B-cellen zijn een subgroep van de lymfocytlijn afgeleid van hematopoëtische stamcellen. Ze vervullen een cruciale rol in het adaptieve humorale immuunsysteem door grote hoeveelheden antilichamen te produceren als reactie op immuunuitdagingen1. B-cellen zijn ook voorlopers van geheugen B-cellen en de terminaal gedifferentieerde, langlevende plasmacellen, waardoor blijvende humorale immuniteit wordt geboden2. Met name plasmacellen zijn uniek onder immuuncellen in hun vermogen om grote hoeveelheden van een specifiek antilichaam te produceren terwijl ze jaren of decennia overleven3. Bovendien maakt het gemak van isolatie van perifeer bloed de B-cel afstamming een uitstekende kandidaat voor nieuwe celgebaseerde therapieën4.
Voorheen werden willekeurige integratiemethoden, zoals die met lentivirale vectoren of een Doornroosje transposon, gebruikt om B-cellen te engineeren voor transgene levering en expressie5,6,7,8. De niet-specifieke aard van deze benaderingen maakt het echter moeilijk om de biologische functies van een specifiek gen in de B-cellen te bestuderen en brengt een inherent risico met zich mee van insertie mutagenese en variabele transgene expressie en/of demping in de therapeutische setting.
Het CRISPR/Cas9-systeem is een krachtig genoomtechnologietool waarmee onderzoekers het genoom van verschillende cellen in tal van soorten nauwkeurig kunnen bewerken. Onlangs hebben twee groepen, waaronder de onze, met succes methoden ontwikkeld voor ex vivo-expansie en gerichte genoomengineering van primaire menselijke B-cellen9,10. We zullen het proces beschrijven van het zuiveren van primaire menselijke B-cellen uit een leukafoormonster. Daarna beschrijven we ons bijgewerkte protocol voor B-celexpansie en activering van geïsoleerde B-cellen. We zullen dan een proces beschrijven voor het uitschakelen van cluster van differentiatie 19 (CD19), een specifieke B-celreceptor en een kenmerk van B-cellen, door elektroporatie om CRISPR / Cas9 mRNA samen met CD19 sgRNA in geactiveerde B-cellen te introduceren.
Cas9 mRNA wordt vertaald en bindt aan de CD19 sgRNA om een CRISPR/Cas9-sgRNA ribonucleoproteïne complex (RNP) te vormen. Vervolgens leidt sgRNA in het complex Cas9 tot het creëren van double-strand break (DSB) bij de doelsequentie op exon 2 van het gen. De cellen zullen de DSB herstellen door "niet-homologe eindvoeging" door nucleotiden in te voeren of te verwijderen, wat leidt tot frameshift-mutatie en ervoor zorgt dat het gen wordt uitgeschakeld. Vervolgens meten we het verlies van CD19 door flowcytometrie en analyseren we de vorming van indels door het volgen van indels door decompositie (TIDE) analyse.
Vervolgens beschrijven we het proces van het gebruik van CRISPR/Cas9 samen met een recombinante AAV6-vector (rAAV6, een donorsjabloon voor homologie-gerichte reparatie (HDR)) om sitespecifieke invoeging van verbeterd groen fluorescerend eiwit(EGFP) te bemiddelen bij het adeno-geassocieerde virusintegratiesite 1 (AAVS1) gen. Het AAVS1-gen is een actieve locus zonder bekende biologische functies en een AAV virale integratieplaats op het menselijk genoom; daarom wordt het beschouwd als een "veilige haven" voor genoomtechniek. Hier melden we dat uitbreiding en activering van B-cellen tot 44-voudige expansie in 7 dagen cultuur mogelijk maakte (figuur 1). Elektroporatie van B-cellen vertoonde een lichte vermindering van de algehele celgezondheid (figuur 2A) na transfectie van 24 uur. De spreidingsplotanalyse van de CD19-markering (figuur 2B) liet tot 83% vermindering van de bewerkte cellen zien (figuur 2C).
Tide-analyse van de chromatografen (figuur 3A) toonde aan dat de % indels vergelijkbaar was met het % eiwitverlies door flowcytometrie (figuur 3B). Flowcytometrie-analyse van het KI-experiment toonde aan dat de cellen die een AAV-vector kregen (figuur 4), samen met RNP, tot 64% EGFP-positieve cellen (figuur 5A) uitdrukten en later een succesvolle integratie vertoonden door junction polymerasekettingreactie (PCR) (Figuur 5B). Celtellingen toonden aan dat alle monsters snel herstelden binnen 3 dagen na de engineering (Figuur 5C).