مخصص CompoZr الزنك فنجر Nuclease (ZFN) خدمة تمكن دقيق التحرير الجينوم في أي كائن حي أو خط خلية في أي مكان محدد من قبل المستخدم. توضح هذه المقالة عملية لتصميم والتحقق من صحة وتصنيع وتنفيذ الخدمة CompoZr ZFN مخصص.
الجينوم التحرير هي تقنية قوية التي يمكن استخدامها لتوضيح وظيفة الجين والأساس الجيني للمرض. الجينات التقليدية أساليب تحرير مثل المواد الكيميائية القائمة على الطفرات أو التكامل عشوائية من تسلسل الحمض النووي تمنح التغييرات الجينية العشوائية بأسلوب غير فعال الشاملة وتتطلب إدراج تسلسل الاصطناعية غير مرغوب فيه أو استخدام الظروف الشاذة ثقافة، يحتمل أن تكون مربكة دراسة بيولوجية. على النقيض من ذلك، يمكن للعابر التعبير ZFN في زنزانة تسهيل دقيق، الموروثة التحرير الجين بطريقة ذات كفاءة عالية دون الحاجة لإدارة المواد الكيميائية أو التكامل من الجينات المحورة الاصطناعية.
nucleases إصبع الزنك (ZFNs) هي الانزيمات التي تربط وقطع متواليات متميزة من المزدوج تقطعت بهم السبل الحمض النووي (dsDNA). وظيفي من وحدة ZFN CompoZr يتكون من البروتينات 2 أحادى الفردية التي تربط الحمض النووي "نصف موقع" ما يقرب من 15-18 النيوكليوتيدات (انظر الشكل 1). عندما اثنين ZFN أحاديةالسائدة "الوطن" على مواقعهم الهدف المتاخمة المجالات الحمض النووي انشقاق dimerize وإنشاء فاصل مزدوج الجديلة (DSB) في الحمض النووي. 1 مقدمة من ZFN بوساطة DSBs في الجينوم يضع أساسا للتحرير الجينوم كفاءة عالية. يمكن إصلاح ناقص من DSBs في خلية عن طريق المنظمات غير المتجانسة في نهاية الانضمام (NHEJ) والحمض النووي مسار الإصلاح يؤدي إلى الإدراج الصغيرة والحذف (indels). ويمكن إنشاء indels ضمن تسلسل الجينات ترميز خلية يؤدي إلى انزياح الإطار، وبالضربة القاضية الفنية لاحق من مكان الجين على كفاءة عالية. 2 في حين أن هذا البروتوكول يصف استخدام ZFNs لخلق بالضربة القاضية جين، والتكامل من الجينات المحورة ويمكن أيضا أن تتم عن طريق تناظر الموجهة إصلاح في موقع قطع ZFN.
مخصص CompoZr ZFN الخدمة يمثل نهج منتظم وشامل، وكذلك تتميز إلى تحرير الجينات المستهدفة للأوساط العلمية مع التكنولوجيا ZFN. العلماء سيجما العمل بشكل وثيق مع المحققين إلى 1) perfoRM تحليل العناية الواجبة بما في ذلك تحليل بنية الجينات ذات الصلة، والبيولوجيا، ونظام نموذجي وفقا لأهداف المشروع، 2) تطبيق هذه المعرفة لوضع استراتيجية سليمة تستهدف، 3) ثم تصميم وبناء، والتحقق من صحة وظيفيا ZFNs عن النشاط في ذات الصلة خط خلوي. المحقق يتلقى إيجابي الحمض النووي الجيني السيطرة والاشعال، والجاهزة للاستخدام الكواشف ZFN توفيره في كل من الحمض النووي البلازميد في المختبر وتنسيق مرنا المحولة. قد ثم يتم تسليم هذه الكواشف للتعبير عابر في خط خلية المحقق أو نوع من الخلايا في الاختيار. ثم يتم اختبار عينات لتحرير الجين في موضع الاهتمام من جانب معيار تقنيات البيولوجيا الجزيئية بما في ذلك التضخيم PCR، هضم الأنزيمية، والكهربائي. بعد يتم الكشف عن إشارة إيجابية لتحرير الجين في عدد السكان الأولية، الخلايا وحيدة الخلية المستنسخة ومرمزة لتحديد من الحيوانات المستنسخة طافرة / الأليلات.
يتم عزل مرة ZFN المعدلة الخلايا لديهم دائم وراثية التعديلات الحمض النووي. هذه النتائج في القدرة على توليد خطوط الخلايا المعدلة ثابت أو الحيوانات تولد مع بعض التعديلات الوراثية المطلوبة لإجراء البحوث. CompoZr ZFNs مخصص توفير وسيلة قوية لجينوم التحرير في مجموعة واسعة من أنواع الخلايا. نشر الخريطة الجينية الناجحة مع تحرير ZFNs يشمل لكن لا يقتصر على خطوط الخلايا البشرية، الفأر، الجرذ، الزرد، الضفادع، الخنازير ونماذج البحوث CHO. 3،4،5،6،7،8،9 والقدرة على خلق وأكد المزدوج تقطعت بهم السبل انقطاع في موقع الهدف المنشود في نوع من الخلايا المحددة عندما يتم تسليمها بشكل صحيح ZFNs في خلية. ومن الممكن أيضا لأداء تسلسلي التعديلات إصبع الزنك إلى خلية من أجل أن يكون أكثر من التعديل الوراثي داخل الخلية. (10) القدرة على تحديد تسلسل هدف محدد وتعديلها فقط أن مكان معين هو السبب الرئيسي للقدرة على إنشاء عدة modifiالكاتيونات.
يتم إنشاء شهادة CompoZr ZFN مخصص للتحليل مع الكواشف جدا المنصوص عليها في عدة وبذلك يضمن أنه تم جميع مكونات عدة التحقق من صحة تماما للنجاح العملاء. وتعرض الخطوات الحاسمة في سير العمل من البداية الى النهاية أدناه:
استنساخ الخلية
وينبغي اختبار القدرة على عزل وتوسيع خط خلية معينة قبل البدء في أي تجارب ZFN. ينبغي عزل الخلايا وحيدة وتوسيعها لضمان أن سكان clonally المستمدة من الممكن. بعض خطوط الخلايا هي المتمردة في هذه المسألة، والحيل مثل تخصيب اليورانيوم لاستنساخ التعديل، أو الثقافة مع وسائل الاعلام في ظروف يمكن أن تساعد في التغلب على هذه التحديات.
تسليم كفاءة
الاستغلال الأمثل للكفاءة تسليم أمر لا بد منه قبل تسليم ZFNs. ويمكن استخدام العديد من الأساليب بما في ذلك الدهون مقرها ترنسفكأيشن، electroporation، وnucleofectiفي. طريقة التسليم المثالي يتكون من احد ان يعطي مزيج معظم الأمثل للكفاءة تسليم وبقاء الخلية. قد Quantitating هذه الكفاءات أن يقدر من خلال تقديم سيطرة GFP البلازميد وquantitating بالمعاينة البصرية أو نظام مراقبة الأصول الميدانية 24 48hrs بعد التسليم.
CEL-I مقايسة
لا بد من أن يتم تنفيذ سيل-I فحص بالتوازي مع الضوابط المناسبة لضمان PCR، والهضم، والكهربائي المعلمات لن تتدخل في تفسير التجربة ZFN. كل مجموعة تضم الحمض النووي تحكم الجيني التي يتم استخدامها لخلق صورة سيل-I في شهادة التحليل. والتضخيم من الحمض النووي السيطرة مع الاشعال المقدمة تليها الجوف أنا الفحص تسمح للمستخدم لمقارنة النتائج مع تلك المنصوص عليها في شهادة التحليل (CofA) صورة، وعزل أي أوجه القصور المحتملة في هذا الجانب من تجربة. تعامل عنصر تحكم المناسبة السلبية مثل وهمية، أو خلية GFPوينبغي أيضا أن تدرج عينة للسماح للتوضيح أي من منتجات الانقسام غير محددة.
نوعي / التحليل الكمي وحيدة الخلية المستنسخة
بعد العلاج ZFN واحد استنساخ الخلية، قد يتم فحص السكان من الخلايا للتحرير في موضع الاهتمام من جانب عدد من الطرق. ويمكن إجراء CEL-I فحص الحمض النووي في الجينوم من الحيوانات المستنسخة لغرض تحديد استنساخ مرشح لمزيد من التنميط الجيني. من المهم أن amplicon ارتفاع PCR WT في amplicons عينة بنسبة 1:1 قبل تنفيذ سيل-I هضم مثل الحيوانات المستنسخة طافرة متماثل سوف تحتوي على جزيئات متجانسة، وبالتالي نقل سلبي سيل-I فحص النتيجة. طريقة بديلة لفحص هذه الحيوانات المستنسخة مرشح هو تصميم واحد هبوط التمهيدي PCR مباشرة على موقع الهدف ZFN. تستخدم جنبا إلى جنب مع واحدة من الاشعال السيطرة، نتيجة الفحص سلبية تشير إلى فقدان تسلسل WT. وهناك نسخة متخالف التي تحتوي على واحد على الأقل الأليل WT ذويمكن فصل درع PCR إشارة، ولكن من الحيوانات المستنسخة WT تماما قبل تنفيذ PCR في سياق qPCR SYBR.
مرة واحدة وقد تم تحديد مرشح استنساخ بواسطة الطرق المذكورة أعلاه، قد تكون مرمزة من قبل pyrosequencing القياسية، وتسلسل عميق، أو تسلسل أساليب أخرى. لجميع طرق التسلسل، ينبغي إنشاء amplicon إنشاؤها من الحمض النووي الجيني نسيلي. ويمكن فصل لالأليلات pyrosequencing التقليدية بواسطة TA-PCR الاستنساخ المنتج، والتسلسل المستعمرات الفردية. لأساليب مثل التسلسل عميق هذه الخطوة ليست ضرورية.
إصلاح تناظر إخراج (تقرير)
يتيح هذا البروتوكول طريقة للخروج المغلوب ZFN بوساطة الجينات عبر NHEJ. ويمكن أيضا دمج الجينات المحورة سيجريه مقدمة من إحدى الجهات المانحة البلازميد مع الأسلحة التي تناظر الجناح موقع قطع ZFN. 11 في هذا السيناريو، ZFN خلقت يتم إصلاح المزدوج تقطعت بهم السبل انقطاع بواسطة HDR بدلا من NHEJ. توجه تقرير التنمية البشرية الأولويمكن تأكيد ntegration من الجينات المحورة باستخدام أساليب مماثلة للإجراءات المنصوص عليها في جميع أنحاء هذا البروتوكول.
استكشاف الأخطاء وإصلاحها
تسليم ZFNs
ويمكن السيطرة على تسليم ZFN والتعبير التسليم عن طريق التسليم من GFP أو غيرها. هذا البلازميد و / أو التصور تحديد الكميات ويمكن التغلب على التعبير منخفضة نظرا لعدم توافق المروج مع نوع من الخلايا في المصالح عن طريق التسليم من ZFNs في شكل مرنا. وبالإضافة إلى ذلك، قد يتم استخدام أسلوب الصدمة الباردة لزيادة فعالية ZFNs في الخلايا. 12 إذا تم استخدام مرنا لا بد من أن تغسل الخلايا قبل التسليم لضمان أن يتم نقل جميع Rnases المصل المشتقة. بل هو أيضا من الحكمة أن ذوبان الجليد ومرنا على الجليد، وإضافة إلى هذه الخلايا في آخر لحظة جدا للحد من أي فرصة للتحلل.
CEL-I مقايسة
تأسيس آسا سيل-Iy هو التضخيم محددة وافرة من موضع الاهتمام. إذا لاحظت منتجات التضخيم غير محددة استخدام معيار PCR إجراءات استكشاف الأخطاء وإصلاحها لزيادة خصوصية مثل الاستفادة المثلى من كمية القالب، وتركيز التمهيدي، وركوب الدراجات المعلمات. لتحليل PAGE في مقابل الكهربائي الاغاروز معيار كأسلوب الأخير لا يوفر القرار الملائم وحساسية. ويمكن أيضا CEL-I ظروف هضم يكون الأمثل في حال ملاحظة أي منتج هضمها أو تلطيخ المفرطة. ويمكن معاير معايرة كمية سيل-1 / وnuclease أو طول الفترة الزمنية الهضم لتحسين هذه الجوانب.
The authors have nothing to disclose.
Name of the reagent | Company | Catalogue number |
Nuclease S (Cel-1 Enzyme) | Transgenomic | 706025 |
Expand High Fidelity PCR System | Roche | 03 300 242 001 |
Cell Line Nucleofector Kit V | Lonza | VCA-1003 |
GenElute HP Endotoxin-Free Plasmid Maxiprep Kit |
Sigma-Aldrich | NA0400 |