Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bir lentiviral shRNA havuzu kullanılarak yüksek verimli RNA girişimi (RNAi) taraması, malignitelerde terapötik olarak ilgili sentetik ölümcül hedefleri tespit etmek için bir araç olabilir. Akut miyeloid lösemide (AML) epigenetik efektörleri araştırmak için havuzlanmış bir shRNA tarama yaklaşımı sunuyoruz.
Kazanılmış kemo-direncin klinik olarak ilgili itici mekanizmalarını anlamak, akut miyeloid lösemili (AML) hastalarda direnci atlatmanın ve sağkalımı iyileştirmenin yollarını aydınlatmak için çok önemlidir. Kemoterapiden kurtulan lösemik hücrelerin küçük bir kısmı, kemoterapötik hakareti tolere etmek için hazır bir epigenetik duruma sahiptir. Kemoterapiye daha fazla maruz kalmak, bu ilaç persister hücrelerin sabit bir epigenetik duruma ulaşmasını sağlar, bu da değişmiş gen ekspresyonuna yol açar, bu da ilaca dirençli popülasyonların çoğalmasına ve sonunda nüks veya refrakter hastalığa neden olur. Bu nedenle, ilaca dirençli lösemik hücrelerin sağkalımını gerektiren epigenetik modülasyonların belirlenmesi kritik öneme sahiptir. Kazanılmış bir sitarabin-dirençli AML hücre hattında havuzlanmış shRNA kütüphanesi taramasını kullanarak nükleozid analog sitarabin'e (AraC) dirence aracılık eden epigenetik modülatörleri tanımlamak için bir protokol detaylandırıyoruz. Kütüphane, yüksek verimli epigenetik faktör taramasına izin veren 407 insan epigenetik faktörünü hedefleyen 5.485 shRNA yapısından oluşmaktadır.
Akut miyeloid lösemide (AML) terapötik seçenekler neredeyse son elli yıldır değişmeden kalmıştır ve sitarabin (AraC) ve antrasiklinler hastalığın tedavisinde temel taşı olarak kullanılmıştır. AML tedavisinin başarısındaki zorluklardan biri, lösemik kök hücrelerin kemoterapiye direncidir ve bu da hastalığın nüksetmesine yol açar 1,2. Epigenetik regülasyon kanser patogenezinde ve ilaç direncinde hayati bir rol oynamaktadır ve umut verici terapötik hedefler olarak çeşitli epigenetik faktörler ortaya çıkmıştır 3,4,5. Epigenetik düzenleyici mekanizmalar, kemoterapötik ilaçlara sürekli maruz kalma durumunda proliferasyonu ve sağkalımı etkilemektedir. Hematolojik olmayan malignitelerde yapılan çalışmalar, ilaç etkisinin üstesinden gelen hücrelerin küçük bir kısmının çeşitli epigenetik modifikasyonlara uğradığını ve bu hücrelerin hayatta kalmasına neden olduğunu bildirmiştir 6,7. Bununla birlikte, epigenetik faktörlerin AML'de sitarabina karşı edinilmiş dirence aracılık etmedeki rolü araştırılmamıştır.
Yüksek verimli tarama, zamanla küresel önem kazanmış ve hücresel mekanizmalarda, yol profillemede ve moleküler düzeydepotansiyel hedefleri tanımlamak için farklı yönlerden standart bir yöntem haline gelen ilaç keşfine bir yaklaşımdır 8,9. Sentetik öldürücülük kavramı, her iki genin de tek başına pertürbasyonunun canlı olduğu, ancak her iki genin aynı anda canlılık kaybına neden olduğu iki gen arasındaki etkileşimi içerir10. Kanser tedavisinde sentetik öldürücülüğün kullanılması, sağlam sentetik öldürücü genetik etkileşimlerin tanımlanmasına ve mekanik olarak karakterize edilmesine yardımcı olabilir11. AML'de edinilmiş sitarabin direncinden sorumlu epigenetik faktörleri tanımlamak için sentetik öldürücülüğe sahip yüksek verimli shRNA taramasının kombinatoryal bir yaklaşımını benimsedik.
Karışık soy lösemi geninin (MLL veya KMT2A) kromozomal translokasyonu ile yönlendirilen akut lösemilerin, hastalarda kötü sağkalım ile ilişkili olduğu bilinmektedir. MLL gen yeniden düzenlemelerinin ortaya çıkan kimerik ürünleri, yani MLL füzyon proteinleri (MLL-FP'ler), hematopoetik kök / progenitör hücreleri (HSPC'ler) çoklu epigenetik faktörlerin katılımıyla lösemik patlamalara dönüştürebilir. Bu epigenetik düzenleyiciler, lösemi programının sürdürülmesini belirleyen karmaşık bir ağ oluşturur ve bu nedenle potansiyel terapötik hedefler oluşturabilir. Bu bağlamda, MV4-11 AraC R olarak adlandırılan edinilmiş sitarabin dirençli hücre hattını geliştirmek için MV4-11 hücre hattını (FLT3-ITD mutasyonu ile MLL füzyon geni MLL-AF4'ü barındıran; MV4-11 P olarak adlandırılır) kullandık. Hücre hattı, ilaç tatili olarak bilinen ilaç tedavisinden aralıklı iyileşme ile artan dozlarda sitarabin'e maruz kaldı. Yarı-maksimal inhibitör konsantrasyon (IC50) in vitro sitotoksisite testi ile değerlendirildi.
Bir pZIP lentiviral omurgaya sahip hEF1a promotörü tarafından yönlendirilen havuzlanmış epigenetik shRNA Kütüphanesini (bkz. Bu kütüphane, 407 epigenetik faktörü hedefleyen shRNA'lardan oluşur. Her faktörde 5-24 shRNA bulunur ve beş hedeflemeyen kontrol shRNA'sı da dahil olmak üzere toplam 5.485 shRNA bulunur. Modifiye edilmiş "UltrmiR" miR-30 iskelesi, verimli primer shRNA biyogenezi ve ekspresyonu12,13 için optimize edilmiştir.
Bu deneyin ana hatları Şekil 1A'da gösterilmiştir. Mevcut protokol, bir süspansiyon hücre hattı olan MV4-11 AraC R hücre hattındaki epigenetik faktör shRNA kütüphanesini kullanarak RNAi taramasına odaklanmaktadır (Şekil 1B). Bu protokol, kişinin seçtiği herhangi bir ilaca dirençli hücre hattındaki hedeflenen herhangi bir kütüphaneyi taramak için kullanılabilir. Transdüksiyon protokolünün yapışkan hücreler için farklı olacağına dikkat edilmelidir.
Kurumsal Biyogüvenlik Komitesi (IBSC) yönergelerini takip edin ve lentivirüsü (BSL-2) işlemek için uygun tesisi kullanın. Personel, lentivirüsün kullanımı ve bertarafı konusunda uygun şekilde eğitilmelidir. Bu protokol, Vellore'deki Christian Medical College'ın biyogüvenlik yönergelerini takip etmektedir.
1. ShRNA'ların kalıcı ve uzun süreli ekspresyonunu elde etmek için en güçlü promotörün seçimi
NOT: Deney için seçilen hücre hattında shRNA'ların kararlı ve uzun süreli ekspresyonunu sağlayan promotörü tanımlamak için floresan proteinlerini eksprese eden farklı promotörlere sahip lentiviral vektörler kullanarak bir transdüksiyon deneyi yapmak önemlidir. Bu amaçla en sık kullanılan promotörler, yeşil floresan proteini (GFP) eksprese eden hEF1α (insan uzama faktörü 1α), hCMV (insan sitomegalovirüsü) ve SSFV (dalak odak oluşturan virüs) promotörleridir (Şekil 2A).
2. Havuzlanmış lentiviral insan epigenetik faktör shRNA kütüphanesinin hazırlanması
3. Lentivirüslerin transdüksiyon etkinliğinin tahmini
4. İlaca dirençli hücre hattında havuzlanmış epigenetik shRNA kütüphanesinin transdüksiyonu
5. GFP pozitif hücrelerin zenginleştirilmesi
NOT: Dönüştürülen hücreleri 5-7 gün boyunca 0,5 x 106 hücre/mL yoğunlukta kültürleyerek genişletin. Bu hücreler, bir sonraki adımda belirtildiği gibi, GFP'ye göre sıralanarak seçilen, dönüştürülmüş ve dönüştürülmemiş karışık bir popülasyondur.
6. İlaç direncine aracılık eden epigenetik faktörleri tanımlamak için bırakma taraması
7. Entegre shRNA'ların PCR ile amplifikasyonu
8. Yeni nesil sıralama ve veri analizi
Genel tarama iş akışı Şekil 1A'da gösterilmiştir. MV4-11 AraC R'nin (48 h) in vitro sitotoksisitesi, MV4-11 AraC R'deki IC50'nin sitarabine, MV4-11 P'den daha yüksek olduğunu ortaya koydu (Şekil 1B). Bu hücre hattı çalışmada sitarabin direncinden sorumlu epigenetik faktörlerin taranmasında model olarak kullanılmıştır.
Şekil 2A , doğrusallaştırılmış pZ...
RNA girişimi (RNAi), siRNA ve shRNA taramasını içeren fonksiyonel genomik çalışmalar için yaygın olarak kullanılmaktadır. ShRNA'nın yararı, plazmid vektörlerine dahil edilebilmeleri ve genomik DNA'ya entegre edilebilmeleri, böylece kararlı ekspresyon ve dolayısıyla hedef mRNA'nın daha uzun süreli nakavtıyla sonuçlanmalarıdır. Havuzlanmış shRNA kütüphanesi taraması, geleneksel dizili ekranlara (siRNA) kıyasla sağlam ve uygun maliyetlidir. Genom çapında bir ekranda belirli bir protein sın?...
Yazarların çıkar çatışması ve açıklayacak hiçbir şeyleri yoktur.
Bu çalışma kısmen SRV'ye BT / PR8742 / AGR / 36/773/2013 hibe Biyoteknoloji Bölümü tarafından finanse edilmektedir; ve Biyoteknoloji Bölümü Hindistan BT / COE / 34 / SP13432 / 2015 ve Bilim ve Teknoloji Bölümü, Hindistan: EMR / 2017 / 003880 ila P.B. RVS ve P.B. sırasıyla Wellcome DBT Hindistan İttifakı IA / S / 17/1 / 503118 ve IA / S / 15 / 1 / 501842 tarafından desteklenmektedir. S.D. CSIR-UGC bursu tarafından desteklenmektedir ve S.I. ICMR kıdemli araştırma bursu tarafından desteklenmektedir. Abhirup Bagchi, Sandya Rani ve CSCR Flow Cytometry Core Facility personeline yardımları için teşekkür ederiz. MedGenome Inc.'e de yüksek verimli dizileme ve veri analizine yardımcı olduğu için teşekkür ederiz.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagents | |||
100 bp Ladder Hyper Ladder | BIOLINE | BIO-33025 | |
1kb Ladder Hyper Ladder | BIOLINE | BIO-33056 | |
Agarose | Lonza Seachekm | 50004 | |
Betaine (5mM) | Sigma | B03001VL | |
Boric Acid | Qualigens | 12005 | |
Cell culture plasticware | Corning | as appicable | |
Cytosine β-D-arabinofuranoside hydrochloride | Sigma | C1768-500MG | |
DMEM | MP BIO | 91233354 | |
DMSO | Wak Chemie GMBH | Cryosure DMSO 10ml | |
EDTA | Sigma | E5134 | |
Ethidium Bromide | Sigma | E1510-10 mL | |
Fetal Bovine Serum | Thermo Fisher Scientific | 16000044 | |
Gel/PCR Purification Kit | MACHEREY-NAGEL | REF 740609.50 | |
Gibco- RPMI 1640 | Thermo Fisher Scientific | 23400021 | |
Glacial Acetic Acid | Thermo | Q11007 | |
hCMV GFP Plasmid | Transomics | TransOmics Promoter selection KIT | |
hEF1a GFPlasmid | Transomics | TransOmics Promoter selection KIT | |
HEK 293T | ATCC | CRL-11268 | |
HL60 cell line | ATCC | CCL-240 | |
KOD Hot Start Polymerase | Merck | 71086 | |
Molm13 cell line | Ellen Weisberg Lab, Dana Farber Cancer Institute, Boston, MA, USA | Dana Farber Cancer Institute, Boston, MA, USA | |
MV4-11 cell line | ATCC | CRL-9591 | |
Penicillin streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140122 | |
psPAX2 and pMD2.G | Addgene | Addgene plasmid no.12260 & Addgene plasmid no. 12259 | |
Qubit dsDNA HS Assay Kit | Invitrogen | REF Q32854 | |
SFFV GFP Plasmid | Transomics | TransOmics Promoter selection KIT | |
shERWOOD-UltrmiR shRNA Library from Transomics | Transomics | Cat No. TLH UD7409; Lot No: A116.V 132.14 | |
Trans-IT-LTI Mirus | Mirus | Mirus Catalog Number: MIR2300 | |
Tris | MP Biomedicals | 0219485591 | |
Trypan Blue | Sigma-Aldrich | T8154-100ML | |
Ultra centrifuge Tubes | Beckman Coulter | 103319 | |
Equipments | |||
5% CO2 incubator | Thermo Fisher | ||
BD Aria III cell sorter | Becton Dickinson | ||
Beckman Coulter Optima L-100K- Ultracentrifugation | Beckman coulter | ||
Centrifuge | Thermo Multiguge 3SR+ | ||
ChemiDoc Imaging system (Fluro Chem M system) | Fluro Chem | ||
Leica AF600 | Leica | ||
Light Microscope | Zeiss Axiovert 40c | ||
Nanodrop | Thermo Scientific | ||
Qubit 3.0 Fluorometer | Invitrogen | ||
Thermal Cycler | BioRad |
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