$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Аденоассоциированные вирусы (AAV) в настоящее время широко используются для различных исследований генной терапии сетчатки. AAV обеспечивают безопасный и эффективный способ доставки генов с меньшей иммуногенностью и меньшим количеством интеграций генома. Проникновение AAV в клетку-мишень происходит через эндоцитоз, который требует связывания рецепторов и корецепторов на поверхности клетки1,2. Поэтому эффективность трансдукции AAV для различных типов клеток зависит главным образом от капсида и его взаимодействия с рецепторами клетки-хозяина. AAV имеют серотипы, и каждый серотип может иметь различные клеточные / тканевые тропизмы и эффективность трансдукции. Существуют также искусственные серотипы и варианты AAV, генерируемые химической модификацией капсида вируса, производством гибридных капсидов, введением пептидов, перетасовкой капсидов, направленной эволюцией и рациональным мутагенезом3. Даже незначительные изменения в аминокислотной последовательности или структуре капсидов могут влиять на взаимодействие с факторами клетки-хозяина и приводить к различным тропизмам4. В дополнение к вариантам капсида, другие факторы, такие как маршрут инъекции и вариация производства AAV от партии к партии, могут влиять на эффективность трансдукции AAV в нейронной сетчатке. Поэтому необходимы надежные методы сравнения скоростей трансдукции для разных вариантов.
Большинство методов определения эффективности трансдукции AAV основаны на экспрессии репортерных генов. К ним относятся флуоресцентная визуализация, иммуногистохимия, вестерн-блот или гистохимический анализ репортерного генного продукта5,6,7. Однако из-за ограничения размера AAV не всегда возможно включить репортерные гены для мониторинга эффективности трансдукции. Использование сильных промоторов, таких как гибридный усилитель ЦМВ / куриный бета-актин или посттранскрипционный регуляторный элемент гепатита Вудчака (WPRE) в качестве последовательности стабилизатора мРНК, еще больше усложняет проблему размера8. Поэтому также будет полезно определить скорость трансдукции вводимых AAV с более прямой методологией.
Цифровая капельная ПЦР (dd-PCR) является мощным методом количественной оценки целевой ДНК из мельчайших количеств образцов. Технология dd-PCR зависит от инкапсуляции целевой ДНК и реакционной смеси ПЦР каплями масла. Каждая реакция dd-PCR содержит тысячи капель. Каждая капля обрабатывается и анализируется как независимаяреакция ПЦР 9. Анализ капель позволяет рассчитать абсолютное число копий молекул-мишеней ДНК в любом образце простым использованием алгоритма Пуассона. Поскольку эффективность трансдукции AAV коррелирует с числом копий геномов AAV в нейронной сетчатке, мы использовали метод dd-PCR для количественной оценки геномов AAV.
Здесь мы описываем методологию dd-PCR для расчета эффективности трансдукции векторов AAV из геномной ДНК сетчатки6,10. Во-первых, AAV, которые экспрессируют tdTomato reporter, были сгенерированы с использованием протокола малого масштаба и титрованы методом11dd-PCR. Во-вторых, AAV были интравитреально введены в нейронную сетчатку. Чтобы продемонстрировать эффективность трансдукции, мы сначала количественно оценили экспрессию tdTomato с помощью флуоресцентной микроскопии и программного обеспечения ImageJ. За этим последовала изоляция геномной ДНК для количественной оценки геномов AAV в инъекционных сетчатках с использованием dd-PCR. Сравнение уровней экспрессии tdTomato с трансдуцированными геномами AAV, количественно оцененными с помощью dd-PCR, показало, что метод dd-PCR точно количественно определил эффективность трансдукции векторов AAV. Наши протоколы продемонстрировали подробное описание методологии на основе dd-PCR для количественной оценки эффективности трансдукции AAV. В этом протоколе мы также показываем абсолютное количество геномов AAV, которые трансдуцируются после интравитреальных инъекций, просто используя фактор разбавления после выделения геномной ДНК и результатов dd-PCR. В целом, этот протокол обеспечивает мощный метод, который будет альтернативой репортерной экспрессии для количественной оценки эффективности трансдукции векторов AAV в сетчатке.