TALEN 매개 유전자 편집을 통해 인간 iPSC에서 고효율 전이유전자 추가가 가능합니다. 이 프로토콜은 TALEN 및 donor vector 전달을 위해 iPSC를 준비하고, iPSC를 transfection하고, iPSC 클론을 선택 및 분리하여 GFP 유전자의 표적 통합을 달성하여 리포터 라인을 생성하는 절차를 설명합니다.
방법 논문
TALEN 매개 유전자 편집을 통해 인간 iPSC에서 고효율 전이유전자 추가가 가능합니다. 이 프로토콜은 TALEN 및 donor vector 전달을 위해 iPSC를 준비하고, iPSC를 transfection하고, iPSC 클론을 선택 및 분리하여 GFP 유전자의 표적 통합을 달성하여 리포터 라인을 생성하는 절차를 설명합니다.
targeted transgene addition은 바이러스 벡터 매개 무작위 통합으로 인한 유전자 침묵 및 삽입 돌연변이 유발을 우회하면서 지속적인 유전자 발현을 제공할 수 있습니다. 이 프로토콜은 검증된 오픈 소스 TALEN과 유전자 트랩과 같은 공여체를 활용하여 이식유전자를 세이프 하버 유전자 자리로 전달하는 것을 기반으로 인간 iPSC에서 보편적이고 효율적인 이식유전자 표적 추가 플랫폼을 설명합니다. 중요한 것은 효과적인 유전자 편집이 유전자 편집 벡터의 전달 효율성에 의해 속도가 제한된다는 것입니다. 따라서 이 프로토콜은 먼저 높은 핵 전달 효율을 달성하기 위해 transfection을 위한 iPSC를 준비하는 데 중점을 둡니다. 부드러운 세포 해리 시약을 사용하여 iPSC를 단일 세포로 해리하고 최적화된 프로그램을 사용하여 transfection하면 >50%의 세포가 큰 유전자 편집 벡터를 흡수하도록 유도할 수 있습니다. AAVS1 자리는 활성 유전자(PPP1R12C)의 인트론에 위치하기 때문에 스플라이싱 수용체(SA) 연계 퓨로마이신 저항성 유전자(PAC)를 사용하여 무작위 통합 전용 및 transfection되지 않은 세포를 제외하고 표적 iPSC를 선택했습니다. 이 전략은 표적 클론을 얻을 가능성을 크게 증가시키며 다른 활성 유전자 표적화 실험에도 사용할 수 있습니다. 특정 iPSC 라인에 맞게 조정된 용량에서 퓨로마이신을 선별한 지 2주 후, 클론은 크고 분리된 콜로니를 더 작은 조각으로 수동 해부하여 추가 확장 및 유전적 및 기능적 스크리닝을 위해 더 작은 웰에서 새로운 배지로 옮겨 선별할 준비가 됩니다. 이 프로토콜을 따라서 생체 내 및 체외 이미징 및 세포 분리에 유용한 여러 GFP 리포터 iPSC 라인을 쉽게 얻을 수 있습니다.
배아 줄기 세포와 유사한 유도 만능 줄기 세포로 (iPSCs)를 인간의 체세포를 재 프로그램 할 수있는 기능이 처음 다카하시 등에 의해 발견되었다. 2007 1. 레트로 바이러스는 네 개의 전사 인자를 발현하는 형질 도입 인간 피부 섬유 아세포 (소위 불리는 야마나카는 OCT3 요인 / 4, SOX2, C-Myc와, 그리고 Klf4)는 형태, 증식, 유전자 발현 및 후생 유전 학적 상태에 따라 인간 배아 줄기 세포 (인간 배아 줄기)에 매우 유사한 것으로 나타났다; 결정적 iPSCs 또한 모든 세 배엽 (1)의 세포로 분화 할 수있다. iPSCs의 증식 잠재력과 차별화 용량은 그들에게 매우 매력적인 도구를 만드는; 특정 질병을 앓고있는 환자로부터 세포를 재 프로그래밍함으로써 iPSCs 체외 질병 모델 시스템과 같은 잠재적 치료제로서 모두 사용될 수있다.
후자의 목적을 위해, 몇 가지 문제 iPSCs의 잠재력하기 전에 해결해야임상 환경에서 실현 될 수있다; 시험 관내 배양 된 인간 배아 줄기 및 iPSCs, 리 프로그래밍 및 세포 유지하는 동안 이종 유도체의 사용의 발암 가능성, 및 생체 내에서 이식 된 세포를 추적 할 필요성은 Hentze 외 의해 검토 다 능성 줄기 세포의 임상 적용 (모든 중요한 장애물이다. 2). 분화 된 세포를 이식 후 추적의 필요성에 이상적인 솔루션에 관계없이 응용 프로그램의 침묵과 잡색 레지스트 시각적으로 검출 마커를 포함한다. 외래 DNA가 안전한 항구 궤적에 도입 될 때 통합 된 유전자의 강력하고 지속적인 표현은 가장 쉽게 달성 할 수있다; 즉, 통합 벡터의 충분한 전사를 활성화 이웃 게놈 부위에서 유전자 발현의 3 교란을 완화하는 동시에. 아주 잘 그것의 발견 이후 특징으로 한 그러한 사이트는 아데노 관련 바이러스 integr입니다단백질 인산 가수 분해 효소 (1) 규제 서브 유닛 12C (PPP1R12C) 유전자의 첫 번째 인트론에 ATION 사이트 1 (AAVS1). 이 궤적 유지 및 연장 시간을 통해 통합 된 유전자의 강력한 표현 문화의 체외 분화 3뿐만 아니라, 전사 섭 4에서 유전자를 둘러싼 보호하기 위해 허용 할뿐만 아니라 보였다; 두 기능으로 인해 AAVS1 사이트 (5)의 측면에 내인성 염색질 절연체 요소의 존재에 의한 것으로 생각된다.
방금 지난 10 년간 게놈 엔지니어링 툴의 발전은 크게 임의의 세포 유형의 유전 조작이 달성 될 수있는 용이성 및 효율성을 촉진 하였다. 초기의 성공적인 실험는 ESC -6,7- 타겟팅 유전자를 달성하기 위해 도입 된 도너 내인성 상동 재조합 (HR)의 상당히 낮은 수준에 의존하지만, 예컨대 징크 핑거 뉴 클레아 제 (ZFNs), 유의 사항과 부위 - 특이 적 뉴 클레아 제의 사용ficantly 같은 실험 8,9의 효율성을 크게 증가 이중 가닥 DNA 휴식의 생성을 통해 상동 재조합을 유도한다. 모두 전사 활성제와 같은 이펙터 식물 병원성 크 산토 모나스 장군의 (이야기)와 원핵 클러스터 정기적으로 interspaced 짧은 회문 반복 (CRISPR) 효율적인 사이트 별 디자이너 클레아 제에 / Cas9 시스템의 용도 변경은 만능 줄기 세포에서 표적 유전자를했다 접근 실행 가능한 방법론 10-13.
최근의 논문은 이야기 클레아 제 (TALENs) (14)를 사용하여 인간 iPSCs의 AAVS1 안전 항구의 궤적에 녹색 형광 기자 카세트의 안정적 통합을위한 효율적인 방법을 설명했다. 이러한 목표 iPSCs는의 유용성에 대한 강력한 증거를 제공, 심지어 심근 경색 (MI)의 마우스 모델로 심근 세포 이식에 관한 분화 후 자신의 형광을 유지안정적으로 형광 만능 줄기 세포 (14). 타겟팅 콜로니를 수득하기 위해, 유전자 트랩 방법 플라이 싱 - 억 셉터 (SA)는, 2A 자체 절단 단백질 서열은 내인성 PPP1R12C 프로모터의 제어 하에서 퓨로 마이신 N- 아세틸 전이 효소 (PAC) 유전자를 배치 상기 사용 하였다; 따라서, AAVS1 유전자좌 DNA 공여체를 도입 한 경우에만 iPSCs는 퓨로 마이신 내성에 기초하여 선택 가능하게 이들을 렌더링 PAC 표현; (그림 1, 15). 이 프로토콜에 기반 iPSCs를 AAVS1-GFP iPSCs가 TALENs와 iPSCs를 형질 감염의 과정과 AAVS1 안전 항구의 궤적에 4.2kb DNA 단편을 통합 할 수있는 9.8 킬로바이트 기증자를 포함, 최근 종이 (14)에보고 생성 선택하는 절차의 자세한 사항 퓨로 마이신 저항 및 클론 확장을위한 따기 식민지. 본원에 설명 된 기술들은 많은 유전체 공학 실험에 적용 할 수있다.
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1. 지하실 막 매트릭스의 준비 및 plasticware에의 코팅
E8 매체의 제조 2
iPSCs 3. 해동
4. 유지 보수 및 iPSCs의 일상과 Passaging
Tansfection에 대한 MEFs에와 iPSCs 5. 준비
6. 부드러운 세포 해리 시약 처리차 형질은 iPSCs의 일렉트로 시스템을 사용하여
표적으로 iPSCs 7. 퓨로 마이신 선택
8. 식민지 따기 및 대상 iPSCs의 확장
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프로토콜의 시각화는 iPSCs가 NutriStem에 대한 하나 E8 녹색 또는 청색에 의해 강조 다른 배지에서 배양있는 기간으로, 그림 2에서 제공됩니다. 그것은 단지 고품질 iPSCs를 형질 것이 중요하다; 일상적인 유지 보수 전반에 걸쳐 배양 접시를 검토하고 IPSC 문화는 조약돌 모양의 형태를 베어링 주로 별개의 식민지 (그림 3A)가 들어 있는지 확인; 분화 세포는 배양의 10 % 이상을 점유 안된다. iPSCs의 Transfectability 인해 작은 크기로 전형적으로 달성 가능한 최대의 효율을 나타낸다 PMAX-GFP로 형질 감염 작은 PMAX-GFP 벡터 (도 4A-B)를 사용하여 평가 및 최적화된다. 예를 들어, 우리는 PMAX-GFP (도 4b)로 68.6 %의 형질 전환 효율을 달성 하였다. AAVS1 안전한 항구를 대상으로 지정하려면, iPSCs는 부드러운 단일 셀 해리 시약을 사용하여...
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(1) 효율적으로 형질 전환에 의해 iPSCs에 TALEN 및 기증자 플라스미드를 전달; AAVS1 안전 항구의 성공적인 세대를위한 가장 중요한 단계는 인간의 iPSCs가되는 대상 (2) 형질 전환 후 형질 전환 및 도금 밀도 전에 단일 세포로 iPSCs의 분리를 최적화; (3) 투여 량 및 IPSC 라인의 성장에 기초한 약물 - 선택 시간을 최적화; (4)주의 깊게 해부 및 대상 식민지를 따기와 / 웰 새 접시에 전송. Hockemeyer의 용지 (10)에 사용 된 유사한 방법에 비해,이 프로토콜에서 사용 iPSCs의 수를 줄이는 데 도움이 오픈 소스 AAVS1-TALENs 쌍 상이한 IPSC 해리 시약과, TALENs 및 도너 벡터를 제공하는 다른 형질 전환 장치를 사용 실험 높은 형질 전환을 달성하고 효율성을 대상으로한다.
인간 iPSCs에서 고효율 유전자 편집을 달성하기 위해, 제 EDI 유전자의 전달을 최적화하기 위해 필수적급성 세포 사멸에게 전달...
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저자는 그들이 더 경쟁 금융 이익이 없다는 것을 선언합니다.
이 연구는 국립 관절염, 근골격계 및 피부 질환 연구소(National Institute of Arthritis, Musculoskeletal, and Skin Diseases)의 NIH Common Fund and Intramural Research Program의 지원을 받았습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
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| DMEM/F-12 | Life Technologies | 11320-033 | Store at 4 °C. |
| Costar 6 Well Clear TC 처리 다중 웰 플레이트 | Corning | 3506 | |
| Essential 8 Medium | Life Technologies | A1517001 | 기저 매체를 4 °C에 저장하고 보충제를 -20 °C에 저장합니다. |
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| 염화나트륨 | 시그마 | S5886-500G | |
| 울트라퓨어 0.5 M EDTA, pH 8.0 | Life Technologies | 15575-020 | |
| DPBS, 칼슘 없음, 마그네슘 없음 | Life Technologies | 14190-250 | |
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| DMEM, 고포도당, 피루브산 | Life Technologies | 11995-040 | 4 °C에 저장. |
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| NutriStem XF/FF 배양 배지 | 줄기 | 01-0005 | -20에서 보관 °C. 4에서 하룻밤 해동 ° C |
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