يقدم هنا بروتوكول لتنفيذ الوقت والفضاء مقيدة الجينات ضرب الخروج في الحبال الشوكي ة عن طريق حقن مجمع CAS9-gRNA في القناة المركزية الحبل الشوكي تليها الكهربائي.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يقدم هنا بروتوكول لتنفيذ الوقت والفضاء مقيدة الجينات ضرب الخروج في الحبال الشوكي ة عن طريق حقن مجمع CAS9-gRNA في القناة المركزية الحبل الشوكي تليها الكهربائي.
الساكسوتول لديه القدرة الفريدة على تجديد الحبل الشوكي بالكامل. ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى الخلايا الاستئصالية المتبقية كخلايا جذعية عصبية (NSCs) طوال الحياة، والتي تنتشر لإصلاح الأنبوب الاستئصالي والتفريق في الخلايا العصبية المفقودة بعد إصابة الحبل الشوكي. يمكن أن يؤدي فك رموز كيفية احتفاظ هذه الشركات الوطنية للضمان ة بتعدد القوى بعد التنمية والتكاثر عند إصابة الحبل الشوكي لإصلاح الهيكل الدقيق لما قبل الإصابة، إلى توفير رؤية قيمة حول كيفية تجديد الحبال الشوكية للثدييات وكذلك خيارات العلاج المحتملة. ومن خلال إجراء عمليات خروج الجين في مجموعات فرعية محددة من الشركات غير الحكومية في غضون فترة زمنية محدودة، سيسمح بدراسة الآليات الجزيئية الكامنة وراء هذه العمليات التجديدية، دون أن تُحيرها آثار اضطراب التنمية. يوصف هنا هو وسيلة لأداء الجينات خروج المغلوب في NSCs الحبل الشوكي axolotl باستخدام نظام CRISPR-Cas9. عن طريق حقن مجمع CAS9-gRNA في القناة المركزية للحبل الشوكي تليها الكهربائي، يتم ضرب الجينات المستهدفة في NSCs داخل مناطق محددة من الحبل الشوكي في نقطة زمنية مرغوب فيها، مما يسمح للدراسات الجزيئية من NSCs الحبل الشوكي خلال التجديد.
الحبل الشوكي لمعظم الفقاريات غير قادر على التجدد بعد الإصابة، مما يؤدي إلى إعاقة دائمة. العديد من السلاماندرز، مثل axolotl، هي استثناءات ملحوظة. يمكن للaxolotl تجديد كامل الحبل الشوكي متطابقة هيكليا واستعادة تماما وظيفة الحبل الشوكي. الكثير من القدرة التجديدية للحبل الشوكي axolotl يرجع إلى الخلايا ependymal. هذه الخلايا خط القناة المركزية، وعلى عكس تلك الموجودة في الثدييات، والخلايا الأيبنديمال axolotl لا تزال الخلايا الجذعية العصبية (NSCs) التنمية ما بعد الجنين. بعد إصابة الحبل الشوكي (على سبيل المثال، من بتر الذيل)، تنتشر هذه NSCs لإعادة زراعة الأنبوب ependymal والتفريق لتحل محل الخلايا العصبية المفقودة1،2،3. الكشف عن كيفية النفثالينات الحبل الشوكي axolotl لا تزال متعددة القوى وتصبح نشطة بعد الإصابة يمكن أن توفر معلومات قيمة عن وضع استراتيجيات علاجية جديدة للمرضى البشر.
بسبب التقدم المحرز في تقنية الخروج من الخروج الجينات CRISPR-Cas9، أصبح أداء خروج المغلوب لفك وظيفة الجينات أسهل، وقد ثبت أن لها إمكانية تطبيق واسعة في مختلف الأنواع، بما في ذلك axolotls4،5، 6 , 7 , 8. الإصدارات الأخيرة من الجينوم الأكسولوت الكامل والنسخ يسمح الآن أي موضع الجينوم أنتكون مستهدفة ولتقييم أفضل للآثار خارج الهدف 9،10،11،12 , 13 , 14.وقد وضعت بروتوكولات الأمثل لضرب والخروج في axolotls باستخدام نظام CRISPR-Cas915. وقد ثبت تسليم الآلات كريسبر-Cas9 في شكل CAS9 البروتين-gRNA ريبونوكليوبروتين (RNP) أن تكون أكثر كفاءة من استخدام Cas9 وgRNA ترميز بلازميدات4. ومن المرجح أن يرجع ذلك إلى أن RNP أصغر في الحجم من ناقلات البلازميد، وقدرته على إنشاء فواصل الحمض النووي على الفور، وحماية الحمض النووي الريبي من تدهور الحمض النووي الريبي. وبالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام الـ RNPs يتجاوز النسخ والترجمة؛ وبالتالي، فإنه يتجنب قضايا مثل قوة المروج والاستخدام الأمثل codon عندما تستمد عناصر بلازميد من نوع مختلف.
دراسات فقدان الوظيفة هي واحدة من النهج العامة للتحقيق في الوظائف المحتملة للجينات ذات الأهمية. من أجل دراسة وظيفة الجينات أثناء التجديد، ينبغي أن يتم تنفيذ خروج المغلوب بشكل مثالي قبل الإصابة مباشرة لتجنب الآثار على التنمية. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي أن يقتصر الخروج على كل من المراكز الوطنية للتحقق ومنطقة التجديد. قد يؤدي خروج الجين المستهدف في جميع النفثالينات غير صحيح (بما في ذلك تلك الموجودة في الدماغ، وهو الحال في أنظمة Cre-LoxP)، إلى آثار لا علاقة لها بالتجدد التي يمكن أن تشوش تفسير النتائج. لحسن الحظ، يوفر هيكل الحبل الشوكي axolotl فرصة فريدة من نوعها للخروج من الخروج مقيدة بالوقت والفضاء في NSCs. معظم الـ NSCs الحبل الشوكي على اتصال مع القناة المركزية وتشكل الغالبية العظمى من الخلايا في اتصال مع القناة المركزية16،17. لذلك، حقن مجمع CAS9-gRNA في القناة المركزية، تليها الكهربائي، يسمح بالتسليم إلى NSCs الحبل الشوكيفي المنطقة المطلوبة في وقت محدد 4،18،19. ويبين هذا البروتوكول كيفية تنفيذ ذلك، مما يؤدي إلى اختراق شديد في المراكز الوطنية للنشح في الحبل الشوكي المستهدف، ثم يجري تحليل لاحق لدراسة الآثار على التجدد وسلوك مجلس الأمن القومي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويجب إجراء جميع التجارب الحيوانية وفقاً للوائح المحلية والوطنية المتعلقة بتجارب الحيوانات وبموافقة مجلس الاستعراض المؤسسي ذي الصلة.
1. إعداد مزيج CAS9-gRNA RNP
2. إعداد لوحات أغاروز للكهرباء
3. تكوين الكهربائي
4. إعداد وتحميل الشعيرات الدموية الزجاج الحقن الدقيق
5. تكوين مضخة تعمل بالهواء المضغوط
6. حقن مزيج RNP في الحبل الشوكي
7. الكهربائي
8- تقييم كفاءة الخروج
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
حقن والكهربائي من مجمع CAS9-gRNA ضد Sox2 في القناة المركزية الحبل الشوكي axolotl أدى إلى خسارة هائلة من النشاط المناعي SOX2 في غالبية NSCs الحبل الشوكي، مع GRNA ضد التيروزينا (تاير) كعنصر تحكم (الشكل2 A).B3-tubulin (ملطخة TUJ1) هو علامة للخلايا العصبية ولم يتم التعبير عنها في NSCs، وSOX2- TUJ1- اعتبرت الخلايا المحيطة القناة المركزية لتكون الخلايا التي تأوي حذف Sox2. وأظهرت القياس الكمي Sox2 بالضربة القاضية في عدد كبير من NSCs من قبل CAS9-Sox2
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يسمح البروتوكول الموصوف بضيق الوقت والمكان في الجين المقيد في NSCs في الحبل الشوكي axolotl. يسمح البروتوكول الحالي باستهداف محدد للشبكات الوطنية القومية في وقت وموقع محددين مع وجود نسبة عالية. فإنه يتجنب الآثار غير المرغوب فيها المحتملة الناشئة عن الجينات خروج المغلوب في NSCs في مناطق أخرى مثل الدماغ التي تحدث عند استخدام نظام Cre-LoxP. كما أنه يتجنب الآثار التنموية الناشئة عن خروج المغلوب المستمر، مما يسمح بدراسة وظيفة الجينات التي تركز على التجدد. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تنفيذ هذا البروتوكول في الحيوانات البرية، وتجنب ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويعلن صاحبا البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.
نشكر الأستاذة إيلي م. تاناكا على دعمها المستمر والطويل الأجل. وقد تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية الصينية (NSFC) منحة (317716)، ومنح بدء البحوث من جامعة جنوب الصين العادية (S82111 و 8S0109)، ومنحة مؤسسة علوم ما بعد الدكتوراه الصينية (2018M633067).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Agarose | Sigma-Aldrich | A9539 | |
| Benzocaine | Sigma-Aldrich | E1501-100G | |
| Benzocaine 0.03٪ (الوزن / الحجم) | مزيج 500 مل من 10 & مرات ؛ TBS ، 500 مل من 400٪ (بالوزن / الحجم) Holtfreter محلول S و 30 مل من محلول مخزون البنزوكايين بنسبة 10٪ (الوزن / الحجم). املأ مستوى الصوت حتى 10 لتر ب dH2O. يمكن تخزين المحلول في درجة حرارة الغرفة لمدة تصل إلى 6 أشهر. | ||
| بنزوكائين 10٪ (بالوزن / الحجم) | اخلطي 50 جم من البنزوكايين في 500 مل من الإيثانول 100٪ (vol / vol). يمكن تخزين المحلول في درجة حرارة الغرفة لمدة تصل إلى 12 شهرا. | ||
| الشعيرات الدموية الزجاجية البورسليكات 1.2 مم OD ، 0.94 مم معرف | أداة التأتأة | BF120-94-8 | |
| CaCl 2 < / sub > & middot ؛ 2H2O | Merck | 102382 | |
| CAS9 ، 10x | مزيج 200 ملي هيبس و 1.5 مليون KCl في الماء الخالي من RNase. اضبط الرقم الهيدروجيني على 7.5. تصفية التعقيم ، aliquot وتخزينها في & ناقص ؛ 20 درجة ؛ C لمدة تصل إلى 24 شهرا | ||
| بروتين CAS9-NLS | الخلايا PNA Bio | CP03 | |
| ، فالكون 10 سم | 351029 | ||
| دومون # 5 - الملقط الدقيق | الأدوات العلمية | الدقيقة 11254-20 | |
| المثقف الكهربائي | Nepa Gene ؛ | NEPA21 | |
| BEX | مولد النبض CUY21EDIT II | ||
| Fast Green FCF | Sigma-Aldrich | F7252-5G | |
| Fast Green FCF Solution ، 5x | إذابة 12.5 مجم من مسحوق FCF الأخضر السريع في 10 مل من 1 & مرات ؛ برنامج تلفزيوني. | ||
| مشتعل / براون مجتذب ماصة دقيقة | أداة التأتأة | P-97 | |
| هولتفريتر S الحل 400٪ (الوزن / الحجم) | قم بإذابة 11.125 جم من MgSO4< / sub> & middot ؛ 7H2O ، 5.36 جم من CaCl 2 < / sub > & middot ؛ 2H2O ، 158.4 جم من كلوريد الصوديوم و 2.875 جم من KCl في 10 لتر من dH2O. يمكن تخزين المحلول في درجة حرارة الغرفة لمدة تصل إلى 6 أشهر. | ||
| KCl | Merck | 104936 | |
| MgSO4· 7H2O | Merck | 105886 | |
| أطراف ماصة Microloader | Eppendorf | 5242956003 | |
| Micromanipulator | Narishige | MN-153 | |
| NaCl | Merck | 106404 | |
| Pneumatic PicoPump | World Precision Instruments | SYS-PV830 | |
| الملقط الدائري | الأدوات العلمية الدقيقة | 11103-09 | |
| المجهر المجسم | أوليمبوس | SZX10 & nbsp ؛ | |
| تريس | Sigma-Aldrich | T6066 | |
| محلول ملحي مخزن في Tris ، 10x | قم بإذابة 24.2 جم من قاعدة تريس و 90 جم من كلوريد الصوديوم في 990 مل من dH2O. اضبط الرقم الهيدروجيني إلى 8.0 بإضافة 10 مل من 37٪ (حجم / حجم) حمض الهيدروكلوريك. يمكن تخزين المحلول في درجة حرارة الغرفة لمدة تصل إلى 6 أشهر. | ||
| ملاقط ث / متغير فجوة 2 قطب كهربائي دائري من البلاتين ، قطر 10 مم | Nepa Gene ؛ | CUY650P10 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.