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방법 논문

CRISPR-Cas9-기반 게놈 엔지니어링 선택한 Proviral 통합 사이트와 에이즈-1 감염에 대 한 Jurkat 기자 모델을 생성 하

9.1K 조회수

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DOI:

10.3791/58572

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2018년 11월 14일

* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

우리는 선택 된 게놈 사이트에 proviral 통합 정리 에이즈-1 감염에 대 한 새로운 체 외 모델의 생성에 대 한 게놈 엔지니어링 워크플로우를 제시. 에이즈-파생 된 기자 들의 CRISPR Cas9 중재, 사이트별 게놈 조작에 의해 촉진 된다. 단일 셀 클론 세대, 심사, 그리고 올바른 대상 확인에 대 한 자세한 프로토콜 제공 됩니다.

초록

인간 면역 결핍 바이러스 (HIV)는 재발 사이트 및 게놈 핫스팟 호스트 세포 게놈으로 비 무작위로 proviral DNA를 통합합니다. 여기 우리가 선택한 게놈 통합 사이트 CRISPR-Cas9-기반 게놈 엔지니어링 기술을 사용 하 여 HIV 감염에 대 한 소설 체 외 모델의 생성에 대 한 자세한 프로토콜 제시. 이 방법으로 선택의 기자 시퀀스 수 있습니다 통합할 수는 타겟, 선택한 genomic 소재 시, 임상 관련 통합 사이트를 반영.

프로토콜, HIV 파생 기자의 디자인과 대상 사이트 및 gRNA 순서의 선택 설명 합니다. 상 동 팔 대상 벡터 생성 이며 Jurkat T 세포로 페. 기자 시퀀스 선택 된 게놈 사이트에 대상 사이트에 Cas9 중재 이중 가닥 브레이크에 의해 촉진 된 동종 재결합 대상 이다. 단일 셀 클론 생성 되며 cytometry 및 PCR에 의해 이벤트 대상에 대 한 상영. 선택 된 클론 확장 다음, 그리고 PCR, 시퀀싱, 그리고 남부 blotting에 의해 확인 된다 정확한 타겟팅. CRISPR Cas9 중재 하는 유전자 공학의 잠재적인 대상에서 이벤트는 분석 했다.

이 프로토콜, 소설 세포 배양 시스템을 사용 하 여 임상 관련 통합 사이트에서 그 모델 HIV 감염을 생성할 수 있습니다. 단일 세포 클론의 생성 및 올바른 기자 시퀀스 통합의 확인은 시간이 걸리는, 결과 클론 라인 proviral 통합 사이트 선택 기능 분석에 강력한 도구입니다.

서론

감염 시 호스트 게놈으로 통합 proviral DNA의 인간 면역 결핍 바이러스 (HIV)의 수명 주기에서 중요 한 단계입니다. 통합에 따라 HIV 메모리 CD4 + T 세포 같은 긴 CD4 + T 세포 부분 집합에서 대기 시간을 설정 하 여 유지 합니다. 에이즈 통합 비 무작위1,2나타납니다. Recurrently 통합 proviral dna 게놈 핫스팟의 숫자 심하게만 성으로 감염 된 개인2,,34 통합 사이트의 시퀀싱을 통해 여러 연구에서 발견 되었습니다. 5,6,,78. 흥미롭게도, 이러한 통합 사이트의 일부에 같은 로커 스 재발 사이트에서 통합 클론 확장1미칠 긍정적으로 생각을 이끌어 감염 된 세포의 큰 분수에서 발견 되었다....

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프로토콜

1. 게놈 엔지니어링 및 벡터 (tv) 디자인을 타겟팅에 대 한 전략을 타겟팅

참고: 유전자 공학의 첫 번째 단계는 선택 및 필요한 도구 CRISPR Cas9 중재 하는 대상에 대 한 포함 됩니다. 게놈 통합 사이트 로커 스의 선택, 타겟팅, 셀 형식의 선택 그리고 디자인의 통합에 대 한 HIV 파생 기자가이 단계를 선행 한다. 이 프로토콜은 Jurkat 대상 세포로 HIV-LTR_tdTomato_BGH-PA 최소한의 취재의 대상으로 설명 합니다. CRISPR-Cas9-기반 타겟팅, 세대, 심사 및 검증을 위한 클론 선의 워크플로의 순서도 그림 1에 묘사 된다. 설명된 대상 전략 S. pyogenes Cas9를 사용 하 여 선택한 통합 사이트에서 gRNA 감독 dsDNA 나누기 생성 하 (SpCas9). 기자 제공 하는 비 오는지 대상 벡터 (tv) 소위 5'과 3' 상 동 팔 (HA)11에 의해 형벌 기자 시퀀스를 포함 하 여 동종 재결합을 통해 선택한 genomic 소재 시에 다음 타겟입니다.

  1. 타겟된 로커 스, gRNA, 및 벡터 디자인 대상의 선택....

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결과

대표적인 실험에서 LTR, tdTomato 코딩 순서, 및17의 BACH2 유전자 intron 5 두 loci polyA 신호 시퀀스의 구성 된 최소한의 HIV-1 파생 기자를 대상으로 선택 했습니다. 대상에 대 한 loci HIV 감염 환자2,,45,6, 기본 T 세포에 다른 연구에서 발견 된 재발 통합 사이트에 근접에 따라 선정 됐다 7,8 과 팸 모티브 NGG 더블-스트랜드 나누기의 Cas9 중재 유도에 필요한 존재. 대상 벡터 생성 되었고 설명된 프로토콜에 따라 페. T.......

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토론

여기, 우리가 선택한 proviral 통합 사이트 CRISPR-Cas9-기반 게놈 엔지니어링 적용 HIV 1 파생 Jurkat 기자 모델을 생성 하는 프로토콜을 설명 합니다.

프로토콜의 몇 가지 포인트는 계획 단계에서 주의 필요합니다. 첫째, 타겟이 될 장소 선택 해야 신중 하 게, 일부 loci 대상에 다른 사람 보다 쉽게 될 수 있습니다 (예:, 지역 및 대상의 염색 질 상태에 따라 자체 순서). 반복 시퀀스 대상 벡터에 복제 어렵다 고 게놈 내에서 고유 자주 없습니다. 억압 적인 chromatin의 영역은 더 CRISPR-Cas9 시스템19,20대상입니다.

둘째, gRNA의 CRISPR Cas9 중재 하는 대상에 대 한 결정적 이다. 대표적인 통합 사이트와 HIV 감염에 대 한 모델을 생성 하기 위해 하나.......

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공개 사항

저자는 공개 없다.

감사의 글

우리 기술 지원 Britta Weseloh와 베티 아벨 감사합니다. 우리 또한 감사 아르네 두 제 다우와 Jana Hennesen (교류 cytometry 기술 플랫폼, 하인리히 Pette Institut) 기술 지원.

....

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
pX330-U6-Chimeric_BB-cBh-hSpCas9Addgene42230벡터 SpCas9 및 gRNA pMK
GeneArt클로닝을 위한 포유류 발현 벡터
cDNA3.1InvitrogenV79020클로닝을 위한 포유류 발현 벡터
BbsINew England BiolabsR0539S제한 효소
NEBuilder Hifi DNA 어셈블리 클로닝 키트New England BiolabsE5520S타겟 벡터 생성에 사용되는 어셈블리 클로닝 키트
TaqPlus Precision PCR SystemAgilent Technologies600210DNA 중합효소(교정 활성) 상동성 암의 증폭(1.2.2.2단계), 통합 부위 및 리포터 염기서열 검증(3.3.3 및 3.3.5단계), 서던 블롯에 대한 게놈 프로브 생성(3.4.1.5단계) 및 off-target 이벤트 분석에 사용됩니다. (단계 3.5.4)
96웰 조직 배양 플레이트(둥근 바닥)TPP92097희석 도금용 조직 배양 플레이트
Phusion High-Fidelity DNA 중합효소New England BiolabsM0530 LDNA 중합효소, 표적 이벤트 검출(2.4.2단계) 및 서던 블롯에 대한 리포터 특이적 프로브 생성에 사용(3.4.1.4단계)
디메틸 설폭사이드(DMSO)Sigma-AldrichD9170디메틸 설폭시드 PCR 첨가제
염화마그네슘(MgCl2) 용액New England BiolabsB9021SPCR로서의 MgCl2 용액
첨가제 데옥시뉴클레오티드(dNTP) 용액 혼합물New England BiolabsN0447SdNTP 혼합물과 PCR 반응에 대한 각 nt당 10mM
5PRIME HotMasterMix5PRIME2200400즉시 사용 가능한 PCR 혼합물(단계 3.2.11)
QIAamp DNA 혈액 미니 키트Qiagen51106DNA 분리 및 정제 키트
QIAquick PCR 정제 키트Qiagen28106PCR 정제 키트
RPMI 1640(글루타민 제외) LonzaBE12-167F세포 배양 배지
태아 혈청 남아프리카 공화국 ChargePAN BiotechP123002배양 배지 보충제
L-글루타민BiochromK 0282세포 배양 배지 보충제
페니실린/스트렙토마이신 10.000 U/mL/ 10.000 &마이크로; g/mLBiochromA 2212세포 배양 배지 보충제
Gibco Opti-MEM 저감 혈청 배지Thermo Fisher Scientific31985062세포 배양 배지 transfection에 최적화된 저혈청 농도
TransIT-JurkatMirus BioMIR2125transfection 시약
phorbol 12-myristate 13-acetateSigma-AldrichP8139-1MG세포 배양 시약
IonomycinSigma-AldrichI0634-1MG세포 배양 시약
주사기 구동 필터 장치, PES 멤브레인, 0,22 &마이크로; m 멸균 여과용MillexSLGP033RB
Heracell 150i 인큐베이터Thermo Fisher Scientific51026280 조직 배양 인큐베이터
Amershan Hybond-N+GE HealthcareRPN1520BDNA 및 RNA 블로팅용 양전하를 띤 나일론 멤브레인
Stratalinker 1800 Stratagene400072UV crosslinker
High Prime무작위올리고뉴클레오티드를 프라이머로 사용하여 방사성 dCTP로 DNA를 라벨링하기 위한11585592001
, illustra ProbeQuant G-50 마이크로 컬럼GE Healthcare28-9034-08라벨링된 DNA 정제를 위한 크로마토그래피 스핀 컬럼
, 세포 필터 장치Roche 키트

참고문헌

  1. Hughes, S. H., Coffin, J. M. What Integration Sites Tell Us about HIV Persistence. Cell Host and Microbe. 19 (5), 588-598 (2016).
  2. Marini, B., Kertesz-Farkas, A., et al. Nuclear architecture dictates HIV-1 integration site selection. Nature. 521 (7551), 227-231 ....

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