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Method Article
RNA-Interferenz (RNAi) besitzt viele Vorteile gegenüber der Gen-Knockout und wurde allgemein als ein Werkzeug in der Gen-funktionelle Studien verwendet. Die Erfindung des DNA-Vektor-basierte RNAi-Technologie hat langfristig und induzierbare Gen Knockdown möglich gemacht haben, und erhöhte auch die Machbarkeit von Gen-Silencing In-vivo-.
RNA-Interferenz (RNAi) inhibiert die Genexpression durch speziell erniedrigender Ziel-mRNAs. Seit der Entdeckung des doppelsträngige small interference RNA (siRNA) in Gen-Silencing-1, hat RNAi zu einem mächtigen Werkzeug der Forschung in der Gen-Funktions-Studien. Im Vergleich zu genetische Deletion besitzt RNAi-vermittelten Gen-Silencing viele Vorteile, wie die Leichtigkeit, mit der sie durchgeführt wird und seine Eignung für die meisten Zelllinien. Mehrere Studien haben die Anwendungen der RNAi-Technologie in der Krebsforschung nachgewiesen. Insbesondere hat die Entwicklung der DNA-Vektor-basierte Technologie für kleine doppelsträngige RNA (shRNA) von der U6 oder H1-Promotor angetrieben produzieren langfristig und induzierbare Gen-Silencing 2,3 möglich gemacht. Seine Verwendung in Kombination mit gentechnisch viralen Vektoren, wie Lentivirus, ermöglicht eine hohe Effizienz der shRNA Lieferung und / oder Integration in die genomische DNA für eine stabile Expression shRNA.
Wir beschreiben eine detailed Prozedur mit dem DNA-Vektor-basierte RNAi-Technologie, um die Genfunktion, einschließlich Konstruktion von lentiviralen Vektoren, shRNA, Lentivirus Produktions-und Zell-Infektion und funktionelle Studien mit einer Maus-Xenograft-Modell zu bestimmen.
Verschiedene Strategien wurden bei der Erzeugung shRNA Konstrukte berichtet worden. Die hier beschriebene Protokoll unter Verwendung PCR-Amplifikation und eine 3-Fragment-Ligation verwendet werden, um direkt und effizient zu erzeugen shRNA enthaltenden lentiviralen Konstrukte, ohne irgendwelche zusätzliche Nukleotid benachbart zu einem shRNA kodierenden Sequenz. Da die shRNA-Expressionskassetten dieser Strategie erzeugt werden durch Restriktionsenzymen geschnitten werden, können sie leicht auf andere Vektoren werden mit unterschiedlichen fluoreszierenden oder antibiotische Marker bewegt. Die meisten kommerziellen Transfektionsreagenzien kann in Lentivirus genutzt werden. Allerdings ist in diesem Bericht stellen wir ein wirtschaftliches Verfahren mit Calciumphosphat-Präzipitation, die erreichen können über 90% Transfektionseffizienz in293T-Zellen. Im Vergleich zu einer konstitutiven shRNA Expressionsvektoren, ein induzierbarer shRNA System besonders geeignet, um einen Zuschlag essentiellen Gens, um die Zellproliferation. Wir zeigen die Gen-Silencing von Yin Yang 1 (YY1), einem potenziellen Onkogens bei Brustkrebs 4,5, durch ein Tet-On-induzierbaren shRNA-System und seine Auswirkungen auf die Tumorbildung. Forschung mit Lentivirus erfordert Überprüfung und Genehmigung eines Biosafety-Protokoll von der Kommission für Biosicherheit der eines Forschers Institution. Forschung mit Tiermodellen erfordert Überprüfung und Genehmigung eines Tieres Protokoll, das von der Animal Care und Use Committee (ACUC) der eines Forschers Institution.
1. Generierung von shRNA Konstrukte
2. Lentivirus Transfektion
Vorsichtsmaßnahmen: Lentivirale Vektoren aus dem Human Immunodeficiency Virus-1 (HIV-1)-Genom und replikationsinkompetent abgeleitet. Sie sind weit verbreitet in Gentransfer durch die Fähigkeit zur Infektion sowohl sich teilende als auch sich nicht teilende Zellen verwendet. Allerdings gibt es zwei große Risiken in den Studien unter Verwendung von Lentiviren. (1) Das Potential für die Erzeugung von replikationskompetentem Lentivirus. Dieses Risiko kann stark reduziert werden, wenn die dritte Generation lentiviralen verwendet wird. (2) Das Potenzial der Onkogenese. Dieses Risiko lässt sich noch verschärfen, wenn die durchgeführten Einsätze sind onkogenen oder unterdrücken Tumorsuppressoren werden.Die Forschungsaktivitäten in der HIV-basierten Lentivirus beteiligt sind, sollten die "Biosafety Überlegungen für die Forschung mit lentiviralen Vektoren" des NIH (folgen http://oba.od.nih.gov/rdna_rac/rac_guidance_lentivirus.html ) und erfordern eine Genehmigung durch die Kommission für Biosicherheit der eines Forschers Institution. Generell verbesserte Biosafety Level-2 (BSL-2) ist für die Containment-Labor Einstellung erforderlich, wenn lentiviralen Vektoren verwendet werden.
3. Infektion und Charakterisierung von infizierten Zellen
4. Xenograft Maus-Modell-Studie
5. Repräsentative Ergebnisse
Dieses Protokoll wurde verwendet, um die Auswirkungen von YY1 Zuschlag auf Xenotransplantat Tumorbildung der Firefly-Luciferase-Expression MDA-MB-231-Zellen (menschliche Brust-Adenokarzinom-Zellen; Caliper Life Sciences) Prüfung in athymischen Nacktmäusen. Die shRNA Target-Sequenz des menschlichen YY1 wird "GGG AGC AGA AGC AGG TGC AGA T". Eine verschlüsselte Sequenz "GGG ACT ACT CTA TTA CGT CAT T" wurde ebenfalls für eine Kontrolle (Forts.) shRNA, die nicht über signifikante Ähnlichkeit mit einem bekannten Protokoll erstellt. Die verwendeten Oligonukleotide, um Tet-On-induzierbaren shRNA Konstrukte, mit YY1 als Beispiel, Sind in Tabelle 1 gezeigt. Als Ergebnis wurden zwei lentiviralen Vektoren, PLU-Puro-Indu-YY1 shRNA und PLU-Puro-Indu-cont shRNA, gebaut und sie wurden verwendet, um Lentiviren zu produzieren. Wir verwendeten diese Lentiviren einzeln infizieren zwei MDA-MB-231-Zell-Klonen (Klone 1 und 3) Expression sowohl Tetracyclin Regler (tetR) und Glühwürmchen-Luciferase. Polyklonale Zellpopulationen wurden nach Puromycin-Selektion erhalten. 3A zeigt Dox-induzierte Knockdown YY1 in diesen MDA-MB-231 Zellen durch PLU-Puro-Indu-YY1 shRNA Lentivirus infiziert. Wir haben dann verwendet die polyklonalen Zellen von Klon 3 einzeln durch diese induzierbaren YY1 shRNA und shRNA cont Lentiviren infiziert und beobachtet, dass YY1 Erschöpfung Invasivität von MDA-MB-231-Zellen (Abbildung 3B) reduziert. Western Blot-Analysen bestätigt Dox-induzierten Silencing YY1 in MDA-MB-231-Zellen mit dem Indu-YY1 shRNA, während die Zellen mit INDU-cont shRNA nicht zeigte diesen Effekt (Abbildung 3C). Wir haben dann verwendet diese Zellen für die Xenograft-Maus-Modell-Studie. Im Vergleich zu den Kontrollgruppen zeigten die Mäuse durch die MDA-MB-231 Zellen mit INDU-YY1 shRNA implantiert und mit Dox-haltigem Wasser reduziert Tumorbildung, wenn visualisiert durch Biolumineszenz (Abbildung 4A) und bestimmt durch Tumorgewichte (4B ). YY1 Silencing in dieser Xenograft wurde durch Western-Blot-Studien in 4C gezeigt bestätigt.
Abbildung 1. Schematische Darstellung zur Erzeugung eines shRNA und shRNA Konstrukt Transkription. Die Primer P1 bis P6 dargestellt (siehe Tabelle 1 zum Beispiel Sequenzen). Pol III: RNA-Polymerase III (d):. Verdaute Ende. Die Zeichnung ist nicht maßstabsgetreu. Klicken Sie hier für eine größere Ansicht .
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Abbildung 2. Schematische Darstellung von (A) einem lentiviralen Vektor und (B) den Mechanismus der Tet-On-induzierbaren Promotor H1 für Gen-Silencing verwendet. Die lentiviralen Vektor wurde auf der Grundlage pLL3.7 14 rekonstruiert. H1-PR: H1-Promotor; UBC-Pr: Human Ubiquitin C-Promotor; Puro: Puromycin; TRE: Tetracyclin responsive element; Dox: Doxycyclin. TetR: Tetracyclin-Regler. 5'LTR, 3'SIN-LTR und WRE sind wesentliche Bestandteile eines lentiviralen Vektors 14.
Abbildung 3. Dox-induzierten Silencing YY1 und seine Wirkung auf Invasivität von MDA-MB-231 Zellen. A. YY1 Ebenen in zwei polyklonale Zellpopulationen abgeleitet von TetR-exprimierenden Klone 1 und 3 durch PLU-Puro-Indu-YY1 shRNA Lentivirus infizierten und kultiviert in Abwesenheit und Gegenwart von Dox. B. Boyden-Kammer-Assay von MDA-MB-231-Zellen mit induzierbarer shRNAs. (* P <00,05 im Vergleich zu anderen drei Gruppen). C. Repräsentative Western Blots von YY1-Expression in diesen vier Zellpopulationen.
Abbildung 4. Effekte der induzierten YY1 Silencing auf Xenotransplantat Tumorbildung durch MDA-MB-231-Zellen. A. Schematische Darstellung der Zell-Implantation (links) und Vertreter Biolumineszenz Bilder von der IVIS Imaging System nach 4 Wochen (rechts) nach Zellinokulation eingefangen. B. Xenograft Tumorgewichte bei 4 Wochen. * P ≤ 0,05. C. Western Blots von YY1 und β-Aktin-Expression in Xenotransplantaten von MDA-MB-231 Zellen mit INDU-YY1 shRNA in Abwesenheit und Anwesenheit von Dox. Etiketten auf der Oberseite sind die Namen der einzelnen Mäusen.
Oligonukleotid | Sequenz (5 '- 3') | Nutzung und Lage |
P1 (Tet-On-H1) | CAGT GGATCC CGA CTG ACG ACG TCA TCA ACC C | PCR; am 5'-Ende des H1-Promotor |
P1 (U6) | CAGT GGATCC GAC ATC GCC GCC TCT AGG | PCR; am 5'-Ende der U6-Promotor |
P2 (für YY1 mit Tet-On-H1) | CAGC AAGCTT GAA ATC TGC TGC nach TTC TGC TCC c GGG ATC ATC TCT ACT GAT AGG GAA C | PCR; am 3'-Ende des Tet-On-induzierbaren Promotor H1 |
P2 (für YY1 mit U6) | CAGC AAGCTT GAA ATC TGC TGC nach TTC TGC TCC c AAA CAA GGC ttt tct cca agg gat ein | PCR; am 3'-Ende der U6-Promotor |
P3 (für YY1) | AGC tt ATC TGC TGC nach TTC TGC TCC c ttttt g | Um mit P4 geglüht werden |
P4 (für YY1) | AATTC aaaaa GGG AGC AGA AGC AGG TGC aga ta | Um mit P3 geglüht werden |
P5 (für pLL3.7) | GGG TAC GCA GGG AGT GAA AGA ATA g | Für PCR-Screening, mit P6 verwendet |
P6 (für Tet-On-H1) | GAT TTC CCA GAA GCG CAC ATA-AC | Für PCR-Screening, mit P5 verwendet |
P6 (für U6) | AGG GTG AGT TTC TTG TGC CTT TG | Für PCR-Screening, mit P5 verwendet |
Tabelle 1. Synthetisierte Oligonukleotide bei der Erzeugung shRNA Konstrukte verwendet. P1 und P6-Sequenzen für die Maus U6 und Tet-On-induzierbaren humanen H1-Promotoren vorgesehen sind. Menschliche YY1 als ein Beispiel mit einer shRNA Zielsequenz GGG AGC AGA AGC AGG TGC AGA T. Die Sequenzen spezifisch für YY1 hervorgehoben werden. Zwei P2-Sequenzen von YY1 für die beiden Promotoren ausgebildet, jeweils. Die konstituierende U6 / YY1 shRNA wurde bisher 15, beschrieben, während der Tet-On H1/YY1 in diesem Protokoll verwendet wurde. P5 Vektor-spezifischen und die Sequenz für pLL3.7 14 gezeigt wird. Die Sequenzen der Restriktionsenzyme sind unterstrichen, während die Sequenzen an die Promotoren während der PCR-Amplifikation Glühen sind kursiv gesetzt.
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Dieses Protokoll beschreibt eine Methode, um knock down ein Gen mit shRNA und visualisieren ihre biologische Wirkung mit Biolumineszenz-Bildgebung das Wachstum von Tumorzellen in vivo. Der Zielort einer shRNA darf keine der drei Restriktionsstellen (BamHI, HindIII und EcoRI) verwendet für die Subklonierung. In einer seltenen Fall, wenn eine dieser Seiten vorhanden ist, kann eine zusätzliche Restriktionsenzym verwendet werden, um es bei der Erzeugung des Konstrukts zu ersetzen.
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Keine Interessenskonflikte erklärt.
Diese Arbeit wurde zum Teil durch die Research Scholar Grants (116403-RSG-09-082-01-MGO) von der American Cancer Society und intramuralen Mittel von der Wake Forest University Health Sciences an GS unterstützt. DBS wurde von NCI Ausbildungsförderung 5T32CA079448 unterstützt.
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Zusätzlich zu den üblichen Laborgeräten für RNA-und Protein-Analysen und Zellkulturen verwendet, werden die folgenden Materialien und Reagenzien für dieses Protokoll benötigt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name des Reagenzes | |||
Biosicherheitswerkbank geeignet für Biosafety Level 2 Containment | |||
PCR Thermocycler | |||
Ultrazentrifugation | |||
Anästhesie-Induktion Kammer mit Isofluran-Fänger | |||
Digitaler Messschieber | |||
IVIS Imaging-System | |||
Kompetenten E. coli DH5a | |||
EcoRI, BamHI, HindIII & Restriktionsenzyme | |||
T4 DNA-Ligase | |||
Die dritte Generation Lentivirus Verpackung Plasmide VSV-G, pRSV-Rev und pMDLg / pRRE |
Materialliste
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