Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Методика редактирования генов в естественных клетках-киллерах с использованием CRISPR Cas9

1.1K просмотров

8 июля 2025 г.

В этой статье

Аннотация

Источник: Naeimi Kararoudi, M., et al. Генерация нокаутированных первичных и расширенных NK-клеток человека с использованием рибонуклеопротеинов Cas9. J. vis. Exp. (2018).

Это видео демонстрирует технику Cas9-рибонуклеопротеин-опосредованной генетической модификации первичных естественных киллеров (NK) клеток. Рибонуклеопротеин Cas9, состоящий из эндонуклеазы Cas9, связанной с направляющей РНК (гРНК), образованной спариванием оснований CRISPR RNA (crRNA) и транс-активирующей crRNA (tracrRNA), вводится в первичные естественные клетки-киллеры посредством электропорации. Рибонуклеопротеин нацеливается на ДНК хозяина и расщепляет ее в целевом участке, что приводит к нокауту гена за счет модификации гена-мишени с помощью клеточного механизма восстановления.

Протокол

Все процедуры, связанные со сбором образцов, были выполнены в соответствии с рекомендациями института IRB.

1. Очистка и экспансия NK-клеток человека

  1. Выделите мононуклеарные клетки периферической крови (PBMC) из Buffy Coat.
    1. Слой 35 мл образца охристого пальто на 15 мл Ficoll-Paque.
    2. Центрифугируйте при давлении 400 x g в течение 20 минут без тормоза и соберите PBMC с интерфейса.
    3. Извлеченные PBMC промывайте три раза, добавляя не менее равного объема PBS, центрифугируя при 400 x g в течение 5 минут и отсасывая промывку PBC. NK-клетка может быть выделена на этом этапе с помощью розеток.
  2. Расширяйте NK-клетки путем стимуляции облученными 10 x 10 6mbIL21-экспрессирующими фидерными клетками в 0, 7 и 14 дни. Замените среду свежей RPMI, содержащей 10% FBS, 1% глутамина, 1% пенициллина стрептомицина и 100 МЕ/мл IL-2 для всего объема среды через день.

2. Дизайн и выбор гРНК

  1. Выберите конкретные геномные локусы для таргетинга, используя онлайн-инструменты, например, NCBI, Ensemble.
    пример.
    Описание: Трансформирующий фактор роста бета-рецептор 2 (TGFBRR2) эктодомен
    Посмотреть запись: PF08917
    Вид InterPro: IPR015013< чел. /> Позиция: 49 - 157 aa
    Целевая последовательность: экзон 4 гена TGFBR2 (ENSG00000163513)
  2. Чтобы спроектировать гРНК, используйте веб-инструменты для проектирования CRISPR, такие как http://crispr.mit.edu и «Benchling».
    1. Введите последовательность ДНК, выбранную на шаге 2.1. Выберите человеческий (hg 19) в качестве целевого генома. Проводники CRISPR (20 нуклеотидов, за которыми следует последовательность протоспейсерного соседнего мотива (PAM): NGG) будут сканироваться из последовательности, введенной ранее. Он также показывает возможные нецелевые совпадения по всему выбранному геному.
    2. Выберите три лучшие гРНК с наивысшим баллом, основываясь на их целевых и нецелевых показателях. Например, в таблице 1 показаны спроектированные РНК CRISPR для мишени на экзон 4 гена TGFBR2, предложенные веб-инструментами проектирования CRISPR.
  3. Упорядочьте CRISPR РНК как синтетические последовательно-специфичные крРНК.
  4. Закажите консервативную, трансактивирующую РНК (тракрРНК) для взаимодействия с крРНК посредством частичной гомологии.

3. Праймеры для скрининга удаления дизайна

  1. Праймеры дизайна, охватывающие сайты расщепления гРНК для анализа мутации T7E1.
  2. Используйте праймеры на расстоянии не менее 100.о. от прогнозируемого сайта расщепления, чтобы гарантировать, что небольшие инсерции-делеции (инделы) в целевом сайте sgRNA появятся на 1,5% агарозном геле после анализа мутаций. В таблице 2 представлены праймеры, которые используются для амплификации эктодомена TGFBR2.

4. Трансдукция первичных и расширенных NK-клеток человека

Примечание: Трансдукция элементов Cas9/RNP в NK осуществляется путем электропорации с использованием 4D-системы следующим образом.

  1. Подготовка клеток
    1. Для первичных NK-клеток инкубировать свежевыделенные NK-клетки в среде Roswell Park Memorial Institute (RPMI) в присутствии 100 МЕ/мл IL-2 в течение 4 дней и провести электропорацию на 5-й день. Заменяйте носитель через день, как описано выше, и за день до трансдукции.
    2. Для расширенных NK-клеток стимулируйте клетки в 0-й день с помощью облученных питающих клеток в соотношении 1:1 и проводите электропорацию на 5-й, 6-й или 7-й день. Заменяйте носитель через день, как описано выше, и за день до трансдукции.
    3. В день электропорации приготовьте колбу Т25, наполненную 8 мл свежего RPMI, содержащего 100 МЕ/мл IL-2, для клеток, подвергающихся электропорации, и предварительно инкубируйте колбы во увлажненном 37 °C и 5%CO2 инкубаторе><. заметка: Размороженные клетки или клетки, подвергшиеся 2-й или 3-й стимуляции, могут быть подвергнуты электропорации в любое время после их восстановления, как описано.
    4. Возьмите 3 - 4 × 106 клеток в одно состояние для получения 26 мкл трансдукционной смеси.
      заметка: Очень высокая концентрация NK-клеток в растворе электропорации увеличивает скорость трансдукции.
    5. Промойте клетки 3 раза PBS, чтобы удалить весь FBS, который обычно содержит активность РНКазы. Каждый раз уменьшайте их при 300 x g в течение 8 минут.
      заметка: Рассмотрим 7 условий электропорации для Cas/RNP в виде одиночной гРНК (гРНК1, гРНК2, гРНК3) и комбинации двух гРНК (гРНК1+гРНК2, гРНК1+гРНК3, гРНК2+гРНК3) и одного контроля без Cas9/RNPs.
  2. Образуют комплекс crRNA:tracerRNA/complex
    1. Ресуспендируйте крРНК (гРНК1, гРНК2 и гРНК3) и трассерРНК в 1x растворе TE до конечных концентраций 200 мкМ. Смешайте 2,2 мкл каждой 200 мкМ гРНК с 200 мкМ трассерРНК, как показано в таблице 3.
    2. Нагрейте образцы до 95 °C в течение 5 минут и дайте остыть на столе до комнатной температуры (15 - 25 °C). Храните ресуспендированные РНК и крРНК: tracrРНК/комплекс при температуре -20 °C для последующего использования.
  3. Сформировать комплекс РНП<бр /> Примечание: Для экономии времени формируйте комплекс РНП во время этапа промывки 4.1.5.
    1. Для дуплексной реакции одиночная crRNA:tracrRNA разбавляют эндонуклеазу Cas9 до 36 мкМ, как показано в примере в таблице 4.
    2. Для комбинированной трансдукции дуплексов crRNA:tracrRNA разбавляют эндонуклеазу Cas9 до 36 мкМ, как показано в примере в таблице 5.
    3. Добавляйте эндонуклеазу Cas9 к дуплексам crRNA:tracrРНК медленно, вращая кончик пипетки, в течение от 30 с до 1 минуты.
    4. Выдержать смесь при комнатной температуре в течение 15 - 20 минут. Если смесь не готова к использованию после инкубации, держите смесь на льду до использования.
  4. Электропорация
    1. Добавьте всю добавку в раствор для электропорации Р3 и держите его при комнатной температуре.
    2. Ресуспендируйте клеточную гранулу (3 - 4 × 106 ячеек из стадии 4.1.5) в 20 мкл первичного 4D раствора для электропорации P3. Избегайте образования пузырьков воздуха при пипетировании.
      Примечание: Клетки не следует оставлять на длительное время в растворе Р3.
    3. Немедленно добавьте 5 μL комплекса RNP (Шаг 4.3) в клеточную суспензию.
    4. Добавьте 1 мкл 100 мкМ усилителя электропорации Cas9 в смесь Cas9/RNPs/клетки.
    5. Перенесите смесь Cas9/RNPs/ячеек в электропорационные полоски объемом 20 μL.
    6. Аккуратно постучите по полоскам, чтобы убедиться, что образец покрывает нижнюю часть полосок.
    7. Запустите систему 4D электропорации и выберите программу EN-138.

Таблица 1. Три сконструировали гРНК для нацеливания на экзон 4 эктодомена TGFBR2 в виде синтетической кРНК.

ГРНК NO.Последовательность гРНКЗаказывается как синтетическая crRNA
гРНК15 CCCCTACCATGACTTTATTC 3/AltR1/rArGrUrCrArUrGrCrUrUrGrUrUrUrUrUrUrUrGrCrU/AltR2/
гРНК25 ATTGCACTCATCAGAGCTAC 3/AltR1/rArUrUrUrGrCrCrCrCrR
гРНК35 AGTCATGGTAGGGGAGCTTG 3/AltR1/rArG rUrCrA rUrGrG rUrArGrGrG rArGrC rUrUrG rGrUrUrUrA rGrArG rCrCrUrA rUrGrCrU/AltR2/

Таблица 2. Праймеры, используемые для амплификации гена эктодомена TGFBR2

TGFBR 2 эктодомен Праймеры FWD5 GTC TGC TCC AGG TGA TGA TTA T3
TGFBR2 эктодомен Праймер REV5 GGG CCT GAG AAT CTG CAT TTA 3

Таблица 3. Формирование комплекса crRNA:tracrRNA/с использованием 200 мкМ РНК

См. См. См.
компонентКоличество (мкл)
200 мкМ кРНК2.2
200 мкМ трассерная РНК2.2
Буфер IDTE5.6
Конечный продукт10

Таблица 4. Для дуплексной реакции одиночная crRNA:tracrRNA разбавляют эндонуклеазу Cas9 до 36 мкМ.

компонентКоличество (μл)
ПБС1
crRNA:дуплекс tracrRNA (из шага 4.2)2 (200 пмоль)
Эндонуклеаза Alt-R Cas9 (сток 61 мкМ)2
Общий объем5 мкл

Таблица 5. Для комбинированной трансдукции дуплексов crRNA:tracrRNA разбавляют эндонуклеазу Cas9 до 36 мкМ.

компонентКоличество (μл)
ПБС1
crRNA:дуплекс tracrRNA (ex. gRNA1)1 (100 пмоль)
crRNA:дуплекс tracrRNA (ex. gRNA2)1 (100 пмоль)
Эндонуклеаза Alt-R Cas92
Общий объем5 μл

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Конфликт интересов не декларируется.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
RosetteSep™ Коктейль для обогащения NK-клеток человекаТехнологии стволовых клеток15065Коктейль для обогащения NK-клеток человека RosetteSep™ предназначен для выделения NK-клеток из цельной крови путем отрицательного отбора.
Ficoll-Paque® PLUSGE Healthcare - Медико-биологические науки17-1440-02
Alt-R® CRISPR-Cas9 тракроРНКИнтегрированные технологии ДНК1072532TracrРНК, содержащая запатентованные химические модификации, повышающие устойчивость к нуклеазам. Гибридизуется с crRNA для активации фермента Cas9
Alt-R® CRISPR-Cas9 crRNAИнтегрированные технологии ДНКСинтетически производится как crRNA Alt-R® CRISPR-Cas9 на основе последовательности сконструированной гРНК, нацеленной на ген intrest
Alt-R® Набор для обнаружения редактирования геномаИнтегрированные технологии ДНК1075931Каждый набор содержит эндонуклеазу T7EI, реакционный буфер T7EI и контрольные тесты T7EI.
Платиновая® Taq ДНК-полимераза высокой точностиИнвитроген11304-011
4D-нуклеофекторная™ системаЛонзаААФ-1002Б
Человеческий рекомбинантный белок IL-2Компания «Новартис»65483-0116-07
Набор P3 Primary Cell 4D-Nucleofector™ X KitЛонзаВ4ХП-3032Содержит вектор pmaxGFP™, раствор нуклеофектора™, добавку, 16-луночные полоски для нуклеокувет™
Нецелевой: Пользовательская миРНК, стандартная 0,05 2моль ON-TARGETplusДхармаконСТМ-360019
Alt-R® S.p. Нуклеаза Cas9 3NLSИнтегрированные технологии ДНК1074181Нуклеаза Cas9
Справочник по крови и тканям DNeasy®Цягэн69504
Мини-комплект RNeasyЦягэн74104
Кальцеин AMТермоФишерС3099
ТГФβБиолегенда580706
Комплект управления Alt-R® CRISPR-Cas9, человекИнтегрированные технологии ДНК1072554Включает тракрРНК, позитивную контрольную кРНК HPRT, отрицательную контрольную crRNA#1, смесь праймеров HPRT и дуплексный буфер без нуклеазы.
IDTE pH 7,5 (1X раствор TE)Интегрированные технологии ДНК11-01-02-02
Alt-R® Cas9 Усилитель электропорацииИнтегрированные технологии ДНК1075915Cas9 Усилитель электропорации

Теги

Nucleofector2