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Method Article
En este protocolo se describe la producción, purificación y valoración de lentiviral vectores. Se presenta un ejemplo de entrega gen vector lentiviral mediada por neuronas cultivadas en la enseñanza primaria y astrocitos. Nuestros métodos pueden aplicarse también a otros tipos de células In vitro Y En vivo.
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. Embalaje de vectores lentiviral
Lentiviral vectores son producidos por cotransfección de un vector de transferencia lentiviral y otros plásmidos necesarios para el envasado en células 293T por el método de transfección con fosfato de calcio. Usamos 10 de 100 mm placas de cultivo de tejidos en este protocolo. Se puede escalar hacia arriba o hacia abajo dependiendo de las aplicaciones. La línea celular 293T se mantiene en modificado de Dulbecco medio Eagles (DMEM) con glucosa alta (4500 mg / l), suplementado con suero fetal bovino al 10% (FBS), 100 unidades / ml de penicilina, 100 ug / ml de estreptomicina a 37 ° C incubadora con 5% de CO 2.
2. La concentración y purificación de los Vectores
3. Valoración de los Vectores
Por ejemplo, si 1 x 10 5 células transducidas con l fue 1/25 (0,04 l) vector y las células 30% son reportero positivo, el título será:
Sólo utilizar las diluciones caer en una relación lineal entre el porcentaje de células positivas y la cantidad de vector añadido para calcular título. El título final debe ser un promedio de los títulos obtenidos a partir de transducciones de al menos 2 diferentes cantidades del vector.
4. Transducción de las Culturas neocorticales
Culturas neocorticales que contienen tanto las neuronas y glía se preparó a partir de cortezas de ratón utilizando un procedimiento de chapado de dos pasos como se ha descrito previamente 18. Neocorteza obtenidos de ratones fetales en 14-16 días de gestación se sembraron en una monocapa previamente establecido gliales en MEM suplementado con FBS al 10%, 20 mM de glucosa y glutamina 2 mM en 24-así placa de cultivo de tejido.
5. Los resultados representativos
Los títulos de los vectores lentivirales producidos con este rango de protocolo de 10 8 -10 10 UI / ml, which son adecuados para la transducción de una variedad de tipos de células a partir del SNC, tanto in vitro como in vivo. Tabla 1 y Figura 2 muestran un resultado representativo utilizando los vectores producidos por este protocolo. Nos transducidas murinos culturas neocorticales con vectores lentivirales que expresan la proteína verde fluorescente (GFP), controlada por sinapsina (SYN) promotor o promotor de la proteína glial fibrilar ácida (GFAP). Siete días después de la transducción, se realizó inmunotinción a las neuronas y astrocitos de la etiqueta con anticuerpos anti-NeuN y anti-GFAP, respectivamente. Como se muestra en la tabla 1 y fig. 2A, después de la transducción con el vector que lleva el promotor sinapsina, más del 90% de las neuronas (células NeuN +) expresa las buenas prácticas agrarias y los astrocitos no (GFAP + en las células) expresan este gen reportero. Cuando promotor GFAP se utiliza en la construcción de vectores (Fig. 2B), alrededor del 80% de los astrocitos (GFAP + células) expresións las buenas prácticas agrarias; todos GFP + células son los astrocitos según lo confirmado por colocalización con Bosnia y Herzegovina y la ausencia de expresión de GFP en las células NeuN marcadas. Estos resultados demuestran que los vectores lentiviral son muy eficientes para entregar los transgenes de las células de SNC y células específicas de la expresión génica puede lograrse cuando se utilizan promotores apropiados.
Figura 1. Representación esquemática de VIH-vectores basados en lentivirus y los plásmidos de embalaje. El VIH-1 provirus se muestra en la parte superior. Los elementos para la producción de vectores están separados en cuatro diferentes plásmidos. La transferencia del plásmido lentiviral contiene un híbrido LTR 5 'en la que se sustituye la región U3 con el citomegalovirus (CMV), la señal de empaquetamiento (ψ), la secuencia RRE, el tracto polipurina central (cPPT), un gen de interés (por ejemplo un reportero fluorescente), junto con un promotor de la elección, y LTR 3 'en la que elsecuencias reguladoras cis se elimina completamente de la región U3. pMDLg / pRRE contiene los genes gag y pol y secuencia RRE de VIH-1 bajo el control del promotor CMV. pRSV-Ap contiene la secuencia codificante de Rev impulsado por el promotor RSV. pCMV-G contiene el gen de la proteína VSV-G bajo el control del promotor CMV. PA indica la señal de poliadenilación de β-globina humana gen.
Figura 2. Expresión de genes reporteros en el ratón cultivo mixto neocortical transducidas con vectores lentivirales que llevan el tipo de células específicas de los promotores. Los cultivos fueron transducidas con el LV-SYN-GFP (A) o LV-GFAP-GFP vectores (B) a una MOI de 5. Siete días después de la transducción, las células se immunostained con anticuerpo anti-NeuN o anti-GFAP. Los paneles superiores muestran la fluorescencia de GFP, los paneles centrales muestran inmunotinción y los paneles inferiores se fusionan imágenes (GFP: verde; NeuN y GFAP: rojo).
Vector | GFP + células en las neuronas | GFP + en los astrocitos |
LV-SYN-GFP | 92,2 ± 7,3 | 0 |
LV-GFAP-GFP | 0 | 78,3 ± 11,5 |
Tabla 1. Comparación de la expresión de GFP en murinos culturas neocorticales transducidas con vectores lentivirales que llevan a diferentes promotores.
unas culturas murinos neocorticales (5 x 10 5 / bien en placa de 24 pocillos) fueron transducidas con el LV-SYN-GFP o LV-GFAP-GFP en una MOI de 5. Siete días después de la transducción, las culturas se fijaron y se immunostained para NeuN y GFAP. El número de células GFP y NeuN / GFAP que expresan fueron contadas en imágenes de 10 campos por condición experimental. Los valores representan el porcentaje de las neuronas (células NeuN +) oastrocitos (GFAP + en las células), que también expresa el gen reportero GFP. Los valores mostrados son medias ± SD de tres experimentos independientes.
En este protocolo, se ha demostrado la producción de vectores lentivirales y la aplicación de estos vectores en cultivos neocorticales. Hemos demostrado eficaz y tipo de células específicas de transducción con los vectores producidos por estos métodos. Cuando el promotor sinapsina se utiliza, la expresión de GFP es estrictamente neurona específica. Cuando el promotor de GFAP se utiliza, la expresión de GFP es exclusivamente en los astrocitos. Si ningún tipo de células específicas de expresión se requiere, u...
No hay conflictos de interés declarado.
Este trabajo fue apoyado por el NIH Blueprint Neurociencia básica de subvención (P30 NS057105, BJS) de la Universidad de Washington, el Programa de Proyecto de Donación NS032636 (BJS) y por el Centro de Esperanza para los Trastornos Neurológicos.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nombre del reactivo | Empresa | Número de catálogo | |
DMEM | Sigma-Aldrich | D5796 | |
MEM | Invitrogen | 11090-081 | |
Suero bovino fetal | Hyclone | SV3001403 | |
PBS | Mediatech | 21-040-CM | |
Tripsina-EDTA | Sigma-Aldrich | T3924 | |
Butirato sódico | Sigma-Aldrich | B5887 | |
Hexadimetrina bromuro (Polybrene) | Sigma-Aldrich | H9268 | |
Células 293T | ATCC | CRL-11268 | |
Células HT1080 | ATCC | CCL-121 | |
Falcon 100 x 20 mm de tejido CULTURAe plato | BD Biosciences | 353003 | |
1 x 3 ½ en el tubo de centrífuga polyallomoer | Beckman-Coulter | 326823 | |
0.2 micras filtro de jeringa | Corning | 431219 | |
QIAamp DNA Mini Kit | Qiagen | 51304 |
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