2018년 6월 14일
여기, 선물이 유전자 Cas9 Ribonucleoproteins (Cas9/RNPs)를 사용 하 여 기본 또는 확장 된 인간의 자연 킬러 (NK) 세포를 수정 하는 프로토콜. 이 프로토콜을 사용 하 여 인간 NK 세포 성장 인자-b 수용 체 2를 변형 (TGFBR2) 및 hypoxanthine phosphoribosyltransferase 1 (HPRT1)에 대 한 결핍을 생성 했습니다.
이 방법은 효과기 세포 기능을 조절하는 특정 유전자 및 경로의 역할과 기능에 대한 NK 세포 생물학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 DNA 의존적 접근법에 비해 성공률이 높아 NK 세포 치료에서 임상적으로 가장 관련성이 높은 유전자 중 하나의 매우 효율적인 녹아웃을 촉진한다는 것입니다. 이 기술의 의미는 면역 탈출 수단으로 TGF-beta를 발현하는 고형 종양 및 뇌종양의 면역 요법으로 확장됩니다.
1차 NK 세포 형질도입의 경우, T75 플라스크당 IL2 100IU/100IU가 보충된 RPMI 배지 1밀리리터당 새로 분리된 5개의 NK 세포를 격일과 형질도입 전날 4일 동안 3회 배양합니다. 확장된 NK 세포 transduction을 위해, 격일과 transduction 전날에 배지를 대체하는 1:1 비율로 방사된 막 결합 IL21 발현 K562 공급 세포로 0일차에 primary NK 세포를 자극합니다. 전기천공법 당일, T25 플라스크 1개에 실험 세포 조건당 IL2 1밀리리터당 100IU가 보충된 8ml의 신선한 배양 배지를 채우고 플라스크를 가습된 섭씨 37도 및 5%CO2 인큐베이터에 넣습니다.
배지가 평형을 이루는 동안, 26 마이크로리터의 형질도입 혼합물당 조건당 여섯 번째 세포에 3-4배의 10을 원뿔형 튜브에 추가하고 원심분리에 의해 세포를 펠릿화합니다. 그런 다음 세척당 12ml의 멸균 PBS로 세포를 세 번 세척하여 세포 현탁액에서 모든 FBS를 제거합니다. 세포를 세척하는 동안 각 CRISPR RNA 및 tracrRNA를 200마이크로몰 최종 농도로 재현탁합니다.
각 CRISPR RNA 2.2마이크로리터를 샘플당 200마이크로몰 부피의 tracrRNA 1개와 혼합하고 샘플을 섭씨 95도에서 5분 동안 가열합니다. 그런 다음 샘플을 실온으로 식히고 CRISPR RNA/tracrRNA 복합체를 사용할 때까지 섭씨 영하 20도에서 보관합니다. 리보핵단백질 복합체를 형성하기 위해 30-60초 동안 소용돌이치면서 적절한 해당 CRISPR RNA/tracrRNA 복합체에 Cas9 엔도뉴클레아제를 첨가하고 생성된 Cas9 리보핵단백질 복합체를 실온에서 15-20분 동안 배양합니다.
마지막 세척 후, Nucleofector 용액 P3 키트에서 전체 부피의 electroporation 보충제를 추가하고 기포를 피하기 위해 주의하면서 P3 primary 4D-Nucleofector 용액 20마이크로리터에 각 세포 펠릿을 재현탁합니다. 즉시 각 리보핵단백질 복합체 5마이크로리터를 적절한 세포 현탁액에 추가하고 1마이크로리터의 100마이크로몰 Cas9 전기천공증 인핸서를 Cas9 리보핵단백질 복합체 세포 혼합물에 추가합니다. 26마이크로리터의 Cas9 리보핵단백질 세포 용액을 뉴클레오큐벳 스트립의 개별 웰로 옮기고 스트립을 부드럽게 두드려 샘플이 각 웰의 바닥을 덮도록 합니다.
그런 다음 4D-Nucleofector 시스템 EN138 프로그램을 시작합니다. 형질도입이 끝나면 세포를 3분 동안 그대로 둡니다. 그런 다음 80마이크로리터의 사전 평형 배양 배지를 각 큐벳에 추가하고 섭씨 37도의 배양에서 조건당 샘플을 하나의 플라스크로 부드럽게 옮깁니다.
48시간의 배양 후, 표준 프로토콜에 따라 유전자 결실 스크리닝을 위해 5 x 10에서 5개의 형질도입 세포로 게놈 DNA를 추출합니다. 그런 다음 새로운 막 결합 IL21 발현 공급 세포로 나머지 형질도입 세포를 1:1 비율로 자극하고 정량적 PCR에 의한 유전자 발현 분석을 위한 표준 프로토콜에 따라 5일간의 공동 배양 후 RNA를 추출합니다. 유세포 분석 분석에 따르면 EN138 프로그램은 사용 가능한 Nucleofector 시스템 프로그램 중 가장 높은 비율의 세포 생존율 및 형질 도입 효율을 나타냅니다.
예를 들어, 상업적으로 제공되는 가이드 RNA를 사용하여 인간 HPRT1은 확장된 인간 NK 세포에서 성공적으로 녹아웃됩니다. 또한, 가이드 RNA2, 가이드 RNA1 플러스 가이드 RNA2 및 가이드 RNA3를 포함하는 Cas9 리보핵단백질은 성공적인 TGF-베타 수용체 2 엑토도메인 유전자 녹아웃을 나타내는 반면, 가이드 RNA1 단독은 T7E1 검출 가능한 삽입 결실을 유도하지 않습니다. 실제로, Cas9 ribonucleoprotein electroporation를 위한 EN138 프로그램을 사용하면 이 프로그램을 통해 transduction된 세포에서 TGF-beta receptor two mRNA 발현이 60% 감소합니다.
또한, TGF-beta 및 인간 1차 수모세포종 세포주와 형질도입된 세포의 공동 배양은 대조군이 아닌 TGF-beta 처리한 형질도입 세포에 비해 NK 세포 독성에 큰 영향을 미치지 않으며, 단백질 수준에서 Cas9 ribonucleoprotein modified cell에서 TGF-beta receptor 2 기능의 상응하는 결핍에 직면합니다. 이 기술을 한 번 숙달하면 제대로 수행하면 5시간 안에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 최상의 유전자 편집 결과를 찾기 위해 여러 가지 다른 가이드 RNA를 설계하는 것을 기억하는 것이 중요합니다.
이 절차에 따라 DNA 염기서열분석 또는 T7E1 돌연변이 분석과 같은 다른 방법을 수행하여 유전자 편집의 효율성 또는 잠재적인 off-target 유전자 돌연변이를 결정하는 방법에 대한 추가 질문에 답할 수 있습니다. 개발 후 이 기술은 암 면역 요법 분야의 연구자들이 암 치료에 유전자 편집 NK 세포를 사용할 수 있는 가능성을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 이 동영상을 시청한 후에는 일차 인간 NK 세포의 유전자 편집을 수행하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
이 과정 이후의 NK 세포 확장에 대한 자세한 내용은 이전 Jove 기사를 참조하십시오. 인간의 혈액을 다루는 것은 매우 위험할 수 있으며 이 절차를 수행하는 동안 항상 보편적인 건강 및 안전 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.
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이 기사는 Cas9 리보핵단백질(Cas9/RNPs)을 사용하여 인간 자연 살해자(NK) 세포를 유전적으로 변형하는 방법을 소개합니다. 이 방법을 통해 TGFBR2와 HPRT1이 결핍된 NK 세포를 생성할 수 있으며, 이는 NK 세포 생물학 및 면역요법 연구를 용이하게 합니다.
Efficient genome editing of primary human NK cells addresses a critical bottleneck in immunotherapy development, enabling mechanistic interrogation of immune evasion pathways such as TGF-beta signaling. This DNA-free Cas9/RNP approach improves target validation confidence by reducing procedure-associated apoptosis and increasing knockout efficiency, supporting de-risking of NK cell-based therapeutics. The method enhances translational continuity from discovery to preclinical evaluation by generating functionally modified NK cells that retain expansion capacity and cytotoxic potential.
The method fits within the discovery-to-preclinical continuum, supporting target validation through gene knockout, enabling screening-ready cell products, and informing preclinical assessment of immunomodulatory resistance.