2022年5月18日
我们开发了一种新颖的功能丧失方法,该方法涉及通过使用 卵 电穿孔和Tol2转座子系统将人工微RNA序列引入和基因组整合到鸡胚胎中。该技术为发育过程中的基因功能研究提供了一种强大而稳定的基因敲低方法。
该方法为研究雏鸡视网膜发育提供了一种功能丧失方法。该技术支持快速和持续地抑制视网膜特定区域中的靶基因。这种方法也可以应用于雏鸡胚胎的其他部分,包括神经和非神经组织。
对于卵电穿孔,通过将25毫克的Fast Green FCF溶解在10毫升PBS中来制备0.25%的Fast Green Solution,然后使用0.2微米的注射器过滤器过滤溶液。接下来,通过将microRNA祖母绿GFP质粒与Tol2转座酶表达质粒以2:1的比例混合来制备DNA鸡尾酒注射溶液。然后将制备的Fast Green溶液以1:10的比例添加到DNA混合物中,以可视化注射区域。
接下来,设置显微注射装置。该设备由汉密尔顿注射器、18 号两英寸针、两厘米长的聚氯乙烯管和微量移液器针组成。用重矿物油填充汉密尔顿注射器,然后将18号针头连接到注射器上,并通过按下注射器柱塞来填充针头的内部空间。
接下来,将聚氯乙烯管连接到针头的末端,并在管子中填充油。将拉动的微量移液器针头连接到管子上。然后在使用细镊子的解剖显微镜下,将针尖折断至直径为10至20微米,以开一个小口。
用油填充整个针头。接下来,将五微升彩色DNA鸡尾酒放入培养皿上。在解剖显微镜下,将微量移液器针头的尖端放入培养皿上的DNA溶液中,然后将溶液缓慢抽入针中。
在针头内外的压力平衡后,将针尖从DNA溶液中取出,并将其浸没在无菌PBS中的小烧杯中直至注射。然后要设置电穿孔设备,请将一对铂电极牢固地固定在显微操纵器上。将电极尖端之间的间距调整为两毫米,并使用电缆将电极连接到方波脉冲发生器。
接下来,对于DNA显微注射,从培养箱中取出受精白里格角牛卵,并用浸泡在70%乙醇中的薄纸擦拭鸡蛋表面。然后将 18 号针头连接到 10 毫升注射器上,并将针头插入鸡蛋的钝端,向下倾斜以避免损坏蛋黄。从鸡蛋中取出两到三毫升白蛋白后,用一块透明胶带密封孔,并用光烛蜡烛,以确保胚胎和卵黄膜与壳分离。
接下来,使用镊子从鸡蛋顶部取出一块蛋壳,露出胚胎。任何时候不要窗口超过五个鸡蛋,以防止在电穿孔过程中胚胎变干。将针尖从其近端以45度角插入视囊泡,并通过缓慢按下柱塞直到蓝色溶液充满管腔来注射DNA混合物。
取出针头,并将其尖端放回PBS。对于电穿孔,将脉冲电压设置为 15 伏,脉冲长度设置为 15 毫秒,脉冲间隔设置为 915 毫秒,脉冲数设置为 5。在胚胎上方的玻璃膜上加入几滴HBSS后,使用显微操纵器将电极降低到垂直于胚胎前后轴的HBSS中。
将电极放在视囊泡的两侧,确保电极不接触胚胎或血管,然后施加脉冲电场。电穿孔完成后,取出电极,并用水浸泡的无菌棉签轻轻清洁电极,以避免白蛋白积聚。用透明胶带密封窗口,并重新孵育胚胎直到所需的发育阶段。
将单个前microRNA序列转染到表达HEK293T细胞的Nel AP细胞中,导致针对核苷酸482至502、910至930和2461至2481的构建体显着抑制Nel表达。链上两个microRNA序列显著提高了敲低效率。与未链的单个前microRNA序列相比,所有三种组合均显示出增强的抑制活性。
在转染后至少13天观察到强烈的抑制。当靶向核苷酸 482 至 502 和 2461 至 2481 的 Nel 前 microRNA 构建体与转座酶表达载体共转染到鸡视网膜中时,在胚胎第 4.5 天,表达祖母绿 GFP 的细胞中视网膜色素上皮中的 Nel 表达显着降低。在八天大的胚胎中,Nel在视网膜神经节细胞中的表达也下降。
相比之下,视网膜中的Nel表达不受对照microRNA引入的影响。按照该程序,可以使用各种方法检查对靶基因抑制的影响,例如检查细胞增殖和分化,细胞死亡以及细胞和轴突示踪。
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本文介绍了一种利用Tol2转座子系统递送人工microRNA(miRNA)并通过转基因表达实现鸡胚视网膜发育过程中基因沉默的稳健方法。该方案可实现对目标基因稳定、高效且持久的抑制,有助于开展视网膜发育相关的功能缺失研究,并可能适用于鸡胚其他组织的研究。
稳健的基因功能缺失策略对于早期发现阶段的靶点验证和机制去风险至关重要。Tol2转座子介导的人工微小RNA系统可在鸡视网膜中实现持续且区域特异性的基因沉默,填补了发育神经生物学领域功能基因组学的一项长期空白。该技术能力有助于在发现与临床前研究流程中实现可预测的信心评估和基于风险的决策制定。
这种基因沉默方法可融入从早期假设验证到临床前模型确证的整个发现过程,尤其适用于发育生物学和神经生物学研究。