Name: lentiviral crispr/cas9-mediated genome editing for the study of hematopoietic cells in disease models
Uploaded: 2019-10-03T13:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Lentiviral CRISPR/Cas9-Mediated Genome Editing for the Study of Hematopoietic Cells in Disease Models at JoVE.com

S. S. a été soutenu par une bourse postdoctorale de l'American Heart Association 17POST33670076. K. W. a reçu l'appui des NIH pour les subventions R01 HL138014, R01 HL141256 et R01 HL139819.

Toutes les procédures impliquant des sujets animaux ont été approuvées par le Comité institutionnel de soins et d'utilisation des animaux (IACUC) de l'Université de Virginie.
1. Génération et purification des particules de lentivirus
REMARQUE : Les particules de lentivirus contenant l'ARN guide optimisé peuvent être produites par les protocoles détaillés fournis par Addgene : 'lt;https://media.addgene.org/cms/files/Zhang'lab-LentiCRISPR'library.protocol.pd...

<ol>
	<li>Sasaki, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defective+immune+responses+in+mice+lacking+LUBAC-mediated+linear+ubiquitination+in+B+cells.">Defective immune responses in mice lacking LUBAC-mediated linear ubiquitination in B cells.</a> EMBO Journal. 32, 2463-2476 (2013).</li><li>Ogilvy, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcriptional+regulation+of+vav,+a+gene+expressed+throughout+the+hematopoietic+compartment.">Transcriptional regulation of vav, a gene expressed throughout the hematopoietic compartment.</a> Blood. 91, 419-430 (1998).</li><li>Meyer, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNMT3A+Haploinsufficiency+Transforms+FLT3ITD+Myeloproliferative+Disease+into+a+Rapid,+Spontaneous,+and+Fully+Penetrant+Acute+Myeloid+Leukemia.">DNMT3A Haploinsufficiency Transforms FLT3ITD Myeloproliferative Disease into a Rapid, Spontaneous, and Fully Penetrant Acute Myeloid Leukemia.</a> Cancer Discovery. 6, 501-515 (2016).</li><li>Kuhn, R., Schwenk, F., Aguet, M., Rajewsky, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inducible+gene+targeting+in+mice.">Inducible gene targeting in mice.</a> Science. 269, 1427-1429 (1995).</li><li>Cole, C. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PML-RARA+requires+DNA+methyltransferase+3A+to+initiate+acute+promyelocytic+leukemia.">PML-RARA requires DNA methyltransferase 3A to initiate acute promyelocytic leukemia.</a> Journal of Clinical Investigation. 126, 85-98 (2016).</li><li>Yang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-step+generation+of+mice+carrying+reporter+and+conditional+alleles+by+CRISPR/Cas-mediated+genome+engineering.">One-step generation of mice carrying reporter and conditional alleles by CRISPR/Cas-mediated genome engineering.</a> Cell. 154, 1370-1379 (2013).</li><li>Wang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-step+generation+of+mice+carrying+mutations+in+multiple+genes+by+CRISPR/Cas-mediated+genome+engineering.">One-step generation of mice carrying mutations in multiple genes by CRISPR/Cas-mediated genome engineering.</a> Cell. 153, 910-918 (2013).</li><li>Quadros, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Easi-CRISPR:+a+robust+method+for+one-step+generation+of+mice+carrying+conditional+and+insertion+alleles+using+long+ssDNA+donors+and+CRISPR+ribonucleoproteins.">Easi-CRISPR: a robust method for one-step generation of mice carrying conditional and insertion alleles using long ssDNA donors and CRISPR ribonucleoproteins.</a> Genome Biology. 18, 92 (2017).</li><li>Miura, H., Quadros, R. M., Gurumurthy, C. B., Ohtsuka, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Easi-CRISPR+for+creating+knock-in+and+conditional+knock-out+mouse+models+using+long+ssDNA+donors.">Easi-CRISPR for creating knock-in and conditional knock-out mouse models using long ssDNA donors.</a> Nature Protocols. 13, 195-215 (2018).</li><li>Sano, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CRISPR-Mediated+Gene+Editing+to+Assess+the+Roles+of+Tet2+and+Dnmt3a+in+Clonal+Hematopoiesis+and+Cardiovascular+Disease.">CRISPR-Mediated Gene Editing to Assess the Roles of Tet2 and Dnmt3a in Clonal Hematopoiesis and Cardiovascular Disease.</a> Circulation Research. 123, 335-341 (2018).</li><li>Cante-Barrett, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lentiviral+gene+transfer+into+human+and+murine+hematopoietic+stem+cells:+size+matters.">Lentiviral gene transfer into human and murine hematopoietic stem cells: size matters.</a> BMC Research Notes. 9 (312), (2016).</li><li>Chu, V. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+CRISPR-mediated+mutagenesis+in+primary+immune+cells+using+CrispRGold+and+a+C57BL/6+Cas9+transgenic+mouse+line.">Efficient CRISPR-mediated mutagenesis in primary immune cells using CrispRGold and a C57BL/6 Cas9 transgenic mouse line.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113, 12514-12519 (2016).</li><li>Fuster, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clonal+hematopoiesis+associated+with+TET2+deficiency+accelerates+atherosclerosis+development+in+mice.">Clonal hematopoiesis associated with TET2 deficiency accelerates atherosclerosis development in mice.</a> Science. 355, 842-847 (2017).</li><li>Sano, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tet2-Mediated+Clonal+Hematopoiesis+Accelerates+Heart+Failure+Through+a+Mechanism+Involving+the+IL-1beta/NLRP3+Inflammasome.">Tet2-Mediated Clonal Hematopoiesis Accelerates Heart Failure Through a Mechanism Involving the IL-1beta/NLRP3 Inflammasome.</a> Journal of the American College of Cardiology. 71, 875-886 (2018).</li><li>Sano, S., Wang, Y., Walsh, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clonal+Hematopoiesis+and+Its+Impact+on+Cardiovascular+Disease.">Clonal Hematopoiesis and Its Impact on Cardiovascular Disease.</a> Circulatory Journal. 71, 875-886 (2018).</li><li>Heckl, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+mouse+models+of+myeloid+malignancy+with+combinatorial+genetic+lesions+using+CRISPR-Cas9+genome+editing.">Generation of mouse models of myeloid malignancy with combinatorial genetic lesions using CRISPR-Cas9 genome editing.</a> Nature Biotechnology. 32, 941-946 (2014).</li><li>Jiang, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+optimized+method+for+high-titer+lentivirus+preparations+without+ultracentrifugation.">An optimized method for high-titer lentivirus preparations without ultracentrifugation.</a> Scientific Reports. 5, 13875 (2015).</li><li>Cribbs, A. P., Kennedy, A., Gregory, B., Brennan, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simplified+production+and+concentration+of+lentiviral+vectors+to+achieve+high+transduction+in+primary+human+T+cells.">Simplified production and concentration of lentiviral vectors to achieve high transduction in primary human T cells.</a> BMC Biotechnology. 13, 98 (2013).</li><li>Brinkman, E. K., Chen, T., Amendola, M., van Steensel, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Easy+quantitative+assessment+of+genome+editing+by+sequence+trace+decomposition.">Easy quantitative assessment of genome editing by sequence trace decomposition.</a> Nucleic Acids Research. 42, e168 (2014).</li><li>Sentmanat, M. F., Peters, S. T., Florian, C. P., Connelly, J. P., Pruett-Miller, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Survey+of+Validation+Strategies+for+CRISPR-Cas9+Editing.">A Survey of Validation Strategies for CRISPR-Cas9 Editing.</a> Scientific Reports. 8, 888 (2018).</li><li>Akcakaya, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+CRISPR+editing+with+no+detectable+genome-wide+off-target+mutations.">In vivo CRISPR editing with no detectable genome-wide off-target mutations.</a> Nature. 561, 416-419 (2018).</li><li>Bae, S., Park, J., Kim, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cas-OFFinder:+a+fast+and+versatile+algorithm+that+searches+for+potential+off-target+sites+of+Cas9+RNA-guided+endonucleases.">Cas-OFFinder: a fast and versatile algorithm that searches for potential off-target sites of Cas9 RNA-guided endonucleases.</a> Bioinformatics. 30, 1473-1475 (2014).</li><li>Kosicki, M., Tomberg, K., Bradley, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repair+of+double-strand+breaks+induced+by+CRISPR-Cas9+leads+to+large+deletions+and+complex+rearrangements.">Repair of double-strand breaks induced by CRISPR-Cas9 leads to large deletions and complex rearrangements.</a> Nature Biotechnology. 36, 765-771 (2018).</li><li>El-Brolosy, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+compensation+triggered+by+mutant+mRNA+degradation.">Genetic compensation triggered by mutant mRNA degradation.</a> Nature. 568, 193-197 (2019).</li><li>Ma, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PTC-bearing+mRNA+elicits+a+genetic+compensation+response+via+Upf3a+and+COMPASS+components.">PTC-bearing mRNA elicits a genetic compensation response via Upf3a and COMPASS components.</a> Nature. 568, 259-263 (2019).</li><li>Gilbert, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CRISPR-mediated+modular+RNA-guided+regulation+of+transcription+in+eukaryotes.">CRISPR-mediated modular RNA-guided regulation of transcription in eukaryotes.</a> Cell. 154, 442-451 (2013).</li><li>Qi, L. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repurposing+CRISPR+as+an+RNA-guided+platform+for+sequence-specific+control+of+gene+expression.">Repurposing CRISPR as an RNA-guided platform for sequence-specific control of gene expression.</a> Cell. 152, 1173-1183 (2013).</li><li>Zhou, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+simultaneous+transcriptional+activation+of+multiple+genes+in+the+brain+using+CRISPR-dCas9-activator+transgenic+mice.">In vivo simultaneous transcriptional activation of multiple genes in the brain using CRISPR-dCas9-activator transgenic mice.</a> Nature Neuroscience. 21, 440-446 (2018).</li><li>Fuster, J. J., Walsh, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Somatic+Mutations+and+Clonal+Hematopoiesis:+Unexpected+Potential+New+Drivers+of+Age-Related+Cardiovascular+Disease.">Somatic Mutations and Clonal Hematopoiesis: Unexpected Potential New Drivers of Age-Related Cardiovascular Disease.</a> Circulatory Research. 122, 523-532 (2018).</li><li>Kahn, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PPM1D+truncating+mutations+confer+resistance+to+chemotherapy+and+sensitivity+to+PPM1D+inhibition+in+hematopoietic+cells.">PPM1D truncating mutations confer resistance to chemotherapy and sensitivity to PPM1D inhibition in hematopoietic cells.</a> Blood. , (2018).</li></ol>

L'avantage de ce protocole est la création de modèles animaux abritant des mutations spécifiques dans les cellules hématopoïétiques d'une manière rapide et très rentable par rapport aux approches transgéniques classiques de souris. Il a été constaté que cette méthodologie permet la génération de souris avec des cellules hématopoïétiques gènes-manipulations dans un délai de 1 mois. Il y a plusieurs étapes critiques dans ce protocole qui nécessitent un examen plus approfondi.
<p class="jove_conten...

Beaucoup d'études en hématologie et immunologie s'appuient sur la disponibilité de souris génétiquement modifiées, y compris les souris transgéniques/knock-out conventionnelles et conditionnelles qui utilisent des pilotes de Cre hématopoïétiques spécifiques au système tels que Mx1-Cre, Vav-Cre, et d'autres 1,2,3,4,5. Ces stratégies exigent l'établissement de nouvelles souches de souris, qui peuvent prendre beaucoup de temps et être financièrement lourdes. Alors que les progrès révolutionnaires dans la technologie d'édition du génome ont permis la génération de nouvelles souches de souris en aussi peu que 3-4 mois avec l'expertise technique appropriée6,7,8,9 , beaucoup plus de temps est nécessaire pour amplifier la colonie de souris avant que les expériences soient poursuivies. De plus, ces procédures sont coûteuses. Par exemple, Jackson Laboratory énumère le prix actuel des services de génération de souris knock-out à 16 845 $ par souche (en décembre 2018). Ainsi, les méthodes qui sont plus économiques et efficaces que les approches transgéniques murine sinais classiques sont plus avantageuses.
La technologie des protéines 9 (CRISPR/Cas9) associées à des répétitions palindromic courtes et interspatiales a conduit au développement de nouveaux outils pour une édition rapide et efficace du génome à base d'ARN et spécifique à la séquence. Découvert à l'origine comme mécanisme immunitaire adaptatif bactérien pour détruire l'ADN pathogène envahissant, le système CRISPR/Cas9 a été utilisé comme un outil pour augmenter l'efficacité de l'édition du génome dans les cellules eucaryotes et les modèles animaux. Un certain nombre d'approches ont été utilisées pour transmettre des machines CRISPR/Cas9 dans les cellules souches hématopoïétiques (c.-à-d. électropoction, nucléofection, lipofection, livraison virale, et d'autres).
Ici, un système de lentivirus est employé pour transduire des cellules en raison de sa capacité à infecter effectivement Cas9-exprimant les cellules souches hématopoïétiques murines et emballent ensemble la construction d'expression d'ARN de guide, les promoteurs, les séquences réglementaires, et les gènes qui codent protéines fluorescentes de journaliste (c.-à-d., GFP, DP). En utilisant cette méthode, l'édition de gènes ex vivo des cellules souches hématopoïétiques de souris a été réalisée, suivie d'une reconstitution réussie de la moelle osseuse chez des souris mortellement irradiées10. Le vecteur de lentivirus utilisé pour cette étude exprime les gènes de journaliste Cas9 et GFP du promoteur commun de noyau EF1a avec un site d'entrée ribosomal interne en amont du gène de journaliste. La séquence d'ARN guide est exprimée à partir d'un promoteur U6 séparé. Ce système est ensuite utilisé pour créer des mutations d'insertion et de suppression dans les gènes de pilote d'hématopoiesis clonal candidat Tet2 et Dnmt3a10. Cependant, l'efficacité de la transduction par cette méthode est relativement faible (-5%-10%) en raison de la grande taille de l'insert vectoriel (13 Kbp) qui limite l'efficacité de la transduction et réduit le taquet de virus pendant la production.
Dans d'autres études, il a été démontré que la taille plus importante de l'ARN viral affecte négativement à la fois la production de virus et l'efficacité de la transduction. Par exemple, une augmentation de 1 kb de la taille de l'insert est signalée pour diminuer la production de virus de 50%, et l'efficacité de la transduction diminuera à plus de 50% dans les cellules souches hématopoïétiques de souris11. Ainsi, il est avantageux de réduire la taille de l'insert viral autant que possible pour améliorer l'efficacité du système.
Cette lacune peut être surmontée en employant des souris transgéniques Cas9, dans lesquelles la protéine Cas9 s'exprime d'une manière constitutive ou inductible12. Les souris constitutives CRISPR/Cas9 se heurtent à l'endodocléase Cas9 et à l'EGFP du promoteur du CAG au locus Rosa26 d'une manière omniprésente. Ainsi, une construction avec sgRNA sous le contrôle du promoteur U6 et du gène journaliste de La DP sous le contrôle du promoteur DE base EF1a peut être livrée à l'aide du vecteur de lentivirus pour réaliser l'édition du génome. Avec ce système, les gènes des cellules souches hématopoïétiques ont été modifiés avec succès, montrant une efficacité de transduction de 90%. Ainsi, ce protocole fournit une méthode rapide et efficace pour créer des souris dans lesquelles des mutations génétiques ciblées sont introduites dans le système hématopoïétique. Alors que notre laboratoire utilise principalement ce type de technologie pour étudier le rôle de l'hématopoiesis clonal dans les processus de maladies cardiovasculaires13,14,15, il est également applicable aux études de l'hématologie malignité16. En outre, ce protocole peut être étendu à l'analyse de la façon dont les mutations de l'ADN dans HSPC impact d'autres maladies ou des processus de développement dans le système hématopoïétique.
Pour établir un système vectoriel de lentivirus robuste, des stocks viraux élevés de titer et des conditions optimisées pour la transduction et la transplantation des cellules hématopoïétiques sont exigés. Dans le protocole, des instructions sont fournies sur la préparation d'un stock viral de haute titer dans la section 1, l'optimisation des conditions de culture des cellules souches hématopoïétiques murines dans la section 2, les méthodes de transplantation de moelle osseuse dans la section 3, et l'évaluation l'engraftment dans la section 4.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:936px;" width="935">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:515px;">1/2 cc LO-DOSE INSULIN SYRINGE</td>
			<td style="width:159px;">EXELINT</td>
			<td style="width:113px;">26028</td>
			<td style="width:150px;">general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">293T cells</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>CRL-3216--</td>
			<td>Cell line</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">APC-anti-mouse Ly6C (Clone AL-21)</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>560599</td>
			<td>Antibodies</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">APC-Cy7-anti-mouse CD45R (RA3-6B2)</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>552094</td>
			<td>Antibodies</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BD Luer-Lok disposable syringes, 10 ml</td>
			<td>BD</td>
			<td>309604</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BD Microtainer blood collection tubes, K2EDTA added</td>
			<td>BD Bioscience</td>
			<td>365974</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BD Precisionglide needle, 18 G</td>
			<td>BD</td>
			<td>305195</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BD Precisionglide needle, 22 G&#160;</td>
			<td>BD</td>
			<td>305155</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:515px;">BV510-anti-mouse CD8a (Clone 53-6.7)</td>
			<td style="width:159px;">Biolegend</td>
			<td style="width:113px;">100752</td>
			<td>Antibodies</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BV711-anti-mouse CD3e (Clone 145-2C11)</td>
			<td>Biolegend</td>
			<td>100349</td>
			<td>Antibodies</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Collagen from calf skin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>9007-34-5</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Corning Costar Ultra-Low Attachment Multiple Well Plate, 6 well&#160;</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>CLS3471</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:515px;">CRISPR/Cas9 knock-in mice</td>
			<td style="width:159px;">The Jackson Laboratory</td>
			<td style="width:113px;">028555</td>
			<td>mouse</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">DietGel 76A</td>
			<td>Clear H2O</td>
			<td>70-01-5022</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dulbecco&#8217;s Modified Eagle&#8217;s Medium (DMEM) - high glucose</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D6429</td>
			<td>Medium</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">eBioscience 1X RBC Lysis Buffer</td>
			<td>Thermo fisher Scientific</td>
			<td>00-4333-57</td>
			<td>Solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Falcon 100 mm TC-Treated Cell Culture Dish</td>
			<td>Life Sciences</td>
			<td>353003</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Falcon 5 mL round bottom polystyrene test tube</td>
			<td>Life Sciences</td>
			<td>352054</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Falcon 50 mL Conical Centrifuge Tubes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>352098</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Falcon 6 Well Clear Flat Bottom TC-Treated Multiwell Cell Culture Plate&#160;</td>
			<td>Life Science</td>
			<td>353046</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fisherbrand microhematocrit capillary tubes</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>22-362566</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fisherbrand sterile cell strainers, 70 &#956;m</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>22363548</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:515px;">FITC-anti-mouse CD4 (Clone RM4-5)</td>
			<td style="width:159px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:113px;">11-0042-85</td>
			<td>Antibodies</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fixation Buffer</td>
			<td>BD Bioscience</td>
			<td>554655</td>
			<td>Solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Guide-it Compete sgRNA Screening Systems</td>
			<td style="width:159px;">Clontech</td>
			<td style="width:113px;">632636</td>
			<td>Kit</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Isothesia (Isoflurane) solution</td>
			<td>Henry Schein</td>
			<td>29404</td>
			<td>Solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Lenti-X qRT-PCR Titration Kit&#160;</td>
			<td>Takara</td>
			<td>631235</td>
			<td>Kit</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Lineage Cell Depletion Kit, mouse</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-090-858</td>
			<td>Kit</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Millex-HV Syringe Filter Unit, 0.45 mm</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>SLHV004SL</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PBS pH7.4 (1X)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10010023</td>
			<td>Solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PE-Cy7-anti-mouse CD115 (Clone AFS98)</td>
			<td>eBioscience</td>
			<td>25-1152-82</td>
			<td>Antibodies</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PEI MAX</td>
			<td>Polysciences</td>
			<td>24765-1</td>
			<td>Solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Penicillin-Streptomycin Mixture</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>17-602F</td>
			<td>Solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PerCP-Cy5.5-anti-mouse Ly6G (Clone 1A8)</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>560602</td>
			<td>Antibodies</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">pLKO5.sgRNA.EFS.tRFP&#160;</td>
			<td>Addgene</td>
			<td>57823</td>
			<td>Plasmid</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">pMG2D</td>
			<td>Addgene</td>
			<td>12259</td>
			<td>Plasmid</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Polybrene Infection/Transfection Reagent</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>TR-1003-G</td>
			<td>Solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Polypropylene Centrifuge Tubes</td>
			<td>BECKMAN COULTER</td>
			<td>326823</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">psPAX2&#160;</td>
			<td>Addgene</td>
			<td>12260</td>
			<td>Plasmid</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">RadDisk &#8211; Rodent Irradiator Disk</td>
			<td>Braintree Scientific</td>
			<td>IRD-P M</td>
			<td>general supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Recombinant Murine SCF</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>250-03</td>
			<td>Solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Recombinant Murine TPO&#160;</td>
			<td>Peprotech&#160;</td>
			<td>315-14</td>
			<td>Solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">StemSpan SFEM</td>
			<td>STEMCELL Technologies</td>
			<td>09600</td>
			<td>Solution</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">TOPO TA cloning kit for sequencing with One Shot TOP10 Chemically Competent E.coli</td>
			<td style="width:159px;">Thermo fisher Scientific</td>
			<td>K457501</td>
			<td>Kit</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Zombie Aqua Fixable Viability Kit</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>423102</td>
			<td>Solution&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

lentiviral crispr/cas9-mediated genome editing for the study of hematopoietic cells in disease models

La manipulation des gènes dans les cellules souches hématopoïétiques à l'aide d'approches transgenèses conventionnelles peut prendre beaucoup de temps, être coûteuse et difficile. Bénéficiant des progrès de la technologie d'édition du génome et des systèmes d'administration de transgènes médiés par lentivirus, une méthode efficace et économique est décrite ici qui établit des souris dans lesquelles les gènes sont manipulés spécifiquement dans les cellules souches hématopoïétiques. Les lentivirus sont utilisés pour transduire les cellules de moelle osseuse cas9-exprimant esfilées par lignée avec un ARN guide (gRNA) ciblant des gènes spécifiques et un gène de reporter de fluorescence rouge (RP), puis ces cellules sont transplantées dans des souris C57BL/6 mortellement irradiées. Les souris transplantées avec le lentivirus exprimant le gRNA non-ciblage sont employées comme contrôles. L'engraftment des cellules souches hématopoïétiques transducées sont évalués par l'analyse cytométrique de flux des leucocytes RFP-positifs du sang périphérique. En utilisant cette méthode, la transduction de 90 % des cellules myéloïdes et 70 % des cellules lymphoïdes à 4 semaines après la transplantation peuvent être réalisées. L'ADN génomique est isolé des cellules sanguines RFP-positives, et des parties de l'ADN du site ciblé sont amplifiées par PCR pour valider l'édition du génome. Ce protocole fournit une évaluation à haut débit des gènes hématopoiesis-régulateurs et peut être étendu à une série de modèles de maladie de souris avec la participation hématopoietic de cellules.

En utilisant le protocole décrit ci-dessus, environ 0.8-1.0 x 108 cellules de moelle par souris ont été obtenues. Le nombre de cellules négatives à la lignée que nous obtenons est d'environ 3 x 106 cellules par souris. Typiquement, le rendement des cellules de lignée de moelle est 4%-5% de celui des cellules nucléaires totales de moelle.
Le chimérime des cellules transductrices (RFP-positif) est é...

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Lentiviral CRISPR/Cas9-Mediated Genome Editing for the Study of Hematopoietic Cells in Disease Models

Les protocoles décrits pour l'édition génomique très efficace des cellules hématopoïétiques et progénitrices hématopoïétiques (HSPC) par le système CRISPR/Cas9 pour développer rapidement des systèmes de modèle de souris avec des modifications génétiques hématopoïétiques spécifiques au système.

Modification du génome de Lentiviral CRISPR/Cas9-Mediated pour l'étude des cellules hématopoïétiques dans les modèles de maladie

Manipulating genes in hematopoietic stem cells using conventional transgenesis approaches can be time-consuming, expensive, and challenging. Benefiting ...

Nous avons développé une méthode efficace et économique pour établir des souris avec la manipulation des gènes spécifiquement dans les cellules souches hématopoïétiques, en utilisant la technologie d’édition du génome et les systèmes de livraison transgéniques à base de lentivirus. L’avantage de ce protocole est que nous pouvons créer des modèles animaux hébergeant des mutations spécifiques dans les cellules hématopoïétiques d’une manière rapide et rentable par rapport aux approches transgéniques conventionnelles de souris. Ying Wang, chercheur de mon laboratoire, démontrera la procédure.Pour générer des particules de lentivirus, commencez par coder une plaque de six puits avec une solution de collagène et l’incuber à 37 degrés Celsius et 5 % de dioxyde de carbone pendant 30 minutes. Ensuite, les graines 293T cellules sur la plaque et l’incuber pendant encore deux heures. Pendant ce temps, préparer le mélange de trois plasmides transfection en combinant 0,9 microgramme de vecteur de lentivirus, 0,6 microgrammes de psPAX2 et 0,3 microgrammes de pMD2.G et déionisé à 10 microlitres par puits. Ajouter ensuite 50 microlitres de 1X PBS et cinq microlitres de PEI MAX dilué au mélange de plasmides, et incuber le mélange à température ambiante pendant 15 minutes. Après l’incubation, ajouter un millilitre de DMEM.Aspirer le média à partir de la plaque de six puits et ajouter un millilitre de mélange de plasmides à chaque puits. Incuber la plaque pendant encore trois heures. Remplacez les supports par du DMEM frais et incubez pendant 24 heures.Ajouter un millilitre de DMEM frais et incuber 24 heures de plus. Après une incubation totale de 48 heures, transférer le supernatant dans un tube de 50 millilitres et le centrifuger à 3000 fois G pendant 15 minutes pour enlever les cellules flottantes. Filtrer le supernatant à l’aide d’un filtre de 0,45 micromètre et l’ultra-centrifugeuse pendant trois heures.Aspirez soigneusement le surnatant, en laissant derrière lui la pastille blanche. Suspendre à nouveau la pastille avec 100 microlitres de milieu d’expansion hématopoïétique sans sérum sans aération. Gardez un aliquot de 10 microlitres pour mesurer le litre viral et conserver le reste de la suspension à moins 80 Degrés Celsius jusqu’à ce qu’il soit prêt à l’emploi.Après avoir isolé les os, placez-les dans un tube conique de 50 millilitres avec RPMI et placez le tube sur la glace. Dans une armoire de biosécurité, transférer les os dans un plat stérile de culture de 100 millimètres. Saisissez ensuite un os avec des forceps contondants, et utilisez des ciseaux de dissection pour couper soigneusement les deux épiphyses.Remplissez une seringue de 10 millilitres d’IRM glacée et utilisez une aiguille de calibre 22 pour rincer la moelle osseuse de l’arbre dans un nouveau plat de culture de 100 millimètres. Après que toute la moelle osseuse a été recueillie, faire une suspension à cellule unique en passant la moelle osseuse à travers une seringue de 10 millilitres avec une aiguille de calibre 18. Filtrer la suspension cellulaire à travers une passoire cellulaire de 70 micromètres dans un tube conique de 50 millilitres.Puis centrifuger le tube selon les instructions manuscrites et aspirer le surnatant. Suspendez à nouveau les granulés cellulaires dans un volume approprié de tampon de séparation optimisé. Pour isoler les cellules négatives de lignée, utilisez un kit d’épuisement cellulaire de lignée selon les instructions du fabricant.Suspendre à nouveau les cellules négatives de lignée isolées dans le milieu d’expansion hématopoïétique sans sérum. Pré-incubation des cellules à 37 degrés Celsius en dioxyde de carbone de 5% pendant deux heures. Ajoutez ensuite le lentivirus selon les instructions manuscrites et laissez les cellules dans l’incubateur pendant encore 16 à 20 heures.Le lendemain, recueillir les cellules induites par le lentivirus dans un tube conique de 15 millilitres et les centrifuger à 300 fois G pendant 10 minutes. Selon les lignes directrices de la NHA, il est important de manipuler les vecteurs de lentivirus au niveau deux du Groupe Reece. Des précautions doivent être prises, en fonction de la réglementation des installations.Aspirez soigneusement le supernatant et suspendez la pastille en 200 microlitres de RPMI par souris. Gardez les cellules à température ambiante jusqu’à la transplantation chez la souris. Après la deuxième session d’irradiation, injectez rétro-orbitalement des cellules négatives transdéliorées dans chaque souris anesthésiée à l’aide d’une seringue à insuline.Trois à quatre semaines après la transplantation de moelle osseuse, obtenir des échantillons de sang de la veine rétro-orbitale à l’aide de tubes capillaires. Transférer 20 microlitres de sang dans des tubes à essai en polystyrène à fond rond et les placer sur de la glace. Après la lyse RBC, incuber les cellules avec un cocktail d’anticorps monoclonaux dans l’obscurité pendant 20 minutes à température ambiante.Après incubation, laver, fixer et centrifuger les cellules et suspendre à nouveau la pastille cellulaire dans 400 microlitres de tampon FACS. Gardez les échantillons à quatre degrés Celsius jusqu’à l’analyse par cytométrie d’écoulement. Le succès de la transduction négative de cellules de lignée peut être évalué avec la détection cytométrique de flux de DP.Il a été démontré qu’après sept jours de culture in vitro, en moyenne, 75,7% des cellules sont transduites. La cytométrie de flux a également été employée pour analyser le sang périphérique de souris après reconstitution avec les cellules souches hématopoïétiques transduced et non transduced. En moyenne, 94,8 % des neutrophiles, 93,5 % des monocytes et 82,7 % des cellules B expriment la DP.L’ADN génomique des cellules sanguines positives à la DP a été amplifié et sous-cloné pour l’analyse des séquences. Diverses mutations sont détectées et 69% des clones montrent des mutations d’arrêt de cadre ou prématurées. Pour réussir avec cette procédure, la préparation du stock antivirus élevé et des conditions optimisées pour la transduction et la transplantation des cellules hématopoïétiques sont exigées.Nous avons appliqué cette technique pour étudier la loi de la maladie cardio-vasculaire. Mais il est également utile d’étudier la malignité hématologique. Cette méthode nous permet d’étudier les fonctions de nouveaux types de gènes dans le système hématopoïétique de manière très efficace et élevée.Nous recueillons ceci au-dessus de la disponibilité des souris transgéniques.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

RNAi Screening for Host Factors Involved in Vaccinia Virus Infection using Drosophila Cells

RNAi Screening for Host Factors Involved in Vaccinia Virus Infection using Drosophila Cells

Dépistage ARNi pour les facteurs de l&#39;hôte impliqués dans Vaccine</emVirus Infection> aide Drosophile Cellules

Viral pathogens represent a significant public health threat; not only can viruses cause natural epidemics of human disease, but their potential use in ...

Recherche

Immunologie et infection

Colony Forming Cell (CFC) Assay for Human Hematopoietic Cells

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Colonie de cellules de formage (CFC) Dosage pour les cellules hématopoïétiques humaines

Human hematopoietic stem/progenitor cells are usually obtained from bone marrow, cord blood, or peripheral blood and are used to study hematopoiesis and ...

Specific Marking of HIV-1 Positive Cells using a Rev-dependent Lentiviral Vector Expressing the Green Fluorescent Protein

Marquage spécifique du VIH-1 des cellules positives à l&#39;aide d&#39;un vecteur Rev-dépendante lentiviraux exprimant la protéine fluorescente verte

Most of HIV-responsive expression vectors are based on the HIV promoter, the long terminal repeat (LTR). While responsive to an early HIV protein, Tat, ...

Seven Steps to Stellate Cells

Sept étapes pour Stellate Cellules

Hepatic stellate cells are liver-resident  cells of star-like morphology and are located in the space of Disse between  liver sinusoidal endothelial cells ...

An In vitro Co-infection Model to Study Plasmodium falciparum-HIV-1 Interactions in Human Primary Monocyte-derived Immune Cells

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Un<em&gt; In vitro</em&gt; Co-infection modèle pour étudier<em&gt; Plasmodium falciparum</em&gt;-VIH-1 dans les interactions de l&#39;homme primaires dérivées de monocytes cellules immunitaires

Plasmodium falciparum, the causative agent  of the deadliest form of malaria, and human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1) are among the most important ...

Establishing a Liquid-covered Culture of Polarized Human Airway Epithelial Calu-3 Cells to Study Host Cell Response to Respiratory Pathogens In vitro

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L&#39;établissement d&#39;une culture liquide recouvert de Airway humaines épithéliales polarisées cellules Calu-3 pour étudier la réponse cellulaire aux agents pathogènes respiratoires hôte<em&gt; In vitro</em

The  apical and basolateral surfaces of airway epithelial cells demonstrate  directional responses to pathogen exposure in  vivo. Thus, ideal in vitro ...

Assessing the Development of Murine Plasmacytoid Dendritic Cells in Peyer's Patches Using Adoptive Transfer of Hematopoietic Progenitors

Évaluer le développement de cellules murines dendritiques plasmacytoïdes dans les plaques de Peyer Utiliser le transfert adoptif de progéniteurs hématopoïétiques

This protocol details a method to analyze the ability of purified hematopoietic progenitors to generate plasmacytoid dendritic cells (pDC) in intestinal ...

Intranasal Administration of Recombinant Influenza Vaccines in Chimeric Mouse Models to Study Mucosal Immunity

Administration intranasale de vaccins contre la grippe recombinant chimérique dans les modèles de souris pour étudier l&#39;immunité muqueuse

Vaccines are one of the greatest achievements of mankind, and have saved millions of lives over the last century. Paradoxically, little is known about the ...

Intra-tracheal Administration of Haemophilus influenzae in Mouse Models to Study Airway Inflammation

Intra-tracheal Administration of Haemophilus influenzae in Mouse Models to Study Airway Inflammation

Administration intra-trachéale de<em&gt; Haemophilus influenzae</em&gt; Dans les modèles de souris pour étudier Airway Inflammation

Here, we describe a detailed procedure to efficiently and directly deliver Haemophilus influenzae into the lower respiratory tracts of mice. We ...

Methods to Study Lipid Alterations in Neutrophils and the Subsequent Formation of Neutrophil Extracellular Traps

Méthodes d&#39;étude Les modifications lipidiques de neutrophiles et de la formation subséquente des neutrophiles pièges extracellulaires

Lipid analysis performed by high performance thin layer chromatography (HPTLC) is a relatively simple, cost-effective method of analyzing a broad range of ...