RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
zh_CN
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
在这里, 我们描述了一个协议, 以生成一个可行的女性小鼠模型与非随机 X 染色体失活, 即, 母体遗传 x 染色体是不活跃的100% 的细胞。我们还描述了一个方案, 以测试可行性, 耐受性和安全性的药理作用, 在体内的非活性 X 染色体。
X 染色体失活 (XCI) 是女性中一个 X 染色体的随机沉默, 以实现性别之间的基因剂量平衡。因此, 所有雌性都是杂合体的 x 连锁基因表达。XCI 的关键调节器之一是xist, 这对于 xci 的启动和维护至关重要。先前的研究已经确定了13个反式作用 X 染色体失活因子 (Xcif) 使用一个大规模的, 功能丧失的基因筛选。使用短发夹 RNA 或小分子抑制剂抑制 Xcif, 如 ACVR1 和 PDPK1, 可在培养细胞中重新激活 X 染色体相关基因。但在体内重新激活不活跃 x 染色体的可行性和耐受性仍有待确定。为了实现这个目标,一个 Xisti:mcgho/xits:micp2-g夫p 小鼠模型是用非随机 xci 生成的, 因为在一个 x 染色体上删除了 xist 。利用该模型, 用 XCIF 抑制剂治疗后, 小鼠大脑中的非活性 x 再激活程度被定量。最近公布的结果表明, Xcif 的药理抑制首次从活着的小鼠大脑的皮质神经元的不活跃 x 染色体中重新激活Mep2 。
X 染色体失活 (XCI) 是一个剂量补偿的过程, 通过沉默 x 染色体的一个副本 x 染色体在女性1平衡 x 连锁基因表达。因此, 非活性 X 染色体 (Xi) 积累了异染色质的特征特征, 包括 DNA 甲基化和抑制组蛋白修饰, 如组蛋白 H3-lysine 27 三甲基化 (H3K27me3) 和组蛋白 H2A 泛性 (H2Aub)2. x 染色体沉默的主调节器是 x 失活中心 (xic) 区域, 约 100-500kb, 控制 x 染色体的计数和配对, 随机选择 x 染色体的失活, 以及启动和启动和沿 X 染色体3号的沉默传播。X 失活的过程是由 X 不活跃的特异性转录 (xist) 启动的, 它覆盖了西在cis中, 介导全染色体的沉默, 并重新建模 x 染色体4的三维结构。最近, 一些蛋白质组和基因屏幕已经确定了 xci 的其他调节剂,如xist相互作用的蛋白质5,6,7, 8,9 ,10,11,12. 例如, 以前一项使用无偏见的全基因组 rna 干扰屏幕的研究确定了 13个反作用Xci 因素 (xcif)12。在机械上, Xcif 调节Xist 表达,因此, 干扰 xcif 功能会导致有缺陷的 xci12。该领域最近的进展共同为启动和维护 XCI 所需的分子机制提供了重要的见解。
Xci 调节剂的识别和对其在 xci 中的机制的了解与 x 连锁人类疾病直接相关, 例如 rett 综合征 (rtt)13、14。RTT 是一种罕见的神经发育障碍, 由 x 连锁甲基 cpg 结合蛋白 2 (mecp2) 中的杂合突变引起, 主要影响15岁的女孩.由于Mecp2位于 x 染色体上, RTT 女孩对Mecp2缺乏症具有杂合, 其中约50% 的细胞表达野生类型, ~ 50% 表达突变mecp2。值得注意的是, RTT 突变细胞在习近平上有一个休眠但野性的Mcp2副本, 提供了功能基因的来源, 如果重新激活, 可能会缓解这种疾病的症状。除了 RTT, 还有其他几种 x 连锁人类疾病, 其中习近平的再激活代表了一种潜在的治疗方法, 如 DDX3X 综合征。
通过短发夹 Rna (SHRNA) 或小分子抑制剂对 Xcif、3-磷酸苷依赖蛋白激酶-1 (PDPK1) 和激活蛋白 A 受体类型 1 (ACVR1) 的抑制作用, 使氧连接基因12重新激活。在各种体外模型中观察到了与氧相关基因的药理再激活, 这些模型包括小鼠成纤维细胞系、成年小鼠皮质神经元、小鼠胚胎成纤维细胞和来自 RTT 患者12的成纤维细胞系。然而, 与西有关的基因在体内的药理再激活是否可行还有待证明。一个限制因素是缺乏有效的动物模型来准确测量反应新激活后的基因表达。为了实现这个目标, 一个Xisti:mcmp2-g夫 p小鼠模型已经生成, 由于在母亲 x 染色体16上的 xist 中的杂合缺失, 在所有细胞中携带一个基因标记的 mcp2 在 xi 上. 利用该模型, 在活鼠大脑中使用Xcif 抑制剂治疗后, 对习近平 mecp2 的表达进行了定量处理。在这里, 介绍了基于免疫荧光的检测方法, 对皮质神经元中 xi 再激活进行定量的模型和方法。
涉及老鼠的工作得到了弗吉尼亚大学动物护理和使用机构委员会 (IACUC; #4112) 的批准。
1. 在 Xi 上生成具有基因标记Mecp2的非随机 Xci 鼠标模型
请注意:研究中使用的小鼠株如下: mcmp-2 tm3.1 bird 和xist/ xist (B6;129-Xist
2. 设计小鼠育种策略, 生成: Mecp2·exit:mecp2-g夫发
3. 隔离女性: Mcp2is:mcp2-g夫 p小鼠胚胎成纤维细胞 (mef)
4. 使用 Faufaustare®活化细胞排序法检测证实绿色荧光蛋白 (GFP ) 在 Xisti:mecp2™小鼠大脑中缺乏表达
5. 确定Xisti:micp2is:micp2-g夫p 小鼠模型的可行性, 用于 Xi 再激活
6. 展示了西姆斯基的脑组织中的药理作用--Micp2is:micp2-g夫p 小鼠模型
为了证明Mésti:mcgp2-g夫小鼠模型在 xi 再激活研究中的可行性, 在小鼠胚胎成纤维细胞 (mef) 中测试了 xcif 抑制剂介导的西联Mcp-2-gfp 再激活。如第3节 (图 1a) 所述, 从 15.5天开始分离女性 mef: mcp2·xit:mcp2-g夫胚胎。女性水族的基因型: Micp2/xite:mc常见-gfp 多元醇通过基因型 pcr 证实, 如前面所述的 19 (图 1b) 和基于 Fsa 的分析 (图 1B)。用 DMSO 或 ldn19189 和 GSK650394 (分别为0.5ΜM 和 2.5ΜM) 对 Mof 进行了7天的处理。药物治疗后, 用 qRT-PCR 监测Micp2-gfp的表达。如图 1D所示, 药物治疗, 但不是 DMSO, 重新激活表达的西-梅克普2-g夫 p.其次, 进行定量免疫荧光, 以确定在单个多元气体中的西-梅克 P2-gfp 表达的程度, 如步骤5.3.2 所述。以从男性胚胎中分离出的负对照 Mof信号为背景, ~ 66% 的阳性对照 Mep2-gfpmeg2 mdf 有核 gfp 信号. 正如预期的那样, Mcisti:micp2/xit:micp2-gfp处理后, 经 DMSO 处理的核 GFP 水平非常低 (~ 3%)。相比之下 , 约 31% 的药物治疗 : mep2xit : mcep2mef 对核 gfp 呈阳性 (图 1e) 。这些结果表明, XCIF 抑制剂在 Mef 中重新激活了与氧连锁Mcp2的活性, 但在细胞群中, xi 再激活的程度各不相同。
为评价药物学西反应在体内的可行性, 研究药物治疗是否重新激活了西蒂斯特的大脑中的氧连锁Micp2 : micp2/xite:mcip2-g夫 p 雌性小鼠。在4周龄的 xececp2-g解脑注射使用立体定向手术的脑内注射中, 使用10μl 的车辆或10μl 的 xcif 抑制剂 (1.5 mM ldn193189 和 1.6 mm GSK650394) 在大脑对半球进行注射。图 2 a, B)。这个过程每两天重复一次 (图 2c), 三个星期后, 动物被安乐死, 大脑被隔离。一个子集用于 qRT-PCR, 另一个子集采用免疫组织化学方法进行分析。利用 qRT-PCR (表 1所列引物序列) 测定了野生型metp2和 xi-metp2-g夫普在汽车和药物注入半球中的表达。如图2D 所示, 药物治疗在大约30% 的药物注入大脑半球细胞中重新激活了 Xe-metp2-g夫 p, 而在注入药物的半球没有发现 Xi-metp2-g峰. 大量的 MAP2 (神经元标记) 阳性神经元也呈 GFP 阳性 (~ 45%)在药物治疗半球, 表明西-梅格普2-gfp 的表达。约20% 的 MAP2 阴性脑细胞表达了 GFP, 证实了Xi-mcp2-gfp在非神经元细胞中的再激活 (图 2e)。

图 1: 生成和验证Xe-mcp2鼠标模型。(A) 生成xisti:mcp2·xite:micp2-gfp小鼠的繁殖策略示意图。(B) 对xist:mcp2-Gfpy、xisti:me/exit:me/exist:me/xis:me/gepy:me/g夫普小鼠的 pcr 基因分型. 对小鼠的 Mcp2-gfp、 micp2和性别决定区 y (sry) 的存在进行了监测。(C) 流式细胞仪分析从小鼠皮层分离的细胞核。Mcmp2-g夫p 小鼠皮层显示 ~ 50% 的 gfp 阳性核, 而micp2·gfp 则显示为无 gfp 阳性核。(D) Qrt-pcr 分析监测micp2-gfp和野生型Micp2转录物在女性xisti:micp2™: micp2-gfp mef 治疗后使用 DMSO 或药物 (LDN1918189 和 gsk650394)。Gapdh作为负载控制进行了监测。(E) 定量免疫荧光监测 gfp 强度在女性中的 gfp 强度: Micp2is:metp2-gfp MEF 在使用 DMSO 或 LDN193189 和 gsk650394 药物治疗后。分别用从 micp应从或me/mcp2/gfp小鼠身上分离的 mof 作为阴性和阳性对照。每个点表示一个 MEF, 虚线表示在Mecpma/y中获得的最大背景信号, 该信号设置为1。下面的面板显示了代表性的原子核图片。这一数字已从 Przanowski 等人等人的第16份报告中修改。请点击这里查看此图的较大版本.

图 2: 在活着的小鼠的脑皮质神经元中 x-连锁Micp2的药理再激活.(A) 显示在大脑左半球或右半球注射车辆或药物的部位的老鼠头骨和 (b) 大脑示意图。(C) 药物治疗方案示意图。(D) 具有代表性的免疫荧光图像, 显示来自车辆或药物处理半球的日冕脑切片中的内源性 gfp 信号 (绿色)。DAPI 染色显示为蓝色。(E) 典型的免疫荧光图像, 用于监测药物治疗半球 gfp (抗 gfp; 红色) 和 map2 (绿色) 表达的冠状脑切片。DAPI 染色显示为蓝色。这一数字已从 Przanowski 等人等人的第16份报告中修改。请点击这里查看此图的较大版本.
| 反向底漆 (5 '-> 3 ') | 退火温度/聚合酶链反应产物长度 |
| GGAGAGGAGGGGCATGAG | 60°c/87 bp |
| GTGGACTTGGGTGTTA | 62°c 137 bp |
| TGGAGGCCTACA | 62°c1 140 bp |
| GCAACCCCGCAAGCTA | 62°c 364 bp |
| GCAACCCCGCAAGCTA | 62°c/250 bp |
| AATTGCCTACACAC | 62°c/436 bp |
| GACTTGGGCTGC | 62°c/2 bp |
| CTTCTTCCACTTTCCCCCCCGA | 66°c 270 bp |
表 1: 用于基因分型和定量实时 RT-PCR 的引物清单。
作者没有什么可透露的。
在这里, 我们描述了一个协议, 以生成一个可行的女性小鼠模型与非随机 X 染色体失活, 即, 母体遗传 x 染色体是不活跃的100% 的细胞。我们还描述了一个方案, 以测试可行性, 耐受性和安全性的药理作用, 在体内的非活性 X 染色体。
提交人感谢 Antonio Bedalov 提供试剂;弗吉尼亚大学冷冻切片组织组织组织组织组织核心;弗吉尼亚大学流式细胞术核心, 用于流式细胞术分析;Christian Blue 和 Saloni Singh 提供基因分型方面的技术援助。这项工作得到了向 z. z. 提供的双 Hoo 研究赠款、维吉尼亚大学弗吉尼亚技术种子基金奖和哈特威尔基金会个人生物医学研究奖的试点项目奖的支持。
| MICE | |||
| Mecp2tm3.1鸟 | 杰克逊实验室 | #014610 | |
| B6;129-Xist (tm5Sado) | 由西雅图 | 弗雷德哈钦森癌症中心的 Antonio Bedalov 提供 | |
| 试剂 | |||
| 22 x 22 mm 盖玻片 | FISHERfinest (Fisher Scientific) | 125488 | |
| 32% 多聚甲醛 | 电子显微镜科学 | 15714-S | |
| 50 ml 注射器 | Medline Industries | NPMJD50LZ | |
| 60 mm 培养皿 | CellStar | 628160 | |
| 7-AAD | BioLegend | 420403 | |
| 氯化铵 (NH4Cl) | Fisher Chemical | A661-3 | |
| 抗 GFP-AlexaFluor647 | Invitrogen | A-31852 | |
| 抗 MAP2 | Aves Labs | MAP | |
| BSA | Promega | R396D | |
| 丁丙诺啡 SR | Zoopharm | ||
| 柠檬酸 | Sigma | C-1857 | |
| DMSO | Fisher 生物试剂 | BP231-100 | |
| Dulbecco's 改良 Eagle 培养基 (DMEM) | 康宁 Cellgro | 10-013-CV | |
| 乙醇 | Decon Labs | 2701 | |
| 胎牛血清 (FBS) | VWR 生命科学 | 89510-198 | |
| 明胶 | Sigma-Aldrich | G9391 | |
| 载玻片 | Fisherbrand | 22-034-486 | |
| 山羊抗鸡 FITC 标记的二抗 | Aves Labs | F-1005 | |
| GSK650394 | ApexBio | B1051 | |
| hamilton 10μl 注射器 | 汉密尔顿 Sigma-Aldrich | 28615-U | |
| 汉克平衡盐溶液 (HBSS) | Gibco | 14025-092 | |
| 氯胺酮 | NDC 0856-2013-01 | ||
| 大钝/钝弯剪刀 | 精细科学工具 | 14519-14 | |
| LDN193189 | 开曼化学 | 11802 | |
| 洛迪沙醇 | Sigma | 1343517 | |
| 氯化镁 (MgCl2) | Fisher Chemical | M35-212 | |
| 甲基铜酮糖 | Sigma | M0262-100G | |
| 封固剂,含 DAPI | Vectashield | H-1200 | |
| 针尖,26 GA x 1.25 | "PrecisionGlide | 305111 | |
| 眼药膏 | Refresh Lacri-Lube | 93468 | |
| 最佳切割温度 (O.C.T.) | ThermoFisher | ||
| PCR 混合物 | |||
| 霉素/链霉素 (Pen/Strep) | 康宁 | 30-002-Cl | |
| 磷酸盐缓冲盐水 pH 7.4 (PBS) | 康宁 Cellgro | 46-103-CM | |
| 氯化钾 (KCl) | Fisher Scientific | P330-500 | |
| 手术刀刀片 | |||
| 浅玻璃或塑料托盘 | |||
| 皮肤胶/组织胶粘剂 | 3M Vetbond | 1469SB | |
| 叠氮化钠 | Fisher Scientific | CAS 26628-22-8 | |
| 氯化钠 (NaCl) | Fisher Chemical | S642-212 | |
| 标准止血钳 | Fine Science Tools | 13013-14 | |
| 标准镊子 | Fine科学工具 | 11027-12 | |
| 直虹膜剪刀 | 精细科学工具 | 14058-11 | |
| 蔗糖 | Fisher Scientific | BP220-1 | |
| Tris-base | Fisher 生物试剂 | BP152-5 | |
| Triton X-100 | Fisher 生物试剂 | BP151-500 | |
| 胰蛋白酶-EDTA | Gibco | 15400-054 | |
| 甲苯噻嗪 | Akorn | NDC: 59399-111-50 | |
| 设备 | |||
| 蔡司 AxioObserver 活细胞显微镜 | 蔡司 | Zeiss AxioObserver | |
| 0.45 毫米毛刺 | IDEAL MicroDrill | 67-1000 | |
| BD FACScalibur | |||
| 离心 | |||
| 机玻璃均质器 | |||
| 细胞培养箱 | Thermo Scientific HERACELL VIOS 160i 13-998-213 | ||
| Leica 3050S 研究低温恒温器 | |||
| 立体定向平台 | |||
| 热循环仪 | |||
| 定时 | |||
| 超速离心机 | Beckman Coulter Optima L-100 XP | ||
| 水浴 (37 ºC) | Fisher Scientific Isotemp 2239 |