Здесь мы предоставляем подробный, шаг за шагом протокол для CRISPR / Cas9 основе генома инженерных первичных клеток человека B для гена нокаут (KO) и стук-в (KI) для изучения биологических функций генов в клетках В и развитие В-клеточной терапии.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Здесь мы предоставляем подробный, шаг за шагом протокол для CRISPR / Cas9 основе генома инженерных первичных клеток человека B для гена нокаут (KO) и стук-в (KI) для изучения биологических функций генов в клетках В и развитие В-клеточной терапии.
В-клетки являются лимфоцитами, полученными из гематопоэтических стволовых клеток и являются ключевым компонентом гуморальной руки адаптивной иммунной системы. Они делают привлекательных кандидатов для клеточной терапии из-за их легкости изоляции от периферической крови, их способность расширяться в пробирке, и их долговечность in vivo. Кроме того, их нормальная биологическая функция – производить большое количество антител – может быть использована для выражения очень большого количества терапевтического белка, такого как рекомбинантное антитело для борьбы с инфекцией, или фермент для лечения энзимопатий. Здесь мы предоставляем подробные методы для изоляции первичных клеток человека B от периферических моноядерных клеток крови (PBMCs) и активации / расширения изолированных В-клеток in vitro. Затем мы демонстрируем шаги, связанные с использованием системы CRISPR/Cas9 для конкретного участка KO эндогенных генов в клетках группы В. Этот метод позволяет эффективно кОК различных генов, которые могут быть использованы для изучения биологических функций генов, представляющих интерес. Затем мы демонстрируем шаги по использованию системы CRISPR/Cas9 вместе с рекомбинантным, адено-ассоциированным, вирусным (rAAV) вектором для эффективной интеграции трансгенной экспресс-кассеты в B-клетках. Вместе этот протокол обеспечивает пошаговую инженерную платформу, которая может быть использована в первичных клетках В человека для изучения биологических функций генов, а также для развития В-клеточной терапии.
В-клетки являются подгруппой линии лимфоцитов, полученных из гематопоэтических стволовых клеток. Они выполняют важную роль в адаптивной гуморальной иммунной системе, производя большое количество антител в ответ на иммунные проблемы1. В-клетки также являются предшественниками клеток памяти В и неизлечимо дифференцированных, долгоиговых плазменных клеток, обеспечивая тем самым прочный гуморальныйиммунитет 2. Плазменные клетки, в частности, уникальны среди иммунных клеток в их способности производить большое количество конкретных антител, выживая в течение многих лет илидесятилетий 3. Кроме того, легкость изоляции от периферической крови делает линию B-клеток отличным кандидатом для новых клеточных методовлечения 4.
Ранее методы случайной интеграции, такие как использование лентивирусных векторов или транспосона Спящей Красавицы, использовались для разработки В-клеток для доставкии выражения трансгенов 5,6,7,8. Однако неспецифический характер этих подходов затрудняет изучение биологических функций конкретного гена в клетках группы В и несет в себе риск вставки мутагенеза и переменной трансгенной экспрессии и/или замалчивания в терапевтической обстановке.
Система CRISPR/Cas9 является мощным инструментом инженерии генома, который позволяет исследователям точно редактировать геном различных клеток различных видов. В последнее время две группы, в том числе наши собственные, успешно разработали методы расширения ex vivo и целенаправленной инженерии генома первичныхклеток человека B 9,10. Мы опишем процесс очистки первичных клеток человека B из образца лейкофореза. После этого мы опишем наш обновленный протокол расширения B-клеток и активации изолированных В-клеток. Затем мы опишем процесс выбивания кластера дифференциации 19 (CD19), специфического В-клеточного рецептора и отличительной чертой В-клеток, путем электропорации для введения CRISPR/Cas9 mRNA вместе с CD19 sgRNA в активированные B-клетки.
Cas9 мРНК переводится и связывается с CD19 sgRNA, чтобы сформировать CRISPR/Cas9-sgRNA рибонуклеопротеин комплекс (RNP). Впоследствии, sgRNA в комплексе приводит Cas9 к созданию двухцепочего разрыва (DSB) в целевой последовательности на exon 2 гена. Клетки будут ремонтировать DSB путем "не-гомологичный конец присоединения" путем введения или удаления нуклеотидов, что приводит к мутации кадров и вызывая ген будет выбит. Затем мы измерим потерю CD19 по цитометрии потока и проанализируем образование индрета путем отслеживания иделей путем анализа разложения (TIDE).
Затем мы опишем процесс использования CRISPR/Cas9 вместе с рекомбинантным вектором AAV6 (rAAV6, донорским шаблоном для гомологического ремонта (HDR)) для опоставки вставки расширенного зеленого флуоресцентного белка(EGFP) на адено-ассоциированном вирусе интеграционного сайта 1 (AAVS1). Ген AAVS1 является активным локусом без известных биологических функций и местом вирусной интеграции AAV в геноме человека; поэтому он считается «безопасной гаванью» для геномной инженерии. Здесь мы сообщаем, что расширение и активация В-клеток позволили до 44-кратного расширения в 7 дней культуры(рисунок 1). Электропорация В-клеток показала небольшое снижение общего здоровья клеток(рисунок 2A) при 24 ч после трансфекции. Рассеянный анализ участка маркера CD19(рисунок 2B) показал до 83% сокращения отредактированных ячеек(рисунок 2C).
Анализ TIDE хроматографов (рисунок3A) показал, что % indels был похож на % потери белка по цитометрии потока(рисунок 3B). Цитометрия потока анализа эксперимента KI показала, что клетки, получившие вектор AAV(рисунок 4),вместе с RNP, выразили до 64% EGFP-положительных клеток(рисунок 5A),а затем показали успешную интеграцию путем соединения полимеразной цепной реакции (PCR) (Рисунок 5B). Количество ячеек показало, что все образцы быстро восстанавливаются в течение 3 дней после инженерии(рисунок 5C).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Образцы лейкафереза у здоровых доноров были получены в местном банке крови. Все эксперименты, описанные здесь, были определены как освобождаемые от исследований Институциональным советом по обзору (IRB) и были одобрены Институциональным комитетом по биобезопасности (МКБ) в Университете Миннесоты.
ПРИМЕЧАНИЕ: Все эксперименты проводились в соответствии с универсальной мерой предосторожности для патогенных микроорганизмов, передающихся через кровь, с стерильными/асептическими методами и надлежащим оборудованием уровня биобезопасности-2.
1. Подготовка добавок для B-клеток расширения среды
2. Подготовка базальной среды
3. Подготовка среды расширения B-клеток
4. Очистка и расширение В-клеток человека
ПРИМЕЧАНИЕ: Добавьте 99-100% изопропиловый спирт в контролируемый температурой замораживающий контейнер, следуя указанию производителя, и охладите замораживающий контейнер при температуре 4 градусов по Цельсию перед началом шага 4.1.
5. Первичная инженерия B-клеток человека
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обновленный протокол расширения и активации позволил быстро расширить В-клетки до 44 раз за 7 дней(рисунок 1; n No 3 доноров). В эксперименте KO, B-клеток кол с использованием Trypan синий окрашивания показали более 80% жизнеспособных клеток с небольшим снижением восстановления клеток в обоих контроля и CD19 KO образцов на 24 ч после электропорации (Рисунок 2A; р ≥ 0,05, n No 3 доноров). Этот результат указывает на то, что электропорация слегка повлияла на общее...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Точная инженерия генома в первичных клетках человека B была сложной задачей донедавнего времени 9,10. Ранее мы публиковали протоколы с использованием CRISPR/Cas9 для инженера первичных клеток B человека9. Здесь мы наметим улучшенные протоколы для изоляции, расширения и проектирования B-клеток, чтобы обеспечить эффективное KO CD19 или для стука в EGFP.
Здесь мы демонстрируем, что наш протокол расширения ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Патент был подан на методы изготовления и использования генома отредактированных B-клеток с M.J.J.J., K.L., и B.S.M. в качестве изобретателей. B.S.M является консультантом и владеет акциями Immusoft Inc. Immusoft Inc. спонсировала исследования в лаборатории B.S..M.
Эта работа финансировалась Детским онкологическим исследовательским фондом (CCRF) и NIH R01 AI146009 до B.S.M.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Alt-R S.p. Cas9 Нуклеаза V3 белок, 500 мкг | IDT | 1081059 | меньшим размером также доступен |
| Amaxa P3 первичная клетка 4D- Nucleofector X Kit S (32 RCT) | Lonza | V4XP-3032 | |
| Аммоний-хлорид-калий-калий (ACK) лизирующий буфер | Quality Biological | 118-156-101 | |
| CleanCap химически модифицированная мРНК Cas9 | Trilink Biotechnology | L-7206-1000 | |
| CpG ODN 2006 (ODN 7909) 5 мг | Invivogen | TLRL-2006-5 | различных размеров в наличии |
| Cryostor CS10, 100 мл | STEMCELL Technology | 7930 | |
| CTS Immune Cell SR | Thermo Fisher Scientific | A2596101 | |
| EasySep набор для выделения В-клеток человека | STEMCELL Technology | 17954 | |
| eBioscience изменяемая жизнеспособность красителя eFlour 780 | eBiosciences | 65-0865-14 | |
| Среда для В-клеток Excellerate, R&, не содержащая ксено. | D Systems | CCM031 | B-cell базальная среда |
| Falcon 14 мл полипропиленовая трубка с круглым дном | Corning | 352059 | |
| фетальная бычья сыворотка (FBS) | R& D Systems | S11550 | Только для размораживания В-клеток |
| Ficoll-Paque Plus | GE Healthcare | 17-1440-03 | |
| GeneMate SnapStrip® 8-Strip 0,2 мл ПЦР-пробирки с индивидуальными прикрепленными купольными колпачками | BioExpress | T-3035-1 / 490003-692 | |
| Hyclone 0,0067M PBS (No Ca, No Mg) или 1x PBS | GE lifesciences | SH30256.01 | |
| Lonza 4D Nucleofector core unit | Lonza | AAF-1002B | |
| Lonza 4D Nucleofector X unit | Lonza | AAF-1002X | |
| Mega CD40 Ligand | Enzo Life Sciences | ALX-522-110-C010 | |
| Mr. Frosty | Sigma-Aldrich | C1562-1EA | Для замораживания клеток |
| Pen/Strep 100X | Sigma-Aldrich | TMS-AB2-C | |
| PerCP античеловеческий клон CD19 HIB19 | biolegend | 302228 | меньшем размере также доступен |
| пакет rAAV6 SA-GFP ( с нашей кассетой SA-GFP см. Рисунок 4). | Vigene Biosciences | N/A | Широкомасштабная упаковка, 1e13 GC/мл, 500 мл |
| Рекомбинантный человеческий белок IL-10 250 мкг | & D Systems | 217-IL-250 | различные размеры доступны |
| Рекомбинантный человеческий белок IL-15 25 мкг | R& D Systems | 247-ILB-025 | различные размеры доступны |
| Большой легкий EasySep Магнит | STEMCELL Technology | 18001 | различных размеров |
| Tris-EDTA (TE) буфер | Fisher Scientific | BP2476100 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.