頭頸部癌患者で変異した特定の遺伝子を有するマウスモデルの開発は、新生物の理解のために必要とされる。ここでは、アデノ関連ウイルス-Cas9系を用いた原発マウス舌細胞の体外変換に関するプロトコルを提示し、特定のゲノム改変を有するマウスHNC細胞株を生成する。
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方法論記事
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頭頸部癌患者で変異した特定の遺伝子を有するマウスモデルの開発は、新生物の理解のために必要とされる。ここでは、アデノ関連ウイルス-Cas9系を用いた原発マウス舌細胞の体外変換に関するプロトコルを提示し、特定のゲノム改変を有するマウスHNC細胞株を生成する。
原発性正常上皮細胞の使用により、細胞内遺伝子および腫瘍抑制遺伝子に特異的な変異を導入することにより、細胞間のクラスタリング制御を用いて、細胞形質転換に必要なゲノム変化を再現的に誘導することが可能になる。マウスにおける短いパリンドロミック反復(CRISPR)ベースのゲノム編集技術。この技術により、マウスを用いてヒトがんに生じる遺伝的変化を正確に模倣することができます。マウスの一次細胞を遺伝子組み換えすることで、がんの発症、進行、治療、診断をより良く研究することができます。本研究では、クレ誘導性Cas9マウス舌上皮細胞を用いて、アデノ関連ウイルス(AAV)をインビトロでゲノム編集することを可能にした。具体的には、正常舌上皮細胞でKRAS、p53、APCを改変することにより、同系マウスの腫瘍性であるプリン頭頸部癌(HNC)細胞株をインビトロで生成した。ここで提示する方法は、特定のゲノム改変を有するHNC細胞株を生成する方法を詳細に説明し、同系マウスにおける腫瘍進行を予測するための適合性を説明する。我々は、この有望な方法がHNCの腫瘍生物学と治療を研究するのに有益かつ有用であろうことを想像する。
HNCは世界的に一般的な悪性腫瘍である 1.HNC新生物の起源をモデル化することは、現在科学的転換点2にあります。HNC2、3、4(例えば、TP53、PIK3CA、NOTCH1、FAT1、RAS)では多くの遺伝子変異が同定されているが、HNCを誘導するために協調して必要なゲノム改変の特異的な組み合わせは不明のままである。
ヒトHNC細胞株の現在の使用は、病因および治療3に関連するメカニズムを解明するのに有意に役立った。しかしながら、免疫不全マウス系におけるヒト細胞株の研究には限界があり、これらのシステムは生体内新生物プロセス、特定の遺伝子変異の役割、免疫微小環境における治療応答に対処しない。したがって、特定の遺伝子改変を伴うマウス細胞株の開発と確立は、異なる遺伝子が形質転換過程にどのように寄与するかを研究し、免疫能力マウスにおける新規分子ベースの治療法を試験するために最も重要である。
生物医学研究における遺伝子機能研究は、DNA編集技術の進歩によって、二本鎖切断(DSB)を導入することにより、例えば5.これらの技術は、ジンクフィンガーヌクレアーゼの使用、転写活性化剤様エフェクターヌクレアーゼ、およびクラスター化された調節間短いパリンドロミック反復(CRISPR/Cas9)を含め、その軌跡における目的の任意の遺伝子の操作を可能にする。最新のCRISPR/Cas9システムは、ゲノム内の特定の部位でDSBを生成するようにCas9ヌクレアーゼを指示するガイドRNA(gRNA)で構成されています。このシステムは、最も伝統的に治療が困難な生物5においても、任意の細胞または標的組織における内因性遺伝子を改変する際に広範な認識を得ている。シンプルさ、スピード、効率性により、他のシステムに対して複数の利点があります。
腫瘍学では、CRISPR/CAS9技術は効果的に癌細胞を模倣する必要性を満たしています。HNCでこのシステムを確立するために、我々は強力なKRAS腫瘍遺伝子と2つの重要な腫瘍抑制遺伝子、APCおよびp536を操作した。GENIE データベース7によると、この組み合わせは HNC ではまれです。RAS突然変異(HRAS、NRAS、およびKRAS)は、すべてのHNC集団の約7%にしか存在しない。これらの腫瘍は、治療8、9に耐性である傾向がある。
Cas9とそのgRNAの送達は、AAVまたはレンチウイルスのいずれかを使用してウイルス導入を介して達成される。組換えAAVは、多くの場合、その高い力力、軽度の免疫応答、細胞の広い範囲を伝達する能力、および全体的な安全性に起因する標的細胞に遺伝子を送達するための好ましい方法です。AAVシステムを用いて、種々の組織特異的マウス細胞株が生成され、新しい細胞株が10、11、12で開発されている。しかし、マウスHNC細胞株モデル細胞を生成できる効率的なゲノム編集システムは未だに開発されている。本研究では、原発マウス舌細胞を腫瘍原性状態に変換するためのin vitro AAV-Cas9ベースのシステムの開発を模索した。このユニークなCRISPR/Cas9変換プロトコルと確立された腫瘍細胞株は、ゲノム変化の多様性によって誘発されるHNCの生物学をよりよく理解するために使用することができます。
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この研究は、ネゲブ動物ケア・使用委員会のベン・グリオン大学によって承認されました。動物実験は、IACUC(IL.80-12-2015およびIL.29-05-2018(E))によって承認された。本研究で用いられた動物実験、住宅、環境条件のすべての側面は、実験動物のケアと使用のためのガイド13に準拠していました。
1. アデノ関連ウイルス産生
2. AAV精製
3. 一次細胞の単離と培養
4. 一次細胞のAAV伝達
5. 免疫蛍光とウェスタンブロッティングを用いた正常細胞の腫瘍原細胞への形質転換の検証
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AAV システムを使用して正常な Cas9 セルを変換する
図1は、本研究で用いられるAAVトランスジーンプラスミドの詳細なベクターマップを提供する。図 2は、AAV-Cas9 ベースシステムの設計と動作の概要を示しています。ウイルス粒子を生成するために、HEK293T細胞をPEIトランスフェクション法を用いてAAVトランスジーンベクターおよび他のウイルス包装ベクターでトランスフェクトした。トランスフェクション後、ウイルス含有細胞を回収してリゼし、ヘパリンアガロース精製工程を用いて、ウイルス粒子を精製および濃縮した(図2A)。これらの精製されたウイルス粒子は、Cas9マウスから単離された一次細胞のin vitro形質転換に使用され、有効性を確認した。我々のシステムでは、AAVトランスジーン発現カセットは、ユビキタスCAGプ...
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いくつかの方法は、以前に成功の程度が可変で培養中の一次細胞を変換するために使用されてきました25,26,27,28.これらの方法のほとんどは、形質転換14、17、18、19にマウス線維芽細胞を使用するか、または4-ニトロキノリン-1-オキシド(4-NQO)21、22などの発がん性物質を使用してマウス細胞株モデルを開発する。 ノックアウトおよびトランスジェニックマウスモデルの使用はまた、HNCの発達と分化を支配する様...
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M.S.はバイオサイエンス研究所の諮問委員会にて、メナリーニ・リケルシュはプーマバイオテクノロジー、第一三潮、タルグミン、免疫薬、メナリーニ・リケルシュから研究資金を受け取っています。M.S.はメデンディ・メディカル・トラベルの共同創設者でもあり、過去2年間にメナリーニ・リケルシュとADCファーマから名誉を受けています。他のすべての著者は、開示するものは何もありません。
pAdデルタ5ヘルパープラスミドを提供してくれたダニエル・ギトラー博士に感謝します。この作品はイスラエル科学財団(ISF、 700/16(ME)、米国・イスラエル二国籍科学財団(BSF、2017323)(MEおよびMS)、イスラエル癌協会(ICA、20170024)(ME)、イスラエル癌研究財団(ICRF、17-1693-RCDA)(ME)、懸念財団(#7895)(ME)。フェローシップ:私とBGUクリットマンへのアロン・フェローシップとSJとMPへのフェローシップ。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Antibodies | |||
| 抗マウスHRP | Jackson ImmunoResearch | 115-035-146 | |
| 抗ウサギHRP | Jackson ImmunoResearch | 711-035-152 | |
| Cas9 Mouse mAb | Cell Signaling Technology | 14697 | |
| Cre | BioLegend | 900901 | |
| Cy3-AffiniPureヤギ抗マウスIgG | Jackson ImmunoResearch | 115-165-062 | |
| Cy-AffiniPure ヤギ抗ウサギIgG | Jackson ImmunoResearch | 111-165-144 | |
| GFP | Santa Cruz Biotechnology | sc-9996 | |
| Phospho-p44/42 MAPK (Erk1/2) | Cell Signaling Technology | 4370 | |
| Rabbit monoclonal anti E cadherin | Cell Signaling Technology | 3195S | |
| Rabbit monoclonal anti-KRT 14 | Abcam | AB-ab181595 | |
| β actin | MP Biomedicals | 691001 | |
| β catenin | Cell Signaling Technology | 9582S | |
| Cell lines | |||
| HEK93T | ATCC | CRL-3216 | |
| Culture Media, Chemicals and Reagents | |||
| Bradford Reagent | Bio-Rad | 30015484 BSA | |
| Amresco | 0332-TAM-50G | ||
| DAPI fluoromount | Southern Biotech | 0100-20 | |
| DMEM | バイオロジカルインダストリーズイスラエルベイトヘメック株式会社 | 01-055-1A | |
| ECL (Westar Supernova and Westar Nova 2.0) | Cyanagen | XLS3.0100 and XLS071.0250 | |
| FBS | Biological Industries Israel Beit-Haemek Ltd. | 04-127-1A | |
| HBSS | Σ | H6648 | |
| ヘパリン - アガロー | シグマ | H6508 | |
| アイソレート II ゲノム DNA キット | バイオライン | BIO-52066 | |
| MgCl2 | Panreac AppliChem | 300283 | |
| NaCl | Bio Lab Ltd | 1903059100 | |
| PBS | Biological IndustriesイスラエルBeit-Haemek株式会社 | 02-023-1A | |
| PEI | ポリサイエンス | 23966-1 | |
| ペン 連鎖球菌 | 生物産業 イスラエル ベイト・ヘメック Ltd. | 03-031-1B | |
| PFA | サンタクルス | バイオテクノロジー30525-89-4 | |
| ホスファターゼ阻害剤カクテル | Biotool | B15001A / B | |
| プロテアーゼ阻害剤カクテル | MilliporeSigma | P2714-1BTL | |
| トリス | バッファーMERCKミリポア | 648311-1KG | |
| Enzymes< / strong> | |||
| ベンゾナーゼ | Sigma | E1014 | |
| コラゲナーゼ IV | サーモフィッシャー サイエンティフィック | 17104019 | |
| DNAse | サーモフィッシャー サイエンティフィック | 18047019 | |
| ヒアルロニダーゼ | ミリポアシグマ | H3506 | |
| トリプシン | バイオロジカル インダストリーズ イスラエル ベイト・ヘメック Ltd. | 03-050-1B | |
| ガラス製品 | |||
| カバースリップ | バーNaor | BNCB00130RA1 | |
| スライド | バーNaor | BN9308C | |
| Mouse株 | |||
| C57BL/6 | エンビゴ | ||
| B6;129-GT(ROSA)26Sortm1(CAG-cas9*,-EGFP)Fezh/J | Jackson labs | 24857 | |
| NOD.CB17-Prkdc-scid/NCr Hsd (Nod.Scid) | Envigo | ||
| Plasmids | |||
| AAV pCM109 EFS Cre sg APC sg Kras sg P53- Kras HDR | Broad Institute of MIT Broad Institute of MIT | gift from Dr Randall J Platt and Dr. Joseph Rosenbluh, Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, MA 02142, USA | |
| AAV 2/9 capsid vector | Addgene | 112865 | |
| pAD Delta F5 helper | ベングリオン大学ネゲブ | ダニエル・ギトラー博士提供、健康科学部生理学・細胞生物学科、ズロトフスキー神経科学センター、ベングリオン大学ネゲブ校、Beer-Sheva 84105、イスラエル。 | |
| プラスチック製品 | |||
| Amicon-ULTRAフィルター100 KDa | ミリポア | UFC910024 | |
| 0.22µm 滅菌フィルター、4 mm | Millex | SLGV004SL | |
| 0.45 & micro;m 滅菌フィルター、13 mm | Millex | SLHV013SL | |
| 培養プレート | Greiner Bio-One | ||
| Falcon tubes | Greiner Bio-One |
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