ويرد وصفها بروتوكولات لتحرير الجينوم عاليه الكفاءة من الجذعية التي تكون الدم murine والخلايا سلف (hspc) من قبل نظام crispr/كاس 9 لتطوير بسرعة أنظمه نموذج الماوس مع التعديلات الجينية الخاصة بالنظام التي تكون الدم.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
ويرد وصفها بروتوكولات لتحرير الجينوم عاليه الكفاءة من الجذعية التي تكون الدم murine والخلايا سلف (hspc) من قبل نظام crispr/كاس 9 لتطوير بسرعة أنظمه نموذج الماوس مع التعديلات الجينية الخاصة بالنظام التي تكون الدم.
يمكن ان يكون التلاعب بالجينات في الخلايا الجذعية للدم باستخدام مقاربات التكوين التقليدية مضيعه للوقت ومكلفه وصعبه. الاستفادة من التقدم المحرز في تكنولوجيا تحرير الجينوم ونظم إيصال الجينات عبر اللينتيفيروس ، فان طريقه فعاله واقتصاديه توصف هنا بأنها تنشئ فئران يتم فيها التلاعب بالجينات علي وجه التحديد في الخلايا الجذعية للدم. وتستخدم لينتيفيروسيس لنقل كاس 9-التعبير عن خلايا نخاع العظم السالبة مع دليل RNA (gRNA) استهداف جينات محدده والجينات مراسل الأحمر الفلورية (المناقصة) ، ثم يتم زرع هذه الخلايا في قاتل المشع C57BL/6 الفئران. تستخدم الفئران المزروعة باللينتيفيروس التي تعبر عن عدم استهداف gRNA كعناصر تحكم. يتم تقييم الخلايا الجذعية التي يتم توصيلها بالدم من خلال تحليل تدفق الكريات البيضاء الايجابيه لعروض العروض الدموية للدم المحيطي. باستخدام هذه الطريقة ، ~ 90 ٪ محول الخلايا النخاعية و ~ 70 ٪ من الخلايا اللمفاوية في 4 أسابيع بعد زرع يمكن ان يتحقق. يتم عزل الحمض النووي الجيني من خلايا الدم الايجابيه لعروض العروض ، ويتم تضخيم أجزاء من الحمض النووي للموقع المستهدف من قبل PCR للتحقق من تحرير الجينوم. يوفر هذا البروتوكول تقييما عالي الانتاجيه للجينات التنظيمية للدم ويمكن توسيعه ليشمل مجموعه متنوعة من نماذج امراض الفئران مع مشاركه خلايا الدم.
العديد من الدراسات في امراض الدم والمناعة تعتمد علي توافر الفئران المعدلة وراثيا, بما في ذلك التقليدية والشرطية الوراثية/ضرب الخروج الفئران التي تستخدم البرامج الغذائية الخاصة بنظام Cre السائقين مثل Mx1, Vav-Cre, وغيرها 1،2،3،4،5. وتتطلب هذه الاستراتيجيات إنشاء سلالات فاره جديده ، يمكن ان تستغرق وقتا طويلا وتثقل كاهل المالية. في حين ان التقدم الثوري في تكنولوجيا التحرير الجينوم مكنت توليد سلالات الماوس جديده في عدد قليل من 3-4 أشهر مع الخبرة التقنية المناسبة6,7,8,9 ، يلزم المزيد من الوقت لتضخيم مستعمره الماوس قبل متابعه التجارب. الاضافه إلى ذلك ، فان هذه الإجراءات مكلفه. فعلي سبيل المثال ، يسرد مختبر جاكسون السعر الحالي لخدمات جيل الفئران التي تبلغ $16,845 لكل سلاله (اعتبارا من كانون الأول/ديسمبر 2018). التالي ، فان الأساليب الأكثر اقتصادا وكفاءه من النهج الوراثية التقليدية لmurine هي أكثر فائده.
متفاوتة المسافات بانتظام متباعدة المتقاربة متكررة/CRISPR البروتين المرتبطة 9 (CRISPR/كاس 9) التكنولوجيا قد أدت إلى تطوير أدوات جديده لسرعه وكفاءه المستندة إلى RNA ، تسلسل الجينوم الخاصة التحرير. اكتشف أصلا كاليه مناعية بكتيرية متكيفة لتدمير الحمض النووي المسبب للمرض الغازي ، وقد استخدم نظام CRISPR/كاس 9 كاداه لزيادة فعاليه تحرير الجينوم في الخلايا النواة والنماذج الحيوانية. وقد استخدم عدد من النهج لنقل آلات CRISPR/كاس 9 إلى الخلايا الجذعية التي تكون الدم (اي ، الكهربية ، النيوفيكشن ، ليبوكشن ، والولادة الفيروسية ، وغيرها).
هنا ، يتم استخدام نظام لينتيفيروس لتحويل الخلايا بسبب قدرتها علي الاصابه بشكل فعال كاس 9-التعبير عن الخلايا الجذعية التي تكون الدم murine وحزمه معا دليل الحمض الريبي النيبالي بناء ، والمروجين ، وتسلسل التنظيمية ، والجينات التي ترميز البروتينات الفلورية مراسل (اي ، GFP ، وعروض العروض). باستخدام هذه الطريقة ، وقد تم السابقة الجسم الفيفو التحرير من الخلايا الجذعية الماوس الدم التي تم تحقيقها ، تليها أعاده ناجحه من نخاع العظم في الفئران قاتل المشع10. ويعبر الناقل اللينتيفيروس المستخدم لهذه الدراسة عن جينات مراسل كاس 9 و GFP من المروج EF1a الأساسي المشترك مع موقع دخول ريبوسومال داخلي من الجينات المراسلة. يتم التعبير عن تسلسل الدليل RNA من مروج U6 منفصل. ويستخدم هذا النظام بعد ذلك لخلق طفرات الادراج والحذف في المرشح التي تكون الدم المورثات سائق الجينات Tet2 و Dnmt3a10. ومع ذلك ، فان كفاءه المحولات بهذه الطريقة منخفضه نسبيا (~ 5 ٪-10 ٪) بسبب الحجم الكبير للمتجه ادراج (13 Kbp) الذي يحد من كفاءه المحول ويقلل من الفيروسات اثناء الإنتاج.
وفي دراسات أخرى ، تبين ان حجم الحمض الريبي الفيروسي الأكبر يؤثر سلبا علي كل من إنتاج الفيروس وكفاءه المحول. علي سبيل المثال ، يتم الإبلاغ عن زيادة 1 كيلوبايت في حجم الادراج لإنقاص إنتاج الفيروسات بنسبه ~ 50% ، ستنخفض كفاءه التوصيل إلى أكثر من 50% في الخلايا الجذعية للدم التي تكون الخلية11. التالي ، فانه من المفيد للحد من حجم ادراج الفيروسية قدر الإمكان لتحسين كفاءه النظام.
ويمكن التغلب علي هذا القصور عن طريق استخدام كاس 9 الفئران المحورة وراثيا ، والتي يتم التعبير عن بروتين كاس 9 في اما بطريقه تاسيسيه أو محرض12. التاسيسيه CRISPR/كاس 9 تدق في الفئران يعبر عن كاس 9 كريات الوحيدة النوى و EGFP من المروج CAG في Rosa26 موضع في كل مكان. التالي ، يمكن تسليم بناء مع sgRNA تحت سيطرة U6 المروج والجينات مراسل تقديم العروض تحت سيطرة المروج EF1a الاساسيه باستخدام ناقل اللينتيفيروس لتحقيق تحرير الجينوم. مع هذا النظام ، تم تحرير جينات الخلايا الجذعية التي تكون الدم بنجاح ، والتي تبين كفاءه المحولة ~ 90 ٪. التالي ، فان هذا البروتوكول يوفر طريقه سريعة وفعاله لإنشاء الفئران التي يتم إدخال طفرات الجينات المستهدفة في نظام التي تكون الدم. في حين ان لدينا مختبر يستخدم في الغالب هذا النوع من التكنولوجيا لدراسة دور تكون الدم النسيلي في عمليات امراض القلب والاوعيه الدموية13,14,15, وهو ينطبق أيضا علي دراسات الدموية الأورام الخبيثة16. وعلاوة علي ذلك ، يمكن توسيع هذا البروتوكول ليشمل تحليل كيفيه تاثير طفرات الحمض النووي في HSPC علي الامراض الأخرى أو العمليات التنموية في النظام الغذائي.
لإنشاء نظام ناقلات لينتيفيروس قويه, المخزونات الفيروسية عيار عاليه والظروف الأمثل لنقل وزرع الخلايا التي تكون الدم مطلوبه. وفي البروتوكول ، تقدم التعليمات بشان اعداد المخزون الفيروسي العالي الارتفاع في القسم 1 ، بما يحسن الظروف الثقافية للخلايا الجذعية التي تشكل الدم في المادة 2 ، وأساليب زرع نخاع العظم في القسم 3 ، وتقييم في القسم 4.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وقد تمت الموافقة علي جميع الإجراءات المتعلقة بالمواد الحيوانية من قبل لجنه الرعاية الحيوانية المؤسسية والاستخدام (IACUC) في جامعه فيرجينيا.
1-توليد وتنقيه الجزيئات اللينتيفيروسه
ملاحظه: يمكن ان تنتج جزيئات لينتيفيروس التي تحتوي علي الدليل الأمثل RNA بواسطة البروتوكولات المفصلة المقدمة من Addgene: ال< https://media.addgene.org/cms/files/Zhang_lab_LentiCRISPR_library_protocol.pdf) >. تناقشت طرق محسنه ل [هيغ-تيتر] لينتيفيروس تحضير وتخزين في مكان آخر17,18. وباختصار ، يتم إنتاج لينتيفيروسيس بواسطة النقل المشترك من plasmid لينتيفيروس متجهة ، psPAX2 ، و pMD2 في الخلايا يشيك 293T. يتم جمع الثقافة سوبرناتانت في 48 h بعد النقل العابر وتتركز بواسطة ultracentrifugation حلول. يتم تحديد لينتيفيرال عيار بواسطة فحص المستندة إلى qpcr المتاحة تجاريا. وينبغي تنفيذ هذا الاجراء في مجلس الوزراء من الفئة الثانية للسلامة البيولوجية.
2. العزلة والتوصيل من الخلايا السالبة النسب من نخاع العظم الماوس (الشكل 1A)
ملاحظه: عاده ، لعزل الخلايا بما فيه الكفاية ، يتم حصاد أزواج من tibias ، femurs ، و العضد من كل ماوس. ويمكن أيضا حصاد عظام الحوض والعمود الفقري كمصدر للخلايا السالبة لنسب.
3-زرع الخلايا المحولة في الفئران المشعة قاتل
4. تقييم تشيميريسم الدم المحيطي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
باستخدام البروتوكول المذكور أعلاه ، تم الحصول علي ما يقرب من 0.8-1.0 x 108 خلايا نخاع العظم لكل ماوس. عدد الخلايا السالبة النسب نحصل علي ما يقرب من 3 × 106 خلايا لكل ماوس. عاده ، الغلة من نخاع العظم سلاله-الخلايا السالبة هي 4 ٪-5 ٪ من تلك الخلايا النووية نخاع العظم الكلي.
يتم تقييم تشيميريسم الخلايا المحولة (الايجابيه لعروض العروض) من خلال قياس التدفق الخلوي للدم المحيطي (الشكل 2 ا
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وتتمثل ميزه هذا البروتوكول في إنشاء نماذج حيوانيه تاوي طفرات محدده في الخلايا التي تكون فيها الدم بطريقه سريعة وفعاله من حيث التكلفة مقارنه بالنهج المعدلة وراثيا للماوس التقليدي. وقد وجد ان هذه المنهجية تمكن جيل من الفئران مع التلاعب الجينات الخلية التي تكون الدم في غضون 1 شهر. وهناك عده خطوات حاسمه في هذا البروتوكول تتطلب مزيدا من الدراسة.
عرض تسلسل gRNA
فمن المستحسن لاختبار gRNAs في المختبر لتقييم كفاءه التحرير قبل السلوك في التجارب المجرية. يتم ا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.
[س. س.] كان ساندت بامريكيه قلب جمعيه دكتوراه زمالة [17 بوس33670076]. تم دعم k. w. من قبل المعاهد القومية للصحة المنح R01 HL138014 ، R01 HL141256 ، و R01 HL139819.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| RPMI متوسط 1640 (1X) | Gibco | 11875-093 | حقن |
| سلفاميثوكسازول وثلاثي ميثوبريم | TEVA | 0703-9526-01 | |
| 1/2 سم مكعب حقنة الأنسولين LO-DOSE | EXELINT | 26028 | الإمداد العام |
| 293T خلايا | ATCC | CRL-3216 - | خط الخلية |
| APC-مضاد للفأر Ly6C (استنساخ AL-21) | BD Biosciences | 560599 | الاجسام المضاده |
| APC-Cy7-anti-mouse CD45R (RA3-6B2) | BD Biosciences | 552094 | الأجسام المضادة |
| BD Luer-Lok محاقن يمكن التخلص منها ، 10 مل | BD | 309604 | الإمداد |
| العام أنابيب جمع الدم BD Microtainer ، أضافت K2EDTA | BD Bioscience | 365974 | الإمداد العام |
| إبرة BD Precisionglide ، 18 G | BD | 305195 | الإمداد العام |
| BD Precisionglide إبرة ، 22 G | BD | 305155 | الإمداد العام |
| BV510-anti-mouse CD8a (استنساخ 53-6.7) | Biolegend | 100752 | الأجسام المضادة |
| BV711-anti-mouse CD3e (استنساخ 145-2C11) Biolegend | 100349 | الأجسام المضادة | |
| الكولاجين من جلد العجل | Sigma-Aldrich | 9007-34-5 | الإمداد العام |
| Corning Costar Ultra-Low Attachment Multiple Well Plate ، 6 بئر & nbsp ؛ | Millipore Sigma | CLS3471 | العرض العام |
| CRISPR / Cas9 فئران الضربة القاضية | مختبر جاكسون | 028555 | الماوس |
| DietGel 76A | Clear H2< / sub>O | 70-01-5022 | العرض العام |
| Dulbecco ' s النسر المعدل s متوسط (DMEM) - ارتفاع الجلوكوز | Sigma Aldrich | D6429 | متوسط |
| eBioscience 1X RBC تحلل عازلة | ثيرمو فيشر علمي | 00-4333-57 | محلول |
| فالكون 100 مم طبق ثقافة الخلايا المعالج TC | علوم الحياة | 353003 | الإمداد العام |
| فالكون 5 مل أنبوب اختبار البوليسترين ذو القاع المستدير | علوم الحياة | 352054 | الإمداد العام |
| فالكون 50 مل مخروطي أنابيب الطرد المركزي | فيشر 352098 الإمداد | العام | |
| فالكون 6 بئر مسطح القاع معالج TC لوحة ثقافة الخلايا متعددة الآبار ؛ | علوم الحياة | 353046 | التوريد العام |
| فيشربراند أنابيب الشعيرات الدموية الدقيقة | Thermo Fisher Scientific | 22-362566 | الإمداد العام |
| مصافي الخلايا المعقمة Fisherbrand ، 70 & mu ؛ m | فيشر العلمي | 22363548 | الإمداد العام |
| FITC-anti-mouse CD4 (استنساخ RM4-5) | Invitrogen | 11-0042-85 | الأجسام المضادة |
| BD Bioscience | 554655 | الحل | |
| - إنه تنافس أنظمة فحص sgRNA | Clontech | 632636 | |
| Kit Isothesia (Isoflurane) حل | هنري شاين | 29404 | الحل |
| Lenti-X qRT-PCR المعايرة بالتحليل الحجمي | طقم | 631235 Takara | |
| مجموعة نضوب الخلايا ، الماوس | Miltenyi Biotec | 130-090-858 | Kit |
| Millex-HV وحدة تصفية حقنة ، 0.45 مم | Millipore Sigma | SLHV004SL | الإمداد العام |
| PBS pH7.4 (1X) | Gibco | 10010023 | Solution |
| PE-Cy7-Anti-Mouse CD115 (Clone AFS98) | eBioscience | 25-1152-82 | الأجسام المضادة |
| PEI MAX | Polysciences | 24765-1 | Solution |
| Penicillin-Streptomycin Blend | Lonza | 17-602F | Solution |
| PerCP-Cy5.5-Anti-Mouse Ly6G (استنساخ 1A8) BD | Biosciences | 560602 | الأجسام المضادة |
| pLKO5.sgRNA.EFS.tRFP | Addgene | 57823 | البلازميد |
| pMG2D | Addgene | 12259 | عدوى |
| البوليبرين البلازميد / كاشف التعداء | Sigma Aldrich | TR-1003-G | محلول |
| أنابيب الطرد المركزي من مادة البولي بروبيلين | BECKMAN COULTER | 326823 | الإمداد العام |
| psPAX2 & nbsp ؛ | Addgene | 12260 | Plasmid |
| RadDisk &ndash ؛ قرص القوارض المشعع | Braintree Scientific | IRD-P M | العرض العام |
| المؤتلف الفئران SCF | Peprotech | 250-03 | الحل |
| المؤتلف الفئران TPO & nbsp ؛ | Peprotech | 315-14 | Solution |
| StemSpan SFEM | STEMCELL Technologies | 09600 | Solution |
| TOPO TA استنساخ كيت للتسلسل مع طلقة واحدة TOP10 بكتريا قولونية مختصة كيميائيا | Thermo fisher | Scientific K457501 Kit | |
| Zombie Aqua Fixable Viability | BioLegend | 423102 | Solution |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.