Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
In this manuscript, a method to prepare recombinant adeno-associated virus 9 (rAAV9) vectors to manipulate gene expression in the mouse heart is described.
sıçan modellerinde genetik materyallerin miyokard teslim yoluyla ifade ya da belirli genlerin aktivitesini kontrol eden gen fonksiyonlarının soruşturma izin verir. merkezinde Bunların terapötik potansiyeli de belirlenebilir. Fare kalp in vivo molekül müdahale sınırlı yaklaşımlar bulunmaktadır. Rekombinant adeno-bağlantılı virüsü (AAV) tabanlı genom mühendisliği in vivo kardiyak gen manipülasyonu için gerekli bir araç olarak kullanılmıştır. Bu teknolojinin belirli avantajları minimal yüksek verimlilik, yüksek özgüllük, düşük genomik entegrasyon oranı dahil immünojenisite ve minimal patojenite. Burada, rAAV9 vektörleri, inşa paket ve arındırmak için detaylı bir prosedür açıklanmıştır. Yenidoğan yavruların halinde rAAV9 deri altı enjeksiyonu, karaciğer ve diğer dokularında güçlü bir ifade ya da fare kalbinde ilgili gen (ler) in etkin bir devirme ile sonuçlanır, fakat. Kalp-specifi kullanarakCı TnnT2 promoteri, kalp GFP geninin yüksek elde edildi. Ayrıca, rAAV9-U6-ShRNA kullanılmıştır zaman mRNA kalbinde inhibe edilmiştir hedef. rAAV9 teknoloji bilgisi çalışma kardiyovasküler araştırmalar için de faydalı olabilir.
Çeşitli biyolojik sistemlerde, belirli genlerin dışavurumu ya da aktivitesini kontrol gen fonksiyonu 1 çalışmasında değerli bir strateji haline gelmiştir. Bu amacı gerçekleştirmek doğrudan bir aracı nükleotid dizilerini işlemek ve mutant alelleri üretmektir. canlı hücre genomuna kesin ve hedeflenen bir değişiklik yapmak hala olmasına rağmen Bir zaman alıcı ve emek yoğun bir uygulamadır, güçlü TALEN ve CRISPR / Cas9 araçlarının geliştirilmesi genom düzenleme 2-5 yeni bir dönem açtı. Gen manipülasyonu için daha rutin laboratuvar yöntemi genetik malzemeler (DNA'lar ve kodlama dizileri veya siRNA'lar / shRNAs içeren RNA'lar) açık veya ilgi 1,6 gen (ler) demonte hücrelerin içine giriş odaklanmıştır.
Pek çok durumda, gen manipülasyonu için büyük bir darboğaz hücrelerine DNA, RNA ya da protein verilmesidir. In vitro çalışmalarda dikkate alarak, verimli transfecti ilesistemlerde çok kültürlenmiş hücre çizgileri kurulmuştur. Bununla birlikte, özellikle de fare modelinde in vivo gen aktarım daha zordur. Eksojen reaktiflerin etkili biçimde hücreye alınması elde edilmesi amacıyla bypass gereken ekstra ve hücre içi engellerin bir dizi işlem bulunmaktadır. Ek engeller, hızlı temizleme ve teslim malzemeler 7,8 kısa süreli içerir. Bu sorunları aşmak için bir strateji, in vivo gen aktarımı için "taşıyıcılar" veya "araçlar" gibi viral vektörler kullanmaktır. Virüslerin doğal olarak gelişmiş iletim özellikleri hücre 7,9,10 söz konusu bir genin etkin bir dağıtımını sağlar. Viral vektörlerin çok sayıda türleri geliştirilmiş ve farelerde, farklı hücre tipleri ve organların in vivo gen manipülasyonu esnek olanak edilmiştir.
En yaygın olarak kullanılan viral sistemler retrovirüs, lentivirüs, adenovirüs ve adeno-ilişkili virüs (AAV) dahildir 11 kadar. Retrovirüsler, tek dallı bir RNA virüsleridir ve hedef hücre ve organ 12-14 transdüksiyona genlerin yaşam boyu ifadesi için potansiyel sağlamaktadır mitotik bölünmesi sırasında istikrarlı bir şekilde konukçu hücre genomuna genetik malzemenin neden olabilir. Bununla birlikte, retrovirüsler, çok çeşitli, sadece bölünen hücreleri enfekte eder ve bölünmeyen hücreleri onların etkinliği 15 derece düşüktür. Bu gen aktarımı için bunların kullanımını sınırlar. Lentivirüs Retroviridae ailesinin bir cinsidir. Diğer retrovirüsler arasında farklı, lentivirüs, her iki bölme ve bölünmeyen hücreleri enfekte edebilir ve yaygın olarak post-mitotik ve yüksek farklılaşmış hücrelerin 16 gen transferi için kullanılmıştır. Lentivirüs yaşam döngüsü, konakçı genomuna vektör DNA'nın entegrasyonu içermektedir. Bu nedenle, lentivirüs aracılığıyla gen teslimi transduse genetik elementlerin 16-18 kararlı ve uzun süreli ifadesini sağlar. Ancak, bu özellik bir çift e temsil edebilirVektör DNA 'nın entegrasyonu girmeyle mutagenez neden olabileceğinden, bu virüslerin kullanımı dged kılıcı gen ekspresyonunu değiştirmek için ve ev sahibi hücrelerde artefakt etkilere neden olabilir. Adenovirüs başka yaygın olarak kullanılan gen aktarım sistemidir. Retrovirüsler ve lentivirüsler farklı olarak, Adenovirüsler, entegre olmayan ve konakçı hücreler 8,10,11,19 genomik bütünlüğü ile karışmaz. Buna ek olarak, Adenovirüsler, bir çok hücre tipinde içine DNA transfekte olabilir ve enfeksiyon aktif hücre bölünmesi 19 bağlı değildir. Viral vektörler yeteneği 19,20 çoğaltılması zorunda adenovirüslerin başka önemli özelliği, vektör arınma kolaylığıdır. Bununla birlikte, bu sistemin en önemli uyarı adenovirüslerin, özellikle gen tedavisi çalışmalarında, birçok araştırmalarda kullanımını kısıtlayan, hedef hücrelerin ve organlar 19 güçlü bir bağışıklık tepkilerini tetikler olabilir.
Bu farklı tip ile karşılaştırıldığındaViral vektörlerin s, rekombinant adeno-bağlantılı virüs (AAV) ideal bir gen iletim sisteminin 21,22 olduğu görülmektedir. Minimal immünojenite ve patojenitesini 23,24 sergiler. Buna ek olarak, rAAV bölünmesi ve bölünmeyen hücreleri hem de dahil olmak üzere hücre tiplerinin geniş bir yelpazede enfekte eder. Çoğu durumda, rAAV ana genomlarına entegre değildir; Bu nedenle, hedef hücrelerde arzu genetik ya da genomik değişiklik riski düşüktür 22'dir.
Son zamanlarda, rAAV sistemleri başarıyla fare kalp kası 23,25-29, DNA kodlayan proteinlerin miRNA'lar, shRNAs ve CRISPR-gRNAs in vivo verilmesi için kullanılmaktadır. Bu metodoloji kardiyovasküler araştırma alanında temel araştırmalar ve gen tedavisi çalışmaları kolaylaştırmıştır. Burada detaylı bir işlemi etkin bir şekilde tarif edilmiştir aşın veya fare kalplerinde ilgi genleri demonte rAAV9 vektörleri üretir. Protokol, basit ve etkili bir yöntem temin etmektedirfare deneysel modellerde kalp gen ifadesi manipüle.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Tüm açıklanan adımlar Biyogüvenlik Komitesi ve Boston Çocuk Hastanesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından onaylanan protokoller altında yapıldı. Boston Çocuk Hastanesi düzenlenmiş aydınlık / karanlık döngüsü ve iklim kontrolü ile patojen içermeyen fare olanakları bulunmaktadır. Veterinerlik ve hayvan bakım personeli değişim kafesleri farelerin sağlığını sağlamak ve. tesisler AAALAC belgeli ve aktif Hayvan Refahı Güvencesi sertifikası (AAALAC Akreditasyon 1992/02/24 Hayvan Refahı Güvencesi numarası üzerinde Verilen.: A3303-01) var. Fareler, bir basınçlı gaz kaynağı teslim CO2 ile ötenazi uygulandı. Doku örnekleri durdurduğunu hayvanların kalp hızı, hareketi ve nefes onayladıktan sonra toplandı. Yenidoğan kemirgenler 2 ötenazi CO dayanıklı ve keskin bir makas kullanarak kafaları kesilmek suretiyle kurban edilmiştir. Bu yöntemler Amerikan Veteriner Medica Ötanazi Paneli tavsiyeleri ile uyumludurl Derneği.
Plazmid omurgasına bir cDNA veya shRNA ekspresyon kaseti klonlanmasıyla rAAV9 Yapılar 1. Üretim
Not: rAAV9 plazmid, gen aşırı ekspresyonu için kullanılan ters çevrilmiş terminal tekrarlarıdır AAV2 (ITRler), ihtiva eden tavuk TNNT2 liman için modifiye edilmiştir kalıt gen 25,26,29 ve kardiyomiyosit özel dışavurumunu sağlayan yükseltici (rAAV9.cTNT). Benzersiz Nhel ve KpnI sahalarına promotörün aşağı plazmid içine edilmiştir. Ilgi genleri kodlayan cDNA fragmanları, her iki sınırlandırma bölgeleri 25,26,29 kullanılarak rAAV9 omurgasına klonlanabilir. Burada bir örnek olarak, fare kalplerinde, GFP geninin aşırı ifadesi için rAAV9 vektörü oluşturuldu. Elde edilen plazmid, iki ITR sitelerinin (Şekil 1) tarafından sınırlanan cTnT :: GFP kasetini içermektedir. rAAV9.U6 :: shRNA yapıları 25 demonte gen için kullanılmıştır. kullanarak Tasarım shRNAsOnline ShRNA tasarım sunucuları. rAAV9.U6 :: ShRNA tavlama ve U6 promotör barındıran sınırlama enzimi sindirilmiş rAAV9 vektörlere ShRNA dizileri DNA içeren oligos bağlanması, ya da uzun menzilli PCR ve intra-moleküler Gibson montaj tabanlı "kesintisiz" ya oluşturulabilir inşaat 30. Elde edilen plazmid, iki ITR sitelerinin (Şekil 2) tarafından sınırlanan U6-shRNA kaseti içermelidir. Burada bir örnek olarak, rAAV9.U6 :: shRNA vektörü Trbp mRNA (: GCAGTGATGGATATGCATCTTCTCGAGAAGATGCATATCCATCACTCG Trbp shRNA sekansı) demonte inşa edilmiştir. Bir mücadele shRNA, bir negatif kontrol (CCTAAGGTTAAGTCGCCCTCGCTCGAGCGAGGGCGACTTAACCTTAGG) olarak kullanılmıştır.
rAAV9 plazmid ile HEK293 hücrelerinin transfeksiyonu 2.
3. Hasat transfekte HEK293 hücreleri ve rAAV9 Vektörler saflaştırılması
rAAV9 titresi 4. Ölçüm
Heart Yenidoğan Farelerde ve Gen İfadesi Tahliller 5. rAAV9 Enjeksiyon
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
RAAV9.cTNT :: GFP veya rAAV9.U6 :: shRNA plasmidlerin rAAV9 yapımı için strateji Şekil sırasıyla 1 ve 2, gösterilmiştir. Örnek olarak, rAAV9 vektörü, fare kalplerinde GFP geninin aşın ifade etmek üzere oluşturuldu. Elde edilen plazmid, iki ITR sitelerinin (Şekil 1) tarafından sınırlanan cTnT :: GFP kasetini içermektedir. RAAV9.U6 :: ShRNA vektör Trbp mRNA demonte inşa edilmiştir (Şekil 2)<...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Plazmid, inşaat sırasında istenmeyen ITR rekombinasyonu azaltmak için çok önemlidir. virüs oluşturmadan önce, bir zaman kısıtlaması sindirim ve agaroz jel elektroforezi kullanılarak AAV plazmid ITR bütünlüğünü izlemek gerekir. % 100 sağlam plazmidler elde etmek mümkün değildir, ancak rekombinasyon oranı mümkün olduğunca en aza indirilmelidir. Az% 20 başarı rAAV9 paket için kabul edilebilir. Dikkat çekici bir alt sallayarak hızla (180-200 rpm) ile düşük sıcaklıkta (30 ° C) bakteriler...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
The authors have nothing to disclose.
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).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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, ultrapure | SIGMA | #E8263-25KU | |
Density Gradient Medium(Iodixanol) | SIGMA | #D1556-250ML | |
Centrifugal Filter Unit with Ultracel-100 membrane | EMD Millipore Corporation | #UFC910008 | |
Laboratory pipetting needle with 90° blunt ends,gauge 14, L 6 in., nickel plated hub | SIGMA | #CAD7942-12EA | |
Poloxamer 188 solution (Pluronic® F-68 solution) | SIGMA | P5556-100ML | |
Proteinase K | SIGMA | 3115828001 | |
DNase I | Roche | 10104159001 | |
Centrifuge machine | Thermo Scientific | 75004260 | |
Centrifuge System | Beckman Coulter | 363118 | |
Ultracentrifuge | Beckman Coulter | ||
DMEM medium | Fisher Scientific | SH30243FS | |
Fetal Bovine Serum | Atlanta Biologicals | S11150 | |
rAAV9 vector | Penn Vector Core | P1967 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır