A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
في هذا البروتوكول وصفنا الإنتاج، وتنقية ومعايرة ناقلات lentiviral. ونحن نقدم مثالا على lentiviral إيصال الجينات ناقلات بوساطة في الخلايا العصبية مثقف الابتدائي والنجمية. وقد طرقنا تنطبق أيضا على أنواع الخلايا الأخرى في المختبر و في الجسم الحي.
Efficient gene delivery in the central nervous system (CNS) is important in studying gene functions, modeling neurological diseases and developing therapeutic approaches. Lentiviral vectors are attractive tools in transduction of neurons and other cell types in CNS as they transduce both dividing and non-dividing cells, support sustained expression of transgenes, and have relatively large packaging capacity and low toxicity 1-3. Lentiviral vectors have been successfully used in transducing many neural cell types in vitro 4-6 and in animals 7-10.
Great efforts have been made to develop lentiviral vectors with improved biosafety and efficiency for gene delivery. The current third generation replication-defective and self-inactivating (SIN) lentiviral vectors are depicted in Figure 1. The required elements for vector packaging are split into four plasmids. In the lentiviral transfer plasmid, the U3 region in the 5' long terminal repeat (LTR) is replaced with a strong promoter from another virus. This modification allows the transcription of the vector sequence independent of HIV-1 Tat protein that is normally required for HIV gene expression 11. The packaging signal (Ψ) is essential for encapsidation and the Rev-responsive element (RRE) is required for producing high titer vectors. The central polypurine tract (cPPT) is important for nuclear import of the vector DNA, a feature required for transducing non-dividing cells 12. In the 3' LTR, the cis-regulatory sequences are completely removed from the U3 region. This deletion is copied to 5' LTR after reverse transcription, resulting in transcriptional inactivation of both LTRs. Plasmid pMDLg/pRRE contains HIV-1 gag/pol genes, which provide structural proteins and reverse transcriptase. pRSV-Rev encodes Rev which binds to the RRE for efficient RNA export from the nucleus. pCMV-G encodes the vesicular stomatitis virus glycoprotein (VSV-G) that replaces HIV-1 Env. VSV-G expands the tropism of the vectors and allows concentration via ultracentrifugation 13. All the genes encoding the accessory proteins, including Vif, Vpr, Vpu, and Nef are excluded in the packaging system. The production and manipulation of lentiviral vectors should be carried out according to NIH guidelines for research involving recombinant DNA (http://oba.od.nih.gov/oba/rac/Guidelines/NIH_Guidelines.pdf). An approval from individual Institutional Biological and Chemical Safety Committee may be required before using lentiviral vectors. Lentiviral vectors are commonly produced by cotransfection of 293T cells with lentiviral transfer plasmid and the helper plasmids encoding the proteins required for vector packaging. Many lentiviral transfer plasmids and helper plasmids can be obtained from Addgene, a non-profit plasmid repository (http://www.addgene.org/). Some stable packaging cell lines have been developed, but these systems provide less flexibility and their packaging efficiency generally declines over time 14, 15. Commercially available transfection kits may support high efficiency of transfection 16, but they can be very expensive for large scale vector preparations. Calcium phosphate precipitation methods provide highly efficient transfection of 293T cells and thus provide a reliable and cost effective approach for lentiviral vector production.
In this protocol, we produce lentiviral vectors by cotransfection of 293T cells with four plasmids based on the calcium phosphate precipitation principle, followed by purification and concentration with ultracentrifugation through a 20% sucrose cushion. The vector titers are determined by fluorescence- activated cell sorting (FACS) analysis or by real time qPCR. The production and titration of lentiviral vectors in this protocol can be finished with 9 days. We provide an example of transducing these vectors into murine neocortical cultures containing both neurons and astrocytes. We demonstrate that lentiviral vectors support high efficiency of transduction and cell type-specific gene expression in primary cultured cells from CNS.
1. التعبئة والتغليف من ناقلات Lentiviral
ويتم إنتاج النواقل Lentiviral بواسطة cotransfection من ناقلات نقل lentiviral والبلازميدات الأخرى اللازمة للتغليف في الخلايا 293T بواسطة فوسفات الكالسيوم طريقة ترنسفكأيشن. نحن نستخدم 10 زراعة الأنسجة 100 ملم أطباق في هذا البروتوكول. يمكن زيادتها إلى أعلى أو إلى أسفل اعتمادا على التطبيقات. يتم الحفاظ على خط خلية 293T في النسور Dulbecco والمتوسطة معدلة (DMEM) مع ارتفاع نسبة الجلوكوز (4500 ملغم / لتر)، على أن تستكمل مع المصل 10٪ بقري جنيني (FBS)، والوحدات 100 / البنسلين مل، 100 ميكروغرام / مل الستربتوميسين في 37 درجة مئوية حاضنة مع 5٪ CO 2.
2. تركيز وتنقية المتجهات
3. معايرة ناقلات
على سبيل المثال، إذا كان transduced 1 × 10 5 الخلايا مع ميكروليتر 1/25 (0.04 ميكرولتر) النواقل والخلايا 30٪ من مراسل إيجابي، سوف يكون من عيار:
فقط استخدام التخفيفات تقع في وجود علاقة خطية بين النسبة المئوية للخلايا إيجابية وكمية ناقلات وأضاف لحساب عيار. يجب أن يكون عيار النهائي في المتوسط من التتر تم الحصول عليها من transductions من لا يقل عن 2 كميات مختلفة من الناقل.
4. تنبيغ من الثقافات القشرة المخية الحديثة
وتعد الثقافات القشرة المخية الحديثة تحتوي على كل من الخلايا العصبية والدبقية من القشور فأر باستخدام إجراء الطلاء على مرحلتين كما هو موضح سابقا 18. ومطلي Neocortices تم الحصول عليها من الأجنة في الفئران الحمل أيام 14-16 على أحادي الطبقة 1 الدبقية المحددة سابقا في الفنزويلية استكمال FBS 10٪، 20 ملم والجلوكوز الجلوتامين 2 ملم في 24-جيدا نسيج لوحة الثقافة.
5. ممثل النتائج
والتتر من ناقلات lentiviral المنتجة مع هذا النطاق بروتوكول 10 8 -10 10 وحدة دولية / مل، whicح هي مناسبة لتنبيغ من مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا من الجهاز العصبي المركزي على حد سواء في التجارب المختبرية والحية. الجدول رقم 1 ورقم 2 وتظهر نتيجة لممثل باستخدام ناقلات التي ينتجها هذا البروتوكول. نحن transduced الثقافات القشرة المخية الحديثة الفئران مع ناقلات lentiviral التعبير عن بروتين فلوري الخضراء (GFP) التي تسيطر عليها المروج (SYN) synapsin أو الغروية بروتين حمضي لييفي المروج (GFAP). سبعة أيام بعد تنبيغ، أجرينا المناعية إلى الخلايا العصبية والخلايا النجمية التسمية مع أضداد NeuN ومكافحة GFAP، على التوالي. كما هو مبين في الجدول 1 والشكل. 2A، بعد تنبيغ مع ناقلات تحمل المروج synapsin، أكثر من 90٪ من الخلايا العصبية (NeuN + الخلايا) صريحة GFP والنجمية رقم (GFAP + الخلايا) التعبير عن هذا الجين المراسل. عندما يتم استخدام المروج GFAP في التركيبة ناقلات (الشكل 2B)، حوالي 80٪ من الخلايا النجمية (GFAP + الخلايا) EXPRESق GFP؛ جميع + الخلايا النجمية هي GFP كما أكده colocalization مع GFAP وغياب التعبير GFP في الخلايا NeuN المسمى. هذه النتائج تثبت أن ناقلات lentiviral هي فعالة جدا لتوصيل الجينات المحورة إلى خلايا من الجهاز العصبي المركزي وخلية محددة التعبير الجيني يمكن أن يتحقق عندما يتم استخدام المروجين المناسبة.
الشكل 1. التمثيل التخطيطي من فيروس نقص المناعة البشرية القائمة على المتجهات lentiviral والبلازميدات التعبئة والتغليف. ويرد-1 فيروس نقص المناعة البشرية طليعة الفيروس في الأعلى. يتم فصل العناصر لإنتاج متجه إلى أربع البلازميدات المختلفة. نقل lentiviral البلازميد يحتوي على هجين 5 'LTR التي يتم استبدال منطقة U3 مع المضخم للخلايا (CMV) مروج، إشارة التعبئة والتغليف (ψ)، وتسلسل RRE، المسالك polypurine المركزية (cPPT)، الجين من الفائدة (على سبيل المثال مراسل فلوري) جنبا إلى جنب مع أحد المروجين من خيار، وLTR 3 'فيهتتم إزالة تماما متواليات التنظيمية لرابطة الدول المستقلة من منطقة U3. pMDLg / pRRE يحتوي على هفوة والجينات بول وتسلسل RRE من HIV-1 تحت سيطرة المروج CMV. pRSV-القس يحتوي على تسلسل ترميز القس مدفوعا المروج RSV. pCMV-G تحتوي على جينات بروتين VSV الجميع تحت سيطرة المروج CMV. السلطة الفلسطينية يشير إلى إشارة تذييل بعديد الأدينيلات من الجينات β-غلوبين الإنسان.
الشكل 2. transduced التعبير عن الجينات صحافي في ثقافة مختلطة الماوس القشرة المخية الحديثة مع ناقلات lentiviral تحمل خلية نوع محدد المروجين. وtransduced والثقافات مع LV-SYN-GFP (A) أو LV-GFAP-GFP ناقلات (B) في وزارة الداخلية من 5. سبعة أيام بعد تنبيغ، وimmunostained الخلايا مع الجسم المضاد المضادة للNeuN أو المضادة GFAP. لوحات تظهر العلوي GFP مضان، لوحات تظهر وسط المناعية ويتم دمج أدنى لوحات الصور (GFP: الأخضر؛ NeuN أو GFAP: أحمر).
ناقلات | GFP + الخلايا في الخلايا العصبية | GFP + في الخلايا النجمية |
LV-SYN-GFP | 92.2 ± 7.3 | 0 |
LV-GFAP-GFP | 0 | 78،3 ± 11،5 |
الجدول رقم 1. transduced مقارنة التعبير GFP في الثقافات القشرة المخية الحديثة الفئران مع ناقلات تحمل lentiviral المروجين مختلف 1.
وtransduced 1 الثقافات الفئران القشرة المخية الحديثة (5 × 10 5 / جيد في 24 لوحة جيد) مع LV-SYN-GFP أو LV-GFAP GFP-1 في وزارة الداخلية من 5. سبعة أيام بعد تنبيغ، وثبتت الثقافات وimmunostained لNeuN أو GFAP. احصي عدد الخلايا GFP وNeuN / GFAP التعبير في الصور من 10 حقول في حالة تجريبية. القيم تمثل نسبة مئوية من الخلايا العصبية (NeuN + الخلايا) أوالنجمية (GFAP + الخلايا) الذي أعرب أيضا عن الجينات مراسل GFP. قيم أظهرت وسائل ± SD من ثلاث تجارب مستقلة.
في هذا البروتوكول، لقد أظهرنا إنتاج النواقل lentiviral وتطبيق هذه النواقل في الثقافات القشرة المخية الحديثة. أثبتنا كفاءة وخلية نوع محدد تنبيغ مع الناقلة التي تنتجها هذه الأساليب. عندما يتم استخدام المروج synapsin، GFP التعبير بدقة الخلايا العصبية المحددة. عندما يتم استخدام ?...
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح العلوم العصبية الأساسية مخطط (P30 NS057105، المدارس الأردنية البريطانية) لجامعة واشنطن، برنامج مشروع المنح NS032636 (المدارس الأردنية البريطانية)، ومركز الأمل للاضطرابات العصبية.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
اسم كاشف | شركة | فهرس العدد | |
DMEM | سيغما الدريخ | D5796 | |
MEM | إينفيتروجن | 11090-081 | |
مصل بقري جنيني | Hyclone | SV3001403 | |
برنامج تلفزيوني | Mediatech | 21-040-CM | |
التربسين-EDTA | سيغما الدريخ | T3924 | |
الصوديوم الزبدات | سيغما الدريخ | B5887 | |
Hexadimethrine بروميد (Polybrene) | سيغما الدريخ | H9268 | |
293T الخلايا | ATCC | CRL-11268 | |
HT1080 الخلايا | ATCC | CCL-121 | |
فالكون 100 × 20 ملم أنسجة الثقافةه طبق | العلوم البيولوجية دينار بحريني | 353003 | |
1 × 3 ½ في أنبوب الطرد المركزي polyallomoer | بيكمان كولتر، | 326823 | |
0.2 ميكرون حقنة فلتر | كورنينج | 431219 | |
QIAamp DNA البسيطة كيت | QIAGEN | 51304 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved