使用阵列库的中等通量筛选和基于双 Luciferase 的分录报告器识别转录因子稳压器
2020年3月27日
为了识别新的转录因子调节器，我们开发了一种使用基于双透明酶的转录报告器测定筛选排列的慢病毒或逆转录病毒RNAi库的方法。这种方法提供了一种快速且相对便宜的方法，在单个实验中筛选数百名候选人。
该协议可用于筛选排列的扁病毒或逆转录病毒测定库，以确定癌细胞中转录因子的新调节器。该技术的主要优点是，它快速、中吞吐量和价格低廉，并且使用大多数调查人员通常都能接触到的设备和试剂。为了扩大和纯化库中的每一个扁病毒载体，首先在96井深井板的每个井中加入1.3毫升的Luria肉汤，每毫升安皮西林100微克。
每口井都接种两微升甘油，在37摄氏度和每分钟225转下进行夜间孵育。第二天，将每种细菌培养成单独的1.5毫升微离心管进行离心。根据制造商的说明，使用适当的细菌迷你试剂盒来净化每个病媒。
对于准备好的库中每个载体，用1倍10至第五个293FT细胞播种24井板的一个井，并在37摄氏度和5%的二氧化碳下孵育细胞24小时。为了准备一个转染混合物，这将设置在库的每个载体，首先将每个扁病毒载体的最终浓度为50南克每微升与无核酸酶水。将每次稀释的五微升转移到 96 孔 PCR 板的单个孔中。
通过混合1.25微升倍x转染试剂一与23.75微升倍x预热转染缓冲液，进行转染超级混合。在室温下孵育转染超级混合物五分钟。然后添加 125 南图倍 x 的 psPAX2 和 125 南图倍 x 的 VSVG 到超级混合与温和的移液。
立即将超级混合物加入PCR条的每个管，并使用多通道移液器将混合物的25微升转移到稀释病毒载体的每个井中。在室温下孵育20分钟后，使用多通道移液器将每个转染混合物的30微升从每井转移到先前准备的24井板中相应的293FT细胞中。孵育细胞24小时，然后用500微升的新鲜完整生长培养培养本替换每井的培养，在细胞培养箱中再进行24小时孵化。
第二天，使用多通道移液器从每口井收集病毒上流剂，将每个上流水液的220微升收集到一个新的96孔板中的两口井中，生成一个排列的病毒上流液板。为了准备感染的 A375 细胞，在库中每个病毒载体的每井 0.5 毫升完整生长介质中，将 10 倍到第 5 个细胞的种子在 24 井板中。包括一个额外的井，不会感染，作为药物选择的控制。
在细胞培养箱中孵育24小时后，将冷冻排列的扁病毒中先型至上经温度解冻，然后用200微升生长介质将准备的细胞培养板的生长介质替换为200微升的生长培养基，并辅以每毫升多纤维素20微克。使用多通道移液器，将 200 微升病毒上流液从每 96 井转移到 24 井板的每个井中。将细胞返回细胞培养箱24至48小时。
在孵育结束时，用500微升的生长介质和紫霉素补充，将细胞返回细胞培养箱48小时。在选择48小时纯霉素后，将细胞分成三到四组，使单个组中的所有井的细胞密度相似，并将200微升的尝试辛-EDTA添加到每组一个代表性的井中，在37摄氏度下进行5分钟的孵育。一旦细胞分离，用400微升的生长介质中和尝试素，并计算每个三辛化井的细胞数量。
将每个细胞悬浮液稀释到每毫升浓度的2倍10至第5个细胞，生长培养基辅以紫霉素，从每个井中播种500微升细胞，进入新的24井板中的相同井位。使用每个代表性井的计数估计每个组中每个剩余井中的细胞数后，向每井添加适当的 trypsin-EDTA 体积，以实现每毫升浓度 10 倍到第六个细胞。在试液化过程中，使用多通道移液器将400微升生长介质加用紫霉素，加入到新24孔板的相应井中。
一旦细胞分离，轻轻混合每一个井的内容，并转移100微升每个细胞悬浮液到适当的相应的井在新的24井板。然后将细胞返回细胞培养箱24小时。要用双荧光酶处理器结构转染细胞，请准备转染稀释混合物，如表中所示。
要准备记者稀释混合物，混合每个试剂的体积乘以转染的总数加上几个额外的体积。接下来，将转染稀释混合物与记者稀释混合物混合，在室温下孵育所得溶液15分钟，产生转染混合物。在孵育过程中，用250微升PBS冲洗细胞培养板的每口井，并在每口井中加入447微升的新鲜完整生长介质。
然后使用多通道移液器将53微升的转染混合物分发到细胞培养板的每个井中。将板在37摄氏度和5%的二氧化碳24小时。为了测量荧光素酶活性，用去电化水稀释百西解酶活性试剂盒中的5X无源解液缓冲液，并解冻试剂盒中所需的试剂A和试剂B缓冲液。
当试剂准备就绪后，用75微升无源解液将每井中的上流液更换，并在室温下孵育板30分钟，偶尔摇晃。在孵育过程中，用解冻试剂B缓冲液将试剂盒B基板稀释至1至50浓度。在孵化结束时，在四口控制井中加入30微升无源解液缓冲液，并将30微升的解盐从每口井转移到96孔平底白化检测板的重复井中。
当所有莱酸盐都镀上时，使用多通道移液器向每个井中添加 50 微升试剂 A，并使用板读卡器读取萤火虫荧光素酶信号。然后使用多通道移液器将 50 微升试剂 B 添加到每个井中，并使用板读卡器读取 Renilla 荧光素酶信号。正如预期的那样，YAP2SA 增加萤火虫荧光酶活性，但与控制载体相比，不会增加雷尼拉荧光酶活性。
相比之下，YAP2SA S94A不会增加萤火虫荧光素酶活性。重要的是，YAP2SA不会改变缺少 MCAT TEAD 绑定元素的最小启动子结构的活动。在与 YAP-TAZ-TEAD 记者结构相染的细胞中，串联的 YAP 和 TAZ 短发夹显著降低萤火虫荧光素酶水平，但对短发夹的非靶向控制不然。
相比之下，在与最小处理器结构相染的细胞中，YAP-TAZ 短发夹RNA不会显著改变萤火虫荧光素酶水平。每个井中的 Renilla 信号也未因短发夹非靶向控制或 YAP-TAZ 短发夹 RNA 而显著改变。正如预期的那样，针对 YAP 和 TAZ、SARC 或 PI3 激酶的短发夹RNA显著减少 YAP-TAZ-TEAD 活性。
短发夹RNA针对ATM，CDH1，CSK，ERBB2和凝胶素每个增加正常化萤火虫荧光石酶水平与已发表的研究表明，这些蛋白质是雅普和/或TAZ。尽管 ATR、CCNE2 和 ERBB4 在其他细胞类型中已确立作用，但针对这些基因的短发夹 RNA 不会显著改变 A375 细胞中规范化萤火虫荧光素酶水平。在此屏幕之后，应使用其他读数验证识别稳压器的转录因子活性。
还应确认检测对已识别的稳压器的有效敲解。在使用传染性扁病毒时，请谨慎使用并遵循安全准则，尤其是在病毒具有人类传染性时。
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概述
该协议描述了一种方法，用于筛选排列的慢病毒或逆转录病毒RNAi文库，以筛选癌细胞中转录因子的新型调节因子。这是一种快速、中等通量和成本效益的技术，利用了常见的设备和试剂。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 细胞生物学
- 转录调控
背景
- 转录因子在基因表达中起着关键作用。
- 识别其调节因子可以提供对癌症生物学的见解。
- RNA干扰（RNAi）是一种有力的基因沉默工具。
- 筛选大型文库可以加速新型调节因子的发现。
研究目的
- 开发一种用于识别转录因子调节因子的筛选方法。
- 利用双荧光素酶基因汇报系统进行筛选。
- 为研究人员提供一种经济高效的解决方案。
使用的方法
- 制备慢病毒或逆转录病毒RNAi文库。
- 使用双荧光素酶报告基因汇报系统进行筛选。
- 接种细菌培养用于载体纯化。
- 应用细菌小规模基因组提取工具包进行载体提取。
主要结果
- 成功识别了转录因子的新型调节因子。
- 证明了该方法的效率和成本效益。
- 验证了双荧光素酶汇报系统用于筛选的有效性。
- 大多数研究人员都可以使用该技术。
结论
- 开发的方法是转录因子研究的宝贵工具。
- 它允许快速筛选多个候选者。
- 这种方法可以促进癌症生物学的进一步研究。
常见问题
Executive Industry Relevance
Identifying upstream regulators of transcription factors offers a more druggable alternative to direct targeting in oncology, reducing the risk of adverse effects in normal tissues. This medium-throughput screening approach enables rapid interrogation of hundreds of genes to de-risk target hypotheses and prioritize candidates with predictive confidence. The method supports early discovery workflows by providing quantitative, reproducible outputs that inform go/no-go decisions in target validation pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of transcriptional regulatory networks to clarify pathway dependencies and validate functional targets in cancer models.
- Operational Value: Uses arrayed lentiviral libraries and dual-luciferase reporters to generate quantitative, normalized readouts for hit identification.
- Predictive Value: Supports mechanistic de-risking by distinguishing direct regulators from indirect effects through orthogonal reporter constructs.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Produces arrayed viral supernatants compatible with standardized infection workflows in 24-well formats.
- Quantitative Output: Dual-luciferase readout provides internal normalization via Renilla control to minimize well-to-well variability.
- Scalability: Medium-throughput design accommodates hundreds of genes per experiment using standard liquid handling and plate readers.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Demonstrated in melanoma (A375) cells to identify regulators of YAP/TAZ, key effectors in Hippo pathway-driven tumorigenesis.
- Translational Continuity: Hits can be validated using orthogonal assays for transcription factor activity, supporting progression to preclinical models.
- Mechanistic Insight: Enables discrimination between transcriptional co-activator dependence and minimal promoter artifacts via TEAD-binding element reliance.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target hypothesis screening to lead identification, providing assay-ready biological systems and quantitative data for downstream chemistry and validation efforts.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by linking genetic perturbations to transcriptional output via luciferase reporters.
- Screening: Generates reproducible, normalized luciferase signals enabling comparison across library members.
- Analytics: Delivers firefly/Renilla ratios that quantify pathway-specific activity, facilitating hit selection and prioritization.
- Translational Research: Connects to preclinical validation through confirmation of regulator knockdown and transcriptional impact.
- Enterprise Reuse: Platform adaptable to CRISPR, cDNA, or ORF libraries for sustained use across multiple transcription factor programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in transcriptional regulation by identifying upstream modulators with functional validation.
- Operational Value: Employs accessible reagents (bacterial miniprep kits, standard transfection reagents) and common instrumentation (plate readers, multichannel pipettes).
- Strategic Value: Improves target selection confidence, reducing late-stage failure risk from inadequate biological de-risking.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of transcription factor-modulating strategies over direct targeting approaches.
Implementation Considerations
- Requires molecular cloning expertise for library preparation and viral vector handling.
- Dependent on lentiviral production infrastructure and biosafety containment for infectious material.
- Necessitates standardization of transfection efficiency and puromycin selection across arrayed conditions.
- Adaptable to various cancer cell lines provided they support lentiviral transduction and reporter expression.
- Limited to transcriptional readouts; functional phenotypes require secondary validation.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:39
Lentiviral Vector Library Preparation
1:24
Packaging of the Arrayed Lentiviral Library
3:35
Cell Infection for Screening
4:48
Cell Seeding for Transfection of Dual-Luciferase Reporter
6:27
Dual-Luciferase Reporter Transfection
7:35
Dual-Luciferase Activity Quantification
9:02
Results: Representative Arrayed Library Screening
10:47
Conclusion
