هنا، نقدم بروتوكول حذف exon23 المستندة إلى Cas9 لاستعادة التعبير dystrophin في iPSC من DMDmdx الخلايا الليفية الجلدية المشتقة من الماوس وتميز مباشرة iPSCs في خلايا ذرية myogenic (MPC) باستخدام نظام تنشيط تيت أون MyoD.
مقالة منهجية
هنا، نقدم بروتوكول حذف exon23 المستندة إلى Cas9 لاستعادة التعبير dystrophin في iPSC من DMDmdx الخلايا الليفية الجلدية المشتقة من الماوس وتميز مباشرة iPSCs في خلايا ذرية myogenic (MPC) باستخدام نظام تنشيط تيت أون MyoD.
ضمور العضلات دوشين (DMD) هو مرض العضلات التدريجي الحاد الناجم عن الطفرات في جين dystrophin، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى استنفاد خلايا ذرية العضلات. تجميعها بانتظام بين متباعدة قصيرة تكرار باليندروميك / كريسبر المرتبطة 9 (CRISPR / Cas9) تحرير الجينات لديه القدرة على استعادة التعبير عن جين dystrophin. يمكن للخلايا الجذعية متعددة القوى المستحثة ذاتيًا (iPSCs) التي تستمد خلايا العضلات (MPC) تجديد تجمع الخلايا الجذعية/السلفية وإصلاح الأضرار ومنع حدوث المزيد من المضاعفات في DMD دون التسبب في استجابة مناعية. في هذه الدراسة، نقدم مزيج من كريسبر / كاس9 والتكنولوجيات iPSC غير المتكاملة للحصول على الذرية العضلات مع التعبير البروتين dystrophin تعافى. باختصار، نستخدم متجه Sendai غير متكامل لإنشاء خط iPSC من الخلايا الليفية الجلدية من الفئرانMdx DMD. ثم نستخدم استراتيجية الحذف CRISPR/Cas9 لاستعادة التعبير dystrophin من خلال نهاية غير متجانسة الانضمام إلى الجين dystrophin إعادة صياغة. بعد التحقق من استنفاد exon23 exon23 في ثلاث مستعمرات من 94 المستعمرات التي تم اختيارها iPSC، ونحن نميز iPSC في MPC عن طريق doxycycline (دوكس) التي يسببها التعبير MyoD، وهو عامل النسخ الرئيسي يلعب دورا هاما في تنظيم تمايز العضلات. تظهر نتائجنا جدوى استخدام استراتيجية حذف CRISPR/Cas9 لاستعادة التعبير عن عسر التحجر في MPC المشتقة من iPSC، والتي لديها إمكانات كبيرة لتطوير العلاجات المستقبلية لعلاج DMD.
ضمور العضلات دوشين (DMD) هو واحد من الضمور العضلي الأكثر شيوعا ويتميز بعدم وجود dystrophin، مما يؤثر على 1 من حوالي 5000 الأولاد حديثي الولادة في جميع أنحاء العالم1. فقدان وظيفة الجينات dystrophin يؤدي إلى عيوب العضلات الهيكلية مما يؤدي إلى انحطاط myofibers التدريجي1,2. وقد تم اختبار فيروس المؤتلف المرتبطة بأدينو (rAAV) بوساطة نظام العلاج الجيني لاستعادة التعبير dystrophin وتحسين وظيفة العضلات، مثل استبدال الجينات باستخدام خلل التوتر الجزئي (μ-Dys). ومع ذلك، فإن نهج rAAV يتطلب حقن متكررة للحفاظ على التعبير عن البروتين الوظيفي3،4. لذلك، نحن بحاجة إلى استراتيجية التي يمكن أن توفر بشكل فعال ودائم استرداد التعبير الجيني dystrophin في المرضى الذين يعانون من DMD. الماوسDMD MDX، نموذج الماوس لDMD، لديه طفرة نقطة في exon 23 من الجينات dystrophin الذي يقدم codon إنهاء سابق لأوانه والنتائج في البروتين المقتطعة غير وظيفية تفتقر إلى C-محطة dystroglycan نطاق ملزم. أظهرت الدراسات الحديثة استخدام تكنولوجيا CRISPR/Cas9 لاستعادة التعبير الجيني dystrophin عن طريق تصحيح الجينات بدقة أو حذف الطارد اتّصال في الحيوانات الصغيرة والكبيرة5و6و7. أبلغ Long et al.8 عن طريقة تصحيح طفرة الجينات dystrophin في خط الجراثيم الماوس DMDMDX عن طريق إصلاح الموجهة من قبل علم الهولوجي (HDR) القائم على كريسبر / Cas9 تحرير الجينوم. وأفاد الرفاعي وآخرونأن rAAV يمكن أن يقتطع بكفاءة exon 23 متحولة في الفئران عسر التغذية. في هذه الدراسات، تم تصميم gRNAs في الإنترونات 20 و 23 للتسبب في فواصل الحمض النووي الذين تقطعت بهم السبل مرتين، والتي استعادت جزئيا التعبير dystrophin بعد إصلاح الحمض النووي عن طريق نهاية غير متجانسة الانضمام (NHEJ). حتى أكثر إثارة, Amoasii وآخرون10 ذكرت مؤخرا فعالية وجدوى rAAV بوساطة كريسبر تحرير الجينات في استعادة التعبير dystrophin في نماذج الكلاب, خطوة أساسية في التطبيق السريري في المستقبل.
DMD يسبب أيضا اضطرابات الخلايا الجذعية11. لتلف العضلات, الخلايا الجذعية العضلات السكنية تجديد خلايا العضلات الموت بعد تمايز العضلات. ومع ذلك، فإن دورات متتالية من الإصابة والإصلاح يؤدي إلى تقصير التيلوميرات في الخلايا الجذعية العضلات12، واستنفاد سابق لأوانه لتجمعات الخلايا الجذعية13،14. ولذلك، يمكن أن يكون مزيج من العلاج بالخلايا الجذعية الذاتية مع تحرير الجينوم لاستعادة التعبير dystrophin نهجا عمليا لعلاج DMD. توفر تقنية CRISPR/Cas9 إمكانية توليد الخلايا الجذعية متعددة القوى المستحثة (iPSC) التي تم تصحيحها وراثياً من أجل تجديد العضلات الوظيفي ومنع حدوث المزيد من المضاعفات في DMD دون التسبب في رفض المناعة. ومع ذلك، iPSCs لديها خطر تشكيل الورم، والتي يمكن تخفيفها من خلال تمايز iPSC في خلايا ذرية myogenic.
في هذا البروتوكول، ونحن نصف استخدام فيروس Sendai غير دمج لإعادة برمجة الخلايا الليفية الجلدية من الفئرانMdx DMD في iPSCs ومن ثم استعادة التعبير dystrophin عن طريق حذف الجينوم CRISPR /Cas9. بعد التحقق من حذف Exon23 في iPSC عن طريق علم الوراثة، قمنا بتمييز iPSC المصوبة الجينومية في الذرية الميجينية (MPC) عن طريق التمايز الماجينية المستحثة من قبل MyoD.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وقد أجريت جميع عمليات التعامل مع الحيوانات والعمليات الجراحية من خلال بروتوكول وافقت عليه اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها في جامعة أوغوستا. تم تغذية الفئران النظام الغذائي القياسية والمياه الإعلان libitum.
1. عزل الخلايا الليفية الماوس الأولية من الفئرانMdx DMD الكبار
2. إعادة برمجة الخلايا الليفية الجلد الماوس في iPSCs

3. باستخدام الفوسفاتيز القلوية بقعة حية وتدفق قياس السيتومترية لتحديد كفاءة إعادة البرمجة
4. اختيار وحصاد الخلايا الشبيهة ES
5- تجميد المعدات الأساسية للحماية من أجل الحفظ بالتبريد
6. تلطيخ الفلورة المناعية لعلامات الخلايا الجذعية في iPSCs
7- التحقيق في تعدد القوى في الكائنات الحية
8. بناء كريسبر / Cas9 ناقلات لينتيفيروسي استهداف الإينترونات المحيطة dystrophin exon 23
9. تغليف ناقلات Lentiviral
10- تركيز وتنقية ناقلات الفيروسات اللينة
11- حذف الإكسون 23 في أجهزة iPSCs الماوس مع دليلين RNAs (rnAs) إلى جانب Cas9
12. تحديد مستعمرات iPSC مع حذف exon23
13. استخدام نظام تنشيط تيت أون ميوغة للتمييز مباشرة بين iPSC وخلايا الذرية المسببة للسرطان (MPC)
14. النسخ العكسي الكمي PCR لتقييم التمايز الديناميكي للعضلات وDMD exon التعبير 22-24
15. تلطيخ الفلورة المناعية من سلسلة الموسين الثقيلة 2 (MYH2) والتعبير عن بروتين dystrophin
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إنشاء DMDMDX الجلد الليفية المستمدة iPSC. أظهرنا كفاءة توليد iPSCs الماوس من الفئرانDMD MDX المستمدة من الخلايا الليفية الجلد باستخدام ناقلات إعادة برمجة خالية من التكامل. ويبين الشكل 1ألف أن ظهور مستعمرات تشبه الخلايا الجذعية الجنينية (ESC) في ثلاثة أسابيع بعد العدوى. نحن نقيم كفاءة الحث iPSC من قبل الفوسفاتيز القلوية الحية (AP) وصمة عار. ويبين الشكل 1 باء أن النسبة المئوية للخلايا الإيجابية AP كانت حوالي 1.8 في ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ضمور العضلات دوشين (DMD) هو مرض وراثي مدمر وقاتل في نهاية المطاف يتميز بعدم وجود dystrophin، مما يؤدي إلى ضمور العضلات التدريجي1،2. تظهر نتائجنا التعبير الجيني المزيل المنتم في خلايا السلالة الماجينية المستمدة من DMDmdx iPSC من خلال نهج حذف exon23 من CRISPR/Cas9-بوساطة. ولهذا النهج ثلاث مزايا.
أولاً، قمنا بتوليد iPSCs من الخلايا الليفية الجلدية المستمدة من Dmdmdx باستخدام متجه RNA غير مدمج. وقد تم تطوير مجموعة متن...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
تم دعم تانغ ووينتروب جزئيا من قبل NIH-AR070029، NIH-HL086555، NIH-HL134354.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| الأدوات الجراحية | |||
| 31 قياس إبرة | متنوعة | ||
| شق حاد | متنوع | ||
| مشارط معقمة | متنوعة | ||
| ملاقط | متنوعة | ||
| وسيط الخلايا الليفية (ل 100 مل من الوسط الكامل) | رقم كتالوج | الشركة | المجلد |
| 2-Mercaptoethanol (55 ملم) | Gibco | 21-985-023 | 0.1 مل |
| مضاد حيوي مضاد للفطريات 100x | CORNING | MT30004CI | 1 مل |
| Dulbecco's Modified Eagle's Medium - High Glucose | SIGMA | D6429 | 87 مل |
| الجنين مصل الأبقار يتميز | HyClone | SH30396.03 | 10 مل |
| محلول L-Glutamine | SIGMA | G7513 | 1 مل |
| MEM محلول الأحماض الأمينية غير الأساسية (100x) ؛ | Gibco | 11140076 | سعة 1 مل |
| (ل 500 مل من المحلول الكامل) | رقم كتالوج | الشركة | حجم |
| مصل الدجاج | Gibco | 16110-082 | 5 مل |
| EDTA | Sigma-Aldrich | E6758 | 186 مجم |
| محلول ملحي | إلى 500 مل | ||
| تربسين (2.5٪) | حراري | 15090046 | 5 مل |
| وسط نمو mES (ل 500 مل من المحلول الكامل) | رقم كتالوج | الشركة | الحجم |
| 2-Mercaptoethanol (55 ملم) | Gibco | 21-985-023 | 0.5 مل |
| مضاد حيوي مضاد للفطريات 100x | CORNING | MT30004CI | 5 مل |
| Dulbecco's Modified Eagle's متوسط - عالي الجلوكوز | SIGMA | D6429 | 408.5 مل |
| مصل الأبقار الجنينية يتميز | HyClone | SH30396.03 | 75 مل |
| محلول L-Glutamine | SIGMA | G7513 | 5 مل |
| عامل مثبط لسرطان الدم المؤتلف بالفأر (LIF) ، 0.5 × 106 U / مل | EMD Millipore Corp | CS210511 | 500 & mu ؛ L |
| MEK / GS3 الملحق المثبط | EMD Millipore Corp | CS210510-500UL | 500 & mu ؛ ل |
| الأحماض الأمينية غير الأساسية MEM (100x) ؛ | Gibco | 11140076 | 5 مل |
| يجب عدم تخزين وسائط الخلايا الجذعية الجنينية لأكثر من 4 أسابيع وبمثبطات لا تزيد عن أسبوعين. | |||
| <قوي > متوسط مجمد (ل 50 مل من المحلول الكامل) < / قوي > | <قوي > الشركة < / قوي > | <قوي> رقم الكتالوج < / قوي > | < قوي > الحجم < / قوي > |
| ثنائي سلفوكسيد ثنائي ميثيل (DMSO) | SIGMA | D2650 | 5 مل |
| Dulbecco's Modified Eagle's متوسط - عالي الجلوكوز | SIGMA | D6429 | 24.9 مل |
| مصل الأبقار الجنيني يتميز | HyClone | SH30396.03 | 25 مل |
| عامل مثبط لسرطان الدم المؤتلف (LIF) ، 0.5 × 106 وحدة / مل | EMD Millipore Corp | CS210511 | 50 & mu ؛ L |
| اسم المواد / المعدات | رقم كتالوج | الشركة | RRID |
| 0.05٪ Trypsin / 0.53 mM EDTA | CORNING | 25-052-CI | |
| 4٪ Paraformaldehyde | Thermo Scientific | J19943-k2 | |
| محلول Accutase | SIGMA | A6964 | انفصال الخلية |
| AgeI-HF | NEB | R3552L | |
| Alexa488 مترافق الماعز المضاد للجسم المضاد للفأر | Invitrogen | A32723 | AB_2633275 |
| Alexa488 مترافق الماعز المضاد للأرانب | Invitrogen | A32731 | AB_2633280 |
| Alexa555 المترافق الماعز المضاد للأرانب | Invitrogen | A32732 | AB_2633281 |
| مضاد ل AFP | Thermo Scientific | RB-365-A1 | AB_59574 |
| مضاد لألفا - ناعم الأكتين العضلي (D4K9N) XP | CST | 19245S | AB_2734735 |
| المضاد للدستروفين | الحراري | PA5-32388 | AB_2549858 |
| المضاد للLIN28A (D1A1A) XP & nbsp ؛ | CST | 8641S | AB_10997528 |
| مضاد ل MYH2 | DSHB | mAb2F7 | AB_1157865 |
| مضاد Nanog-XP | CST | 8822S | AB_11217637 |
| مضاد لأكتوبر 4A (D6C8T) | CST | 83932S | AB_2721046 |
| مضاد ل Sox2 | abcam | ab97959 | AB_2341193 |
| مضاد ل SSEA1 (MC480) | CST | 4744s | AB_1264258 |
| anti-TH (H-196) سانتا | كروز & nbsp ؛ | sc-14007 | AB_671397 |
| بقعة حية من الفوسفاتيز القلوي (500x) | Thermo | A14353 | |
| Blasticidin S | Sigma-Aldrich | 203350 | |
| BsmBI / Esp3I | NEB | R0580L / R0734L | |
| Carbenicillin | Millipore | 205805-250MG | |
| Collagenase IV & nbsp ؛ | شركة ورثينجتون للكيمياء الحيوية | LS004189 | |
| الخلايا المختصة | TakaRa | 636763 | |
| CutSmart & nbsp ؛ | NEB | B7204S | |
| CytoTune-iPS 2.0 Sendai Reprogramming Kit | Thermo | A16517 | |
| DirectPCR كاشف التحلل (الخلية) | VIAGEN BIOTECH | 302-C | |
| Dispase (1 U / mL) | STEMCELL Technologies | 7923 | |
| الكواشف الحيوية | للدوكسيسيكلين هيدروكلوريد | BP26535 | |
| EcoRI-HF | NEB | R3101L | |
| فيبرونيكتين البلازما البقرية | SIGMA | F1141 | |
| ؛ QIAEX II جل استخلاص كيت (500) | QIAGEN | 20051 | |
| الجيلاتين من جلد الخنازير ، نوع A | SIGMA | G1890 | |
| HardSet المضاد للتلاشي وسط التركيب مع DAPI | Vector | H-1500 | |
| Hygromycin B (50 مجم / مل) حقن | Invitrogen | 10687010 | |
| الكيتامين HCL | هنري شاين لصحة | 45822 | |
| KpnI-HF | NEB | R3142L | |
| lenti-CRISPRv2-blast | Addgene | 83480 | |
| lenti-Guide-Hygro-iRFP670 | Addgene | 99377 | |
| Lipofectamin 3000 Transfection Kit | Invitrogen | L3000015 | |
| LV-TRE-VP64-mouse MyoD-T2A-dsRedExpress2 | ماوس Addgene | 60625 | |
| LV-TRE-VP16 MyoD-T2A-dsRedExpress2 | Addgene | 60626 | |
| ماوس على الماوس (MOM) مجموعة أساسية | ناقلات | BMK-2202 | |
| NotI-HF | NEB | R3189L | |
| Opti-MEM I وسائط مصل مخفضة | ThermoFisher | 31985070 | |
| بولي إيثيلين جلايكول 4,000 | Alfa Aesar | AAA161510B | |
| Polybrene | SIGMA | TR1003 | |
| Corning BioCoat Poly-D-Lysine / Laminin Culture Slide | CORNING | CB354688 | |
| PowerUp SYBR Green Master Mix | ThermoFisher | A25742 | |
| PrimeSTAR Max Premix | TakaRa | R045 | |
| Proteinase K | VIAGEN | BIOTECH 507-PKP | |
| Puromycin Dihydrochloride | MP Biomedicals | ICN19453980 | |
| qPCR Lentivirus طقم المعايرة بالتحليل الحجمي | abm | LV900 | |
| طقم ربط سريع | NEB | M2200S | |
| QIAprep Spin Miniprep Kit (250) | QIAGEN | 27106 | |
| QIAGEN Plasmid Plus Midi Kit (100) | QIAGEN | 12945 | |
| RevertAid RT طقم النسخ العكسي | Thermo Scientific | K1691 | |
| RNAzol RT | مركز البحوث الجزيئية ، INC | RN 190 | |
| T4 DNA Ligase تفاعل عازلة | NEB | B0202S | |
| T4 بولي النوكليوتيدات كيناز | NEB | M0201S | |
| مرق رائع معدل | الكواشف الحيوية فيشر | BP9729-600 | |
| كاشف ViralBoost (500x) | ALSTEM | VB100 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن