Rekombinant adeno-assosiert virus (rAAVs) vektorene blir stadig mer verdifull for<em> In vivo</em> Studier hos dyr. Vi beskriver hvordan rAAVs kan produseres i laboratoriet og hvordan disse vektorene kan titered å gi en nøyaktig avlesning av antall infeksiøse partikler produsert.
I de senere årene rekombinant adeno-assosiert virale vektorer (AAV) har blitt stadig mer verdifull for in vivo studier i dyr, og blir også testet i kliniske studier. Wild-type AAV er en ikke-patogene medlem av parvoviridae familien og iboende replikering-mangelfull. Den brede transduksjon profil, lavt immunforsvar, samt den sterke og vedvarende transgenet uttrykk oppnådd med disse vektorene har gjort dem en populær og allsidig verktøy for in vitro og de vivo genet levering. rAAVs kan enkelt og billig produsert i laboratoriet, og basert på deres gunstig sikkerhetsprofil, er generelt gitt en lav sikkerhet klassifisering. Her beskriver vi en metode for produksjon og titering av kimære rAAVs inneholder kapsid proteiner både AAV1 og AAV2. Bruken av disse såkalte kimære vektorer kombinerer fordelene av begge foreldrenes serotyper som høye titre aksjer (AAV1) og rensingav affinitet kromatografi (AAV2). Disse AAV serotyper er best studert av alle AAV serotype og individuelt har en bred smittsomhet mønster. Den kimære vektorer beskrevet her bør ha smittsomme egenskaper AAV1 og AAV2 og kan dermed forventes å infisere et stort spekter av vev, inkludert nerveceller, skjelettmuskulatur, bukspyttkjertel, nyre blant andre. Metoden som beskrives her bruker heparin kolonne renselse, trodde en metode for å gi en høyere viral titer og renere viral forberedelse enn andre rensemetoder, slik som sentrifugering gjennom et cesium klorid gradient. I tillegg beskriver vi hvordan disse vektorene kan raskt og enkelt titered å gi nøyaktig lesing av antall infeksiøse partikler produsert.
rAAV vektorer blir stadig mer verdifull for in vivo studier på dyr. Her har vi beskrevet en enkel og rimelig protokoll for å produsere rAAVs, noe som kan lette den utbredte anvendelsen av denne nyttige vektor ved å unngå kostbar outsourcing av virus produksjonen til bedrifter. Protokollen (basert på referanse 1) beskriver produksjonen av kimære rAAV1 / 2 vektorer som inneholder kapsid proteiner fra begge foreldrenes serotyper på lik forholdstall fire. Rensing av rAAV vektorer ved binding til heparin kolonner avhengig uttrykk for AAV2 kapsid proteiner, men kan kombineres med serotyper enn AAV1 skissert her. I tillegg har AAV6 blitt rapportert å binde seg til heparin, men med redusert affinitet, og kan potensielt bli renset med heparin kolonner ved hjelp av denne prosedyren 5,6. Det bør bemerkes imidlertid at andre serotyper vil kreve ulike konsentrasjoner av NaCl for heparin kolonnen eluering 5,7.
Emballasje rAAV genomer ble vist å være optimal mellom 4,1 og 4,9 kb med en kraftig reduksjon i emballasje effektivitet opp til 5,2 kb 8. Denne emballasjen grensen kan betraktes som den største ulempen av rAAV system, siden celletype-spesifikk regulering av transgene uttrykket oppnås vanligvis ved store cis handle elementer som ikke kan innpasses innenfor den lille AAV partikler. For å overvinne lavt titer partier, slik som de som følge av forsøk på å pakke gener som er nær AAV pakking grense vi kombinere separate viral partier konsentrert til 250 mL i en 500 mL batch, snarere enn å legge PBS som beskrevet i punkt 6.3. Pålitelig celle-type spesifikke transduksjon kan oppnås ved å kombinere Cre-driver mus og betinget rAAV kassetter (se nedenfor) for å unngå strekk emballasjen grensen.
Av notatet, mens denne protokollen forsøker å gi enkle å følge instruksjonene på produksjon av høy tITER rAAV, det krever tilstedeværelse av AAV2 kapsid protein moieties for rensing av heparin affinitet kromatografi. Serotyper enn AAV2 må bli renset ved hjelp av alternative prosedyrer 9. En fordel med heparin kolonne rensing er det antas å produsere AAV vektorer som har større smittsomhet enn dem som produseres ved hjelp av en cesium klorid gradient 10. Men det er også noen ulemper med denne metoden. For eksempel kan andre proteiner som binder heparin også være til stede i renset viral lager. Mens tropisme av heparin-renset vektorer kan bli påvirket av vektor 10 titer, vår tilnærming spesifikt mot enten eksitatoriske 20 eller inhibitoriske nevroner (fig 2) sysselsetter Cre-indusert aktivering av AAV-mediert transgenet uttrykk og er titre-uavhengig. Et alternativ til heparin kolonne rensing er bruken av en iodixanol tetthet gradient, noe som gir en høyere viral titer og renere forberedelse enn bruk aven cesium klorid gradient 10. Denne metoden kan også kombineres med heparin kolonne renselse å produsere en vektor som er større enn 99% ren 11. Derfor må nøye overveielse til å bli tatt av enkelte grupper om hvilke viral rensing metoden er best for deres spesielle nedstrøms søknaden.
Det vanligste problemet forbundet med denne protokollen er lav viral titer. Vår erfaring er dette kan vanligvis spores til lav transfeksjon effektivitet, eller eluering av virus fra heparin kolonnene. Alle transfeksjon materialer bør ha romtemperatur før transfeksjon, og test transfections bør utføres for å finne optimale forhold i hvert enkelt laboratorium. Andre metoder for transfeksjon, som lipofectamine, er svært effektiv, men kan være uoverkommelig dyrt. I tillegg blir konsentrasjonen og pH i heparin kolonnen elueringsmiddel løsninger kritisk for komplett eluering av virioner fra heparin kolonner withoUT skade. Et annet viktig poeng er at emballasjen cellene må følge godt til overflaten av vev kultur retter. Hvis cellene løsner på et tidspunkt under prosedyren er det anbefalt å avslutte forsøket og avriming en ny hetteglass av celler.
Spatio-temporal kontroll av transgene uttrykk hos gnagere er lett oppnås ved nøyaktige anatomiske målretting og det utviklingsstadiet av dyret. Effektiv AAV-mediert genoverføring har vært vist i utero 12,13. I den voksne hjernen, kan området infisert med rAAV partikler etter stereotaxic injeksjon justeres fra svært små målrettede regioner, til mye større områder, ikke bare av endringer i viral titer, men også ved å endre injeksjon parametere. Disse inkluderer volum og hastighet av injeksjoner og inkludering av polyol mannitol med viruset suspensjon 14. Mannitol kan også brukes til å forbedre infeksjon av en rekke vev etter systemisk rAAV injeksjon 15 </ Sup>.
Emballasjen kapasitet rAAV (ca 4,7 kb) er trolig den mest begrensende faktoren i forhold til gener som kan uttrykkes fra disse virale vektorer. Imidlertid har nyere studier vist at dette kan være delvis overvinnes ved å splitte større gener eller uttrykk kassetter i separate rAAV vektorer og innføre en bridging sekvens, initiere genekspresjon når virioner infiserer samme celle 16. Expression nivåer av gener båret av rAAV vektorer kan også bli sterkt forbedret ved hjelp av self-gratis rAAV vektorer 17. Stereotaxic injeksjon av rAAV vektorer gir en rask, billig og kraftig metode for å indusere genuttrykk i en region-spesifikk måte. I kombinasjon med 2. generasjons RNA-interferens strategier 18 rAAVs kan også brukes for region-spesifikke gen-knock ned. rAAVs kan kombineres med Cre-transgene mus eller celle-typespesifikke arrangører å oppnå krets-og celle-type-Spesifikke genuttrykk, tillater det genetiske manipulasjoner med høy romlig oppløsning 2,19-21, mens montering rAAVs med f.eks Tet-systemet legger temporal kontroll over virus-mediert genuttrykk 22,23. Disse eksemplene illustrerer det enorme kombinatorisk potensialet i disse vektorer og spår en rask økning i rAAV-baserte studier i årene som kommer.
The authors have nothing to disclose.
Name of reagent | Company | Catalogue number | Comments |
Amicon Ultra centrifugal filters | Millipore | UFC810024 | 100,000 MWCO |
Benzonase nuclease | Sigma-Aldrich | E1014 | |
Dulbeco’s modified Eagle medium (DMEM) | Invitrogen | 10567014 | Supplement with 10% FCS and 10 units/ml penicillin/100 μg/ml streptomycin |
Hek293 cells | American type culture collection | CRL-1573 | Use at passage less than 30 |
HEPES buffered saline | Sigma-Aldrich | 51558 | |
HiTrap Heparin cartridge | Sigma-Aldrich | 54836 | |
Iscove’s modified Dulbecco’s medium | Invitrogen | 12440-053 | Supplement with 5% FCS |
Sodium deoxycholate | Sigma-Aldrich | D5670 | Make fresh solution for each batch |
15 cm Tissue culture dishes | Fisher Scientific | 157150 | |
Stbl2 competent cells | Invitrogen | 10268-019 | |
Virkon solution | Fisher Scientific | NC9821357 | Leave to disinfect overnight before discarding to drain |
Table 1. Specific reagents required for protocol