October 5th, 2016
이 프로토콜은 농장 동물 접합자에서 세포질 미세주입을 수행하는 방법을 보여줍니다. 이 기술은 녹아웃 동물을 생성하기 위한 게놈 편집 도구와 같은 단일 세포 배아에 모든 솔루션을 전달하는 데 사용할 수 있습니다.
이 절차의 전반적인 목표는 레이저의 도움으로 뭉툭한 끝 바늘을 사용하여 가축 접합자의 세포질에 용액을 효과적으로 전달하는 것입니다. 이 방법은 CRISPR Cas9 시스템과 같은 게놈 편집 도구와 연결되어 있기 때문에 매우 간단하고 신뢰할 수 있는 방식으로 유전자 기능 및 형질전환 동물을 연구할 수 있는 새로운 암소를 만들 수 있기 때문에 연구 및 동물 형질전환 분야에서 사용됩니다. 이 기술의 주요 장점은 대형 동물의 접합자의 세포질에 모든 용액을 전달하는 데 사용할 수 있다는 것입니다.
편리한 사람의 주입 효율로 동물의 간 로모틸 속도를 최소화합니다. 먼저, 붕규산 유리 모세관을 마이크로피펫 풀러에 넣고 제자리에 고정하여 주입 마이크로피펫을 준비합니다. 적절한 프로그램을 사용하여 모세관을 당겨 긴 테이퍼가 있는 얇은 팁이 되도록 합니다.
그런 다음 장치에서 당겨진 피펫을 조심스럽게 제거하고 수평 위치의 마이크로 단조에 놓습니다. 당겨진 피펫과 microforge 히터 필라멘트에 유리 구슬과 함께 초점을 맞춥니다. 접안렌즈 레티클을 사용하여 원하는 두께를 측정하고 히터 필라멘트가 목표 내경인 5마이크로미터에 도달할 때까지 피펫을 수평으로 움직입니다.
열을 약 45%로 조정하고 피펫을 부드럽게 내려 필라멘트에 닿도록 합니다. 그런 다음 히터를 잠시 활성화하십시오. 이렇게 하면 피펫이 약간 녹아 필라멘트에 부착되고 냉각 시 피펫이 접점에서 파손되어 직선 절단이 생성됩니다.
이 단계에서는 적절한 온도를 설정하는 것이 중요합니다. 온도가 너무 높으면 피펫이 구부러지고 온도가 너무 낮으면 피펫을 절단하기에 충분하지 않습니다. 다음으로, 히터 필라멘트에서 팁을 약 30마이크로미터 떨어진 곳에 두어 피펫 팁 근처에 약 10도 각도를 만듭니다.
온도를 60%로 설정하고 히터를 활성화하여 피펫이 필라멘트 위에서 원하는 각도로 구부러지도록 합니다. 여기에 표시된 설정을 사용하여 유리 모세관을 당기면 길고 균일한 테이퍼와 평행한 벽이 있는 얇은 팁을 가진 마이크로 피펫이 만들어집니다. 풀러 장치에서 당겨진 피펫을 조심스럽게 제거하고 수평 위치의 마이크로포지 홀더에 놓습니다.
접안렌즈 레티클을 사용하여 피펫 직경을 측정하고 필라멘트 위의 직경이 180마이크로미터에 도달할 때까지 피펫을 움직입니다. 다이아몬드 펜으로 유리 모세관을 표시한 다음 당겨진 팁을 부드럽게 눌러 유리를 깨뜨립니다. 이렇게 하면 직선 절단이 됩니다.
그런 다음 팁이 필라멘트에 가깝게 피펫을 수직 위치로 이동합니다. 마이크로포지의 온도를 60%로 설정하고 내경이 목표 크기에 도달할 때까지 표준 기술을 사용하여 피펫 끝을 내화 연마합니다. 피펫의 내경을 측정하려면 40 마이크로미터가 되어야 합니다.
이전과 동일한 절차를 사용하여 팁을 30도 각도로 구부립니다. 고정 피펫을 왼쪽 마이크로 조작기 홀더에 삽입하고 주입 피펫을 오른쪽 마이크로 조작 홀더에 삽입합니다. 그런 다음 주입 피펫에 오일을 채웁니다.
micro-manipulator 컨트롤을 사용하여 피펫을 현미경 시야의 중앙으로 가져옵니다. 4X 배율을 사용하여 마이크로 피펫 팁이 접시 바닥과 평행이 되도록 올바른 각도에 있는지 확인합니다. 50% FBS가 보충된 섭씨 37도의 SOF-HEPES 용액을 100mm 페트리 접시의 뚜껑 중앙에 20마이크로리터 방울 떨어뜨립니다.
그런 다음 주입할 용액의 1-2마이크로리터 방울을 주입 방울 가까이에 놓습니다. 다음으로, 약 10ml의 미네랄 오일로 방울과 주입 플레이트를 덮습니다. 플레이트를 현미경 스테이지에 놓고 마이크로 디스펜서를 사용하여 주입 방울의 위쪽에 약 20-30개의 접합자를 로드합니다.
4X 대물렌즈를 사용하여 마이크로인젝터에 음압을 가하여 주입 피펫에 주입할 용액을 로드합니다. 2-3개의 접합자를 주입할 수 있는 충분한 양의 용액을 로드한 다음 주입 드롭으로 이동합니다. 주입 방울 내에서 고정 피펫을 움직여 팁이 접합자에 가까워지도록 합니다.
홀딩 마이크로 인젝터로 음압을 가하여 접합자가 홀딩 피펫에 고정되도록 합니다. 접합자가 고정되면 20X 대물렌즈로 변경합니다. 주사 부위의 접합자를 부드럽게 만져 주사 피펫이 배아의 중간 평면에 위치하는지 확인합니다.
바늘이 중간 평면에 있지 않으면 바늘은 구멍을 뚫는 대신 배아를 회전시키는 경향이 있습니다. 다음으로, 소프트웨어를 사용하여 구멍이 만들어질 투명대에 레이저를 수직으로 배치합니다. 올바르게 배치되면 레이저 제어 창을 사용하여 FIRE 버튼을 클릭합니다.
구멍의 크기가 원형질막을 손상시키지 않고 바늘이 통과할 수 있도록 투명대에 구멍을 만들 수 있을 만큼 충분히 큰지 확인하십시오. 투명대(zona pellucida)의 구멍에 주사 바늘을 통과시키고 원형질막(plasma membrane)에 접촉합니다. 바늘이 배아 안으로 3/4 정도 들어갈 때까지 피펫을 계속 앞으로 밉니다.
용액 오일 계면에서 반월판의 위치를 관찰하십시오. 이것은 주입량을 일관되게 제어하는 데 사용됩니다. 주입 피펫에 음압을 가하여 원형질막과 세포질을 주입 바늘로 흡인합니다.
바늘 내 세포질의 움직임이 가속화되거나 주사 용액과 혼합된 세포질 함량이 보일 때까지 계속합니다. 이는 원형질막의 파손을 나타냅니다. 용액 오일 계면의 반월판이 시작점을 지나 하나의 접합자 직경에 해당할 때까지 양압을 가하여 세포질 함량을 다시 주입한 다음 용액을 접합자의 세포질에 다시 주입합니다.
그런 다음 4X 대물렌즈로 변경하고 주입된 배아를 주입 방울의 아래쪽으로 이동합니다. 홀딩 마이크로 인젝터에 양압을 가하여 배아를 방출합니다. 마이크로 디스펜서를 사용하여 주입된 배아를 수집합니다.
주입된 배아를 SOF-HEPES 3방울로 이동하여 세척하고 동봉된 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 배양합니다. 용액의 성공적인 전달은 형광 이미지에서 볼 수 있으며, 여기서 dexion red는 주입 부위 및 주입 효율성 및 정확성을 추적하는 데 사용됩니다. 여기서 염료는 세포질에 균일하게 분포되어 있으며, 이는 이 기술을 사용할 때 일반적입니다.
이 프로토콜은 소 및 양 접합자에서 최소 용해 속도를 갖습니다. 주입된 배아 중 극소수는 미세 주입의 결과로 소나 양에서 용해되었습니다. 또한, 소 배아와 양 배아 모두에 대해 대조군과 주입군에서 배반포 발병률에는 통계적으로 유의미한 차이가 없습니다.
일단 숙달되면, 이 기술은 분당 두 개의 배아의 비율로 수행될 수 있습니다. 편리한 사람 주입 효율로 동물 배반포 속도를 최소화합니다. 이 비디오를 시청한 후에는 가축 접합자에서 레이저 보조 세포질 내 미세 주입을 수행하는 방법을 이해해야 합니다.
또한 효율적인 전달을 위해 원형질막의 파열을 보장하기 위해 양압 및 음압 흡입 압력을 사용하는 방법도 설명합니다.
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이 프로토콜은 농장 동물 시고트에 세포질 미세 주입 기술을 시연하여, 게놈 편집 도구를 포함한 다양한 용액을 1세포 배아로 전달하는 것을 가능하게 합니다.
Laser-assisted cytoplasmic microinjection enables precise delivery of genome editing tools into livestock zygotes, supporting target validation in large animal models. This technique addresses a key bottleneck in transgenesis by improving injection efficiency and reducing embryo lysis, thereby enhancing predictive confidence in preclinical target de-risking. It provides a scalable method for generating genetically modified livestock to study gene function and therapeutic mechanisms.
This method integrates into the discovery continuum from target hypothesis testing through lead identification to preclinical validation in livestock models.