本稿は、ザイゴテのペリビテリン空間へのウイルス懸濁液の複数の注射を用いたラット胚におけるレンチウイルストランスジェネシスの方法論を提供することを目的とする。異なる支配的な毛皮の色を持つ肥沃な男性株と交配される雌ラットは、偽妊娠の里親を生成するために使用されます。
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本稿は、ザイゴテのペリビテリン空間へのウイルス懸濁液の複数の注射を用いたラット胚におけるレンチウイルストランスジェネシスの方法論を提供することを目的とする。異なる支配的な毛皮の色を持つ肥沃な男性株と交配される雌ラットは、偽妊娠の里親を生成するために使用されます。
トランスジェニック動物モデルは、現代の生物医学研究にとって基本的に重要です。初期のマウスまたはラット胚への外来遺伝子の組み込みは、生物における遺伝子機能解析にとって非常に貴重なツールです。標準的な遺伝子導入法は、受精卵母細胞の原核に外来DNA断片をマイクロ注入することに基づいている。この技術はマウスで広く使用されていますが、他の動物種では比較的非効率的で技術的に要求が厳しいままです。この遺伝子は、レンチウイルス感染を介して1細胞段階の胚に導入することもできるので、特により困難な胚構造を有する種または株において、標準的な前核注射に代わる効果的な代替手段を提供する。このアプローチでは、レンチウイルスベクターを含む懸濁液を受精ラット胚の腹腔内空間に注入し、技術的に要求が少なく、成功率が高い。レンチウイルスベクターは、トランス遺伝子をゲノムに効率的に組み込み、安定なトランスジェニックラインの生成を決定することが示された。いくつかの制限(例えば、バイオセーフティレベル2要件、DNA断片サイズ制限)にもかかわらず、レンチウイルストランスジェネシスは迅速かつ効率的なトランスジェネシス法である。さらに、異なる支配的な毛皮の色を有する肥沃な男性株と交配される雌ラットを使用して、偽妊娠の里親を生成する代わりとして提示される。
長年にわたり、ラットやマウスなどの実験室のげっ歯類は、ヒトの生理学的および病理学的状態をモデル化するために使用されてきました。動物研究は、他の手段では達成できなかった発見につながっています。当初、遺伝学的研究は、人間の状態を密接に模倣すると考えられている自然発生障害および型の解析に焦点を当てた1.遺伝子工学的手法の開発により、特定の遺伝子の導入または欠失が望ましい表現型を得ることが可能となった。そのため、遺伝子導入動物の生成は、生物における遺伝子機能の研究を可能にする現代研究の基礎技術として認識されている。
遺伝子導入動物技術は、実験発生学と分子生物学の成果を組み合わせて可能になりました。1960年代、ポーランドの発生学者A.K.タルコフスキは、開発初期段階におけるマウス胚操作に関する最初の研究を発表した。さらに、分子生物学者は、動物のゲノムに外来DNAを導入するためのDNAベクター(すなわち、キャリア)を生成する技術を開発した。これらのベクターは、選択した遺伝子の伝播と、実施される研究の種類に応じて、それらの適切な修飾を可能にします。「トランスジェニック動物」という用語は、ゴードンとラドル3によって導入された。
神経生物学、生理学、薬理学、毒物学、および生物医学と医学の他の多くの分野で使用された最初の広く受け入れられた種は、ノルウェーラット、ラトゥスノルベギカス4でした。しかし、ラット胚の操作が困難であるため、家のマウスの筋肉は、遺伝子研究5で支配的な動物種となっています。このような研究におけるマウスの優位性のもう一つの理由は、この種のノックアウト動物を生成する胚性幹細胞技術の利用可能性であった。トランスジェネシスの最も一般的に使用される技術(生まれたすべての動物に対するトランスジェニック子孫の2〜10%)は、受精卵母細胞の前核へのDNA断片のマイクロインジェクションです。1990年、マウスで初めて導入されたこのアプローチは、ラット66,77に適応した。前核注入によるラットトランスジェネシスは、マウスと比較して効率8が低いことを特徴とし、これは弾性プラズマおよび前核膜9の存在に厳密に関連している。操作後の胚の生存率はマウスより40〜50%低いが、この技術は遺伝子組み換えラット10の生成における標準と考えられている。効率的な導入遺伝子導入と注入された接合の高い生存率を保証できる代替アプローチが検討されている。
安定したトランスジーン発現と子孫への伝達の重要な決定要因は、宿主細胞ゲノムへの統合である。レンチウイルス(LV)は、分裂細胞と非分裂細胞の両方に感染することができるという特徴があります。異種遺伝子を胚に組み込むツールとしての使用は、高効率の11であることが判明し、トランスジェニック個体は、組み込まれたDNA断片の安定な発現によって特徴付けられる。レンチウイルスベクター,の有効性は、マウス12、13、ラット12、14、および他の,13種11の遺伝子改変について確認されている。14この方法では、LV懸濁液は、2つの前核の段階で胚の透明帯下に注入される。この技術は、オイレンマが影響を受けないので、本質的に胚の100%生存を保証する。高品質で比較的集中度の高いLVサスペンションの製造は、重要な要素です。しかし、LV懸濁液の低濃度は、繰り返し注射11によって克服することができ、これは膜の集積に影響を与えずに卵表面でのウイルス粒子の量を増加させる。膜領域への反復注射を受けた胚はさらに発達し、トランスジェニック子孫は生殖細胞系列を介してトランスジーンを伝達することができる。レンチウイルストランスジェネシスによるトランスジェニックラット生成の効率は、80%12までも12高くすることができる。
ここでは、HIV-1由来組換えレンチウイルスの産生について、胞性口内炎ウイルス(VSV)Gエンベロープタンパク質を擬似タイプ型にした。第二世代のパッケージングシステムVSV疑似型の使用は、ウイルス粒子の広い感染性を決定し、超遠心分離および凍結保存によって濃縮することができる非常に安定したベクターの生産を可能にする。滴下検証後、ベクターはアルビノウィスターラットジゴテへのトランスジーンデリバリーの車両として使用する準備ができています。一連の注射の後、胚は一晩培養され、母親を育てるために2細胞段階で移すことができる。この時点で、2 つの代替アプローチのいずれかを検討できます。標準的な手順は、胎児のレシピエントとして疑似妊娠女性を利用する。しかし、精管切除された男性と交配した後に妊娠率が低い場合、胚は、暗い毛皮の色を有する肥沃な雄ラット(例えば、ブラウンノルウェー[BN]ラット)と交配している妊娠中のウィスター/スプレイグ・ドーリー(SD)メスに移植することができる。毛皮の色は、移された操作された胚に由来する子孫から自然妊娠からの子孫の区別を可能にする。
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ウイルスベクターの生産と適用は、バイオセーフティレベル2ガイドラインに従い、ポーランド環境省によって承認されました。以下に記載されているすべての実験動物の手順は、地方倫理委員会によって承認されました。動物は安定した温度(21-23 °C)および湿気(50-60%)で個別に換気されたケージに収容された12時間/12時間の明暗サイクルの下で水と食べ物へのアドリビタムアクセスで。
1. レンチウイルスベクターの生産
2. トランスジェニックラットの生成
3. 精管切除術
注意:手術の日の前に、オートクレーブはさみ、細かい鉗子および針のホールダー。
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本明細書に記載のプロトコルを用いて、Syn-TDP-43-eGFP構築物を運んだレンチウイルスベクターが産生され(物理LV力計=3.48x 10 8/μL)、次いで1細胞段胚下天注射に使用することができた。2つの目に見える前核を有する胚のみが処置に供された。ウイルス懸濁液の注射回数を実験的に決定した。高い移植効率とトランスジェニック子孫の同時欠如は、成功したトランスダクションのためのウイルス粒子の不十分な数の指標と考えられていた。この場合、注射数が増加した。LVの単一投与は20匹のF0生成ラットの誕生をもたらし、いずれもトランスジェニックではなかった。注射回数が1桁増加してもラットの誕生は見えなかったが、2細胞段階に発達した胚の100%であった。その後の実験では、注射数が、子孫が得られた値と比較して1つ増加した。2回の注射の変異体について、8匹のラットが生まれ、そのうちの3匹がトランスジーンを運ぶことが確認された(表1にまとめ)。創設者の一人は、トランスジーンを子孫に移しませんでした。各実験変異体で注入され、移された胚の数は、LV x1およびLV x2のバリアントで48、LVx10...
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トランスジェニック技術の進歩により、げっ歯類モデルは生物医学研究において非常に貴重なツールとなっています。彼らは、生体内で遺伝子型-表現型の関係を研究する機会を提供する。ここでは、プロ核注射による従来のトランスジェネシスに対して広く利用可能な代替手段を提示する。レンチウイルス遺伝子導入の使用は、ウイルスベクターを透明帯下に注入することができるので、要求の多いマイクロインジェクションの必要性をバイパスする。このアプローチは、本質的に注入された接合体の100%の生存率を保証する胚の完全性に影響を与えません。レンチウイルスベクターによって組み込まれる導入遺伝子は、宿主ゲノムに安定的に組み込まれ、長期発現および生殖細胞系列伝達を可能にする。さらに、里親に対する改変胚移植のための2つの代替技術を提示する。1つの技術は、精管切除された不妊の男性と交配することによって以前に調製された偽妊娠女性への胚移植を利用する。もう一つの技術は、肥沃な男性と交配しているが、異なる毛皮の色(すなわち、BNラット)と交配される自然妊娠女性の使用に基づいている。妊娠のこのより生理学的なコースは、挑戦的な遺伝子改変を受ける胚の適切な発達を可能にする
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著者(W.K.)は、ポーランド共和国の特許庁(No. P 355353;21.03.2008)から特許「トランスジェニック動物の製造方法」に対する権利を有する。
この研究は、ポーランド科学財団のチームテックコアファシリティプラスプログラム内のANIMODプロジェクトによって支援され、欧州連合(EU)がWKに対して欧州地域開発基金の下で共同出資しました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 7500 リアルタイム PCR システム | Applied Biosystems | ||
| Aerrane (イソフルラン) | Baxter | FDG9623 | |
| 校正済みマイクロキャピラリーピペット用アスピレーターチューブアセンブリ | Sigma | A5177-5EA | |
| Atipam 5 mg/ml | Eurovet Animal Health BV | N/A | 0.5 mg/kg |
| Baytril 25 mg/ml (enrofloksacin) | Bayer | N/A | 5-10 mg / kg |
| フィラメント付きホウケイ酸ガラス毛細血管 GC100TF-15 | ハーバード デバイス限定 | 30-0039 | 注射毛細血管 |
| ブピバカイン 25 mg/ml | Advanz Pharma | N/A | 0.25% in 0.9% NaCl |
| Butomidor 10 mg/ml (ブトルファノール 酒石酸塩) | Orion Pharma | N/A | 1 mg/kg |
| CELLSTAR Tissue Cell Culture Dish 35-mm | Greiner Bio-One | 627160 | |
| CELLSTAR 組織細胞培養ディッシュ 60mm | Greiner Bio-One | 628160 | |
| CellTram Oil | Eppendorf | 5176 000.025 | |
| Cepetor (Medetomidine) 1 mg/ml | cp-pharma | N/A | 0.5 mg/kg |
| Chorulon, Human Chorionic Gonadotrophin | Intervet | N/A | 150 IU/ml ml 0.9% NaCl |
| DMEM 低グルコース | Sigma Aldrich | D6048 | |
| DNase, RNase-free | A&バイオテクノロジー | 1009-100 | |
| EmbryoMax フィルター付き軽鉱物油 | Sigma | ES-005-C | |
| レンチウイルスベクター用エンベロープタンパク質コードプラスミド (VSVg プラスミド) | ADDGENE | 14888 | |
| FemtoJet | Eppendorf | 4i /5252 000.013 | |
| Fetal Bovine Serum | Sigma Aldrich | F9665-500ML | |
| Folligon, Pregnant Mare'血清ゴナドトロピン | Intervet | N/A | 125 IU/mL 0.9% NaCl |
| HEK 293T 細胞内 | ATCC | ATCC CRL-3216 | |
| ウシ精巣由来ヒアルロニダーゼ | Sigma | H4272-30MG | 0.5 mg/ml M2 |
| 中倒立顕微鏡 | ツァイス | アクシオーバー 200 | |
| ケタミン 100mg/ml | バイオウェット Pulawy | N/A | 50 mg/kg |
| リキッド パラフィン | メルク ミリポア | 8042-47-5 | |
| M16 ミディアム エンブリオマックス | シグマ | MR-016-D | |
| M2 ミディアム | シグマ | M7167 | |
| 塩化マグネシウム 1M | シグマ アルドリッチ | 63069-100ML | |
| Microforge | Narishige | MF-900 | |
| Mineral Oil | Sigma | M8410-500ML | |
| NaCl 0.9% | POLPHARMA OTC | N/A | 滅菌、5ml アンプル |
| 手術用顕微鏡 | Inami Ophthalmic Instruments | Deca-21 | |
| レンチウイルスベクター用プラスミドをコーディングする包装システム (デルタR8.2プラスミド) | ADDGENE | 12263 | |
| PEI試薬(ポリエチレン、Mw~25,000、)、 | Polysciences、Inc | 23966-1 | |
| ペニシリン-ストレプトマイシン | Sigma Aldrich | P0781-100ML | |
| リン酸緩衝生理食塩水、pH 7.4、液体、滅菌ろ過、細胞培養に適しています | Sigma Aldrich | 806552-500ML | |
| プーラー | サッターインストゥルメント株式会社 | P-97 | |
| リフレックスクリップ アプライヤー/リフレックスクリップ | ワールド精密機器 | 500345/500346 | |
| サフィル、ポリグリコール酸、編組、コーティング、吸収性糸 | B.ブラウン 外科 | 用1048029 | |
| 実体顕微鏡 | オリンパス | SZX16 | |
| 外科用縫製糸 | B.ブラウン | ||
| SYBR グリーン PCR マスター ミックス | Applied Biosystem | 4334973 | |
| トルフェジン 4% (トルフェナム酸) | ベトキノール | N/A | 2 mg/kg |
| TransferMan NK2 | エッペンドルフ | N/A | |
| トリプシン EDTA 溶液 | Sigma Aldrich | T3924-500ML | |
| 超遠心分離機 | ベックマン・コールター | オプティマ L-100 XP | |
| VacuTip | Eppendorf | 5175108.000 | ホルダー毛細血管 |
| Vita-POS | Ursapharm | N / A | 眼軟膏 |
| 温暖化プレート | Semic | N / A | |
| 時計職人鉗子 | VWR | 470018-868 |
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