JoVE Logo

Entrar

É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou comece sua avaliação gratuita.

Neste Artigo

  • Erratum Notice
  • Resumo
  • Resumo
  • Introdução
  • Protocolo
  • Resultados
  • Discussão
  • Divulgações
  • Agradecimentos
  • Materiais
  • Referências
  • Erratum
  • Reimpressões e Permissões

Erratum Notice

Important: There has been an erratum issued for this article. Read More ...

Resumo

In this manuscript, a method to prepare recombinant adeno-associated virus 9 (rAAV9) vectors to manipulate gene expression in the mouse heart is described.

Resumo

Controlando a expressão ou actividade de genes específicos por meio da entrega de materiais genéticos miocárdica em modelos de murino permite a investigação de funções de genes. O seu potencial terapêutico no coração pode também ser determinada. Existem abordagens limitadas para a intervenção molecular in vivo, no coração de rato. Vírus adeno-associado (rAAV) engenharia de genoma baseada recombinante tem sido utilizada como uma ferramenta essencial para a manipulação genética cardíaca in vivo. As vantagens específicas de esta tecnologia incluem alta eficiência, de alta especificidade, baixa taxa de integração genómica, mínimo imunogenicidade, patogenicidade e mínima. Aqui, é descrito um procedimento detalhado para a construção, pacote, e purificar os vetores rAAV9. A injecção subcutânea de rAAV9 em crias recém-nascidos resulta em expressão robusta ou knockdown eficiente do gene (s) de interesse no coração de rato, mas não no fígado e outros tecidos. Usando o cardíaca-específiObteve-se C TNNT2 promotor, elevada expressão do gene GFP no coração. Além disso, sequências alvo de ARNm foi inibida no coração quando um rAAV9-U6-shRNA foi utilizado. Trabalhando conhecimento da tecnologia rAAV9 pode ser útil para as investigações cardiovasculares.

Introdução

Controlando a expressão ou actividade de genes específicos em vários sistemas biológicos tornou-se uma estratégia terapêutica valiosa no estudo da função do gene 1. Uma forma directa de alcançar este objectivo é para manipular sequências de nucleótidos e de gerar alelos mutantes. Apesar de fazer, alterações específicas precisos para o genoma de células vivas ainda é um demorado e práticas de trabalho intensivo, o desenvolvimento das poderosas ferramentas TALEN e CRISPR / Cas9 abriu uma nova era de edição genoma 2-5. Um método de laboratório mais rotina para manipulação genética tem-se centrado sobre a introdução de materiais genéticos (DNAs e RNAs contendo sequências codificantes ou siRNAs / shRNAs) nas células de expressar ou knockdown do gene (s) de interesse 1,6.

Em muitos casos, o principal ponto de estrangulamento para a manipulação de genes é a entrega de ADN, ARN, ou proteínas nas células. No que se refere a estudos in vitro, transfecti eficienteem sistemas foram estabelecidas em muitas linhas de células cultivadas. No entanto, no modelo de ratinho, em particular, na entrega de genes in vivo é mais difícil. Há uma série de barreiras extra e intracelulares que precisam ser contornado, de modo a conseguir a absorção celular eficiente dos reagentes exógenos. Obstáculos adicionais incluem a rápida depuração ea curta duração do 7,8 materiais entregues. Uma estratégia para contornar esses problemas é a utilização de vetores virais como "portadores" ou "veículos" para na entrega de genes in vivo. As propriedades de transdução naturalmente evoluídos de vírus permitir o fornecimento eficiente de um gene de interesse em células 7,9,10. Numerosos tipos de vectores virais têm sido desenvolvidos e permitir flexível na manipulação de genes in vivo em diferentes tipos de células e órgãos de ratinhos.

Os sistemas virais mais comumente usadas incluem retrovírus, lentivírus, adenovírus, e vírus adeno-associado (AAV) 11. Os retrovírus são vírus de ARN de cadeia simples e pode introduzir o seu material genético para o genoma da célula hospedeira de uma forma estável durante a divisão mitótica, proporcionando o potencial para a expressão ao longo da vida dos genes transduzidas nas células e órgãos alvo 12-14. No entanto, muitos tipos de retrovírus apenas para infectar células em divisão, e a sua eficácia nas células que não se dividem 15 é muito baixa. Isto limita a sua utilidade para a entrega de genes. Lentivírus é um gênero da família Retroviridae. Diferente de outros retrovírus, lentivírus pode infectar tanto células em divisão e que não se dividem e tem sido amplamente utilizado para a transferência de genes em pós-mitótico e células altamente diferenciadas 16. O ciclo de vida de lentivírus também envolve a integração do ADN do vector no genoma do hospedeiro. Assim, a entrega de genes, mediada Lentivírus permite a expressão estável e de longa duração dos elementos genéticos transduzidas 16-18. No entanto, esse recurso pode representar um duplo-eespada DGED na utilização destes vírus para manipular a expressão de genes, a integração do DNA vector pode levar a mutagénese de inserção nas células hospedeiras e podem causar efeitos artefatuais. O adenovírus é um outro sistema de entrega de genes amplamente utilizado. Ao contrário dos retrovírus e lentivírus, adenovírus são não integrado e não interfere com a integridade genómica de células hospedeiras 8,10,11,19. Além disso, adenovírus pode transfectar ADN em muitos tipos de células, e a infecção não é dependente de divisão celular activa 19. Outra característica importante de adenovírus é a facilidade de purificação do vector, como os vectores virais têm a capacidade de ser replicado 19,20. No entanto, a ressalva importante deste sistema é que a infecção com adenovírus pode provocar fortes respostas imunitárias em células e órgãos alvo 19, limitando o seu uso em muitas investigações, particularmente em estudos de terapia génica.

Comparado com estes diferentes tiposs de vectores virais, vírus recombinante adeno-associado (rAAV) parece ser o sistema de entrega de genes ideal 21,22. Ela exibe imunogenicidade mínima e patogenicidade 23,24. Além disso, de rAAV infecta uma ampla gama de tipos de células, incluindo ambas as células que não se dividem e divisória. Na maioria dos casos, rAAV não se integra nos genomas de acolhimento; Assim, o risco de alterações genéticas ou genómicas indesejáveis nas células alvo é baixa 22.

Recentemente, sistemas de rAAV foram usadas com êxito para a administração in vivo de ADN que codifica proteínas, miARNs, shRNAs, e CRISPR-gRNAs no músculo cardíaco do rato 23,25-29. Esta metodologia tem facilitado investigações fundamentais e estudos de terapia gênica no domínio da investigação cardiovascular. Aqui, o procedimento detalhado para gerar vectores rAAV9 que sobre-expressam de forma eficiente ou eliminação dos genes de interesse em corações de rato foi descrito. O protocolo proporciona um método simples e eficaz demanipular a expressão de genes cardíacos em modelos experimentais de murino.

Protocolo

Todos os passos descritos foram realizados sob protocolos aprovados pela Comissão de Biossegurança e do Comité do Hospital Infantil de Boston Institucional animal Cuidado e Uso. Hospital Infantil de Boston tem instalações rato isentos de agentes patogénicos com luz ciclos regulamentados / escuras e controle do clima. mudanças de gaiolas veterinários e de cuidados com os animais e garantir a saúde dos ratos. As instalações são AAALAC certificada e têm Animal Welfare Assurance certificação ativa (AAALAC acreditação concedida em 1992/02/24 Animal Welfare Assurance número:. A3303-01). Os ratinhos foram sujeitos a eutanásia por CO 2 entregues a partir de uma fonte de gás comprimido. As amostras de tecidos foram coletadas após a confirmação de que a frequência cardíaca, o movimento ea respiração dos animais tinha cessado. Roedores neonatais são resistentes ao CO 2 a eutanásia e foram sacrificados por decapitação utilizando uma tesoura afiada. Estes métodos são consistentes com as recomendações do Painel sobre a eutanásia da American Medica Veterinárial Association.

1. Construções de Geração de rAAV9 por clonagem de um ADNc ou shRNA cassete de expressão no esqueleto de plasmídeo

NOTA: O plasmídeo rAAV9, contendo as repetições terminais invertidas (ITRs) de AAV2, usados ​​para a sobre-expressão do gene foi modificado para abrigar o TNNT2 galinha promotor (rAAV9.cTNT), que permite a expressão específica de cardiomiócitos de genes transduzidas 25,26,29. locais únicos Nhel e Kpnl foram introduzidos no plasmídeo, a jusante do promotor. Os fragmentos de ADNc que codificam os genes de interesse podem ser clonados no esqueleto rAAV9 usando estes dois locais de restrição 25,26,29. Aqui, como um exemplo, o vector rAAV9 por sobre-expressão do gene GFP no coração de ratinho foi gerado. O plasmídeo resultante contém a cassete de cTNT :: GFP flanqueado por duas ITR locais (Figura 1). construtos rAAV9.U6 :: shRNA foram usadas para o gene knockdown 25. Projeto shRNAs usandoonline de servidores de design shRNA. rAAV9.U6 :: shRNA pode ser gerado quer por hibridação e ligação de oligonucleótidos contendo sequências de ADN nos vectores de shRNA rAAV9 digerido com enzimas de restrição que albergam o promotor U6, ou por PCR de longo alcance e intra-molecular baseada em conjunto Gibson "sem costura" construção 30. O plasmídeo resultante contém a cassete deve U6-shRNA flanqueado por duas ITR locais (Figura 2). Aqui, como um exemplo, o vector rAAV9.U6 :: shRNA foi construído para knockdown de ARNm Trbp (sequência Trbp shRNA: GCAGTGATGGATATGCATCTTCTCGAGAAGATGCATATCCATCACTCG). Uma precipitação shRNA foi utilizado como um controlo negativo (CCTAAGGTTAAGTCGCCCTCGCTCGAGCGAGGGCGACTTAACCTTAGG).

  1. Clone da cassete de expressão de ADNc ou shRNA na espinha dorsal do plasmídeo rAAV9. Transformar o ADN em células de E. coli competentes 25.
    NOTA: Use as células STBL2 ou stbl3 E. coli para transformação DNA rAAV9 para minimizar recombinação ITR indesejada.
  2. Pegar oclone positivo a partir das células de E. coli transformadas. Amplificar a cultura em 500 ml de meio de Lilly-Barnett e extrair o plasmídeo rAAV9 a partir das células bacterianas 25-30.
    NOTA: Midi / Maxi prep do plasmídeo rAAV9 para se obter uma grande quantidade de ADN (> 100 mg). Antes de gerar o vírus, sempre analisar a integridade da sequência dos plasmídeos de AAV por digestão de restrição e electroforese em gel de agarose, como previamente descrito (http://www.vvf.uzh.ch/cloningservice/11bpdeletion/itrintegrity.html).

2. Transfecção de células HEK293 com rAAV9 plasmídeos

  1. Prepare 1 ug / uL de solução de polietilenimina linear (PEI). Dissolver o pó em PEI dH livre de endotoxina 2 O que foi aquecida a 70-80 ° C. O arrefecimento até à TA, neutralizar a solução a pH 7,0 com HCl 1M. Filtrar esterilizar (0,22 mM) a solução. Alíquota da solução de estoque / ul PEI 1 mg (1,400 mL / tubo) e armazenar o solutião a -20 ° C.
  2. células HEK293 Cultura em Dulbecco Modified Eagle Médium (DMEM) com 10% de Soro Fetal Bovino (FBS) e 1% de penicilina / estreptomicina. Cultura das células num banho a 37 ° C incubadora com dióxido de carbono a 5 ± 0,5% (CO 2).
  3. No dia 0, as células HEK293 placa em dez pratos de 150 mm 18-20 h antes da transfecção por divisão de> 90% de células confluentes em uma diluição de 1: 2.
    NOTA: No dia 1, as células devem chegar a 90% de confluência.
  4. No dia 1, transfectar células HEK293 com o plasmídeo rAAV9 (por exemplo, rAAV9.cTNT :: GFP ou rAAV6.U6 :: shRNA constrói), o plasmídeo Ad-Helper, e plasmídeo AAV-Rep / Cap usando PEI 25,26,29.
    1. Para 10 pratos de células em 90% de confluência, misturar 70 ug de plasmídeo de AAV-Rep / Cap, 70 ug de plasmídeo rAAV9 PF, e 200 ug de plasmídeo Ad-Helper em um tubo de centrífuga de 50 ml.
    2. Se as células estiverem confluentes menos, ajustar a quantidade de ADN proporcionalmente. Por exemplo, se as células estão 75% confluentes, reduzir oquantidade de DNA proporcionalmente (75/90 do montante inscrito na etapa 2.4.1): misturar 70 x 75/90 = 58,3 mg de AAV-Rep / Cap plasmídeo, 70 x 75/90 = 58,3 ug de plasmídeo rAAV9, e 200 x 75/90 = 166,7 ug de plasmídeo Ad-Helper em um tubo de centrífuga de 50 ml.
    3. Adicionar 49 ml de RT DMEM (sem FBS) para o tubo de 50 ml e misturar bem.
    4. Adicionar 1,360 ml de solução de PEI para fazer o PEI: ADN razão (v / w) ser de 4: 1. Misture bem. Incubar à temperatura ambiente durante 15 - 30 min.
    5. Adicionar 5 ml da mistura preparada no passo 2.4.4 a cada placa de 150 mm (50 ml de mistura para dez pratos de 150 mm).
  5. Cultura das células em uma incubadora a 37 ° C com 5 ± 0,5% de CO 2 durante 60-72 horas.

3. Colheita de Transfectados HEK293 células e purificação de rAAV9 Vectors

  1. Colher as células 60-72 horas após transfecção. Desalojar e suspender as células em placas por pipetagem para cima e para baixo com o meio de cultura. Transferir todas as suspensões de células a estériltubos de 50 ml.
  2. Centrifugar as células a 500 xg durante 5 min. Ressuspender o sedimento de células com 5 ml de PBS em cada tubo e combinar todas as suspensões de células em um tubo de 50 ml.
  3. Centrifugar as células a 500 xg durante 5 min. Descartar o sobrenadante. Neste passo, o sedimento celular armazenar a -80 ° C ou imediatamente purificar o AAV a partir do sedimento, como descrito nos passos 3.4-3.15.
  4. Preparar o tampão de lise: NaCl 150 mM e Tris-HCl 20 mM, pH 8,0. esterilizar filtro (0,22 mM). Armazenar o tampão a 4 ° C.
  5. Ressuspender o sedimento com 10 ml de tampão de lise.
  6. Congelar o lisado a -80 ° C ou no banho de gelo seco / etanol, em seguida, ele degelo a 37 ° C. Vortex durante 1 minuto. Congelamento e descongelamento, o lisado de 3 vezes.
  7. Adicionar solução de MgCl 2 ao lisado descongelado (que a concentração final de MgCl2 no lisado ser 1 mM). Adicionar a nuclease para uma concentração final de 250 U / ml. Incubar a 37 ° C durante 15 min para dissolver o aggr ADN / proteínasegation.
    NOTA: Se a agregação de DNA / proteína não se dissolveu após nuclease ou endonuclease tratamento, Dounce homogeneizar os lisados ​​20 vezes.
  8. Centrifugar a amostra a 4800 xg durante 20 min a 4 ° C. Recolhe-se o sobrenadante.
  9. Enquanto isso, prepare a solução gradiente Iodixanol:
    1. Prepara-se o 17% da solução gradiente por mistura de 5 ml de PBS 10x, 0,05 ml de 1 M de MgCl2, 0,125 ml de 1 M de KCl, 10 mL de NaCl 5 M, e 12,5 ml ofdensity meio de gradiente. Ajustar o volume total para 50 ml usando H 2 O.
    2. Preparar a solução de 25% por mistura de 5 ml de PBS 10x, 0,05 ml de 1 M de MgCl2, 0,125 ml de 1 M de KCl, 20 mL de meio de gradiente de densidade, e 0,2 ml de 0,5% (w / v) de vermelho de fenol. Ajustar o volume total para 50 ml usando H 2 O.
    3. Preparar a solução de 40% por mistura de 5 ml de PBS 10x, 0,05 ml de 1 M de MgCl2, 0,125 ml de 1 M de KCl, e 33,3 ml de meio de gradiente de densidade. Ajustar o volume total para 50 ml usandoH 2 O.
    4. Preparar a solução de 60% por mistura de 0,05 ml de 1 M de MgCl2, 0,125 ml de 1 M de KCl, 50 mL de meio de gradiente de densidade, e 0,1 ml de 0,5% (w / v) de vermelho de fenol.
  10. Com uma agulha e seringa, carregar a solução gradiente de Iodixanol para dentro do tubo de polipropileno, na ordem de 5 ml de 17%, 5 ml de 25%, 5 ml de 40% e 5 ml de 60%, começando a partir do fundo. Carregar todo o lisado obtido a partir do passo 3.8 (14-16 ml) na parte superior do gradiente. O gradiente, listados a partir do fundo para o topo, é de 60%, 40%, 25%, 17%, e a camada de lisado. Encha o tubo com tampão de lise e cobri-lo com a cortiça.
  11. Centrifugar a 185.000 xg durante 90 min a 16 ° C.
  12. Colher a fracção viral (camada de 40%) com uma seringa. Inserir a agulha (calibre 21) para a intersecção entre as fracções 40% e 60%, apenas a camada de aspiração de 40%.
    Nota: Evite aspiração QUALQUER da camada de 25%.
  13. Misture a fracção viral com esterilizado polioxietileno-polyoxyprosolução de copolímero de bloco de polipropi- PBS (10% de bloco de copolímero de polioxietileno-estoque polioxipropileno 1: 10.000 diluída em PBS) até um volume total de 15 ml. Carregar a mistura para dentro do tubo de filtro (cut-off molecular = 100 kD). Centrifugar a 2.000 xg durante 30 min a 4 ° C.
  14. Descartar a solução na parte inferior. Encher o tubo de filtro com uma solução de PBS copolímero de bloco de polioxietileno-polioxipropileno com um volume total de 15 ml. Centrifugar a 2.000 xg durante 20 min a 4 ° C. Repita este passo mais duas vezes. Recolhe-se o vírus purificado rAAV9 (a fracção acima do filtro).
  15. Transferir a rAAV9 purificado no tubo de filtro para tubos de 1,7 mL. Alíquota da rAAV9 purificado (100-400 uL / ​​tubo, dependendo do volume e o título do AAV) e armazenar o vírus a -80 ° C.
    Nota: Evite congelamento-degelo repetidos.

4. Medição do título de rAAV9

  1. Preparar as amostras de ADN padrão.
    1. Projetar PCR específica e eficienteprimers para vetores rAAV9 e otimizar a condição de PCR.
      NOTA: Os iniciadores utilizados neste estudo são "Forward: TCGGGATAAAAGCAGTCTGG; Reverso: TCGGACGGAGATACGTGAGT". A reacção de PCR foi realizada com os seguintes condições: desnaturação inicial a 95 ° C durante 3 min; 35 ciclos de 95 ° C durante 20 seg, 60 ° C durante 15 seg, e 72 ° C durante 10 seg; e a extensão final a 72 ° C durante 10 min. No entanto, os iniciadores e condições de PCR optimizadas são específicos do plasmídeo, tal como a sequência de inserção no vector rAAV9 pode afectar a especificidade e da eficiência da PCR 31.
    2. Realizar a reacção de PCR com as condições mostradas no passo 4.1.1. Purifica-se o produto de PCR com um kit de extracção de gel.
    3. Medir a concentração de ADN foi purificado utilizando um espectrofotómetro. Calcula-se a concentração em números moleculares de ADN com base no peso molecular / comprimento do produto de PCR.
      1. Calcular a concentração molecular utilizando a seguinte equação: MOconcentração lecular (moléculas de DNA ou fragmentos / ml) = 6,23 x 10 23 mol -1 x Con. x 10 -6 / MW. Nota: (6,23 x 10 mol -1 23 é o número de Avogadro; concentração Con .: ADN em ug / ml; MW .: peso molecular em g / mol). Por exemplo, se a concentração obtida do produto de PCR é de 100 ug / ml e o seu comprimento é de 200 pb, o peso molecular do DNA de cadeia dupla é de 2 x 200 x 310 = 124000 (o peso molecular médio de cada nucleótido no ADN de cadeia simples é de cerca de 310 g / mol). A concentração molecular (moléculas de ADN / ml) = 6.23 x 10 23 x 100 mol-1 ug / ml x 10 -6 / 124.000 g / mol = 5,18 x 10 14 moléculas de DNA / ml.
      2. Executar uma série de diluições do fragmento de ADN e preparar as amostras padrão, com concentrações de 13 a 10 moléculas / mL, 10 12 moléculas / mL, 10 11 moléculas / ml, 10 de 10 moléculas / mL, 10 9 moléculas / mL, 10 8 moléculas / ml, e 10 7 moléculas / ml. Use 1 ml de solução para cada amostra padrão para a PCR quantitativo (qPCR, no passo 4.6).
  2. Misturar 5 mL de solução rAAV9 purificado com 5 ul de tampão de ADNase 10x, 1 ul de ADNase (10.000 U / ml), e 39 ul de ddH 2 O. O volume total deve ser de 50 ul.
  3. Incubar o frasco a 37 ° C durante 30 minutos para remover o ADN de plasmídeo residual não embalados.
  4. Inactivar ADNase a 95 ° C durante 10 min. Arrefecer a solução, adicionar 44 ul de H2O, 5 mL de tampão de ADNase 10x e 1 ul de estoque de Proteinase K (10 mg / ml).
  5. Incubar a solução a 50 ° C durante 2 h. Parar a reacção e inactivar a proteinase K a 95 ° C durante 10 min.
  6. Use 1 ml da amostra para o ensaio de PCR quantitativo (qPCR). Calcula-se a título.
    1. Executar PCR quantitativo (qPCR) com os primers desenhados na etapa 4.1.1 utilizando as amostras fretapa om 4.1.4 (amostras padrão) e do passo 4,5 (amostras a ser medido).
      1. Para cada reacção, misturar 10 ul de 2x master mix verde (contendo a polimerase Taq, mistura de dNTP, tampão, MgCl2, e corante verde), 0,5 ul de iniciador directo (5 uM), 0,5 ul de iniciador reverso (5 ^ M), 8 ul de H 2 o, e 1 ul da amostra a ser medida. Realizar qPCR com as seguintes condições: manter as amostras a 50 ° C durante 2 min e 95 ° C durante 10 min; executar 40 ciclos a 95 ° C durante 15 segundos e a 60 ° C durante 1 min; para a fase de fusão, incubar as amostras a 95 ° C durante 30 seg e 60 ° C durante 15 seg. Gerar a curva padrão com base nos números de C T de amostras-padrão (Figura 3).
    2. Calcula-se a concentração molecular / titulação da amostra de AAV contra a curva padrão. O rAAV9 tem um genoma de ADN de cadeia simples, de modo que a concentração molecular será duas vezes maior do que ovalor calculado (2x potência (10, y), Figura 3B). Além disso, o título do rAAV9 purificado será 20 vezes maior do que o que é obtido a partir do cálculo em função da diluição do vírus em reacções de DNase e proteinase K (5 uL em 100 ul total) 01:20.

5. Injeção rAAV9 em Ratos Neonatais e Ensaios de Expressão Gênica no Coração

  1. Preparar as soluções de trabalho rAAV9 em solução PBS copolímero em bloco de polioxietileno-polioxipropileno. Faça o estoque de vírus com os títulos de 1-7 x 10 12 partículas / ml.
    NOTA: Entregue 50-70 mL de solução rAAV9 para cada dia pós-natal 0,5-1,5 rato por injecção subcutânea. Para alcançar sobre-expressão eficiente de genes ou knockdown, recomenda-se realizar um teste piloto em cada estudo para optimizar a quantidade de AAV injetado. Use a mesma quantidade de controles rAAV9.U6 :: mexidos rAAV9.cTNT :: Luc ou para cada estudo para minimizar o preconceito.
    NOTA: Nós usamos 1-1,5x 10 11 partículas / filhote de cachorro para superexpressão e 2,5-5 x 10 11 partículas / filhote de cachorro para knockdown no dia pós-natal 0,5-1,5 mi ce).
  2. Tratar ratos neonatal com rAAV9 em P0.5-P2.5 por injecção subcutânea.
    1. Pré-preencher a / 2, 0,33 x 12,7 mm seringa de insulina 29G1 com a solução rAAV9. Tenha cuidado para remover bolhas de ar.
    2. Segure o filhote anestesiados-crio em uma mão com o polegar eo indicador. Antes da injecção, deslize para a pele do dorso do filhote com um escovilhão saturada com álcool isopropílico a 70%, para manter a condição de esterilizado. Inserir a agulha da seringa na hipoderme dorsal anterior do animal a um ângulo de 5 a 10 °. Injectar 50-70 ul da solução rAAV9 usando a seringa de insulina.
      NOTA: rAAV9 também pode ser entregue ao rato através de injecção intraperitoneal ou intravenosa 26,27. expressão eficaz dos genes entregues no coração pode ser obtido. No entanto, injeção intraperitonealião, por vezes, pode resultar na expressão gotejante no fígado. Após a injecção, a condição de as crias foi monitorizado diariamente.
  3. O nível de expressão do gene no coração pode ser monitorizada com qPCR, imunofluorescência, ou Western blot (resultados representativos são mostrados nas Figuras 4 e 5) 25,26.
    NOTA: Os ratos foram submetidos à eutanásia por CO 2 entregues a partir de uma fonte de gás comprimido. As amostras de tecidos foram coletadas após a confirmação de que a frequência cardíaca, movimento e respiração dos animais tinha cessado. Roedores neonatais são resistentes ao CO 2 a eutanásia e foram sacrificados por decapitação utilizando uma tesoura afiada. O método é consistente com as recomendações do Painel sobre a eutanásia da American Veterinary Medical Association.

Resultados

As estratégias para a construção de plasmídeos rAAV9 rAAV9.U6 :: shRNA rAAV9.cTNT :: GFP ou são mostrados nas Figuras 1 e 2, respectivamente. Como os exemplos, o vector foi gerado rAAV9 para sobre-expressar o gene GFP em corações de rato. O plasmídeo resultante contém a cassete de cTNT :: GFP flanqueado por duas ITR locais (Figura 1). O vector rAAV9.U6 :: shRNA foi construído para knockdown de ARNm Trbp (Figura 2)

Discussão

É importante minimizar a recombinação indesejada ITR durante a construção do plasmídeo. Antes de gerar o vírus, deve-se controlar sempre a integridade ITR dos plasmídeos de AAV, utilizando a digestão de restrição e electroforese em gel de agarose. É impossível obter 100% plasmídeos intactos, mas a razão de recombinação deve ser minimizado tanto quanto possível. Menos de 20% é aceitável para embalagem rAAV9 bem sucedida. De nota, a cultura das bactérias a temperatura mais baixa (30 ° C) com uma velo...

Divulgações

The authors have nothing to disclose.

Agradecimentos

We thank Dr. Zaffar Haque for careful reading of the manuscript. We thank Drs. Masaharu Kataoka and Gengze Wu for discussions and help. Work in the Wang lab is supported by the American Heart Association, Muscular Dystrophy Association, and NIH (HL085635, HL116919, HL125925).

Materiais

NameCompanyCatalog NumberComments
Polyethylenimine, Linear (MW 25,000)Polysciences, Inc. #23966-2
Tube, Polypropylene, 36.2 ml, 25 x 87 mm, (qty. 56)Beckman Coulter, Inc# 362183
Nuclease, ultrapureSIGMA#E8263-25KU
Density Gradient Medium(Iodixanol)SIGMA#D1556-250ML
Centrifugal Filter Unit with Ultracel-100 membraneEMD Millipore Corporation#UFC910008
Laboratory pipetting needle with 90° blunt ends,gauge 14, L 6 in., nickel plated hubSIGMA#CAD7942-12EA
Poloxamer 188 solution (Pluronic® F-68 solution)SIGMAP5556-100ML
Proteinase KSIGMA3115828001
DNase IRoche10104159001
Centrifuge machineThermo Scientific75004260
Centrifuge SystemBeckman Coulter363118
UltracentrifugeBeckman Coulter
DMEM mediumFisher ScientificSH30243FS
Fetal Bovine Serum Atlanta Biologicals              S11150
rAAV9 vectorPenn Vector CoreP1967

Referências

  1. Primrose, S. B., Twyman, R. . Principles of gene manipulation and genomics. , (2013).
  2. Doudna, J. A., Charpentier, E. The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9. Science. 346, 1258096 (2014).
  3. Gaj, T., Gersbach, C. A., Barbas, C. F. ZFN, TALEN, and CRISPR/Cas-based methods for genome engineering. Trends Biotechnol. 31, 397-405 (2013).
  4. Hsu, P. D., Lander, E. S., Zhang, F. Development and applications of CRISPR-Cas9 for genome engineering. Cell. 157, 1262-1278 (2014).
  5. Sander, J. D., Joung, J. K. CRISPR-Cas systems for editing, regulating and targeting genomes. Nat. Biotechnol. 32, 347-355 (2014).
  6. Szulc, J., Wiznerowicz, M., Sauvain, M. -. O., Trono, D., Aebischer, P. A versatile tool for conditional gene expression and knockdown. Nat. Methods. 3, 109-116 (2006).
  7. Nimesh, S., Halappanavar, S., Kaushik, N. K., Kumar, P. Advances in Gene Delivery Systems. BioMed Res. Int. 2015, 610342 (2015).
  8. Kamimura, K., Suda, T., Zhang, G., Liu, D. Advances in gene delivery systems. Pharm. Med. 25, 293-306 (2011).
  9. Thomas, C. E., Ehrhardt, A., Kay, M. A. Progress and problems with the use of viral vectors for gene therapy. Nat. Rev. Genet. 4, 346-358 (2003).
  10. Giacca, M., Zacchigna, S. Virus-mediated gene delivery for human gene therapy. J. Control Release. 161, 377-388 (2012).
  11. Witlox, M., Lamfers, M., Wuisman, P., Curiel, D., Siegal, G. Evolving gene therapy approaches for osteosarcoma using viral vectors: review. Bone. 40, 797-812 (2007).
  12. De Miguel, M. P., Cheng, L., Holland, E. C., Federspiel, M. J., Donovan, P. J. Dissection of the c-Kit signaling pathway in mouse primordial germ cells by retroviral-mediated gene transfer. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99, 10458-10463 (2002).
  13. Nagano, M., Shinohara, T., Avarbock, M. R., Brinster, R. L. Retrovirus-mediated gene delivery into male germ line stem cells. FEBS Lett. 475, 7-10 (2000).
  14. Scharfmann, R., Axelrod, J. H., Verma, I. M. Long-term in vivo expression of retrovirus-mediated gene transfer in mouse fibroblast implants. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 88, 4626-4630 (1991).
  15. Katz, R. A., Greger, J. G., Skalka, A. M. Effects of cell cycle status on early events in retroviral replication. J. Cell. Biochem. 94, 880-889 (2005).
  16. Escors, D., Breckpot, K. Lentiviral vectors in gene therapy: their current status and future potential. Arch. Immunol. Ther. Exp. 58, 107-119 (2010).
  17. Mátrai, J., Chuah, M. K., VandenDriessche, T. Recent advances in lentiviral vector development and applications. Mol. Ther. 18, 477-490 (2010).
  18. Miyazaki, Y., Miyake, A., Nomaguchi, M., Adachi, A. Structural dynamics of retroviral genome and the packaging. Front. Microbiol. 2, 1-9 (2011).
  19. Douglas, J. T. Adenovirus-Mediated Gene Delivery. Gene Delivery to Mammalian Cells: Volume 2: Viral Gene Transfer Techniques. , 3-14 (2004).
  20. Armendáriz-Borunda, J., et al. Production of first generation adenoviral vectors for preclinical protocols: amplification, purification and functional titration. J. Biosci. Bioeng. 112, 415-421 (2011).
  21. Snyder, R. O. Adeno-associated virus-mediated gene delivery. J Gene Med. 1, 166-175 (1999).
  22. Samulski, R. J., Muzyczka, N. AAV-mediated gene therapy for research and therapeutic purposes. Annu. Rev. Virol. 1, 427-451 (2014).
  23. Kaplitt, M. G., et al. Long-term gene transfer in porcine myocardium after coronary infusion of an adeno-associated virus vector. Ann. Thorac. Surg. 62, 1669-1676 (1996).
  24. Kaspar, B. K., et al. Myocardial gene transfer and long-term expression following intracoronary delivery of adeno-associated virus. J. Gene. Med. 7, 316-324 (2005).
  25. Ding, J., et al. Trbp regulates heart function through microRNA-mediated Sox6 repression. Nat. Genet. 47, 776-783 (2015).
  26. Lin, Z., et al. Cardiac-specific YAP activation improves cardiac function and survival in an experimental murine MI model. Circ. Res. 115, 354-363 (2014).
  27. Wahlquist, C., et al. Inhibition of miR-25 improves cardiac contractility in the failing heart. Nature. 508, 531-535 (2014).
  28. Carroll, K. J., et al. A mouse model for adult cardiac-specific gene deletion with CRISPR/Cas9. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 113, 338-343 (2016).
  29. Jiang, J., Wakimoto, H., Seidman, J., Seidman, C. E. Allele-specific silencing of mutant Myh6 transcripts in mice suppresses hypertrophic cardiomyopathy. Science. 342, 111-114 (2013).
  30. Gibson, D. G., et al. Enzymatic assembly of DNA molecules up to several hundred kilobases. Nat. Methods. 6, 343-345 (2009).
  31. Rychlik, W., Spencer, W., Rhoads, R. Optimization of the annealing temperature for DNA amplification in vitro. Nucleic Acids Res. 18, 6409-6412 (1990).
  32. Allocca, M., et al. Serotype-dependent packaging of large genes in adeno-associated viral vectors results in effective gene delivery in mice. J. Clin. Invest. 118, 1955-1964 (2008).
  33. Wu, Z., Yang, H., Colosi, P. Effect of genome size on AAV vector packaging. Mol. Ther. 18, 80-86 (2010).
  34. Li, J., Sun, W., Wang, B., Xiao, X., Liu, X. -. Q. Protein trans-splicing as a means for viral vector-mediated in vivo gene therapy. Hum. Gene Ther. 19, 958-964 (2008).
  35. Piras, B. A., O'Connor, D. M., French, B. A. Systemic delivery of shRNA by AAV9 provides highly efficient knockdown of ubiquitously expressed GFP in mouse heart, but not liver. PLoS One. 8, e75894 (2013).
  36. Lovric, J., et al. Terminal differentiation of cardiac and skeletal myocytes induces permissivity to AAV transduction by relieving inhibition imposed by DNA damage response proteins. Mol. Ther. 20, 2087-2097 (2012).

Erratum


Formal Correction: Erratum: Preparation of rAAV9 to Overexpress or Knockdown Genes in Mouse Hearts
Posted by JoVE Editors on 1/01/1970. Citeable Link.

A correction was made to the Authors section in: Preparation of rAAV9 to Overexpress or Knockdown Genes in Mouse Hearts.

One of the authors names and affiliation was corrected from:

Jian-Ming Jiang3,4
3 Department of Genetics, Harvard Medical School
4 Howard Hughes Medical Institute

to:

Jianming Jiang5
5 Department of Biochemistry, Yong Loo Lin School of Medicine, National University of Singapore

Reimpressões e Permissões

Solicitar permissão para reutilizar o texto ou figuras deste artigo JoVE

Solicitar Permissão

Explore Mais Artigos

GeneticsN mero 118de entrega de genesde cardiomi citosde v rus adeno associadoa sobreexpress o do genesilenciamento de genesinjec o subcut nea

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacidade

Termos de uso

Políticas

Pesquisa

Educação

SOBRE A JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Todos os direitos reservados