In deze video artikel beschrijven we de in vitro synthese van gemodificeerde mRNA voor inductie van eiwitexpressie in cellen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
In deze video artikel beschrijven we de in vitro synthese van gemodificeerde mRNA voor inductie van eiwitexpressie in cellen.
De afgifte van exogene coderende synthetische messenger RNA (mRNA) voor inductie van eiwitsynthese in gewenste cellen enorm potentieel op het gebied van regeneratieve geneeskunde, fundamentele celbiologie, behandeling van ziekten en herprogrammering van cellen. We beschrijven hier een stapsgewijze protocol voor het genereren van gemodificeerde mRNA met verminderde immuunactivatie en potentieel verhoogde stabiliteit, kwaliteitscontrole van geproduceerde mRNA, transfectie van cellen met mRNA en verificatie van de eiwitexpressie geïnduceerd door flowcytometrie. Tot 3 dagen na een transfectie met eGFP mRNA, de getransfecteerde HEK293 cellen eGFP. In deze video artikel, wordt de synthese van eGFP mRNA beschreven als een voorbeeld. Echter, de procedure worden toegepast voor de productie van andere gewenste mRNA. Met de synthetische gemodificeerde mRNA, kunnen cellen worden geïnduceerd om de gewenste eiwitten, die zij normaal gesproken niet tot expressie transient expressie.
In cellen de transcriptie van messenger RNA (mRNA) en de volgende translatie van mRNA in de gewenste eiwitten de goede werking van de cellen. Erfelijke of verworven genetische aandoeningen kan leiden tot onvoldoende en disfunctionele synthese van eiwitten en ernstige ziekten. Dus een nieuwe therapeutische benadering voor de produktie van ontbrekende of defecte eiwitten induceren exogene levering van synthetisch gemodificeerde mRNA in cellen, die codeert voor het gewenste eiwit. Daardoor worden cellen geactiveerd om functionele eiwitten, die ze normaal niet produceert of zou uiteraard niet moeten synthetiseren. Met deze benadering kunnen genetische aandoeningen worden gecorrigeerd door het inbrengen van mRNA dat codeert voor de defecte of ontbrekende eiwit 1. De mRNA therapie kan ook worden gebruikt voor vaccinatie eiwit antigenen die worden uitgedrukt door tumorcellen of pathogenen synthetiseren. Daardoor kan gastheerimmuunsysteem worden geactiveerd om effectief elimineren tumorcellen of Infe voorkomenCTIES 2,3. Bovendien afgelopen jaren mRNA succes gebruikt geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSCs) genereren. Hiertoe werden fibroblasten getransfecteerd met mRNA induceren de expressie van herprogrammering factoren 4-6 en om te zetten in iPSCs met een enorm potentieel regeneratieve geneeskunde.
Eerder is het gebruik van conventionele mRNA geassocieerd met lage stabiliteit en sterke immunogeniciteit. Aldus klinische toepassingen van conventionele mRNA beperkt. De vervanging van cytidine en uridine van 5-methylcytidine en pseudouridine in het mRNA-molecuul door Kariko en collega rendered mRNA-moleculen stabiel in biologische vloeistoffen en drastisch verminderd immuunactivatie 7-10, die nu kan de klinische toepasbaarheid van gemodificeerde mRNA.
Met synthetisch geproduceerde gemodificeerde mRNA, kan gewenst gen transcripten tijdelijk worden geleverd in vivo 11of in vitro om eiwitexpressie te induceren. De geïntroduceerde mRNA wordt vertaald onder fysiologische omstandigheden door de cellulaire translatie machinerie. Wegens gebrek aan integratie in het gastheergenoom opzichte virale gentherapie vectoren, is het risico van oncogenese voorkomen 12,13. Zo zal de behandeling met behulp van gemodificeerde synthetische mRNA krijgen betere klinische acceptatie in de toekomst.
Hier beschrijven we een gedetailleerd protocol voor de productie van gemodificeerde mRNA (figuur 1), transfectie van cellen met mRNA en de evaluatie van eiwitexpressie in getransfecteerde cellen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. Vergroting van plasmiden die Vereiste codering van DNA-sequenties (CDS)
3. Controle Stap: Kwaliteit van de PCR-product
4. In vitro transcriptie (IVT)
5. Behandeling van gezuiverde mRNA met Antarctische Phosphatase
6. Controle Stap: Kwaliteit van Gesynthetiseerd Gemodificeerde mRNA
7. Voorbereiding van Cellen voor transfectie
8. Het uitvoeren van mRNA Transfectie van Cellen
9. Flowcytometrische Analyses van eGFP Expressie in cellen
10. Meting van Protein Expression Over Time
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Met een pcDNA 3.3 plasmide dat de CDS van eGFP, de synthese van gemodificeerde eGFP mRNA werd vastgesteld (figuur 1). Na insertie amplificatie met PCR en poly T-tailing is een duidelijke band met een lengte van ongeveer 1100 bp gedetecteerd (Figuur 2). Verhogen van de IVT tijd Augmented de opbrengst van mRNA (figuur 3). Na de IVT, werd een duidelijke band mRNA met een lengte van ongeveer 1100 bp gedetecteerd, hetgeen overeenkomt met de lengte van eGFP mRNA te produceren...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De mRNA therapie enorm potentieel op het gebied van regeneratieve geneeskunde, behandeling van ziekten en vaccinatie. In deze video tonen we de productie van een gestabiliseerd, gemodificeerd mRNA voor inductie van eiwitexpressie in cellen. Met dit protocol kunnen andere gewenste mRNA gegenereerd. De in vitro synthese van gemodificeerde mRNA kan de transfectie van cellen met gewenste mRNA expressie van doeleiwitten induceren. Daardoor wordt het gewenste eiwit transiënt tot expressie gebracht onder fysiologische...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen.
Dit project werd gefinancierd door het Europees Sociaal Fonds in Baden-Wuerttemberg, Duitsland.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Celcultuur | |||
| DMEM, hoge glucose | PAA | E15-009 | |
| FBS | Life Technologies | 10500 | |
| Penicillin/Streptomycin | PAA | P11-010 | 100x |
| L-glutamine | PAA | M11-004 | 200 mM |
| DPBS zonder calcium en magnesium | PAA | E15-002 | |
| 0,04% Trypsin / 0,03% EDTA | Promocell | C-41020 | |
| TNS | Promocell | C-41120 | Trypsin Neutralizing Solution, 0,05% trypsine-inhibitor in 0,1% BSA |
| HEK-293 cellen | ATCC | CRL-1573 | |
| Consumables | |||
| Tissucuur platen, 12-well | Corning | 3512 | |
| Celcultuur fles (75 cm2) | Corning | 430641 | |
| DNase-en RNase-vrije 1,5 ml steriele microcentrifuge buisjes | Eppendorf | 0030 121.589 | Safe-Lock, Biopur |
| 15 ml conische buisjes | greiner bio-one | 188271 | |
| PCR schone en steriele epT.I.P.S. dualfilter pipettenpunten | Eppendorf | 10 µl: 022491202; 100 µl: 022491237; 1.000 µl: 022491253 | |
| Cryovial | greiner bio-one | 122279-128 | Cryo.s |
| 14 ml polypropyleen ronde bodem buis voor bacteriecultuur | BD Falcon | 352059 | |
| Plasmidversterking en zuivering | |||
| pcDNA 3.3_eGFP Plasmid | Addgene | 26822 | |
| One Shot Top10 chemisch component Escherichia coli | Invitrogen | C4040-10 | |
| Steriele water (Ampuwa) | Fresenius Kabi | 1636071 | |
| LB medium (Luria/Miller) | Carl Roth | X968.1 | Los op 25 g L-1 in steriele water. |
| LB agar (Luria/Miller) | Carl Roth | X969.1 | Los op 40 g L-1 in steriele water. |
| Ampicillin Ready Made Solution | Sigma Aldrich | A5354 | 100 mg/ml |
| Glycerol | Sigma Aldrich | G2025 | |
| QIAprep Spin Miniprep Kit | Qiagen | 27104 | |
| mRNA productie | |||
| HotStar HiFidelity Polymerase Kit | Qiagen | 202602 | |
| QIAquick PCR Purification Kit | Qiagen | 28106 | |
| MEGAscript T7 Kit | Life Technologies | AM1334 | |
| 5-Methylcytidine-5´-trifosfaat | Trilink | N1014 | 5-Methyl-CTP |
| Pseudouridine-5´-trifosfaat | Trilink | N1019 | Pseudo-UTP |
| 3´-O-Me-m7G(5´)ppp(5´)G RNA cap structuur analoog | New England Biolabs | S1411L | |
| RiboLock RNase Inhibitor | Thermo Scientific | EO0381 | 40 U/µl |
| TURBO DNase | Life Technologies | AM1334 | 2 U/µl (van MEGAscript T7 Kit) |
| Antarctic phosphatase | New England Biolabs | MO289S | |
| RNeasy mini kit | Qiagen | 74104 | |
| RNaseZap oplossing | Life Technologies | AM9780 | |
| Transfectie | |||
| Lipofectamine 2000 Transfectie Reagens | Invitrogen | 11668-019 | Cationic lipid transfectiereagens |
| Opti-MEM I Reduced Serum Media | Invitrogen | 11058-021 | Verbeterd Minimum Essentieel Medium (MEM) dat een vermindering van Foetale Rundserum (FBS) suppletie mogelijk maakt |
| Gelelektroforese | |||
| Agarose | Sigma-Aldrich | A9539 | |
| Gelred Nucleic Acid Gel Stain | Biotium | 41003 | 10.000x in water |
| peqGOLD Range Mix DNA-Ladder | Peqlab | 25-2210 | |
| Flow cytometry analyses | |||
| CellFIX (1x) | BD Biosciences | 340181 | 10x concentraat |
| Primer voor insertversterking en poly (T) staart PCR | |||
| Forward Primer (HPLC-grade) 10 µM | Ella Biotech | 5´-TTGGACCCTCGTAC AGAAGCTAATACG-3´ | |
| Reverse Primer (HPLC-grade) 10 µM | Ella Biotech | 5´- T120-CTTCCTACT CAGGCTTTATTCAA AGACCA-3´ | |
| Apparatuur | |||
| Cel incubator | Binder | CO2 (5%) en O2 (20%) | |
| CASY celteller | Schärfe System | ||
| Steriele werkbank | BDK Luft-und Reinraumtecknik GmbH | ||
| Bacterie incubator | Incutec | ||
| Waterbad | |||
| ScanDrop spectrofotometer | Analytic Jena | ||
| PCR thermocycler | Eppendorf | ||
| Microcentrifuge | Eppendorf | ||
| Vortex | peqlab | ||
| Thermomixer | Eppendorf | ||
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.