향상된 Biosafety에 대한 고분자 - complexed Ecotropic Lentivirus과 인간의 세포의 형질 도입

Published 7/24/2011
0 Comments
  CITE THIS  SHARE 
Biology
 

Summary

Lentiviruses는 유전자 기능을 탐험을위한 가치있는 연구 도구되지만, 연구진은 알려진 pantropic lentivirus 인코딩이나 의심 oncogenes의 생산을 방지하실 수 있습니다. 대안으로, 우리는 ecotropic 수용체 mSlc7a1을 표현하는 수정된 인간의 세포에 ecotropic lentivirus의 사용을 위해 안전한 프로토콜을 제시한다.

Cite this Article

Copy Citation

Barrilleaux, B., Knoepfler, P. Transduction of Human Cells with Polymer-complexed Ecotropic Lentivirus for Enhanced Biosafety. J. Vis. Exp. (53), e2822, doi:10.3791/2822 (2011).

Please note that all translations are automatically generated through Google Translate.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

줄기 세포 및 종양 생물학 연구는 종종 실험실 직원에 대한 주요 안전 문제를 제기, 알려진 또는 의심되는 oncogenes와 인간 세포의 바이러스 전달을 필요로합니다. 등 일반적으로 사용되는 VSV - G pseudotype로 Pantropic lentiviruses는, 그들이 아닌 나누어 세포를 포함하여 많은 세포 유형을 transduce 수 있기 때문에 유전자 기능을 연구를위한 유용한 도구입니다. 그러나, 연구자들은 높은 biosafety 수준의 처리 요구 사항 및 안전 문제로 인해 oncogenes을 인코딩 pantropic 바이러스의 생산과 원심 분리를 방지하실 수 있습니다. C - Myc 및 SV40 큰 T 항원을 포함한 여러 적정량 oncogenes은, 유도 pluripotent 줄기 세포 (iPSC)의 생산을 강화하는 것으로 알려져 있습니다. 다른 모든 알려진 iPSC - 유도 유전자 변화 (OCT4, SOX2, KLF4, NANOG, LIN28, 그리고 함수의 p53의 손실)도뿐만 아니라 상대적으로 높은 안전 우려를 제작, 암로 연결되는 링크를 제공하고 있습니다.

이러한 암 관련 바이러스가 세포 프로그래밍 및 pluripotency 공부에 도움이되지만, 그들은 안전하게 사용해야합니다. 이러한 biosafety 문제를 해결하기 위해, 우리는 감소 비용과 편리한 처리에 대한 자세한 중심으로, ecotropic lentivirus와 인간 세포의 형질 도입에 대한 방법을 보여줍니다. 우리는보다 90 % 이상 transduce 충분히 높은 titer와 ecotropic lentivirus을 생산해야 수용체를 표현하는이 방법의 효능을 확인, 바이러스에 노출된 인간의 세포를.

Lentivirus은 종종 ultracentrifugation에 의해 집중되어 있으나,이 과정은 몇 시간 걸립니다 인간의 생명 의학 연구에 전염성 에어로졸을 생성하실 수 있습니다. 대안, 바이러스 입자는보다 안전 콘드로이틴 황산 및 polybrene (CS / PB)와 complexation하여 세포에 sedimented 수 있듯이. 이 기술은 안정 무시할 추가 시간과 비용, murine 레트로 바이러스의 수용체를 표현 세포 3 배에 기능 바이러스 titer를 증가시킵니다. 인간 피부 섬유아 세포 (HDFs)의 도입은 maximally되는 고분자 농도가 관심의 대상 세포 유형에 대한 titrated되어야 제안, 이전에 암 세포 라인에 대한보고 최적의 가치보다 약 4 배 낮은 CS / PB 농도를 사용하여 향상된 것입니다. 따라서 새로운 셀 타입 고분자 독성에 대한 분석을 methylthiazolyldiphenyl - tetrazolium 브로마이드 (MTT)의 사용을 설명합니다. 우리는 최소한의 급성 독성을 나타내는, 폴리머 complexation 또는 polybrene (PB, 6 μg / ML)의 표준 복용량을 사용하여 바이러스 전달 후 HDFs의 ​​동등한 가능성을 관찰합니다.

이 프로토콜에서는, 우리는 biosafety 위험을 줄이고 전달 속도를 증가, 인간의 세포에 oncogenes의 overexpression에 대한 ecotropic lentivirus의 사용을 설명합니다. 바이러스 입자 에어로졸 - 성형 원심 분리를 피하는 동안 우리는 또한 전달을 향상시키기 위해 고분자 complexation의 사용을 보여줍니다.

Discussion

몰로니 murine의 백혈병 바이러스 (MLV)과 그 수용체 mSlc7a1에 따라 재조합 ecotropic gammaretrovirus 잘 연구하고 널리 없습니다 murine 세포 transgenes를 제​​공하기 위해 20여 년 동안 사용되고 보내고있다. Ecotropic gammaretrovirus도 인간의 세포 oncogenes를 제공하기 위해 최근 사용되고 있습니다,. 셀룰러 프로그래밍의 맥락에서, mSlc7a1의 사용은 잘 설립 인간 oncogenes을 품고 amphotropic 바이러스의 생성을 피하기 위해 4,5 단, lentivirus은 gammaretrovirus에 비해 상당한 장점을 제공합니다 lentiviral 사전 통합 복잡한 허용하기 때문에 내화물 세포 집단, 종종 프로그래밍을 위해 바람직 목표물 6를 포함한 기본 세포를 transducing가 아닌 나누어 세포의 형질 도입 7.

Lentiviruses는 바이러스 tropism, 독성, 및 기타 특성 8. MLV - pseudotyped ecotropic의 lentivirus은 마우스 세포, 9 transduce하는 데 사용되었지만 거의 인간의 세포에 사용되지 않은 내용을 변경하기 위해 MLV를 포함한 다양한 pseudotypes 수십, 함께 제작되었습니다 10. 우리는 따라서 인간의 세포에 세포 프로그래밍 요소를 포함하여 알려지거나 의심 oncogenes을, 제공하는 안전하고 비용 효율적인, 그리고 고효율 차량으로 MLV - pseudotyped ecotropic lentivirus의 사용을 제안합니다.

오히려,이 프로토콜은 암 관련 바이러스 자체 접종 잠재력에서 연구자를 단열, pantropic 바이러스에서 oncogene (들)을 분리, 그것은이 프로토콜은 완전히 pantropic lentivirus을 생산하고 사용할 필요성을 제거하지 않습니다에 중요합니다. 단백질 mSlc7a1과 인간 homologue의 hSlc7a1는 ubiquitously 알려진 tumorigenicity 또는받는 사람 세포에 선택 성장 우위를 부여하는 능력, amphotropic 바이러스에 설립에 대한 상대적으로 낮은 위험이 11 만들기 mSlc7a1 아니요 아미노산 운반을 표명하고 있습니다. 이것은 추가 단계 필요 biosafety 수준의 전용 바이러 스나 조직 문화 시설 부족 실험실에서 특히 유용할 수 있습니다.

어떤 상황에서는 완전히 대상 세포에 직접 Slc7a1이 플라스미드 transfecting에 의해 pantropic 바이러스의 사용을 제거하는 것이 가능 수 있지만,이 기술의 유용 대상 될 많은 세포는 transfection에 내화물 있습니다. 대안으로 분리할 수있는 능력 blasticidin 선택하여 세포를 Slc7a1는 - transduced 것은 VSV - G pseudotyped lentivirus가 ecotropic 바이러스가 많은 이들 세포를 transduce하기 위해 일상적으로 사용할 수있는 이후 수용체 - 표현 세포의 주식을 생성 한 번 사용될 수있다는 것을 의미 실험. 연구원에 관계없이 항상 그 tropism의 모든 lentivirus 작업을 위해 제도적 안전 지침을 따라야합니다.

이 프로토콜과 함께 실현 ecotropic 바이러스 Titers 이전 연구와 합의에 일반적으로 VSV - pseudotyped 바이러스, pantropic 바이러스 titer의 10~20%보다 적당히 낮은 9. 이러한 titers가 안정 Slc7a1와 transduced 인간의 세포로 측정되었다, 그래서 낮은 ecotropic 바이러스에 대한 관찰 titer는 대상 세포에있는 수용체 유전자의 다양한 표현에 일부가 원인일 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 우리 프로토콜 획득 바이러스 titers은 대부분의 어플 리케이션을위한 충분한보다되며 어떤 경우에는 세포의 과반수의 도입으로 이어질> 세포의 90 %.

원심 분리 기반 기술은 일반적으로 바이러스 입자를 집중하는 데 사용됩니다. 그러나, 원심 분리는 몇 시간을 필요로 전염성 에어로졸을 생성하고, 바이러스 입자의 상당한 손실이 발생할 수 있습니다. 12 대안, CS / PB와 함께 complexation으로이 바이러스 tropism를 변경하지 않고 전달을 향상시키는 데 사용할 수 있습니다. 3이 방법은 (5 분 빠른있다 대략 관찰된 tit​​er를 tripling 동안 (10 ML 바이러스 당 $ 0.03)) 저렴. 특별한 장비 또는 독점적인 시약이 필요하지 않으며 다른 세포 라인의 이전 작업과 동의, CS / PB에 HDFs의 노출 후 최소한의 급성 독성을 관찰하고 있습니다.이 프로토콜 13 한 잠재적인 단점이 몇 가지 미세 표시 폴리머 단지가 고수이다 문화에 몇 일 동안 세포. 우리는이 단지는 세포에 독성 명백히 없지만, 세포 프로세스에 대한 자세한 미묘한 영향을 수있는 가능성을 배제할 수 없습니다.

여기 우리는 안전하고 효과적으로 종양 발생 요인과 인간의 세포를 transducing위한 방법론을 설명합니다. 이러한 접근 방식은 IPS 세포를 포함한 oncogenes 및 줄기 세포 생물학을 공부하면서 연구에 큰 유틸리티의해야합니다.

Disclosures

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

Acknowledgements

이 프로젝트에 대한 자금은 재생 의료에 대한 캘리포니아 연구소에 의해 제공되었다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
pLenti6/UbC/mSlc7a1 Addgene 17224 Murine MLV receptor
pMD2.G Addgene 12259 VSV-G envelope
pCMV-dR8.91 Addgene D. Trono lab14
Packaging plasmid (equivalent plasmid psPax2 is available from Addgene, Cat. Number 12260)
pHCMV-Ec–nv Addgene 15802 Ecotropic envelope
FUGW Addgene 14883 GFP control plasmid
OptiMEM Invitrogen 31985
Fugene HD Roche Group 04 709 705 001
Hexadimethrine bromide (Polybrene) Sigma-Aldrich H9268
Chondroitin sulfate sodium salt from shark cartilage Sigma-Aldrich C4384
Blasticidin S Fisher Scientific BP 2647100
Methylthiazolyldiphenyl-tetrazolium bromide (MTT) Sigma-Aldrich M2128
Igepal CA-630 Sigma-Aldrich I3021

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Davis, H. E., Rosinski, M., Morgan, J. R., Yarmush, M. L. Charged polymers modulate retrovirus transduction via membrane charge neutralization and virus aggregation. Biophys J. 86, 1234-1242 (2004).
  2. Marino, M. P., Luce, M. J., Reiser, J. Small- to large-scale production of lentivirus vectors. Methods Mol Biol. 229, 43-55 (2003).
  3. Landazuri, N., LeDoux, J. M. Complexation of retroviruses with charged polymers enhances gene transfer by increasing the rate that viruses are delivered to cells. J Gene Med. 6, 1304-1319 (2004).
  4. Ohnuki, M., Takahashi, K., Yamanaka, S. Generation and characterization of human induced pluripotent stem cells. Curr Protoc Stem Cell Biol. 4, 4A.2-4A.2 (2009).
  5. Hotta, A. EOS lentiviral vector selection system for human induced pluripotent stem cells. Nat Protoc. 4, 1828-1844 (2009).
  6. Reiser, J. Transduction of nondividing cells using pseudotyped defective high-titer HIV type 1 particles. Proc Natl Acad Sci U S A. 93, 15266-15271 (1996).
  7. Cullen, B. R. Journey to the center of the cell. Cell. 105, 697-700 (2001).
  8. Cronin, J., Zhang, X. Y., Reiser, J. Altering the tropism of lentiviral vectors through pseudotyping. Curr Gene Ther. 5, 387-398 (2005).
  9. Schambach, A. Lentiviral vectors pseudotyped with murine ecotropic envelope: increased biosafety and convenience in preclinical research. Exp Hematol. 34, 588-592 (2006).
  10. Koch, P., Siemen, H., Biegler, A., Itskovitz-Eldor, J., Brustle, O. Transduction of human embryonic stem cells by ecotropic retroviral vectors. Nucleic Acids Res. 34, e120-e120 (2006).
  11. Yoshimoto, T., Yoshimoto, E., Meruelo, D. Molecular cloning and characterization of a novel human gene homologous to the murine ecotropic retroviral receptor. Virology. 185, 10-17 (1991).
  12. Cepko, C. Large-scale preparation and concentration of retrovirus stocks. Curr Protoc Mol Biol. Chapter 9, Unit 9.12-Unit 9.12 (2001).
  13. Doux, J. M. L. e, Landazuri, N., Yarmush, M. L., Morgan, J. R. Complexation of retrovirus with cationic and anionic polymers increases the efficiency of gene transfer. Hum Gene Ther. 12, 1611-1621 (2001).
  14. Zufferey, R. Self-inactivating lentivirus vector for safe and efficient in vivo gene delivery. J Virol. 72, 9873-9880 (1998).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Video Stats