$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. Lentivirüs üretimi, hasadı ve dondurulması
- Bu protokole başlamadan önce kurumunuzun güvenlik sorumlusuna danışın ve önerilen güvenlik yönergelerini izleyin.
- 1. Gün. Virüs üretmek için sağlıklı, hızla büyüyen 293T hücreleri ile başlayın. Hücreleri 10 cm'lik plaka başına 5 x 106
hücre olacak şekilde ekleyin. Virüs üretimi için antibiyotiksiz 293T medyumu (%10 FBS ve 4 mM L-glutamin içeren yüksek glukozlu DMEM) kullanın.
- 2. Gün. Öğleden sonra geç saatlerde, 293T hücrelerini şu şekilde transfekte edin (verilen sayılar bir adet 10 cm'lik plaka içindir).
Tüm reaktiflerin oda sıcaklığına gelmesini bekleyin. Bir mikrosantrifüj tüpüne 375 μl OptiMEM pipetleyin, ardından 25 μl
Fugene HD ekleyin. Seyreltilmemiş Fugene'in tüp yüzeyine temas etmesine izin vermeyin.
- Bir mikrosantrifüj tüpünde şunları karıştırın:
- 5 μg transfer plazmidi (Slc7a1, hedef vektör veya floresan kontrol vektörü)
- 3.75 μg paketleme plazmidi (pCMV-dR8.91 veya psPax2)
- 1.25 μg zarf plazmidi (pantropik için pMD2.G, ekotropik için pHCMV-EcoEnv)
- 100 μl'ye tamamlanacak kadar serumsuz OptiMEM
- İki tüpü birleştirin ve karışımı oda sıcaklığında 20-30 dakika inkübe edin.
- 293T hücrelerinin medyumunu 10 ml taze antibiyotiksiz 293T medyumu ile değiştirin. Fugene/plazmid karışımını
plakaya damla damla ekleyin ve 37°C, %5 CO2 ortamında gece boyunca inkübe edin.
- 3. Gün. 293T hücrelerinin medyumunu 10 ml taze antibiyotiksiz 293T medyumu ile değiştirin.
Nazik olun; çünkü 293T hücreleri sadece gevşek bir şekilde tutunur ve medyumun monotabaka üzerine çok sert
pipetlenmesiyle yerinden kopabilirler. Virüs üretimi için nemlendirilmiş bir inkübatörde iki gün boyunca inkübe edin.
- 5. Gün. Virüsü hasat edin ve 0.45 mm düşük protein bağlayan filtre ile filtreleyin. Hemen kullanın veya
tek kullanımlık alikotlara bölerek -80°C'de dondurun. Dondurulmuş pantropik ve ekotropik virüsler, sırasıyla altı ay ve
bir ay saklandıktan sonra yeniden titre edilmelidir.
- Transdüksiyona nispeten yatkın olan hücreleri kullanarak virüsü şu şekilde titre edin. 6 μg/ml PB içeren taze medyumda
seri dilüsyonlar (örneğin 1:10, 1:100, 1:1000) kullanarak hücreleri floresan kontrol virüsü ile gece boyunca transdükte edin.
Ertesi gün taze medyumla değiştirin. Hücrelerin floresan proteini eksprese etmeye başlaması için transdüksiyondan sonra iki gün bekleyin, ardından
transdükte edilen hücrelerin oranını FACS ile belirleyin. Çoklu transdüksiyon olaylarını en aza indirmek için < %15 transdüksiyon sağlayan dilüsyonlara dayanarak, ml başına transforming unit (TU) cinsinden titreyi hesaplayın.
2. İnsan hedef hücrelerinin fare retrovirüs reseptörü Slc7a1 ile transduksiyonu
- Çoğu hücrenin transdukt edildiğinden emin olmak için enfeksiyon çokluğu (MOI) = 2 seçin. HDF'ler gibi transduksiyona dirençli hedef hücreler için daha yüksek bir MOI gerekecektir; hücrelerin çoğunluğunun transduksiyonunu sağlamak için viral süpernatantı yalnızca 1:2 oranında seyrelttik.
- Hedef hücreleri, virüs ile hedef hücre arasındaki elektrostatik etkileşimi artırarak transduksiyonu yükselten, 6 μg/ml PB içeren taze kültür ortamında seyreltilmiş viral süpernatant ile gece boyunca transdukt edin.1 Difüzyon, transduksiyon verimliliğinde sınırlayıcı bir faktör olduğundan, ideal olarak 35 mm'lik bir plak için 1 ml gibi minimum miktarda virüs kullanılmalıdır.
- Slc7a1 reseptörünün yeterli düzeyde ekspresyonunu sağlamak için, ekotropik virüs ile transdukt etmeden önce virüsü uzaklaştırıp hücreleri en az 48 saat boyunca kültüre edin.
- (Opsiyonel) İstenirse, Slc7a1 eksprese eden stabil olarak transdukt edilmiş hücreleri seçmek için blastisidin kullanılabilir. Transdukt edilmemiş tüm hedef hücreleri 7 gün içinde öldüren, genellikle 2 – 10 μg/ml arasında olan en düşük etkili konsantrasyonu belirlemek için önceden bir blastisidin öldürme eğrisi oluşturulmalıdır. Slc7a1 virüsü uzaklaştırıldıktan yaklaşık 2 gün sonra, transdukt edilen hücreleri blastisidin içeren ortama aktarın. Hücreleri blastisidin içeren ortamda 7 gün boyunca kültüre edin; bu noktada geri kalan tüm hücreler retrovirüs reseptörünü stabil olarak eksprese edecek ve böylece hem ekotropik virüs ile transdukt edilebilecekler hem de gelecekte kullanım için stabil Slc7a1 eksprese eden bir hat olarak saklanabileceklerdir.
3. Toksisiteyi belirlemek için polimer kompleks titrasyonu
- 1. Gün. Hücreleri, her bir deneysel grup için en az üç tekerrürlü kuyucuk kalacak şekilde 96 kuyucuklu bir plakaya, kuyucuk başına 5000 hücre olacak şekilde ekle. Sağlıklı hücreler için temel bir değer sağlamak amacıyla tam besiyerinde transdüksiyon yapılmamış hücreleri ve kontrol olarak büyüme durmasını indüklemek için serumsuz besiyerindeki hücrelerden oluşan örnekleri dahil et. Paralel olarak, her bir deneysel koşulda transdüksiyon verimliliğinin mikroskobik veya FACS tabanlı analizi için hücreleri uygun bir formatta (örneğin 24 kuyucuklu bir plaka) ekle.
- 2. Gün. Hem MTT hem de FACS analizleri için hazırlanan plakalardaki hücreleri, hedef hücrelerin ~%40'ını transdükse etmek için 0.5 MOI değerinde GFP kodlayan virüs ile transdükse et. Optimal miktarları belirlemek için farklı CS/PB konsantrasyonlarını (örneğin her bir bileşenin 50, 100, 200, 400, 600 ve 800 mg/ml konsantrasyonları) ve ayrıca 6 μg/ml PB'yi test et. Polimer komplekslerini, aşağıda Bölüm 4'te açıklandığı şekilde oluştur.
- 3. Gün. Virüs içeren besiyerini uzaklaştır ve taze besiyeri ile değiştir. Plakaları nemlendirilmiş inkübatöre geri yerleştir.
- 5. Gün. Her bir polimer konsantrasyonu ile transdüksiyon verimliliğini belirlemek için FACS plakasını analiz et.
- 6. Gün. MTT plakasının tüm kuyucuklarındaki besiyerini uzaklaştır ve 100 μl MTT çözeltisi (tam besiyerinde 1 mg/ml MTT) ile değiştir. MTT'nin metabolik olarak aktif hücrelerin mitokondrilerinde indirgenmesini sağlamak için nemlendirilmiş inkübatörde üç saat boyunca kültüre et.
- MTT çözeltisini uzaklaştır ve 200 ml MTT solventi (izopropanolda 0.1 N HCl, %0.1 Igepal CA-630) ile değiştir.
- Oda sıcaklığında iki saat boyunca veya mor renkli MTT formazan çökeleğinin tamamı çözünene kadar inkübe et. Absorbansı, 690 nm'deki arka plan okumasını çıkararak bir mikroplaka okuyucuda 570 nm'de oku.
- FACS ile belirlendiği üzere transdüksiyonun maksimum artışını sağlayan ve MTT ile belirlendiği üzere metabolik aktivite üzerinde minimum etkiye sahip olan optimal polimer konsantrasyonunu seç. HDF'ler için, aşağıda Temsili Sonuçlar'da gösterilen verilere dayanarak 100 μg/ml CS/PB'yi seçtik.
4. Polimer komplekslemesi ile ekotropik transdüksiyon
- PB ve kondroitin sülfatın suda 20 mg/ml'lik steril filtre edilmiş stok çözeltilerini hazırlayın. Alikotlara ayırın ve -20°C'de saklayın.
- Viral süpernatantı bir mikrosantrifüj tüpüne pipetleyin ve taze kültür ortamı ile istenen son konsantrasyona (örneğin 2 MOI) seyreltin. PB ve kondroitin sülfatın (konsantrasyonları yukarıdaki 3. adımda belirlenmiş) eşit hacimlerini sırasıyla ekleyin ve her eklemeden sonra tüpü hafifçe vurarak karıştırın. Çökeltiler oluştukça viral karışım anında bulanıklaşacaktır. Kompleks oluşumuna izin vermek için viral karışımı oda sıcaklığında 5 dakika inkübe edin.
- Reseptör eksprese eden hedef hücrelerdeki ortamı uzaklaştırın, yerine viral karışımı ekleyin ve 37°C, %5 CO2'de gece boyunca inkübe edin. Viral karışımı uzaklaştırdıktan sonra, viral komplekslerin temizlenmesine yardımcı olmak için hücre yüzeyini iki kez PBS ile yıkayın. Tamamen uzaklaştırmak gerekli değildir; kalıntı polimer komplekslerinin hücre sağlığı üzerinde herhangi bir olumsuz etkisine rastlamadık.
5. Ekotropik transdüksiyon spesifitesinin doğrulanması
- Ekotropik virüs ilk kez üretildiğinde, güvenlik açısından virüsün modifiye edilmemiş insan hücrelerini transduse edemediğinin doğrulanması yerinde olacaktır. İnsan hücrelerini, nispeten yüksek konsantrasyonda ekotropik lentivirüs ile (viral süpernatantın taze ortamda sadece 1 ila 2 kat dilüsyonu) 6 μg/ml PB veya optimize edilmiş CS/PB konsantrasyonu kullanarak gece boyunca transduse edin.
- Virüs içeren ortamı uzaklaştırın ve yerine taze ortam ekleyin. Hücreleri 2 gün inkübe ettikten sonra, floresan vektörler kullanarak FACS ile ve/veya transgen spesifik primerler ile RT-PCR üzerinden transgen ekspresyonunu doğrulayın.
6. Temsili sonuçlar:
Şekil 1A lentivirüs üretim sürecini, Şekil 1B ise murine retrovirüs reseptörü Slc7a1 ile ön transdüksiyonu da içeren, insan hücrelerinin ekotropik lentivirüs ile transdüksiyonunu göstermektedir. Virüs titrasyonu için, Slc7a1 ile stabil olarak transdükse edilmiş bir insan rabdomiyosarkom hücre hattı (Slc-hRMS) kullanıyoruz. Transdüksiyon verimliliğini izlemek için floresan kontrol vektörleri kullanıldığında, Şekil 2A ve 2B'de gösterildiği gibi, ekotropik virüs ile Slc-hRMS'nin > %90 transdüksiyon verimliliğine rutin olarak ulaşıyoruz. HDF'lerin transdüksiyon oranları, hücreler reseptör ekspresyonu için blastisidin ile seçilmediği için genellikle daha düşüktür (Şekil 2C). Ekotropik lentivirüs titreleri, Slc-hRMS üzerinde ölçüldüğünde genellikle VSV-psödotipli virüsün %10-20'si kadardır (Şekil 2D).
Bir dondurma-çözme döngüsü, ekotropik virüsün titresini %3 - 16 oranında düşürür; bu değer, VSV-psödotiplenmiş virüsün tek bir dondurma-çözme döngüsündeki titre kaybına eşittir (p > 0.05). Önceki raporların aksine,2 kuru buzda şok dondurmanın virüs titresi üzerinde herhangi bir olumlu etkisi gözlemlemedik. Bunun yerine, virüs tüplerini basitçe -80°C'lik bir dondurucuya yerleştirerek her iki psödotip için daha yüksek çözdürme sonrası titreler elde ettik (veriler gösterilmemiştir).
MTT canlılık testi, hedef hücrelerdeki büyüme durmasının hassas bir şekilde tespit edilmesini sağlar. Virüs ile birlikte 800 μg/ml konsantrasyona kadar CS/PB ile yapılan transdüksiyonun HDF metabolizması üzerinde hiçbir etkisi yoktur (Şekil 3A). Virüs olmaksızın CS/PB'ye maruz kalmanın da hücreler üzerinde toksik bir etkisi yoktur (veriler gösterilmemiştir). Virüs ve çeşitli konsantrasyonlarda CS/PB ile transdükte edilen HDF'lerin FACS analizi, sadece PB'ye kıyasla transdüksiyonun arttığını göstermektedir (Şekil 3B). Maksimum artış, daha önce bildirilen değerlerden birkaç kat daha düşük olan 100 μg/ml CS/PB konsantrasyonunda gerçekleşmektedir (Şekil 3C).3 Bu nedenle, herhangi bir hedef hücre tipi için koşulların optimize edilmesi önemlidir.
CS/PB ile kompleksleme, Slc-hRMS'de gözlemlenen titreyi yaklaşık 3 kat artırır (Şekil 4A, p < 0.01). Pratikte bu durum, düşük virüs konsantrasyonlarında transdüksiyon verimliliği üzerinde, yüksek konsantrasyonlara göre daha belirgin bir etki yaratır (Şekil 4B); bu durum büyük olasılıkla yüksek virüs konsantrasyonlarındaki çoklu transdükte hücrelerden ve reseptör doygunluğundan kaynaklanmaktadır.
Ekotropik virüs ile transdüksiyon, fare retrovirüs reseptörü eksprese eden hücrelere özgüdür. Modifiye edilmemiş insan hücrelerine ekotropik virüs ile transdüksiyon yapıldığında, Şekil 5A'da gösterildiği üzere, PB veya CS/PB kullanımı fark etmeksizin, transdüksiyon yapılmamış arka plan düzeyinden daha yüksek bir floresan gözlemlenmemiştir. Mikroskobik olarak HDF'ler, reseptör yokluğunda transdüksiyon göstermezken (Şekil 5B), reseptör ile ön transdüksiyon yapılması floresan hücrelerle sonuçlanmaktadır (Şekil 5C).

Şekil 1. Şematik görünümü (A) virüs üretim süreci ve (B) İnsan hücrelerinin önce fare retrovirüs reseptörü ile, ardından ekotropik lentivirüs ile transduksiyonu.

Şekil 2. GFP kodlayan ekotropik lentivirüs ile insan hücrelerinin yüksek verimli transduksiyonu. Hücreler önceden murin retrovirüs reseptörü Slc7a1 ile transdukt edilmişti. (A) Slc7a1 için blastisidin ile seçilmiş insan rabdomiyosarkom hücre hattı (Slc-hRMS), GFP ile transdukt edilmiş (mavi) veya transdukt edilmemiş (pembe). (B) Ekotropik olarak transdukt edilmiş Slc-hRMS'nin floresan mikrografı (4X). (C) Ekotropik GFP lentivirüsü ile transdukt edilmiş (mavi) ve transdukt edilmemiş (pembe) HDF'ler; hücreler ekotropik transduksiyondan iki gün önce Slc7a1 ile transdukt edilmiştir. (D) Slc-hRMS üzerinde ölçülen VSV-G psödotiplenmiş ve ekotropik lentivirüs titresi.

Şekil 3. İnsan dermal fibroblastlerinde kondroitin sülfat/polybrene (CS/PB) konsantrasyonlarının optimizasyonu. (A) Sadece PB varlığında veya farklı CS/PB konsantrasyonlarında transdüksiyon sonrası MTT testi ile ölçülen HDF'lerin canlılığı. (B) Farklı CS/PB konsantrasyonları ile HDF'lerdeki transdüksiyon verimliliğinin artırılması, FACS ile ölçülmüştür. (C) Maksimum transdüksiyonun 100 μg/ml CS/PB'de gerçekleştiğini gösteren transdüksiyon artışının nicelleştirilmesi.

Şekil 4. 400 μg/ml CS/PB'nin ekotropik lentivirüs ile Slc-hRMS transduksiyonu üzerindeki etkisi. (A) Titre artışı ve (B) tek başına 6 μg/ml polybrene ile karşılaştırıldığında transduksiyon hızındaki kat değişimi.

Şekil 5. Murine retrovirüs reseptörü Slc7a1 yokluğunda HDF'lerin ekotropik transduksiyon eksikliği. (A) Her iki durumda da reseptör Slc7a1 yokluğunda, transduksiyon yapılmamış (pembe) veya ekotropik GFP lentivirüsü ile transduksiyon yapılmış (mavi) BJ insan fibroblastlarının FACS grafiği. Reseptör Slc7a1 ile ön transduksiyon yapılmadan (B) ve yapıldıktan (C) sonra (4X), ekotropik GFP lentivirüsü ile transduksiyon yapılmış BJ insan fibroblastları.