Name: constitutive and inducible systems for genetic in vivo modification of mouse hepatocytes using hydrodynamic tail vein injection
Uploaded: 2018-02-02T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Constitutive and Inducible Systems for Genetic In Vivo Modification of Mouse Hepatocytes Using Hydrodynamic Tail Vein Injection at JoVE.com

Detta arbete stöds av Deutsche Krebshilfe, Tyskland (licensnummer 111289 till UE), den Lucile Packard Foundation för barns hälsa (Ernest och Amelia Gallo begåvat postdoktorala gemenskap - CTSA licensnummer UL1 RR025744 till UE). Vi tackar Dr Mark A. Kay för vektor konstruktioner och experimentella råd och Dr Julien Sage för möss och experimentell support.

Alla djurförsök utfördes enligt riktlinjerna för skötsel och användning av laboratoriedjur och godkändes av ansvariga myndigheter (Regierung von Oberbayern, München, Tyskland och Stanford institutionsvård djur och använda kommittén, Stanford, CA, USA). En lista över alla plasmider för kloning (steg 1 till 4) föreskrivs i kompletterande tabell S1.
1. kloning av en transgen för konstituerande genuttryck
<ol><li>Design primers för transgenens förstärkning13</...

Transfection av hepatocyter med hydrodynamiska svans ven injektion har blivit en etablerad metod sedan introduktionen mer än 15 år sedan6. Den injicerade volymen överstiger hjärtminutvolym och flöden från den sämre vena cava in sinusoider av levern7, leder till transfection på cirka 10-20%, i vissa fall upp till 40% av hepatocyter25,26. Prediktorer för en framgångsrik transfection är den injicerade volyme...

Kronisk leversjukdom presenterar en större hälsa bördan i världen1. Forskning på djur modeller är viktiga verktyg i studiet av leversjukdom och har bidragit till att besvara komplexa frågor i levern regenerering, nedsatt inflammation, samt steatos och levercancer2. Ett betydande antal av dessa djurmodeller är beroende av den genetiska modifieringen av leverceller. Därför är effektiva verktyg för att manipulera genuttryck i hepatocyter bra3. Etablerade metoder såsom uppfödning av genmanipulerade mus stammar eller generationen av virala vektorer för hepatocyte infektion är antingen tidskrävande, harbor säkerhetsfrågor eller ge dålig transgenens uttryck i hepatocyter i vivo 4 , 5. hydrodynamiska svans ven injektion (HTVI) är en alternativ metod för in-vivo transfection av hepatocyter vilket möjliggör enkel, snabb och kostnadseffektiv förhör av geners funktion i levern. För HTVI löses en vektor som transporterar önskat DNA-sekvensen i en volym av saltlösning som motsvarar 10% av kroppsvikt injiceras djuret. Lösningen injiceras sedan i svansen ven inom 5-10 s6. Överstigande hjärtminutvolym, rinner saltlösning från den sämre vena cava lever venerna, vilket leder till expansion av levern och hydrodynamiska transfection av hepatocyter7. För att uppnå stabil genomisk integration, har metoden kombinerats med transposon-baserade vektorer, såsom det sovande skönhet -transposon-systemet. Detta system förmedlar rekombination av målet vektorer med genomiska rekombination platser katalyseras av en sovande skönhet -transposase8,9. För modeller av leverfibros eller carcinogenes är det ofta önskvärt att overexpress eller tystnad gener vid vissa tidpunkter av sjukdom modell. För detta ändamål, verktyg för inducerbara genuttryck såsom Cre/LoxP-systemet eller tetracyklin-inducerbara gen uttryck systemet (Tet-på) kan vara begagnade10.
Här beskriver vi ett protokoll för i vivo transfection av murina hepatocyter med HTVI av en Törnrosa transposon-baserat system. Förutom ett protokoll för stabil, konstitutiva uttryck av en transgen under kontroll av en lever-specifika promotorn, beskriver vi en mer avancerade vector-systemet som kombinerar konstituerande tamoxifen-beroende Cre recombinase (CreER) uttryck med den inducerbara uttryck av en transgen eller mikroRNA-anpassad shRNA (miR-shRNA), kallas pTC TET-system11. I denna vector systemet klonas inducerbara transgener eller miR-shRNAs för tetracyklin-beroende uttryck i ryggraden vektorn med ett recombinational kloning system, som tillåter snabb och enkel generering av nya vektorer12. Denna video-baserade guide omfattar utarbetandet av lämpliga vektorer, injektion och behandling av möss att uppnå inducerbara transgenens/miR-shRNA uttryck, och slutligen beredning av levervävnad för analys. Den metod som beskrivs i detta protokoll var utformad så att kombinationen av varje Cre/loxP medierad mus system med uttrycket eller knock-down av någon gen av val, vilket gör det till ett allmänt tillämpliga system i forskning av leversjukdom.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>General Material</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GeneRuler 1 kb Plus DNA Ladder</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>#SM1331</td>
			<td>DNA ladder for electrophoresis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue-Tek O.C.T.</td>
			<td>Sakura</td>
			<td>4583</td>
			<td>embedding of cryo-sections</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biozym LE Agarose</td>
			<td>Biozym</td>
			<td>840004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethidium bromide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>E7637-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D(+)-Saccharose</td>
			<td>Carl Roth</td>
			<td>4621.1</td>
			<td>For sweetening of the doxycyline solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ampicillin Sodium Salt</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A0839,0010</td>
			<td>For selection of Amp-resistant clones</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LB Agar (Luria/Miller)</td>
			<td>Carl Roth</td>
			<td>X969.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LB Broth (Luria/Miller)</td>
			<td>Carl Roth</td>
			<td>X968.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>S.O.C. Medium</td>
			<td>Thermo Fischer</td>
			<td>15544034</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gentamicin sulfate</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A1492,0001</td>
			<td>For selection of Gentamicin-resistant clones</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Roti-Histofix 4 %</td>
			<td>Fa. Roth</td>
			<td>P087.6</td>
			<td>para-formaldehyde solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T4 DNA Ligase</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td>M0202S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GatewayTM LR ClonaseTM II Enzyme Mix</td>
			<td>invitrogen/ThermoFisher</td>
			<td>11791-020</td>
			<td>contains LR-clonase enzyme mix II and proteinase K</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DB3.1 Competent Cells</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>11782-018</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stbl3 Chemically Competent E. coli</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>C737303</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Restriction Enzymes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PacI</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td>R0547S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AscI</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td>R0558S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FseI</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td>R0588S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SacI</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td>R0156S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SpeI</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td>R0133S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KpnI</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td>R0142S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NotI</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td>R0189S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XhoI</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td>R0146S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BfuAI</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td>R0701S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kits</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>QIAquick Gel Extraction Kit</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>28704</td>
			<td>For DNA Extraction from gel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NucleoSpin Gel and PCR Clean Up</td>
			<td>Macherey &#38; Nagel</td>
			<td>740609.10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NucleoBond PC20</td>
			<td>Macherey &#38; Nagel</td>
			<td>740571</td>
			<td>Plasmid extraction (Mini prep)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NucleoBond PC500</td>
			<td>Macherey &#38; Nagel</td>
			<td>740574</td>
			<td>Plasmid extraction (Maxi prep)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phusion High-Fidelity DNA Polymerase</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>F530S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Materials for Mouse Experiments</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Injekt Syringe F 1 ml</td>
			<td>Braun</td>
			<td>9166017V</td>
			<td>For intraperitoneal injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Omnifix Luer 3 ml</td>
			<td>Braun</td>
			<td>4616025V</td>
			<td>For intravenous injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterican Cannula 24G</td>
			<td>Braun</td>
			<td>4657675</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterican Cannula 27G</td>
			<td>Braun</td>
			<td>4657705</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tamoxifen</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T5648-1G</td>
			<td>For CreER activation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corn oil</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C8267-500ML</td>
			<td>Carrier for tamoxifen injections</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Doxycycline hyclate</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A2951,0025</td>
			<td>Activation of tetracycline-dependent expression</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Injekt 10 ml Syringe</td>
			<td>Braun</td>
			<td>4606108V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filtropur S 0.2</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>831,826,001</td>
			<td>For filtration of doxycycline</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl 0,9%</td>
			<td>Braun</td>
			<td>3200905</td>
			<td>Carrier for intravenous injections</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon Conical Tube 50ml</td>
			<td>Corning Life Science</td>
			<td>352095</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared Lamp</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>For warming of mouse tail</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IVIS</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>124262</td>
			<td>In vivo imaging system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasmids for cloning of sleeping beauty-transposon vectors for HTVI.</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pTC</td>
			<td></td>
			<td>n/a</td>
			<td>Vector for constitutive gene expression, ref. 15</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pEN_TTmcs</td>
			<td></td>
			<td>Addgene #25755</td>
			<td>Entry vector for inducible gene expression, ref. 19</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pEN_TTGmiRc2</td>
			<td></td>
			<td>Addgene #25753</td>
			<td>Entry vector for inducible miR-shRNA expression with co-expression of GFP, ref. 19</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pEN_TTmiRc2</td>
			<td></td>
			<td>Addgene #25752</td>
			<td>Entry vector for inducible miR-shRNA expression without co-expression of GFP, ref. 19</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pTC ApoE-Tet</td>
			<td></td>
			<td>Addgene #85578</td>
			<td>Expression vector for inducible gene or miR-shRNA expression with ApoE.HCR.hAAT promotor, ref. 11</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pTC-CMV-Tet</td>
			<td></td>
			<td>Addgene #85577</td>
			<td>Expression vector for inducible gene or miR-shRNA expression with CMV promotor, ref. 11</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

constitutive and inducible systems for genetic in vivo modification of mouse hepatocytes using hydrodynamic tail vein injection

I forskningsmodeller av levercancer, förnyelse, inflammation och fibros är flexibla system för in-vivo genuttryck och ljuddämpning mycket användbar. Hydrodynamiska svans ven injektion av transposon-baserade konstruktioner är en effektiv metod för genmanipulation av hepatocyter som vuxna möss. Utöver konstituerande transgenens uttryck, kan detta system användas för mer avancerade applikationer, såsom shRNA-medierad gen knock-down, implikationen av CRISPR/Cas9 systemet inducerar genmutationer eller inducerbara system. Kombinationen av konstituerande CreER uttryck tillsammans med inducerbara uttryck av en transgen eller miR-shRNA val presenteras här, som ett exempel på denna teknik. Vi täcker det multi-steg förfarande start från beredning av Törnrosa-transposon konstruerar, till injektion och behandling av möss, och utarbetandet av levervävnad för analys av immunfärgning. Systemet presenteras är en tillförlitlig och effektiv metod att uppnå komplexa genetiska manipulationer i hepatocyter. Det är särskilt användbart i kombination med Cre/loxP-baserade mus stammar och kan tillämpas på en mängd olika modeller i forskningen av leversjukdom.

Transfection effekt hydrodynamic svans ven injektion: Procentandelen av murina hepatocyter som är transfekterade hydrodynamiskt av en enda injektion varierar och beror på flera parametrar såsom injektionsvolym, injektion tid, mängden injicerad DNA, och storleken på den injicerade konstruera6, 22,23. Dessutom är transfection effektiviteten generellt lägre i större djur, d...

Watch this Scientific Journal Video about Constitutive and Inducible Systems for Genetic In Vivo Modification of Mouse Hepatocytes Using Hydrodynamic Tail Vein Injection at JoVE.com

Constitutive and Inducible Systems for Genetic In Vivo Modification of Mouse Hepatocytes Using Hydrodynamic Tail Vein Injection

Konstituerande och inducerbara system för genetiska In Vivo modifiering av mus hepatocyter använder hydrodynamiska svans ven injektion

Hydrodynamiska svans ven injektion av transposon-baserad integration vektorer möjliggör stabil transfection av murina hepatocyter invivo. Här presenterar vi ett praktiskt protokoll för transfection system som möjliggör långsiktiga konstitutiva uttryck för en enda transgenens eller kombinerade konstituerande och doxycyklin-inducerbara uttryck för en transgen eller miR-shRNA i levern.

In research models of liver cancer, regeneration, inflammation, and fibrosis, flexible systems for in vivo gene expression and silencing are highly ...

Research

JoVE Journal

Genetics

Constitutive and Inducible Systems for Genetic In Vivo Modification of Mouse Hepatocytes Using Hydrodynamic Tail Vein Injection

Genetic Manipulation of the Plant Pathogen Ustilago maydis to Study Fungal Biology and Plant Microbe Interactions

Genetic Manipulation of the Plant Pathogen Ustilago maydis to Study Fungal Biology and Plant Microbe Interactions

Genmanipulation av växtpatogen<em&gt; Ustilago maydis</em&gt; Att studera Svamp biologi och växt mikrobinteraktioner

Gene deletion plays an important role in the analysis of gene function. One of the most efficient methods to disrupt genes in a targeted manner is the ...

CRISPR/Cas9-mediated Targeted Integration In Vivo Using a Homology-mediated End Joining-based Strategy

CRISPR/Cas9-mediated Targeted Integration In Vivo Using a Homology-mediated End Joining-based Strategy

CRISPR/Cas9-medierad riktade Integration In Vivo som använder en homologi-medierad slutet att gå-baserad strategi

As a promising genome editing platform, the CRISPR/Cas9 system has great potential for efficient genetic manipulation, especially for targeted integration ...

Isolation, Characterization and MicroRNA-based Genetic Modification of Human Dental Follicle Stem Cells

Isolering, karakterisering och mikroRNA-baserad genetisk modifiering av mänskliga dentala follikeln stamceller

To date, several stem cell types at different developmental stages are in the focus for the treatment of degenerative diseases. Yet, certain aspects, such ...

Inducible and Reversible Dominant-negative (DN) Protein Inhibition

Inducible and Reversible Dominant-negative DN Protein Inhibition

Inducerbara och reversibel Dominant-negativ (DN) Protein hämning

Dominant-negative (DN) protein inhibition is a powerful method to manipulate protein function and offers several advantages over other genome-based ...

Characterizing Histone Post-translational Modification Alterations in Yeast Neurodegenerative Proteinopathy Models

Karaktärisera Histon posttranslationella modifieringen förändringar i jäst neurodegenerativa Proteinopathy modeller

Neurodegenerative diseases, such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and Parkinson&#39;s disease (PD), cause the loss of hundreds of thousands of lives ...

Inducible, Cell Type-Specific Expression in Arabidopsis thaliana Through LhGR-Mediated Trans-Activation

Inducible, Cell Type-Specific Expression in Arabidopsis thaliana Through LhGR-Mediated Trans-Activation

Inducerade, Cell typspecifika uttryck i Arabidopsis thaliana genom LhGR-medierad Trans-aktivering

Inducible, tissue-specific expression is an important and powerful tool to study the spatio-temporal dynamics of genetic perturbation. Combining the ...

In Vivo Functional Study of Disease-associated Rare Human Variants Using Drosophila

In Vivo Functional Study of Disease-associated Rare Human Variants Using Drosophila

In vivo funktionell studie av sjukdomsassocierade sällsynta humana varianter med hjälp av Drosophila

Advances in sequencing technology have made whole-genome and whole-exome datasets more accessible for both clinical diagnosis and cutting-edge human ...

In Vivo Forward Genetic Screen to Identify Novel Neuroprotective Genes in Drosophila melanogaster

In Vivo Forward Genetic Screen to Identify Novel Neuroprotective Genes in Drosophila melanogaster

In vivo framåt genetisk skärm för att identifiera nya neuroprotektiva gener i Drosophila melanogaster

There is much to understand about the onset and progression of neurodegenerative diseases, including the underlying genes responsible. Forward genetic ...

Pooled CRISPR-Based Genetic Screens in Mammalian Cells

Poolade CRISPR-baserade genetiska skärmar i däggdjursceller

Genome editing using the CRISPR-Cas system has vastly advanced the ability to precisely edit the genomes of various organisms. In the context of mammalian ...

Tomato Root Transformation Followed by Inoculation with Ralstonia Solanacearum for Straightforward Genetic Analysis of Bacterial Wilt Disease

Tomato Root Transformation Followed by Inoculation with Ralstonia Solanacearum for Straightforward Genetic Analysis of Bacterial Wilt Disease

Tomat rotomvandling följt av inokulering med Ralstonia Solanacearum för enkel genetisk analys av bakteriell vissna sjukdom

Ralstonia solanacearum is a devastating soil borne vascular pathogen that can infect a large range of plant species, causing an important threat to ...