$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
השתמשנו מערכת מודל ללמוד ג'ין עריכה בתרבית של תאים, אשר נשענת על התיקון של מוטציה מוטבע בתוך הגן eGFP משולב כעותק יחיד בתאים HCT116. חשוב לציין כי זהו גן עותק יחיד; לפיכך, ניתן לבצע תצוגה פחות מסובך של DNA השינויים או מוטגנזה מכוונת. איור 1A מציג את רצף גנים מוטציה eGFP עם הבסיס יישוב, בסיס שלישי stop codon תג, המסומנים באדום. Oligonucleotide 72-בסיס, אשר משלים חלקית סטרנד עיבד של הגן eGFP (72NT) והוא נועד לעודד את ההחלפה בסיס מ G ל- C, בנוסף מודגם. בנוסף, CRISPR, מיועד לשמש כ ג 2, עם הרצף protospacer המצוין בעוד 5 דקות ל 3' כיוון, מתואר גם באיור 1A. כדי לבצע את התגובה הזו לעריכת ג'ין, השתמשנו ribonucleoprotein (RNP) המורכב CRISPR ה-RNA (cr) ו- RNA את tracr (tr) מצמידים Cas9 מטוהרים חלבון (איור 1B), במקום להשתמש וקטור בתרבית של הביטוי המורכב של הגן Cas9, המתאים ספציפית המדריך רצף ה-RNA.
כאשר החלקיק RNP מעוצב במיוחד מועבר עם oligonucleotide חד גדילי לתאים HCT116 על ידי אלקטרופורציה, ג'ין עריכה, שמעידים התיקון של המוטציה בסיס יחיד ב- eGFP, הוא ציין לאחר 72 h של דגירה באמצעות זרם cytometer. תיקון פונקציונלי הוא נצפות על ידי הופעתם של זריחה ירוק בתאי יישוב, התאים ניתן גם להפריד מן האוכלוסייה כולה על-ידי מיון בגלל זה קרינה פלואורסצנטית. כפי שמוצג באיור2, תגובה הדרגתית במינון ניתן לראות את רמות מתואמת של עלייה RNP, 72NT. יחס מולקולרית, picomoles של RNP, micromolar ריכוז 72NT כפי שהוא מוצג באיור, מבוססים על המינונים אופטימלית בשימוש תגובות לעריכת הגנים התלויים המבוא של Cas9, מדריך ספציפי RNA transfected הביטוי וקטורים. שיבוץ באיור 2 מוצג תגובה לעריכת ג'ין ביצעו בהיעדרו של החלקיק RNP. כאן, כ- 1% של תאים יישוב מתוקנות כאשר ריכוז גבוה יותר 10-fold oligonucleotide 72NT משמש התגובה לעריכת ג'ין. הסוכן יחיד.
על מנת לקבוע אם קיימת הטרוגניות גנטית-האפקט מוטגנזה מכוונת באתר כביכול את אתר היעד-החלטנו לבחון את התוצאה של ג'ין עריכה פעילות בתאים בודדים. זמן מפרך הרבה יותר מאשר בחינת האוכלוסייה הכללית, מידה נכון של טביעות גנטיות או נגעים ניתן לקביעה כאשר הגנום של תאים clonally המורחב נבדק. אנחנו חזר על הניסוי המתואר באיור 2, הפעם רק באמצעות pmol 100 של RNP מורכבים µmol 2.0 של oligonucleotide 72NT. כמו לעיל, 116 של HCT התאים היו מסונכרנים במשך 24 שעות ביממה עם aphidicholine, נעצר בגבול G1/S. 4 שעות לאחר מכן, התאים שוחררו ואת הכלים לעריכת הגן הוצגו על ידי אלקטרופורציה. 72 שעות מאוחר יותר, התאים נותחו באמצעות FACS וממוינות בנפרד 96-ובכן לוחות (התהליך הניסויי מודגם באיור3). תאים הצגת פלורסצנטיות ירוק היו למיין לפי cytometry זרימה לתוך בארות בודדים של צלחת 96-ובכן משובט הרחבה. חשוב, התאים חסר ביטוי eGFP היו גם מבודד, ממוינים באופן דומה עבור הרחבת תחת באותם התנאים.
לאחר 14 ימים של צמיחה, רוב שיבוטים בודדים התרחבה במידה מספקת כדי לאפשר בידוד ה-DNA. ככזה, נבחרו 16 שיבוטים של הדגימות eGFP-חיובית, תקינות גנטית סביב אתר היעד נותחה על ידי רצפי DNA. מידע המקיפים את רצף ה-DNA של אללים בתוך האוכלוסייה נוצרה באמצעות סנגר רצף, באמצעות תוכנת ויזואליזציה רצף כדי להשוות את רצף אלל wildtype (איור 4A). האתר לחתוך של המתחם RNP מסומן על ידי חץ שחור, ממוקם על הירוק בר (2C crRNA). כמו גם באיור איור 4A, כל התאים eGFP-חיוביות 16 להכיל את ההחלפה נוקלאוטיד החזוי באתר היעד. השאריות C המומר מסומן באדום, הפרופיל שיא המשקף את השינוי המדויק מסופק מתחת רצף eGFP-חיוביות. באופן דומה, 15 שאינם המשובטים מבודד, מספיק מורחבת כדי לאפשר מיצוי DNA וירוק רצף, נותחו עבור הטרוגניות באתר היעד. כפי שחזיתי, בערך חצי הדגימות, אין החלפת בסיס DNA נצפתה. זה משתקף בשיעור שמירה על השאריות G באתר היעד, כפי שמוצג באיור 4B. שארית הרחבות המשובטים נבדק בניסויים אלה מוצגים אוכלוסיה הטרוגנית של מוטציות מחיקה, לכן החשבונאי היעדר קרינה פלואורסצנטית ירוק. הגודל מחיקה נע בין לבסיס אחד הבסיסים 19. חשוב לציין כי רק בחנו 15 דוגמאות של תאי eGFP-חיובי, בעוד אנו מאמינים כי זה די נציג של הסוג של נגעים גנטי שהשאירו פעילות CRISPR/Cas9, קיימת אפשרות כי סוגים אחרים או צורות של indels יכול להיות נוכח באוכלוסייה יישוב.
יחדיו, התוצאות המוצגות באיור 4 לאשר את המדידה פנוטיפי ב eGFP פילוח המערכת. המרה של הג ג נוקלאוטיד מאפשר את הופעתה של זריחה ירוק בתאים HCT116 המתוקן. אין החלפת בסיס סביב אתר היעד נצפתה שיבוטים מבודד על הניסוי הזה או בכל הניסויים הקודם27,28. הנתונים גם להוכיח כי תאים נכשל לעבור ג'ין עריכה דרך נקודת-מוטציה תיקון יישארו שלא תוקנו אך, במקרים מסוימים, לא מסקרן, עם מגוון של הטרוגניות גנטית סביב אתר היעד.

איור 1. (א) מודל המערכת עבור ג'ין עריכה של הגן המוטנטי eGFP. הקטעים המתאימים של wildtype ושל eGFP מוטציה ג'ין עם codon יישוב, ממוקם במרכז של הרצף, מוצגים ירוק ואדום, בהתאמה. נוקלאוטיד ממוקד עבור exchange הוא מודגש ומסומן בקו תחתון. בסיסים המסומן ב הכחולים מייצגים את רצף protospacer CRISPR 2C, וסמן כל הבסיסים כתום האתר פאם. Oligonucleotide להשתמש בניסויים אלה הוא בסיסים 72 אורך, הנושאת קישורים phosphorothioate ששינה בבסיסים טרמינל 3; 72-מר מטרות סטרנד (NT) שאינם עיבד (72NT). (B) CRISPR/Cas9התגובה הרכבה ribonucleoprotein. crRNA מספק יעד ירידה לפרטים (סעיף 20 בסיסים, אדום) התואמים את רצף protospacer 2C, תחום אינטראקציה (כחול) tracrRNA (ירוק). crRNA ו- tracrRNA הם annealed בריכוזים equimolar. חלבון Cas9 (אפור) נוסף כדי להשלים את מכלול RNP. מדריך RNAs (gRNAs) ישיר והפעלת endonuclease של Cas9, אשר לאחר מכן קליב המטרה ה-DNA. החלק התחתון של האיור מראה את רצף זרע 2C הרצף tracrRNA. איור זה שונה מריברה-טורס, ש. et al. (2017). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

באיור 2. גן עריכה הוא למינון כאשר בבימויו של RNP את ssODN. מסונכרן, שוחררה של HCT 116-19 התאים היו electroporated עם 24-120 pmol של RNP CRISPR/Cas9 ו- 0.6-3.0 מיקרומטר של 72mer. לאחר תקופת החלמה 72-h, פעילות גנים לעריכת נמדדה באמצעות cytometer של זרימה. ג'ין עריכה מוצג את היעילות תיקון (%), שקבע את מספר התאים eGFP-חיוביות קיימא מחולק על ידי המספר הכולל של התאים קיימא באוכלוסייה. קווי שגיאה מיוצרים משלוש קבוצות של נקודות נתונים שנוצר מעל 3 ניסויים נפרדים באמצעות חישובים בסיסיים של שגיאה סטנדרטית. שיבוץ: יחיד-הסוכן עריכה ג'ין. פעילות גנים לעריכת בבימויו של oligonucleotide חד גדילי (72NT) בהיעדר RNP מורכבות בתנאים זהים מוצג כפונקציה של הגדלת ריכוז. איור זה שונה מריברה-טורס, ש. et al. (2017). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 3. אסטרטגיית ניסיוני עבור בידודו של תא בודד שיבוטים. תאים מפגין eGFP ביטוי זכו חיובית, ממוינים שימוש cytometer זרימה של תאים בודדים לתוך בארות בודדים עבור משובט הרחבה. התאים חסר ביטוי eGFP היו מבודדים, ממוינים באופן דומה, התרחבה תחת באותם התנאים. הדנ א אז היה מבודד, הגן eGFP היה מוגבר ונחשפו סנגר רצף לנתח את פעילות הגן לעריכת סביב אתר היעד. איור זה שונה מריברה-טורס, ש. et al. (2017). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

באיור 4. (א) ניתוח allelic eGFP-חיוביות תאים מורחבת כאוכלוסייה המשובטים. Clonally מבודדים, מורחב eGFP-חיוביות (שש עשרה שכפולים) היו ניתח באתר המקיף את בסיס יישוב ואת ה-DNA מכל אחד, שנקטפו, מטוהרים, מוגבר, ודוגמאות וסודרו. ניתוח allelic בוצע באמצעות סנגר רצף, באמצעות תוכנת ויזואליזציה רצף, בהשוואה רצף אלל wildtype, המומחש בחלק העליון של האיור. האתר לחתוך של המתחם RNP מסומן כמו חץ שחור קטן הממוקם על הירוק בר (2C crRNA). (B) ניתוח allelic של תאים eGFP-שלילי מורחבת כאוכלוסייה המשובטים. 15 דוגמאות בודדות, מורחב מ שיבוטים שמקורם האוכלוסייה שלא תוקנו, היו נבחרים באופן אקראי וניתח עבור ויאסין היווצרות באתר המקיף של נוקלאוטיד היעד. כמו לעיל, ניתוח allelic בוצע באמצעות סנגר רצף, באמצעות תוכנת ויזואליזציה של רצף. שוב, רצף אלל wildtype בחלק העליון של הדמות, יחד עם האתר לחתוך RNP, מוצגים. איור זה שונה מריברה-טורס, ש. et al. (2017). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.