כאן, אנו מציגים פרוטוקול המשלב טכנולוגיית CRISPR/Cas9 עם בדיקת Cell Counting Kit-8 (CCK-8) כדי לזהות גנים מועמדים החיוניים ליכולת ההתפשטות החריגה של תאי גזע ואב המטופויאטיים.
מאמר שיטה
כאן, אנו מציגים פרוטוקול המשלב טכנולוגיית CRISPR/Cas9 עם בדיקת Cell Counting Kit-8 (CCK-8) כדי לזהות גנים מועמדים החיוניים ליכולת ההתפשטות החריגה של תאי גזע ואב המטופויאטיים.
לתאי גזע המטופויאטיים יש יכולת התחדשות עצמית ארוכת טווח ופוטנציאל להתמיין לסוגים שונים של תאי דם בוגרים. עם זאת, הצטברות של מוטציות סרטניות בתאי גזע ואב המטופויאטיים (HSPCs) עלולה לחסום התמיינות תקינה, לגרום להתפשטות חריגה ובסופו של דבר להוביל ללוקמוגנזה. כדי לזהות ו/או להעריך את המוטציות הסרטניות, שילבנו את טכנולוגיית CRISPR/Cas9 עם בדיקת Cell Counting Kit-8 (CCK-8) כדי לחקור גן מודל Trp53, החיוני ליכולת שגשוג חריגה של HSPCs. באופן ספציפי, תאי מח עצם מועשרים ל-HSPCs מעכברי Cas9 נקצרו ולאחר מכן עברו טרנספקציה ויראלית עם RNA חד-מנחה (sgRNAs) המכוונים לגן מועמד אחד או יותר כדי להכניס שינויים גנטיים ב-HSPCs. לאחר מכן, בוצעה בדיקת CCK-8 כדי לחקור את יכולת ההתפשטות של HSPCs שעברו טרנספטציה. יעילות המיקוד של sgRNA אושרה על ידי מעקב אחר Indels על ידי בדיקת פירוק. גנים מזוהים אלה עשויים למלא תפקידים מכריעים בלוקמוגנזה ויכולים לשמש כמטרות טיפוליות פוטנציאליות.
המטופואיזה, המייצרת את כל השושלות של תאי הדם לאורך החיים, נשמרת על ידי אוכלוסייה קטנה הנקראת תאי גזע המטופויאטיים (HSCs). HSCs שומרים על עצמם על ידי חידוש עצמי ומייצרים אבות מחויבים שונים המולידים תאי דם פונקציונליים מובחנים לחלוטין 1,2,3. תהליך זה מוסדר בקפדנות. עם זאת, הצטברות של מוטציות סרטניות בתאי גזע ואב המטופויאטיים (HSPCs) מעכבת התמיינות נורמלית, מעניקה יכולת שגשוג חריגה, ובסופו של דבר הופכת HSPCs לתאים יוזמי לוקמיה (LICs)4,5,6,7. זיהוי ואישור מוטציות לוקמוגניות עדיין נותר אתגר גדול לחקר הסרטן.
לאחרונה פותחה מערכת החזרות הפלינדרומיות הקצרות (CRISPR)/CRISPR הקשורה לחלבון 9 (Cas9) והפכה לשיטת עריכת גנים יעילה ומדויקת, המורכבת מנוקלאז Cas9 ו-RNA חד-מנחה (sgRNA)8. ה-sgRNA מנחה את קומפלקס Cas9-sgRNA למיקום גנומי ספציפי באמצעות השלמת RNA-DNA, כאשר נוקלאז Cas9 גורם לשבירות דו-גדיליות. ה-DNA השבור נתון למנגנוני עריכת גנים אנדוגניים באמצעות תיקון מדויק מכוון הומולוגיה בנוכחות תבניות הומולוגיה או חיבור קצה לא הומולוגי הנוטה לאי-התאמה, מה שמוביל להוספות או מחיקות קטנות9. נכון לעכשיו, מערכת CRISPR/Cas9 הפכה לכלי רב עוצמה לעריכת גנים ממוקדת ולוויסות שעתוק10.
כאן, השתמשנו בטכנולוגיית CRISPR/Cas9 כדי להכניס שינויים גנטיים ב-HSPCs ולאחר מכן ביצענו את בדיקת Cell Counting Kit-8 (CCK-8) כדי לחקור אם המוטציות שהוכנסו היו קריטיות לשגשוג חריג של HSPCs. באופן ספציפי, תאי מח עצם מועשרים ל-HSPCs נאספו מעכברי Cas9 ואחריהם טרנספקציה ויראלית עם sgRNAs המכוונים לגנים מועמדים. לאחר מכן, בוצעה בדיקת CCK-8 כדי לקבוע אם המוטציות העניקו יכולת שגשוג מוגברת ל-HSPCs שעברו טרנספטציה. לבסוף, המוטציות שהוצגו על ידי CRISPR/Cas9 אושרו על ידי מעקב אחר Indels על ידי פירוק (TIDE)11 או רצף עמוק ממוקד12. פרוטוקול זה מספק כלי רב עוצמה להערכת מוטציות סרטניות ומטרות טיפוליות פוטנציאליות ללוקמיה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הניסויים בבעלי חיים שנערכו תחת פרוטוקול זה אושרו על ידי הוועדה לטיפול ורווחה בבעלי חיים של אוניברסיטת בייג'ינג לרפואה סינית.
1. בניית פלסמידים sgRNA המכוונים לגנים מועמדים (4 - 5 ימים)
2. אריזות לנטי-ויראליות (2-3 ימים)
3. מיצוי ותרבית תאי מח עצם (12 - 13 ימים)
הערה: כל קווי העכבר נשמרו ברקע גנטי טהור של C57BL/6. עכברי LSL-Cas9 (T002249) הוכלאו עם עכברי Mx1-Cre13 כדי ליצור LSL-Cas9/+; Mx1-Cre/+ עכברים. כאן, אספנו תאי מח עצם מ-Mx1-Cre/+; עכברי LSL-Cas9/+ וחבריהם לשגר.
4. טרנספקציה לנטיוויראלית של תאי מח עצם (2-3 ימים)
5. בצע בדיקת CCK-8 במבחנה (3 - 4 ימים)
6. אימות עריכת גנים (5 - 7 ימים)
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השפעת נוקאאוט Trp53 על יכולת ההתפשטות של HSPCs של עכברים
כאן, השתמשנו בנוקאאוט Trp53 כדוגמה כדי להדגים את הפרוטוקול הזה. כדי לחקור את ההשפעה של נוקאאוט Trp53 על יכולת ההתפשטות של HSPCs בעכברים, השתמשנו בטרנספקציה לנטי-ויראלית כדי להכניס Trp53 sgRNA לתאי מח עצם המבטאים Cas9 המועשרים ל-HSPCs לאחר טיפול ב-5-FU. במקביל, sgRNAs לא קשורים הועברו לתאי מח עצם מחברי המלטה כדי לשמש כקבוצת ביקורת. לאחר מכן התאים שעברו טרנספטציה תורבתו במשך 0,...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
טכנולוגיית CRISPR/Cas9 נמצאת בשימוש נרחב במחקר ביו-רפואי בשל אופייה הידידותי למשתמש ויעילותה הגבוהה, מה שמקל על יישום כגון בדיקת תפקודי גנים18, מודלים של מחלות19, אימונותרפיה20 ותיוג והדמיה של תאים חיים21. מחקרים אחרונים ערכו בדיקת CRISPR בקנה מידה גדול כדי לזהות מטרות טיפוליות חדשות בסוגי סרטן שונים, כולל לוקמיה 22,23,24.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי אינטרסים לחשוף.
ברצוננו להודות לאוניברסיטת בייג'ינג לרפואה סינית על השימוש בשירותים המשותפים שלה להשלמת מחקר זה. העבודה הזו נתמכה על ידי קרן המדענים הצעירים של הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס' 31701280 ל-J. Zhang).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.45 μ m קרום מיקרוסינון | Sartoriu | 16533K-1 | |
| 1.5 מ"ל צינור EP | LABLEAD | MCT-150-CLD-1 | |
| צלחת 10 ס"מ | קורנינג | 430167 | |
| 15 מ"ל צינור | LABLEAD | LXG1500 | |
| 1 מ"ל מזרק | |||
| 2x מדויק Taq Master Mix (צבע פלוס) | AG11010 | ביולוגיה מדויקת | עבור PCR מושבה |
| צינור 50 מ"ל | LABLEAD | LXG5000 | |
| 5-Fluorouracil | Sigma | F6627-1 | |
| צלחת 6 בארות | קורנינג | 3516 | |
| 70 ומיקרו; מסננת תא m | Falcon® | 352350 | |
| צלחות 96 בארות | Corning | 3599 | |
| ACK Lysis Buffer | Leagene | CS0001 | |
| Agar | BIODEE | DE0010 | |
| Ampicillin | Solarbio | A8180 | |
| Applied Biosystems Thermal Cyclers עבור PCR | Thermofisher | ||
| Cell Counting Kit-8 | Bimake | B34304 | |
| צנטריפוגה | אפנדורף | צנטריפוגה 5810R | |
| CO2 אינקובטור | תרמו מדעי | ||
| DMEM | Gibco | C11995500BT | |
| DNA Clean& רכז-5 | ZYMO | D4014 | |
| Dneasy דם & ערכת Tissure | Qiagen | 69504 | |
| Esp3I (BsmbI) | NEB | R0580L | |
| סרום בקר עוברי | ExCell | FSP500 | |
| GraphPad Prism 9.3 | |||
| HEK-293T | ATCC; וירג'יניה, ארה"ב | ||
| HEPEs | Sigma | V900477 | |
| KOD-Plus-Neo | TOYOBO | KOD-401 | |
| lentiGuide-Puro | Addgene | 52963 | וקטור עמוד השדרה |
| עכברי LSL-Cas9 | מודל Animal מרכז המחקר של אוניברסיטת נאנג'ינג | ||
| ספקטרופוטומטר ספיגת מיקרו-פלטות | T002249 BIO-RAD | xMark™ | |
| Nacl | Rhawn | R019772 | |
| PBS | Solarbio | P1003 | |
| PEI | Proteintech | B600070 | |
| תמיסת פניצילין-סטרפטומיצין, 100x | Solarbio | P1400 | |
| pMD2.G פלסמיד | Addgene | 12259 | |
| פוליברן | Beyotime | C0351 | |
| חומצה פוליאינוסינית-פוליציטידילית מלח נתרן | Sigma | P1530 | |
| psPAX2 | Addgene | 12260 | |
| QIAquick PCR Purification Kit | Qiagen | 28104 | |
| RecombinantMurineIL-3 | Peprotech | 213-13-10ug | |
| RecombinantMurineIL-6 | Peprotech | 216-16-2ug | |
| RecombinantMurineSCF | Peprotech | 250-03-10ug | |
| אגרוז רגיל | BIOWEST | BY-R0100 | |
| שרימפס פוספטאז אלקליין (rSAP) | NEB | M0371S | |
| ספקטרופוטומטר SpectraMax QuickDrop אולטרה-מיקרו | MOLECULAR DIVICES | ||
| Stbl3 תאים מוכשרים | BioMed | BC108-01 | |
| T4 פולינוקלאוטיד קינאז | NEB | M0201L | |
| T4-Ligase | Takara | 2011B | |
| TIANprep ערכת מיני פלסמיד מהירה TIANGEN | DP105-03 | ||
| תמיסה כחולה טריפאן | LABLEAD | C0040-100 מ"ל | |
| טריפסין-EDTA | Gibco | 25200072 | |
| טריפטון | OXOID | LP0042 | |
| WEHI-CM | נאנג'ינג פוקסאי ביוטכנולוגיה | ||
| CBP50079 תמצית שמרים | אוקסואיד | LP0021 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה