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Retroviren setzen ihre genomische DNA in das Wirtsgenom an verschiedenen Stellen ein. Diese einzigartige Eigenschaft, die zur Entwicklung von Krebs und anderen Formen der viralen Pathogenese beitragen kann, hat den ironischen Vorteil, diese Viren für die Zelltherapie für die Gentherapie und die Grundlagenforschung zugänglich zu machen. Die virale Integrationsstelle (IS) - der Standort auf dem Wirtsgenom, in dem eine fremde DNA (Virus) integriert ist - hat wichtige Implikationen für das Schicksal sowohl der integrierten Viren als auch der Wirtszellen. IS-Assays wurden in verschiedenen biologischen und klinischen Forschungsstufen verwendet, um die retrovirale Integrationssortierung und -pathogenese, die Krebsentwicklung, die Stammzellbiologie und die Entwicklungsbiologie 1 , 2 , 3 , 4 zu untersuchen. Niedrige Erkennungsempfindlichkeit, schlechte Datenreproduzierbarkeit und häufige Kreuzkontamination gehören dazuDie Schlüsselfaktoren, die die Anwendung von IS-Assays auf aktuelle und geplante Studien beschränken.
Es wurden viele IS-Analysetechnologien entwickelt. Restriktionsenzym-basierte Integrationsstellen-Assays, einschließlich Linker-vermittelte (LM) Polymerase-Kettenreaktion (PCR) 5 , inverse PCR 6 und Linear-Amplification-Mediated (LAM) PCR 7 , sind die am häufigsten verwendeten. Die Verwendung von ortsspezifischen Restriktionsenzymen erzeugt jedoch während des Abrufs des IS eine Vorspannung, die nur eine Teilmenge von Integromen (eine in das Wirtsgenom integrierte Fremd-DNA) in der Nähe der zu erholenden Restriktionsstelle erlaubt. In den letzten Jahren wurden auch Assay-Technologien eingeführt, die den Vektor IS umfassender beurteilen. Diese Assays verwenden verschiedene Strategien, einschließlich Mu transposonvermittelter PCR 8 , nichtrestriktives (nr) -LAM PCR 9 , Typ-II Restriktionsenzym-mDer abgetrennte Verdauung 10 , die mechanische Scherung 11 und die zufällige Hexamer-basierte PCR (Re-free PCR) 12 , um genomische DNAs zu zersplittern und IS zu verstärken. Die derzeitigen Technologien weisen unterschiedliche Erfassungsempfindlichkeiten, die Genomabdeckung, die Zielspezifität, die hohe Durchsatzkapazität, die Komplexität der Assayverfahren und die Vorspannung bei der Erfassung der relativen Frequenzen von Zielstellen auf. Angesichts der unterschiedlichen Qualitäten der vorhandenen Assays und der Vielfalt der Zwecke, für die sie verwendet werden können, sollte der optimale Assay-Ansatz sorgfältig ausgewählt werden.
Diese Arbeit liefert detaillierte experimentelle Verfahren und einen rechnerischen Datenanalyse-Workflow für einen bidirektionalen Assay, der die Erkennungsraten und die Sequenzquantifizierungsgenauigkeit durch gleichzeitiges Analysieren des IS stromaufwärts und stromabwärts der integrierten Ziel-DNA signifikant verbessert (siehe Abbildung 1 für eine schematische Ansicht der Assay-Verfahren ). Dieser Ansatz bietet auchS die Mittel, um den retroviralen Integrationsprozess zu charakterisieren (z. B. die Treue der Zielortduplikation und Variationen in den genomischen Sequenzen von Upstream- und Downstream-Insertionen). Andere bidirektionale Verfahren wurden hauptsächlich für die Klonierung und Sequenzierung beider Enden der Ziel-DNA 11 , 13 , 14 verwendet. Dieser Assay ist weitgehend optimiert für die Hochdurchsatz- und reproduzierbare Quantifizierung von Vektor-markierten Klonen unter Verwendung des etablierten LM-PCR-Verfahrens und der Rechenanalyse-Mapping und zur Quantifizierung sowohl der Upstream- als auch der Downstream-Junctions. Die bidirektionale Analyse mit dem TaqαI-Enzym hat sich für die Hochgeschwindigkeits-Clonal-Quantifizierung in der präklinischen Studie der Stammzell-Gentherapie als nützlich erwiesen 2 , 15 . Dieses Papier beschreibt eine modifizierte Methode mit einem häufiger Cutter (RsaI / CviQI - Motiv: GTAC), die t verdoppeltEr schätzt die Integrome im Vergleich zu einem TaqαI-basierten Assay . Detaillierte experimentelle und Datenanalyseverfahren, die GTAC-Motivenzyme für lentivirale (NL4.3 und ihre Derivate) und gamma-retrovirale (pMX-Vektoren) Vektor-IS-Analyse verwenden, werden beschrieben. Die in dem Assay verwendeten Oligonukleotide sind in Tabelle 1 aufgelistet. In dem ergänzenden Dokument ist ein eigenständiges Programmierskript für die IS-Sequenzanalyse enthalten.