$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Wirusy związane z adeno (AAV) są teraz powszechnie używane do różnych badań nad terapią genową siatkówki. AAV zapewniają bezpieczny i skuteczny sposób dostarczania genów przy mniejszej immunogenności i mniejszej liczbie integracji genomu. Wnikanie AAV do komórki docelowej następuje poprzez endocytozę, która wymaga wiązania receptorów i koreceptorów na powierzchni komórki1,2. Dlatego skuteczność transdukcji AAV dla różnych typów komórek zależy głównie od kapsydu i jego interakcji z receptorami komórek gospodarza. AAV mają serotypy, a każdy serotyp może mieć odrębne tropizmy komórkowe/tkankowe i skuteczność transdukcji. Istnieją również sztuczne serotypy i warianty AAV generowane przez chemiczną modyfikację kapsydu wirusa, produkcję kapsydów hybrydowych, insercję peptydów, tasowanie kapsydu, ukierunkowaną ewolucję i racjonalną mutagenezę3. Nawet niewielkie zmiany w sekwencji aminokwasów lub strukturze kapsydu mogą mieć wpływ na interakcje z czynnikami komórkowymi gospodarza i skutkować różnymi tropizmami4. Oprócz wariantów kapsydu, inne czynniki, takie jak droga wstrzyknięcia i zmienność produkcji AAV z partii na partię, mogą wpływać na skuteczność transdukcji AAV w siatkówce neuronalnej. Dlatego konieczne są wiarygodne metody porównywania szybkości transdukcji dla różnych wariantów.
Większość metod określania skuteczności transdukcji AAV opiera się na ekspresji genu reporterowego. Należą do nich obrazowanie fluorescencyjne, immunohistochemia, western blot lub analiza histochemiczna produktu genu reporterowego5,6,7. Jednak ze względu na ograniczenie wielkości AAV, nie zawsze jest możliwe włączenie genów reporterowych w celu monitorowania wydajności transdukcji. Stosowanie silnych promotorów, takich jak hybrydowy wzmacniacz CMV / beta-aktyna kurczaka lub potranskrypcyjny element regulatorowy zapalenia wątroby Woodchuck (WPRE) jako sekwencja stabilizująca mRNA, dodatkowo komplikuje problem rozmiaru8. W związku z tym korzystne będzie również określenie szybkości transdukcji wstrzykiwanych AAV za pomocą bardziej bezpośredniej metodologii.
Cyfrowy kropelkowy PCR (dd-PCR) to potężna technika ilościowego oznaczania docelowego DNA z niewielkich ilości próbek. Technologia dd-PCR polega na enkapsulacji docelowego DNA i mieszaniny reakcji PCR za pomocą kropelek oleju. Każda reakcja dd-PCR zawiera tysiące kropel. Każda kropla jest przetwarzana i analizowana jako niezależna reakcja PCR9. Analiza kropelek umożliwia obliczenie bezwzględnej liczby kopii docelowych cząsteczek DNA w dowolnej próbce za pomocą algorytmu Poissona. Ponieważ skuteczność transdukcji AAV jest skorelowana z liczbą kopii genomów AAV w siatkówce neuronalnej, zastosowaliśmy metodę dd-PCR do ilościowego określenia genomów AAV.
Tutaj opisujemy metodologię dd-PCR do obliczania skuteczności transdukcji wektorów AAV z genomowego DNA siatkówki6,10. Po pierwsze, AAV, które wyrażają tdTomato reporter, zostały wygenerowane przy użyciu protokołu małej skali i zbalansowane metodą dd-PCR11. Po drugie, AAV zostały wstrzyknięte do ciała szklistego do siatkówki neuronalnej. Aby zademonstrować wydajność transdukcji, najpierw określiliśmy ilościowo ekspresję tdTomato za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej i oprogramowania ImageJ. Następnie wyizolowano genomowe DNA w celu ilościowego określenia genomów AAV w wstrzykniętych siatkówkach za pomocą dd-PCR. Porównanie poziomów ekspresji tdTomato z transdukowanymi genomami AAV oznaczonymi ilościowo za pomocą dd-PCR wykazało, że metoda dd-PCR dokładnie określiła ilościowo skuteczność transdukcji wektorów AAV. Nasze protokoły wykazały szczegółowy opis metodologii opartej na dd-PCR w celu ilościowego określenia skuteczności transdukcji AAV. W tym protokole pokazujemy również bezwzględną liczbę genomów AAV, które są transdukowane po wstrzyknięciach do ciała szklistego, po prostu używając czynnika rozcieńczającego po izolacji genomowego DNA i wyników dd-PCR. Ogólnie rzecz biorąc, protokół ten zapewnia potężną metodę, która byłaby alternatywą dla ekspresji reporterowej w celu ilościowego określenia skuteczności transdukcji wektorów AAV w siatkówce.