בפרוטוקול זה אנו מתארים, ייצור טיהור טיטרציה של וקטורים lentiviral. אנו מספקים דוגמה משלוח וקטור בתיווך lentiviral הגן בנוירונים בתרבית ו האסטרוציטים ראשוניים. השיטות שלנו עשוי לחול גם על סוגי תאים אחרים במבחנה ו In vivo.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
בפרוטוקול זה אנו מתארים, ייצור טיהור טיטרציה של וקטורים lentiviral. אנו מספקים דוגמה משלוח וקטור בתיווך lentiviral הגן בנוירונים בתרבית ו האסטרוציטים ראשוניים. השיטות שלנו עשוי לחול גם על סוגי תאים אחרים במבחנה ו In vivo.
העברה יעילה של גנים למערכת העצבים המרכזית (CNS) היא חשובה לחקר תפקודי גנים, למידול מחלות נוירולוגיות ולפיתוח גישות טיפוליות. וקטורים לנטיביריים הם כלים אטרקטיביים להחדרה (transduction) של נוירונים וסוגי תאים אחרים ב-CNS, מכיוון שהם מחדירים גנים הן לתאים המתחלקים והן לתאים שאינם מתחלקים, תומכים בביטוי מתמשך של טראנסגנים, ובעלי קיבולת אריזה גדולה יחסית ורעילות נמוכה 1-3. וקטורים לנטיביריים שימשו בהצלחה להחדרה של סוגי תאי עצב רבים in vitro 4-6 ובבעלי חיים 7-10.
נעשו מאמצים ניכרים לפיתוח וקטורים לנטיביריאליים עם בטיחות ביולוגית ויעילות משופרות להעברת גנים. וקטורים לנטיביריאליים מהדור השלישי הנוכחי, אשר הם חסרי יכולת שכפול ועצמיים-מבטלים (SIN), מוצגים ב-איור 1. האלמנטים הנדרשים לאריזת הווקטור מחולקים לארבעה פלסמידים. בפלסמיד ההעברה הלנטיביריאלי, אזור ה-U3 ב-5' long terminal repeat (LTR) מוחלף בפרומוטר חזק מנגיף אחר. שינוי זה מאפשר שעתוק של רצף הווקטור ללא תלות בחלבון HIV-1 Tat, הנדרש בדרך כלל לביטוי גנים של HIV 11. סימון האריזה (Ψ) חיוני לתהליך ה-encapsidation, והאלמנט התגובתי ל-Rev (RRE) נדרש להפקת וקטורים בטיטר גבוה. ה-central polypurine tract (cPPT) חשוב ליבוא גרעיני של DNA הווקטור, תכונה הנדרשת להעברה (transducing) של תאים שאינם מתחלקים 12. ב-3' LTR, הרצפים בעלי הבקרה ה-cis הוסרו לחלוטין מאזור ה-U3. מחיקה זו מועתקת ל-5' LTR לאחר שעתוק הפוך, מה שמוביל להשבתה שעתוקית של שני ה-LTRs. פלסמיד pMDLg/pRRE מכיל את הגנים HIV-1 gag/pol, המספקים חלבונים מבניים וטרנסקריפטאז הפוך. pRSV-Rev מקודד ל-Rev, הנקשר ל-RRE לצורך ייצוא יעיל של RNA מהגרעין. pCMV-G מקודד לגלייקופרוטאין של נגיף הסטומטיס הוסיקולרי (VSV-G), המחליף את HIV-1 Env. VSV-G מרחיב את הטרופיזם של הווקטורים ומאפשר ריכוז באמצעות אולטרה-צנטריפוגציה 13. כל הגנים המקודדים לחלבונים עזריים, כולל Vif, Vpr, Vpu ו-Nef, מושמטים ממערכת האריזה. ייצור ומניפולציה של וקטורים לנטיביריאליים צריכים להתבצע בהתאם להנחיות ה-NIH למחקר הכולל DNA רקומביננטי (http://oba.od.nih.gov/oba/rac/Guidelines/NIH_Guidelines.pdf). ייתכן שיידרש אישור מוועדה מוסדית לבטיחות ביולוגית וכימית לפני שימוש בווקטורים לנטיביריאליים. וקטורים לנטיביריאליים מופקים בדרך כלל על ידי קוטרנספקציה של תאי 293T עם פלסמיד העברה לנטיביריאלי ופלסמידי עזר המקודדים לחלבונים הדרושים לאריזת הווקטור. ניתן להשיג פלסמידי העברה לנטיביריאליים ופלסמידי עזר רבים מ-Addgene, מאגר פלסמידים ללא מטרות רווח (http://www.addgene.org/). פותחו מספר שורות תאי אריזה יציבות, אך מערכות אלו מספקות גמישות נמוכה יותר ויעילות האריזה שלהן יורדת בדרך כלל עם הזמן 14, 15. ערכות טרנספקציה זמינות מסחרית עשויות לתמוך ביעילות טרנספקציה גבוהה 16, אך הן עלולות להיות יקרות מאוד עבור הכנות של וקטורים בקנה מידה גדול. שיטות של שיקיעה בסידן פוספט מספקות טרנספקציה יעילה ביותר של תאי 293T, ולכן מהוות גישה אמינה וכלכלית לייצור וקטורים לנטיביריאליים.
בפרוטוקול זה, אנו מייצרים וקטורים לנטיביריים באמצעות טרנספקציה משותפת של תאי 293T עם ארבעה פלסמידים המבוססת על עיקרון שיקיעת סידן פוספט, ולאחר מכן ביצוע טיהור וריכוז באמצעות אולטרסנטריפוגציה דרך כרית סוכרוז 20%. טיטרי הוקטורים נקבעים באמצעות ניתוח מיון תאים מופעל פלואורסצנציה (FACS) או באמצעות qPCR בזמן אמת. הייצור והטיטרציה של וקטורים לנטיביריים בפרוטוקול זה יכולים להסתיים תוך 9 ימים. אנו מספקים דוגמה להחדרה (טרנסדוקציה) של וקטורים אלה לתרביות של נאוקורטקס עכברי המכילות הן נוירונים והן אסטרוציטים. אנו מדגימים כי וקטורים לנטיביריים תומכים ביעילות גבוהה של טרנסדוקציה וביטוי גנים ספציפי לסוג התא בתרביות ראשוניות של תאים ממערכת העצבים המרכזית (CNS).
1. אריזות של וקטורים lentiviral
וקטורים lentiviral המיוצרים על ידי cotransfection של וקטור העברת lentiviral ו פלסמידים אחרים הנדרשים האריזה לתוך התאים 293T בשיטה סידן פוספט transfection. אנו משתמשים 10 100 מ"מ בתרבית רקמה מנות בפרוטוקול זה. זה יכול להיות scaled למעלה או למטה בהתאם יישומים. קו תא 293T נשמרים שונה Dulbecco של הנשרים בינוני (DMEM) עם גלוקוז גבוה (4,500 מ"ג / ל '), השלימו עם סרום 10% שור עוברית (FBS), 100 יחידות / מ"ל פניצילין, 100 מיקרוגרם / מ"ל סטרפטומיצין ב 37 ° C חממה עם 5% CO 2.
2. ריכוז וטיהור של הווקטורים
3. טיטרציה של הווקטורים

לדוגמה, אם 1 x 10 5 תאים היה transduced עם μl 1/25 (0.04 μl) וקטור תאים 30% הם עיתונאי חיובי, titer יהיה:

השתמש רק דילולים נופלים במערכת יחסים לינארית בין אחוז התאים החיוביים כמות וקטור הוסיף לחשב titer. Titer הסופי צריך להיות הממוצע של המתקבלים titers transductions של לפחות 2 כמויות שונות של וקטור.

4. התמרה של תרבויות הניאוקורטקס
תרבויות הניאוקורטקס המכילים שני נוירונים גליה מוכנים מן הקורטקס העכבר באמצעות הליך דו שלבי ציפוי כפי שתואר קודם 18. Neocortices שהתקבלו בעכברים העובר על ההריון 14-16 ימים הם מצופה על monolayer גליה הקימה בעבר MEM השלימו עם 10% FBS, גלוקוז 20 מ"מ ו 2 מ"מ גלוטמין צלחת 24 גם בתרבית רקמה.
5. נציג תוצאות
את titers של וקטורים lentiviral מיוצר עם מגוון זה פרוטוקול 8 10 -10 10 IU / mL, whicH מתאימים התמרה של מגוון רחב של סוגי תאים מתוך מערכת העצבים המרכזית הן במבחנה in vivo. טבלה 1, איור 2 מראה תוצאה נציג באמצעות וקטורים המיוצרים על ידי פרוטוקול זה. אנחנו transduced תרבויות שבמוח Murine עם וקטורים lentiviral המבטאים ירוק ניאון חלבון (GFP) הנשלטת על ידי היזם (SYN) synapsin או גליה fibrillary חומצי (GFAP) האמרגן חלבון. שבעה ימים לאחר התמרה, ביצענו immunostaining לנוירונים התווית לבין האסטרוציטים עם נוגדנים נגד NeuN ואנטי GFAP, בהתאמה. כפי שמוצג בטבלה 1, איור. 2 א, אחרי התמרה עם וקטור נושא את האמרגן synapsin, מעל 90% של נוירונים (תאים NeuN +) אקספרס GFP ולא האסטרוציטים (GFAP + תאים) להביע את הגן הזה כתב. כאשר היזם GFAP משמש מבנה וקטור (איור 2 ב), כ -80% האסטרוציטים (GFAP + תאים) הבעהשל ה-GFP, כל + תאים GFP הם האסטרוציטים כפי שאישרה colocalization עם GFAP והיעדר ביטוי GFP בתאים NeuN, שכותרתו. תוצאות אלו מראות כי וקטורים lentiviral יעילים מאוד כדי לספק transgenes לתאים של מערכת העצבים המרכזית של התא ספציפי ביטוי גנים יכולה להיות מושגת כאשר היזמים המתאימים משמשים.

באיור 1. ייצוג סכמטי של HIV מבוססות וקטורים lentiviral ואת פלסמידים אריזה. Provirus-1-HIV מוצג בחלק העליון. גורמים לייצור וקטור מופרדים לארבע פלסמידים שונים. העברת lentiviral הפלסמיד מכיל LTR היברידית '5 שבו האזור U3 מוחלף ציטומגלווירוס (CMV) האמרגן, האות אריזה (ψ), רצף RRE, מערכת polypurine המרכזית (cPPT), הגן של עניין (לדוגמה: כתב ניאון) יחד עם האמרגן של בחירה, LTR '3 שבורצפים רגולטוריים חבר העמים יוסרו לחלוטין מאזור U3. pMDLg / pRRE מכיל איסור פרסום וגנים pol ורצף RRE מ-HIV-1 בשליטת היזם CMV. pRSV-Rev מכיל את רצף הקידוד של Rev מונע על ידי האמרגן RSV. pCMV-G מכיל את הגן VSV-G חלבון בשליטת היזם CMV. הרשות מציינת את האות polyadenylation מן הגן β-גלובין האדם.

איור 2. הביטוי של גנים הכתב בתרבות העכבר הניאוקורטקס מעורבת transduced עם וקטורים lentiviral שנשאו סוג ספציפי מקדמי סלולריים. התרבויות היו transduced עם LV-SYN-GFP () או LV-GFAP-GFP וקטורים (ב) משרד הפנים של 5. שבעה ימים לאחר התמרה, התאים היו immunostained עם נוגדנים נגד NeuN או נגד GFAP. לוחות העליונות להראות GFP הקרינה, לוחות הביניים מראים immunostaining לוחות נמוכות מתמזגים תמונות (GFP: ירוק NeuN או GFAP: אדום).
| וקטור | GFP + תאים נוירונים | GFP + ב האסטרוציטים |
| LV-SYN-GFP | 92.2 ± 7.3 | 0 |
| LV-GFAP-GFP | 0 | 78.3 ± 11.5 |
טבלה 1. השוואה בין ביטוי של GFP בתרבויות שבמוח Murine transduced עם וקטורים lentiviral נושאים שונים כמה יזמים.
תרבויות כמה שבמוח Murine (5 X 10 5/24 טוב גם צלחת) היו transduced עם LV-SYN-GFP או LV-GFAP-GFP על משרד הפנים 5. שבעה ימים לאחר התמרה, תרבויות קובעו immunostained עבור NeuN או GFAP. מספר התאים ה-GFP ו NeuN / GFAP המבטאים נמנו תמונות 10 שדות בכל תנאי הניסוי. הערכים מייצגים את האחוז של נוירונים (תאים NeuN +) אוהאסטרוציטים (GFAP + תאים), אשר הביע את הגן כתב ה-GFP. הערכים המוצגים הם ממוצעים ± סטיית תקן של שלושה ניסויים בלתי תלויים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בפרוטוקול זה, הראינו את הייצור של וקטורים lentiviral ויישום של וקטורים אלה בתרבויות המוח. הראינו יעיל תא סוג ספציפי התמרה עם וקטורים המיוצרים בשיטות אלה. כאשר היזם synapsin משמש, ביטוי של GFP הוא בהחלט נוירון מסוים. כאשר היזם GFAP משמש, ביטוי של GFP הוא אך ורק האסטרוציטים. אם לא ביטוי סוג ספציפי התא נדרש, האמרגן בכל מקום ניתן להשתמש. מצאנו גם ubiqutin ו קינאז phosphoglycerate (PGK) מקדמי יכול לנהוג ביטוי גבוהה רמת גן בתרבויות שבמוח 6. ביטוי גנים מונע על ידי וקטורים lent...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אין ניגוד עניינים הצהיר.
עבודה זו נתמכה על ידי המוח NIH תכנית אב Core מענק (p30 NS057105, BJS) כדי אוניברסיטת וושינגטון, תוכנית פרויקט גרנט NS032636 (BJS) ועל ידי מרכז התקווה הפרעות נוירולוגיות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| שם מגיב | חברה | מספר קטלוגי | |
| DMEM | Sigma-Aldrich | D5796 | |
| MEM | Invitrogen | 11090-081 | |
| בסרום שור עוברית | Hyclone | SV3001403 | |
| PBS | Mediatech | 21-040-CM | |
| טריפסין-EDTA | Sigma-Aldrich | T3924 | |
| סודיום בוטיראט | Sigma-Aldrich | B5887 | |
| Hexadimethrine ברומיד (Polybrene) | Sigma-Aldrich | H9268 | |
| 293T תאים | ATCC | CRL-11268 | |
| HT1080 תאים | ATCC | CCL-121 | |
| פלקון 100 x 20 מ"מ רקמת תרבותה מנה | BD Biosciences | 353003 | |
| 1 x 3 ½ בצינור צנטריפוגות polyallomoer | Beckman Coulter- | 326823 | |
| 0.2 מיקרון המסנן המזרק | קורנינג | 431219 | |
| QIAamp DNA מיני קיט | Qiagen | 51304 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.