Artykuł metodologiczny

Edycja genów za pośrednictwem morfolino: technika knockdownu genów wykorzystująca translacyjne blokowanie oligonukleotydów morfolino w jednokomórkowych jajach ryb jaskiniowych

8 lipca 2025

W tym artykule

Streszczenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Źródło: Stahl, B. A. et al., Manipulacja funkcją genów u meksykańskich ryb jaskiniowych. J. Vis. Exp. (2019).

Ten film opisuje technikę nokautowania genów za pomocą mikroiniekcji blokujących translację morfolinosów w stadium jednokomórkowym ryby jaskiniowej. Morfolinos to oligonukleotydy DNA, które wiążą się z komplementarną sekwencją docelowego mRNA i blokują jej translację do białka. W związku z tym morfoliny są używane jako narzędzia molekularne do przejściowego zatrzymywania lub zmniejszania ekspresji genu.

Protokół

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wszystkie procedury dotyczące modeli zwierzęcych zostały sprawdzone przez lokalny instytucjonalny komitet opieki nad zwierzętami oraz weterynaryjną komisję rewizyjną JoVE.

1. Projekt oligo Morpholino

UWAGA: Sekwencje dla A. mexicanus są dostępne przez National Center of Biotechnology Information (NCBI) Gene i NCBI (https://www.ncbi.nlm.nih.gov), a także w przeglądarce genomu Ensembl (https://www.ensembl.org). Projektując morfolino do stosowania zarówno w formach żyjących na powierzchni, jak i w jaskiniach, kluczowe znaczenie ma zidentyfikowanie na tym etapie wszelkich różnic genetycznych między morfami, aby można było uniknąć tych regionów genetycznych jako celów dla morfolinosów. Każda zmienność polimorficzna w miejscu docelowym morfolino może prowadzić do nieskutecznego wiązania. Konstrukcja jest podobna do innych systemów rybnych, takich jak danio pręgowany, i wcześniej wykazano, że działa skutecznie u A. mexicanus.

  1. Projekt morfinów blokujących translację
    nuta:
    Morfoliny blokujące translację blokują translację poprzez wiązanie się z endogennym miejscem startowym i utrudniają maszynerii translacyjnej wiązanie sekwencji mRNA przez przeszkodę steryczną.
    1. Zidentyfikuj region kodujący docelowego genu, zaczynając od miejsca startowego ATG.
    2. Zapisz pierwsze 25 par zasad sekwencji docelowej, kopiując i wklejając sekwencję w edytorze tekstu lub notatniku laboratoryjnym.
    3. Korzystając z oprogramowania online (np. http://reverse-complement.com) lub ręcznego tłumaczenia, wygeneruj odwrotne dopełnienie sekwencji docelowej. Zapisz wynikowe odwrotne uzupełnienie w edytorze tekstu lub notatniku laboratoryjnym.
    4. Zamów morfolino z odwrotną sekwencją dopełniacza w firmie produkującej oligonukleotydy morfolino. Zobacz tabelę materiałów dla firm.

2. Mikroiniekcje

  1. Przygotowanie ogólnych narzędzi do iniekcji
    nuta:
    Procedury opisane w tej sekcji zostały szczegółowo opisane w innym miejscu, a przegląd z niewielkimi modyfikacjami przedstawiono tutaj.
    1. Wytwarzać płytki iniekcyjne, wlewając ciepłą 3% agarozę rozpuszczoną w wodzie z systemu rybnego do płytki Petriego o pojemności 100 ml. Ostrożnie umieść formę do wtryskiwania jaj w świeżo nalanej agarozie, aby zrobić dołki na ikrę ryb. Umieść bok formy w agarze pod kątem 45°, a następnie powoli opuść go do agarozy; Powolne opuszczanie formy pod kątem zapobiega uwięzieniu powietrza pod formą. Delikatnie usuń pleśń, gdy agaroza zastygnie. Płytki można przechowywać, szczelnie, w temperaturze 4 °C przez okres do 1 tygodnia.
  2. Pobieranie jaj w stadium jednokomórkowym
    1. W nocy, w której spodziewany jest lęg, sprawdzaj zbiorniki co 15–30 minut i monitoruj jaja na dnie zbiornika. Jaja wydają się półprzezroczyste, mają średnicę około 1 mm.
    2. Użyj siatki rybackiej o drobnych oczkach, aby zebrać jaja i przenieść je do szklanej miski wypełnionej świeżą wodą z systemu rybnego. Zbadaj jaja pod mikroskopem, aby potwierdzić, że jaja są w stadium jednokomórkowym.
    3. Za pomocą szklanych pipet przenieść jednokomórkowe komórki jajowe na płytki iniekcyjne. Na tym etapie wymagane są szklane pipety, ponieważ jaja będą przyklejać się do plastiku.
    4. Za pomocą pipety ostrożnie wypuścić jaja do dołków płytki do wstrzykiwań agarozy z ppkt 2.1. Rzędy wstępnie podgrzanej (w temperaturze pokojowej) płytki iniekcyjnej należy wypełnić maksymalną liczbą jaj (3040 w rzędzie i do pięciu rzędów). Pełne rzędy zapobiegają przemieszczaniu się jaj podczas wstrzyknięć. Jaja należy przechowywać nawodnione na płytce iniekcyjnej z niewielką ilością wody z systemu rybnego do czasu wykonania wstrzyknięć.
  3. Konfiguracja wtrysku Pico i ogólne wytyczne dotyczące optymalizacji wtrysku
    1. Wypełnić igły iniekcyjne za pomocą końcówek do pipet z żelem, które mieszczą się w kapilarze, lub za pomocą standardowych końcówek do mikropipet, dodając na końcu bolus o objętości 2–4 μl. Po napełnieniu igły należy użyć kleszczyków, aby przyciąć nadmiar długości z igły do wstrzykiwań.
    2. Wykonać mikroiniekcje za pomocą igły zamontowanej w mikromanipulatorze, podłączonej do mikroiniekcji pikolitru.
    3. Ustaw czas wtrysku na 0,03 s, a ciśnienie wyjściowe na ~0,0 psi. Ciśnienie iniekcji będzie się odpowiednio różnić z niewielkimi różnicami między igłami, więc zoptymalizuj, aby uzyskać bolus iniekcyjny ~1,0 nL.
      nuta: Ciśnienie wtrysku często mieści się w zakresie ~10–30 psi.
    4. Ustandaryzować bolus iniekcyjny, wstrzykując go do oleju mineralnego i mierząc rozmiar bolusa za pomocą mikrometru szkiełkowego, aby uzyskać objętość wstrzyknięcia ~1–1,5 nL. Wyreguluj ciśnienie wtrysku (psi), aby zwiększyć lub zmniejszyć objętość bolusa.
    5. Odciągnij wodę z samej górnej części jaj za pomocą chusteczki laboratoryjnej.
      nuta: Kosmówka jajowa Astyanax jest nieco trudniejsza do przeniknięcia niż ikra danio pręgowanego. Odkryliśmy, że ściąganie wody z wierzchu jaj ułatwia penetrację igły w jaju. Optymalizacja talerza może pozwolić na ~200 jaj na jednym talerzu.
    6. Za pomocą mikromanipulatora przeniknąć igłą do każdego jajka i wstrzyknąć je bezpośrednio do żółtka. Po umieszczeniu w żółtku należy wstrzyknąć jajko, naciskając przycisk wstrzykiwania lub pedał nożny wstrzykiwania.
      nuta: Pełną płytkę można wstrzyknąć w ciągu ~15 min. Faza jednokomórkowa trwa ~40 min.
  4. Wstrzyknięcie morpholinos
    nuta:
    Ilość morfolino niezbędna do knockdownu bez powodowania toksyczności będzie musiała być zoptymalizowana dla każdego docelowego genu; Jednak stężenie 400 pg jest dobrym punktem wyjścia.
    1. Przygotuj morpholino tak, aby wstrzyknąć 400 pg morpholino na jajko. Rozmrozić morpholino na lodzie. Roztwór do wstrzykiwań składa się z morfoliny (w pożądanym stężeniu), H2O lub roztworu Danieau wolnego od RNaz oraz czerwieni fenolowej (10% końcowej objętości). Przykład znajduje się w tabeli 1.
    2. Wstrzyknąć 1 nl na zarodek.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Hodowla ryb i zaopatrzenie w jaja
Siatka na ryby o drobnych oczkach Penn Plax powiedział: Zobacz materiał BN4
Podgrzewacz akwarium Aqueon powiedział: 100106108
Pułapki na jajka Wykonane na zamówienie nie Zaprojektuj i stwórz plastikową kratkę do umieszczenia na dnie zbiornika, aby chronić jaja
Pipety szklane Fisher Naukowy 13-678-20C
Żarówki do pipet Fisher Naukowy 03-448-21
Agarozy Fisher Naukowy Zobacz materiał BP160-500
Foremki do jajek Adaptacyjne narzędzia naukowe Samolot TU-1
Zaopatrzenie Morpholino
Kontroluj Morpholino Gene Tools, LLC Standardowe olio kontrolne
Niestandardowy Morpholino Gene Tools, LLC nie
Czerwień fenolowa Sigma Aldrich P0290-100ML
Materiały do mikroiniekcji
Szklane rurki kapilarne Instrumenty Sutter Zobacz materiał BF100-58-10 Zobacz materiał BF100-58-10
Ściągacz do pipet Instrumenty Sutter Zobacz materiał P-97
Wtryskiwacz pikologiczny Instrumenty Warnera PLI-100A
Mikromanipulator Światowe instrumenty precyzyjne Zobacz materiał M3301R
Mikromanipulator Stoisko World Precision Instruments Zobacz materiał M10
Podstawa mikrofonatora Światowe instrumenty precyzyjne Podstawa z blachy stalowej, 10 funtów

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Morpholino OligonucleotidesGene Knockdown TechniqueTranslational BlockingCavefish EggsMicroinjection ProcedureYolk Sac InjectionMorpholino HybridizationTranslation InhibitionSingle Celled EggsPicoliter Microinjector

Powiązane artykuły