プロウイルス選択したゲノム サイト統合を要約 HIV-1 感染の新しい体外モデルの生成のゲノム工学ワークフローを提案します。記者の HIV 由来のターゲットは、CRISPR Cas9 媒介、サイト固有のゲノム操作によって促進されます。単一細胞クローン生成、スクリーニング、および正しいターゲットの検証のための詳しいプロトコルを提供しています。
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方法論記事
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プロウイルス選択したゲノム サイト統合を要約 HIV-1 感染の新しい体外モデルの生成のゲノム工学ワークフローを提案します。記者の HIV 由来のターゲットは、CRISPR Cas9 媒介、サイト固有のゲノム操作によって促進されます。単一細胞クローン生成、スクリーニング、および正しいターゲットの検証のための詳しいプロトコルを提供しています。
ひと免疫不全ウイルス (HIV) は、再発のサイトやゲノムのホット スポットでホスト細胞のゲノムに非ランダムにプロウイルス DNA を統合します。ここで CRISPR ベース Cas9 ゲノム工学技術を使用して選ばれたゲノム統合サイトと HIV 感染の新規の in vitro モデルの生成の詳細なプロトコルを紹介します。この方法では、選択の記者のシーケンスに統合できます、選択したターゲットを絞った genomic 位置臨床的に関連する統合サイトを反映しています。
プロトコルでは、HIV 由来の記者の設計およびターゲット サイトと gRNA シーケンスの選択を説明します。両手を相同性ターゲット ベクトルが構築され、Jurkat T 細胞にトランスフェクションします。ターゲット ・ サイトで Cas9 を介した二重鎖切断によって促進される相同組み換えによる記者シーケンスは選択したゲノム サイト向けです。単一細胞のクローンを生成およびフローサイトメトリー PCR によって対象化、イベント上映します。選択されたクローンが展開し、PCR、シーケンシング、および南にしみが付くことによって検証は正しいターゲットします。CRISPR Cas9 を介したゲノム工学の潜在的なターゲットを離れてイベントが分析されます。
このプロトコルは、新しい細胞培養システムを用いた臨床的に関連する統合サイトでそのモデルの HIV 感染を生成できます。正しい記者シーケンス統合の単一細胞クローンの生成と検証は時間がかかるが、結果として得られる系統、機能的プロウイルス統合サイトの選択を分析するための強力なツールです。
感染宿主ゲノムにプロウイルス DNA の統合は、ひと免疫不全ウイルス (HIV) のライフ サイクルの重要なステップです。次の統合、HIV はメモリー cd4 陽性 T 細胞など寿命の長い cd 4 + T 細胞のサブセットの遅延を確立することによって永続化します。HIV の統合は、非ランダムな1,2に表示されます。急性と慢性感染した人2,3,4 の統合サイトのシーケンスを通していくつかの研究で反復的統合のプロウイルス DNA ゲノム ホット スポットの数が検出されました、5,6,7,8。興味深いことに、これらの統合サイトのいくつかで同じ軌跡がリカレント サイトの統合も積極的にクローン性増殖1に影響を与える可能性があります考えにつながる、感染細胞の大部分で検出されました。
再発統合サイトの意義の理解を進めるためプロウイルス統合サイトの選択肢を検討する必要があります。ただし、いくつかの技術的な側面を妨げる勉強 HIV 統合サイトの選択と結果。JLat 細胞株は臨床的再発統合サイト9を反映していないような広く HIV 待ち時間の細胞モデルを使用しました。プライマリ患者由来細胞の研究、一方で、配列による統合サイト風景の説明を有効にするが、機能解析を可能にしません。我々 の知識に十分な実験モデルは機能的選択した臨床的に関連する統合サイトを分析する利用可能なありません。
CRISPR ベース Cas9 ゲノム工学技術を使用して HIV 感染のための新しいモデルを生成するための詳細なワークフローをご紹介します。ここ記載されているワークフローは、モデル選択した統合サイトで genomically 統合プロウイルス記者を運ぶ HIV 感染 T 細胞由来のレポーター細胞ラインを生成する使用できます。彼らしたがってプロウイルス統合サイトによる hiv 感染生物学への影響し、provirus が別の治療戦略 (待機時間逆転エージェントによる,誘導など) に応答する方法を探索する新しいツールとして提供しています。本手法は、CRISPR ベース Cas9 ゲノム工学、ターゲット ・ サイトで、Cas9 ヌクレアーゼ誘起の二重鎖切断によって促進される相同組み換えによるシーケンス レポーターの統合の利点を使用します。ターゲット ・ サイトの統合には、HIV 感染者と Cas9 を介したゲノム工学のための適したの PAM モチーフの存在に関する研究から説明再発統合サイトへの近さによって判断されます。
模範的な結果、BTB および CNC の相同性転写レギュレータ 2 のコード BACH2 遺伝子座に注力します。抗レトロ ウイルス療法に慢性的な HIV 感染、個人で BACH2 は統合された HIV-1 シーケンス3,6,7,8,10の濃縮を示す遺伝子座であります。BACH2 イントロン 5 の 2 つの特定のサイトにしようと思いましたが HIV 由来 1 長いターミナル リピート (左から右)、tdTomato コーディング シーケンスとウシ成長ホルモン (BGH) 起こる信号 (PA) から成る最小 HIV 由来の記者をしました。提案するプロトコルは、Jurkat 細胞、ヒト cd4 T 細胞由来の懸濁液セル行が線を使用して他のセルおよびそれに応じて適応プロトコルに最適です。相同性の腕、CRISPR-Cas9-介したレポーターのターゲットに選ばれたゲノム サイト、世代クローン系統の選抜に、包括的な目標点のベクターの構築対象サイトの選択の詳細なワークフローを提案する検証新しく生成された、対象となるレポーター細胞。
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1. ゲノム工学とベクトル (テレビ) の設計をターゲットに戦略をターゲット
注:ゲノム工学の最初のステップは、選択と CRISPR Cas9 媒介をターゲットに必要なツールの生成を含みます。ゲノム統合サイトの軌跡の選択は、ターゲットのセル型の選択と統合のため HIV 由来の記者の設計この手順を付けます。このプロトコルは、Jurkat 標的細胞への HIV LTR_tdTomato_BGH PA 最小限記者ターゲットについて説明します。CRISPR ベース Cas9 ターゲット、世代、スクリーニング、クローン系統の検証のワークフローのフローチャートは、図 1に描かれています。記載されているターゲット戦略s. 化膿Cas9 を使用して、選択した統合サイトで gRNA 監督 dsDNA 改を生成する (SpCas9)。相同組換えを介して選択された genomic 位置に記者が対象とし、いわゆる 5' と 3' の相同性 (HA) の腕11が並ぶ記者シーケンスを含む非線形ターゲット ベクトル (テレビ) を提供します。

図 1: CRISPR Cas9 仲介されたターゲット、生成、およびワークフロー クローン記者の選択行に定義された統合サイト。(A) 目標点のベクターを生成し、目標点のベクターと Cas9/gRNA 発現プラスミド Jurkat T 細胞を変換します。(B) エンリッチ FACS による transfected セル 72 h ポスト トランスフェクションします。(C) 許可しなさいセル 10 ~ 14 日の成長ターゲットに PCR によるイベントの発生を確認およびフローサイトメトリーします。(D) 生成希釈させクローンを制限することによって単一細胞クローン成長 3 週間。(E) PCR による正しいターゲットのためのクローンを画面し、96 ウェル フォーマットでフローサイトメトリーします。選択されたクローンを展開します。(F) は南しみ、PCR やシーケンシング、および Cas9 a エンドヌクレアーゼ活性のターゲットをイベントの分析によって選択されたクローンのターゲットが正しいを確認します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 2: 戦略とベクトル デザインを対象とします。(、) の gRNA と相同性武器の選択。20 nt gRNA は選ばれたゲノムのターゲット ・ サイトに相同と腕 1,000 bp アップを補完するものと、gRNA の下流、gRNA シーケンスを含める必要がありますいない PAM. 相同に隣接して位置しています。(b) ベクトルと gRNA/Cas9 ベクトルをターゲットの模式図。ターゲットのベクトルは、5' と 3' ホモロジー腕が並ぶは、選ばれた記者のシーケンスで構成されます。GRNA/Cas9 ベクターは pX330 U6 Chimeric_BB cBh hSpCas9 バックボーンに基づいています。(c) の相同組み換えによるターゲットの模式図。目標点のベクターと guideRNA/Cas9 ベクトルは Jurkat 細胞に導入しました。Cas9 はゲノムのターゲット ・ サイトで二重鎖切断を仲介する (によって示される *) と相同組換えとゲノムのターゲット遺伝子座に記者シーケンスの統合が容易になります。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
2 Jurkat 細胞のターゲット CRISPR ・ Cas9-ベース
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この代表的な実験では、我々 は LTR、tdTomato コーディング シーケンス、および BACH2 遺伝子17のイントロンが 5 で 2 つの座位 polyA 信号系列から成る最小 HIV-1 由来の記者を対象とする分野します。HIV 感染患者2,4,5,6から主な T 細胞のさまざまな研究は、公開された再発統合サイトへの近さに従ってターゲット遺伝子が選ばれました 7,8と PAM モチーフ NGG 二重鎖切断の Cas9 を介した誘導に必要な存在。ターゲット ベクトル建設、説明プロトコルに従って transfected。トランス...
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ここでは、選ばれたプロウイルス統合サイト CRISPR ベース Cas9 ゲノム工学の応用と HIV 由来 1 Jurkat 記者のモデルを生成するプロトコルについて述べる。
プロトコルのいくつかのポイントでは、計画段階で細心の注意が必要です。いくつかの遺伝子座は他の人よりもターゲットに簡単かもしれませんので対象となる軌跡を注意深く選択する必要があります最初に、(例,地域とターゲットのクロマチン状態に応じてシーケンス自体)。反復シーケンスはターゲットのベクトルにクローンを作成するは難しい、ゲノム内で一意ではありません多くの場合。抑圧的なクロマチン領域は、CRISPR Cas9 システム19,20をターゲットにする困難です。
第二に、gRNA の選択は、CRISPR Cas9 媒介をターゲットに重要です。代表的な統合サイトと HIV 感染のためのモデルを生成するの目的のための統合のホット スポッ...
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著者が明らかに何もありません。
テクニカル サポート、ブリッタ Weseloh とベッティーナのアベルに感謝します。我々 もありがとうアルネ Düsedau、Jana Hennesen (流れ cytometry 技術プラットフォーム ハインリッヒ Pette Institut) テクニカル サポート。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| pX330-U6-Chimeric_BB-cBh-hSpCas9 | Addgene | 42230 | ベクター SpCas9 および gRNA |
| pMK GeneArt | 哺乳類発現ベクター | ||
| cDNA3.1 | Invitrogen | V79020 | 哺乳類発現ベクター |
| BbsI | New England Biolabs | R0539S | 制限酵素 |
| NEBuilder Hifi DNAアセンブリクローニングキット | New England Biolabs | E5520S | ターゲットベクターの生成に使用されるアセンブリクローニングキット |
| TaqPlus Precision PCR System | Agilent Technologies | 600210 | DNAポリメラーゼ プルーフリーディング活性 相同性アームの増幅(ステップ1.2.2.2)、インテグレーションサイトとレポーター配列の検証(ステップ3.3.3および3.3.5)、サザンブロット用ゲノムプローブの生成(ステップ3.4.1.5)、オフターゲットイベントの解析に使用(ステップ 3.5.4) |
| 96ウェル組織培養プレート(丸底) | TPP | 92097 | 希釈プレーティング用組織培養プレート |
| Phusion High-Fidelity DNAポリメラーゼ | ニューイングランドバイオラボ | M0530 L | DNAポリメラーゼは、ターゲティングイベントの検出(ステップ2.4.2)およびサザンブロット用のレポーター特異的プローブの生成に使用されます(ステップ3.4.1.4) |
| ジメチルスルホキシド(DMSO) | Sigma-Aldrich | D9170 | PCRとしてのジメチルスルホキシド添加物 |
| 塩化マグネシウム(MgCl2)溶液 | ニューイングランドバイオラボ | B9021S | MgCl<サブ>2溶液としてのPCR添加剤 |
| デオキシヌクレオチド(dNTP)溶液ミックス | ニューイングランドバイオラボ | N0447S | dNTP混合物 PCR反応のための各NTの10mMとの |
| 5PRIME HotMasterMix | 5PRIME | 2200400 | PCRスクリーニングに使用されるすぐに使えるPCRミックス(ステップ3.2.11) |
| QIAamp DNA血液ミニキット | Qiagen | 51106 | DNA分離および精製キット |
| QIAquick PCR精製キット | Qiagen | 28106 | PCR精製キット |
| RPMI 1640 グルタミンなし | ロンザ | BE12-167F | 細胞培養培地 |
| ウシ胎児血清 南アフリカ チャージ | PAN バイオテクノロジー | P123002 | 細胞培養培地サプリメント |
| L-グルタミン | バイオクロム | K 0282 | 細胞培養培地サプリメント |
| ニシリン/ストレプトマイシン10.000 U / mL / 10.000 & micro;g/mL | Biochrom | A 2212 | 細胞培養培地サプリメント |
| Gibco Opti-MEM 低血清培地 | Thermo Fisher Scientific | 31985062 | トランスフェクションに最適化された血清濃度低減細胞培養培地 |
| TransIT-Jurkat | Mirus Bio | MIR2125 | トランスフェクション試薬 |
| ホルボール 12-ミリスチン酸 13-アセテート | Sigma-Aldrich | P8139-1MG | 細胞培養試薬 |
| イオノマイシン | Sigma-Aldrich | I0634-1MG | 細胞培養試薬 |
| シリンジ駆動フィルターユニット、PESメンブレン、0,22 µm | 菌ろ過用 | Millex | SLGP033RB |
| Heracell 150iインキュベーター | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 51026280 | 組織培養インキュベーター |
| Amershan Hybond-N+ | GE ヘルスケア | RPN1520B | DNAおよびRNAブロッティング用正電荷ナイロンメンブレン |
| Stratalinker 1800 | Stratagene | 400072 | UV架橋剤 |
| High Prime | Roche | 11585592001 | for labeling of DNA with radioactive dCTP using random oligonucleotides as primers |
| illustra ProbeQuant G-50 Micro Columns | GE Healthcare | 28-9034-08 | クロマトグラフィースピンカラム 標識DNAの精製用 |
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