Name: 在非活动 X 染色体上重新激活 MeCP2 的池 shRNA 屏幕 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 15 s
Description: 了解利用shRNA和下一代测序技术在小鼠肌腱成纤维细胞中筛选X染色体失活调控因子的方法。该方案结合荧光素酶报告基因和潮霉素抗性基因，帮助研究者识别MeCP2相关调控机制并建立可靠的实验流程。

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我们感谢墨尔本大学的 Ross Dickins 慷慨提供本筛选实验所用的 shRNA 文库。本研究由Rett综合征研究信托基金（A.B.）资助。

所有涉及动物的实验步骤均按照弗雷德·哈钦森癌症研究中心机构动物照护与使用委员会（IACUC）批准的方案进行。除5-氮杂胞苷（5-AZA）外，本研究所用试剂均无已知的显著人类健康风险。
1. 在 Xi 上构建带有 MeCP2-LUC-HR 报告基因的细胞系
<ol>
	<li>从雌性 XMeCP2-LUC-HR/XMeCP2 小鼠中制备肌腱成纤维细胞
	<ol>
		<li>处死一只10-12日龄的雌性 XMeCP2-LUC-HR/XMeCP2 小鼠。</li>
		<li>使用直头解剖剪，在尾部近端皮肤处做环形切口。</li>
		<li>握住尸体尾部基部，将皮肤从鼠体拉开以暴露尾部的纤维软骨部分。用手术刀片切除并切割暴露组织的末端10 mm，将其切成1 mm长的片段。</li>
		<li>将组织碎片转移至含有5 mL杜氏改良伊格尔培养基（DMEM）的15 mL锥形管中，该培养基添加有1 U/mL青霉素、1 µg/mL链霉素和1.5 mg/mL胶原酶，并预先通过0.45 µm和0.2 µm滤膜过滤。在37 °C下持续旋转孵育3-4小时。</li>
		<li>在室温下以500 × g 离心10分钟。将沉淀重悬于10 mL DMEM中，该培养基补充有10%胎牛血清、1 U/mL青霉素和1 µg/mL链霉素（DMEM-10），并接种至6孔组织培养板中。传代一次后扩增至10 cm培养皿，再进行下一步操作。</li>
		<li>通过转导携带HPV-16病毒癌基因（E6/E7）的表达载体使细胞永生化，方法如前所述7。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>筛选单细胞克隆并表征 MeCP2 报告基因表达
	<ol>
		<li>从10 cm培养皿中收获细胞。首先吸除培养基，加入1 mL 0.05%胰蛋白酶-EDTA，在37 °C孵育2-5分钟。用9 mL DMEM-10终止反应，并将重悬细胞收集至15 mL锥形管中。</li>
		<li>用DMEM-10将细胞稀释至最终浓度为1个细胞/100 µL。通过移液将100 µL悬液加入每个孔，转移至96孔板中。</li>
		<li>在37 °C孵育直至孔内细胞融合，可能需要2-3周。每3-5天更换新鲜DMEM-10。当细胞融合后，每孔加入20 µL 0.05%胰蛋白酶-EDTA消化细胞，并将其分种为两套相同的96孔板。</li>
		<li>使用其中一套孔板检测荧光素酶活性。采用无需去除培养基的均相萤火虫荧光素酶检测试剂盒，按照试剂盒附带的说明书操作。</li>
		<li>根据步骤1.2.4的结果，从剩余的孔板中选择无荧光素酶活性的克隆。将这些克隆扩增至24孔板，再扩增至6孔板。</li>
		<li>同样处理一个荧光素酶活性最高的克隆，作为验证实验的阳性对照。</li>
		<li>从6孔板中每个孔取部分细胞用于Western blot分析。每孔加入200 µL 0.05%胰蛋白酶-EDTA消化细胞，在37 °C孵育2-5分钟。用2 mL DMEM-10终止反应，将一半细胞转移至1.5 mL离心管中。在进行Western blot裂解前，用PBS洗涤细胞一次。或者，将一半细胞转移至另一块6孔板中。待细胞贴壁后，用PBS冲洗并直接裂解用于Western blot。&#160;</li>
		<li>使用抗MeCP2抗体进行Western blot，以确认荧光素酶阴性细胞表达、&#160;而荧光素酶阳性细胞不表达来自活性X染色体的野生型MeCP2；操作步骤参照先前描述的方法8。使用任意野生型小鼠的脑组织裂解液作为阳性对照。</li>
		<li>将多个阴性克隆以每孔2 × 105 个细胞的密度接种于6孔板中。加入10 µM 5-AZA处理一次，在72小时内不更换培养基，然后按照步骤1.2.3所述方法检测荧光素酶活性。</li>
		<li>选择一个经5-AZA处理后获得荧光素酶活性的阴性克隆（Xi克隆），开始将其扩增至多个10 cm培养皿。将其余阴性克隆冻存于液氮中作为备份。阳性克隆（Xa克隆）可继续在细胞培养中维持或冻存以备后续使用。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 使用潮霉素B筛选筛选文库以实现再激活
<ol>
	<li>感染测试克隆、施加筛选压力并收获用于测序的DNA
	<ol>
		<li>从表达发夹结构的shRNA文库中获取逆转录病毒浓缩液，或使用所需文库附带的方案制备浓缩的病毒上清液。</li>
		<li>在进行筛选之前，对文库进行滴定（如有GFP标记，则使用该标记）。感染复数（MOI）应控制在0.3至0.5之间。 
		注意：至少进行四次独立的筛选实验，以降低假阳性率。每次筛选使用20个培养皿，以实现文库100倍的覆盖深度，从而充分保留发夹序列的代表性，避免随机丢失9。然而，鉴于本实验为正向筛选且文库规模较大，较低的覆盖深度可能已足够。</li>
		<li>早晨，将1 × 106个Xi细胞接种至10 cm组织培养皿中。</li>
		<li>下午，通过更换培养基为含有病毒上清液和5–10 µg/mL聚凝胺（polybrene）的新鲜DMEM-10来感染细胞。病毒上清液的用量依据步骤2.1.2确定。</li>
		<li>18–24小时后，吸除培养基，并向每个培养皿中加入10 mL新鲜DMEM-10。继续培养48小时。</li>
		<li>早晨，使用每皿1 mL的0.05%胰蛋白酶-EDTA消化细胞，每皿加入9 mL DMEM-10终止反应。将细胞悬液通过100 µm细胞筛过滤。合并所有过滤后的细胞悬液，并以每皿1 × 106个细胞的密度接种两组10 cm培养皿。</li>
		<li>下午，将其中一组培养皿的培养基更换为含15 µg/mL潮霉素B的DMEM-10（定义为第0天）；另一组仅更换为新鲜DMEM-10。</li>
		<li>48小时后，使用1 mL 0.05%胰蛋白酶-EDTA消化未处理组的细胞，在37 °C孵育2–5分钟，用9 mL DMEM-10终止反应。将细胞转移至15 mL离心管中，在室温下以500 × g离心5分钟。吸除上清液后立即从沉淀中提取DNA。或者，可在离心前将细胞合并至更大的离心管中。</li>
		<li>采用苯酚与氯仿混合液提取DNA，并用乙酸钠和冷乙醇沉淀DNA，具体方法如前所述10。将各份筛选前的DNA样本合并后保存于-20 °C，待后续使用。</li>
		<li>继续对潮霉素B筛选组进行培养，共持续4天。在第2天时，更换为含新鲜潮霉素B的DMEM-10培养基。</li>
		<li>第7天，将筛选组的培养基更换为仅含新鲜DMEM-10。恢复培养2至4天后，按照步骤2.1.8所述方法收获细胞，并按步骤2.1.9进行DNA提取。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>鉴定在筛选后样本中富集的发夹序列
	<ol>
		<li>使用5'端上下文引物（5'-ATCGTTGCCTGCACATCTTGG-3'）和3'端反向环引物（5'-ACATCTGTGGCTTCACTA-3'），从筛选前和筛选后的DNA样本中扩增半发夹结构。将所有提取的DNA分别用于PCR反应，每反应使用100–200 ng DNA。 
		注意：上述5'端上下文引物和3'端反向环引物分别对应shRNA插入片段上游的miR-30上下文序列和shRNA环部序列。不同文库需使用不同的寡核苷酸引物。根据需要调整纯化步骤，以分离不同大小的PCR产物。</li>
		<li>使用大小选择磁珠去除引物和基因组DNA，并回收长度在100–200 bp之间的PCR产物。具体操作遵循磁珠产品附带的说明书。</li>
		<li>构建测序文库以对半发夹序列进行测序。每次筛选应获得至少5000万条测序读段。根据所用测序试剂盒和设备选择合适的建库与测序方案。 
		注意：每次筛选获得5000万条读段，可实现文库中每条shRNA约1000倍的代表性，以及每个独立感染事件约10倍的覆盖深度（基于每条shRNA 100倍代表性感染条件），从而确保每个感染事件得到充分代表。</li>
		<li>使用Perl脚本统计与参考序列完全匹配的读段数量，以确定每条shRNA的丰度。选择在筛选前样本中至少有10条读段的shRNA进行后续分析。通过计算筛选后与筛选前读段数的比值来确定富集倍数，并基于1000次置换检验计算错误发现率（FDR）。将靶向基因的shRNA中FDR &#60;5%的基因作为&#34;候选基因&#34;进行进一步验证。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 验证鉴定出的发夹结构（&#34;阳性结果&#34;）
<ol>
	<li>包装筛选中鉴定出的含shRNA的慢病毒
	<ol>
		<li>在10 cm培养皿中每皿接种8 × 106个293FT细胞。</li>
		<li>次日，每皿更换为9 mL无抗生素的DMEM-10培养基；转染前30分钟完成换液。</li>
		<li>在30分钟间隔期间，准备两种转染混合物：
		<ol>
			<li>制备混合物1（每皿/shRNA；根据shRNA总数按比例放大）：将10 µL浓度为2 mg/mL的聚乙烯亚胺（PEI）溶于0.5 mL最优最低必需培养基中，用移液器混匀，室温孵育5分钟。</li>
			<li>制备混合物2（每shRNA）：将4 µg待包装的shRNA载体、1.5 µg VSV-G包膜载体（pMD2.G）和2.5 µg包装载体（psPAX2）混合于0.5 mL最优最低必需培养基中。 
			注：在包装过程中包含一个空的慢病毒载体，用于后续感染作为阴性对照。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>将0.5 mL混合物1加入每份混合物2中，用移液器轻轻混匀。室温避光孵育20分钟。</li>
		<li>将上述混合物逐滴加入第3.1.2步的各培养皿中，轻轻摇晃培养皿以混匀。</li>
		<li>次日，更换为5 mL新鲜DMEM-10培养基。</li>
		<li>初次转染后48小时，收集上清液并通过0.22 µm滤器过滤。使用DMEM-10预润湿滤器以最大化回收率。</li>
		<li>将过滤后的上清液分装成适合感染6孔板单孔的体积。</li>
		<li>将分装的病毒液于-80 °C冻存以备后续使用，或立即进行转导。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>单个发夹结构的转导及对荧光素酶报告基因和Xi染色体上野生型MeCP2基因再激活效果的检测
	<ol>
		<li>上午，将1 × 105个Xi细胞/孔接种至6孔板中。</li>
		<li>下午，通过更换为含慢病毒上清液和5–10 µg/mL聚比烯的2 mL新鲜DMEM-10培养基进行感染。使用空慢病毒载体产生的病毒上清液感染一个对照孔。</li>
		<li>次日，更换为含1 mg/mL嘌呤霉素的2 mL DMEM-10培养基，继续培养四天。</li>
		<li>更换为2 mL新鲜DMEM-10培养基，恢复培养48–72小时。</li>
		<li>用150 µL 0.05%胰蛋白酶-EDTA消化细胞，37 °C孵育2–5分钟。加入1.5 mL DMEM-10终止反应。将细胞转移至15 mL锥形管中，室温下以500 × g离心10分钟。</li>
		<li>弃去上清，将细胞重悬于100 µL荧光素酶检测试剂盒提供的裂解缓冲液中，室温孵育5分钟。将裂解液转移至白色96孔板，按照试剂盒说明书检测荧光素酶活性。以Xa细胞作为阳性对照，以感染空慢病毒载体的Xi细胞作为阴性对照。 
		注：检测前避免将白色板暴露于荧光灯下，以降低背景信号并提高检测灵敏度。尽可能在避光条件下操作试剂盒提供的检测流程，效果最佳。</li>
		<li>为确定该发夹结构是否影响活性X染色体上MeCP2的表达水平，从转导后的Xi细胞中提取RNA，并使用定量PCR检测MeCP2 mRNA水平，引物设计为仅扩增野生型MeCP2（F: 5'-TTCCATGCCAAGGCCAAACAG-3'，R: 5'-CCCATAAGGAGAAGAGACAACAGC-3'）。</li>
		<li>可选步骤：在细胞从嘌呤霉素筛选中恢复后，加入5-AZA至终浓度0.2 µM，以提高检测灵敏度。不更换培养基继续培养72小时，然后使用商用荧光素酶检测试剂盒检测荧光素酶活性。</li>
		<li>检测沉默的野生型MeCP2的再激活情况。将含有单个发夹结构的载体按照步骤3.2.1–3.2.4感染携带野生型MeCP2的Xa细胞。提取细胞RNA，使用定量PCR检测MeCP2 mRNA水平，引物设计为仅扩增野生型MeCP2（F: 5'-TTCCATGCCAAGGCCAAACAG-3'，R: 5'-CCCATAAGGAGAAGAGACAACAGC-3'）。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

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</ol>

Leko 博士作为弗雷德·哈钦森癌症研究中心的雇员参与了本文的撰写。&#160; 本文表达的观点仅为作者个人观点，不一定代表美国国立卫生研究院或美国政府的观点

在我们最近的一项研究6中，我们构建了一种小鼠细胞系，其Xi染色体上的MeCP2基因融合了荧光素酶基因和潮霉素抗性基因，并用一个包含&#62;60,000个靶向&#62;25,000个基因的shRNA文库对该细胞系进行转导。我们发现有30个基因在表达被敲低后可在潮霉素B筛选条件下赋予细胞生存优势，提示这些基因在调控MeCP2及X染色体沉默中发挥作用。通过使用单个发夹RNA转导该细胞系并检测沉默的荧光素酶报告基因的再激活，验证了上述结果。
在我们筛选的所有重复实验中，排名前四的发夹结构均靶向XIST，这一发现为我们的方法提供了强有力的内部验证，鉴于XIST在X染色体失活（XCI）中的关键作用11。除TGFβ超家族外（其在XCI中的调控作用此前尚未见报道），其余鉴定出的基因均属于与表观遗传调控相关的功能基因家族，这进一步验证了我们方法的可靠性12,<su...

女性中最常见的遗传性智力障碍之一——Rett综合征，是由X染色体上的MeCP2基因发生杂合突变所致，该基因编码一种对神经元正常功能至关重要的蛋白质1。治疗该疾病的一个潜在策略是重新激活位于失活X染色体（Xi）上的野生型MeCP2等位基因，因为已有研究证明，在该疾病的小鼠模型中恢复MeCP2的表达可逆转神经功能缺陷1,2,4。然而，雌性细胞中两条X染色体之一的表观遗传沉默在整个生物体生命周期中维持得非常稳定3,4，因此要实现Xi上基因的有效再激活，可能需要对多个表观遗传调控通路造成显著干扰。
为了鉴定维持MeCP2沉默所必需的因子，我们首先建立了一种转基因小鼠模型，该模型在两条X染色体之一上携带MeCP2-荧光素酶-潮霉素抗性基因融合结构（MeCP2-LUC-HR）（XMeCP2-LUC-HR/XMeCP2）5。尽管由该融合构建体表达的MeCP2不稳定，并导致功能丧失，表型上模拟了半合子雄性小鼠中MeCP2的缺失（XMeCP2-LUC-HR/Y），但报告基因的表达仍可被清晰检测到，其表达模式与内源性MeCP2的表达一致5。随后，我们建立了携带该构建体的永生化成纤维细胞克隆，其中构建体分别位于失活或活性的X染色体上，并证实前者表达野生型MeCP2而不表达报告基因构建体，而后者情况相反。当使用已知可消除基因沉默的DNA去甲基化试剂5-氮杂胞苷（5-AZA）处理时，报告基因位于Xi上的细胞（&#34;报告细胞&#34;）在生物发光检测中显示出活性增加，表明我们的构建体可以被重新激活，因而可用于遗传筛选。
接下来，我们开发了一种高通量遗传筛选方法，用于鉴定调控MeCP2沉默的因子。首先，将报告细胞系感染一种逆转录病毒文库，该文库包含&#62;60,000种不同的shRNA，靶向小鼠基因组中&#62;25,000个基因5,6，随后进行潮霉素B筛选。通过下一代测序技术比较筛选前和筛选后样本中发夹结构的频率，因为在潮霉素B筛选条件下，报告基因的重新激活会赋予细胞生长优势，从而导致相关发夹结构的富集。利用该方法，我们鉴定了30个参与MeCP2沉默的基因，并通过将报告细胞分别转导单个发夹结构并检测其荧光素酶&#160;活性，进一步验证了这些结果。

<table><tbody><tr><td>293FT 细胞系</td><td>Invitrogen</td><td>R700-07</td><td></td></tr><tr><td>5-氮杂胞苷</td><td>Sigma</td><td>A2385-100MG</td><td></td></tr><tr><td>Agencourt AMPure XP</td><td>Beckman-Coulter</td><td>A63881</td><td></td></tr><tr><td>抗 MECP2 抗体</td><td>Millipore</td><td>07-013</td><td></td></tr><tr><td>胶原酶</td><td>Sigma</td><td>C2674-1G</td><td></td></tr><tr><td>Corning 96 孔实心白色聚苯乙烯微孔板</td><td>Fisher Scientific</td><td>07-200-336</td><td></td></tr><tr><td>杜尔贝科改良伊格尔培养基</td><td>Gibco</td><td>11965-092</td><td></td></tr><tr><td>Expression Arrest microRNA 适配型逆转录病毒载体（pMSCV）</td><td>Open Biosystems</td><td>EAV4679</td><td></td></tr><tr><td>Expression Arrest pSM2 逆转录病毒 shRNAmir 文库</td><td>Open Biosystems</td><td>RMM3796</td><td></td></tr><tr><td>胎牛血清</td><td>Fisherbrand</td><td>03-600-511</td><td></td></tr><tr><td>HiSeq 2500</td><td>Illumina</td><td>SY&amp;ndash;401&amp;ndash;2501</td><td>或同等产品</td></tr><tr><td>潮霉素 B</td><td>Calbiochem</td><td>400051-1MU</td><td></td></tr><tr><td>Lipofectamine 2000</td><td>Invitrogen</td><td>11668-019</td><td></td></tr><tr><td>Bright-Glo 荧光素酶检测试剂系统</td><td>Promega</td><td>E2610</td><td>用于克隆筛选的均相检测法</td></tr><tr><td>荧光素酶检测试剂系统</td><td>Promega</td><td>E4530</td><td>用于检测单个发夹结构的非均相检测法</td></tr><tr><td>Luminometer TopCount NXT</td><td>Perkin Elmer</td><td>N/A</td><td>或类似型号的发光仪</td></tr><tr><td>MiSeq 试剂盒 v2</td><td>Illumina</td><td>MS-102-2001</td><td>请使用与设备兼容的试剂盒</td></tr><tr><td>Opti-MEM</td><td>Gibco</td><td>31985-070</td><td></td></tr><tr><td>青霉素-链霉素</td><td>Gibco</td><td>15140-122</td><td></td></tr><tr><td>pMD2.G</td><td>Addgene</td><td>#12259</td><td>VSV-G 包膜载体</td></tr><tr><td>聚凝胺</td><td>Sigma</td><td>TR-1003-G</td><td></td></tr><tr><td>聚乙烯亚胺</td><td>Polysciences</td><td>23966-1</td><td></td></tr><tr><td>psPAX2</td><td>Addgene</td><td>#12260</td><td>包装载体</td></tr><tr><td>嘌呤霉素</td><td>Gibco</td><td>A11138-02</td><td></td></tr><tr><td>胰蛋白酶-EDTA（0.05%），含酚红</td><td>Gibco</td><td>25300-054</td><td></td></tr></tbody></table>

在失活x染色体上筛选重新激活mecp2的shrna文库

Pooled shRNA Screen for Reactivation of MeCP2 on the Inactive X Chromosome

利用插入异染色质的报告基因进行正向遗传筛选，已被广泛用于研究模式生物中的表观遗传调控机制。短发夹RNA（shRNA）和成簇规律间隔短回文重复序列（CRISPR）等技术的发展，使得此类筛选可在二倍体哺乳动物细胞中开展。本文描述了一项针对X染色体失活（XCI）调控因子的大规模shRNA筛选，采用一种小鼠细胞系，该细胞系在失活X染色体（Xi）上的甲基化CpG结合蛋白2（MeCP2）基因C末端定点敲入了萤光素酶（firefly luciferase）和潮霉素抗性基因。在报告细胞系中，该构建体的重新激活可赋予细胞在潮霉素B筛选条件下的生存优势，从而使得我们能够通过下一代测序检测筛选后富集的shRNA，对大规模shRNA文库进行筛选并鉴定出可激活报告基因的发夹序列。随后，我们通过逐一验证这些富集发夹序列激活Xi上萤光素酶报告基因的能力，进行个体化验证。

小鼠肌腱成纤维细胞取自先前描述的 XMeCP2-LUC-HR/XMeCP2 雌性小鼠，通过逆转录病毒介导导入人乳头瘤病毒 HPV-16 的 E6 和 E7 致癌基因实现永生化，经有限稀释法进行克隆，并检测其荧光素酶活性以及野生型 MeCP2 蛋白的表达（图 1A 和 1B）。当报告基因位于活性 X 染色体（Xa）时，荧光素酶活性较强；而位于失活 X 染色体（Xi）时则无法检测到活性；内源性 MeCP2 的表达呈现相反的模式。我们选取了一个无荧光素酶活性的克隆（Xi-8）和一个具有强活性的克隆（Xa-3）用于后续实验。当对 Xi-8 细胞使用 5-AZA 处理时，观察到荧光素酶活性呈剂量依赖性诱导升高（图 1C）。
通过为期3天和6天的筛选实验，检测了Xi-8细胞和Xa-3细胞对潮霉素B的敏感性。与荧光素酶报告基因的表达模式预期一致，Xi-8细胞对潮霉素B的敏感性高于Xa-3细胞，尽管后者...

我们报告了一种基于小发夹RNA（shRNA）和下一代测序的技术方案，用于鉴定在小鼠细胞系中调控X染色体失活的因子，该细胞系的失活X染色体上融合了萤光素酶基因和潮霉素抗性基因，并将其连接至甲基化CpG结合蛋白2（MeCP2）基因。

在失活X染色体上筛选重新激活MeCP2的shRNA文库

利用插入异染色质的报告基因进行正向遗传筛选已被广泛用于研究表观遗传调控机制……

按照文本方案所述，首先准备小鼠肌腱成纤维细胞。从10厘米培养皿中收集细胞，先吸除培养基，然后加入1毫升0.05%胰蛋白酶-EDTA，于37°C孵育2至5分钟。孵育结束后，加入9毫升DMEM-10终止胰蛋白酶反应，并将重悬的细胞收集至15毫升锥形管中。用DMEM-10将细胞稀释至最终浓度为每100微升含1个细胞。然后用移液器将100微升细胞悬液转移至96孔板的每个孔中。将细胞在37摄氏度下孵育，直至孔板中的细胞达到融合状态，此过程可能需要两到三周。每三至五天用新鲜的DMEM-10培养基更换一次培养液。当细胞融合后，每孔加入20 µL 0.05%胰蛋白酶EDTA进行消化，将细胞传代至两组相同的96孔板中。对一组培养板进行荧光素酶活性检测。采用无需去除培养基的均一型萤火虫荧光素酶检测试剂盒，按照试剂盒提供的操作说明进行检测。根据检测结果，从剩余的培养板中筛选出无明显荧光素酶活性的克隆。首先将这些克隆扩增至24孔板，然后转移至6孔板。对具有最高荧光素酶活性的克隆进行同样的操作。该克隆将作为阳性对照用于验证目的。在六孔板中培养扩增后，从每个孔中收取一部分细胞用于蛋白质印迹实验。加入200微升0.05%胰蛋白酶-EDTA溶液消化细胞，在37摄氏度孵育2至5分钟。用两毫升 DMEM-10 终止细胞反应，并将一半细胞转移至另一六孔板中。待细胞贴壁后，用 PBS 洗涤一次，随后进行裂解以用于 Western blot 分析。在六孔板中每孔接种约20万个阴性克隆细胞。用10 µM 5-氮杂胞苷处理细胞一次，随后在不更换培养基的情况下孵育72小时，然后检测荧光素酶活性，方法同前。接下来，选择一个在筛选中因5-azacytidine处理而获得荧光素酶活性的阴性克隆，并将其扩增至多个10厘米培养皿中。将剩余的阴性克隆用液氮冷冻保存作为备份。阳性克隆可继续在组织培养中维持，或冻存以备后续使用。在早晨，将一百万个无活性的X细胞接种到10厘米的组织培养皿中。在下午，通过将培养基更换为含有预定量病毒上清液和每毫升5至10微克多聚素（polybrene）的新鲜DMEM-10培养基来感染培养皿。18至24小时后，吸去培养基，并向每个培养皿中加入10毫升新鲜DMEM-10培养基。将培养板继续培养48小时。次日早晨，每块培养板加入1毫升0.05%胰蛋白酶-EDTA消化细胞，每块培养板加入9毫升DMEM-10终止消化。将细胞悬液通过100微米孔径的滤网过滤。将过滤后的悬浮液合并，每皿接种一百万个细胞，接种至两组10厘米培养皿中。下午时，将其中一组培养皿中的培养基更换为含有15微克/毫升潮霉素B的DMEM-10培养基；另一组仅更换为新鲜的DMEM-10培养基。48小时后，使用1毫升0.05%胰蛋白酶-EDTA消化未用潮霉素B处理的培养皿中的细胞，使其脱离培养皿表面。在37摄氏度下孵育2至5分钟。接着，用9毫升DMEM-10终止反应。收集各个样品，并立即进行DNA提取。继续培养潮霉素B筛选组六天，每隔一天用含有潮霉素B的新鲜DMEM-10培养基更换筛选培养基。第六天时，仅使用新鲜DMEM-10培养基替换筛选培养基。恢复培养四天后，按之前方法收集筛选后样本的DNA。按照文本方案所述，继续鉴定在筛选后样品中富集的发夹结构。为验证筛选结果，首先在10厘米培养皿中每皿接种八百万个293-FT细胞。次日，在转染前30分钟，将每皿培养基更换为九毫升无抗生素的DMEM-10培养基。接下来，将0.5毫升的转染混合液一加入到每份转染混合液二中，用移液器轻轻吹打混匀。然后在室温下孵育20分钟。将混合液逐滴加入每块培养板中，并轻轻摇晃培养板以混匀。次日，将培养基更换为5 mL新鲜的DMEM-10。在初次转染后48小时，收集慢病毒上清液，并通过已用DMEM-10预润湿的0.22微米滤器过滤，以最大化回收率。次日早晨，将10万个失活X细胞接种至6孔板的每个孔中。下午时，通过将培养基更换为含有慢病毒上清液和5至10微克/毫升聚凝胺的2 mL新鲜DMEM-10，对细胞进行感染。使用空载慢病毒载体产生的病毒上清液感染一个对照孔。次日，将培养基更换为含有 1 毫克/毫升嘌呤霉素的 2 毫升 DMEM-10 培养基。持续筛选四天。四天后，更换为 2 毫升新鲜的 DMEM-10 培养基，静置 48 至 72 小时以恢复细胞状态。加入 150 微升 0.05% 胰蛋白酶 EDTA 消化细胞，于 37 摄氏度孵育 2 至 5 分钟。用 1.5 毫升 DMEM-10 终止消化反应，随后将细胞转移至锥形管中，在室温下以 500 × g 离心 10 分钟。吸去培养基，将细胞重悬于荧光素酶检测试剂盒提供的 100 微升裂解缓冲液中。室温孵育 5 分钟。5 分钟后，将悬液转移至白色 96 孔板中。在暗室中按照试剂盒提供的方案进行检测。使用活性X染色体细胞作为阳性对照，使用感染空载慢病毒载体的非活性X染色体细胞作为阴性对照。永生化的小鼠跟腱成纤维细胞克隆表现出萤光素酶活性的阳性或阴性结果，分别与报告基因位于活性或非活性X染色体上的位置一致。通过Western印迹检测到的MeCP2表达呈现相反的模式。需要注意的是，萤光素酶活性在阴性克隆中可通过给予5-氮杂胞苷而被诱导。当潮霉素抗性基因位于活性X染色体上时，在潮霉素筛选条件下，细胞相较于基因位于失活X染色体上的细胞具有生存优势。观看本视频后，您应能充分理解如何利用选择性插入失活X染色体的报告基因，设计并开展针对X染色体失活调控因子的筛选实验。我实验室此前已在酵母中开展过基于报告基因的染色质调控因子筛选，该方法的成功应用启发我设计了本项针对哺乳动物细胞中X染色体失活调控因子的筛选实验。在遵循本实验流程的基础上，还可采用其他方法，如小干扰RNA（siRNA）、CRISPR、小分子化合物等，进一步探究哺乳动物细胞中X染色体失活的相关问题。

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Research

科研

JoVE Journal

Genetics

遗传学

在非活动 X 染色体上重新激活 MeCP2 的池 shRNA 屏幕

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本文介绍了一种利用 Southern 印迹法和/或 PCR 鉴定小鼠胚胎干细胞中同源重组事件的详细实验方案。该方法以采用传统基于胚胎干细胞的同源重组介导靶向技术构建非肌肉肌球蛋白 II...

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CRISPR/sgRNA 文库已应用于研究蛋白质编码基因。然而，sgRNA 文库在揭示 CTCF 边界在基因调控中功能方面的可行性仍尚未探索。本文中，我们描述了一种针对 HOX 位点的特异性 sgRNA 文库，以阐明 CTCF 边界在 HOX...

HOX 基因座靶向的CRISPR/sgRNA文库筛选鉴定关键CTCF边界

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CRISPR-Cas9 技术提供了一种高效的方法，可精确编辑任何细胞类型的哺乳动物基因组，并代表了一种进行全基因组遗传筛选的新手段。本文提供了一个详细方案，阐述了成功实施混合式全基因组 CRISPR-Cas9...

哺乳动物细胞中基于CRISPR的 pooled 遗传筛选

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介绍了生成可经由MRGPRX2受体激活肥大细胞的短肽文库的技术。相关技术操作简便、成本低廉，且可拓展应用于其他细胞受体。...

利用基因工程HEK细胞筛选激活MRGPRX2的多肽

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利用基因分型与基因组规模的基因剔除筛选鉴定恶性外周神经鞘瘤小鼠模型中的治疗靶点

小鼠卵母细胞减数分裂染色体铺片的制备用于联会与重组的评估

了解利用shRNA和下一代测序技术在小鼠肌腱成纤维细胞中筛选X染色体失活调控因子的方法。该方案结合荧光素酶报告基因和潮霉素抗性基因，帮助研究者识别MeCP2相关调控机制并建立可靠的实验流程。

在失活X染色体上筛选重新激活MeCP2的shRNA文库

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