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El sistema de repeticiones palindrómicas cortas interespaciadas (CRISPR)/CRISPR-associated protein 9 (Cas9) agrupados regularmente es un avance científico que proporciona una modificación específica sin precedentes en el genoma1. El sistema CRISPR/Cas9 está compuesto por proteínaCas Cas9 y ARN guía (gRNA) con dos componentes moleculares: un ARN CRISPR (CRRNA) específico de destino y un ARN CRISPR transactivador (tracrRNA)2 . Un gRNA dirige la proteína Cas9 al locus específico en el genoma, 20 nucleótidos complementarios al crRNA, y adyacentes al motivo adyacente protoespacial (PAM). La proteína Cas9 se une a la secuencia diana e induce roturas de doble cadena (DSB) que se reparan mediante unión final no homóloga no homóloga propensa a errores (NHEJ) o por reparación dirigida por homología de alta fidelidad (HDR)3,,4,5. El NHEJ conduce a inserciones o/y deleciones (indels), y por lo tanto a la pérdida de función genética cuando se dirige una secuencia de codificación. El HDR conduce a una edición precisa del genoma en presencia de una plantilla de reparación que contiene secuencias de homología3,4,5. El NHEJ y el HDR han sido aprovechados para generar ratones knockout y knock-in, respectivamente.
Si bien el sistema CRISPR/Cas9 ha acelerado notablemente la generación de ratones modificados genéticamente con una eficacia y fidelidad excepcionales, los científicos que aplican estos métodos a menudo se encuentran con desafíos técnicos. En primer lugar, los protocolos convencionales requieren microinyección para introducir las herramientas de edición CRISPR en el pronúcleo de los óvulos fertilizados6,7. Esta técnica consume mucho tiempo y por lo general requiere una amplia formación. Así, varios grupos sustituyeron la microinyección por electroporación8,,9,,10,,11,12,13. Sin embargo, en los primeros protocolos de electroporación se utilizaron embriones frescos para la electroporación. Esto causó otro problema, porque preparar embriones frescos antes de cada experimento es difícil14.
Recientemente nosotros y otros hemos combinado el uso de embriones de congelación y electroporación para la edición del genoma, lo que facilita la generación de ratones modificados genéticamente15,,16. Este protocolo permite a los investigadores sin habilidades avanzadas de manipulación de embriones generar rápidamente modelos animales de enfermedades humanas con alta eficiencia. El protocolo también reduce significativamente los desafíos prácticos en la generación de ratones modificados genéticamente, como la heterogeneidad genética en los fundadores16. Para superar el mosaico, realizamos la electroporación de reactivos CRISPR dentro de 1 h después de la descongelación del embrión para asegurar que la edición se produce antes de la primera replicación del genoma. Otra mejora incluye el uso de proteína Cas9 en lugar de ARNm Cas9 para reducir el mosaico indeseable17. Además, desarrollamos un método óptimo para la criopreservación de embriones de una célula que aumenta la tasa de desarrollo a la etapa de dos células16:el uso de suero bovino fetal (FBS) mejora dramáticamente la supervivencia de los ovocitos liofilizados después de la fertilización, tal vez por el mismo mecanismo que hace que los ovocitos no fecundos liofilizados sean más resistentes18.
Aquí presentamos un protocolo integral para la generación de ratones modificados genéticamente utilizando embriones liofilizados, incluyendo el método modificado para la criopreservación de embriones C57BL/6J de una célula. Incluye 1) diseño de gRNA, preparación y montaje de reactivos CRISPR; 2) FIV, criopreservación y descongelación de embriones unicelulares; 3) Electroporación de reactivos CRISPR en embriones liofilconantes descongelados; 4) Transferencia de embriones al oviducto de ratones hembra pseudoembarazada; y 5) Genotipado y análisis de secuencia de los animales fundadores de F0.