מאמר שיטה

קביעת תפקידם של גנים המבוטאים על ידי האם בהתפתחות מוקדמת עם קריספנטים אימהיים

DOI:

10.3791/63177

21 בדצמבר 2021

במאמר זה

סיכום

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פיתוח מוקדם תלוי במוצרים שעברו בירושה אימהית, ותפקידם של רבים ממוצרים אלה אינו ידוע כיום. כאן תיארנו פרוטוקול המשתמש ב-CRISPR-Cas9 כדי לזהות פנוטיפים בעלי השפעה אימהית בדור אחד.

תקציר

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ההתפתחות המוקדמת תלויה במאגר של גורמים אימהיים המשולבים בביצית הבוגרת במהלך האוגנזה המבצעים את כל הפונקציות התאיות הדרושות להתפתחות עד להפעלת הגנום הזיגוטי. בדרך כלל, מיקוד גנטי של גורמים אימהיים אלה דורש דור נוסף כדי לזהות פנוטיפים של השפעה אימהית, המעכב את היכולת לקבוע את תפקידם של גנים המבוטאים על ידי האם במהלך ההתפתחות. גילוי יכולות העריכה הדו-אליליות של CRISPR-Cas9 איפשר הקרנה של פנוטיפים עובריים ברקמות סומטיות של עוברים מוזרקים או "קריספונים", מה שהגביר את ההבנה של התפקיד שממלאים גנים בעלי ביטוי זיגוטי בתוכניות התפתחותיות. מאמר זה מתאר פרוטוקול שהוא הרחבה של שיטת ה-crispant. בשיטה זו, העריכה הדו-אלילית של תאי הנבט מאפשרת בידוד של פנוטיפ בעל אפקט אימהי בדור אחד, או "קריספנטים אימהיים". ריבוי רנ"א מנחה למטרה אחת מקדם ייצור יעיל של קריספנטים אימהיים, בעוד שניתוח רצף של ההפלואידים הקריפנטים האימהיים מספק שיטה פשוטה לאימות נגעים גנטיים המייצרים פנוטיפ אפקט אימהי. השימוש בקריספנטים אימהיים תומך בזיהוי מהיר של גנים חיוניים המתבטאים באופן אימהי, ובכך מקל על ההבנה של התפתחות מוקדמת.

מבוא

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאגר של מוצרים שהופקדו על ידי האם (למשל, רנ"א, חלבונים וביו-מולקולות אחרות) נחוץ לכל התהליכים התאיים המוקדמים עד להפעלת הגנום הזיגוטי של העובר1. הידלדלות מוקדמת של מוצרים אלה מהביצית היא בדרך כלל קטלנית עוברית. למרות חשיבותם של גנים אלה בהתפתחות, תפקידם של גנים רבים המתבטאים באופן אימהי אינו ידוע כיום. התקדמות בטכנולוגיית עריכת גנים בדגי זברה, כגון CRISPR-Cas9, מאפשרת מיקוד של גנים המתבטאים באופן אימהי 2,3,4. עם זאת, זיהוי של פנוטיפ אפקט אימהי דורש דור נוסף בהשוואה לפנוטיפ זיגוטי, ולכן דורש יותר משאבים. לאחרונה, יכולת העריכה הדו-אלילית של CRISPR-Cas9 ש....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

במחקרים שהובילו לפיתוח פרוטוקול זה, כל הדיור והניסויים של דגי זברה אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון (IACUC-M005268-R2).

1. סינתזה של רנ"א מנחה

הערה: קריספנטים זיגוטיים נוצרו באמצעות RNA מנחה יחיד או ריבוי רנ"א מנחה מרובים למטרה אחת 5,6,7,8,9,10. ריבוי הרנ"א המנחה מגדיל את אחוז העוברים המציגים פנוטיפ פריך זיגוטי10. בשל התדירות המו....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הגישה הניסויית המתוארת בפרוטוקול זה מאפשרת זיהוי של פנוטיפים של השפעה אימהית באופן מהיר וחסכוני במשאבים (איור 1).

יצירת פריכיות אימהית:
כאשר מתכננים את ארבעת הרנ"א המנחים כך שיתמקדו בגן בעל השפעה אימהית מועמד יחיד, יש לתת את הדעת במיוחד למקום שבו הרנ"א המנחה ייקשר לדנ"א. באופן כללי, כולם צריכים להיות מקובצים יחד עם אזורים חופפים מינימליים עד ללא חפיפה בין רנ"א מנחה בתחילת תחום החלבון החזוי הראשון (איור 2A). התמקדות.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול המוצג בכתב יד זה מאפשר זיהוי ואפיון מולקולרי ראשוני של פנוטיפ אפקט אימהי בדור אחד במקום הדורות המרובים הנדרשים לטכניקות גנטיות קדימה ואחורה. נכון לעכשיו, תפקידם של גנים רבים המתבטאים באופן אימהי אינו ידוע. חוסר ידע זה נובע בחלקו מהדור הנוסף הנדרש כדי לדמיין פנוטיפ בעת זיהוי גנים בעלי השפעה אימהית. בעבר, זיהוי מהיר של גנים בעלי השפעה אימהית בדגי זברה יכול היה להיות מושג על ידי הזרקת מורפולינו אוליגונוקלאוטידים חוסמי תרגום לביציות מתורבתות32. שיטה זו הוכחה כמוצלחת על ידי פנוקופיה של מספר ג.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מצהירים כי אין אינטרסים כלכליים מתחרים.

תודות

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו מודים בעבר ובהווה לאנשי צוות גידול בעלי החיים במעבדה של פלגרי על טיפולם במתקן הימי. אנו מודים גם על ההערות והתובנות על כתב היד מאת ריאן טרבנה ודיאן הנסון. המימון ניתן על ידי מענק NIH ל- F.P. (GM065303)

....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
1 M Tris-HCl (pH 8.4)Invirogen15568025לתערובת PCR
1.5 מ"ל צינורות אפנדורףכל יצרן
10 מ"מ dNTPsתרמו פישר18427013סינתזה של gRNA
100 BP סולםכל יצרןלאלקטרופורזה ג'ל
100% אתנול ללא RNAכל יצרן
100% RNAse אתנולחופשי כל יצרן
100 מ"לכל יצרןלהפריה חוץ גופית
5 מ 'אמוניום אצטטתרמו פישר מדעינמצא בערכת התמלול MEGAshortscript T7סינתזה של gRNA
70% סינתזת אתנולשל gRNA (70 מ"ל אתנול + 30 מ"ל של  מים ללא נוקלאז)
בורוזיל 1.0 מ"מ OD x 0.5 מ"מ מזההFHC INC27-30-1עבור מיקרו הזרקה
בתפזורת פארמה נתרן ביקרבונט 35 פאונדאספקת שונית בתפזורת255אספקת דגים
CaCl2MiliporeSigmaC7902
Cas9 חלבון עם NLSPNABioCP01
ChopChophttps://chopchop.cbu.uib.no/
קבוע אוליגונוקלאוטידמשולב DNA טכנולוגיות (IDT)AAAAGCACCGACTCGGTGCCAC
TTTTTCAAGTTGATGATAACGGACTA
GCCTTATTTTAACTTGCTATTTC
TAGCTCTAAAAC
דיכאון זכוכית צלחתתרמו פישר מדעי13-748Bלהפריה חוץ גופית
כריתת מלקחייםדומונטSSלהפריה חוץ גופית
מספרייםכלי מדע עדינים14091-09להפריה חוץ גופית
ניתוח סטרוסקופ (עם מקור אור מועבר)כל יצרןלהפריה חוץ גופית
DNA נקי & רכז -5Zymo ResearchD4014סינתזה של gRNA
DNA ג'ל טעינת צבע (6x)כל יצרןלאלקטרופורזה ג'ל
EconoTaq DNA פולימראזLucigen30032-1עבור PCR תערובת
אלקטרופרזיס ספק כוחכל יצרן
https://useast.ensembl.org/index.html
אפנדורף  טיפים למיקרו-מעמיס Femtojet למיקרו-מזרק Femtojetתרמו פישר E5242956003 מדעילמיקרו-הזרקה
אתנול (200 הוכחה, ללא נוקלאז)כל יצרן
FemtoJet 4iEppendorf5252000021לרשת דגים מיקרו-הזרקה
כל יצרןאספקת דגים
קפוא שרימפסמי מלח שרימפס ישירציוד לדגים
כללי לכל מטרה Agaroseכל יצרןעבור ג'ל אלקטרופורזה
אוליגונוקלאוטיד ספציפי לגןDNA משולבות (IDT)TAATACGACTCACTATA- N20 -GTTTTAGAGCTAGAAATAGCAAG
כפפותכל יצרן
דלי קרחכל יצרן
מלח אוקיינוס מיידיכל יצרןאספקת דגים
Invitrogen UltraPure Ethidium Bromide, 10 מ"ג/מ"לתרמו פישר סיינטיפיק15-585-011
KClMiliporeSigmaP5405
KH2PO4MiliporeSigma7778-77-0
KimwipesThermo Fischer Scientific06-666
זכר & נקבת דג
MEGAshortscript T7 ערכת תמלולתרמו פישר מדעיAM1354סינתזה של gRNA
מתילן כחולתרמו פישרAC414240250מדעי עבור E3
MgCl2MiliporeSigma7791-18-6עבור תערובת PCR
MgSO2· 7H2OMiliporeSigmaM2773
עובש פלסטיק מיקרו-הזרקהWorld Precision InstrumentsZ-Templatesעבור מיקרו-מניפולטור מיקרו-הזרקה
כל יצרןעבור
מיקרו-הזרקת מיקרו-פיפטריםכל יצרן
חולץ מיקרופיפטהסאטרP-87עבור מיקרו-הזרקה
טיפים למיקרופיפטר עם מסננים (כל הגדלים)כל יצרן
טיפים מיקרופיפטר ללא מסננים (כל הגדלים)כל יצרן
מיקרוגלכל יצרן
שמן מינרליMiliporeSigmam5904-5mlלמיקרו-הזרקה
MS-222 (טריקאין-D)כל יצרןמאושר על ידי ה-FDA
Na2 HPO4MiliporeSigmaS3264
NaClMiliporeSigmaS5886
NaHC03MiliporeSigmaS5761
Nanodropכל יצרן
NaOHMiliporeSigma567530
Nonstick, צינורות מיקרופוגה ללא RNase, 1.5 מ"לאמביוןAM12450סינתזה של gRNA
מים נטולי נוקלאזכל יצרן
מגבת ניירכל יצרן
פסטרו פיפטסכל יצרן
צינורות רצועת PCRכל יצרן
צלחות פטרי קוטר 100 מ"מכל יצרן
תמיסת פנול אדוםMiliporeSigmaP0290עבור מיקרו הזרקת
פלסטיק pestalsVWR47747-358עבור IVF
כף פלסטיקIVF כל יצרןעבור IVF
פרימיום כיתה מלח שרימפס ביצישרימפס ישיררשת עדינה
RNA ג'ל טעינת צבענמצא ב MEGAshortscript T7 ערכת תמלולעבור ג'ל אלקטרופורזה
RNAse AWAYתרמו פישר מדעי21-402-178
קנה מידהכל יצרן
שארפיכל יצרן
  מריתכל יצרן
סטרילי H2Oכל יצרןלתערובת PCR
T4 DNA פולימראזNEBM0203סינתזה של קלטת gRNA
כל יצרן
TBE (Tris-Borate-EDTA) 10xכל יצרןעבור ג'ל אלקטרופורזה
מכתים תהאמזוןIMU-71133Wאספקת
דגיםThermo Scientific Owl מסרק 12 שיניים, עובי 1.0/1.5 מ"מ, דו צדדי עבור B2Thermo Fischer ScientificB2-12לאלקטרופורזה של ג'ל
Thermo Scientific  ינשוף EasyCast B2 מיני ג'ל מערכות אלקטרופורזהתרמו פישר סיינטיפיק09-528-110Bלאלקטרופורזה של ג'ל
תרמו-סייקלרכל יצרן
Thermocyclerכל יצרן
Transilluminatorכל יצרן
מנורת UVUVPדגם XX-15 (Cat מס' UVP18006201)למשקפי בטיחות UV IVF
כל יצרןעבור
IVF לשטוף בקבוקתרמו פישר מדעיS39015אספקת דגים
דג זברה קופסאות הזדווגותאקווה שוורץSpawningBox1אספקת דגים
1.5 מ"ל צינורות אפנדורףפישר סיינטיפיק05-402-11
10 טוחנת dNTPsתרמו פישר סיינטיפיק18427013
100 BP סולםתרמו פישר סיינטיפיק15628019
100% אתנול ללא RNAseכל יצרן
5 מ' אמוניום אצטטתרמו פישר סיינטיפיק
70% אתנול70 מ"ל אתנול ו-30 מ"ל מים ללא נוקלאז
אביזרים לתיבת ג'ל אופקיתפישר סיינטיפיק0.625 מ"מ
אגרוזכל יצרן
CaCl2Sigma10043-52-4
CaCl2, dihydrateSigma10035-04-8E3
צינורות נימיים בינונייםCole-ParmerUX-03010-68למחטי הזרקה
Cas9 חלבוןThermo Fischer ScientificA36496
ChopChophttps://chopchop.cbu.uib.no/
מחשבכל יצרן
ניתוח תפיסותכל יצרן
ניתוח מיקרוסקופכל יצרן
ניתוחי מספרייםכל יצרן
DNA נקי & רכז -5Zymo ResearchD4014
DNA צבע טעינת ג'ל (6X)Thermo Fischer ScientificR0611
EconoTaq DNA פולימראזLucigen30032-1
אנסמבלhttps://useast.ensembl.org/index.html
Eppendorf Microloader PipetteTipsFischer Scientific1028965120 מיקרוליטר
אתנול (200 הוכחה, ללא נוקלאז)כל יצרן
אתידיום ברומידתרמו פישר מדעי15585011
רשת דגיםכל יצרןרשת עדינה
שרימפס מלח קפואLiveAquariaCD-12018מזון
דגים מסרק ג'ל (0.625 מ"מ)כל יצרן
ג'ל אלקטרופרזיס מערכתכל יצרן
משולבות אוליגונוקלאוטידים ספציפיות לגן(IDT)
מחט קפילרית זכוכית21TZ99https://www.grainger.com/product/21TZ99?ef_id=Cj0KCQjw8Ia
GBhCHARIsAGIRRYpqsyA3-LUXbpZVq7thnRbroBqQTbrZ_a88
VVcI964LtOC6SFLz4ZYaAhZzEAL
w_wcB:G:s& s_kwcid=AL!2966!3!
264955916096!!! g!438976
780705!& gucid=N:N:PS:משולם
:GGL:CSM-2295:4P7A1P:20501
231& gclid=Cj0KCQjw8IaGBh
CHARIsAGIRRYpqsyA3-LUXbp
ZVq7thnRbroBqQTbrZ_a88VVcI
964LtOC6SFLz4ZYaAhZzEALw
_wcB& gclsrc=aw.ds
כלי זכוכיתכל יצרן
פתרון9.9 מ"ל של Hank's Premix עם 0.1 מ"ל HS Stock #6
Hank's Premixשלב את הדברים הבאים לפי הסדר: (1) 10.0 מ"ל HS #1, (2) 1.0 מ"ל HS#2, (3) 1.0 מ"ל HS#4, (4) 86 מ"ל ddH2O, (5) 1.0 מ"ל HS#5. אחסן את כל תחליפי HS ב-4C
Hanks Solution
Hank's Solution
https://www.jove.com/pdf-materials/51708/jove-materials-51708-production-of-haploid-zebrafish-embryos-by-in-vitro-fertilization-Hank's Stock Solution #18.0 גרם NaCl, 0.4 גרם KCl ב-100 מ"ל ddH2O
Hank's Stock Solution #20.358 גרם Na2HPO4 נטול מים; 0.60 גרם K2H2PO4 ב-100 מ"ל ddH2O
תמיסת המלאי של האנק #40.72 גרם CaCl2 ב-50 מ"ל ddH2O
תמיסת המלאי של האנק #51.23 גרם MgSO47H2O ב-50 מ"ל ddH20
תמיסת המלאי של האנק #60.35 גרם NaHCO3 ב-10.0 מ"ל ddH20; הפוך את יום השימוש הטרי
HClSigma7647-01-0
דלי קרחלכל יצרן
מלח אוקיינוס מיידיכל יצרןעבור מי דגים
ערכת תמלול במבחנה מגה סקריפט קצרתרמו פישר מדעיAM1354
Invitrogen™ UltraPure&Trade; DNase/RNase ללא מים מזוקקיםFisher Scientific10-977-023
KClSigma7447-40-7E3 בינוני
KH2PO4Sigma7778-77-0
KimwipesFisher Scientific06-666
זכר ונקבה דג
Mega Short Script T7 Transciption KitThermo Fischer ScientificAM1354
מתילן כחולפישר מדעיAC414240250E3 בינוני
MgSO2-7H2OסיגמאM2773
Microimicromanipulator
עובש פלסטיק מיקרו-הזרקהמכשירים דיוק עולמיZ-תבניות
מיקרו-מזרק
מיקרו-מחט שקופיות
Micropipeter (1-10) עם טיפיםכל יצרןצריך p10 מסוננים טיפים
Micropipetter (20-200) עם טיפיםכל יצרן
Micropippetter (100-1000) עם טיפיםכל יצרן
מיקרופלסטיק שקופיות
מיקרוגלכל יצרן
MiliQ מיםכל יצרן
שמן מינרליסיגמא-אולדריץ'M5904-5 מ"ל
Na2HPO4Sigma
NaClSigmaS9888
NaHC02Sigma223441
Nanodrop
NaOHSigma567530
מרית צרהכל יצרן
חולץ מחטSutterP-97
מגבת ניירכל יצרן
Pastro PipettesFisher Scientific13-678-20A
PCR פריימר מאגף מדריך אתר טכנולוגיותDNA משולבות (IDT)
PCR פריימרים מאגפים מדריך RNA אתר חיתוך טכנולוגיותDNA משולבות (IDT)סטנדרטי מותפל
צינורות רצועת PCRתרמו פישר מדעיAB0771W
פטרי כליםפישר מדעיFB087571410 ס"מ קוטר 100 מ"מ x 15 מ"מ
פנול אדוםפישר מדעS25464
https://www.fishersci.com/shop/products/phenol-red-indicator-solution-0-02-w-v-2/S25464 טיפים פיפטהכל יצרןטיפים 10ul, 200ul ו-1000ul
מזיקים מפלסטיקפישר סיינטיפיק12-141-364
כפית פלסטיקכל יצרן
מדריך פריימר אתרDNA משולבות (IDT)
סכין גילוחUlineH-595B
RNA ג'ל טוען צבעבערכת סקריפט מגה קצר (ערכת העברה במבחנה)
RNAseמשם פישר21-402-178
צינורות מיקרוצנטריפוגה מפוליפרופילן ללא RNAתרמו פישר AM12400 מדעיhttps://www.thermofisher.com/order/catalog/product/AM12400#/AM12400
מים ללא RNAseפישר סיינטיפיק10-977-023
קנה מידהכל יצרן
שארפיכל יצרן
נתרן ביקרבונט (תא נבדק תרבית)SigmaS5761מי דגים
נתרן ברומיד סולוטיוןSigmaE1510
תוכנה לניתוח
ספקטרופוטומטר
Sterlie H2Oכל מותג
T4 DNA פולימראזNEBM0203Shttps://www.neb.com/products/m0203-t4-dna-polymerase#Product%20Information
הדבקכל מותג
TBE (Tris-Borate-EDTA) 10XThermo Fischer ScientificB52
https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/B52#/B52 Tea StainerאמזוןIMU-71133Wזמין ברוב חנויות המטבחים
Thermocycler
העברת פיפטהUlineS-24320
Transilluminator
Tricainefisher ScientificNC0872873
Tris HCl 7.5Thermo Fischer Scientific15567027
Universal PrimerIntegrated DNA Technologies (IDT)AAAAGCACCGACTCGGTGCCAC
TTTTTCAAGTTGATAACGGACTAG
CCTTATTTTTTAACTTGCTATTTCTA
GCTCTAAAAC
מנורת UVUVP
משקפי בטיחותUV כל יצרן
בקבוקכביסה פישר מדעיS39015
קופסאות הזדווגות דג זברהכל יצרן
PCR מתכוןמאגרהוסף 171.12 מ"ל H20 סטרילי; 0.393 מ"ל 1M MgCl2; 2.616 מ"ל 1M MgCl2; 2.618 מ"ל 1M Tris-HCl (pH 8.4) 13.092 מ"ל 1M KCl; 0.262 מ"ל 1% ג'לטין. אוטוקלאב למשך 20 דקות ואז מצננים את הסולו על קרח. לאחר מכן הוסף 3.468 מ"ל 100 מ"ג/מ"ל BSA; 0.262 מ"ל dATP (100 מ"מ), 0.262 מ"ל dCTP (100 מ"מ); 0.262 מ"ל dGTP (100 מ"מ);   0.262 מ"ל dTTP (100 מ"ל). אליציטוט לצינורות אפנדורף סטריליים
עבור אנסמבל אלקטרופורזה ג'ל טכנולוגיות זברהטכנולוגיות DNA כפפות כל יצרן העבודה הסופי של האנק שלב זברה טכנולוגיות רצף סנגר

מקורות

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Pelegri, F. Maternal factors in zebrafish development. Developmental Dynamics. 228 (3), 535-554 (2003).
  2. Campbell, P. D., Heim, A. E., Smith, M. Z., Marlow, F. L. Kinesin-1 interacts with Bucky ball to form germ cells and is required to pattern the zebrafish body....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

CRISPR Cas9RNA Multiplexing

מאמרים קשורים