August 25th, 2017
이 프로토콜 편집 시스템 복구에 대 한 포유류 세포에 있는 점 돌연변이의 CRISPR/Cas9 기반 유전자의 워크플로 설명 합니다. 여기, 우리 유전자 편집 대상 사이트에서 indel 형성을 측정 하기 위한 상세한 후속 실험 전략으로 조합 방식을 사용-본질적으로, 현장 mutagenesis 분석.
이 실험 절차의 전반적인 목표는 신뢰할 수 있고 강력한 방식으로 표적 부위의 유전적 이질성을 측정하기 위한 세부 방법론의 기초 접근 방식을 설명하는 것입니다. 이 방법은 현장 돌연변이 유발을 어떻게 분석하고 측정할 수 있는지와 같은 유전자 편집 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 단일 가닥 올리고뉴클레오티드를 사용하여 상동성 유도 복구 또는 유전자 보정을 위한 표준화된 방법론이라는 것입니다.
프로토콜을 시작하려면 T-175 플라스크에서 HTT116 세포를 배양하기 위해 이전에 준비된 배지 25ml에서 HTT11619 세포를 성장시킵니다. 배지를 흡인하고 칼슘과 마그네슘이 없는 dulbecco의 인산염 완충 식염수 또는 PBS로 세포를 세척한 다음 PBS를 흡인합니다. 다음으로, 5ml 피펫을 사용하여 T-175 플라스크에 트립신을 적방울 첨가합니다.
인큐베이터에서 세포를 분리할 수 있습니다. 플라스크를 두드려 세포를 제거한 다음 플라스크의 전체 표면에 8ml의 완전한 배지로 세포를 담금질합니다. 그런 다음 혼합물을 위아래로 여러 번 피펫팅하여 세포 덩어리를 분해하고 세포를 15ml 원추형 튜브로 옮깁니다.
세포를 회전시키기 전에 15 밀리리터 원뿔형 튜브에서 10 마이크로 리터를 추출하여 10 마이크로 리터의 트리판 블루와 결합하여 세포를 계산 한 다음 세포를 펠렛으로 만듭니다. 트리판 블루와 혼합된 세포 10마이크로리터를 혈구계로 옮기고 바깥쪽에 있는 4개의 격자를 세십시오. 동기화할 세포의 각 10cm 플레이트에 대해 5ml의 완전한 배지와 6마이크로몰의 아피디콜린을 추가합니다.
다음으로, 다시 현탁된 세포 펠릿 100마이크로리터를 각 센티미터 플레이트로 옮기고 플레이트를 부드럽게 휘젓고 혼합합니다. 플레이트를 배양하여 G1S 경계에서 세포를 동기화합니다. 표적화하기 4시간 전에 배지를 흡인하고 PBS로 세척합니다.
PBS를 흡입하고 5ml의 완전 배지를 추가합니다. 플레이트를 인큐베이터에 다시 4시간 동안 넣습니다. Zane Labs 온라인 생성기에 돌연변이 EGFP 유전자 염기서열을 입력하고 타겟 부위에 근접하게 결합하는 CRISPR 가이드 염기서열을 선택합니다.
RNA를 45 마이크로몰과 동일한 어금니 농도로 혼합합니다. 6.75마이크로리터의 CR RNA 200마이크로몰 스톡과 6.75마이크로리터의 200마이크로몰 트레이서 RNA를 1.5밀리리터 원심분리기 튜브에 추가합니다. 그런 다음 16.50마이크로리터의 IDT 버퍼를 추가하여 30마이크로리터의 최종 부피를 만듭니다.
다음으로, PCR 기계에서 혼합물을 섭씨 95도에서 5분 동안 가열합니다. 샘플을 실온으로 식히십시오. 각 샘플에 대해 2.22마이크로리터의 CR RNA를 추적 RNA 복합체로 희석하고 2.78마이크로리터의 IDT 버퍼를 5마이크로리터의 최종 부피로 희석합니다.
60마이크로몰 스톡에서 1.67마이크로리터의 Cas9 단백질을 3.33마이크로리터의 저혈청 배지에 최종 부피 5마이크로리터로 희석합니다. 5마이크로리터의 Cas9 단백질을 5마이크로리터의 복합 RNA와 혼합합니다. 매체를 흡입하고 5ml의 PBS로 세척합니다.
PBS를 흡인하고 각 10cm 플레이트에 예열된 트립신 1ml를 추가합니다. 플레이트를 인큐베이터에 넣습니다. 그런 다음 10cm 플레이트를 두드려 모든 세포가 제거되었는지 확인한 다음 플레이트의 전체 표면에 분산시켜 4ml의 완전한 배지로 담금질합니다.
피펫을 위아래로 여러 번 사용하여 세포 덩어리를 분해하고 세포를 15ml 원추형 튜브로 옮깁니다. 15ml 원뿔형 튜브에서 10마이크로리터를 따로 보관하고 10마이크로리터의 트리판 블루와 결합하여 세포를 계수합니다. 실온에서 125 x G에서 5분 동안 회전하여 세포를 펠렛화합니다.
배지를 흡입하고 PBS 5ml로 세척합니다. 실온에서 5분 동안 125 x G를 회전시켜 세포를 털어냅니다. 100마이크로리터의 셀 현탁액을 각 electroporation 4mm 갭 큐벳으로 이동합니다.
10 마이크로리터의 RNP 복합체를 100 마이크로리터의 세포에 5 x 10에서 다섯 번째 세포 밀도로 추가합니다. 각 샘플에 두 개의 마이크로몰 ODN을 추가합니다. 그런 다음 랙을 electroporation 기계로 가져갑니다.
각 샘플을 가볍게 튕겨 챔버에 넣습니다. 랙을 후드에 다시 놓고 각 샘플을 6개의 웰 플레이트에 2밀리리터의 완전한 매체가 들어 있는 웰로 옮깁니다. 보정 수준을 확인하기 전에 플레이트를 배양하십시오.
배지를 흡인하고 2ml의 PBS로 세포를 세척합니다. PBS를 500마이크로리터의 예열된 트립신으로 6웰 플레이트의 각 웰에 교체합니다. 플레이트를 인큐베이터에 넣습니다.
다음으로, 플레이트를 두드려 모든 세포가 제거되었는지 확인한 다음 웰의 전체 표면에 분산시켜 1ml의 완전한 배지로 담금질합니다. 세포를 1.5ml 원심분리기 튜브에 넣고 펠릿으로 만듭니다. 세포를 펠릿화한 후 배지를 흡인하고 세포 펠릿을 500마이크로리터의 FACS 완충액에 다시 현탁시킵니다.
5 x 10의 농도로 동기화 및 방출된 HTT11619 세포를 100마이크로리터당 5번째 세포에 전기천공하고, 100피코몰의 RNP 복합체와 2.0마이크로몰에서 72NTODN의 100피코몰을 사용합니다. 세포를 6웰 플레이트로 옮기고 72시간 동안 회복되도록 합니다. 다음으로, EGFP 플러스 마이너스에 대해 488 나노미터 레이저가 있는 fac 분류기를 사용하여 세포를 96개의 웰 플레이트로 개별적으로 분류합니다.
성장이 있는 웰에서 시판되는 DNA 분리 키트를 사용하여 세포 gDNA를 분리합니다. PCR을 통해 대상 기저 주변 영역을 증폭합니다. 마지막으로 샘플에 대한 DNA 염기서열분석 분석을 수행합니다.
배양 유세포 분석 후 72시간 후 녹색 형광 단백질의 기능적 복구를 확인합니다. RNP와 72NT의 조정된 수준이 증가함에 따라 점진적인 용량 반응이 관찰되었습니다. RNP 입자가 없는 상태에서 유전자 편집 반응은 단일 제제 유전자 편집 반응에 10배 더 높은 농도의 72NT 올리고뉴클레오티드를 사용할 때 표적 세포의 약 1%를 보정했습니다.
EGFP 양성 샘플의 16개 클론을 선택하고 표적 부위를 둘러싼 유전적 무결성을 DNA 시퀀서로 분석했습니다. 16개의 EGFP 양성 세포 모두 타겟 부위에서 예측된 뉴클레오티드 교환을 포함했습니다. 15개의 non-green clonal isolates가 타겟 부위에서 이질성에 대해 분석되었습니다.
샘플의 약 절반에서 DNA 염기 교환이 관찰되지 않았습니다. 조사된 클론 확장의 나머지 부분은 결실 돌연변이의 이질적인 집단을 보여주었습니다. 삭제 크기는 1개 염기에서 19개 염기까지 다양했습니다.
CRISPR, Cas9 및 단일 가닥 올리고뉴클레오티드 공여체 DNA 분자가 함께 작용하면 공여자 DNA가 돌연변이 염기의 복구를 위해 복제 템플릿에 접근하는 분자 경로인 점 돌연변이의 복구를 위한 이 새로운 모델에서 입증된 바와 같이 EGFP 유전자의 점 돌연변이의 정확한 복구로 이어질 수 있습니다. 우리는 이 프로세스를 ExACT라고 명명했습니다. 개발 후 이 기술은 유전자 편집 분야의 연구자들이 세포주에서 유전자 편집 활동의 결과로 표적 부위의 이질성 정도를 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.
이 프로토콜은 포유류 세포의 점 돌연변이를 수리하기 위한 CRISPR/Cas9 기반 유전자 편집 시스템을 설명합니다. 유전적 이질성 측정 및 현장 돌연변이 분석 방법을 상세히 설명합니다.
This protocol provides a standardized methodology to quantify on-site mutagenesis during CRISPR/Cas9-mediated point mutation repair, a critical factor in assessing the safety and precision of gene editing approaches for therapeutic development. By measuring indel formation at the target site, the method enables mechanistic de-risking of homology-directed repair strategies, supporting predictive confidence in lead identification and preclinical advancement decisions. The approach addresses a key discovery-stage challenge: distinguishing true correction from collateral genetic lesions, thereby informing go/no-go evaluations in early-stage genetic medicine pipelines.
The method fits within the discovery-to-preclinical continuum, specifically supporting lead identification by providing a quantitative metric for editing precision that precedes functional validation in disease-relevant systems.