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Method Article
* Estes autores contribuíram igualmente
O desenvolvimento de modelos de urina com genes específicos mutados em pacientes com câncer de cabeça e pescoço é necessário para a compreensão da neoplasia. Aqui, apresentamos um protocolo para a transformação in vitro das células primárias da língua murina usando um sistema de vírus-Cas9 associado ao adeno para gerar linhas celulares murine HNC com alterações genômicas específicas.
O uso de células epiteliais normais primárias torna possível induzir reprodutivelmente alterações genômicas necessárias para a transformação celular através da introdução de mutações específicas em oncogenes e genes supressores tumorais, usando interespaçados regulamentares agrupados repetição palindrômica curta (CRISPR) baseado em tecnologia de edição do genoma em ratos. Esta tecnologia nos permite imitar com precisão as mudanças genéticas que ocorrem em cânceres humanos usando ratos. Ao transformar geneticamente as células primárias de urina, podemos estudar melhor o desenvolvimento do câncer, progressão, tratamento e diagnóstico. Neste estudo, usamos células epiteliais de língua de camundongo Cas9 indutoras para permitir a edição do genoma usando vírus associado ao adeno (AAV) in vitro. Especificamente, alterando KRAS, p53 e APC em células epiteliais normais da língua, geramos uma linha celular de câncer de murine na cabeça e no pescoço (HNC) in vitro, que é tumorigenic em camundongos singênticos. O método apresentado aqui descreve em detalhes como gerar linhas celulares HNC com alterações genômicas específicas e explica sua adequação para prever a progressão tumoral em camundongos singênicos. Nós imaginamos que este método prometedor será informativo e útil estudar a biologia e a terapia do tumor de HNC.
HNC é uma malignidade comum em todo o mundo1. Modelar a gênese da neoplasia hnc está atualmente em um ponto de viragem científica2. Enquanto muitas mutações genéticas foram identificadas no HNC2,3,4 (por exemplo, TP53, PIK3CA, NOTCH1, FAT1 e RAS) as combinações específicas de alterações genômicas necessárias em conjunto para induzir o HNC permanecem obscuras.
O uso atual de linhas celulares humanas hnc tem ajudado significativamente a elucidar os mecanismos associados com patogênese e tratamento3. No entanto, o estudo das linhas celulares humanas em sistemas de urina imunocomprometida tem suas limitações, porque esses sistemas não abordam o processo neoplástico in vivo, o papel de mutações genéticas específicas e respostas de tratamento em um microambiente imunológico. Assim, o desenvolvimento e o estabelecimento de linhas celulares de urina com alterações genéticas específicas são de importância primária para estudar como diferentes genes contribuem para o processo de transformação e testar novas terapias baseadas em moléculas em camundongos imunocompetentes.
Estudos de função gênica em pesquisa biomédica têm sido significativamente afetados pelos avanços nas tecnologias de edição de DNA, introduzindo quebras de cadeia dupla (DSBs), porexemplo, 5. Essas tecnologias, incluindo o uso de nucleases de dedos de zinco, nucleases de efetores efetivos semelhantes a ativadores de transcrição e repetições palindrômicas curtas interespaçadas e agrupadas (CRISPR/Cas9), permitem a manipulação de qualquer gene de interesse em seu locus. Os mais recentes sistemas CRISPR/Cas9 são compostos por um RNA guia (gRNA) que direciona a nuclease Cas9 para gerar um DSB em um local específico do genoma. Este sistema ganhou amplo reconhecimento na modificação de genes endógenos em qualquer célula ou tecido alvo, mesmo nos organismos mais tradicionalmente difíceis de tratar5. Ele tem múltiplas vantagens sobre outros sistemas devido à sua simplicidade, velocidade e eficiência.
Em oncologia, a tecnologia CRISPR/CAS9 cumpriu a necessidade de imitar efetivamente as células cancerosas. Para estabelecer este sistema em HNC, manipulamos o potente oncogene KRAS e dois genes supressores tumorais importantes, APC e p536. De acordo com o banco de dadosgenie 7, esta combinação é rara no HNC. Mutações RAS (HRAS, NRAS e KRAS) estão presentes em apenas ~7% de todas as populações de HNC. Estes tumores tendem a ser resistentes à terapia8,9.
A entrega de Cas9 e seu gRNA é alcançada através da transdução viral usando AAVs ou lentivírus. O AAV recombinante é muitas vezes o método preferido para fornecer genes para células-alvo devido ao seu alto díter, resposta imune leve, capacidade de transduzir uma ampla gama de células e segurança geral. Usando um sistema AAV, várias linhas de células de camundongos específicas do tecido foram geradas, e novas linhas celulares ainda estão sendo desenvolvidas10,11,12. No entanto, um sistema de edição genômica eficiente que pode gerar células modelos de linha celular MNC murine continua a ser desenvolvida. Neste estudo, procuramos desenvolver um sistema in vitro baseado em AAV-Cas9 para transformar as células primárias da língua de urina em um estado tumorigenic. Este protocolo de transformação CRISPR/Cas9 único e a linha de células tumorais estabelecidas podem ser usados para entender melhor a biologia do HNC induzida por uma diversidade de alterações genômicas.
Este estudo foi aprovado pela Universidade Ben Gurion do Negev Animal Care and Use Committee. Experimentos com animais foram aprovados pela IACUC (IL.80-12-2015 e IL.29-05-2018 (E)). Todos os aspectos dos testes em animais, habitação e condições ambientais utilizadas neste estudo foram em conformidade com o Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório13.
1. Produção de vírus associada a Adeno
2. Purificação aAV
3. Isolamento e cultura das células primárias
4. Transdução de AAV de células primárias
5. Validando a transformação de células normais para células tumorigenic usando imunofluorescência e borrão ocidental
Usando o sistema AAV para transformar as células cas9 normais
A Figura 1 fornece um mapa vetor detalhado do plasmid transgene AAV usado neste estudo. A Figura 2 descreve o design e o funcionamento do sistema baseado em AAV-Cas9. Para produzir partículas virais, as células HEK293T foram transpartidas com o vetor transgênico AAV e outros vetores de embalagens virais usando o método de transfecção PEI. Ap?...
Vários métodos já foram usados para transformar as células primárias na cultura com graus variáveis de sucesso25,26,27,28. A maioria desses métodos utiliza células fibroblasto de camundongos para transformação14,17,18,19 ou usa agentes cancerígenos como 4-n...
M.S. faz parte do Conselho Consultivo do Instituto de Biociências, e Menarini Ricerche recebeu fundos de pesquisa da Puma Biotechnology, Daiichi-Sankio, Targimmune, Immunomedics e Menarini Ricerche. M.S. também é co-fundador da Medendi Medical Travel e, nos últimos 2 anos, recebeu homenageada de Menarini Ricerche e Da ADC Pharma. Todos os outros autores não têm nada a revelar.
Queremos agradecer ao Dr. Daniel Gitler por nos fornecer o plasmid pAd Delta 5 Helper. Este trabalho foi financiado pela Israel Science Foundation (ISF, 700/16) (para ME), a United States-Israel Binational Science Foundation (BSF, 2017323) (para ME e MS), a Israel Cancer Association (ICA, 20170024) (para ME), a Israel Cancer Research Foundation (ICRF, 17-1693-RCDA) (para ME) e a Concern Foundation (#7895) (para ME). Companheirismo: a bolsa Alon para ME e Bolsas BGU Kreitman para SJ e MP.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Antibodies | |||
Anti mouse HRP | Jackson ImmunoResearch | 115-035-146 | |
Anti rabbit HRP | Jackson ImmunoResearch | 711-035-152 | |
Cas9 Mouse mAb | Cell Signaling Technology | 14697 | |
Cre | BioLegend | 900901 | |
Cy3-AffiniPure Goat Anti-Mouse IgG | Jackson ImmunoResearch | 115-165-062 | |
Cy-AffiniPure Goat Anti-Rabbit IgG | Jackson ImmunoResearch | 111-165-144 | |
GFP | Santa Cruz Biotechnology | sc-9996 | |
Phospho-p44/42 MAPK (Erk1/2) | Cell Signaling Technology | 4370 | |
Rabbit monoclonal anti E cadherin | Cell Signaling Technology | 3195S | |
Rabbit monoclonal anti-KRT 14 | Abcam | AB-ab181595 | |
β actin | MP Biomedicals | 691001 | |
β catenin | Cell Signaling Technology | 9582S | |
Cell lines | |||
HEK93T | ATCC | CRL-3216 | |
Culture Media, Chemicals and Reagents | |||
Bradford Reagent | Bio-Rad | 30015484 | |
BSA | Amresco | 0332-TAM-50G | |
DAPI fluoromount | Southern Biotech | 0100-20 | |
DMEM | Biological Industries Israel Beit-Haemek Ltd. | 01-055-1A | |
ECL (Westar Supernova and Westar Nova 2.0) | Cyanagen | XLS3.0100 and XLS071.0250 | |
FBS | Biological Industries Israel Beit-Haemek Ltd. | 04-127-1A | |
HBSS | Sigma | H6648 | |
Heparin - Agarose | Sigma | H6508 | |
Isolate II Genomic DNA Kit | Bioline | BIO-52066 | |
MgCl2 | Panreac AppliChem | 300283 | |
NaCl | Bio Lab Ltd | 1903059100 | |
PBS | Biological Industries Israel Beit-Haemek Ltd. | 02-023-1A | |
PEI | Polysciences | 23966-1 | |
Pen Strep Solution | Biological Industries Israel Beit-Haemek Ltd. | 03-031-1B | |
PFA | Santa Cruz Biotechnology | 30525-89-4 | |
Phosphatase inhibitor cocktail | Biotool | B15001A/B | |
Protease inhibitor cocktail | MilliporeSigma | P2714-1BTL | |
Tris buffer | MERCK Millipore | 648311-1KG | |
Enzymes | |||
Benzonase | Sigma | E1014 | |
Collagenase IV | Thermo Fisher Scientific | 17104019 | |
DNAse | Thermo Fisher Scientific | 18047019 | |
Hyaluronidase | MilliporeSigma | H3506 | |
Trypsin | Biological Industries Israel Beit-Haemek Ltd. | 03-050-1B | |
Glass wares | |||
Cover slips | Bar Naor | BNCB00130RA1 | |
Slides | Bar Naor | BN9308C | |
Mouse strains | |||
C57BL/6 | Envigo | ||
B6;129-Gt(ROSA)26Sortm1(CAG-cas9*,-EGFP)Fezh/J | Jackson labs | 24857 | |
NOD.CB17-Prkdc-scid/NCr Hsd (Nod.Scid) | Envigo | ||
Plasmids | |||
AAV pCM109 EFS Cre sg APC sg Kras sg P53- Kras HDR | Broad Institute of MIT | Kind gift from Dr Randall J Platt and Dr. Joseph Rosenbluh, Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, MA 02142, USA | |
AAV 2/9 capsid vector | Addgene | 112865 | |
pAD Delta F5 helper | Ben Gurion University of the Negev | Provided by Dr Daniel Gitler, Department of Physiology and Cell Biology, Faculty of Health Sciences, and Zlotowski Center for Neuroscience, Ben-Gurion University of the Negev, Beer-Sheva 84105, Israel. | |
Plastic wares | |||
Amicon-ULTRA filter 100 KDa | Millipore | UFC910024 | |
0.22 µm sterile filters, 4 mm | Millex | SLGV004SL | |
0.45 µm sterile filters, 13 mm | Millex | SLHV013SL | |
Culture plates | Greiner Bio-One | ||
Falcon tubes | Greiner Bio-One |
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