Ta metoda dostarcza szczegółowych instrukcji dotyczących przepuszczalności osłonki przezroczystej zapłodnionych jaj myszy, aby umożliwić komórkom embrionalnym dostarczenie genów przez lentiwirusy. Lentiwirusy zostały zaprojektowane przez naturę z myślą o efektywnym dostarczaniu genów do komórek ssaków. Infekują one dzielące się i niedzielące się komórki i integrują genom lentiwirusa z chromosomami gospodarza1. Zakres komórek gospodarza lentiwirusa można łatwo rozszerzyć poprzez pseudotypowanie rekombinowanego lentiwirusa z glikoproteiną wirusa pęcherzykowego zapalenia jamy ustnej (VSV-G), ze względu na szeroki tropizm białka VSV-G2. Po transdukcji geny lentiwirusowe są stabilnie integrowane i ulegają ekspresji jako część chromosomów gospodarza, tworząc idealne narzędzie do generowania zwierząt transgenicznych. Po dostarczeniu do komórek embrionalnych we wczesnym stadium genom lentiwirusa ulega replikacji i ekspresji w całym organizmie. Transdukcja lentiwirusowa doprowadziła do produkcji myszy, szczurów, kurczaków, przepiórek i świń3,4,5,6,7 wśród innych gatunków transgenicznych. Typowa metoda dostarczania genów lentiwirusowych wymaga jednak wykwalifikowanych techników i specjalistycznego sprzętu, aby pokonać barierę osłonki przejrzystej, która otacza zarodki we wczesnym stadium rozwoju. Ogólnym celem tej metody jest opisanie sposobu przepuszczalności strefy za pomocą lasera w celu ułatwienia dostarczania genów lentiwirusowych.
Jaja ssaków są otoczone przezroczystą osłoną, która twardnieje po zapłodnieniu, aby chronić zapłodnione jaja przed polispermią i ograniczyć interakcje środowiskowe8,9. Zona tworzy barierę, która utrzymuje lentiwirusy z dala od komórek embrionalnych, dopóki zarodki nie wyklują się jako blastocysta. Wyhodowane jaja zapłodnione myszami wykluwają się po 4 dniach i muszą zostać wszczepione myszom w ciąży przed wykluciem, aby zapewnić normalny rozwój w młode. Dlatego w celu transdukcji lentiwirusy są mikrowstrzykiwane przed wykluciem się z strefy do jamy periviteliny, przestrzeni między strefą a komórkami embrionalnymi.
Osłona przejrzysta jest często usuwana do zapłodnienia in vitro ludzkich jajeczek, aby zwiększyć szybkość zapłodnienia10. Jednak chemiczne usunięcie mysiej osłony przejrzystej niekorzystnie wpływa na rozwój zarodków myszy i jest szkodliwe dla komórek embrionalnych11,12. Inne metody dostarczania genów do zapłodnionych jaj myszy pokonują barierę osłonki przejrzystej poprzez bezpośrednią mikroiniekcję DNA do jądra komórkowego13. Mikroiniekcja przedjądrowa jest skutecznym sposobem dostarczania genów do zarodków. Ponieważ jednak każdy zarodek jest utrzymywany indywidualnie do mikroiniekcji, praktyka ta może być pracochłonna i czasochłonna dla początkującego użytkownika.
Inne metody, takie jak elektroporacja i fotoporacja, są przydatne do przejściowego i krótkoterminowego dostarczania genów do zapłodnionych jaj myszy14,15,16. Metody te są szeroko stosowane do dostarczania komponentów i rekombinaz CRISPR-Cas9. Jednak elektroporacja i fotoporacja dostarczania genów nie mogą być efektywnie wykorzystane do tworzenia transgeników. Plemniki, które są pobierane z nakłutego najądrza myszy, mogą być również transdukowane przez lentiwirusy i wykorzystywane do zapłodnienia in vitro w celu wytworzenia transgenicznych zwierząt17,18,19,20.
W tym protokole, dostarczanie genu lentiwirusowego do embrionów myszy jest ułatwione przez przenikanie strefy za pomocą lasera. Laser XYClone został opracowany jako pomoc w zapłodnieniu in vitro21 i hodowli embrionalnych komórek macierzystych22. Jest to małe urządzenie, które jest proste w konfiguracji i łatwe w użyciu. Po zainstalowaniu w mikroskopie zajmuje on miejsce soczewki obiektywu, a dołączone oprogramowanie pozwala na celowanie laserem podczas patrzenia przez okulary mikroskopu (patrz Protokół: rozdział 3). Po perforacji zony przez laser XYClone, lentiwirusy mogą zostać wprowadzone do pożywki hodowlanej w celu dostarczenia genów23. Wiele lentiwirusów może być wykorzystywanych do jednoczesnego dostarczania kilku genów do inkorporacji chromosomalnej.
Ten protokół opisuje, jak izolować i hodować zapłodnione jaja myszy, ilustruje użycie lasera do perforacji osłonki przejrzystej i demonstruje transdukcję komórek embrionalnych myszy przez lentiwirusy.