Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Здесь мы представляем протокол, который интегрирует технологию CRISPR/Cas9 с анализом Cell Counting Kit-8 (CCK-8) для идентификации генов-кандидатов, которые имеют решающее значение для аномальной пролиферативной способности гемопоэтических стволовых клеток и клеток-предшественников.
Гемопоэтические стволовые клетки обладают способностью к долгосрочному самообновлению и потенциалом к дифференцировке в различные типы зрелых клеток крови. Тем не менее, накопление раковых мутаций в гемопоэтических стволовых и прогениторных клетках (ГСК) может блокировать нормальную дифференцировку, индуцировать аберрантную пролиферацию и, в конечном итоге, привести к лейкемогенезу. Для идентификации и/или оценки раковых мутаций мы интегрировали технологию CRISPR/Cas9 с анализом Cell Counting Kit-8 (CCK-8) для исследования модельного гена Trp53, который необходим для аномальной пролиферативной способности HSPC. В частности, были собраны клетки костного мозга, обогащенные HSPC у мышей Cas9, а затем подвергнуты вирусной трансфекции с помощью однонаправляющих РНК (sgRNAs), нацеленных на один или несколько генов-кандидатов, чтобы внести генетические изменения в HSPC. Затем был проведен анализ CCK-8 для изучения пролиферативной способности трансфицированных ГСКФ. Эффективность нацеливания на sgRNA была подтверждена анализом Tracking of Indels by Decomposition. Эти идентифицированные гены могут играть решающую роль в лейкемогенезе и могут служить потенциальными терапевтическими мишенями.
Кроветворение, которое производит все линии клеток крови на протяжении всей жизни, поддерживается небольшой популяцией, называемой гемопоэтическими стволовыми клетками (ГСК). ГСК поддерживают себя за счет самообновления и продуцируют различные коммитированные предшественники, которые дают начало полностью дифференцированным функциональным клеткам крови 1,2,3. Этот процесс жестко регламентирован. Тем не менее, накопление раковых мутаций в гемопоэтических стволовых клетках и клетках-предшественниках (ГСК) препятствует нормальной дифференцировке, придает аномальную пролиферативную способность и в конечном итоге превращает ГСКК в клетки, инициирующие лейкемию (КСЗ)4,5,6,7. Идентификация и подтверждение лейкемогенных мутаций по-прежнему остается большой проблемой для исследований рака.
Недавно была разработана система кластеризованных регулярно чередующихся коротких палиндромных повторов (CRISPR)/CRISPR-ассоциированного белка 9 (Cas9), которая стала эффективным и точным методом редактирования генов, состоящим из нуклеазы Cas9 и однонаправляющей РНК (sgRNA)8. sgRNA направляет комплекс Cas9-sgRNA к определенному геномному месту через комплементарность РНК-ДНК, где нуклеаза Cas9 индуцирует двухцепочечные разрывы. Разрушенная ДНК подвергается эндогенным механизмам редактирования генов либо посредством точной репарации, направленной на гомологию, в присутствии гомологических шаблонов, либо подверженного несоответствию, негомологичного соединения концов, что приводит к небольшим вставкам или делециям9. В настоящее время система CRISPR/Cas9 стала мощным инструментом для целенаправленного редактирования генов и регуляциитранскрипции10.
В частности, мы использовали технологию CRISPR/Cas9 для введения генетических изменений в HSPC, а затем провели анализ Cell Counting Kit-8 (CCK-8), чтобы выяснить, имеют ли введенные мутации решающее значение для аномальной пролиферации HSPC. В частности, клетки костного мозга, обогащенные HSPC, были собраны у мышей Cas9 с последующей трансфекцией вируса sgРНК, нацеленными на гены-кандидаты. Затем был проведен анализ CCK-8, чтобы определить, придают ли мутации повышенную пролиферативную способность трансфицированным HSPC. Наконец, мутации, внесенные CRISPR/Cas9, были подтверждены с помощью Tracking of Indels by Decomposition (TIDE)11 или целевой глубокой последовательности12. Этот протокол предоставляет мощный инструмент для оценки раковых мутаций и потенциальных терапевтических мишеней для лейкемии.
Все эксперименты на животных, проводимые в соответствии с этим протоколом, были одобрены Комитетом по уходу за животными и их благополучию Пекинского университета китайской медицины.
1. Построение плазмид sgRNA, нацеленных на гены-кандидаты (4 - 5 дней)
2. Лентивирусная упаковка (2 - 3 дня)
3. Экстракция и культивирование клеток костного мозга (12 - 13 дней)
ПРИМЕЧАНИЕ: Все линии мышей поддерживались в чистом генетическом фоне C57BL/6. Мыши LSL-Cas9 (T002249) скрещивались с мышами Mx1-Cre13 для получения LSL-Cas9/+; Mx1-Cre/+ мыши. Здесь мы собрали клетки костного мозга из Mx1-Cre/+; Мыши LSL-Cas9/+ и их однопометники.
4. Лентивирусная трансфекция клеток костного мозга (2 - 3 дня)
5. Провести in vitro анализ CCK-8 (3 - 4 дня)
6. Проверка редактирования генов (5 - 7 дней)
Влияние нокаута Trp53 на пролиферативную способность HSPC мышей
Здесь мы использовали нокаут Trp53 в качестве примера для демонстрации этого протокола. Чтобы исследовать влияние нокаута Trp53 на пролиферативную способность HSPC мыше...
Технология CRISPR/Cas9 широко используется в биомедицинских исследованиях благодаря своему удобству в использовании и высокой эффективности, облегчая такие приложения, как скрининг функций генов18, моделирование заболеваний19, иммунотерапия
У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.
Мы хотели бы поблагодарить Пекинский университет китайской медицины за использование общих услуг для завершения этого исследования. Работа выполнена при поддержке Фонда молодых ученых Национального фонда естественных наук Китая (No 31701280 Дж. Чжана).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.45 μm microfiltration membrane | Sartoriu | 16533K-1 | |
1.5 mL EP tube | LABLEAD | MCT-150-CLD-1 | |
10 cm dish | Corning | 430167 | |
15 mL Tube | LABLEAD | LXG1500 | |
1 mL sterile syringe | |||
2x Accurate Taq Master Mix (dye plus) | Accurate Biology | AG11010 | For colony PCR |
50 mL Tube | LABLEAD | LXG5000 | |
5-Fluorouracil | Sigma | F6627-1 | |
6-well plate | Corning | 3516 | |
70 µm cell sieve | Falcon® | 352350 | |
96-well plates | Corning | 3599 | |
ACK Lysis Buffer | Leagene | CS0001 | |
Agar | BIODEE | DE0010 | |
Ampicillin | Solarbio | A8180 | |
Applied Biosystems Thermal Cyclers for PCR | Thermofisher | ||
Cell Counting Kit-8 | Bimake | B34304 | |
Centrifuge | eppendorf | Centrifuge 5810R | |
CO2 Incubator | Thermo SCIENTIFIC | ||
DMEM | Gibco | C11995500BT | |
DNA Clean&Concentrator-5 | ZYMO | D4014 | |
Dneasy Blood & Tissure Kit | Qiagen | 69504 | |
Esp3I (BsmbI) | NEB | R0580L | |
Fetal Bovine Serum | ExCell | FSP500 | |
GraphPad Prism 9.3 | |||
HEK-293T | ATCC;Virginia,USA | ||
HEPEs | Sigma | V900477 | |
KOD-Plus-Neo | TOYOBO | KOD-401 | |
lentiGuide-Puro | Addgene | 52963 | backbone vector |
LSL-Cas9 mice | Model Animal Research Center of NANJING UNIVERSITY | T002249 | |
microplate absorbance spectrophotometer | BIO-RAD | xMark™ | |
Nacl | Rhawn | R019772 | |
PBS | Solarbio | P1003 | |
PEI | Proteintech | B600070 | |
Penicillin-Streptomycin Solution, 100x | Solarbio | P1400 | |
pMD2.G plasmid | Addgene | 12259 | |
polybrene | Beyotime | C0351 | |
Polyinosinic-polycytidylic acid sodium salt | Sigma | P1530 | |
psPAX2 | Addgene | 12260 | |
QIAquick PCR Purification Kit | Qiagen | 28104 | |
RecombinantMurineIL-3 | Peprotech | 213-13-10ug | |
RecombinantMurineIL-6 | Peprotech | 216-16-2ug | |
RecombinantMurineSCF | Peprotech | 250-03-10ug | |
Regular agarose | BIOWEST | BY-R0100 | |
Shrimp Alkaline Phosphatase (rSAP) | NEB | M0371S | |
SpectraMax QuickDrop Ultra-Micro Spectrophotometer | MOLECULAR DIVICES | ||
Stbl3 Competent cells | BioMed | BC108-01 | |
T4 Polynucleotide Kinase | NEB | M0201L | |
T4-Ligase | Takara | 2011B | |
TIANprep Rapid Mini Plasmid Kit | TIANGEN | DP105-03 | |
Trypan Blue solution | LABLEAD | C0040-100ml | |
Trypsin-EDTA | Gibco | 25200072 | |
Tryptone | OXOID | LP0042 | |
WEHI-CM | Nanjing Fuksai Biotechnology | CBP50079 | |
YEAST EXTRACT | OXOID | LP0021 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены