Method Article
B hücre tedavilerinin incelenmesi için CRISPR / Cas9 ve rekombinant adeno ilişkili virüs serotip 6 kullanarak primer rhesus makak B hücrelerinin kültürlenmesi ve gen düzenlenmesi için bir yöntem sunuyoruz.
B hücreleri ve soyları, yüksek oranda eksprese edilen antikorların kaynaklarıdır. Yüksek protein ekspresyon yetenekleri, bollukları, periferik kan yoluyla kolay erişilebilirlikleri ve basit evlat edinme transferlerine uygunlukları, onları rekombinant antikorları veya diğer terapötik proteinleri ifade etmek için gen düzenleme yaklaşımları için çekici bir hedef haline getirmiştir. Fare ve insan birincil B hücrelerinin gen düzenlemesi verimlidir ve in vivo çalışmalar için fare modelleri umut vaat etmiştir, ancak daha büyük hayvan modelleri için fizibilite ve ölçeklenebilirlik şu ana kadar gösterilmemiştir. Bu nedenle, bu tür çalışmaları mümkün kılmak için rhesus makak primer B hücrelerini in vitro olarak düzenlemek için bir protokol geliştirdik. CRISPR / Cas9 kullanarak periferik kan mononükleer hücrelerinden veya splenositlerden primer rhesus makak B hücrelerinin in vitro kültürü ve gen düzenlemesi için koşullar bildirilmiştir. Büyük (<4.5 kb) kasetlerin hedeflenen entegrasyonunu sağlamak için, tetrasiklin özellikli kendi kendini susturan adenoviral yardımcı vektör kullanılarak homolojiye yönelik bir onarım şablonu olarak rekombinant adeno ilişkili virüs serotip 6'nın hazırlanması için hızlı ve etkili bir protokol dahil edilmiştir. Bu protokoller, rhesus makaklarında prospektif B hücresi terapötiklerinin incelenmesini sağlar.
B hücreleri humoral bağışıklığın temelidir. Konyak antijeni ve ikincil sinyaller tarafından aktivasyon üzerine, naif B hücreleri germinal merkez B hücrelerine, hafıza B hücrelerine ve plazma hücrelerine yol açar1. İkincisi, şu anda mevcut olan aşıların çoğunun koruyucu işlevlerine aracılık eden salgılanan antikorların kaynağıdır2. Plazma hücreleri, seruma çok miktarda antikor salgıladıkları için antikor fabrikaları olarak tanımlanmıştır - yaklaşık 2 ng / gün / hücre3, 7-16 g / L serum tutarındadır ve antikorları serum4'teki en bol üç proteinden biri haline getirir. B hücreleri kanda bol miktarda bulunur ve bu nedenle kolayca elde edilebilir ve bir bireye geri enjekte edilebilir.
Bu özellikler, B hücrelerini, B hücresi reseptörünü (BCR) gen düzenleme ve insan immün yetmezlik virüsüne (HIV) karşı geniş ölçüde nötralize edici antikorları (bNAbs) ifade etme çabalarının bir hedefi haline getirmiştir 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15 ve diğer proteinler 16, 17,18,19,20,21. Bu tür yaklaşımlar, in vivo 7,8,10,11,16,22 numaralı fare çalışmalarında potansiyel göstermiştir. Bununla birlikte, klinik çeviri 9,15,23 için, aralarında terapötik etkinliğin güvenliği, süresi ve büyüklüğünün yanı sıra insan olmayan primatlar (NHP'ler) gibi daha büyük hayvanlara ölçeklendirme gibi çeşitli engellerin üstesinden gelinmelidir. Gerçekten de, NHP'ler ve özellikle antikor ve HIV araştırmalarında uzun bir geçmişe sahip olan rhesus makakları24,25, bu parametreleri test etmek için en uygun modeldir.
Burada, bu sorunların ele alınmasını sağlayan protokoller geliştirdik. Bugüne kadar, az sayıda çalışma rhesus makak B hücrelerini ex vivo olarak kültürlemeye çalışmıştır ve rhesus makak B hücrelerinin saflaştırılması için sadece CD20 kullanılarak pozitif seleksiyon bildirilmiştir26,27,28. El değmemiş rhesus makak B hücrelerinin diğer hücre tiplerinin negatif tükenmesi ile izolasyonu için bir protokol oluşturduk. Ayrıca, rhesus makak B hücrelerinin hedeflenen gen düzenlemesi için kültürleme koşulları tanımlanmıştır. Bu protokol, kültürlenmiş rhesus makak B hücrelerini gen düzenlemek için homolojiye yönelik onarım şablonu (HDRT) olarak CRISPR / Cas9 ribonükleoproteinlerin (RNP'ler) ve rekombinant adeno ilişkili virüs serotip 6'nın (rAAV6) kullanımını özetlemektedir. Bu protokol kullanılarak, büyük (~1,5 kb) kesici uçlarla %40'a varan düzenleme verimlilikleri elde edildi. Ayrıca, HDRT'lerin bu formatta hızlı bir şekilde test edilmesini sağlamak için tetrasiklin etkin, kendi kendini susturan bir adenoviral yardımcı29 kullanarak rAAV6 üretmek için hızlı ve uygun maliyetli bir yöntem sunuyoruz. Kombine olarak, bu protokoller rhesus makak B hücrelerinin gen düzenlemesi için etkili bir iş akışını tanımlar (Şekil 1), B hücresi terapilerinin bir NHP modelinde değerlendirilmesini sağlar.
Deneylere başlamak için, donör materyali ticari kaynaklardan sipariş edilebilir veya flebotomiler veya splenektomi ile elde edilebilir. Bu çalışmada, flebotomiler ve kan toplanması daha önce tarif edildiği gibi30 antikoagülan EDTA kullanılarak gerçekleştirildi. Dallak, primer rhesus makak B hücrelerini elde etmek için, parsiyel (%25-%50) veya total splenektomiler daha önce bildirilen teknikler kullanılarak gerçekleştirildi31. Hayvanlar ameliyattan önce bir gecede oruç tutuldu. Kısaca, ameliyat sırasında, karın kırpıldı ve üç kez alternatif klorheksidin ve% 70 izopropil alkol ovma ile hazırlandı. Dalağı tanımlamak ve izole etmek için karın içinde bir kesi (5-10 cm) yapıldı. Dalağın vaskülatürü dikişlerle veya vasküler kelepçelerle bağlandı. Kesi 4-0 PDS polidioksanon sütürlerle iki kat halinde kapatıldı. Splenektomi bireysel bir hayvan için tek bir kez yapıldı. Tek hücreli süspansiyonlar makak dalaklarından hücre süzgeçleri vasıtasıyla maserasyon yoluyla hazırlandı. Kan ve dalak hücre süspansiyonlarından elde edilen mononükleer hücreler, yoğunluk gradyanı santrifüjleme kullanılarak hazırlandı ve sıvı azotta depolandı.
Tüm hayvan prosedürleri ve deneyleri, Ulusal Sağlık Enstitüleri, Ulusal Alerji ve Bulaşıcı Hastalıklar Enstitüsü'nün Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanım Komitesi tarafından onaylanan protokollere göre gerçekleştirilmiştir. Aşağıdaki protokollerin bir özeti Şekil 1'de sunulmuştur. 2-8 yaşları arasındaki Hint genetik kökenli erkek ve dişi rhesus makakları (Macaca mulatta), biyogüvenlik seviye 2 tesisinde Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Komitesi'nin yönergelerine uygun olarak barındırıldı ve bakımı yapıldı.
DİKKAT: Tüm deneyler, kan yoluyla bulaşan patojenler için evrensel önlemlere uygun olarak, laminer akış davlumbazlarında steril / aseptik teknikler ve uygun biyogüvenlik seviye 2 ekipmanı ile gerçekleştirilmiştir.
1. rAAV6 üretimi
2. B hücre ortamı ve uyaranlarının hazırlanması
3. Rhesus makak B hücrelerinin hazırlanması ve kültürü
NOT: Kriyokorunmuş rhesus makak PBMC'ler veya splenositler hücre kültürünü oluşturmak için kullanılır30,31.
4. B olmayan hücrelerin isteğe bağlı negatif tükenmesi
NOT: Verim ve saflık, PBMC'ler arasındaki B hücrelerinin giriş yüzdesine bağlıdır ve bu da bireysel rhesus makakları27 arasında büyük ölçüde farklılık gösterebilir. 1 x 107 PBMC'den %80-95 saflık, %60 verimlilik ve 1 x 106-1,5 x 106 hücre bekleyin.
5. Primer rhesus makak B hücre gen düzenleme
Tetrasiklin etkin, kendi kendini susturan adenoviral yardımcının kullanımı ile rAAV6 üretimi, ortalama 4 x 10 10 GC / mL hücre kültürü ortamının üretilmesiyle sonuçlandı, böylece standart, yardımcı içermeyen üçlü transfeksiyon kullanılarak üretimden 30-40 kat daha iyi performans gösterdi (Şekil 2).
Rhesus makak B hücrelerinin isteğe bağlı saflaştırılması, CD3 + T hücrelerinin ve CD14 + ve / veya CD16 + miyeloid hücrelerin büyük çoğunluğunun elimine edilmesiyle sonuçlandı ve% 80 -% 95 CD20 + B hücrelerinin saflıkları rutin olarak elde edildi (Şekil 3). Murin B hücreleri7'deki önceki tasarımlarımıza dayanarak, rhesus makak B hücrelerinin B hücresi reseptör özgüllüğünü düzenlerken, aynı zamanda endojen antikor hafif zincirlerini sabit bölgelerinin bozulmasıyla silerek B hücrelerinin büyük çoğunluğunda allelik dışlamayı korumak için bir yöntem geliştirdik. Son IGHJ geni ile rhesus makak B hücrelerinin Eμ arttırıcısı arasındaki IGH lokusuna yerleştirilecek promotörsüz bir HDRT oluşturduk (Şekil 4). Bu yapı, olgun B hücrelerinde doğal olarak yeniden düzenlenmiş yukarı akış VDJ bölgesinin endojen VH promotörünü kullanır ve bu nedenle epizomal AAV genomları tarafından ifade edilmez. Dahası, bu yapı, hücre yüzeyinde eksprese edilmek üzere aşağı akış antikoru ağır zincir sabit bölgelerine eklenmesini gerektirir. Bu nedenle, akış sitometrisi ile gösterilen hücre yüzeyindeki spesifik antijen bağlanması, doğru hedef lokus entegrasyonunu ve yerleştirilen dizinin işlevsel olduğunu gösterir.
Rhesus makak türevi bir anti-HIV bNAb40 olan Ab1485 antikoru kodlayan böyle bir yapıyı rAAV6'ya paketledik ve yukarıda tarif edildiği gibi aktive edilmiş primer rhesus makak splenosit veya PBMC kültürlerini düzenlemek için kullandık (Şekil 5A). Protokol, yüksek hücre canlılığını (~% 90) korurken, aynı zamanda B hücrelerinin ~% 80'indeki hafif zincir ekspresyonunu da siler. B hücrelerinin çoğunluğu hala IgM izotipini ifade ediyordu (Şekil 5B). Ab1485 HDRT'yi kodlayan rAAV6'nın eklenmesi, B hücrelerinin %16-21'inde (Şekil 5A), antikor zincirleri için düzenlenmemiş B hücrelerine göre daha düşük floresan yoğunluğunda olmasına rağmen, gen düzenleme ve Ab1485 yüzey ekspresyonu ile sonuçlandı (Şekil 5A, sağ panel, Şekil 5C). Bu, antijen boyası ile akış sitometrisinde yüzey BCR'sini tespit etmek için kullanılan monoklonaller arasındaki epitop rekabetinin yanı sıra, HDRT'nin polisistronik doğası ve daha az verimli ekleme nedeniyle gerçek azaltılmış protein ekspresyonunun bir sonucu olabilir. %1 DMSO ilavesi ve rAAV6 HDRT ile genişletilmiş, konsantre inkübasyonlar genellikle düzenleme verimliliğini arttırmıştır (Şekil 6A-C). Bu özel yöntem kullanılarak, tipik olarak% 5 -% 20 ve% 40'a kadar, düzenleme verimliliği, bireysel rhesus makakına (Şekil 5A, Şekil 6A-E) ve rAAV6 HDRT partisinin kalitesine (Şekil 6E) bağlı olarak elde edilir. Genel olarak, verimli rAAV6 üretiminin yanı sıra rhesus makak B hücrelerinin kültürlenmesi, saflaştırılması ve gen düzenlenmesi için protokoller sunuyoruz.
Reaktif | Hacim | Stok | Son konsantrasyon |
DMEM, Yüksek Glikoz | 500 mL | 1 x | ~ 88.5% |
FCS, ısı ile inaktive edilmiş | 50 mL | 1 x | ~ 8.85% |
Antibiyotik/Antimikotik | 5 mL | 100 x | 1 x |
Glutamine | 5 mL | 200 mM | 2 mM |
Sodyum Piruvat | 5 mL | 100 mM | 1 mM |
Tablo 1: 293AAV hücre kültürü ortamı.
Reaktif | Hacim | Stok | Son konsantrasyon |
DMEM, Yüksek Glikoz | 500 mL | 1 x | ~ 95.2% |
FCS, ısı ile inaktive edilmiş | 10 mL | 1 x | ~ %1.9 |
Antibiyotik/Antimikotik | 5 mL | 100 x | 1 x |
Glutamine | 5 mL | 200 mM | 2 mM |
Sodyum Piruvat | 5 mL | 100 mM | 1 mM |
Tablo 2: 293AAV hücre üretim ortamı.
Seyreltme Serisi | Numune hacmi (μL) | Seyreltici ve hacim | Seyreltme faktörü | Toplam seyreltme | Referans AAV6 |
GC/mL | |||||
Seyreltme 1 | 4,1 x 1011 GC/mL'de 2 μL numune veya AAV referans standardı | 18 μL DNAseI tamponu ve enzimi | 10 x | 10 x | 4.1 x 1010 |
Seyreltme 2 | 15 μL Dil. 1 | 60 μL Y2O | 5 x | 50 x | 8.2 x 109 |
Seyreltme 3 | 20 μL Dil. 2 | 80 μL Y2O | 5 x | 250 x | 1,6 x 109 |
Seyreltme 4 | 20 μL Dil. 3 | 80 μL Y2O | 5 x | 1250 x | 3,3 x 108 |
Seyreltme 5 | 20 μL Dil. 4 | 80 μL Y2O | 5 x | 6250x | 6.6 x 107 |
Seyreltme 6 | 20 μL Dil. 5 | 80 μL Y2O | 5 x | 31250 x | 1.3 x 107 |
Seyreltme 7 | 20 μL Dil. 6 | 80 μL Y2O | 5 x | 156250 x | 2,6 x 106 |
Seyreltme 8 | 20 μL Dil. 6 | 80 μL Y2O | 5 x | 781250 x | 5,24 x 105 |
Seyreltme 9 | 20 μL Dil. 7 | 80 μL Y2O | 5 x | 3906250 x | 1,05 x 105 |
Tablo 3: qPCR seyreltme tablosu.
Reaktif | Hacim | Stok | Son konsantrasyon |
RPMI-1640 Devir Sayısı | 420 mL | 1 x | 84% |
FCS, ısı ile inaktive edilmiş | 50 mL | 1 x | 10% |
Antibiyotik/Antimikotik | 5 mL | 100 x | 1 x |
Glutamine | 5 mL | 200 mM | 2 mM |
Sodyum Piruvat | 5 mL | 100 mM | 1 mM |
HEPES | 5 mL | 1 milyon | 10 mM |
2-B-merkapto-etanol | 550 μL | 55 mM | 55 μM |
Esansiyel olmayan amino asitler | 5 mL | 100 x | 1 x |
İnsülin-Transferin-Selenyum | 5 mL | 100 x | 1 x |
Tablo 4: B hücre kültürü ortamı.
Reaktif | Seyreltme | Stok | Son konsantrasyon |
MegaCD40L | 1:1000 | 100 μg/mL | 100 ng/mL |
CpG ODN | 1:300 | 1 mg/mL | 3,33 μg/mL |
İnsan BAFF | 1:1000 | 40 μg/mL | 40 ng/mL |
İnsan IL-2 | 1:1000 | 50 μg/mL | 50 ng/mL |
İnsan IL-10 | 1:1000 | 50 μg/mL | 50 ng/mL |
Tablo 5: B hücre uyarıcıları.
Antikor | Klon | Seyreltme | Son Conc. |
insan karşıtı CD3 | FN-18 | 1:40 | 2,5 μg/mL |
insan karşıtı CD8a | RPA-T8 | 1:200 | 2,5 μg/mL |
insan karşıtı CD14 | M5E2 | 1:200 | 2,5 μg/mL |
insan karşıtı CD16 | 3G8 | 1:200 | 2,5 μg/mL |
insan karşıtı CD33 | AC104.3E3 | 1:50 | 1 test |
insan karşıtı CD64 | 10.1 | 1:800 | 0,625 μg/mL |
insan karşıtı CD66 | TET2 | 1:11 | 1 test |
insan karşıtı CD89 | A59 | 1:800 | 0,625 μg/mL |
Tablo 6: B olmayan hücrelerin isteğe bağlı tükenmesi için antikorlar.
Reaktif | Tip/klonlama | Çalışma seyreltme/konsantrasyon |
insan karşıtı CD14 AlexaFluor647 | M5E2 | 1:50 |
insan karşıtı CD16 AlexaFluor700 | 3G8 | 1:50 |
insan karşıtı CD20 PECy7 | 2H7 | 1:50 |
insan karşıtı CD3 PE | SP34-2 | 1:50 |
Zombi-NIR | - | 1:500 |
insan karşıtı HLA-DR BV605 | L243 | 1:200 |
insan karşıtı Ig hafif zincirli lambda APC | MHL-38 | 1:50 |
insan karşıtı Kappa Hafif Zincir FITC | poliklonal | 1:500 |
insan karşıtı IgM BV421 | MHM-88 | 1:50 |
RC1 antijeni, rastgele biyotinile edilmiş | - | 5 μg/mL |
Streptavidin-PE | - | 1:500 |
Tablo 7: Analiz için akış sitometrik reaktifleri.
Şekil 1: rAAV6 üretimine şematik genel bakış ve primer rhesus makak B hücrelerinin gen düzenlemesi. Protokoller, B olmayan hücrelerin tükenmesi için isteğe bağlı bir adım (adım 4) dahil olmak üzere rAAV6 üretimine (adım 1) ve rhesus makak B hücrelerinin gen düzenlemesine (adım 2-5) ayrılmıştır. Protokollerdeki adımlar kırmızı dairelerle gösterilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Kendi kendini susturan bir adenoviral yardımcı kullanılarak yüksek rAAV6 verimleri. rAAV6, burada açıklanan yöntemler (pAAV transfeksiyonu [TF] + kendi kendini susturan yardımcı RepCap6, kendi kendini susturan adenoviral yardımcı) veya pAAV, pHelper ve pRepCap6'nın (pRC6) tipik yardımcısız üçlü transfeksiyonu kullanılarak üretilmiştir. rAAV6 sadece hücre süpernatantından saflaştırıldı. Kendiliğinden susturulan adenoviral yardımcı vektörleri kullanan yöntemler, yukarıda açıklandığı gibi, qPCR tarafından titre edilen 30-40 kat daha fazla rAAV üretti. Her nokta, 2 ila 20 bağımsız deneyden çeşitli pAAV yapılarını kullanan bireysel bir rAAV üretimini temsil eder. Ortalama ± SEM çizilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: B olmayan hücrelerin negatif tükenmesi ile B hücresi zenginleştirmesi. Rhesus makak B hücreleri, tarif edilen protokol kullanılarak PBMC'lerden zenginleştirildi ve% 90 saflığa kadar zenginleştirildi. Zenginleştirme öncesi giriş ve zenginleştirme sonrası çıkış gösterilir. Canlı, singlet PBMC'lerde kapılı. Beş bağımsız deneyin temsilcisi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Rhesus makak B hücrelerinin B hücre reseptörü özgüllüğünü düzenlemek için kullanılan hedefleme stratejisi. rAAV6, gösterilen HDRT'yi içeren üretilmiştir. HDRT, 266 bp 5' homoloji kolundan oluşur, bunu 111 bp rhesus makak IGHM ekzon 1 ekleme alıcısı, daha sonra Thosea asigna virüsü kendiliğinden yaran 2A peptid dizisi (T2A) ile bir GSG-bağlayıcı, ardından bir lider dizisi ve rhesus makak antikoru Ab1485'in rhesus makak IGLC1 olarak tam hafif zinciri izler. Bunu bir furin bölünme bölgesi, bir GSG bağlayıcı ve bir domuz teschovirus kendiliğinden yaran 2A peptid dizisi (Furin-P2A), ardından başka bir lider dizisi ve Ab1485 ağır zincir değişkeni, ardından aşağı akış antikoru ağır zincir sabit bölgelerine eklemeye izin vermek için rhesus makak IGHJ4 ekleme donör dizisinin 52 bp'si ve 514 bp homoloji kolu izler. Bu yapı, sgRNA hedef dizisi GAGATGCCAGAGCAAACCAG kullanılarak son IGHJ geni ile Eμ arttırıcı arasındaki IGH lokusuna hedeflendi. Her iki homoloji kolu da bu sgRNA'nın kesim bölgesinde bitecek şekilde tasarlandı, böylece hedef dizisi ortadan kaldırdı ve optimum entegrasyon verimliliğine izin verdi. Aynı zamanda, allelik dışlamayı ve tek bir B hücre reseptörünün ekspresyonunu korumak için, hedef dizi CTGATCAGTGACTTCTACCC kullanarak GGCGGGAAGATGAAGACAGA ve IGLC1, IGLC2, IGLC3, IGLC6 ve IGLC7S hedef dizisi ile rhesus makak IGKC'yi hedef alan sgRNA'ları kullanarak endojen hafif zincirleri sildik. HDRT, IGLC1 dizisinin bu sgRNA tarafından bölünmesini önleyen sessiz mutasyonlar içeriyordu. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Primer rhesus makak B hücrelerinin gen düzenlemesi . (A) Aynı rhesus makakından birincil splenositler (üst panel) veya PBMC'ler (alt panel), B olmayan hücrelerin tükenmesi olmadan kültürlendi ve yukarıda açıklandığı gibi düzenlendi. Hedefleme stratejisi Şekil 4'te gösterildiği gibidir. Elektroporasyondan iki gün sonra, hücreler toplandı ve akış sitometrik analizi için yüzey boyandı. Sol sütun tekli hücreler üzerine kapatıldı ve diğer sütunlar daha sonra üst satırda belirtildiği gibi geçitlendi. Hücrelerin yaşayabilirliği, B hücrelerinin saflığı, hafif zincirlerin delesyon etkinliği ve spesifik antijen RC141 ile boyanarak Ab1485'in knock-in etkinliği, tedavi edilmemiş, RNP transfekte veya RNP transfekte + rAAV6 transdüe edilmiş örneklerde belirtilmiştir (MOI = 5 x 105). Farklı rhesus makaklarından hücrelerle yapılan altı bağımsız deneyin temsilcisi. (B) Kültürlenmiş rhesus makak B hücre kontrollerinde veya düzenleme sonrasında IgM ekspresyonu ve (C) IgLC ve IgKC hedeflemesi (düzenlenmemiş) veya beklenen antijeni bağlayan B hücreleri (düzenlenmiş) nedeniyle Ig ekspresyonunu kaybetmemiş B hücrelerinde IgM'nin geometrik ortalama floresan yoğunluğu (gMFI). Kırmızı nokta, kültürlenmiş transfekte edilmemiş kontrol B hücrelerinin gMFI'sini gösterir. Eşleştirilmiş bir t-testinde p < 0.0001'i gösterir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: DMSO'nun, rAAV6 HDRT ile uzun süreli konsantre inkübasyonun, rAAV parti kalitesinin ve farklı donör NHP'ler arasında tekrarlanabilirliğin primer rhesus makak B hücrelerinde gen düzenleme etkinliği üzerindeki etkileri. (A) Splenositler tarif edildiği gibi kültürlenmiş ve düzenlenmiştir. Elektroporasyondan sonra, 5 x 10 5 hücre,% 1 DMSO içeren veya içermeyen ortamda kültürlendi ve başka bir 450 μL ortam eklenmeden önce 2 saat veya 5 saat boyunca 5 x 105'lik bir MOI'de rAAV6 HDRT içeren 50 μL ortamda inkübe edildi. Hücreler elektroporasyondan 2 gün sonra Şekil 5'te olduğu gibi flow sitometri ile analiz edildi. Dört bağımsız deneyin temsilcisi. (B) Dört bağımsız deney üzerinden (A)'nın nicelleştirilmesi. Noktalar, 1.350 V, 10-20 ms ve 1 darbe elektroporasyon süresi transfeksiyon ayarlarına ve %0.75 ile %1.25 arasında değişen DMSO konsantrasyonlarına sahip teknik replikaları göstermektedir. (C) (B)'den düzenleme verimliliğindeki ortalama kat değişimi. * p > Mann-Whitney U testinde 0.05. (D) Daha düşük verimli bir ticari rAAV6 partisi kullanarak farklı makaklarla yapılan bağımsız deneyler üzerindeki verimlilikleri düzenlemek. (E) Aynı yapının aynı deneyde iki farklı NHP'nin B hücrelerinde paketlendiği iki farklı ticari rAAV6 partisi kullanılarak verimliliği düzenlemek. Noktalar, 1.350 V, 10-20 ms ve 1 darbe elektroporasyonu transfeksiyon ayarlarına sahip teknik replikaları gösterir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Burada sunulan protokoller, HDRT'ler olarak rAAV6'ların yüksek verimini ve titrelerini üretmek için hızlı ve verimli bir yöntem ve in vitro olarak primer rhesus makak B hücrelerini verimli bir şekilde gen düzenlemek için yeni yöntemler sağlar.
rAAV6 üretim protokolü nispeten basit ve hızlıdır ve aşırı emek harcamadan aynı anda birçok farklı yapının üretilmesine ve test edilmesine olanak tanır. İstenirse, rAAV6, tampon değişimi ve konsantrasyonundan önce iyodiksanol gradyanı ultrasantrifüjleme34 veya sulu iki fazlı bölümleme35 gibi yerleşik protokoller kullanılarak daha da saflaştırılabilir.
Genel verimi azaltmasına rağmen, rAAV6'nın çoğunluğu ortam 36'ya salındığından ve hücre peletinden saflaştırma daha fazla maliyet ve işçilik eklediğinden, rAAV6 saflaştırması için sadece serumla indirgenmiş hücre kültürü ortamını kullanmayı tercih ettik. Kendiliğinden inaktive olan adenoviral yardımcının kullanımı, verimi ortalama 30-40 kat artırdı ve AAV6'ya paketlenmiş yapıların tek bir 15 cm'lik tabakta test edilmesine izin verdi. Saflaştırma yöntemimiz temel olmasına rağmen, bu yöntemi kullanarak, çeşitli hücre hatları veya diğer birincil hücreler kullanılarak transdüksiyondan sonra gen düzenleme verimliliğinde veya hücre canlılığında nispeten az partiden partiye varyasyon elde ediyoruz (veriler gösterilmemiştir).
İstenmeyen popülasyonların negatif tükenmesini kullanarak el değmemiş birincil B hücrelerini elde etmek için bir rhesus makak B hücre saflaştırma protokolü geliştirdik. Bu hücrelerin gen düzenlemesi için gerekli olmasa da, diğer hücre tiplerinin deneysel hedeflere müdahale etmesi durumunda, bu veya diğer uygulamalar için nispeten saf bir primer rhesus makak B hücresi popülasyonu elde etmenin bir yolunu sağlar. Bununla birlikte, saflık, genel B hücresi veriminin azalması pahasına gelir. Özellikle, hem zenginleştirilmiş hem de zenginleştirilmemiş B hücre kültürleri için, ilk PBMC veya splenosit preparatlarındaki B hücrelerinin fraksiyonu çok önemlidir. Özellikle PBMC'ler için, deneyler için yüksek sayıda B hücresi elde etmek için periferik kanda yüksek oranda B hücresi bulunan bireyler için farklı makakların taranmasını öneririz, çünkü bu değer bireyler arasında önemli ölçüde farklılık gösterebilir27. PBMC'ler düzenli kanama veya lökoferez42 ile elde edilebilir.
Gen düzenleme protokolü, tipik olarak nakavtın %60-80'i ve nakavt B hücrelerinin %5-20'si arasında etkili gen düzenlemesine yol açar, ancak %90'a kadar BCR nakavt ve %40 BCR knock-in B hücrelerine ulaştık (Şekil 5 ve Şekil 6).
Rhesus makak B hücrelerinin verimli bir şekilde düzenlenmesi için ana parametreler, sgRNA'nın kesme verimliliği, elektroporasyon parametreleri, MOI ve rAAV6 preparatının kalitesidir. Aday sgRNA'ların kesme verimlilikleri, HDRT'nin optimum düzenlenmesine ve tasarımına izin vermek için ampirik olarak belirlenmelidir. Burada sunulan elektroporasyon parametreleri, düzenlenmiş B hücrelerinin en yüksek yüzdesi yerine maksimum toplam düzenlenmiş B hücresi sayısını elde etmek için verimliliği uygulanabilirlikle dengeler. Düzenlenmiş hücrelerin daha yüksek bir yüzdesi gerekiyorsa, daha fazla hücre ölümü gözlenebilse de, artan voltajlar (1.750 V'a kadar) veya değiştirilmiş darbe uzunlukları (10-30 ms) önerilir. Ayrıca, aynı bireyden PBMC'lerden gelen B hücrelerine kıyasla dalak B hücrelerinde biraz daha yüksek düzenleme verimlilikleri kaydettik (Şekil 5); Ancak, bunun altında yatan neden şu anda bilinmemektedir.
Elektroporasyondan sonra% 1 DMSO ilavesinin, diğer hücrelerdeki raporlara paralel olarak, hücre canlılığını etkilemeden rhesus makak B hücrelerinde gen düzenleme verimliliğini ~% 40 oranında önemli ölçüde artırdığını bulduk (Şekil 6A-C)43. Bununla birlikte,% 1 DMSO'da genişletilmiş kültürden kaçınılmalıdır ve hücre canlılığını etkileyebilir. İstenirse DMSO tamamen çıkarılabilir.
Hücrelerin rAAV6 ile birlikte birkaç saat elektroporasyondan sonra küçük bir hacimde kültürlenmesi, muhtemelen HDRT'nin rAAV6 tarafından daha iyi transdüksiyonu ve dolayısıyla Cas9'un aktif olduğu ilgili zamanda daha yüksek hücre içi HDRT konsantrasyonu nedeniyle daha yüksek düzenleme verimliliğine yol açar. Hücrelerin 8 saate kadar bu şekilde kültürlenmesinin hücre canlılığını etkilemediğini, ancak düzenleme verimliliklerinin 5 saatin ötesinde önemli ölçüde artmadığını bulduk (Şekil 6). Knock-in yerine yalnızca knock-out gerekiyorsa, bu adım atlanabilir.
Sonuç olarak, rhesus makak B hücrelerinin in vitro gen düzenlemesi ve istenen yapıların verimli bir şekilde knock-in edilmesi için gerekli olan rAAV6 HDRT üretimi için kapsamlı protokoller sunuyoruz. Bu protokoller, rAAV6 olarak paketlenmiş birçok yapının hızlı, uygun maliyetli bir şekilde test edilmesini sağlar ve B hücresi terapilerinin fizibilitesinin ve ölçeklenebilirliğinin daha alakalı bir insan dışı primat modelinde klinik öncesi testini sağlar.
Hiçbir rakip çıkar beyan edilmez.
RC1 antijenini sağladıkları için Harry B. Gristick ve Pamela Bjorkman'a ve eleştirel tartışmalar için tüm Nussenzweig ve Martin laboratuvarlarına teşekkür ederiz. Bu çalışma, Bill ve Melinda Gates Vakfı hibesi INV-002777 (M.C.N.'ye) ve Ulusal Alerji ve Bulaşıcı Hastalıklar Enstitüsü, Ulusal Sağlık Enstitüleri Intramural Araştırma Programı tarafından desteklenmiştir. (R.G. ve M.A.M). M.C.N. bir HHMI Araştırmacısıdır.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mL tube sterile, Dnase, Rnase and purogen free | Stellar Scientific | T17-125 | or similar |
10 mL serological pipette, polystyrene, sterile, nonpyrogenic, DNase-/RNase-free, and Human DNA-free | Corning | 4488 | or similar |
15 cm tissue culture dish | Falcon | 353025 | or similar |
15 mL polypropylene conical tybe | Falcon | 352097 | or similar |
25 mL serological pipette, polystyrene, sterile, nonpyrogenic, DNase-/RNase-free, and Human DNA-free | Corning | 4489 | or similar |
250 mL polypropylene conical tybe | Corning | 430776 | or similar |
293AAV cell line | Cell Biolabs | AAV-100 | |
2-B-mercapto-ethanol, 55mM (1000x) | Gibco | 21985-023 | |
48-well tissue culture plate | Corning | 3548 | or similar |
5 mL serological pipette, polystyrene, sterile, nonpyrogenic, DNase-/RNase-free, and Human DNA-free | Corning | 4487 | or similar |
5 mL syringes with Luer-Lok Tip | BD | 309646 | or similar |
50 mL polypropylene conical tybe | Falcon | 352070 | or similar |
50 mL serological pipette, polystyrene, sterile, nonpyrogenic, DNase-/RNase-free, and Human DNA-free | Corning | 4490 | or similar |
6-well tissue culture plate | Falcon | 353046 | or similar |
AAV-6 Packaging System (plasmids) | Cell Biolabs | VPK-406 | |
AAV6 Reference Materials (full capsids) | Charles River | RS-AAV6-FL | |
Accu-jet S Pipette Controller | Brand | 26350 | or similar pipette controller |
Antibiotic/Antimycotic 100x | Gibco | 15260-062 | |
anti-human CD14 AlexaFluor647 | Biolegend | 301812 | |
anti-human CD14 biotin | BioLegend | 301826 | |
anti-human CD16 AlexaFluor700 | BD Biosciences | 557920 | |
anti-human CD16 biotin | BioLegend | 302004 | |
anti-human CD20 PECy7 | Biolegend | 302312 | |
anti-human CD3 biotin | Thermo Fisher | APS0309 | |
anti-human CD3 PE | BD Biosciences | 552127 | |
anti-human CD33 biotin | Miltenyi | 130-113-347 | |
anti-human CD64 biotin | BioLegend | 305004 | |
anti-human CD66 biotin | Miltenyi | 130-100-143 | |
anti-human CD89 biotin | BioLegend | 354112 | |
anti-human CD8a biotin | BioLegend | 301004 | |
anti-human HLA-DR BV605 | Biolegend | 307640 | |
anti-human Ig light chain lambda APC | Biolegend | 316610 | |
anti-human IgM BV421 | Biolegend | 314516 | |
anti-Human Kappa Light Chain FITC | Fisher Scientific | A18854 | |
Autoclave | Steris | Amsco Lab 250 | or similar |
Cell culture CO2 incubator | Fisher Scientific | 51026331 | or similar |
Centrifugal Filter Unit (Amicon Ultra - 4, 100 kDa) | Millipore | UFC810024 | |
Centrifuge 5920 R | Eppendorf | EP022628188 | or any other, coolable swinging bucket centrifuge with inserts for 96-well plates, 15, 50 and 250 mL size tubes |
Chloroform | Fisher Scientific | C298SK-4 | |
Cpg ODN | Invivogen | tlrl-2395 | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | 34869-500ML | |
DMEM, High Glucose | Gibco | 11965092 | |
DNaseI (RNase-free) | New England Biolabs | M0303L | |
DPBS, no calcium, no magnesium | Gibco | 14190144 | |
Electroporation kit (Neon Transfection System 10 µL) | Fisher Scientific | MPK1096 | or other sizes or 100 uL transfection kit MPK 10096 |
Electroporation system (Neon Transfection System) | Fisher Scientific | MPK5000 | |
FCS | Hyclone | SH30910.03* | |
Ficoll-PM400 (Ficoll-Paque PLUS) | Cytiva | 17144002 | or similar |
Fume Hood | Fisher Scientific | FH3943810244 | or similar |
Glutamine 200 mM | Gibco | 25030-081 | |
Graduated Cylinder 1L | Corning | 3022-1L | or similar |
Hemocytometer | Sigma-Aldrich | Z375357-1EA | or similar |
HEPES 1M | Gibco | 15630-080 | |
HEPES 1M | Gibco | 15630-080 | |
Hot Plate Magnetic Stirrer | Fisher Scientific | SP88857200 | or similar |
Human BAFF | Peprotech | 310-13 | |
Human BD Fc Block | BD | 564220 | |
Human IL-10 | Peprotech | 200-10 | |
Human IL-2 | Peprotech | 200-02 | |
Hydrochloric acid | Fisher Scientific | A144S-500 | |
Hydrophilic Polyethersulfone Syringe Filters, (Supor membrane), Sterile - 0.2 µm, 25 mm | Pall | 4612 | |
Insulin-Transferin-Selenium, 100x | Gibco | 41400-045 | |
ITR primer forward: GGAACCCCTAGTGATGGAGTT | Integrated DNA Technologies | custom | |
ITR primer reverse: CGGCCTCAGTGAGCGA | Integrated DNA Technologies | custom | |
Laminar flow biosafety cabinet | The Baker Company | SG403A | or similar |
Large magnetic depletion (LD) Column | Miltenyi Biotec | 130-042-901 | |
Magentic seperator (MidiMACS separator and multistand) | Miltenyi Biotec | 130-090-329 | |
Magnetic stir bar | Fisher Scientific | 14-512-127 | or similar |
Magnetic streptavidin beads (Streptavidin MicroBeads) | Miltenyi Biotec | 130-048-101 | |
Maxiprep kit | Machery-Nagel | 740414.5 | or similar |
Media Bottles 2L with cap | Cole-Parmer | UX-34514-26 | or similar |
MegaCD40L | Enzo | ALX-522-110-C010 | |
MicroAmp Optical 384-well Reaction Plate | Fisher Scientific | 4309849 | |
MicroAmp Optical Adhesive Film | Fisher Scientific | 4311971 | |
Microcentrifuge 5424 R | Eppendorf | 5404000014 | or any other table top centrifuge for 1.5 mL tubes |
Microwave oven | Panasonic | NN-SD987SA | or similar |
Nikon TMS Inverted Phase Contrast Microscope | Nikon | TMS | or any other Inverted phase-contrast microscope for cell culture |
Non-essential amino acids, 100x | Gibco | 11140-050 | |
Nuclease-free Duplex buffer | Integrated DNA Technologies | 11-01-03-01 | |
Nuclease-free Water | Qiagen | 129115 | |
pH meter | Mettler Toledo | 30019028 | or similar |
Pipetman Classic Starter Kit, 4 Pipette Kit, P2, P20, P200, P1000 and tips | Gilson | F167380 | or similar set of pipettes and tips |
Pluronic F-68 10 % | Gibco | 24040-032 | |
Polyethylene Glycol 8000 | Fisher Scientific | BP233-1 | |
Polyethylenimine, Linear, MW 25000, Transfection Grade (PEI 25K | Polysciences | 23966-100 | |
Precision Balance | Mettler Toledo | ME4001TE | or similar |
Pre-Separation Filters (30 µm) | Miltenyi Biotec | 130-041-407 | |
Pyrex glass beaker 2 L | Cole-Parmer | UX-34502-13 | or similar |
Pyrex glass beaker 250 mL | Millipore Sigma | CLS1000250 | or similar |
qPCR Instrument | Fisher Scientific | 4485691 | or similar |
RC1 antigen randomly biotinylated | Bjorkman lab, CalTech | in house | |
RPMI-1640 | Gibco | 11875-093 | |
S.p. Cas9 Nuclease | Integrated DNA Technologies | 1081059 | |
Scientific 1203 Water Bath | VWR | 24118 | or any water bath set to 37 °C |
Sodium chloride | Sigma-Aldrich | S7653-5KG | |
Sodium hydroxide | Sigma-Aldrich | S8045-500G | |
Sodium Pyruvate 100 mM | Gibco | 11360-070 | |
Sterile Disposable Filter Units with PES Membranes | Thermo Scientific Nalgene | 567-0020 | |
Streptavidin-PE | BD Biosciences | 554061 | |
SYBR Green Master Mix | Fisher Scientific | A25742 | |
Tetracycline-enabled, self-silencing adenoviral vector RepCap6 | Oxgene | TESSA-RepCap6 | |
Trypan Blue Solution, 0.4% | Gibco | 15250061 | |
Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red | Gibco | 25300054 | |
Water Purification System | Millipore Sigma | ZEQ7000TR | or similar |
Zombie-NIR | Biolegend | 423106 |
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