הפרוטוקול מציג שעתוק במבחנה (IVT) של mRNA שעבר שינוי כימי, הכנת ליפוזום קטיוני וניתוח פונקציונלי של טרנספקציות mRNA המופעלות על ידי ליפוזום בתאי יונקים.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
הפרוטוקול מציג שעתוק במבחנה (IVT) של mRNA שעבר שינוי כימי, הכנת ליפוזום קטיוני וניתוח פונקציונלי של טרנספקציות mRNA המופעלות על ידי ליפוזום בתאי יונקים.
בשנים האחרונות, RNA שליח מהונדס כימית (mRNA) התגלה כמולקולת חומצת גרעין חזקה לפיתוח מגוון רחב של יישומים טיפוליים, כולל סוג חדש של חיסונים, טיפולים בתחליפי חלבון וטיפולים חיסוניים. בקרב וקטורי המסירה, ננו-חלקיקי שומנים נמצאו בטוחים ויעילים יותר בהעברת מולקולות RNA (למשל, siRNA, miRNA, mRNA) וכמה מוצרים כבר נמצאים בשימוש קליני. כדי להדגים אספקת mRNA בתיווך ננו-חלקיקי שומנים, אנו מציגים פרוטוקול אופטימלי לסינתזה של mRNA eGFP מותאם me1Ψ-UTP פונקציונלי, הכנת ליפוזומים קטיוניים, היווצרות מורכבת אלקטרוסטטית של mRNA עם ליפוזומים קטיוניים, והערכת יעילות הטרנספקציה בתאי יונקים. התוצאות מדגימות כי שינויים אלה שיפרו ביעילות את יציבות ה-mRNA כאשר הם מועברים עם ליפוזומים קטיוניים והגדילו את יעילות ויציבות תרגום ה-mRNA של eGFP בתאי יונקים. ניתן להשתמש בפרוטוקול זה כדי לסנתז את ה-mRNA הרצוי ולהעביר עם ליפוזומים קטיוניים לביטוי גן מטרה בתאי יונקים.
כמולקולה טיפולית, mRNA מציע מספר יתרונות בשל אופיו הלא אינטגרטיבי ויכולתו להעביר תאים לא מיטוטיים בהשוואה ל-DNA פלסמיד (pDNA)1. למרות שהעברת mRNA הודגמה בתחילת שנות ה-90, היישומים הטיפוליים היו מוגבלים בשל חוסר היציבות שלו, היעדר הפעלה חיסונית ויעילות תרגומית ירודה2. שינויים כימיים שזוהו לאחרונה, כגון פסאודורידין 5'-טריפוספט (Ψ-UTP) ומתיל פסאודורידין 5'-טריפוספט (me1Ψ-UTP) ב-mRNA, עזרו להתגבר על מגבלות אלה, חוללו מהפכה במחקר ה-mRNA, ובתורם, הפכו את ה-mRNA לכלי מבטיח במחקר בסיסי ויישומי כאחד. מגוון היישומים מכסה את הייצור של iPSCs לחיסון וטיפול גנטי 3,4.
במקביל להתקדמות בטכנולוגיית ה-mRNA, התקדמות משמעותית במערכות אספקה לא ויראליות הפכה את אספקת ה-mRNA ליעילה, מה שהופך את הטכנולוגיה הזו לאפשרית עבור יישומים טיפוליים מרובים5. בין הווקטורים הלא ויראליים, ננו-חלקיקי שומנים נמצאו יעילים בהעברת חומצות גרעין 6,7. לאחרונה, Alnylam קיבלה את אישור ה-FDA לתרופות siRNA מבוססות שומנים לטיפול במחלות כבד, כולל Patisiran לעמילואידוזיס תורשתי בתיווך טרנסתירטין (hATTR amyloidosis) ו-Givosiran לפורפיריות כבד חריפות (AHP)8. במהלך מגיפת COVID19, חיסונים מבוססי mRNA עטופים בשומנים של פייזר-ביונטק ומודרנה הוכיחו את יעילותם וקיבלו אישורי FDA 9,10. לפיכך, לאספקת mRNA המופעלת על ידי ליפידים יש פוטנציאל טיפולי גדול.
כאן, אנו מתארים פרוטוקול מפורט לייצור mRNA eGFP מהונדס כימית, מתומלל במבחנה, הכנת ליפוזום קטיוני, אופטימיזציה של קומפלקס mRNA-ליפידים וטרנספקציות לתאי יונקים (איור 1).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. ייצור mRNA שונה me1 Ψ-UTP
2. הכנת ליפוזומים קטיוניים והערכת תכונות טרנספקציה של mRNA במבחנה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ביצענו אופטימיזציה של הפרוטוקול עבור ייצור mRNA שהשתנה על ידי me1Ψ-UTP, הכנת ליפוזומים וניסויי טרנספקציה של mRNA עם ליפוזומים קטיוניים לתאי יונקים מרובים (איור 1). כדי לסנתז mRNA, תבנית ה-eGFP IVT המותאמת לקודון יונקים הוגברה מווקטור ביטוי היונקים mEGFP-N1 וטוהרה בשיטת מיצוי אורגני/משקעי אתנול (איור 2). מאוחר יותר, RNA ו-mRNA שעברו שינוי ב-me1Ψ-UTP הופקו על ידי תהליך IVT. נתוני האלקטרופורזה של ג'ל אגרוז רנ"א דה-נטורינג הראו כי לרנ"א המסונתז הללו יש שלמות טובה וא...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
היישומים הטיפוליים של mRNA לא מותאמים הוגבלו בשל מחצית החיים הקצרה שלהם ויכולתם להפעיל תגובות חיסוניות מולדות תוך תאיות, אשר בתורן מובילות לביטוי חלבון לקוי בתאים שעברו טרנספטקט11. קטלין ועמיתיו הראו כי RNA המכיל נוקלאוזידים מותאמים כגון m5C, m6A, ΨU ו-me1Ψ-UTP יכול למנוע הפעלת TLR12. חשוב מכך, שילוב של ΨU או me1Ψ-UTP ב-IVT mRNA הראה יעילות תרגום מעולה של חלבוני מטרה, שיפור היציבות בטמפרטורת החדר ומניעת פירוק מנוקלאזות13
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ללא גילוי נאות
MS מודה למחלקה לביוטכנולוגיה, הודו, על התמיכה הכספית (BT/PR25841/GET/119/162/2017), לד"ר אלוק סריבסטבה, ראש CSCR, Vellore, על תמיכתו ולד"ר סנדיה, מתקני הליבה של CSCR להדמיה וניסויי FACS. אנו מודים ל- R. Harikrishna Reddy ו- Rajkumar Banerjee, החטיבה לביולוגיה יישומית, CSIR-המכון ההודי לטכנולוגיה כימית Uppal Road, Tarnaka, Hyderabad, 500 007, TS, הודו, על עזרתם בניתוח נתונים פיזיקו-כימיים של הליפוזומים. Vigneshwaran V, וג'ושוע A, CSCR על עזרתם ביצירת וידאו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Agarose | Lonza | 50004 | |
| סוניקטור אמבטיה | DNMANM תעשיות | USC-100 | |
| ליפיד קטיוני | מסונתז במעבדה | ||
| כלורופרום | MP ביו-רפואי | 67-66-3 | "זהירות" |
| כולסטרול | Himedia | GRM335 | |
| DEPC מים | SRL BioLit | 66886 | |
| DMEM | Lonza | 12-604F | |
| DNA סולם | GeneDireX | DM010-R50C | |
| DOPE | TCI | D4251 | |
| EDTA נתרן מלח | MP ביו-רפואי | 194822 | |
| אתנול | היימן | F204325 | "זהירות" |
| סרום בקר עוברי | Gibco | 10270 | |
| ציטומטריית זרימה | BD | FACS Celesta | |
| Fluroscence מיקרוסקופ | Leica | MI6000B | |
| מערכת תיעוד ג'ל | Cell Biosciences | Flurochem E | |
| חומצה אצטית קרחונית | פישר סיינטיפיק | 85801 | "זהירות" |
| mEGFP-N1, וקטור ביטוי יונקים | Addgene | 54767 | |
| N1-Methylpseudo-UTP | Jena Bioscience | NU-890 | |
| פנול: כלורופורם: איזואמיל אלכול (25:24:1), pH 8.0 | SRL BioLit | 136112-00-0 | "זהירות" |
| מי מלח חוצץ פוספט (PBS), pH 7.4 | CellClone | CC3041 | |
| סוניקטור בדיקה Sonics | Vibra Cells | VCX130 | |
| סולם RNA | NEB | N0362S | |
| מעכב RNase | תרמו סיינטיפיק | N8080119 | |
| SafeView צבע | abm | G108 | |
| נתרן אצטט | סיגמא | S7545 | |
| תרמציקלר | מערכות ביולוגיות יישומיות | 4375786 | |
| תרמומיקסר | אפנדרוף | 22331 | |
| טריס בופר | SRL BioLit | 71033 | |
| טריפסין | Gibco | 25200056 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה