En este artículo de vídeo, se describe la síntesis in vitro del ARNm modificado para la inducción de la expresión de proteínas en las células.
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Artículo de método
En este artículo de vídeo, se describe la síntesis in vitro del ARNm modificado para la inducción de la expresión de proteínas en las células.
El suministro exógeno de codificación de ARN mensajero sintético (ARNm) para la inducción de la síntesis de proteínas en las células deseadas tiene un enorme potencial en los campos de la medicina regenerativa, la biología celular básica, el tratamiento de las enfermedades, y la reprogramación de las células. Aquí, se describe un paso a paso para la generación de protocolo de ARNm modificado con un reducido potencial de activación inmune y una mayor estabilidad, control de calidad de ARNm producido, la transfección de células con el ARNm y la verificación de la expresión de la proteína inducida por citometría de flujo. Hasta 3 días después de una sola transfección con eGFP ARNm, las células HEK293 transfectadas producen eGFP. En este artículo de vídeo, la síntesis de mRNA eGFP se describe como un ejemplo. Sin embargo, el procedimiento se puede aplicar para la producción de otros ARNm deseadas. Usando el ARNm sintético modificado, las células pueden ser inducidas a expresar transitoriamente las proteínas deseadas, que normalmente no expresarían.
En las células, la transcripción de ARN mensajero (ARNm) y la siguiente traducción del ARNm en proteínas deseadas garantizar el correcto funcionamiento de las células. Trastornos genéticos hereditarios o adquiridos pueden conducir a la síntesis insuficiente y disfuncional de las proteínas y causar enfermedades graves. Por lo tanto, un nuevo enfoque terapéutico para inducir la producción de proteínas que faltan o defectuosos es la entrega exógena de sintético modificado ARNm en las células, que codifica la proteína deseada. De esta manera, las células se activan para sintetizar proteínas funcionales, que normalmente no pueden producir o, naturalmente, no necesitar. Usando este enfoque, trastornos genéticos pueden ser corregidos mediante la introducción de ARNm que codifica para la proteína defectuosa o faltante 1. La terapia de mRNA también se puede utilizar para la vacunación de sintetizar los antígenos de proteínas, que se expresan por las células tumorales o patógenos. De esta manera, el sistema inmune del huésped puede ser activado para eliminar eficazmente las células tumorales o prevenir infecciones 2,3. Además, en los últimos años, el ARNm se utilizó con éxito para generar células madre pluripotentes inducidas (iPSCs). Para este propósito, los fibroblastos fueron transfectadas con ARNm para inducir la expresión de factores de reprogramación 4-6 y convertirlos en CMPI con un enorme potencial en medicina regenerativa.
Anteriormente, el uso de ARNm convencional se asoció con una baja estabilidad y fuerte inmunogenicidad. Por lo tanto, las aplicaciones clínicas de los ARNm convencionales eran limitadas. Sin embargo, la sustitución de citidina y uridina por 5-metilcitidina y pseudouridine dentro de la molécula de ARNm por Kariko y sus colegas rindió moléculas de ARNm estables en fluidos biológicos y redujo drásticamente la activación inmune 7-10, que ahora permite la aplicabilidad clínica de mRNAs modificados.
Uso de mRNAs modificados producidos sintéticamente, transcripciones de genes deseados se pueden entregar temporalmente en vivo 11o in vitro para inducir la expresión de la proteína. El ARNm introducido se traduce en condiciones fisiológicas por la maquinaria de traducción celular. Debido a la falta de integración en el genoma de la célula huésped en comparación con los vectores de terapia génica viral, el riesgo de oncogénesis se evita 12,13. Por lo tanto, la terapia usando ARNm sintético modificado va a mejorar la aceptación clínica en el futuro.
Aquí se describe un protocolo detallado para la producción de ARNm modificado (Figura 1), la transfección de células con ARNm y la evaluación de la expresión de la proteína en las células transfectadas.
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1. Aumento de plásmidos que contienen ADN que codifica secuencias Obligatorio (CDS)
Paso 3. Control: Calidad del producto de PCR
4. Transcripción in vitro (IVT)
5. Tratamiento de ARNm purificado con Antártico fosfatasa
Paso 6. Control: Calidad de mRNA sintetizado Modificado
7. Preparación de las células para la transfección
8. Realización de mRNA transfección de células
9. Análisis de citometría de flujo de EGFP expresión en células
10. La medición de la expresión de la proteína a través del tiempo
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El uso de un plásmido pcDNA 3.3 que contiene los CDS de eGFP, se estableció la síntesis de mRNA eGFP modificado (Figura 1). Después de la amplificación por PCR de inserción y poli T-tizón, una banda clara con una longitud de aproximadamente 1100 pb se detectó (Figura 2). Aumentando el tiempo de IVT aumentada el rendimiento de ARNm (Figura 3). Después de la IVT, se detectó una banda de ARNm claro con una longitud de aproximadamente 1.100 pb, que corresponde a la longitud...
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La terapia de ARNm tiene un enorme potencial en el campo de la medicina regenerativa, el tratamiento de las enfermedades y la vacunación. En este vídeo, se demuestra la producción de un ARNm modificado estabilizada para la inducción de la expresión de proteínas en las células. El uso de este protocolo, otros ARNm deseadas se pueden generar. La síntesis in vitro de ARNm modificado permite la transfección de células con mRNAs deseados para inducir la expresión de proteínas diana. De este modo, la proteína deseada...
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Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.
Este proyecto fue financiado por el Fondo Social Europeo, en Baden-Württemberg, Alemania.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Cultivo celular | |||
| DMEM, alta glucosa | PAA | E15-009 | |
| FBS | Life Technologies | 10500 | |
| Penicilina/Estreptomicina | PAA | P11-010 | 100x |
| L-glutamina | PAA | M11-004 | 200 mM |
| DPBS sin calcio y magnesio | PAA | E15-002 | |
| 0,04% Tripsina / 0,03% EDTA | Promocell | C-41020 | |
| TNS | Promocell | C-41120 | Solución Neutralizante de Tripsina, Inhibidor de Tripsina al 0.05% en células BSA |
| HEK-293 | ATCC | CRL-1573 | |
| Consumibles | |||
| Placas de cultivo de tejidos, 12 pocillos | Corning | 3512 | |
| Matraz de cultivo celular (75 cm2) | Tubos de | ||
| Eppendorf | 0030 121.589 | Safe-Lock, Biopur | |
| 15 ml tubos cónicos | puntas de | ||
| PCR limpias y estériles | Eppendorf | 10 y micro; l: 022491202; 100 y micro; l: 022491237; 1.000 y micro; l: 022491253 | |
| Cryovial | greiner bio-one | 122279-128 | Cryo.s |
| Tubo de fondo redondo de polipropileno de 14 ml para cultivo bacteriano | BD Falcon | 352059 | |
| Plasmid amplificación y purificación | |||
| >pcDNA 3.3_eGFP Plásmido | Addgene | 26822 | |
| One Shot Top10 componente químico Escherichia coli | Invitrogen | C4040-10 | |
| Agua estéril (Ampuwa) | Fresenius Kabi | 1636071 | |
| LB medio (Luria/Miller) | Carl Roth | X968.1 | Disolver 25 g L-1 en agua estéril. |
| Agar LB (Luria/Miller) | Carl Roth | X969.1 | Disolver 40 g L-1 en agua estéril. |
| Ampicilina Solución Preparada Sigma | Aldrich | A5354 | 100 mg/ml |
| Glycerol | Sigma Aldrich | G2025 | |
| QIAprep Spin Miniprep Kit | Qiagen | 27104 | |
| mRNA fuerte | |||
| HotStar HiFidelity Polymerase Kit | Qiagen | 202602 | |
| QIAquick PCR Kit de purificación | Qiagen | 28106 | |
| MEGAscript T7 Kit | Life Technologies | AM1334 | |
| 5-metilcitidina-5&agudo;-trifosfato | Trilink | N1014 | 5-metil-CTP |
| pseudouridina-5&agudo;-trifosfato | Trilink | N1019 | Pseudo-UTP |
| 3&agudo;-O-Me-m7G(5´)PPP (5&agudo;)Análogo de la estructura de la tapa de ARN G | New England Biolabs | S1411L | |
| RiboLock Inhibidor de la RNasa | Thermo Scientific | EO0381 | 40 U/µ l |
| TURBO DNase | Life Technologies | AM1334 | 2 U/µ l (de MEGAscript T7 Kit) |
| Fosfatasa antártica | Nuevo Biolabs | MO289S | |
| RNeasy mini kit | Qiagen | 74104 | |
| Solución RNaseZap | Life Technologies | AM9780 | |
| Transfection | |||
| Lipofectamine 2000 Reactivo de Transfección | Invitrogen | 11668-019 | Reactivo catiónico de transfección de lípidos |
| Opti-MEM I Medios de suero reducidos | Invitrogen | 11058-021 | Medio Esencial Mínimo Mejorado (MEM) que permite una reducción de la suplementación con Suero Fetal Bovino (FBS) |
| electroforesis en gel | |||
| Agarosa | Sigma-Aldrich | A9539 | |
| Tinción de gel de ácido nucleico gelificado | Biotium | 41003 | 10,000x en agua |
| peqGOLD Range Mix DNA-Ladder | Peqlab | 25-2210 | |
| Flow cytometry analyses | |||
| CellFIX (1x) | BD Biosciences | 340181 | 10x concentrado |
| Primer para amplificación de insertos y cola de poli (T) PCR fuerte | |||
| hacia adelante (grado HPLC) 10 µ M | Ella Biotech | 5&agudo;-TTGGACCCTCGTAC AGAAGCTAATACG-3&agudo; | |
| Imprimación inversa (grado HPLC) 10 y micro; M | Ella Biotech | 5&agudo;- T120-CTTCCTACT CAGGCTTTATTCAA AGACCA-3&agudo; | |
| Equipment | |||
| Cell incubadora | Binder | CO2 (5%) y O2 (20%) | |
| Contador de células CASY | Schä Sistema | ||
| Banco de trabajo estéril | BDK Luft-und Reinraumtecknik GmbH | ||
| Incubadora de bacterias | Espectrofotómetro Incutec | ||
| ScanDrop con baño | |||
| Termociclador analítico Jena | |||
| PCR | Microcentrífuga Eppendorf Eppendorf | ||
| Vortex | peqlab | ||
| Thermomixer | Eppendorf | ||
| Aparato de gel para electroforesis | de documentación Bio-Rad | ||
| Gel | Sistema Bio-Rad | ||
| FACScan | BD Biosciences | ||
| Microscopio de fluorescencia | |||
| Zeiss |
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