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Method Article
* Questi autori hanno contribuito in egual misura
Presentiamo un protocollo per la trasduzione retrovirale dell'RNA guida in cellule T primarie da topi transgenici Cas9, fornendo un'alternativa efficiente per l'editing genetico nello studio del differenziamento Th17.
Le cellule T helper che producono IL-17A, note come cellule Th17, svolgono un ruolo fondamentale nella difesa immunitaria e sono implicate nelle malattie autoimmuni. Le cellule T CD4 possono essere stimolate con antigeni e cocktail di citochine ben definiti in vitro per imitare la differenziazione delle cellule Th17 in vivo. La ricerca è stata condotta ampiamente sui meccanismi di regolazione della differenziazione Th17 utilizzando il saggio di polarizzazione Th17 in vitro .
I metodi convenzionali di polarizzazione Th17 in genere comportano l'ottenimento di cellule T CD4 naive da topi geneticamente modificati per studiare gli effetti di geni specifici sulla differenziazione e la funzione Th17. Questi metodi possono richiedere molto tempo e denaro e possono essere influenzati da fattori estrinseci cellulari degli animali knockout. Pertanto, un protocollo che utilizza la trasduzione retrovirale dell'RNA guida per introdurre il knockout genico nelle cellule T primarie di topo knockin CRISPR/Cas9 funge da approccio alternativo molto utile. Questo articolo presenta un protocollo per differenziare le cellule T primarie naive in cellule Th17 dopo il targeting genico mediato da retrovirus, nonché i successivi metodi di analisi della citometria a flusso per saggiare l'efficienza dell'infezione e della differenziazione.
Le cellule Th17, un sottoinsieme unico di cellule T helper CD4+, sono vitali per l'eradicazione di batteri e funghi extracellulari e svolgono un ruolo significativo in varie malattie autoimmuni 1,2,3. Evidenze emergenti suggeriscono che le cellule Th17 mostrano eterogeneità, funzionando sia in condizioni patogene che non patogene, influenzate da fattori ambientali e genetici. Chiarire i processi regolatori che controllano la differenziazione delle cellule Th17, la plasticità e l'eterogeneità è fondamentale per l'avanzamento di strategie immunoterapeutiche più efficaci.
Gli animali geneticamente modificati sono stati ampiamente utilizzati per svelare i regolatori chiave della differenziazione e delle funzioni delle cellule Th17. L'uso di animali geneticamente modificati comporta una manipolazione completa in vivo, fornendo autenticità e studio sistematico del suo ruolo in condizioni fisiologiche o modelli di malattia. Tuttavia, lo screening ad alto rendimento con questo approccio è in gran parte impraticabile. I saggi di polarizzazione in vitro forniscono un'alternativa per lo studio della differenziazione cellulare Th17. È stato dimostrato che l'interleuchina 6 (IL-6) in combinazione con il fattore di crescita trasformante β1 (TGFβ1) promuove lo sviluppo di cellule Th17 non patogene, mentre IL-6, IL-1β e IL-23 sono implicate nel guidare la differenziazione delle cellule Th17 patogene (pTh17)4,5.
L'emergere della tecnologia CRISPR/Cas9 ha facilitato l'editing preciso del genoma su basi specifiche. Se combinato con la trasduzione retrovirale, questo approccio fornisce un metodo genetico potente, efficiente ed economico per lo screening e lo studio funzionale dei potenziali regolatori nelle cellule Th17 6,7. In questo studio, abbiamo migliorato la procedura per la trasduzione retrovirale all'interno del sistema di polarizzazione Th17. Utilizzando un sistema retrovirale, abbiamo infettato cellule T naive attivate prestabilite che esprimono Cas9 da topi. Le cellule sono state trasdotte con costrutti di RNA guida (gRNA) guidati dal promotore U6, insieme a geni che codificano proteine reporter fluorescenti sotto il controllo del promotore EF1a per facilitare il knockout del gene bersaglio. Quindi, le cellule T trasdotte sono state coltivate in specifiche condizioni di citochine per indurre la differenziazione in cellule Th17. In particolare, l'eliminazione di RoRγt ha ridotto significativamente la produzione di IL-17A rispetto al gruppo di controllo. L'efficacia di questo sistema dipende dall'ottimizzazione della produzione di retrovirus e delle condizioni di trasduzione per le cellule T primarie attivate, fornendo un approccio rapido e pratico per lo studio di geni specifici nella differenziazione e nella funzione di Th17.
Tutte le procedure sono state approvate dal Comitato Etico per il Benessere degli Animali Sperimentali, dall'Ospedale Renji, dalla Scuola di Medicina dell'Università Jiao Tong di Shanghai e sono conformi alle linee guida istituzionali.
1. Produzione retrovirale
2. Infezione retrovirale delle cellule T CD4 + attivate e differenziazione Th17
3. Valutazione dell'efficienza di trasduzione e dei risultati di differenziazione
Nello studio, abbiamo clonato il bersaglio dell'sgRNA in Rorc e le sequenze codificanti non mirate all'sgRNA nel vettore pMX-U6-MCS con la proteina fluorescente mCherry (Figura 1A, B). La produzione di retrovirus è stata effettuata secondo il protocollo delineato nella Figura 2. La trasfezione è stata avviata il giorno 0 e il prelievo retrovirale è avvenuto il giorno ...
L'editing del genoma CRISPR/Cas9 tramite somministrazione retrovirale è un metodo robusto per esplorare i ruoli delle cellule T helper. Questo protocollo offre un approccio rapido ed efficace all'esame di specifici geni coinvolti nel differenziamento e nella funzione Th17. Diversi passaggi critici devono essere seguiti attentamente per ottenere risultati ottimali. Innanzitutto, per una maggiore efficienza di knockout genico, i gRNA devono essere selezionati con cura. Dato il rischio di ...
Gli autori affermano che non ci sono conflitti di interesse.
Ringraziamo Dou Liu, Dongliang Xu e Pinpin Hou della struttura principale dello Shanghai Immune Therapy Institute per il loro supporto nell'utilizzo degli strumenti. Questo lavoro è stato sostenuto dalle sovvenzioni della National Natural Science Foundation of China 31930038, U21A20199, 32100718 e 32350007 (a Linrong Lu); 32100718 (a Xuexiao Jin); Gruppo di ricerca innovativo di università locali di alto livello a Shanghai SHSMU-ZLCX 20211600 (a Linrong Lu); Programma di incubazione interna RJTJ24-QN-076 (a Zejin Cui). La Figura 2 è stata preparata con Figdraw.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.5 M EDTA (pH 8.0) | Solarbio | E1170 | |
100 mm cell and tissue Culture Dish | BIOFIL | TCD010100 | |
1 M Hepes (Free Acid, sterile) | Solarbio | H1090 | |
24-well cell and tissue culture plate | NEST | 702002 | |
48-well cell and tissue culture plate | NEST | 748002 | |
Brefeldin A Solution (1,000x) | BioLegend | 420601 | |
Brilliant Violet 650 anti-mouse CD4 Antibody (RM4-5) | BioLegend | 100546 | |
CD3e Monoclonal Antibody (145-2C11), Functional Grade, eBioscience | Invitrogen | 16-0031-82 | |
CD44 Monoclonal Antibody (IM7), PE, eBioscience | Invitrogen | 12-0441-83 | |
CD62L (L-Selectin) Monoclonal Antibody (MEL-14), APC, eBioscience | Invitrogen | 17-0621-82 | |
Cell counter | Nexcelom Bioscience | Cellometer Auto 2000 | |
Cell Strainer (40 μm) | biosharp | BS-40-CS | |
Cell Strainer (70 μm) | biosharp | BS-70-CS | |
Centrifuge | eppendorf | 5425 R | |
Centrifuge | eppendorf | 5810 R | |
ChamQ SYBR Color qPCR Master Mix | Vazyme | Q411-02 | |
ClonExpress II One Step Cloning Kit | Vazyme | C112 | |
DH5α Competent Cells | Sangon Biotech | B528413 | |
Direct-zol RNA Miniprep | ZYMO RESEARCH | R2050 | |
DMEM Medium | BasalMedia | L110KJ | |
EasySep Mouse CD4+ T Cell Isolation Kit | STEMCELL | 19852 | |
eBioscience Fixable Viability Dye eFluor 660 | Invitrogen | 65-0864-18 | |
EndoFree Mini Plasmid Kit II | TIANGEN | DP118-02 | |
ExFect Transfection Reagent | Vazyme | T101-01 | |
Fetal Bovine Serum, Premium Plus | Gibco | A5669701 | |
FITC anti-mouse IL-17A Antibody (TC11-18H10.1) | BioLegend | 506907 | |
Formaldehyde solution | Macklin | F864792 | |
HiScript IV RT SuperMix for qPCR?+gDNA wiper? | Vazyme | R423-01 | |
Ionomycin | Beyotime | S1672 | |
Mitomycin C | Maokang Biotechnology | 7/7/1950 | |
Mouse GRCm38 | NCBI | RefSeq v.108.20200622 | |
OPTI-MEM Reduced Serum Medium | Gibco | 31985070 | reduced serum medium |
Pacific Blue anti-mouse CD4 Antibody (RM4-5) | BioLegend | 100531 | |
PE/Cyanine7 anti-mouse CD25 Antibody (PC61) | BioLegend | 102015 | |
PE/Cyanine7 anti-mouse CD4 Antibody (GK1.5) | BioLegend | 100422 | |
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | Gibco | 15140122 | |
PMA/TPA | Beyotime | S1819 | |
R26-CAG-Cas9 mice | Shanghai Model Organisms Center | Cat. NO. NM-KI-00120 | |
Recombinant Human TGF-beta 1 (CHO-Expressed) Protein, CF | R&D Systems | 11409-BH | |
Recombinant Murine IL-6 | PeproTech | 216-16 | |
Research Cell Analyzer | BD Biosciences | BD LSRFortessa | |
Research Cell Sorter | SONY | MA900 | |
RPMI 1640 Medium | BasalMedia | L210KJ | |
SimpliAmp Thermal Cycler PCR System | Applied Biosystems | A24811 | |
Sodium pyruvate solution (100 mM) | Sigma-Aldrich | S8636 | |
Ultra-LEAF Purified anti-mouse CD28 Antibody (37.51) | BioLegend | 102121 | |
Ultra-LEAF Purified anti-mouse IFN-γ Antibody (XMG1.2) | BioLegend | 505847 | |
Ultra-LEAF Purified anti-mouse IL-4 Antibody (11B11) | BioLegend | 504135 | |
Ultra-LEAF Purified anti-mouse IL-12/IL-23 p40 Antibody (C17.8) | BioLegend | 505309 | |
β-Mercaptoethanol (50 mM) | Solarbio | M8211 |
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