באמצעות שימוש בפולימר קטיוני פולימרי זול פוליאתילן (PEI), ייצרנו חלקיקים לנטי-ויראליים לביטוי יציב של shRNA בתאי גזע עובריים אנושיים H9 (hESCs) ותאי אב עצביים שמקורם ב-H9 (NPCs) שעברו התמרה חולפת ביעילות גבוהה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
באמצעות שימוש בפולימר קטיוני פולימרי זול פוליאתילן (PEI), ייצרנו חלקיקים לנטי-ויראליים לביטוי יציב של shRNA בתאי גזע עובריים אנושיים H9 (hESCs) ותאי אב עצביים שמקורם ב-H9 (NPCs) שעברו התמרה חולפת ביעילות גבוהה.
הפרוטוקול הנוכחי מתאר את השימוש בחלקיקים לנטי-ויראליים להעברת רנ"א קצרים (shRNA) הן לתאי גזע עובריים אנושיים (hESCs) והן לתאי אב עצביים (NPCs) המופקים מ-hESCs ביעילות גבוהה. חלקיקים לנטי-ויראליים נוצרו על-ידי טרנספקציה משותפת של תאי HEK293T באמצעות וקטורים של כניסה (הנושאים shRNA) יחד עם פלסמידי אריזה (pAX ו-pMD2.G) תוך שימוש בפולימר קטיוני בעלות נמוכה של פוליאתילן פולימרי קטיוני (PEI). חלקיקים נגיפיים התרכזו באמצעות אולטרה-צנטריפוגציה, מה שהביא לממוצע טיטרים מעל 5 x 107. גם hESCs וגם NPCs יכולים להיות נגועים ביעילות גבוהה באמצעות חלקיקים לנטי-ויראליים אלה, כפי שמוצג על ידי בחירת פורומיצין וביטוי יציב ב- hESCs, כמו גם ביטוי GFP חולף ב- NPCs. יתר על כן, ניתוח כתמים מערבי הראה ירידה משמעותית בביטוי של גנים הממוקדים על ידי shRNA. בנוסף, התאים שמרו על הפלוריפוטנטיות שלהם כמו גם על פוטנציאל ההתמיינות שלהם, כפי שמעידה ההתמיינות שלהם לאחר מכן לשושלות שונות של מערכת העצבים המרכזית. הפרוטוקול הנוכחי עוסק במסירת shRNA; עם זאת, אותה גישה יכולה לשמש לביטוי חוץ רחמי של cDNAs למחקרי ביטוי יתר.
תאי גזע עובריים אנושיים (hESCs) שמקורם במסת התאים הפנימיים של הבלסטוציסט הם פלוריפוטנטיים וניתן להתמיין ביניהם לסוגי תאים שונים בהתאם לגורמים חיצוניים בתנאים חוץ גופיים 1,2. על מנת לרתום באופן מלא את הפוטנציאל של hESCs, חובה על שיטות אספקת גנים מהירות ואמינות עבור תאים אלה. באופן קונבנציונלי, ניתן לסווג את הטכניקות המשמשות באופן נרחב לשני סוגים: מערכות העברת גנים לא ויראליות ונגיפיות 3,4. מערכות העברת הגנים הלא-ויראליות הנפוצות יותר הן שאיבת שומן, אלקטרופורציה וגרעין. מערכות אספקה לא ויראליות הן יתרון בגלל פחות מוטציות בהחדרה וירידה כוללת באימונוגניות 5,6. עם זאת, שיטות אלה גורמות ליעילות טרנספקציה נמוכה ולמשך זמן קצר של ביטוי גנים חולף, המהווה מגבלה עיקרית למחקרי התמיינות ארוכי טווח7. אלקטרופורציה מביאה ליעילות טרנספקציה טובה יותר בהשוואה לשומן שומן; עם זאת, הוא גורם ליותר מ-50% מוות תאישל 8,9,10. באמצעות נוקליאופקציה, ניתן לשפר את הישרדות התאים ואת יעילות הטרנספקציה על ידי שילוב של שאירופדיקציה ואלקטרופורציה, אך הגישה זקוקה למאגרים ספציפיים לתא ולציוד מיוחד, ולכן היא הופכת ליקרה למדי עבור יישומים מוגדלים11,12.
לעומת זאת, וקטורים ויראליים הראו יעילות טרנספקציה משופרת, כמו גם ציטוטוקסיות נמוכה באופן כללי, בעקבות התמרה. בנוסף, הגנים המועברים באים לידי ביטוי יציב, ולכן הופכים את השיטה הזו לאידיאלית למחקרים ארוכי טווח13. בין הווקטורים הנגיפיים הנפוצים ביותר להעברת גנים ל-hESCs הם וקטורים לנטי-ויראליים (LVS), שיכולים לתת יותר מ-80% יעילות בהתמרה באמצעות חלקיקים נגיפיים בעלי טיטר גבוה14,15. שומן ו- CaPO4 משקעים הם בין השיטות הנפוצות ביותר להעברה חולפת של תאי HEK293T או נגזרותיהם עם וקטורים להעברת גנים יחד עם אריזת פלסמידים להפקת חלקיקים לנטיוויראליים16. אף על פי שמניעת שומן גורמת ליעילות טרנספקציה טובה ולציטוטוקסיות נמוכה, הטכניקה נפגעת על ידי עלותה, והתרחבות כדי לקבל חלקיקים גבוהים של טיטר לנטי-ויראלי תהיה יקרה מאוד. משקעי CaPO4 גורמים ליעילות טרנספקציה דומה יחסית לזו המתקבלת באמצעות שאיבת שומן. למרות שהם חסכוניים, משקעי CaPO4 גורמים למוות תאי משמעותי בעקבות טרנספקציות, מה שמקשה על סטנדרטיזציה ולהימנע משינוייםמאצווה לאצווה 17. בתרחיש זה, פיתוח שיטה המעניקה יעילות טרנספקציה גבוהה, ציטוטוקסיות נמוכה וחסכוניות הוא חיוני לייצור חלקיקים לנטי-ויראליים גבוהים שישמשו ב-hESCs.
Polyethylenimine (PEI) הוא פולימר קטיוני שיכול לבצע טרנספקטציה של תאי HEK293T ביעילות גבוהה ללא ציטוטוקסיות רבה ובעלות זניחה בהשוואה לשיטות מבוססות שאיבת שומן18. במצב זה, PEI יכול לשמש ליישומים מוגדלים של ייצור LVS טיטר גבוה באמצעות ריכוז של חלקיקים lentiviral מסופרנאטים של תרבית באמצעות טכניקות שונות. המאמר המוצג מתאר את השימוש ב-PEI כדי לבצע טרנספקטציה של תאי HEK293T וריכוז וקטורים לנטי-ויראליים באמצעות אולטרה-צנטריפוגציה דרך כרית סוכרוז. באמצעות שיטה זו, אנו מקבלים באופן קבוע titers הרבה מעל 5 x 107 IU / mL עם וריאציות נמוכות של אצווה לאצווה. השיטה היא פשוטה, ישרה וחסכונית עבור יישומים מוגדלים להעברת גנים ל-hESCs ולתאים שמקורם ב-hESCs.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. טרנספקציה של תאי HEK293T באמצעות PEI או ריאגנט ליפופקטמין 3000
2. קולקציית LVS ואולטרה-סנטריפוגציה
3. מדידת טיטר LVS עבור וקטורים מבוססי pLKO.1
4. מדידת טיטר LVS עבור וקטורים מבוססי pll3.7
5. זיהום של hESCs ובחירה יציבה
6. התמרה של תאי אב עצביים שמקורם ב-H9 (NPCs)
הערה: NPCs נגזרו מתאי H9 באמצעות פרוטוקול עיכוב דו-סמאד, כפי שתואר קודם לכן19.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לאחר העברת גנים, נדרשת בהכרח כדאיות גבוהה של hESCs. למרות המאמצים והאופטימיזציה של פרוטוקולים להפחתת מוות תאי בעקבות אלקטרופורציה של hESCs, יותר מ -50% מוות תאי עדיין נצפה לאחר אלקטרופורציה של תאים אלה, יחד עם יעילות טרנספקציה נמוכה20. העברת גנים בתיווך Lentiviral לא רק גורמת ליעילות גבוהה של העברת גנים, אלא גם מדגימה רמות גבוהות של כדאיות תאים לאחר התמרה. התוצאות שלהלן מציגות שתי גישות: האחת משתמשת ב-GFP ככתב ובביטוי חולף ב-NPCs שמקורם ב-HESCs והשנייה משתמשת בפורומיצין לבחירה יציבה של hESCs לניסו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
היכולת לשנות גנטית תאי גזע למטרות מחקר או קליניות מוגבלת הן על ידי הטכנולוגיה והן על ידי ההבנה הבסיסית של הביולוגיה של hESCs. טכניקות שהראו פוטנציאל משמעותי ב-ESCs של עכברים, כמו דלקת שומן ואלקטרופורציה, אינן יעילות במיוחד עבור hESCs, אשר ידועים לשמצה כקשים להעברת גנים בשיטות קונבנציונליות20. רעיון זה הוביל לא רק לאופטימיזציה של טכניקות קיימות, אלא גם לפיתוח שיטות חדשניות ליעילות טרנספקציה מוגברת ב- hESCs. המוקד של פיתוחים חדשים אלה היה העברת גנים יעילה ויציבה ל-hESCs תוך שמירה על השפעה מינימלית ע...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין ניגוד עניינים.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקי מחקר מאוניברסיטת איחוד האמירויות הערביות (UAEU), מענק # 31R170 (מרכז זאיד למדעי הבריאות) ו # 12R010 (מענק UAEU-AUA). אנו מודים לפרופ' רנדל מורס (מרכז וודסוורת', אולבני, ניו יורק) על שעזר לנו לערוך את כתב היד לסגנון ולדקדוק.
כל הנתונים זמינים על פי בקשה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 2-Mercaptoethanol | Invitrogen | 31350010 | |
| 38.5 מ"ל, סטרילי + מאושר בחינם פתוח Thinwall Ultra-Clear Tubes | Beckman Coulter | C14292 | |
| Accutase | Stem Cell Technologies | 7920 | |
| bFGF רקומביננטי אנושי | Invitrogen | PHG0261 | |
| בקר סרום אלבומין FRAC V | Invitrogen | 15260037 | |
| קורנינג מטריג'ל מטריצת ממברנת מרתף, | קורנינג | 354234 | |
| טכנולוגיות תאי גזע | ציקלופמין | 72074 | |
| מדיה DMEM | Invitrogen | 11995073 | |
| DMEM תערובת תזונתית F12 | Invitrogen | 11320033 | |
| DPBS עם: Ca ו-Mg | PAN Biotech | P04-36500 | |
| סרום בובי עוברי | Invitrogen | 10270106 | |
| GAPDH (14C10) נוגדן mAb ארנב | CST | 2118S | |
| עדינים | טכנולוגיות תאי גזע | 7174 | |
| HyClone חומצות אמינו לא חיוניות (NEAA) תמיסה 100X | GE healthcare | SH30238.01 | |
| ליטר גלוטמין, 100X | Invitrogen | 2924190090 | |
| L2HGDH נוגדן פוליקלונלי | Proteintech | 15707-1-AP | |
| L2HGDH shRNA | Macrogen | Seq: CGCATTCTTCATGTGAGAAAT | |
| Lipofectamine 3000 kit | Thermo Fisher | L3000001 | |
| mTesR1 מדיה מלאה | טכנולוגיות תאי גזע | 85850 | |
| מדיום נוירובזאלי 1X CTS | תוסף Invitrogen | A1371201 | |
| Neuropan 2 100x | PAN Biotech | P07-11050 | |
| Neuropan 27 תוסף 50x | PAN Biotech | P07-07200 | |
| סטרפטומיצין פניצילין SOL | Invitrogen | 15140122 | |
| pLKO.1 וקטור TRC | Addgene | 10878 | |
| pLL3.7 וקטור | Addgene | 11795 | |
| pMD2.G | Addgene | 12259 | |
| מגיב זיהום פוליברן | סיגמא | TR1003- G | |
| פוליאתילנימין, סיגמא מסועף | 408727 | ||
| psPAX2.0 | Addgene | 12260 | |
| פורמורפמין | טוקריס | 4551/10 | |
| פורומיצין | אינוויטרוגן | ||
| מעכב A1113802 ROCK Y-27632 דיהידרוכלוריד | טוקריס | 1254 | |
| SB 431542 | טוקריס | 1614/10 | |
| טריפסין .05% EDTA | Invitrogen | 25300062 | |
| XAV 939 | Tocris | 3748/10 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.