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Method Article
* 이 저자들은 동등하게 기여했습니다
Cas9 형질전환 마우스의 일차 T 세포로 가이드 RNA를 레트로바이러스 형질전환하기 위한 프로토콜을 제시하여 Th17 분화 연구에서 유전자 편집을 위한 효율적인 대안을 제공합니다.
Th17 세포로 알려진 IL-17A를 생산하는 T 보조 세포는 면역 방어에 중요한 역할을 하며 자가면역 질환과 관련이 있습니다. CD4 T 세포는 in vitro 에서 항원과 잘 정의된 사이토카인 칵테일로 자극하여 in vivo에서 Th17 세포 분화를 모방할 수 있습니다. 시험관 내 Th17 분광 분석을 사용하여 Th17 분화 조절 메커니즘에 대한 연구가 광범위하게 수행되었습니다.
기존의 Th17 분극 방법은 일반적으로 Th17 분화 및 기능에 대한 특정 유전자의 영향을 연구하기 위해 유전자 변형 마우스에서 naive CD4 T 세포를 얻는 것을 포함합니다. 이러한 방법은 시간과 비용이 많이 소요될 수 있으며 녹아웃 동물의 세포 외적 요인의 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 가이드 RNA의 레트로바이러스 형질도입을 사용하여 CRISPR/Cas9 knockin primary mouse T cell에 유전자 knockout을 도입하는 프로토콜은 매우 유용한 대안 접근법으로 작용합니다. 본 논문은 레트로바이러스 매개 유전자 표적화에 따라 naive primary T cell을 Th17 cell로 분화하는 프로토콜과 감염 및 분화 효율을 분석하기 위한 후속 유세포 분석 방법을 제시합니다.
CD4+ T helper cell의 고유한 하위 집합인 Th17 세포는 세포외 박테리아와 진균을 박멸하는 데 필수적이며 다양한 자가면역 질환에서 중요한 역할을 합니다 1,2,3. 새로운 증거에 따르면 Th17 세포는 환경 및 유전적 요인의 영향을 받는 병원성 및 비병원성 조건 모두에서 기능하는 이질성을 나타냅니다. Th17 세포의 분화, 가소성 및 이질성을 제어하는 조절 과정을 규명하는 것은 보다 효과적인 면역 치료 전략의 발전에 매우 중요합니다.
유전자 변형 동물은 Th17 세포 분화 및 기능의 핵심 조절자를 밝히는 데 널리 사용되었습니다. 유전자 변형 동물을 사용하는 것은 생체 내에서 완전한 조작을 포함하며, 생리학적 조건 또는 질병 모델에서 그 역할에 대한 진정성과 체계적인 연구를 제공합니다. 그럼에도 불구하고 이 접근 방식을 사용한 고처리량 스크리닝은 대체로 비실용적입니다. In vitro 편광 분석은 Th17 세포 분화 연구를 위한 대안을 제공합니다. 형질전환 성장 인자 β1(TGFβ1)과 결합된 인터루킨 6(IL-6)은 비병원성 Th17 세포의 발달을 촉진하는 것으로 나타났으며, IL-6, IL-1β 및 IL-23은 병원성 Th17 세포(pTh17)4,5의 분화를 촉진하는 데 관여합니다.
CRISPR/Cas9 기술의 출현으로 특정 염기에서 정밀한 게놈 편집이 가능해졌습니다. 레트로바이러스 형질도입과 결합할 때, 이 접근법은 Th17 세포에서 잠재적 조절인자를 스크리닝하고 기능적으로 연구하기 위한 강력하고 효율적이며 경제적인 유전적 방법을 제공합니다 6,7. 이 연구에서는 Th17 분극 시스템 내에서 레트로바이러스 형질주입 절차를 개선했습니다. 레트로바이러스 시스템을 사용하여 생쥐의 사전 확립된 Cas9 발현 활성화 미접촉 T 세포를 감염시켰습니다. 세포는 표적 유전자의 knockout을 촉진하기 위해 EF1a 프로모터의 제어 하에 형광 리포터 단백질을 암호화하는 유전자와 함께 U6 프로모터에 의해 구동되는 가이드 RNA(gRNA) 구조체로 형질도입되었습니다. 그런 다음, 형질도입된 T 세포를 특정 사이토카인 조건에서 배양하여 Th17 세포로의 분화를 유도하였다. 특히 RoRγt를 knockout한 그룹은 대조군에 비해 IL-17A 생산량을 유의하게 감소시켰다. 이 시스템의 효과는 활성화된 일차 T 세포에 대한 최적화된 레트로바이러스 생산 및 형질 도입 조건에 달려 있으며, 이는 Th17 분화 및 기능의 특정 유전자를 연구하기 위한 빠르고 실용적인 접근 방식을 제공합니다.
모든 절차는 상하이 자오퉁 의과대학 렌지병원 실험동물복지윤리위원회(Experimental Animal Welfare Ethics Committee)의 승인을 받았으며 제도적 지침을 준수하고 있습니다.
1. 레트로바이러스 생산
2. 활성화된 CD4 + T 세포의 레트로바이러스 감염 및 Th17 분화
3. Transduction Efficiency 및 차별화 결과 평가
이 연구에서는 sgRNA 타겟을 Rorc에 복제하고 sgRNA-비표적 코딩 염기서열을 mCherry 형광 단백질이 있는 pMX-U6-MCS 벡터에 복제했습니다(그림 1A,B). 레트로바이러스 생산은 그림 2에 요약된 프로토콜에 따라 수행되었습니다. transfection은 0일째에 시작되었고, 레트로바이러스 수확은 2일에 이?...
레트로바이러스 전달을 통한 CRISPR/Cas9 게놈 편집은 보조 T 세포의 역할을 탐구하기 위한 강력한 방법입니다. 이 프로토콜은 Th17 분화 및 기능에 관여하는 특정 유전자를 검사하는 빠르고 효과적인 접근 방식을 제공합니다. 최적의 결과를 얻으려면 몇 가지 중요한 단계를 주의 깊게 따라야 합니다. 첫째, gene knockout 효율을 높이기 위해서는 gRNA를 신중하게 선택해야 합니다. ...
저자는 이해 상충이 없다고 말합니다.
상하이 면역 치료 연구소(Shanghai Immune Therapy Institute)의 핵심 시설에서 근무하는 Dou Liu, Dongliang Xu, Pinpin Hou에게 기기 활용에 도움을 준 것에 대해 감사드립니다. 이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단 보조금 31930038, U21A20199, 32100718 및 32350007 (Linrong Lu에게)의 지원을 받았습니다. 32100718 (Xuexiao Jin에게); 상하이 SHSMU-ZLCX 20211600 (Linrong Lu까지)의 고급 지역 대학의 혁신적인 연구 팀; 내부 배양 프로그램 RJTJ24-QN-076(Zejin Cui에게). 그림 2는 Figdraw로 준비되었습니다.
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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