Name: 광 반응성 고분자 나노 캐리어로부터의 siRNA 방출의 시공간 조절을 통한 유전자 침묵 예측 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-07-21T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 53 s
Description: 배우세요 광반응성 고분자 나노캐리어를 이용한 siRNA 방출의 시공간 조절 및 운동학적 모델링을 통한 유전자 침묵 예측 방법. 이 기술은 약물 발견과 재생의학 연구에 활용됩니다.

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저자들은 보조금 번호 P20GM103541 및 부여 번호 P20GM10344615로 기관 개발 상 (IDeA)을 통한 재정 지원을 위해 국립 보건원 (NIH)의 국립 종합 의학 연구소에 감사를드립니다. 여기에있는 진술은 NIH의 견해를 반영하지 않습니다. 우리는 또한 첨단 기술 생명 과학 센터 (Bioscience CAT) 상 (12A00448)을 통해 재정 지원을 위해 델라웨어 생명 공학 연구소 (DBI)와 델라웨어 경제 개발 사무소 (DEDO)를 인정합니다.

1. siRNA 나노 캐리어의 제형 <ol><li> pH 6.0에서 20mM 4- (2- 하이드 록시 에틸) 피페 라진 -1- 에탄 설 폰산 (HEPES) 버퍼로 희석 된 동일한 부피의 siRNA 및 mPEG- b -P (APNBMA)의 개별 용액을 준비한다. <ol><li> 20 MM HEPES 솔루션에 32 μg / ML의 농도 siRNA를 추가합니다. 참고 : siRNA는 비 표적화 된 보편적 음성 대조군 시퀀스였다. 그러나, siRNA는 관심있는 모든 유전자를 표적으로하도록 설계 될 수 있습니다. </li><li> 20 mM HEPES 용액에 mPEG- b -P (APNBMA) 중합체를 용해시킨다. N / P 비 (N, mPEG- b -P (APNBMA)의 아민 기, P, siRNA상의 인산기)가되도록 220 μg / mL 용액을 만들기 위해 적절한 양의 mPEG- b -P (APNBMA) 4입니다. 참고 : mPEG- b -P (APNBMA) 고분자의 합성 프로토콜은 다른 곳에서보고됩니다 30 . </li></ol></li><li> mPEG- b -P (APNBMA) 용액을 같은 부피e를 siRNA 용액에 넣고 vortex machine으로 부드럽게 섞는다. 폴리머 첨가 후 30 초 동안 계속해서 볼 텍싱하십시오. 어두운 온도에서 30 분간 상온에서 시료를 품는다. </li></ol> 2. 겔 전기 영동을 이용한 siRNA 방출 측정 <ol><li> 단계 1.1-1.2에 따라 나노 캐리어를 포 뮬레이션하고 원하는 샘플 수를 수용하도록 부피를 측정하십시오. </li><li> 나노 캐리어를 sodium dodecyl sulfate (SDS)와 섞는다. <ol><li> 물에서 SDS의 1 MG / ML 솔루션을 준비합니다. S / P 비 (S, SDS상의 황산염 그룹, P, siRNA의 인산염 그룹)가 15 인 솔루션을 생산하는 데 필요한 SDS 솔루션의 양을 나누십시오. 참고 : 폴리 플렉스 용액에 1 μg의 siRNA가 포함되어있는 경우 13 μg의 SDS를 추가해야 S / P 비율이 15가됩니다. </li><li> 소용돌이 기계에서 부드럽게 혼합하면서 각 나노 캐리어 용액에 SDS 용액을 적가한다. SDS 첨가 후 30 초 동안 계속해서 볼 텍싱하십시오. </li><li&gt; 시료를 3,000 xg에서 5 초간 원심 분리하십시오. 어두운 온도에서 30 분간 상온에서 시료를 품는다. </li></ol></li><li> 365 nm 필터를 사용하여 200 W / m의 강도로 UV 레이저를 보정하고 설정하십시오. 빛의 세기는 샘플 용액의 바닥이 고정되는 위치에서 측정해야합니다. </li><li> 고무 개스킷으로 분리 된 유리 슬라이드로 구성된 유리 챔버에 나노 캐리어 / SDS 용액을로드하십시오. <ol><li> 사전 세척 유리는 물에서 7 : 3 (v / v) 에탄올 / 물 용액으로 미끄러 져 완전히 건조됩니다. 고무 가스켓에 구멍 (~ 2 x 3cm 직사각형)을 자릅니다. 유리 슬라이드 위에 고무 가스켓을 놓습니다. </li><li> 고무 가스켓의 구멍 안쪽 유리 슬라이드에 나노 캐리어 / SDS 솔루션을 피펫. 고무 가스켓과의 접촉을 피하면서 과량의 용액 (잉여의 20 μL)을 유리 슬라이드 위에 올려 놓습니다. 참고 : 일부 액체는 후속 단계에서 없어집니다. </li><li> 두 번째 유리 놓기슬라이드 개스킷 상단에서 미끄러 져 움직입니다. 기포 발생을 방지하려면 슬라이드의 한쪽 끝을 먼저 내린 다음 다른 끝을 천천히 내리십시오. </li><li> 바인더 클립을 유리 챔버의 양쪽에 부착하여 닫습니다. </li></ol></li><li> 200 W / m의 강도에서 365 nm 필터를 사용하는 UV 레이저를 사용하여 원하는 시간 ( 예 : 0-60 분) 샘플을 조사하십시오. 바인더 클립을 제거하고 챔버를 엽니 다. </li><li> 25μL의 조사 된 나노 캐리어 / SDS 샘플을 마이크로 원심 분리기 튜브에 피펫 팅한다. 어두운 방에 30 분 동안 실온에서 용액을 품는다. </li><li> 표준 프로토콜 31 에 따라 트리스 / 보레이트 / EDTA (TBE) 버퍼 솔루션 0.5 μg / ML 에티 디움 브로마이드로 사전 얼룩이 2 % 아가로 오스 겔을 준비합니다. 3 : 7 (v / v) 글리세롤 / 물로 구성된 로딩 완충액을 준비하십시오. </li><li> 각 nanocarrier / SDS 샘플 25 μL에 로딩 버퍼 솔루션 5 μL를 추가합니다. 어둠 속에서 샘플을 부화 시키십시오.실온에서 10 분. </li><li> 각 nanocarrier / SDS 샘플 30 μL 2 % 아가로 오스 젤에로드합니다. 어둠 속에서 겔을 100V에서 30 분 동안 작동시킵니다. 에 티듐 브로마이드 필터가있는 겔 이미징 시스템을 사용하여 이미지를 만듭니다. 겔 이미지 파일을 저장하고 밴드 강도 정량화를 위해 단계 2.10으로 진행하십시오. 밴드 강도가 명확하게 시각화 할 수있을 정도로 밝지 만 너무 밝지 않아서 신호가 포화되어 있는지 확인하십시오. </li><li> 공개적으로 사용 가능한 ImageJ 소프트웨어 32를 사용하여 밴드 강도를 정량화하십시오. <ol><li> ImageJ의 ROI 도구를 사용하여 각 밴드 주위에 직사각형을 그려서 각 레인의 자유 siRNA 밴드의 형광 강도를 결정합니다. 각 차선의 강도 곡선을 플롯하고 강도 곡선을 가로 지르는 수평선을 그리고 둘러싸인 영역 내부의 추적 막대를 클릭하여 곡선 아래의 영역을 통합하십시오. </li><li> cu 아래의 면적을 나누어 각 차선의 상대적 강도를 계산합니다.siRNA 양성 대조군 (mPEG- b -P (APNBMA)을 첨가하지 않고 SDS를 첨가하지 않음)의 곡선 하 면적에 의해 각각의 샘플을 측정 하였다. 각 샘플의 표준화 된 밴드 강도로서 방출 된 siRNA의 백분율을보고하십시오. </li></ol></li></ol> 3. Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS)를 이용한 siRNA 방출 측정 <ol><li> 센스 가닥의 5 &#39;말단에 단일 형광 단으로 표지 된 siRNA를 얻습니다. 참고 : siRNA는 원하는 위치에 접합 된 표지를 사용하여 미리 어닐링하여 구입할 수 있습니다. 형광체는 광 안정성이 있어야하며 mPEG- b -P (APNBMA)로 자외선 퀀칭 및 에너지 전달을 피하기 위해 450 ~ 750 nm 사이를 흡수 / 방출해야합니다. </li><li> 표지 된 siRNA를 사용하여 1.1-1.2 단계에 따라 나노 캐리어를 배합하십시오. 원하는 샘플 수를 수용하도록 볼륨 크기를 조정하십시오. </li><li> SDS에 솔루션을 품어과 2.2-2.6 단계에 따라 원하는 시간 동안 照射. </li><li> 준비FCS 샘플 챔버의 배치. <ol><li> 유리 슬라이드를 7 : 3 (v / v) 에탄올 / 물 용액으로 씻고 닦아내와 공기 흐름을 사용하여 유리를 완전히 말립니다. </li><li> 양면 접착 스페이서에서 종이 조각을 제거하여 양면 접착 스페이서를 노출 시키십시오. 유리 coverslip에 스페이서를 첨부하십시오. </li><li> 접착 스페이서에서 구멍의 중간에있는 커버 슬립에 나노 캐리어 / SDS 솔루션을 피펫. </li><li> coverslip의 위에 유리 슬라이드를 놓습니다. 유리 슬라이드를 밀어서 유리 슬라이드와 커버 슬립이 잘 부착되어 밀봉되도록하십시오. </li></ol></li><li> FCS 측정 33을 위해 공 촛점 현미경을 사용하십시오. 1.2의 개구 수를 가진 40X 물 침지 아포 크로마토 대물 렌즈를 사용하십시오. 적절한 여기 레이저 채널 (488 nm)을 사용하여 시료 당 각각 10 s의 최소 30 측정을 수집하십시오 34 . 레이저 강도와 검출기 정렬이 유지되는지 확인하십시오각 샘플에 대해 동일합니다. <ol><li> 실험 샘플 이외에, 다음을 포함하는 측정 컨트롤 : 표지 된 siRNA가없는 빈 샘플; 그리고 mPEG- b -P (APNBMA)가없는 siRNA 샘플을 가진 무료 siRNA 샘플. </li></ol></li><li> FCS 특정 소프트웨어를 사용하여 데이터를 분석하십시오. nanocarriers가 공 촛점 볼륨 29를 통과하는 시간 동안 안정적인 카운트 속도를 결정하여 각 샘플의 기본 카운트 속도를 식별합니다. <ol><li> 모든 샘플 기준선 계수 값에서 빈 샘플의 계수율을 뺍니다. 결과 값을 자유 siRNA 컨트롤로 표준화하여 유리 siRNA 35 의 백분율을 계산하십시오. </li></ol></li></ol> 진 진화를 예측하는 운동 모델링 <ol><li> 유전자 침묵을 예측하기위한 간단한 미분 방정식 세트를 사용하여 수학적 프로그래밍 언어로 스크립트 만들기 29. 참고 : 요청시 스크립트를 제공 할 수 있습니다. <ol><li> 다음과 같이 상미 분 방정식을 작성하십시오. <img alt="방정식 1" src="/files/ftp_upload/55803/55803eq1.jpg" /> (1) <img alt="등식 2" src="/files/ftp_upload/55803/55803eq2.jpg" /> (2) <img alt="등식 3" src="/files/ftp_upload/55803/55803eq3.jpg" /> (삼) 참고 : 식 1 ~ 3에 대한 용어 k mRNA , k siRNA 및 k prot 는 각각 mRNA, siRNA 및 단백질 생산 속도 상수입니다. 용어 k m, deg , k s, deg 및 k p, deg 는 각각 mRNA, siRNA 및 단백질의 분해 속도 상수입니다. 분해 속도 상수는 성분의 반감기를 기준으로 계산되며, 생산 속도 상수는 mRNA 및 단백질 정상 상태 값이 부재시f siRNA. <ol><li> 이론적으로 참고 36 또는 문헌 ( Discussion 참조)에서 설명한대로 실험 대상 유전자 (들)에 대한 mRNA와 단백질의 반감기를 결정하십시오. 또한, 세포주의 배가 시간을 결정하십시오. 이 값을 적절한 분해율 식에 입력하십시오. </li><li> 생산 속도 상수를 조정하여 siRNA가 도입되지 않은 경우 유전자 발현 수준이 100의 정규화 된 값에서 일정하게 유지되도록하십시오. 구체적으로 [siRNA]를 0으로 설정하고 [mRNA]와 [단백질]이 100 %의 초기 정규화 값의 1 % 내에서 남아있을 때까지 k mRNA , k siRNA 및 k prot 생성 속도 상수 값을 변경합니다. 시뮬레이션. </li><li> 앞서 설명한 겔 전기 영동 및 FCS 분석에서 방출 된 siRNA의 상대적 양을 추정치로 사용하여 스크립트에서 siRNA의 초기 상대적 농도를 조정합니다. 구체적으로, [siRNA]는 방출 된 siRNA의 상대적 양에 비례하며, 100의 값은 최대 양 29에 상응한다. </li></ol></li></ol></li></ol> 5. 세포 배양 및 시험관 내 siRNA 전달 <ol><li> 배양 물 NIH / 3T3 마우스 배아 섬유 아세포를 공급업자로부터의 프로토콜에 따라 배양 하였다. <ol><li> 성장 매체 (10 % 열 불 활성화 태아 소 혈청과 1 % 페니실린 - 스트렙토 마이신으로 보충 된 Dulbecco 수정 된 이글 매체 (DMEM))에서 세포를 성장. 5 % CO 2로 습한 환경에서 37 ℃에서 세포를 유지한다. </li></ol></li><li> 6 - 웰 조직 배양 접시에 세포를 씨앗 처리. <ol><li> 공급 업체의 권장 하위 배양 절차를 따르십시오. hemocytometer를 사용하여 세포를 계산합니다. 보충 성장 미디어에서 75,000 세포 / ML의 농도로 세포를 희석. </li><li> 2 mL의 세포 현탁액 (75,000 세포s / mL)을 6- 웰 플레이트의 각 웰에가 하였다. 세포가 부착하고 인큐베이터에서 24 시간 동안 복구하자. </li></ol></li><li> 인산염 완충 식염수 (PBS)로 씻고 혈청 및 항생제가없는 형질 전환 배지 1.5 mL를 각 웰에 첨가하여 형질 감염을위한 세포를 준비합니다 ( 표 참조). </li><li> 단계 1.1-1.2에 따라 siRNA nanocarriers를 공식화하십시오. 각 우물에 30 pmol의 siRNA가 들어있는 나노 캐리어 용액 25 μL를 넣으십시오. 부드럽게 미디어를 위아래로 혼합하여 혼합합니다. 3 시간 동안 인큐베이터에 세포를 놓습니다. </li><li> transfection 미디어를 제거하고 PBS로 각 우물을 씻으십시오. 보충 성장 미디어 1 ML을 추가하고 인큐베이터에 30 분 동안 회복 세포를 놓으십시오. </li><li> 광 자극으로 치료를 위해 세포를 준비하려면 보충 성장 매체를 제거하십시오. 각 우물에 1 ML의 transfection 미디어 (페놀 레드 제외)를 추가합니다. 참고 : 형질 감염 배지에 페놀 레드가 포함되어 있지 않은지 확인하십시오. </li><li>365 nm 필터를 사용하여 200 W / m의 강도로 UV 레이저를 보정하고 설정하십시오. 셀 플레이트의 바닥이 고정되는 위치에서 광도를 측정하십시오. </li><li> 37 ° C로 설정된 핫 플레이트에 세포를 놓습니다. 세포의 판 덮개를 제거하십시오. 200W m -2 의 강도에서 365nm 필터가있는 UV 레이저를 사용하여 원하는 시간 (최대 20 분) 동안 플레이트 위의 세포를 조사하십시오. </li><li> transfection 미디어를 제거하고 보충 성장 미디어 2 ML을 추가합니다. 추가 분석 ( 예 : qPCR의 경우 24 시간, Western blotting의 경우 48 시간)까지 인큐베이터에 놓습니다. <ol><li> 웨스턴 블 럿팅 37 및 qPCR과 같은 다양한 기술을 사용하여 유전자 발현의 변화를 측정하십시오. 38 GFP와 같이 보이는 신호가있는 유전자의 경우 형광 현미경 검사 29를 사용하십시오 . 참고 :이 기술은 사용의 용이성과 정확성 때문에 제안되었습니다유전자 발현을 정량화 할 때 </li></ol></li></ol> 6. 시공간적 인 방식으로 유전자 침묵 조절 <ol><li> 단계 5.1-5.7에 따라 세포를 배양하고, 종자를 만들고, 형질 감염시킨다. </li><li> 365 nm의 빛을 완전히 차단하고 반사를 최소화하는 포토 마스크를 준비하십시오. 참고 :이 경우, 빛을 차단하고 반사를 줄이기 위해 10 x 10cm 크기의 알루미늄 호일과 검은 색 건설 용지를 사용했습니다. 알루미늄 호일과 건설 용지는 함께 붙어서 하나의 유닛을 형성했습니다. <ol><li> 원하는 모양을 절단 / 펀치 / 가공하여 포토 마스크에 넣습니다. 예를 들어 날카로운 칼날과 구멍 펀치를 사용하여 포토 마스크에 직선 패턴 (~ 5cm 길이)과 원형 패턴 (~ 7mm 직경)을 각각 형성하십시오. </li></ol></li><li> 반사 방지면 ( 예 : 검은 색 c)이있는 셀을 포함하는 웰 아래에 패턴이있는 6-well 플레이트의 바닥에 포토 마스크를 붙입니다onstruction paper)를 판에 대면합니다. 접착제가 패턴의 가장자리 근처 (약 3mm 이내)에 놓이지 않도록하십시오. </li><li> 약 25 cm 간격으로 두 개의 링 스탠드를 설치하고 플랫폼이 동일한 높이가되도록 각 링 스탠드에 플랫폼을 부착하십시오. 플레이트를 플랫폼 위에 놓고 두 개의 스탠드 사이에 셀 플레이트를 매달 십시 오. 판이 평평한 지 확인하십시오. </li><li> 200 W / m 2 의 강도에서 365 nm 필터를 가진 UV 레이저를 사용하여 원하는 시간 (최대 20 분) 동안 샘플 아래에서 세포를 조사하십시오. </li><li> transfection 미디어를 제거하고 보충 성장 미디어 2 ML을 추가합니다. 적어도 24 시간 동안 회복하기위한 인큐베이터에 놓으십시오. 설명 29 형광 현미경을 사용하여 이미지 세포. </li></ol>

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저자는 경쟁적인 금전적 이해 관계가 없다고 선언합니다.

이 방법에는 몇 가지 단계가 특히 중요합니다. nanocarriers을 수립 할 때, 구성 요소 추가 및 혼합 속도의 순서는 효능 (39)에 영향을 미치는 두 가지 중요한 매개 변수입니다. 이 프로토콜은 vortexing하는 동안 음이온 성 구성 요소 인 siRNA에 양이온 성 구성 요소 인 mPEG- b -P (APNBMA)가 첨가되도록 요구합니다. 총 배합량에 따라이 혼합 공정은 3-6 초가 소요됩니다. 나노 캐리어가 제대로 형성되었는지 테스트하려면 동적 광산란과 같은 기술을 사용하여 크기 분포를 측정합니다. N / P 비가 4 인 mPEG- b -P (APNBMA) / siRNA 나노 캐리어는 ~ 140 nm의 평균 직경과 ~ 0.2 28의 다분 산성을가집니다. 또한, N / P 비는 다양한 크기 / 안정성을 갖는 폴리 플렉스를 얻기 위해 변화 될 수있다. 이 연구에서 N / P 비는 4로 선택되었는데, ...

small interfering RNAs (siRNAs)는 사실상 모든 표적 유전자 1에 대해 매우 특이적이고 강력하며 맞춤형 인 촉매 RNAi 경로를 통해 전사 후 유전자 사일런 싱을 매개한다. 이러한 유망한 특성으로 인해 전이성 흑색 종 및 혈우병을 비롯한 수많은 질병의 치료를위한 인간 임상 시험에서 siRNA 치료제가 발전 할 수있었습니다 2 , 3 . 그러나 번역을 방해하는 중요한 배달 문제가 계속 발생합니다 4 . 특히, 운반체는 안정을 유지해야하며 세포 외 분해로부터 siRNA를 보호해야하며, 또한 세포질에 유핵 적재 물을 방출해야합니다 5 . 또한, 많은 RNAi 응용 프로그램은 siRNA 치료법 7 에서 부작용을 줄이고 변형 가능하게하는 공간 및 시간 6 에서 유전자 침묵을 조절하는 향상된 방법을 필요로합니다.약 발견 8 을위한 세포 microarrays에서 재생성 비계 9 에있는 세포 반응의 조음에 배열하는 신청에있는 dvances. 이러한 과제는 siRNA 나노 캐리어에서 결합 대 방출을보다 잘 제어 할 수있는 새로운 물질 및 방법의 필요성을 강조합니다. siRNA 방출을 제어하고 시공간 조절을 향상시키는 가장 유망한 전략 중 하나는 자극 반응 물질의 사용입니다 10 . 예를 들어, 생체 물질의 다양한 변화는 핵산 변형 산화 환원 전위 나 산도 또는 자장인가, 초음파 또는 광 (11)에 대응하여 결합 친 화성을 함께 설계 하였다. 이들 시스템 중 다수가 핵산 활성에 대한 개선 된 제어를 입증하지만, 트리거로서의 광의 사용은 순간적 시간 반응, 정확한 공간 분해 및 조율 용이성으로 인해 특히 유리하다 <sup class = &quot;xref&quot;&gt; 12. 또한, 유전자 발현 조절을위한 사진 민감 기술의 잠재력은 최첨단의 유도 성 프로모터 및 광 발생 조절 시스템에 의해 입증되었다. 그러나 이러한 시스템은 내인성 유전자를 규제하기위한 제한된 용량, 면역 원성과 같은 안전성 문제, 다중 부품 조립품의 운반이 어렵다는 것을 비롯하여 수많은 어려움을 겪고 있습니다 13 , 14 , 15 . 광 반응성 siRNA 나노 캐리어는 이러한 결점을 극복하고 유전자 발현을 공간적으로 조절하는보다 간단하고 견고한 접근법을 제공하는데 이상적으로 적합합니다 16 , 17 , 18 . 불행하게도, 결과 단백질의 녹다운 반응을 정확하게 예측하는 방법은 아직 파악하기 어렵습니다. 핵심 과제는 siRNA 방출의 정량적 평가가희귀 19 , 20 및이 평가가 수행 되더라도 siRNA / 단백질 회전율 역학의 분석에 결합되지 않았습니다. siRNA의 방출량과 지속성 / 수명은 생성 된 유전자 침묵 동역학의 중요한 결정 인자입니다. 따라서 그러한 정보가 부족하면 RNAi 21 의 용량 반응의 정확한 예측을 방해하는 주요 단절이 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 nanocarriers의 적절한 구조 함수 관계의 형성을 촉진하고 더 바이오 물질 (22)을 설계 알리는 것이다. 또한, 이러한 접근법은보다 효과적인 siRNA 투약 프로토콜의 개발을 가능하게 할 것이다. 역동적 인 사일런스 반응을 이해하기 위해 여러 그룹이 RNAi 23 , 24 , 25 의 수학적 모델을 조사했습니다. 이 프레임 워크는유전자 발현의 siRNA 매개 된 변화에 대한 통찰력을 제공하고 속도 - 제한 단계 (26)를 식별하는 데 성공. 그러나, 이러한 모델은 제어 siRNA를 방출 할 수없는 상업적인 유전자 전달 시스템 (예를 들어, 리포 펙 타민 및 폴리에틸렌 이민 (PEI))에 적용되어, 상기 모델의 복잡성이 크게 그들의 유틸리티 (27)를 한정하고있다. 이러한 단점은 간결하고 사용하기 쉬운 예측 동역학 모델과 결합하여 정확하게 조정할 수있는 새로운 물질에 대한 충족되지 않은 요구를 강조합니다. 우리의 방법은 빛에 민감한 나노 캐리어 플랫폼과 결합 된 방법을 통합하여 자유로운 siRNA와 모델 RNAi 역학을 정량화함으로써 이러한 모든 문제를 해결합니다. 특히, 우리 플랫폼의 정확하게 제어 된 siRNA 릴리스 28 은 캡슐화 된 대 양성자를 정확하게 정량하기위한 두 가지 보완적인 방법으로 모니터링됩니다결합 된 siRNA. 이 분석에서 실험 데이터는 유전자 침묵 효율성 선험적 (29)을 예측하는 간단한 운동 모델로 입력됩니다. 마지막으로, nanocarriers의 온 / 오프 특성은 쉽게 세포 길이 규모에 공간 제어와 유전자 표현에 세포 패턴을 생성하는 데 활용됩니다. 따라서,이 방법은 세포 행동의 시공간 조절로부터 이익을 얻는 다양한 응용에서 유전자 침묵을 제어 및 예측하는 용이하게 적응 가능한 방법을 제공한다.

<table><tbody>우리 실험실에서 합성된 <tr><td>siRNA</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>SIC001</td><td>비표적, 보편적인 음성 대조군</td></tr><tr><td>mPEG-b-P(APNBMA)</td><td></td> <td>N/A</td><td>광반응성 폴리머</td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP310-100</td><td></td></tr><tr><td>소듐 도데실 설페이트&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>436143</td><td></td></tr><tr><td>고무 가스켓</td><td>McMaster-Carr</td><td>3788T21</td><td>0.5 mL 두께</td></tr>의 <tr><td>UV 레이저&nbsp;</td><td>Excelitas Technologies</td><td>Omnicure S2000</td><td>시준 렌즈 및 365nm 필터는</td></tr> Dy547 GE Healthcare Dharmacon, Inc.로 표지된 <tr><td>아가로스</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP160-100</td><td></td></tr><tr><td>에티듐 브로마이드</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP1302-10</td><td></td></tr><tr><td>siRNA를</td> 사용했습니다<td>.</td><td>맞춤형 주문</td><td>형광체는 5' 감지 끝 스트랜드</td></tr><tr><td>현미경 슬라이드</td>에 접합됩니다. <td>Fisher Scientific</td><td>12-550-A3</td><td>사전 청소된 유리</td></tr><tr><td>Secure-Seal 스페이서</td><td>Life Technologies</td><td>S24735</td><td>양면 접착제</td></tr><tr><td>LSM 780&nbsp;</td><td>Carl Zeiss</td><td>N/A</td><td>컨포칼 현미경</td></tr><tr><td>ZEN 2010</td><td>Carl Zeiss</td><td>N/A</td><td>FCS 분석 소프트웨어</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks</td><td>N/A</td><td>프로그래밍 언어</td></tr><tr><td>NIH/3T3 셀&nbsp;</td><td>ATCC</td><td>ATCC CRL-1658</td><td></td></tr><tr><td>DMEM</td><td>Mediatech</td><td>10-013-CV</td><td>성장 매체</td></tr><tr><td>태아 소 혈청</td><td>Mediatech</td><td>35-011-CV</td><td>열 비활성화</td></tr><tr><td>페니실린-스트렙토마이신</td><td>Mediatech</td><td>&nbsp; 30-002-CI</td><td></td></tr><tr><td>6웰 플레이트</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-772-1B</td><td></td></tr><tr><td>Opti-MEM</td><td>Life Technologies</td><td>11058021</td><td>트랜스펙션 배지</td></tr></tbody></table>

광 반응성 고분자 나노 캐리어로부터의 sirna 방출의 시공간 조절을 통한 유전자 침묵 예측

Predicting Gene Silencing Through the Spatiotemporal Control of siRNA Release from Photo-responsive Polymeric Nanocarriers

새로운 물질 및 방법은 유전자 활동의 정확한 조절을 필요로하는 광범위한 적용을위한 핵산의 결합 대 방출을보다 잘 제어하기 위해 필요합니다. 특히, 유전자 발현에 대한 시공간적 제어가 개선 된 새로운 자극 - 반응 물질은 약물 발견 및 재생 의학 기술에서 번역 가능한 플랫폼의 잠금을 해제합니다. 또한, 물질로부터의 핵산 방출을 제어하는 ​​능력이 향상되면 나노 캐리어 효능 을 선험적 으로 예측할 수있는 능률적 인 방법의 개발이 가능 해져 배달 차량의 신속한 스크리닝이 가능해진다. 여기, 우리는 유전자 침묵 효율을 예측하고 모듈 식 광 반응성 나노 캐리어 시스템을 통해 유전자 발현에 대한 시공간 제어를 달성하기위한 프로토콜을 제시한다. 작은 간섭 RNA (siRNA)는 mPEG- b -poly (5- (3- (아미노) 프로 폭시) -2- 니트로 벤질 메타 크릴 레이트) (mPEG- β -P (APNBMA)빛으로 조절되어 조정 가능한 ON / OFF siRNA 방출을 촉진 할 수있는 안정한 나노 캐리어입니다. 우리는 세포 내 환경을 모방 솔루션에서 siRNA 릴리스의 정확한 부량을위한 형광 상관 분광법과 겔 전기 영동을 사용하는 두 보완 assays을 설명합니다. 이 분석에서 얻은 정보는 다양한 광 자극 조건에 대한 동적 침묵 반응을 예측하기위한 간단한 RNA 간섭 (RNAi) 동역학 모델에 통합되었습니다. 이어서, 이러한 최적화 된 조사 조건은 시공간적으로 유전자 침묵을 제어하기위한 새로운 프로토콜의 개선을 가능하게했다. 이 방법은 cell-to-cell 분해능과 off-target 효과가없는 유전자 발현의 세포 패턴을 생성 할 수 있습니다. 종합하면, 우리의 접근 방식은 유전자 발현의 역동적 인 변화를 예측하고 시공간적으로 siRNA 활동을 정밀하게 제어 할 수있는 사용하기 쉬운 방법을 제공합니다. 이 assays 세트는 다양한 ot를 테스트하기 위해 쉽게 적용 할 수 있습니다그녀의 자극 반응 시스템은 생물 의학 연구 및 의학 분야의 수많은 어플리케이션과 관련된 핵심 과제를 해결합니다.

나노 캐리어의 제제화 후 siRNA 방출 분석을 수행하여 시험 관내 형질 감염 에 사용되는 조사 조건을 알려 주었다. 방출 된 siRNA의 백분율을 결정하기 위해 다양한 양의 빛을 가했다. 첫 번째 분석은 여전히 ​​폴리머와 복합체 / 결합 된 siRNA 분자에서 유리 siRNA 분자를 분리하기 위해 겔 전기 영동을 사용했습니다. 빛으로 치료되지 않은 나노 캐리어는 안정한 상태를 유지하고 siRNA를 방출하지 않았습니다. 조사 시간이 길어짐에 따라 free siRNA band의 형광 강도가 증가 하였다. 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 밴드 강도를 정량화 한 결과 20 분간의 노출 후에 siRNA의 15 %가 유리 되었음이 입증되었습니다. 두 번째 siRNA 방출 분석은 sol에서 자유롭게 확산되는 siRNA 분자의 퍼센트를 ...

우리는 광 반응성 블록 공중 합체를 사용하는 새로운 방법을 제시한다.이 방법은 검출 불가능한 오프 - 타겟 효과없이 유전자 침묵을보다 효율적으로 공간적으로 제어 할 수있다. 또한 유전자 발현의 변화는 간단한 siRNA 방출 분석 및 간단한 운동 모델링을 사용하여 예측할 수 있습니다.

광 반응성 고분자 나노 캐리어로부터의 siRNA 방출의 시공간 조절을 통한 유전자 침묵 예측

New materials and methods are needed to better control the binding vs. release of nucleic acids for a wide range of applications that require the precise ...

이 방법들의 전반적인 목표는 소형 간섭 RNA(small interfering RNA) 매개 유전자 침묵 효율의 예측을 가능하게 하고, 그 결과로 나타나는 단백질 발현 수준을 시공간적으로 제어할 수 있도록 돕는 것입니다. 이 방법은 구조-기능 관계 및 자극 반응성 전달체에 대해 규명할 수 있습니다. 결합과 방출에 대한 제어 능력을 향상시키면, 중개 가능한 플랫폼과 약물 발견뿐만 아니라 재생 의학 기술을 실현할 수 있습니다.이 기술의 주요 장점은 siRNA 방출 분석 및 속도론적 모델링이라는 단순한 기초를 통해 유전자 발현의 변화를 제어하고 예측할 수 있다는 점입니다. 이러한 방법들은 새로운 광응답성 폴리머를 사용하지만, 이 분석 세트는 다른 다양한 자극 응답성 시스템을 테스트하는 데 쉽게 적용될 수 있습니다. 먼저, pH 6의 20 µM HEPES 용액에 siRNA를 첨가하여 32 µg/mL siRNA 용액을 준비하십시오.그 다음, pH 6의 20 millimolar HEPES 용액에 용해된 mPEG block polyAPN BMA 폴리머를 첨가하여 폴리머 용액을 준비합니다. 농도를 220 micrograms per milliliter로 맞추며, 이 농도에서 N 대 P 비율은 4가 되어 폴리머의 아민기 수가 siRNA의 인산기 수보다 4배 더 많게 됩니다. 이어서, 볼텍스 믹서로 부드럽게 혼합하면서 폴리머 용액을 동일한 부피의 siRNA 용액에 한 방울씩 첨가합니다.폴리머를 첨가한 후 30초 동안 계속해서 볼텍싱합니다. 그런 다음, 샘플을 실온의 암소에서 30분 동안 배양합니다. 볼텍스 믹서에서 부드럽게 혼합하면서 각 나노캐리어 용액에 STS 용액을 한 방울씩 첨가합니다.SDS 첨가 후 30초 동안 계속해서 볼텍싱합니다. 샘플을 3,000 Gs에서 5초 동안 원심분리한 다음, 실온의 암소에서 30분 동안 배양합니다. 365 nm 필터가 장착된 UV 레이저를 200 W/m²의 강도로 보정하여 설정합니다.다음으로, 고무 가스켓에 구멍을 뚫은 후 세척하여 건조시킨 유리 슬라이드 위에 고무 가스켓을 배치합니다. 고무 가스켓의 구멍 내부, 유리 슬라이드 위에 나노캐리어 SDS 용액을 피펫으로 분주합니다. 이때 고무 가스켓에 닿지 않도록 주의하면서 유리 슬라이드 위에 용액을 충분히 로딩합니다.두 번째 유리 슬라이드를 슬라이드 가스켓 위에 놓습니다. 기포 발생을 방지하기 위해 슬라이드의 한쪽 끝을 먼저 내려놓은 다음, 반대

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

RNA 간섭 (RNAi)는 유전자 녹아웃 이상의 많은 장점을 보유하고 광범위하게 유전자 기능 연구의 도구로 사용되었습니다. DNA를 벡터 기반의 RNAi 기술의 발명은 장기적으로 가능한 inducible 유전자 최저했고, 또한 유전자 입을의 가능성을...

암 관련 유전자 기능을 연구하기 DNA를 벡터 기반의 RNA 간섭

이 비디오는 신경 줄기 세포에서 관심 있는 특정 유전자를 침묵시키고 적절한 분화 배지를 사용하여 원하는 세포 유형으로 분화하기 위해 작은 간섭 RNA(siRNA)를 사용하는 방법을 보여줍니다. 이 절차를 통해 신경 줄기 세포의 분화 과정에서 특정 유전자의 중요한 역할을 연구할 수 있습니다.

신경 줄기세포에서 siRNA 매개 유전자 침묵

생쥐의 양이온 liposomes/siRNA/ITSN-1s 단지 24 일 동안 72 시간마다 반복적으로 복고풍 궤도 주사 효율적으로 75 %에 ITSN - 초 발현 및 단백질 발현을 감소 마우스 폐 미세 혈관에 siRNA의 양면을 제공합니다. 이 기술은 동물 모델에서 높은 재현성, 부작용이없고 사망을 방지합니다.

양이온 성 리포좀을 통해 특정의 siRNA 반복 전달하여 마우스 폐 Intersectin-1의 장기 침묵. 전자 현미경에 의한 넉다운 효과의 평가

배달은 작은 간섭 RNA (siRNA의)의 치료 구현을위한 주요 과제로 남아. 이 프로토콜은 아르기닌 및 폴리에틸렌 이민 다공성 실리콘 그래프트 미립자로 구성된 다기능 및 생체 적합성의 siRNA 전달 플랫폼의 사용을 포함한다.

siRNA를 치료제의 전달을위한 다공성 실리콘 미세 입자

여기서 우리는 유충 섭취 RNA 나노 입자 / 키토산의 사용을 통해 질병 벡터 모기 유전자 기능을 억제 간섭하는 절차를 설명한다.

질병 벡터 모기 유충의 키토산 / 간섭 RNA 나노 입자 중재 유전자 음소거

조건부 유전자 녹아웃 또는 효과적인 유전자-최저 성인 zebrafish 장기를 개발 하는 주요 도전 남아 있다. 여기 우리 보고 수행 나노 중재 siRNA 유전자-성인 zebrafish 마음에 입을, 성인 기관 zebrafish 및 다른 모형 유기 체 공부에 대 한 새로운 기능 손실 방법 제공에 대 한 프로토콜.

나노-중재 siRNA 유전자 입을 성인 Zebrafish 마음에

Polyethyleneimine (페이)를 사용 하는 방법 설명-siRNA와 transfecting 세포에 대 한 superparamagnetic 산화 철 나노 입자를 코팅. 이러한 나노 입자 세포 생체 외에서 그리고 vivo에서 및 침묵 대상 유전자 발현을 효율적으로 siRNA를 제공할 수 있습니다.

Polyethyleneimine 코팅 된 산화 철 나노 입자 작은 간섭 RNA의 세포에 배달 하는 수단으로 생체 외에서 그리고 Vivo에서

우리는 효과적인 생체 외에서 그리고 vivo에서 oligonucleotide 배달 fusogenic 다공성 실리콘 나노 입자의 합성을 보여 줍니다. 다공성 실리콘 나노 껍질을 형성 하기 위하여 압출을 통해 fusogenic 지질에 의해 코팅은 핵심을 형성 하는 siRNA와 함께 로드 됩니다. 타겟팅 moiety 기능화 및 입자 특성화 포함 되어 있습니다.

합성과 기능화, Oligonucleotide 배달에 대 한 Fusogenic 다공성 실리콘 나노 입자의 특성

화학적 성질을 준비 및 특성화 하는 방법 및 중성 충전 된, pH 반응 siRNA 나노 입자의 생물 활성이 제시 된다. 성공적인 siRNA에 대 한 기준은 크기, 형태학, 표면 전 하, siRNA 하 중 및 유전자 침묵과 같은 나노 의약품에 대해 논의 된다.

사이토 솔 릭 siRNA 전달을 위한 중성 충전, pH 반응 형 고분자 나노 입자의 제조

여기에서는 높고, 장기적이며, 안정적이며, 표적 침묵 효율이 높고 게놈 전체, 표적 외 활성이 낮은 조작된 전사 억제제(ETR)의 시험관 내 선택을 위한 프로토콜을 제시합니다. 이 워크플로우를 통해 후보 ETR의 초기 복잡한 레퍼토리를 짧은 목록으로 줄일 수 있으며, 이는 치료적으로 관련된 환경에서 추가 평가에 적합합니다.

In Vitro (시험관 ) 표적 후성유전학적 침묵을 위한 엔지니어링된 전사 억제제 선택

배우세요 광반응성 고분자 나노캐리어를 이용한 siRNA 방출의 시공간 조절 및 운동학적 모델링을 통한 유전자 침묵 예측 방법. 이 기술은 약물 발견과 재생의학 연구에 활용됩니다.

광 반응성 고분자 나노 캐리어로부터의 siRNA 방출의 시공간 조절을 통한 유전자 침묵 예측

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