Name: Genoma Edición con CompoZr nucleasas de dedos de zinc personalizados (ZFNs) (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-06-14T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 11 s
Description: Aprende a diseñar y validar nucleasas de dedos de zinc personalizadas para edición genómica precisa. Este método permite crear líneas celulares knockout mediante mutaciones dirigidas sin selección extensiva.

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1. Custom ZFN Proceso de Diseño <ol><li> Para acelerar el proceso de diseño ZFN, el investigador debe proporcionar: </li><ul><li> La información sobre el objetivo de genes tales como el nombre de genes, especies y el número de genes anotación / identificación. </li><li> Un declaró claramente por encima de todo-objetivo del experimento (por ejemplo, o el golpe de gracia Knockin) </li><li> Los factores específicos de la diana de genes que incluyen la estructura de genes atípica, biología especial implicado en el locus genético, o cualquier regiones homólogas de otras partes del genoma. </li><li> La gama específica de la secuencia de ADN para el dedo de zinc nucleasas para apuntar. </li></ul><li> El equipo de Sigma bioinformática lleva a cabo in silico de diseño para desarrollar ZFN iniciales de zinc sitios de destino de los dedos. </li><li> Iniciales de los sitios objetivo ZFN se proporcionan a un ZFN consultor técnico científico. Para los proyectos de mayor complejidad técnica, este científico Sigma trabaja con los investigadores para desarrollar la estrategia del proyecto. </li><li el equipo de bioinform sigma lleva a cabo un an algoritmos para generar zfn in silico dise zfn. esto incluye una b completa del genoma los sitios fuera objetivo la m repetici y snp cada sitio potencial.><li> Bioinformática ofrece los mejores sitios ZFN objetivo para el investigador para su revisión. Tras la aprobación de los lugares de destino potenciales ZFN, esta información se proporciona al equipo de producción ZFN para comenzar el proceso de fabricación ZFN. </li></ol> 2. Producción personalizada ZFN <ol><li> El archivo de los módulos de Sigma dedo de zinc se utiliza para montar los diseños ZFN aprobados. </li><li> Cada diseño ZFN está montada y secuencia verificada sobre una plataforma de rendimiento clonación alta. </li><li> Una vez que la producción de todos los diseños ZFN se completa cada ZFN se envía a la validación. </li></ol> 3. Validación de ZFNs personalizados <ol><li> ZFN proyectos enespecies humano, ratón, rata o CHO se validan en líneas celulares bien caracterizadas para cada especie, un ensayo basado en la levadura se utiliza para otros organismos o tipos de células. </li><li> Construcciones ZFN se entregan en la línea celular apropiada por nucleofection y los ZFNs expresan. </li><li> ADN se extrae de la piscina de las células transfectadas ZFN y la región de interés es amplificado por PCR. </li><li> El Cel-1 ensayo se llevó a cabo entonces en el producto de PCR. La electroforesis en gel se ejecuta en el Cel-1 ensayo a la actividad ZFN validado. </li><li> El diseño de la actividad más alta ZFN como se confirma por el ensayo de Cel-1 A continuación se proporcionan para el cliente. ZFNs son entregados en el ARNm y ADN plásmido junto con los cebadores de PCR para el ensayo de Cel-1 y ADN genómico como un control positivo. </li></ol> 4. La entrega de ZFNs Validado por nucleofection <ol><li> Semillas de las células a una densidad de 2x10 5 células / ml el día antes de nucleofection. </li><li> En el día de nucleofection,sacar Línea Celular nucleofector Kit V y deje calentar a temperatura ambiente. </li><li> Agregue el complemento de la solución nucleofection V de acuerdo con el protocolo del fabricante. </li><li> Cuenta las células. La densidad celular debe estar entre 2,5-5x10 5 células / ml. </li><li> Llenar una placa de 6 pocillos con 2 ml de medio en cada pocillo y se pre-calentamiento en una incubadora de CO 2 a 37 ° C durante al menos 20 minutos antes de nucleofection. </li><li> Centrifugar 2x10 6 células por transfección (8x10 6 total) a 200xg durante 5 minutos. </li><li> Lavar las células dos veces con 20 ml de solución salina equilibrada de Hank (HBSS). </li><li> Preparar los tubos experimentales: (véase el cuadro personalizado ZFN boletín técnico) </li><li> Retirar la placa de 6 pocillos que contienen los medios de comunicación desde el paso (6,5) de la incubadora. </li><li> Resuspender las células en 400 l (100 l / reacción) de la solución de nucleofection V. </li><li> Una reacción a la vez, añadir 100 ml de células para cada ADN o ARNm tubo que contiene. Transfer la mezcla a una cubeta de electroporación de 2 mm y nucleofect en un nucleofector con el programa apropiado. </li><li> Inmediatamente después de nucleofection de cada muestra, utiliza una pipeta para añadir ~ 500 l de medio precalentado de la placa 6-bien en el paso (6,9) a la cubeta. Entonces, cuidadosamente transferir las células de la cubeta para el medio restante precalentada en la placa de 6 pocillos. </li><li> Terminar todas las reacciones y devolver la placa de 6 pocillos a la incubadora de CO 2 a 37 ° C. </li></ol> 5. La recolección de ADN genómico tras la entrega de ZFNs <ol><li> 6-así placa - no recoger todas las células agrupadas. Es importante mantener la cultura a fin de que las células a solo clon de células de dilución después de confirmar que usted tiene productos Cel-1 digestión. De uno a tres días después de nucleofection recoger las células para preparar ADN cromosómico utilizando el ADN de mamífero genómico GenElute Miniprep kit. </li></ol> 6. Cel.-1 Ensayo <li> Amplificar por PCR del DNA genómico de las muestras de ZFN transfectadas y el ADN genómico de control positivo incluido en el kit, utilizando los cebadores suministrados. La reacción de PCR se configura con las siguientes condiciones: (véase el cuadro personalizado ZFN boletín técnico). </li><li> Para generar heterodúplex de los homodúplex PCR tomar 10 l de reacción de PCR de cada muestra ZFN trata además de un control y utilizar el siguiente programa en un termociclador: 95 ° C, 10 minutos 95 ° C a 85 ° C, -2 ° C / segundo 85 ° C a 25 ° C, -0,1 ° C / segundo 4 ° C, por tiempo indefinido </li><li> Añadir 1 l de potenciador y 1 l de nucleasa S (número de catálogo de Transgenomic 706.025) a cada reacción y se incuba a 42 ° C durante 20-40 minutos. </li><li> Ejecutar las digestiones en un 10% PAGE-TBE gel con marcadores adecuados, tales como escalera DirectLoad ADN WideRange (Número de catálogo D7058) (ver resultados en Custom ZFN boletín técnico). </li><li> Ence la señal positiva se ha detectado en ZFN tratados con las poblaciones por la CEL-I de ensayo, proceder al aislamiento y la caracterización clonal. </li> 7. Aislamiento y caracterización de clones <ol><li> De un solo clon de células de las muestras ZFN tratados por métodos estándar, incluyendo FACS y la clonación de dilución. </li><li> Permita que los clones para ampliar lo suficiente, a continuación, dividir una cierta proporción de las células para la cosecha de ADN genómico, congelando de nuevo el resto como material de bancos. </li><li> Amplificar el ADN genómico de los clones usando los cebadores Cel-I y analizar la amplificación por Cel-I de ensayo (con y sin ADN WT se disparó en), o, alternativamente, utilizar este amplicón de proceder directamente a la determinación del genotipo. </li><li> Genotipo clones candidatos identificados con alelos editados por el método preferido. </li></ol> 8. Los resultados representativos Un ejemplo de la totalidad del flujo de trabajo CompoZr ZFN se presenta en la Figura 2. ZFNs se entregana las células donde se unen y escindir la secuencia de ADN adecuada que crea un salto de doble hebra (OSD). El proceso de reparación natural, de extremos no homólogos (NHEJ), reparaciones del OSD. En algunos casos los resultados aberrantes NHEJ en eliminación, inserción o sustitución de nucleótidos. Amplificación por PCR del DNA genómico cosechado resultados en la formación de heterodúplex entre el tipo salvaje y amplicones modificados después de la desnaturalización / hibridación paso de la reacción de PCR. La adición de los resultados de enzimas Cel-1 en la escisión de las moléculas heterodúplex. Cel-1 resultados se resuelven mediante el análisis PAGE para confirmar la escisión ZFN. Figura 3 proporciona una vista esquemática del ensayo Cel-1 y los resultados esperados. Representativos Cel-1 resultados están contenidos en las figuras 4 y 5 Figura 4 contiene los resultados de un par muy activa de ZFNs (21%) en células K562;. Figura 5 contiene los resultados de un par menos activo (2,4%) de ZFNs enCélulas K562. Actividad ZFN se confirma en ambas figuras por la presencia de dos fragmentos de PCR por debajo del parental fragmento de PCR. <img src="/files/ftp_upload/3304/3304fig1.jpg" alt="Figura 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. ZFNs Representación de los plazos nucleasas de dedos de zinc. Se han diseñado compuestos por proteínas dedo de zinc de unión al ADN de dominio fusionado al dominio de corte de la endonucleasa de restricción FokI. Cuando se une como un heterodímero, ZFNs crear un salto de doble cadena en una secuencia de ADN de usuario especificado. <img src="/files/ftp_upload/3304/3304fig2.jpg" alt="Figura 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 2"> Figura 2. Esquema del flujo de trabajo de servicio personalizado ZFN. Representación gráfica del flujo de trabajo para generar una línea de células modificadas genéticamente utilizando ZFNs CompoZr. <img src="/files/ftp_upload/3304/3304fig3.jpg" alt="Figura 3" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 3"> Figura 3. Esquema del ensayo Cel-1 y los resultados. A) ZFN plásmido o ARNm r es entregado a las células. B) Expresó unen ZFNs y cortar la secuencia objetivo la creación de una rotura de doble cadena (DSB) en una porción de las células. C) la reparación aberrante de algunos DSBs por no unirse a fin homóloga resultados en la inserción o deleción de nucleótidos. D) El ADN genómico se extrae de la piscina de las células transfectadas y amplificada en el locus de interés. FE) del producto de PCR se desnaturaliza y se re-creación de recocido formación de heterodúplex entre el tipo salvaje y amplicones modificados. G) Los Cel-1 desajuste los resultados del ensayo de endonucleasas en la escisión de las moléculas heterodúplex. H) Cel-1 enzima digiere se resuelven por PAGE. La relación observada de producto de escisión a la banda parenteral, determinado por el software ImageJ, indica la fracción de corte y la eficiencia de los ZFNs. <img src="/files/ftp_upload/3304/3304fig4.jpg" alt="Figura 4" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 4"> Figura 4. Cel-1 los resultados de ZFNs 21% activos de software ImageJ está disponible en:._blank "&gt; http://rsbweb.nih.gov/ij/. <img src="/files/ftp_upload/3304/3304fig5.jpg" alt="Figura 5" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 5"> Figura 5. Cel-1 los resultados de un 2,4% ZFNs activos de software ImageJ está disponible en:. <a href="http://rsbweb.nih.gov/ij/" target="_blank">http://rsbweb.nih.gov/ij/~~HEAD=NNS</a> .

<ol><li>Kim, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hybrid+restriction+enzymes%3A+zinc+finger+fusions+to+FokI+cleavage+domain%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Hybrid restriction enzymes: zinc finger fusions to FokI cleavage domain.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 93, 1156-1160 (1996).</li>
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</ol>

Los investigadores pueden proporcionar ZFN células modificadas o los animales a los colaboradores en el marco del Acuerdo de Investigación Licencia estándar. En esta circunstancia Sigma pide que un acuerdo de transferencia de material se pone en su lugar entre Sigma, el cliente ZFN y su colaborador. La licencia de la investigación pueden consultarse en: <a href="http://www.sigma.com/zfn" target="_blank">http://www.sigma.com/zfn</a> . Si hay un potencial para una aplicación comercial que utiliza células modificadas ZFN Sigma luego le pide que la licencia comercial se ponga en marcha. La producción y el libre acceso a este artículo es patrocinado por la empresa Sigma, Inc.

Una vez modificados ZFN células son aisladas tienen permanente y hereditaria modificaciones del ADN. Esto da como resultado la capacidad de generar líneas de células establemente modificados o animales de raza con modificaciones genéticas deseadas para llevar a cabo la investigación. CompoZr ZFNs personalizados proporcionan un método robusto para el genoma de edición en una amplia variedad de tipos de células. La publicación del genoma de la edición con éxito ZFNs incluye pero no se limita a las líneas celulares humanas, ratón, rata, el pez cebra, la rana, porcina y los modelos de CHO de investigación. 3,4,5,6,7,8,9 La capacidad de crear un bicatenario descanso en el sitio diana deseado en el tipo de célula especificada está asegurada cuando los ZFNs están debidamente entregado en una celda. También es posible realizar secuenciales modificaciones dedos de zinc a una celda con el fin de tener más de una modificación genética dentro de una célula. 10 La capacidad de seleccionar una secuencia diana específica y sólo modificar ese locus particular, es una causa principal de la capacidad de crear múltiples modificacionescationes. El certificado de ZFN CompoZr personalizado de análisis se genera con los reactivos mismos incluidos en el kit asegurando así que todos los componentes del kit han sido ampliamente validado para el éxito del cliente. Los pasos críticos del flujo de trabajo de principio a fin se presentan a continuación: Clonación celular La capacidad de aislar y expandir una línea celular determinada debe ser probado antes de comenzar cualquier experimento ZFN. Las células individuales deben ser aislados y ampliado para garantizar que una población clonal derivado es posible. Algunas líneas celulares son recalcitrantes en esta materia, y los trucos como el enriquecimiento de los clones editados, o cultura con los medios de comunicación acondicionado pueden ayudar a superar estos retos. Entrega la eficiencia Optimización de la eficiencia en la entrega es una necesidad antes de la entrega de los ZFNs. Muchos métodos se pueden utilizar como base de lípidos de la transfección, electroporación, y nucleofectisucesivamente. El método de entrega ideal se compone de un que permite la mezcla óptima de la eficacia del suministro y la supervivencia celular. La cuantificación de estas eficiencias se puede estimar mediante la entrega de un control de plásmido GFP y cuantificar mediante inspección visual o FACS 24-48hrs después de la entrega. Cel-I de ensayo Es imperativo que Cel-I ensayo se realiza en paralelo con los controles adecuados para asegurar que los parámetros de PCR, la digestión y electroforesis no interfiera con la interpretación de experimento ZFN. Cada kit incluye control de ADN genómico que se utiliza para crear la imagen de Cel-I en el certificado de análisis. La amplificación del ADN con los cebadores de control previstas seguidas por Cel-I del ensayo le permitirá al usuario comparar los resultados con lo establecido en el Certificado de Análisis (COFA) de la imagen, y aislar los posibles ineficiencias en este aspecto de un experimento. Un adecuado control negativo, como una maqueta, o las buenas prácticas agrarias de células tratadasmuestra también deben ser incluidos para permitir la elucidación de los productos de escisión no específicos. Cualitativa / cuantitativa de análisis de una sola célula de los clones Después del tratamiento ZFN y la clonación de células individuales, las poblaciones de células pueden ser examinados para la edición en el locus de interés por un número de métodos. Cel.-I ensayo puede llevarse a cabo en el ADN genómico a partir de clones con el fin de identificar clones candidatos para el genotipado adicional. Es importante espiga WT amplificación de PCR en los amplicones de muestra en una proporción de 1:1 antes de realizar la Cel-I digerir como clones mutantes homocigóticas contendrá moléculas homogéneas, y por lo tanto transmitir una negativa Cel-I ensayo resultado. Un método alternativo para la detección de estos clones candidatos es diseñar un cebador de PCR aterrizaje directamente en el sitio de destino ZFN. Usado en conjunción con uno de los cebadores de control, un resultado del ensayo negativo indica una pérdida de la secuencia de WT. Un clon heterocigoto que contiene al menos un alelo WT na suield PCR señal, pero pueden estar separados de los clones completamente WT mediante la realización de la PCR en el contexto de SYBR qPCR. Una vez que los clones candidatos han sido identificados por los métodos anteriores, se pueden genotipo por pirosecuenciación estándar, la secuenciación de profundidad, u otros métodos de secuenciación. Para todos los métodos de secuenciación, una amplicón creado a partir del ADN genómico clonal debe ser generada. Para alelos pirosecuenciación tradicionales pueden estar separados por TA-clonación del producto de PCR y secuenciación de las colonias individuales. Para los métodos tales como la secuenciación profunda este paso no es necesario. Homología Dirigida Reparación (IDH) Este protocolo proporciona el método de octavos de final ZFN génica mediada a través de NHEJ. La integración de los transgenes también puede llevarse a cabo mediante la introducción de un plásmido donante con los brazos de homología que flanquean un sitio de corte ZFN. 11 En este escenario, el ZFN creó doble cadena rotura sea reparada por el Informe sobre Desarrollo Humano en lugar de NHEJ. Informe sobre Desarrollo Humano que dirigentegración de transgenes puede ser confirmado mediante métodos similares a los procedimientos establecidos a través de este protocolo. Solución de problemas La entrega de ZFNs La entrega ZFN y la expresión de entrega-puede ser controlada por la entrega de un GFP o cualquier otro plásmido para la visualización y / o cuantificación. Bajo la expresión debido a la incompatibilidad promotor con el tipo de células de interés puede ser superado por la entrega de ZFNs en formato ARNm. Además, el método del choque en frío puede ser utilizada para aumentar aún más la eficacia de ZFNs en las células. 12 Si se utiliza ARNm es imperativo que las células se lavan antes de la entrega para asegurar que todos RNasas suero derivados se han eliminado. También es prudente que se descongele el ARNm en el hielo, y añadir el que las células en el último momento para minimizar el riesgo de la degradación. Cel-I de ensayo La fundación de la ASSA Cel-Iy es la amplificación específica y amplia del locus de interés. Si no específicos productos de amplificación se observan uso estándar de los procedimientos de solución de PCR para aumentar la especificidad como la optimización de la cantidad de plantilla, la concentración de iniciador, y el ciclo de los parámetros. Realizar análisis PAGE en oposición a electroforesis en agarosa estándar como el último método no proporciona una resolución adecuada y sensibilidad. Cel.-I Condiciones digerir también puede optimizarse si ningún producto digerido o manchas excesiva que se observa. La valoración de la cantidad de Cel-1 nucleasa y / o la duración del tiempo de digestión se pueden valorar para mejorar estos aspectos.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nombre del reactivo </td><td> Empresa </td><td> Número de catálogo </td></tr><tr><td> Nucleasa S (Cel-1 Enzima) </td><td> Transgenomic </td><td> 706025 </td></tr><tr><td> Expand High Fidelity PCR System </td><td> Roche </td><td> 03 300 242 001 </td></tr><tr><td> Línea Celular nucleofector Kit V </td><td> Lonza </td><td> AVC-1003 </td></tr><tr><td> GenElute HP libre de endotoxinas Plásmido Kit Maxiprep </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> NA0400 </td></tr></tbody></table>

genoma edición con compozr nucleasas de dedos de zinc personalizados (zfns)

Genome Editing with CompoZr Custom Zinc Finger Nucleases (ZFNs)

Genoma de edición es una potente técnica que puede utilizarse para dilucidar la función del gen y la base genética de la enfermedad. Gen tradicional de edición de métodos tales como la química basada en la mutagénesis aleatoria o la integración de secuencias de ADN confieren los cambios genéticos indiscriminados de una manera ineficiente en general y requerir la incorporación de secuencias sintéticas no deseados o el uso de aberrantes condiciones de cultivo, lo que podría confundir a los estudios biológicos. Por el contrario, la expresión transitoria ZFN en una célula puede facilitar precisa, heredable edición gen de una manera altamente eficiente sin la necesidad de administración de productos químicos o la integración de los transgenes sintéticos. Nucleasas de dedos de zinc (ZFNs) son enzimas que se unen y cortar secuencias diferentes de ADN de doble cadena (dsDNA). Una unidad funcional CompoZr ZFN consta de dos proteínas monoméricas individuales que se unen un ADN &quot;medio-sitio&quot; de aproximadamente 15-18 nucleótidos (ver Figura 1). Cuando dos ZFN monodores &quot;casa&quot; a sus lugares de destino adyacentes a los dominios de escisión del ADN-dímeros y crear un salto de doble cadena (DSB) en el ADN. 1 Introducción de ZFN mediadas DSBs en el genoma establece una base para la edición de genoma altamente eficiente. Reparación imperfecta de DSBs en una celda a través de la de extremos no homólogos a participar (NHEJ) vía de reparación del ADN puede dar lugar a pequeñas inserciones y deleciones (indeles). Creación de indeles dentro de la secuencia del gen codificante de una célula puede resultar en marco de lectura y posterior nocaut funcional de un locus del gen en una alta eficiencia. 2 Aunque este protocolo se describe el uso de ZFNs para crear un gen knockout, la integración de los transgenes también puede llevarse a cabo a través homología dirigida reparación en el sitio de corte ZFN. El CompoZr personalizado ZFN servicio representa un enfoque sistemático, integral y bien caracterizado-en la edición dirigida de genes para la comunidad científica con la tecnología ZFN. Sigma científicos trabajan en estrecha colaboración con los investigadores a 1) perforaciónEl análisis rm debida diligencia incluye el análisis de la estructura del gen correspondiente, la biología, y el sistema de modelo de acuerdo con las metas del proyecto, 2) aplicar este conocimiento para desarrollar una buena estrategia dirigida, 3) a continuación, diseñar, construir, validar y funcionalmente ZFNs para la actividad en una importante la línea celular. El investigador recibe ADN genómico positivo control y cebadores, y listo para usar reactivos ZFN suministrados tanto en el ADN plásmido e in vitro formato ARNm transcrito. Estos reactivos pueden entonces ser entregado para la expresión transitoria en la línea celular del investigador o tipo de célula de elección. Las muestras se ensayan para la edición en el locus del gen de interés mediante técnicas estándar de biología molecular, incluyendo la amplificación por PCR, digestión enzimática, y la electroforesis. Después de señal positiva para la edición de gen se detecta en la población inicial, las células son de una sola célula clonado y genotipo para la identificación de clones mutantes o alelos.

El CompoZr personalizado nucleasa dedo de zinc (ZFN) Servicio permite la edición precisa en el genoma de cualquier organismo o línea celular en cualquier lugar definido por el usuario. En este artículo se describe el proceso para el diseño, fabricación, validación e implementación del Servicio de CompoZr ZFN personalizado.

Genoma Edición con CompoZr nucleasas de dedos de zinc personalizados (ZFNs)

La edición del genoma es una técnica potente que puede utilizarse para dilucidar la función génica y la base genética de las enfermedades. Los métodos tradicionales de edición génica tales como...

El objetivo general de este procedimiento es utilizar una nucleasa personalizada de dedo de zinc, o ZFN, para introducir una mutación disruptiva en un locus específico con el fin de crear finalmente una línea celular knockout. Esto se logra primero analizando la secuencia de ADN del gen diana mediante el algoritmo compositor para generar diseños de ZFN específicos. Las ZFN se ensamblan y se introducen en las células mediante transfección nuclear y se analizan para evaluar su actividad en los sitios diana correspondientes con el fin de generar una línea celular knockout.Primero, el tipo celular de interés se trata con una ZFN activa. Luego, esta población se separa en células individuales. Finalmente, estas poblaciones clonales se amplifican para una caracterización genotípica adicional. Los clones con eventos disruptivos de unión no homóloga en el sitio diana pueden estudiarse más a fondo en el contexto de la interrupción funcional del gen.En última instancia, la caracterización genética, incluyendo el ensayo de una sola célula y la secuenciación de ADN, es necesaria para confirmar los cambios observados en el fenotipo celular como resultado de la modificación genética mediada por ZFN. La principal ventaja de las nucleasas de dedo de zinc en comparación con métodos existentes como la recombinación homóloga tradicional es que las ZFN permiten una edición génica que posibilita a los investigadores crear modificaciones genéticas específicas y predecibles sin necesidad de selección.Esto incluye eliminaciones génicas, modificaciones génicas e integraciones génicas. El proceso de diseño de ZFN comienza con estudios bioinformáticos simplificados, que se centran en identificar regiones únicas de secuencia que contengan un número y calidad suficientes de motivos de unión de dedos de zinc, favorables para realizar la eliminación génica. Una estrategia experimental claramente definida facilitará enormemente este proceso, al igual que la información sobre el gen diana, como la estructura génica atípica, la biología especial implicada en el locus genético y cualquier región homóloga en otras partes del genoma.Para proyectos más complejos, un científico sigma trabajará estrechamente con los investigadores. Los Z fns se diseñan in silico y se predicen los sitios fuera del blanco en todo el genoma. También se realiza el análisis de enmascaramiento de repeticiones y de corte para cada sitio diana potencial de ZFN.Se revisan los sitios diana superiores para ZFN antes de la producción de ZFN. Los investigadores suelen preguntar: ¿funcionarán los ZFN en mi proyecto? Para abordar mejor esta pregunta, debemos tener en cuenta varias consideraciones clave.¿Puede entregar de manera eficiente y expresar un casete de expresión típico en su tipo celular de interés? ¿Puede aislar y posteriormente expandir clones monoclonales? Y finalmente, ¿existe un impacto perjudicial sobre el crecimiento celular o la viabilidad celular como resultado de la interrupción del gen de interés?Las respuestas a estas preguntas pueden o no dictar estrictamente la viabilidad de un proyecto. Sin embargo, nos permiten evaluar qué tan fácil o difícil podría ser un proyecto determinado, o pueden arrojar luz sobre aspectos específicos del flujo de trabajo que son cruciales para el éxito. Sigma utiliza su archivo de módulos de dedos de zinc para ensamblar los diseños de ZFN aprobados.Cada diseño de ZFN se ensambla y verifica mediante secuenciación en una plataforma de clonación de alto rendimiento. Luego, los ZFN se entregan en formato de ADN plasmídico a la línea celular bien caracterizada correspondiente y se expresan suficientemente en un período de 24 a 48 horas. Posteriormente, se extrae ADN genómico de cada grupo de células tratadas con ZFN, seguido de la amplificación por PCR del sitio diana del ZFN.Se realiza un ensayo por célula en los productos de PCR y se evalúa la actividad de las ZFN mediante electroforesis en gel. Se suministra el diseño de ZFN con la actividad más alta. Además, se proporciona ADN genómico de control positivo junto con cebadores de PCR para reproducir los resultados mostrados en el certificado de análisis.Para comenzar su experimento con ZFN, siembre las células a una densidad de 200.000 células por mililitro el día anterior a su transfección nuclear. Al día siguiente, cuente las células y continúe. Si su densidad se encuentra entre 250.000 y 500.000 células por mililitro, prepare la solución de transfección nuclear V para la línea celular con la que esté trabajando, según el protocolo del fabricante.Ahora, llene una placa de seis pocillos con dos mililitros de medio por pocillo y caliente la placa en una incubadora durante al menos 20 minutos mientras calienta la placa. Centrifugue dos millones de células por nucleofección. Retire el sobrenadante y resuspenda suavemente las células en 10 mililitros de HBSS. Luego repita el procedimiento de lavado una o dos veces más. Los ZFN entregados en formato de ARNm generalmente producen frecuencias más altas de edición genética que los mismos ZFN entregados en formato de ADN plasmídico.Sin embargo, la administración de ZF NS en formato de ARNm requiere que tomemos algunas precauciones adicionales para evitar la degradación. Primero, lave sus células con dos o tres volúmenes grandes de PBS o HBSS para eliminar los ARN derivados del suero. Además, mantenga siempre su ARNm en hielo durante todo el transcurso del experimento.Por último, asegúrese de agregar el ARNm a sus células en el último momento posible para evitar su degradación. A continuación, prepare los tubos experimentales según la tabla del boletín técnico personalizado de ZFN. Para cada transfección, re suspenda las células en 100 microlitros de solución nuclear de afectación V. Preparando una reacción a la vez.Añada 100 microlitros de células a cada tubo que contenga ADN o ARNm. Luego transfiera cada mezcla a una electroforesis de dos milímetros. Qve y nucle afectan las células con el programa adecuado inmediatamente después de la afectación nucle de cada muestra.Utilice una pipeta de transferencia para agregar medio millilitro de medio calentado desde un pocillo de la placa de seis pocillos preparada. Transfiera cuidadosamente las células desde el vial de vuelta al medio restante. En ese pocillo, finalice todas las reacciones y devuelva la placa al incubador durante uno a tres días.Después de la afectación del núcleo, aísle el ADN genómico utilizando el kit mini prep de ADN genómico para mamíferos genal loop sin cosechar todas las células agrupadas. A continuación, use los cebadores suministrados para la PCR. Amplifique el ADN genómico de las muestras transfectadas con ZFN y del ADN genómico de control positivo proporcionado en el kit.Digiera cada producto de PCR con un microlitro de potenciador y un microlitro de nucleasa S. Incube a 42 grados Celsius durante 20 a 40 minutos. Luego, realice las digestiones en un gel de TBE al 10 % PAGE con marcadores adecuados, como la escalera de ADN de rango amplio para carga directa, tras clonar individualmente las muestras tratadas con ZFN y permitir que los clones se expandan suficientemente.Recolecte una porción de las células para ADN genómico, continúe el cultivo de las células restantes o congélelas como material bancarizado. Amplifique el ADN genómico utilizando los cebadores de la célula uno y analice el producto mediante el ensayo de la célula uno con y sin el amplicón de tipo salvaje agregado en una proporción uno a uno. Alternativamente, utilice este amplicón para proceder directamente a la genotipificación de clones candidatos mediante secuenciación u otros métodos preferidos.En este ejemplo, se utilizó el ensayo cell one para estimar la actividad de un par de células ZF NS y K 5 62. El carril representa el control positivo y el carril Z muestra los productos cortados, a partir de los cuales se estima la frecuencia de fragmentos de PCR desemparejados; a partir de estos datos, la estimación de la actividad de ZF N alcanzó un 21 %, lo cual es muy alto. Aquí mostramos la actividad de un par diferente de Z fns.Este par de ZFN fue significativamente menos activo que el otro, pero aún así efectivo. Se estima que generó indels en el 2,4 % de la población celular. Algunos de los parámetros más críticos al trabajar con ZF X incluyen la optimización de la entrega y la expresión en su tipo celular.Al optimizar estos parámetros, se puede reducir sustancialmente la cantidad de tiempo y esfuerzo necesarios para aislar el knockout del gen. Las fns del clon Z representan una herramienta muy precisa para la edición dirigida del genoma cuando se utilizan correctamente y en el contexto adecuado. Pueden proporcionar a los científicos un medio muy rápido y eficaz para estudiar la biología de prácticamente cualquier producto génico o vía metabólica.

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Investigación

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Biología

Este video demuestra una técnica de edición del genoma basada en nucleasas de dedos de zinc en células madre pluripotentes humanas (hPSCs). Dado que las hPSC pueden diferenciarse potencialmente en varios tipos de células, esta tecnología es útil para estudios patológicos y farmacológicos in vitro de manera específica para cada paciente.

Edición del genoma basada en nucleasa de dedos de zinc: una técnica para modificar el genoma en células madre pluripotentes humanas mediante un mecanismo de reparación dependiente de la homología de doble cadena

Nucleasas de diseñadores como nucleasas de dedos de zinc (ZFNs) y transcripción nucleasas efectoras del tipo activador (Talens) se pueden utilizar para modificar el genoma de preimplantación de embriones de ratones mediante la activación de ambos al final no homóloga (NHEJ) y recombinación homóloga (HR) itinerarios. Estos avances permiten la rápida generación de ratones con modificaciones genéticas precisas.

Del genoma del ratón Ingeniería Utilizando Nucleasas Designer

Líneas celulares Reporter ofrecen un medio para visualizar, controlar y aislar las células de interés por parte de las poblaciones heterogéneas. Sin embargo, gen de la orientación mediante recombinación homóloga convencional en células madre de embriones humanos es extremadamente ineficiente. Aquí se describe la orientación del SNC locus cerebro medio específico Pitx3 factor de transcripción con EGFP usando nucleasa dedo de zinc mejorado recombinación homóloga.

Nucleasa dedo de zinc-gen mejorada en células madre embrionarias humanas

La edición del genoma de las células madre pluripotentes humanas (hPSCs) se puede realizar de forma rápida y eficiente. Aquí se presenta un procedimiento experimental robusto para la ingeniería genética de hPSCs, como se ejemplifica mediante la edición del locus de puerto seguro AAVS1 para expresar EGFP e introducir resistencia a los antibióticos.

Establecimiento de editados-Genoma Humano pluripotentes Líneas de Células Madre: De Focalización de Aislamiento

Edición del genoma específica en el sistema modelo Danio rerio (pez cebra) ha sido facilitada enormemente por la aparición de enfoques CRISPR. Adjunto, describimos un protocolo robusto optimizado para la generación y la identificación de alelos derivados CRISPR absurdo que incorpora el análisis de movilidad del heterodúplex y la identificación de mutaciones mediante secuenciación de próxima generación.

Producción eficiente y genera identificación de CRISPR/Cas9 Gene Knockouts en el sistema modelo Danio rerio

El objetivo de este protocolo es permitir la edición CRISPR/Cas9 sin fisuras del genoma de C. elegans utilizando complejos de ribonucleoproteína ensamblados y el marcador co-CRISPR dpy-10 para el cribado. Este protocolo se puede utilizar para realizar una variedad de modificaciones genéticas en C. elegans, incluidas inserciones, deleciones, reemplazos de genes y sustituciones de codones.

CRISPR/Cas9 Edición del gen C. elegans rbm-3.2 utilizando el marcador de detección co-CRISPR dpy-10 y complejos de ribonucleoproteína ensamblados.

Este protocolo describe un enfoque para facilitar ediciones precisas en embriones de pez cebra utilizando la tecnología CRISPR-Cas9. Se presenta una tubería de fenotipado para demostrar la aplicabilidad de estas técnicas para modelar una variante genética asociada al síndrome de QT largo.

Ediciones precisas mediadas por CRISPR-Cas9 en corazones de pez cebra

Las tecnologías CRISPR-Cas han revolucionado el campo de la edición del genoma. Sin embargo, encontrar y aislar la edición de la línea germinal deseada sigue siendo un cuello de botella importante. Por lo tanto, este protocolo describe un método robusto para examinar rápidamente el esperma de pez cebra inyectado con CRISPR F0 para ediciones de la línea germinal utilizando técnicas estándar de PCR, digestión de restricción y electroforesis en gel.

Detección de espermatozoides para el aislamiento rápido de ediciones de la línea germinal en el pez cebra

Este protocolo describe cómo realizar una edición eficiente de la base de adenina sin limitación de PAM para construir un modelo preciso de la enfermedad del pez cebra utilizando zSpRY-ABE8e.

Edición de base eficiente sin PAM para el modelado de peces cebra de enfermedades genéticas humanas con zSpRY-ABE8e

Aquí, describimos un protocolo para generar mutantes maternos que acopla una línea knock-in zpc:cas9 estable con la entrega mediada por Tol2 de casetes de expresión de sgRNA.

Generación de mutantes maternos usando pez cebra zpc:cas9 knock-in

Aprende a diseñar y validar nucleasas de dedos de zinc personalizadas para edición genómica precisa. Este método permite crear líneas celulares knockout mediante mutaciones dirigidas sin selección extensiva.

Genoma Edición con CompoZr nucleasas de dedos de zinc personalizados (ZFNs)

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