2 kwietnia 2020
Tutaj prezentujemy zmodyfikowaną metodę kriokonserwacji jednokomórkowych zarodków, a także protokół, który łączy użycie zamrożonych i rozmrożonych embrionów z elektroporacją w celu efektywnego generowania genetycznie modyfikowanych myszy.
Nasz protokół ułatwia łatwe, skuteczne i szybkie przygotowanie genetycznie zmodyfikowanych myszy z zarodków myszy jednokomórkowych. Nasz protokół łączy w sobie wykorzystanie zamrożonych i rozmrożonych zarodków jednokomórkowych oraz elektroporacji, co pozwala na szybkie generowanie genetycznie zmodyfikowanych myszy, w tym myszy zmutowanych, z wysoką wydajnością i niskimi wskaźnikami mozaiki. W przypadku zapłodnienia in vitro należy rozpocząć od super owulacji cztero- lub ośmiotygodniowych samic myszy C57BL / 6J poprzez dootrzewnowe wstrzyknięcie 7,5 jednostek międzynarodowych gonadotropiny surowicy ciężarnej klaczy, a następnie wstrzyknięcie dootrzewnowe 7,5 jednostki międzynarodowej ludzkiej gonadotropiny kosmówkowej 48 godzin później.
Następnie usuń ogon najądrza od dojrzałych płciowo trzy- do pięciu miesięcznych samców myszy C57BL/6J i użyj igły preparującej, aby usunąć skrzepy plemników. Następnie inkubuj skrzepy w 200 mikrolitrowej kropli HTF w temperaturze 37 stopni Celsjusza i 5% dwutlenku węgla przez 1,5 godziny w celu uzyskania pojemności. 16 do 18 godzin po wstrzyknięciu ludzkiej gonadotropiny kosmówkowej należy zebrać kompleksy oocytów cumulus z jajowodów i inkubować kompleksy z 200 mikrolitrami HTF pokrytego ciekłą parafiną przez nie więcej niż dwie godziny inkubacji w inkubatorze do hodowli komórkowych.
Pod koniec inkubacji dodać od jednego do pięciu mikrolitrów zawiesiny plemników od granicy pożywki inkubacyjnej do 200 mikrolitrowej kropli kompleksów oocytów cumulus i umieścić kohodowlę w inkubatorze hodowli komórkowych na trzy godziny. Pod koniec inkubacji przemyć oocyty trzykrotnie pożywką optymalizacyjną z dodatkiem potasu, aby usunąć wszelkie pozostałe plemniki i wzgórki, a następnie użyć mikroskopu odwróconego, aby sprawdzić tworzenie się przedjądrka i stopień zarodków jednokomórkowych. W przypadku kriokonserwacji zarodków jednokomórkowych należy przenieść zarodki do świeżej kropli HTF o pojemności 200 mikrolitrów uzupełnionej 20% płodową surowicą bydlęcą na 10-minutową inkubację w inkubatorze do hodowli komórkowych.
Pod koniec inkubacji przenieść od 20 do 100 zarodków do 50 mikrolitrów jednego molowego roztworu dimetylosulfotlenku i przenieść do 100 zarodków w pięciu mikrolitrach roztworu na dno krioprobówki. Schłodzić zarodki przez pięć minut w temperaturze zero stopni Celsjusza przed dodaniem 45 mikrolitrów roztworu DAP213 z boku probówki. Po zamknięciu trzymaj komórki przez dodatkowe pięć minut w temperaturze zero stopni Celsjusza, a następnie szybko przechowuj probówkę w ciekłym azocie.
Przygotuj jeden mikrogram na mikrolitr CRISPR RNA i jeden mikrogram na mikrolitr tracrRNA w zredukowanej surowicy minimalnej niezbędnej pożywki. Dodaj sześć mikrolitrów każdego roztworu RNA do 42 mikrolitrów buforu wolnego od nukleaz i umieść mieszaninę w suchym podgrzewaczu na trzy minuty w temperaturze 95 stopni Celsjusza. Pod koniec inkubacji schłodzić mieszaninę w temperaturze pokojowej przez pięć minut i przygotować jeden mikrogram na mikrolitr białka HiFi Cas9 ze zredukowaną minimalną pożywką egzogenną w surowicy.
Dodaj sześć mikrolitrów rozcieńczonego roztworu HiFi Cas9 do roztworu RNA i przenieś do 100 rozmrożonych zarodków do 25 mikrolitrów powstałego roztworu kompleksu rybonukleoproteinowego w jednym całym szklanym szkiełku. Następnie inkubuj zarodki przez 10 minut w temperaturze 37 stopni Celsjusza. W przypadku elektroporacji zarodków, pod koniec inkubacji, należy ustawić parametry elektroporatora i załadować szkiełko na elektroporator.
Elektroporację należy przeprowadzić w ciągu jednej godziny od rozmrożenia zarodka, aby upewnić się, że edycja genomu nastąpi przed pierwszą replikacją DNA i zapobiec mozaicyzmu. Po elektroporacji przemyć zarodki trzykrotnie zmodyfikowanym buforem wodorowęglanowym Krebsa-Ringera w dwóch pożywkach w dwóch płukaniach kroplą pożywki optymalizacyjnej simplex uzupełnionej potasem pokrytej ciekłą parafiną. Następnie inkubuj zarodki w świeżej pożywce optymalizacyjnej z dodatkiem potasu w inkubatorze do hodowli komórkowych przez noc.
Zastosowanie tej zmodyfikowanej metody kriokonserwacji zarodków jednokomórkowych poprawia tempo rozwoju zamrożonych i rozmrożonych zarodków do stadium dwukomórkowego. Korzystając z tej metody, wszystkie myszy wygenerowane w tym reprezentatywnym eksperymencie były albinosami, a tylko jedna mozaika nosiła sierść z białymi i czarnymi łatami. Tutaj można zaobserwować reprezentatywny przekrój chromatogramu myszy albinosa zawierającego allel M1.
Jak pokazano, protokół może generować myszy z nokautem i knock-inem z wysoką wydajnością i niskimi wskaźnikami mozaiki. Rzeczywiście, potomstwo F1 homozygotycznego potomstwa F0 jest heterozygotyczne i zawiera jeden zmutowany i jeden allel typu dzikiego bez różnych mutacji. Pamiętaj, że zapłodniona komórka jajowa jest krucha na etapie jednokomórkowym.
Dodanie płodowej surowicy bydlęcej wzmacnia zarodek. Należy jednak obchodzić się z nim ostrożnie na każdym kroku. Metoda ta może przyczynić się do analizy funkcji genów i badań nad chorobami ludzi, ułatwiając szybszą i bardziej wydajną produkcję genetycznie modyfikowanych myszy.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Niniejszy artykuł przedstawia zoptymalizowany protokół szybkiego i wydajnego wytwarzania myszy modyfikowanych genetycznie (GM) przy użyciu technologii CRISPR/Cas9. Metoda ta łączy usprawnioną kriokonserwację embrionów jednokomórkowych z elektroporacją reagentów CRISPR, co skutkuje wysokim stopniem rozwoju, wydajną edycją genomu oraz niskim poziomem mozaicyzmu. Protokół obejmuje wszystkie kluczowe etapy – od zapłodnienia in vitro po genotypowanie – umożliwiając badaczom sprawne i szybkie wytwarzanie myszy typu knockout oraz knock-in.
Efektywne generowanie genetycznie zmodyfikowanych myszy stanowi krytyczny punkt zwrotny w walidacji celów terapeutycznych i ograniczaniu ryzyka mechanistycznego w badaniach przedklinicznych. Niniejszy protokół wykorzystuje zamrożone i rozmrożone embriony jednokomórkowe oraz elektroporację CRISPR/Cas9 w celu przyspieszenia produkcji modeli knockout i knock-in przy wysokiej wydajności i niskim poziomie mozaicyzmu. Podejście to zwiększa pewność prognostyczną i wspiera szybką selekcję projektów w potokach translacyjnych.
Niniejszy protokół integruje etap wczesnych odkryć z generowaniem modeli przedklinicznych, stanowiąc pomost między weryfikacją hipotez a badaniami translacyjnymi.