Obecne protokoły różnicowania embrionalnych komórek macierzystych (ESC) skutkują niejednorodnymi populacjami komórek, szczególnie w odniesieniu do wyprowadzania określonych fenotypów neuronalnych. Tak więc, mimo że kultury zawierają pożądany fenotyp komórkowy, często obecne są inne typy komórek neuronalnych, nieneuronalnych i niezróżnicowanych.1. Te cechy ograniczają zastosowanie źródeł komórek pochodzących z ESC do stosowania w terapii zastępczej i in vitro modelowanie chorób.
Genetyczne linie komórkowe reporterowe oferują sposób na wizualizację, śledzenie i izolowanie interesujących komórek, pod warunkiem, że ekspresja białka reporterowego (RP) odtwarza ekspresję endogenną. Użycie promotorów bezpośrednio przed regionem kodującym gen może być wykorzystane do uzyskania prymitywnych reporterów genetycznych, ale takie konstrukty nie mają precyzyjnych elementów regulacyjnych, które kontrolują endogenną ekspresję genów. W przeciwieństwie do tego, Rekombinacja homologiczna daje możliwość zapewnienia ekspresji RP o wysokiej wierności. W przeszłości wektory celujące przeznaczone do rekombinacji homologicznej w określonych loci zainteresowania były wykorzystywane do celowania w RP w mysich EKS (mESC) przy użyciu elektroporacji jako sposobu dostarczania DNA1,2. Jednak wytwarzanie reporterowych linii komórkowych poprzez konwencjonalną rekombinację homologiczną jest wyjątkowo nieefektywne dla ludzkich ESC (hESC), a zatem został udokumentowany tylko w kilku przypadkach (omówionych w3). Stosując zmodyfikowane białko chimeryczne zawierające fuzję nukleazy FokI ze specyficznymi dla miejsca motywami palca cynkowego, znanymi zbiorczo jako nukleazy palca cynkowego (ZFN), można wprowadzić pęknięcia dwuniciowe DNA w wcześniej określonych loci genomu. Po dodaniu wektora DNA z homologią po obu stronach pęknięcia podwójnej nici DNA, miejsce genomu można naprawić przez rekombinację homologiczną, umożliwiając włączenie sekwencji dawcy DNA. Technika ta okazała się przydatna do edycji genomu zarówno w ludzkich komórkach pierwotnych4,5, jak i w hESC6,7. Nowsze prace wykorzystały nukleazy efektorowe podobne do aktywatorów transkrypcji (TALEN), czynniki transkrypcyjne wykorzystywane przez patogeny roślinne8, aby pomóc w projektowaniu nukleaz specyficznych dla miejsca9.
W poniższym protokole demonstrujemy generowanie linii komórek reporterowych hESC poprzez elektroporację EGFP zawierającego homologiczny wektor celowania6 wraz z ZFN dla locus ludzkiego homeoboksu przysadki 3 (PITX3). Po selekcji antybiotyków przez 2-3 tygodnie, hESC z prawidłowo zintegrowanym DNA mogą być ręcznie pobrane, namnażone i wstępnie przebadane za pomocą PCR, a następnie zwalidowane za pomocą Southern blot.