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Article de méthode

Administration médiée par électroporation de ribonucléoprotéines cas9 et d’ARNm dans des hépatocytes primaires de souris fraîchement isolés

2.9K vues

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DOI :

10.3791/63828

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2 juin 2022

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* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

Ce protocole décrit des techniques pour isoler les hépatocytes primaires de souris du foie et électroporer CRISPR-Cas9 sous forme de ribonucléoprotéines et d’ARNm afin de perturber un gène cible thérapeutique associé à une maladie métabolique héréditaire du foie. Les méthodes décrites se traduisent par une viabilité élevée et des niveaux élevés de modification des gènes après électroporation.

Résumé

Ce protocole décrit une méthode rapide et efficace pour isoler les hépatocytes primaires de souris, suivie d’une administration de CRISPR-Cas9 médiée par électroporation sous forme de ribonucléoprotéines (RNP) et d’ARNm. Les hépatocytes primaires de souris ont été isolés à l’aide d’une méthode de perfusion rétrograde en trois étapes, ce qui a donné des rendements élevés allant jusqu’à 50 × 106 cellules par foie et une viabilité cellulaire de >85%. Ce protocole fournit des instructions détaillées pour le placage, la coloration et la culture des hépatocytes. Les résultats indiquent que l’électroporation offre une efficacité de transfection élevée de 89%, mesurée par le pourcentage de cellules positives aux protéines fluorescentes vertes (GFP) et une viabilité cellulaire modeste de >35% dans les hépatocytes de souris.

Pour démontrer l’utilité de cette approche, CRISPR-Cas9 ciblant le gène de l’hydroxyphénylpyruvate dioxygénase a été électroporé dans des hépatocytes primaires de souris en tant que preuve de principe de l’édition de gènes pour perturber un gène thérapeutique lié à une maladie métabolique héréditaire (MI) du foie. Une édition sur cible plus élevée de 78 % a été observée pour les RNI par rapport à une efficacité d’édition de 47 % avec l’ARNm. La fonctionnalité des hépatocytes a été évaluée in vitro à l’aide d’un test à l’albumine qui a indiqué que l’administration de CRISPR-Cas9 sous forme d’ARN et d’ARNm entraînait une viabilité cellulaire comparable dans les hépatocytes primaires de souris. Une application prometteuse de ce protocole est la génération de modèles murins pour les maladies génétiques humaines affectant le foie.

Introduction

Les MI du foie sont des troubles génétiques caractérisés par la carence d’une enzyme hépatique cruciale impliquée dans le métabolisme qui conduit à l’accumulation de métabolites toxiques. Sans traitement, les MI du foie entraînent une défaillance d’organe ou une mort prématurée 1,2. La seule option curative pour les patients atteints de MI du foie est la transplantation hépatique orthotopique, qui est limitée en raison de la faible disponibilité des organes de donneurs et des complications du traitement immunosuppresseur après la procédure 3,4. Selon d....

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Protocole

Les expériences sur les animaux ont toutes été effectuées conformément aux lignes directrices du Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux et aux protocoles approuvés de l’Université Clemson. Des interventions chirurgicales ont été effectuées chez des souris anesthésiées de type sauvage C57BL/6J âgées de 8 à 10 semaines.

1. Chirurgie animale

  1. Préparation de solutions et d’instruments
    REMARQUE: Les solutions de perfusion et les recettes de cocktails d’anesthésie sont présentées dans la table des matériaux.
    1. Préparer la solution de perfusion 1 (HEPES, EGTA et EBSS), la solu....

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Résultats

Isolement des hépatocytes primaires plaqueables du foie
Le processus global de perfusion hépatique et d’isolement des hépatocytes est illustré à la figure 1. Dans cette expérience, des souris C57BL6/6J de type sauvage, âgées de 8 à 10 semaines, ont été utilisées. La procédure devrait produire 20 à 50 × 10à 6 cellules par souris avec une viabilité comprise entre 85% et 95%. Si la viabilité est <70%, un traitement par percoll doit être suivi pour éliminer les .......

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Discussion

Les étapes décrites dans le protocole d’isolement des hépatocytes sont difficiles et nécessitent une pratique pour la compétence. Il existe plusieurs étapes clés pour l’isolement réussi des hépatocytes du foie. Tout d’abord, une bonne canulation de la veine cave inférieure est essentielle pour une perfusion hépatique complète. L’absence de blanchiment dans le foie après perfusion indique un déplacement du cathéter (tableau 1). La veine cave inférieure (perfusion rétrograde) a été canulée dans la procédur.......

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont pas d’intérêts concurrents à divulguer.

Remerciements

RNC a reçu un financement du South Carolina Bioengineering Center of Regeneration and Formation of Tissues Subvention pilote soutenue par le National Institute of General Medical Sciences (NIGMS) des National Institutes of Health, l’American Association for the Study of Liver Diseases Foundation et l’American Society of Gene & Cell Therapy sous les numéros de subvention P30 GM131959, 2021000920, et 2022000099, respectivement. Le contenu relève de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les points de vue officiels de l’American Society of Gene & Cell Therapy ou de l’American Association for the Study of Liver Diseases Foundation. Le sch....

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Equipment
0.2 mL Bandelette PCR 8 tubes FLEX-FREE, capuchons plats transparents attachés, naturelUSA Scientific1402-4700
Plaques de collagène à 6 puitsAdvanced Biomatrix5073
accuSpin Micro 17RFisher Scientific13-100-675
Microscope fluorescent tout-en-unKeyenceBZ-X810
Mélangeur Vortex AnalogiqueVWR97043-562
ART Wide Bore pointes filtrées 1 000 & micro ; LThermoFisher Scientific2079GPK
Compteur de cellules automatiséBio-Rad LaboratoriesTC20
Plateau de dissection à la cire bleueBraintree Scientific Inc.DTW19 » x 6.5 » x 1/2"+F21
Racleur/élévateur de cellulesArgos TechnologiesUX-04396-53stériles et apyrogènes
(15 mL)Fisher Scientific339650
Tubes coniques (50 mL)Fisher Scientific14-432-22
Applicateurs en cotonFisher Scientific22-363-170
Courbés ciseauxCooper Surgical62131
Boîtes de Pétri jetablesFalcon351029100mm,
stériles Boîtes de Pétri jetablesVWR25373-10035mm, stérile
Epoch Microplate SpectrophotometerBioTek Instruments250082
Falcon Cell strainer (70 µ ; m)Fisher Scientific08-771-2
ForcepsCooper Surgical61864Euro-Med Adson Tissue Forceps
IV cathéters  ;Kit38261224 G x 0,75 po
Baxter2C6401
MyFuge 12 Mini CentrifugeBenchmark Scientific1220P38
AiguillesFisher Scientific05-561-2025 G
Nucleofector 2b DispositifLonzaAAB-1001Programme T-028 a été utilisé pour l’électroporation dans les hépatocytes de souris
Pompe péristaltiqueMasterflex  ; HV-77120-4210 à 60 tr/min ; 90 à 260 VAC
Tube de pompe de précisionMasterflexHV-96410-1425 pi, silicone
Plaques de culture primaireCorning Life Sciences353846Plaques de culture de tissus contenant de l’azote
Pipettes sérologiques (25 mL)Fisher Scientific12-567-604
SeringuesBD3294641 mL, stériles
Thermocycleur T100Bio-Rad Laboratories1861096
Bain-marieALT27577Thermo Scientific Precision Microprocessor Controlled 280 Series, 2,5 L
Reagents
Alt-R S.p. Cas9 Nuclease V3IDT1081058
Beckman Coulter AMPure XP, 5 mLFisher Scientific NC9959336
CleanCap Cas9 ARNmTrilink BiotechnologiesL-7606-100
CleanCap  ; EGFP ARNmTrilink BiotechnologiesL-7201-100
Corning Matrigel MatrixCorning Life Sciences356234
DMEMThermoFisher Scientific11885076Faible teneur en glucose, pyruvate
Éthanol 70 %VWR71001-652
Sérum fœtal bovinThermoscientific26140-079
Entretien des hépatocytes Medium (MM)LonzaMM250
Hépatocyte Plating Medium (PM)LonzaMP100
Mouse Albumine ELISA KitFisher ScientificNC0010653
Mouse/Rat Hepatocyte Nucleofector KitLonzaVPL-1004
OneTaq HotStart DNA polyméraseNew England BiolabsM0481L
PBS 10x pH 7.4  ;Thermoscientific70011-044Sans chlorure de calcium ou de magnésium
Percoll (solution PVP)Santa Cruz Biotechnologysc-500790A
Acide périodiqueSigma-AldrichP7875-25G
Permount Mounting MediumVWR100496-550
QuickExtract Solution d’extraction d’ADNLucigen CorporationQE05090
Schiff' s réactif fuchsin-sulfiteSigma-AldrichS5133
Trypsine-EDTA (0,25 %)ThermoFisher Scientific25200056Rouge de phénol
Vybrant MTT Essai de viabilité cellulaireThermoFisher ScientificV13154
Perfusion Solution 1 (pH 7,4, filtre stérilisé)  ;  ; C pendant 2 mois
EBSSFisher Scientific14155063Complete à 200 mL
EGTA (0,5 M)Bioworld40520008-1200 µ ; L
HEPES (pH 7,3, 1 M)ThermoFisher ScientificAAJ16924AE2 mL  ;
Solution de perfusion 2 (pH 7,4, stérilisé par filtre)  ;  ; C pendant 2 mois
CaCl2· ; 2H20 (1,8 m)SigmaC7902-500G360 & micro ; L de 1 M de stock  ;
EBSS (sans calcium, sans magnésium, sans rouge de phénol)Fisher Scientific14-155-063Complet jusqu’à 200 mL
HEPES (1 M)ThermoFisher ScientificAAJ16924AE2 mL  ;
MgSO4 et middot ; 7H20 (0,8 mM)Sigma30391-25G160 & micro ; L de 1 M de solution mère
perfusion 3 Préparé frais avant utilisation
Solution 250 mL
LiberaseRoche54011270010,094 unités Wunsch/mL
Cocktail anesthésique pour souris  ;
Acépromzine0,25 mg/mL Concentration finale
Kétamine7,5 mg/mL Concentration finale
Xylazine1,5 mg/mL Concentration finale
SoftwareURL
Benchlinghttps://www.benchling.com/
ImageJhttps://imagej.nih.gov/ij/
TIDE : Suivi des indels par décompositionhttps://tide.nki.nl/
Tubes coniques de perfusion IV BD Stable à 4 °Stable à 4 °

Références

  1. Pampols, T. Inherited metabolic rare disease. Advances in Experimental Medicine and Biology. 686, 397-431 (2010).
  2. Saudubray, J. M., Sedel, F., Walter, J. H. Clinical approach to treatable inborn metabolic diseases: an introduction. Journal of ....

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Réimpressions et autorisations

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