הגישה RNP שמתואר פרוטוקול מפורט זה מאפשר נוקאאוט גנטי יעיל גם העכבר וגם ראשי hematopoietic תאים אנושיים כמו גם כמו שורות תאים ההשעיה. למרות היעילות קו גבוהה מאוד מתקבלים לעיתים קרובות, מספר משתנים קריטיים צריך להיחשב. ראשית, הבחירה אקסון נכונה היא מפתח המבטיח כי ויאסין יעיל ההתאגדות המתאים נוקאאוט גנטי. שני גורמים חשובים הקשורים אקסון הבחירה הם שימור ברחבי מיקום איזופורמים של אקסון בתוך התמלילים. דפוסי ביטוי Isoform משתנה על פני סוגי תאים, אז אם רצוי ג'ין קו על פני סוגי תאים, תא exons כי הם הקבועה בין סוגי צריך ניתן לפלח. Isoform דפוסי ניתן לאמת באמצעות q-PCR או RNA-רצף נתונים. לתפקיד אקסון בתוך התמלילים, זה הכי טוב כדי למקד exons מוקדם ככל frameshift מוטציות בטרמינל או אקסון הלפני אחרון לברוח דעיכה בתיווך שטויות10, ייצור חלבונים עם רומן או פונקציות לא ידוע ולא נכון ערכי null.
קביעת ויאסין את תדירות היא שלב קריטי כדי להעריך את היעילות KO, נכון לפרש את תוצאת הניסוי הביולוגי. מבחני endonucleases (למשל מודד assay) יש את היתרון של להיות יחסית מהיר וקל לביצוע. עם זאת, הם נוטים להיות לא מדויק בשל רקע משמעותי אותות, תוצאות הם לעתים קרובות קשה לשחזור. יתר על כן, הם אינם מספקים מידע על איכות indels שנוצר (למשל באורך של תוספות ומחיקות) בניסוי. סאנגר רצף מספק אלטרנטיבה endonuclease מבחני יקרי ערך. פלטפורמות כגון הגאות11 (https://tide.nki.nl/) לעזור לפרק סנגר עקבות ולהפיק הערכות מדויקות של הפרעה allelic יעילות, גם בעת מתן התדרים של הפרט indels. החיסרון העיקרי הוא תלות מוחלטת באיכות גבוהה סנגר רצף עקבות. אמפליקון תפוקה גבוהה רצף מתגבר על מרבית הבעיות האלה. אמפליקון ספריות ניתן להכין החל תשומות DNA נמוך מאוד ומבטיחה כיסוי גבוה תוצאות אמינות. כדי להפחית את העלות של רצף אמפליקון, אנחנו בדרך כלל ספייק בספריות אמפליקון לתוך פועל רצף גדול יותר (למשל RNA-רצף) משתמש רק 1-1.5% הקריאות הכולל. לבסוף, כדי לאשר נוקאאוט מוצלח, אנחנו בחום ממליץ על הערכת רמות החלבון על ידי שהכלים המערבי או flow cytometry, כאשר הדבר אפשרי.
כפי שתואר קודם לכן, השיטה המובאת כאן הוא מהיר וישיר ומייצג כלי חדש ללמוד ג'ין מדהימה העכבר, HSPCs האנושית. בעוד הפרוטוקול שלנו מספק הנחיות נוקאאוט גנטי עם מערכת מבוססת טיפ אלקטרופורציה, מערכות אחרות הוכחו להיות יעילים12,13.
שתי מגבלות העיקרי צריך להיות מוערך ביחס הגישה RNP. ראשית, כפי שתואר על ידי הקבוצה שלנו, הכדאיות של HSPCs electroporated עם הפריה עיבד sgRNAs להיות בסכנה באופן משמעותי על ידי אלקטרופורציה, במיוחד כאשר התנאים אינם מיטביים6. אם יש צורך, מסונתז מסחרית sgRNAs (דהיינו ומניעת במבחנה שעתוק) עלול להתגבר על בעיה זו. אלה נעשים פחות יקר עם הזמן, ניתן לרכוש מספר ספקי. בתרחיש זה, במבחנה תמלול יכול לשמש כדי ליצור מאגר של sgRNA עבור יעילות מסך ולאחר מכן ניתן לבחור את sgRNA(s) היעילה ביותר של סינתזה. המגבלה העיקרית השנייה של הגישה RNP הוא חוסר היכולת לעקוב אחר תאים transfected בהצלחה, כמו גישות ויראלי. עם זאת, קו ויעילות גבוהה עריכה מהירה שהושג עם RNPs Cas9-sgRNA ייתכן עולים אלה החסרונות בתרחישים רבים ניסיוני. אנו ממליצים להשתמש רצפי אמפליקון תפוקה גבוהה בדיוק לקבוע את היעילות שיבוש ניסוי. אם הנוק-אאוט של הגן עניין צפוי להתייעץ הפנוטיפ המקדימות (כלומר גם מופחתת או גדל התפשטות בהשוואה לפראי-סוג התאים), קביעת תדירות ויאסין בנקודות זמן מרובים מאפשר לו להעריך אם קו תאים עוברים העשרה (קרי ויאסין תדירות עליות לאורך זמן) או הן outcompeted (כלומר. ויאסין התדירות פוחתת עם הזמן).
ביצוע ניסויים ויוו או במבחנה כדי להבין את השפעות ביולוגיות של אובדן תפקוד הגן מחייבת את הפקדים המתאימים. כאמור, במבחנה עיבד sgRNAs עלולים להיות רעילים לתאים, בעיקר ראשי קדמון תאים6. בנוסף, מעברי כפול-גדיל DNA הנגרם על ידי חלבון Cas9 יכול לגרום תגובה אנטי-proliferative עצמאית ג'ין14. לכן, לעתים קרובות להשתמש במספר שליטה sgRNAs בניסויים CRISPR ואנו ממליצים סמן משטח תאים הביע את סוג התא שלך, כמו גם גן המטרה השנייה כי אינו מתבטא.
תרבות לטווח קצר של האדם HSPCs בנוכחות ציטוקינים מגביר את יעילות שיבוש גנטי6 , והוא הכרחי על מנת להשיג יעילות גבוהה קו. מצאנו 36-48 שעות כדי להיות התקופה האידיאלית של תרבות לפני אלקטרופורציה6. בעקבות אלקטרופורציה, התאים יכולים להיות עוד יותר בתרבית במחשבה כי ככל תרבות גבוהה יותר את הסיכון של אובדן יכולת multilineage engraftment. לכן, אנחנו בדרך כלל לבצע השתלות 6 שעות לאחר אלקטרופורציה, לא יאוחר מ-24 שעות לאחר אלקטרופורציה.
CRISPR/Cas9 השתפרה באופן דרמטי את היכולת של מדענים בהצלחה לערוך את הגנום של תאים בתרבית. ביצוע שיבוש גנטי יותר ריאלי ובתאים hematopoietic העיקרי הוא חזה כדי לשפר במהירות את הידע המדעי בתחום HSPCs ומחלות המטולוגיות. חשוב, הפרוטוקול המתואר כאן מאפשר גם ליצור הסתרה מרובות בו-זמנית עם יעילות גבוהה, המאפשרות עיצוב נופים גנטיים מורכבים, לעיתים לראות מחלות לוקמיה.
למרות הפרוטוקולים המתוארים במסמך זה מתמקדים על שיבוש גנטי, הם עשויים להיות מותאם בקלות ג'ין טוק-אין ניסויים. זה יכול להתבצע באמצעות מסירה שיתוף של תבניות חד גדילי oligonucleotide עבור תיקון מכוון הומולוגיה6,13 (HDR) או את התמרה חושית של תאים פוסט-אלקטרופורציה עם וקטורים AAV6 המכיל הומולוגיה תבנית12. היכולת לתקן או להציג מוטציות ספציפיות HSPCs יקל על אסטרטגיות טיפוליות חדשות עבור הטיפול הגנטי ואת המחקר המורחב של מוטציות סרטן הנהג ב- AML ומחלות המטולוגיות אחרות. בזמן HDR ב HSPCs האנושית הייתה מוצלחת6,12,13, העכבר HSPCs היה קשה לערוך שימוש זה אסטרטגיה6. אופטימיזציה של פרוטוקולים HDR באדם ובעיקר HSPCs העכבר יאפשר הפיתוח של כלים כדי לעקוב אחר תאים הערוכות באמצעות תיוג אנדוגני ועריכה יותר ספציפי.
בסופו של דבר, זה גם הוא שחזה את השיבוש של אללים mutant רווח-של-פונקציה יכול לייצג גישה טיפולית פוטנציאל להפרעות hematopoietic מולדת ולא נרכשת. בתרחיש זה, מומלץ בגישה ללא ה-DNA על מנת להימנע שילובים אפשריים יכול לקדם שינוי. יתר על כן, הגישה "תאונת פגע וברח" מקטין את האפשרות של תופעות לוואי את המטרה. מאמץ נוסף נדרש כדי לפתח מערכות אספקת ספציפי יפתחו דרכים חדשות לטיפול של מחלות המטולוגיות ממאירות שאינם ממאירים.