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我々は、ヘルパー依存性アデノウイルスベクター(HDAd)と高血糖の反転を用いた遺伝子Neurogenin3の転送(Ngn3)とベータセルリン(BTC)によりSTZにおける肝ネオ膵島形成(ストレプトゾトシン)誘発糖尿病マウスを記述します。我々の方法は、生体内伝達および長続きが遺伝子発現におけるそれらの高効率を持つヘルパー依存型アデノウイルスベクターの機能を活用できます。
1型糖尿病は、膵臓のインスリン産生細胞のT細胞媒介性自己免疫破壊によって引き起こされます。膵島移植は、ドナーの可用性ごとおよび長期免疫抑制の必要性により制限されているので、今までインスリン補充は、依然として主要な治療法です。 Neuogenin3の遺伝子導入(Ngn3)によって誘導される膵島新生、膵島系譜定義する特定の転写因子とは、ベータセルリン(BTC)、膵島の成長因子は、1型糖尿病を治すために可能性を秘めています。
アデノウイルスベクター(広告)は、高効率遺伝子導入ベクターであるが、初期世代の広告は 、in vivoで使用中のため、いくつかの欠点を持っています。ヘルパー依存型広告(HDAds)は、広告の初期世代の安全性プロファイルを向上させ、導入遺伝子の発現1を延長するために開発された最も先進的な広告です。彼らはウイルスコード配列2-5を欠いているとだけ広告シス elを保持するので、彼らは慢性毒性を欠いているベクター複製とパッケージングに必要なements。これは、36キロバイトの遺伝子までのクローニングを可能にします。
このプロトコルでは、HDAd-Ngn3とHDAd-BTC生成するとSTZ誘発糖尿病マウスにこれらのベクターを提供する方法について説明します。我々の結果は、それがHDAd-Ngn3の同時注射と肝臓でHDAd-BTC誘発 'ネオ小島'示し、糖尿病マウスの高血糖を反転させます。
1。 HDAdシャトルベクターに治療用遺伝子をクローニング
2。ヘルパー依存型アデノウイルスベクター生産
HDAdベクトル生産は慎重に最適な結果を得るために従われる必要のある複数のステップが含まれます。
2.1トランスフェクション
2.2ベクトル増幅
2.3大規模HDAd生産
2.4ベクトルの浄化
HDAdベクトルの2.5キャラクタリゼーション
3。 HDAd-Ngn3と-BTCによる糖尿病マウスの治療
3.1マウスにおける糖尿病の誘発とHDAdベクターの注射
HDAdベクトルの3.2監視マウスのグルコースと注射。
HDAd-Ngn3 + HDAd-BTC治療の効果の分析3.3。
3.4は、治療後6週間でブドウ糖負荷試験(GTT)を行ってください。
3.5組織分析のベクターの発現を評価し、膵島新生の誘導を評価する。
これらすべての手順で確実に結果を解釈するために必要とされるコントロールが含まれます:(1)空のベクトルは、糖尿病マウスを治療した(2)非糖尿病マウス及び膵島の発現のための陽性対照として(3)非糖尿病膵臓特定のホルモンおよび転写因子。
4。代表的な結果
我々は、Ngn3、ユビキタスプロモーターeIF2a(BOS)によって駆動され、HDAd-Ngn3とHDAd-BTC生成pΔ28ベクターへのcDNAをクローニングしたBTC。 図2に示すように、相対的なHVの汚染は通路3で(もっとベクター増幅と少ないヘルパー増幅を意味する)有意に減少した。したがって、我々は、その後のベクトル生産のため、P3を使用していました。最初の後CsClの不連続勾配超遠心分離は、我々は最低のベクトルバンドを収集し、次に2番目の超遠心でHDAdベクトル( 図3)に対応した乳白色のバンドを集めた。精製HDAdベクトルは、定量PCRでHV汚染の1%未満である( 図4A)を持っていた( 図4B)ブロッティングマウスへのベクターの注入のために十分な品質を示す南部に見えないヘルパーの汚染がありませんでした。さらなる分析は、116細胞の感染により導入遺伝子の発現が含まれていた。 Ngn3とBTCのmRNA発現レベルは非感染細胞( 図5)のものと比較万倍以上によりベクター感染細胞で高かった。
HDAd-Ngn3と-BTCは、その後、空のベクター注入し、ネガティブコントロールとしてHDAd-BTC注入された糖尿病マウスの尾静脈注射を介しSTZ誘発糖尿病マウスに投与した。高血糖はインスリン分泌を覆し、グルコース刺激されました単一遺伝子ベクターまたはコントロール空ベクター( 図6)で処置したマウスにおけるHDAd-Ngn3とHDAd-BTCの両方ではなくで処置したマウスで復元されました。 HDAd-Ngn3-BTC治療誘発性膵島新生、これはコントロールとして非糖尿病、糖尿病、空のベクター投与したマウスで総インスリンとC-ペプチド含量( 図6E)をアッセイすることにより定量した。等モル比におけるc-ペプチドとインスリンの存在は、肝臓で検出されてインスリンが実際に肝臓で合成されていることを確認します。 RT-QPCRはHDAd-Ngn3-BTC処置したマウスの肝臓はすべての膵島特異的ホルモンや転写因子9を発現していることを確認した。免疫組織化学はHDAd-Ngn3とHDAd-BTCで処置したマウスの肝臓ではインスリン陽性細胞を認めたが、全くインスリン陽性細胞はコントロールベクター( 図7)で処置したマウスでは観察されなかった。我々はまた、Ngn3-BTC treateの膵臓における残存膵島がなかったことが確認され非糖尿病膵臓の多数の小島に比べてdマウス。膵島特定の系統の転写因子と一緒にベクトル(Ngn3とBTC)(PDX-1とNkx6.1)発現はまた、( 図7)は、肝臓の免疫染色により評価した。
ヘルパー依存性ウイルスシステムを用いた糖尿病マウスの遺伝子治療の図1のフローチャート。まず、Ngn3とBTCは、ユビキタスBOSのプロモーターによって駆動されるカセットに、HDAdシャトルバス(pΔ28)ベクターにクローニングされています。 HDAdは、トランスフェクション、増幅の連続継代し、ベクタ·精製を行い、大規模感染を含むいくつかのステップによって生成されます。質を特徴付ける後、HDAdsを尾静脈経由STZ誘発糖尿病マウスに静脈内注射する。治療の効果はグルコース、体重、GTTと遺伝子発現の解析によりを測定することにより評価される肝臓インチ
図2測定HDAdベクトル増幅。 DNAは、DNA抽出キット(Qiagen)を用いて、P4に通路P0から抽出されます。 DNAは1,000倍と5μlのDNAをリアルタイムPCR(定量PCR)のために使用され希釈される。ヘルパーとベクター特異的プライマーを使用しています。標準曲線をHDAdシャトルベクタープラスミドとHVプラスミド(上のパネル)の段階希釈(10 -5〜1 ng / ml)をすることによって生成される。ベクトルとヘルパーウイルスコピー数を標準曲線とCt値を使用してが計算され、HDAd / HVの比率は合計ウイルスの割合(ヘルパー+ HDAd)としてプロットされます。したがって、相対ベクトル増幅は次のように計算されます[ベクターのコピー数/(ベクター+ヘルパーウイルスのコピー数)]。相対HDAd / HVはP3で増加している間、P4で頭打ちHDAdベクター増幅(下のパネル)に示す例では。したがって、P3は、後続のステップのために選択されます。
図3代表HDAdベクトルバンド不連続CsCl密度遠心後。 HDAdベクトルはシーケンシャルCsCl密度勾配上3Lスピナー培養物から精製されています。 ()は、最初の密度勾配超遠心分離した後、シングル乳白色ベクトルバンドが不透明な細胞の破片(CD)の下(矢印)が表示されます。乳白色のバンド(矢印)が第二密度勾配遠心分離のために収集される。 (B)第二密度勾配超遠心分離した後に、乳白色のバンド(矢印)が透析のために収集されています。
図4ヘルパーウイルス汚染の分析。 DNAは50μlの精製されたウイルスから抽出され、ヘルパーの汚染がある図2のようにssessed。図はHDAd-Ngn3とHDAd-BTCのヘルパー汚染は1%未満であることを示している。
図5。 HDAdベクターの構造の分析。サザンブロット(岡K ら 。)前述したように実行されます。レーン1:ヘルパーウイルス由来のDNA、レーン2:P3からのDNA、レーン3:P4からDNA、レーン4:精製vectopr。オープン矢印はヘルパーウイルス由来のバンドを示し、矢印は満たさHDAdベクター由来のITRのバンドを示す。
図6 HDAd-Ngn3またはHDAd-BTCベクターを感染116細胞におけるNgn3またはBTCの発現レベル。 12ウェルプレートの116細胞を、1000年2日間VP /セルでHDAd-Ngn3またはHDAd-BTCまたは空ベクターで感染させる。 CeのLLSを採取し、全RNAをTrizol試薬を使用して抽出されます。定量RT-PCRをNgn3またはBTC-特異的なプライマーを使用して実行されます。相対Ngn3またはBTCのmRNAの発現はHDAd-Ngn3またはHDAd-BTCに感染した細胞内の10,000倍以上の増加となりました。図はDev.Cell 2009年03月から転載され、16(3):358から73; Yechoorら。ら、エルゼビアの許可を得て。
図7は、STZ誘発糖尿病マウスへのHDAd-Ngn3とHDAd-BTCの遺伝子導入は、肝臓での糖尿病および膵島新生の誘導の逆転につながる。 (A)は血漿グルコース及びHDAd-Ngn3とHDAd-BTCで処理したSTZ誘発糖尿病マウス(B)の体重。 (C)は、治療後6週間で、IP-GTT時の血漿グルコースとインスリン。 12週間の治療後の肝臓における(D)代表インスリン染色。 * P <0.05(対空のベクトルグループ)。図はdevから転載されています。セルリットル2009年03月、16(3):358から73; Yechoor ら 、エルゼビアの許可を得て。
名前 | フォワードプライマー | プライマーを逆 | |
ヘルパー | GACCATCAATCTTGACGACC | ATGTCGCTTTCCAGAACCC | |
ベクトル | TTGGGCGTAACCGAGTAAG | ACTTCCTACCCATAAGCTCC | |
Ngn3 | AAGAGCGAGTTGGCACTCAG | TCTGAGTCAGTGCCCAGATG | |
BTC | GCACAGGTACCACCCCTAGA | TGAACACCACCATGACCACT |
表1プライマー配列。
HDAdsは、初期世代の広告の弱点を克服するために、遺伝子治療アプリケーション用に活用するために開発されている。しかし、技術的な課題が残っている。たとえば、HDAdはHDAdの包装とベクトルを増幅するためのHVは初期世代の広告ほど効率的ではありませんが必要です。 HVは、第一世代の広告とHV妥協HDAdの有効性の汚染である。したがって、各継代のために非常に効率的なトランスフェクションし、最適な条件が重要である。ベクトルの生産のためのもう一つの重要なパラメータは、直接浮遊細胞用種菌として使用され、その後の通路5に使用されるべきである通路(P1〜P4)です。我々の経験に、最良の結果がHDAdベクトル割合が劇的に次の一節( 図2のP3)に増加していることで通路を使用することによって得られる。 HDAdベクターの収量は、導入遺伝子カセットに依存します。両方の遺伝子が下にあるので、ベクトル生産時には、両方の導入遺伝子が発現されるユビキタスプロモーター。 Ngn3は、転写因子とBTCは、そのことを表現成長ホルモンは、ベクトルの複製とパッケージングするのに役立ちますしながら細胞系統に影響を与える可能性の転写因子を発現HDAdベクターはベクター増幅を阻害を示唆している成長因子である。
糖尿病が大流行と想定すると、B細胞塊を復元するための新たなアプローチが必要とされている。本報告書では、膵島成長因子と共に膵島系譜定義する転写因子、Ngn3の遺伝子導入を行うためにHDAdベクトルの利点を活用する方法を記述し、ベータセルリンは、肝臓の門脈周囲の地域で膵島新生を誘導した。これの有効性を評価するためには、安定した高血糖を持つマウスを選択し、適切なコントロールが常に含まれていることを確認することが重要です。この遺伝子導入実験では、空のベクター治療糖尿病マウスは常に利用されるべきである。また、糖尿病のマイルは個別に扱わHDAd-Ngn3とHDAd-BTCを使用してceは膵島新生におけるこれら二つの遺伝子の個々の貢献をテストするために提供しています。我々のデータは、単独でNgn3、膵島新生を誘導するのに十分であることを示しているが、成長因子、BTCの添加は膵島新生の強力な誘導につながる応答を増大するのに役立つ。としてこれは、ベクトル表現が実際に標的組織、肝臓で達成され、また、処置されたマウスの血漿中でアッセイインスリンは膵臓の不在を証明することによって、膵臓の残留膵島から来ていないことを実証することをテストすることも重要である糖尿病マウスの膵島。
要約すると、遺伝子導入のためのHDAd - ベクター系の利点は、その高いクローニング能力、効率的な伝達と最小慢性毒性ならびに宿主へのベクターのゲノムの非統合のその性質を持つ肝臓で長期的な遺伝子発現にある染色体。主要な制限は、その世代とに関与する複雑な手順です。生体内のアプリケーションで主に最も人気のある広告の血清型5と肝臓に限られています。膵島新生は完全膵島成長因子、ベータセルリンと共に膵島系譜定義する転写因子、Ngn3の遺伝子導入することにより、肝臓での膵島新生を誘導することによって、糖尿病マウスにおける血漿インスリンと耐糖能を復元するように誘導することができる。本報告では、我々は高品質HDAd-Ngn3とHDAd-BTCを生成するために最適なプロトコルを示しており、高血糖症を逆に糖尿病マウスの肝臓において膵島新生を誘導し、評価するためのテクニックを紹介します。
脚注:ウイルスベクターおよびここで説明された細胞株は、ベクトルの生産コア研究所糖尿病研究センターは、ベイラー医科大学(から入手可能であるhttp://www.bcm.edu/mcb/index.cfm?pmid=7731 )。いくつかの市販のキットには、HDAdウイルス( 例えば Microbix biosyst生成するためにも利用できますEMS社)。
特別な利害関係は宣言されません。
この作品は、NIHからの補助金によって支えられて:R03 DK089061-01(VKY); NIH:K08 DK068391(VKY)、糖尿病·内分泌研究センター - (DERC - P30DK079638)ベイラー医科大学からパイロット&フィージビリティ助成DERC(VKY)、若年性糖尿病研究財団:JDRF賞#5-2006-134(VKY)。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
試薬の名称 | 会社 | カタログ番号 | |
ProFectionR哺乳類トランスフェクションキット | プロメガ | E1200 | |
DNeasyブラッド&ティッシュキット(50) | キアゲン | 69504 | |
パーフェクSYBR Green Supermixを、ROX | クアンタサイエンス | 95055-500 | |
デオキシコール酸ナトリウム | シグマ | D6750-25G | |
MEM粉末 | インビトロジェン | 61100087 | |
ペニシリンストレプトマイシン | シグマ | 15140122 | |
FBS | アトランタバイオ | S11150 | |
L-グルタミン酸 | インビトロジェン | 25030-081 | |
ハイグロマイシンB | シグマ | H0654-1G | |
MEM EAGLE JOKLIK | シグマ | M0518-10L | |
RNアーゼ | ロッシュ | 10109169001 | |
DNase Iを、グレードII | ロッシュ | 10104159001 | |
ストレプトゾシン | シグマ | s0130 | |
ガラススピナーフラスコ | コーニング | 4500-3L | |
ガラススピナーフラスコ | コーニング | 4500-250 | |
-アナライザcassetをスライドさせて | ピアスCH | PI66380 | |
チューブoptisealポリallomer、11.2ミリリットル | ベックマン·コールター | 362181 | |
塩化セシウム1キロ | JT4042-2 | VWR | |
ベックマンLE-80K | ベックマン·コールター | 最適なLE-80K超遠心 | |
フィルター | VWR | 28143-338 | |
管500メートルを遠心リットル | コーニング | 431123 | |
tailveiner制止 | ブレーントリーの科学的、INC | TV-150 | |
インスリン、マウスELISA | Mercodia | 10-1247-01 | |
microvette CB300 | ザルスタット | 16.443.100 | |
D-グルコース | シグマ | G8270 | |
マウスC-ペプチドELISAキット | 和光純薬工業株式会社 | #631から07231 | |
モルモット抗インスリン抗体 | アブカム | ab7842 | |
ヤギ抗PDX1抗体 | 博士クリストファー·ライトからの贈り物 | ||
マウス抗Ngn3抗体 | ベータ細胞生物学コンソーシアム、 東大。ペンシルベニア州の | AB2013 | |
マウス抗Nkx6.1抗体 | ベータ細胞生物学コンソーシアム、 東大。 Pennsyのlvania | F64A6B4 | |
抗ベータセルリン抗体 | セルサイエンス | PAAQ1 | |
ALT(SGPT)色試薬セット。 | テコ診断 | A526 - 120 | |
AST /(SGOT)、カラーエンド試薬セット | テコ診断 | A561-120 |
表2に特異的な試薬および器具。
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