم إلى مزيد من الاستفادة في شكل المضاعفة.

5. التكيف مع خطوط الخلايا Barcoded وراثيا لتطبيق البيولوجية للاختيار

  1. تنبيغ إنشاء خطوط الخلايا barcoded وراثيا مع الجسيمات الفيروسية التي تحتوي على عناصر الفحص الاختيار، كما هو موضح هنا في Stolp وآخرون. 2013 59. تذكر أن فحص الاختيار ينبغي أن يحتل قناة الفلورسنت إضافية ومميزة، وبالتالي يجب ان يكون لتحويلها إلى خط الخلية barcoded المناسب.
    ملاحظة: كل خط خلية barcoded يمكن أن تتحمل مقايسة مختلف.
  2. خلايا barcoded نوع الفلورسنت وراثيا لتلك التي تحتوي على عناصر الفحص.
    يمكن هندستها عناصر الفحص بالإضافة إلى علامة أو بروتين فلوري (كما هو الانصهار أو من خلال موقع على دخول الريبوسوم الداخلية) و ملاحظة:أو الكشف مباشرة من خلال النشاف الغربي، وتدفق الخلوي أو المجهري. النظام المستخدمة في هذا البروتوكول يعتمد على HA التعبير سطح حاتمة وحده، أو مع إضافي التعبير FLAG حاتمة.
    1. وصمة عار على السكان نسيلي تحتوي على مقايسة مع الأجسام المضادة المترابطة HA وAPC-fluorescently. ثم تحليل السكان نسيلي مع مكافحة FLAG وFITC مترافق تلوين الأجسام المضادة.
    2. لتتبع إعادة فحص وتحليل أو "فك" السكان في القناة المناسبة حيث متميزة خطوط الخلايا barcoded وراثيا يمكن تمييزها. هنا، فك طبيعة الركيزة عن طريق تحليل في القناة PE لTD كشف الطماطم.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

مضاعفة الفلورسنت barcoded وراثيا الخلايا لأغراض التطبيقات البيولوجية يمكن أن يتحقق إلا مرة واحدة وقد ولدت السكان نسيلي الفردية. مضاعفة هو الأكثر فعالية عندما السكان barcoded لها خصائص متميزة الفلورسنت واضحة مع الحد الأدنى من التداخل الطيفي. على سبيل المثال هو موضح في الشكل 1 مع السكان نسيلي خلايا الثدييات SupT1 يوضح أن الخلايا barcoded مع mCherry وcyano البروتين الفلوري (CFP) يمكن تحليلها بسهولة في وقت واحد دون أن تفقد خصائصها الفلورسنت الفردية. وبالتالي هذه المصف...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا تم الجمع بين اثنين من إجراءات راسخة؛ الهندسة الوراثية من خلال التكنولوجيا فيروسات والكشف عن البروتينات الفلورية باستخدام التدفق الخلوي. الفلورسنت المتوازية الوراثية القائم على البروتين لإنتاج خطوط الخلايا الفريدة توفر وسيلة قوية وبسيطة لتطبيقات المضاعفة. توليد خلايا barcoded المهندسة وراثيا من خلال التكنولوجيا فيروسات الرجعية، في البداية عملية طويلة، ولكن يسمح احد للحصول على، عند إنشائه، مصدر موثوق ومستقر من المواد الخلية. طبيعة هذه التكنولوجيا تنتج باستمرار خطوط الخلايا المعد...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ونود أن نشكر الدكتور غاري نولان من جامعة ستانفورد لتوفير خط الخلية التعبئة والتغليف فينيكس GP لإنتاج جزيئات فيروس. نشكر الدكتور روجر تسين في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو لتوفير TD الطماطم. كما نود أن نشكر مرفق سان دييغو جامعة ولاية التدفق الخلوي الأساسية لخدمتهم والمساعدة.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
10 مل محاقنBD309604تستخدم لتصفية الفيروس
0.45 & micro; مرشح م ploytetrafluoroethylenePall Corporation4219المستخدم لتصفية الفيروس
DMEM (وسط النسر المعدل من Dulbecco)وسائط نمو الخلايا Corning45000-304لخلايا HEK 293T
PEI (Polyethylenimine)poly23966-2تركيز 2 مجم / مل يستخدم
جهاز طرد مركزي دلو معلق (مبرد)Eppendorf5805 000.017يستخدم ل عدوى الدوران
PBS (محلول ملحي مخزن بالفوسفات)Corning21-040-CVيستخدم لغسل الخلايا
البوليبرين (بروميد سداديميثرين)سيجما ألدريتش107689يستخدم لزيادة كفاءة العدوى الفيروسية. تستخدم في 5 & ميكرو; تركيز جم / مل.
FACSAriaBD Biosciencesالمستخدمة لفرز مجموعات الخلايا أداة
FACSCantoBD Biosciencesالمستخدمة لتحليل الخلايا
هدية Phoenix-GPGary Nolanالمستخدمة لإنتاج جزيئات الفيروسات القهقرية
مصل عجل الجنينMediatechMT35015CV تستخدم لنمو الخلايا وفرز
خلايا SupT1ATCCCRL-1942الخلايا الليمفاوية التائية البشرية
خلايا HEK 293Tخلايا ATCCCRL-11268الكلى الجنينية البشرية التي تحتوي أيضا على وسائط نمو الخلايا SV40 الكبيرة T
T RPMI 1640Corning10-040-CVلخلايا SupT1
Sciences أداة من خط خلايا خلايا

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Chalfie, M., Tu, Y., Euskirchen, G., Ward, W. W., Prasher, D. C. Green fluorescent protein as a marker for gene expression.Science. 263 (5148), 802-805 (1994).
  2. Misteli, T., Caceres, J. F., Spector, D. L. The dynamics of a pre-mRNA splicing factor in living cells. Nature. 387 (6632), 523-527 (1997).
  3. Godwin, A. R., Stadler, H. S., Nakamura, K., Capecchi, M. R. Detection of targeted GFP-Hox gene fusions during mouse embryogenesis. Proc Natl Acad Sci U S A. 95 (22), 13042-13047 (1998).
  4. Irish, J. M., et al. Single cell profiling of potentiated phospho-protein networks in cancer cells. Cell. 118 (2), 217-228 (2004).
  5. Natarajan, L., Jackson, B. M., Szyleyko, E., Eisenmann, D. M. Identification of evolutionarily conserved promoter elements and amino acids required for function of the C. elegans beta-catenin homolog BAR-1. Dev Biol. 272 (2), 536-557 (2004).
  6. Tumbar, T., et al. Defining the epithelial stem cell niche in skin.Science. 303 (5656), 359-363 (2004).
  7. Valencia-Burton, M., et al. Spatiotemporal patterns and transcription kinetics of induced RNA in single bacterial cells.Proc. Natl Acad Sci U S A. 106 (38), 16399-16404 (2009).
  8. Mahmoud, L., et al. Green fluorescent protein reporter system with transcriptional sequence heterogeneity for monitoring the interferon response.J Virol. 85 (18), 9268-9275 (2011).
  9. Saunders, M. J., et al. Fluorogen activating proteins in flow cytometry for the study of surface molecules and receptors.Methods. 57 (3), 308-317 (2012).
  10. Wang, Y. L., Taylor, D. L. Probing the dynamic equilibrium of actin polymerization by fluorescence energy transfer. Cell. 27 (3 Pt 2), 429-436 (1981).
  11. He, L., et al. Flow cytometric measurement of fluorescence (Forster) resonance energy transfer from cyan fluorescent protein to yellow fluorescent protein using single-laser excitation at 458 nm. Cytometry A. 53 (1), 39-54 (2003).
  12. Stephens, D. J., Allan, V. J. Light microscopy techniques for live cell imaging. Science. 300 (5616), 82-86 (2003).
  13. Clayton, A. H., et al. Ligand-induced dimer-tetramer transition during the activation of the cell surface epidermal growth factor receptor-A multidimensional microscopy analysis. J Biol Chem. 280 (34), 30392-30399 (2005).
  14. Prasher, D. C., Eckenrode, V. K., Ward, W. W., Prendergast, F. G., Cormier, M. J. Primary structure of the Aequorea victoria green-fluorescent protein.Gene. 111 (2), 229-233 (1992).
  15. Heim, R., Cubitt, A. B., Tsien, R. Y. Improved green fluorescence. Nature. 373 (6516), 663-664 (1995).
  16. Shaner, N. C., et al. Improved monomeric red, orange and yellow fluorescent proteins derived from Discosoma sp. red fluorescent protein. Nat Biotechnol. 22 (12), 1567-1572 (2004).
  17. Ai, H. W., Shaner, N. C., Cheng, Z., Tsien, R. Y., Campbell, R. E. Exploration of new chromophore structures leads to the identification of improved blue fluorescent proteins.Biochemistry. 46 (20), 5904-5910 (2007).
  18. Mishin, A. S., et al. The first mutant of the Aequorea victoria green fluorescent protein that forms a red chromophore. Biochemistry. 47 (16), 4666-4673 (2008).
  19. Tsien, R. Y. Constructing and exploiting the fluorescent protein paintbox (Nobel Lecture). Angew Chem Int Ed Engl. 48 (31), 5612-5626 (2009).
  20. Naldini, L., et al. In vivo gene delivery and stable transduction of nondividing cells by a lentiviral vector. Science. 272 (5259), 263-267 (1996).
  21. Klages, N., Zufferey, R., Trono, D. A stable system for the high-titer production of multiply attenuated lentiviral vectors. Mol Ther. 2 (2), 170-176 (2000).
  22. Lai, Z., Brady, R. O. Gene transfer into the central nervous system in vivo using a recombinanat lentivirus vector. J Neurosci Res. 67 (3), 363-371 (2002).
  23. Wolkowicz, R., Nolan, G. P., Curran, M. A. Lentiviral vectors for the delivery of DNA into mammalian cells. Methods Mol Biol. 246, 391-411 (2004).
  24. Grignani, F., et al. High-efficiency gene transfer and selection of human hematopoietic progenitor cells with a hybrid EBV/retroviral vector expressing the green fluorescence protein. Cancer Res. 58 (1), 14-19 (1998).
  25. Ramezani, A., Hawley, T. S., Hawley, R. G. Lentiviral vectors for enhanced gene expression in human hematopoietic cells. Mol Ther. 2 (5), 458-469 (2000).
  26. Roddie, P. H., Paterson, T., Turner, M. L. Gene transfer to primary acute myeloid leukaemia blasts and myeloid leukaemia cell lines. Cytokines Cell Mol Ther. 6 (3), 127-134 (2000).
  27. Zhang, X. Y., et al. Lentiviral vectors for sustained transgene expression in human bone marrow-derived stromal cells. Mol Ther. 5 (5 Pt 1), 555-565 (2002).
  28. Rossi, G. R., Mautino, M. R., Morgan, R. A. High-efficiency lentiviral vector-mediated gene transfer into murine macrophages and activated splenic B lymphocytes. Hum Gene Ther. 14 (4), 385-391 (2003).
  29. Hamra, F. K., et al. Production of transgenic rats by lentiviral transduction of male germ-line stem cells.Proc. Natl Acad Sci U S A. 99 (23), 14931-14936 (2002).
  30. Chan, A. W., Chong, K. Y., Martinovich, C., Simerly, C., Schatten, G. Transgenic monkeys produced by retroviral gene transfer into mature oocytes. Science. 291 (5502), 309-3012 (2001).
  31. Linney, E., Hardison, N. L., Lonze, B. E., Lyons, S., DiNapoli, L. Transgene expression in zebrafish: A comparison of retroviral-vector and DNA-injection approaches. Dev Biol. 213 (1), 207-2016 (1999).
  32. Engelman, A., Mizuuchi, K., Craigie, R. HIV-1 DNA integration: mechanism of viral DNA cleavage and DNA strand transfer. Cell. 67 (6), 1211-1221 (1991).
  33. Tiemann, U., et al. Optimal reprogramming factor stoichiometry increases colony numbers and affects molecular characteristics of murine induced pluripotent stem cells. Cytometry A. 79 (6), 426-435 (2011).
  34. Leung, A. K., Lamond, A. I. In vivo analysis of NHPX reveals a novel nucleolar localization pathway involving a transient accumulation in splicing speckles. J Cell Biol. 157 (4), 615-629 (2002).
  35. Malone, C. L., et al. Fluorescent reporters for Staphylococcus aureus. J Microbiol Methods. 77 (3), 251-260 (2009).
  36. Livet, J., et al. Transgenic strategies for combinatorial expression of fluorescent proteins in the nervous system. Nature. 450 (7166), 56-62 (2007).
  37. Krutzik, P. O., Nolan, G. P. Intracellular phospho-protein staining techniques for flow cytometry: monitoring single cell signaling events. Cytometry A. 55 (2), 61-70 (2003).
  38. Violin, J. D., Zhang, J., Tsien, R. Y., Newton, A. C. A genetically encoded fluorescent reporter reveals oscillatory phosphorylation by protein kinase. C.J Cell Biol. 161 (5), 899-909 (2003).
  39. Krutzik, P. O., Nolan, G. P. Fluorescent cell barcoding in flow cytometry allows high-throughput drug screening and signaling profiling. Nat Methods. 3 (5), 361-368 (2006).
  40. Edwards, B. S., Ivnitski-Steele, I., Young, S. M., Salas, V. M., Sklar, L. A. High-throughput cytotoxicity screening by propidium iodide staining. Curr Protoc Cytomt. 9 (Unit 9 24), (2007).
  41. Schulz, K. R., Danna, E. A., Krutzik, P. O., Nolan, G. P. Single-cell phospho-protein analysis by flow cytometry. Curr Protoc Immunol. 8 (Unit 8 17), (2007).
  42. Lu, R., Neff, N. F., Quake, S. R., Weissman, I. L. Tracking single hematopoietic stem cells in vivo using high-throughput sequencing in conjunction with viral genetic barcoding. Nat Biotechnol. 29 (10), 928-933 (2011).
  43. Grant, G. D., et al. Live-cell monitoring of periodic gene expression in synchronous human cells identifies Forkhead genes involved in cell cycle control. Mol Biol Cell. 23 (16), 3079-3093 (2012).
  44. Fiering, S. N., et al. Improved FACS-Gal: flow cytometric analysis and sorting of viable eukaryotic cells expressing reporter gene constructs. Cytometry. 12 (4), 291-301 (1991).
  45. Fay, S. P., Posner, R. G., Swann, W. N., Sklar, L. A. Real-time analysis of the assembly of ligand, receptor, and G protein by quantitative fluorescence flow cytometry. Biochemistry. 30 (20), 5066-5075 (1991).
  46. Edwards, B. S., Oprea, T., Prossnitz, E. R., Sklar, L. A. Flow cytometry for high-throughput, high-content screening. Curr Opin Chem Biol. 8 (4), 392-398 (2004).
  47. Durick, K., Negulescu, P. Cellular biosensors for drug discovery. Biosens Bioelectron. 16 (7-8), 587-592 (2001).
  48. Edwards, B. S., et al. High-throughput flow cytometry for drug discovery. Expert Opin Drug Discov. 2 (5), 685-696 (2007).
  49. Sklar, L. A., Carter, M. B., Edwards, B. S. Flow cytometry for drug discovery, receptor pharmacology and high-throughput screening. Curr Opin Pharmacol. 7 (5), 527-534 (2007).
  50. Curpan, R. F., et al. High-throughput screen for the chemical inhibitors of antiapoptotic bcl-2 family proteins by multiplex flow cytometry. Assay Drug Dev Technol. 9 (5), 465-474 (2011).
  51. Bradford, J. A., Buller, G., Suter, M., Ignatius, M., Beechem, J. M. Fluorescence-intensity multiplexing: simultaneous seven-marker, two-color immunophenotyping using flow cytometry. Cytometry A. 61 (2), 142-152 (2004).
  52. Krutzik, P. O., Clutter, M. R., Trejo, A., Nolan, G. P. Fluorescent cell barcoding for multiplex flow cytometry. Curr Protoc Cytom. 6 (Unit 6 31), (2011).
  53. Surviladze, Z., Young, S. M., Sklar, L. A. High-throughput flow cytometry bead-based multiplex assay for identification of Rho GTPase inhibitors. Methods Mol Biol. 827, 253-270 (2012).
  54. Sukhdeo, K., et al. Multiplex flow cytometry barcoding and antibody arrays identify surface antigen profiles of primary and metastatic colon cancer cell lines. PLoS One. 8 (1), e53015(2013).
  55. Vignali, D. A. Multiplexed particle-based flow cytometric assays. J Immunol Methods. 342 (1-2), 243-255 (2000).
  56. Hilton, B. J., Wolkowicz, R. An assay to monitor HIV-1 protease activity for the identification of novel inhibitors in T-cells. PLoS One. 5 (6), e10940(2010).
  57. Rajakuberan, C., Hilton, B. J., Wolkowicz, R. Protocol for a mammalian cell-based assay for monitoring the HIV-1 protease activity. Methods Mol Biol. 903, 393-405 (2012).
  58. Smurthwaite, C. A., et al. Fluorescent genetic barcoding in mammalian cells for enhanced multiplexing capabilities in flow cytometry. Cytometry A. 85 (1), 105-113 (2014).
  59. Stolp, Z. D., et al. A Novel Two-Tag System for Monitoring Transport and Cleavage through the Classical Secretory Pathway - Adaptation to HIV Envelope Processing. PLoS One. 8 (6), e68835(2013).
  60. Schwartz, A., et al. Standardizing flow cytometry: a classification system of fluorescence standards used for flow cytometry. Cytometry. 33 (2), 106-114 (1998).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Fluorescent ProteinsRetroviral TechnologyFlow CytometryFluorescent Activated Cell SortingGenetic BarcodingMultiplexed ApplicationsCell Based AssaysFluorescent MarkersClonal PopulationsViral Transduction

Related Articles