$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Adeno-geassocieerde virussen (AAV's) worden nu vaak gebruikt voor een verscheidenheid aan retinale gentherapiestudies. AAV's bieden een veilige en efficiënte manier van genafgifte met minder immunogeniciteit en minder genoomintegraties. AAV-toegang tot de doelcel vindt plaats door endocytose, die binding van receptoren en co-receptoren op het celoppervlak vereist1,2. Daarom hangt de transductie-efficiëntie van AAV's voor verschillende celtypen voornamelijk af van de capsid en zijn interacties met de gastheercelreceptoren. AAV's hebben serotypen en elk serotype kan verschillende cellulaire / weefseltropismen en transductie-efficiëntie hebben. Er zijn ook kunstmatige AAV-serotypen en varianten gegenereerd door chemische modificatie van de viruscapside, productie van hybride capsiden, peptide-insertie, capsid schuifelen, gerichte evolutie en rationele mutagenese3. Zelfs kleine veranderingen in aminozuurvolgorde of capsidstructuur kunnen een invloed hebben op interacties met gastheercelfactoren en resulteren in verschillende tropismen4. Naast capsid-varianten kunnen andere factoren zoals injectieroute en batch-to-batchvariatie van AAV-productie de transductie-efficiëntie van AAV's in het neuronale netvlies beïnvloeden. Daarom zijn betrouwbare methoden voor de vergelijking van transductiesnelheden voor verschillende varianten noodzakelijk.
De meeste methoden voor het bepalen van de AAV-transductie-efficiëntie zijn afhankelijk van reporter-genexpressie. Deze omvatten fluorescerende beeldvorming, immunohistochemie, western blot of histochemische analyse van het reporter-genproduct5,6,7. Vanwege de groottebeperking van AAV's is het echter niet altijd haalbaar om reportergenen op te nemen om de transductie-efficiëntie te bewaken. Het gebruik van sterke promotors zoals de hybride CMV-versterker / kip beta-actine of Woodchuck hepatitis post-transcriptioneel regulerend element (WPRE) als een mRNA-stabilisatorsequentie compliceert het grootteprobleemverder 8. Daarom zal het ook nuttig zijn om de transductiesnelheid van geïnjecteerde AAV's te definiëren met een meer directe methodologie.
Digitale druppel PCR (dd-PCR) is een krachtige techniek om doel-DNA te kwantificeren uit minuscule hoeveelheden monsters. dd-PCR-technologie is afhankelijk van de inkapseling van het doel-DNA en het PCR-reactiemengsel door oliedruppeltjes. Elke dd-PCR-reactie bevat duizenden druppeltjes. Elke druppel wordt verwerkt en geanalyseerd als een onafhankelijke PCR-reactie9. Analyse van druppels maakt het mogelijk om het absolute aantal doel-DNA-moleculen in elk monster te berekenen door simpelweg het Poisson-algoritme te gebruiken. Omdat de transductie-efficiëntie van de AAV's gecorreleerd is met het kopieaantal AAV-genomen in het neuronale netvlies, gebruikten we de dd-PCR-methode om AAV-genomen te kwantificeren.
Hier beschrijven we een dd-PCR-methodologie om de transductie-efficiëntie van AAV-vectoren te berekenen uit retinaal genomisch DNA6,10. Ten eerste werden AAV's die tdTomato reporter uitdrukken gegenereerd met behulp van het kleinschalige protocol en getiterd door de dd-PCR-methode11. Ten tweede werden AAV's intravitreally geïnjecteerd in het neuronale netvlies. Om de transductie-efficiëntie aan te tonen, hebben we eerst tdTomato-expressie gekwantificeerd met behulp van fluorescerende microscopie en ImageJ-software. Dit werd gevolgd door de isolatie van genomisch DNA voor de kwantificering van AAV-genomen in geïnjecteerde netvliezen met behulp van dd-PCR. Vergelijking van tdTomato-expressieniveaus met de getransduceerde AAV-genomen gekwantificeerd door de dd-PCR toonde aan dat de dd-PCR-methode de transductie-efficiëntie van AAV-vectoren nauwkeurig kwantificeerde. Onze protocollen toonden een gedetailleerde beschrijving van een op dd-PCR gebaseerde methodologie om de efficiëntie van AAV-transductie te kwantificeren. In dit protocol tonen we ook het absolute aantal AAV-genomen dat wordt getransduceerd na intravitreale injecties door simpelweg de verdunningsfactor te gebruiken na genomische DNA-isolatie en de dd-PCR-resultaten. Over het algemeen biedt dit protocol een krachtige methode, die een alternatief zou zijn voor reporterexpressie om transductie-efficiëntie van AAV-vectoren in het netvlies te kwantificeren.