El
sistema CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)/Cas (CRISPR-associated), junto con otras herramientas de edición del genoma, ha revolucionado la manipulación del genoma humano en los últimos años1-7. Los componentes principales del sistema CRISPR/Cas9 son el ARN guía simple (sgRNA) y Cas9. Cas9 es una endonucleasa de ADN tipo II guiada por ARN. Tiene dos dominios nucleasas, HNH y RuvC, que son responsables de hacer roturas de doble cadena (DSB) de ADN en una región genómica específica junto a un motivo adyacente al protoespaciador (PAM)7-10. Un sgRNA tiene una función combinada de la del crRNA y el tracrRNA, dos moléculas de ARN de inmunidad adaptativa identificadas en bacterias (como Streptococcus pyogenes) y arqueas para luchar contra la invasión del ADN de fuentes exógenas9-11. Cuando se diseña adecuadamente y se cointroduce en las células de mamíferos, el sgRNA reconoce la secuencia de PAM, los pares de bases con la hebra complementaria del ADN objetivo, y guía y transactiva Cas9 para que se adhiera a ambas hebras de ADN inmediatamente aguas arriba de PAM7. Posteriormente, se producirá una recombinación dirigida homóloga (HDR, en presencia de un vector objetivo) o una unión de extremos no homólogos (NHEJ) para reparar los DSB. Se pueden integrar transgenes como ADNc, casetes reporteros o fragmentos resistentes a antibióticos, y crear líneas transgénicas o knockin
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Aunque el sistema CRISPR/Cas9 es altamente eficiente y relativamente específico, se han reportado actividades no deseadas fueradel objetivo 12-15. Para minimizar los eventos fuera del objetivo, también se han diseñado nickases Cas9 (Cas9n)9,10,14,16,17. Cas9n (Cas9 D10A o Cas9 H840A) es una enzima Cas9 con mutaciones en uno de los dos dominios de la nucleasa, que solo provoca una muesca en una hebra de ADN. Para lograr la escisión en ambas hebras, se diseñan dos sgRNAs para guiar un par de nickasas, que cortan por separado en los loci cercanos de las dos hebras de ADN diferentes. La estrategia de "doble muesca" requiere un diseño más estricto que la plataforma Cas9 convencional, y ofrece tanto una alta eficiencia como una alta especificidad para los experimentos de edición de genes.
Este manuscrito describe un protocolo para generar un indicador de células madre pluripotentes inducidas humanas (hiPSC) específicas del linaje utilizando la recombinación homóloga asistida por el sistema CRISPR/Cas. Se describen los pasos para obtener los componentes necesarios para la creación de líneas reporteras de linaje neuronal utilizando la edición del genoma mediada por el sistema CRISPR/Cas, con un enfoque en la construcción de vectores objetivo y sgRNA. Este protocolo se ha repetido con éxito en múltiples líneas de hiPSC, incluidas las derivadas de individuos sanos y de pacientes con enfermedades del SNC. Los genes objetivo en nuestro laboratorio incluyen OLIG2, HB9 (MNX1), NEUROG2, SOX1, ALDH1L1 y SOD1. La eficiencia de la focalización de la recombinación homóloga mediada por el sistema CRISPR/Cas en hiPSCs oscila entre el 20 y el 40%, lo que es consistente con informes anteriores1,18,19. En comparación con una eficiencia típica del 1-2% en los experimentos convencionales de orientación genética, la eficiencia de la orientación ha mejorado significativamente.