2020年11月2日
ここでは、子宮胚性レンチウイルス注射で超音波誘導を使用した迅速かつ直接的なin vivo CRISPR/Cas9スクリーニング方法論を説明し、免疫担当マウスの皮膚および口腔内のいくつかの遺伝子の機能を同時に評価する。
このプロトコルは、研究者が従来のノックアウトマウスモデルの数分の一のコストで、頭頸部がんの数百の遺伝子の腫瘍抑制機能を同時に調査できるという点で重要です。この手法は柔軟性があり、遺伝子の発現をカバーするように適応させて、皮膚での遺伝子の機能を研究することができます。この標的CRISPRライブラリーのプロトコールは、他の種類のがんにも適用できます。
麻酔をかけた動物の腹側を上にして加熱された手術ステージに置き、手術用テープを使用して前足を所定の位置に保持します。手術が完了するまで、イソフルランと酸素を一定に供給するためにノーズコーン麻酔チューブを適用します。E9.5の妊娠を確認するには、腹部に少量の脱毛クリームを塗布し、綿の先端のアプリケーターを使用して3×3センチ四方の領域に広げます。
2〜3分後、ガーゼまたはティッシュでクリームをそっと取り除き、PBSと70%エタノールを使用してその部分をきれいに拭きます。超音波プローブとゲルを使用して、妊娠中のマウスの胚の日E9.5を確認します。これは、手術当日の時間を節約するために、前日のE8.5でも行うことができます。
超音波ジェルを取り外し、BPSを使用してその部分をきれいに拭き、次に70%エタノールを使用して拭きます。皮下鎮痛剤を最も多く注入します。次に、鉗子とハサミを滅菌して、皮膚に垂直に切開します。
鈍い鉗子を使用して、切開部の周りの皮膚を腹膜から分離します。次に、鉗子とハサミを滅菌して腹膜を切断します。鈍い鉗子を使用して、左右の子宮角をそっと引き出し、胚を数えます。
子宮角の大部分を再挿入しますが、3つの胚を含む1つの子宮角の遠位端は露出したままにします。鈍い鉗子を使用して、改変されたペトリ皿のシリコーン膜の開口部を通して、3つの胚で子宮を静かに押したり引いたりします。モデリング粘土の立方体を使用してペトリ皿を安定させます。
シリコン型を使用して、シャーレ内の3つの胚で子宮を安定させます。次に、鈍いツールを使用して胚の側面にあるシリコンプラグを平らにします。ペトリ皿に滅菌PBSを入れ、ペトリ皿の底にあるシリコーン膜を妊娠中の母の腹で洗い流し、漏れを防ぎます。
超音波ヘッドを上部胚から約0.5センチメートル上のシャーレに移動し、羊水管が超音波ビューではっきりと見えるようにステージを調整します。インジェクターニードルを、変更されたペトリ皿に慎重に合わせます。マイクロマニピュレータを使用して、針の先端を上部胚から5ミリメートル以内に配置し、針を前後に切り替えて、超音波画像で先端が最も明るく見える平面に移動します。
マイクロマニピュレーターを使用して、針を子宮壁を通して羊水腔に押し込みます。62ナノリットルのレンチウイルスをsgRNAライブラリーにゆっくりと注入します。Injectボタンを8回押すと、胚あたり合計496ナノリットルになります。
他の2つの胚についても同じ手順を繰り返します。次に、超音波ヘッドを持ち上げて、シリコンプラグを取り外します。滅菌綿棒を使用して、3つの胚のうち最初の2つをマウスの腹部にそっと押し込みました。
次の3つの胚を引き出し、前に注入した3番目の胚を押し込みます。必要な数の胚が注入されるまで、麻酔が30分を超えないようにして、注入手順を繰り返します。終了したら、超音波ヘッドを持ち上げ、マイクロマニピュレーターを針で取り外し、PBSを吸引してペトリ皿を取り外します。
滅菌ワイプを使用して、腹腔内に蓄積した可能性のあるPBSを吸収します。吸収性縫合糸を使用して腹膜切開を閉じます。次に、2つのステープルを使用して腹部の皮膚の切開を閉じます。
次に、プラスミドおよびレンチウイルスライブラリー形質導入細胞からのPCR増幅DNAの世代シーケンシングリードは、高い相関を示すはずです。プラスミドDNAから読み取られたsgRNAがsgRNAと同等に発現しない場合は、ウイルスの調製と濃縮手順を慎重に繰り返す必要があります。出生後P0のE9.5 Lox-STOP-Lox紙吹雪マウスの子犬にCreリコンビナーゼを運ぶレンチウイルスの超音波ガイド下注射の結果を以下に示します。
ウイルスの力価が高いと、マウスの皮膚の被覆率が大きくなりますが、同じ細胞に複数のsgRNAが形質導入される結果にもなります。このプロットは、プラスミドおよびレンチウイルスライブラリー形質導入細胞からのPCR増幅DNAの次世代シーケンシングリードと、4つの代表的な腫瘍からのリードを示しています。腫瘍抑制因子ADAM10およびRIPK4を標的とするsgRNAガイドは、プラスミドプールや感染細胞と比較して、腫瘍サンプルに豊富に含まれています。
E9.5で手術を行うことは非常に重要です。十字架を設定してから9日後に超音波で妊娠を確認し、各雌マウスの胚の時点を特定することを忘れないでください。仔犬が生まれたら、形質導入された細胞を単離し、シングルセルRNAシーケンシングなどの最新の遺伝子プロファイリング技術を使用して広範囲にプロファイリングすることができます。
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このプロトコルは、超音波ガイド下の胚生体内レンチウイルス注射を用いた、CRISPR/Cas9の迅速かつ直接的なin vivoスクリーニング方法論を記述しています。これにより、研究者は免疫能のあるマウスの皮膚と口腔における複数の遺伝子の機能を評価することができます。
In vivo CRISPR/Cas9 screening enables rapid, multiplexed functional interrogation of gene roles in disease-relevant mouse tissues, accelerating target validation and mechanistic de-risking in oncology discovery. This approach reduces the time and cost barriers of traditional GEMMs, supporting earlier, data-driven portfolio triage and prioritization. Its adaptability across tissues and gene perturbation types positions it as a scalable platform for preclinical model innovation.
This in vivo CRISPR screening method bridges early discovery and preclinical model development, enabling direct functional genomics in relevant tissues before lead identification.