2023年4月21日
本文描述了利用 pLEXSY 系统构建表达 eGFP 基因的稳定整合转基因L. panamensis和L. donovani菌株的方法。转染后的寄生虫通过有限稀释法进行克隆,针对两种物种均筛选出荧光强度最高的克隆,用于后续药物筛选实验。
该方案对于构建可用于高通量筛选实验的菌株至关重要,这些菌株可用于评估分子的潜在活性及传统活性。本实验操作将由本实验室的研究助理 Juana Quintero 和 Laura Pineda 进行示范。首先,使用高保真聚合酶扩增目标基因,以保持其编码序列的完整性。将引物加入反应体系中,使其终浓度为 0.2 µM,并按照论文中所述条件运行PCR扩增程序。
使用常规的PCR产物纯化试剂盒纯化扩增后的PCR片段。为了切除eGFP PCR产物的末端,根据制造商说明书设置含有Kpn I酶的反应体系,并在37摄氏度孵育1小时。然后向反应体系中加入100毫摩尔的氯化钠和10单位的Bgl II,再孵育15分钟。
消化完成后,按照之前所示方法纯化反应产物。接下来,使用 Bgl II 和 Kpl I 对 pLEXSY 表达载体进行双酶切,操作步骤同前述的顺序消化方法。在含有连接酶缓冲液和 3 单位 T4 DNA 连接酶的 20 微升反应体系中,连接 100 纳克酶切后的 pLEXSY 载体与 28 纳克酶切后的 eGFP。
在4°C下过夜孵育。孵育结束后,采用标准转化方法将连接产物转入感受态大肠杆菌细胞中。将转化后的细胞接种于LB氨苄青霉素琼脂平板上,在30°C下培养24小时,以筛选重组克隆。
筛选菌落后,使用商业质粒提取试剂盒从阳性克隆中纯化质粒DNA,用于后续转染。为获得质粒的线性化片段,取至少10微克纯化的pLEXSY eGFP质粒,用SWA1在25摄氏度下消化三至四小时。孵育结束后,在65摄氏度下加热20分钟以灭活消化产物。
然后将消化产物进行琼脂糖凝胶电泳,以分离产生的片段。根据制造商说明书,使用商业化的琼脂糖凝胶回收试剂盒纯化表达盒。培养寄生虫培养物,直至获得足够数量的对数期或早期稳定期前鞭毛体。
如有需要,可合并多个培养瓶中的培养物。将寄生虫培养物在室温下以 2,000 G 离心三分钟。用 4 摄氏度的电穿孔缓冲液重悬沉淀,使浓度达到每毫升 1 × 10⁸ 个寄生虫,并置于冰上保存 10 分钟。
同时,将含有2至10微克线性化pLEXSY eGFP质粒的离心管置于冰上预冷,管中加入50微升水或pH 8.0的10毫摩尔Tris缓冲液,并将2毫米直径的电穿孔比色皿一同预冷。接着,将350微升预冷的寄生虫加入含线性化质粒的离心管中,并将全部400微升混合液转移至冰上的电穿孔比色皿中。对含有质粒的寄生虫细胞进行电穿孔处理,同时平行设置不含质粒DNA的寄生虫细胞作为阴性对照。
将比色皿置于冰上10分钟。将电穿孔后的寄生虫转移至5毫升相应的培养基中,在26摄氏度下培养20小时。电穿孔约20小时后,在显微镜下观察培养物,并根据所使用的pLEXSY质粒加入相应的选择性抗生素。
在显微镜下持续观察培养物,直至电穿孔导入质粒DNA与未导入质粒DNA的寄生虫之间出现明显差异。为通过流式细胞术验证寄生虫的荧光表达,取1毫升处于稳定期的培养物,在室温下以2,000 G离心3分钟。用PBS洗涤细胞两次后,将最终沉淀重悬于1毫升PBS中。
运行样品并在每秒0.5微升的速度下收集20,000个事件。将前向散射、侧向散射和荧光一通道的增益值分别设置为225.0、200.0和520.0。创建一个包含寄生虫群体的门G1。
通过该门控过滤FL1通道,以确定前鞭毛体的自发荧光,并为FL1通道设置范围门控G2。运行转染后的寄生虫样本,以验证是否存在荧光。记录G1中具有荧光的寄生虫百分比以及G2中荧光强度的平均值。采用常规酚-氯仿抽提法或商用试剂盒,从2至5毫升处于静止期的寄生虫培养物中纯化基因组DNA。
使用文中所述的循环程序对 pLEXSY-sat2.1 进行诊断性 PCR。通过流式细胞术确认荧光后,将重组寄生虫稀释至每毫升含五个前鞭毛体。取 100 微升该稀释液加入 96 孔板的每个孔中,并静置平板至少 12 小时。
在显微镜下以至少100倍的放大倍数观察培养板,直至检测到有寄生虫生长的孔。当某一孔中充满寄生虫时,取该孔内容物接种至5毫升培养液中。待接种的克隆培养物进入稳定期后,按照前述方法通过流式细胞术验证荧光表达。
选择荧光寄生虫比例为98%至99%且平均荧光强度最高的克隆,用于体外和体内实验。对转化了pLEXSY eGFP质粒的大肠杆菌(E.coli)进行菌落PCR,扩增出859个碱基对的产物。使用SWA1对质粒进行完全酶切,产生两个片段:一个为2.9千碱基对的片段,包含在大肠杆菌中复制和筛选所需的所有必要元件;另一个为7至8千碱基对的片段,代表用于转染的线性化表达盒。
流式细胞术分析显示,82%的转染L. panamensis寄生虫表达了eGFP。多克隆筛选后,通过流式细胞术分析的L. donovani寄生虫中98.44%具有荧光,而L. panamensis中为82.0%。pLEXSY eGFP成功整合至SSU位点,在诊断性PCR中产生了一个2.3千碱基对的产物。
选择荧光寄生虫比例最高且平均荧光强度最强的克隆,用于后续药物筛选实验。该方法可实现重组利什曼原虫的制备,具有
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本方案概述了构建表达eGFP作为稳定整合型转基因的L. panamensis和L. donovani菌株的方法。转染后的寄生虫通过有限稀释法进行克隆,并筛选荧光强度最高的克隆用于药物筛选实验。
将eGFP稳定整合到Leishmania菌株中,可实现针对L. donovani和L. panamensis的高通量、定量药物筛选。该技术通过提供可靠且可重复的化合物评估读数,解决了抗寄生虫药物发现中的一个关键瓶颈。该方法支持在早期发现和先导化合物识别阶段进行候选化合物组合的筛选与预测性评估。
该方法将基因工程改造的Leishmania菌株定位为一个可重复使用的平台,适用于早期发现、先导物识别及临床前研究。