칠면조 (HVT)의 herpesvirus 조류 질병의 숫자에 대 한 재조합 백신의 세대에 대 한 벡터 플랫폼으로 널리 사용 됩니다. 이 문서는 통합된 NHEJ-CRISPR/Cas9 및 Cre Lox 시스템을 사용 하 여 재조합 형 HVT 벡터화 백신의 세대에 대 한 간단 하 고 빠른 접근을 설명 합니다.
칠면조 (HVT)의 herpesvirus가 이다는 이상적인 바이러스 성 벡터 bursal 전염병 (IBD) 등 조류 인플루엔자 (AI), 뉴캐슬 질병 (ND), 조류 질병의 숫자에 대 한 재조합 백신의 세대를 위한 세균성 인공적인 염색체 (를 사용 하 여 BAC) mutagenesis 또는 기존의 재조합 방법입니다. 클러스터는 정기적으로 회문 반복 (CRISPR) interspaced / Cas9 시스템 성공적으로 사용 되었습니다 많은 설정에서 유전자 편집에 대 한 몇 가지 큰 DNA 바이러스 게놈의 조작을 포함 한. 우리는 신속 하 고 효율적인 CRISPR/Cas9-중재 게놈 편집 파이프라인 재조합 HVT를 생성 하기 위해 개발 했습니다. 이 방법의 사용 가능성을 극대화 하기 위해 선물이 여기 IBDV의 VP2 단백질을 표현 하는 재조합 형 HVT를 생성의 방법론에 대 한 자세한 정보. VP2 식 카세트 삽입은 HVT 게놈 을 통해 (nonhomologous 끝-가입)는 NHEJ에-의존 수리 통로. 녹색 형광 단백질 (GFP) 식 카세트 쉽게 시각화에 대 한 삽입에 처음 연결 하 고 통해 Cre LoxP 시스템 제거. 이 방법은 다른 바이러스 성 항 원 재조합 백신의 급속 한 발전에 대 한 HVT 게놈으로 소개 하는 효율적인 방법을 제공 합니다.
마렉의 질병 (MD)에 Alphaherpesvirinae의 인도의 속 Mardivirus serotype 1 (Gallid Herpesvirus 2 [GAHV-2])에 의해 유도 된 닭의 lymphoproliferative 질병이 이다. Mardivirus 는 또한 두 nonpathogenic serotypes 포함: serotype 2 (GaHV-3) 및 3 (MeHV-1, 역사적으로 HVT로 알려진) serotype 메릴랜드주에 대 한 백신으로 사용 되는 라이브 HVT 백신 (FC-126 스트레인) 1970 년대 초반에 사용 하는 MD 백신의 첫 번째 세대는 여전히 사용 되 고 널리가 고 다 원자가 백신 정립에 메릴랜드주에 대 한 향상 된 보호 기능을 제공 HVT은 다양성 및 모두 에서 비켜 피하 화장 관리 및 평생 면역을 제공 하는 기능에 대 한 안전 조류 질병의 숫자에 대 한 보호를 유도 하는 백신 벡터로 또한 널리 사용 됩니다. 재조합 형 HVT 백신을 생성 하는 전략 중 기존의 동종 재조합 바이러스에 감염 된 세포, 겹치는 cosmid DNAs, 또는 BAC mutagenesis2를 기반으로 합니다. 그러나, 이러한 메서드는 일반적으로 시간과 전송 벡터의 건설, 대장균, 플 라크 purifications에서 바이러스 성 게놈의 유지 보수 및 BAC 시퀀스와 선택의 제거를 요구 하는 노동 집약 편집된 바이러스3,4에서 표식입니다.
CRISPR/연결 (Cas9)은 최근 몇 년 동안 그것의 다양성 및 특이성 때문에 도구를 편집 하는 가장 인기 있는 유전자 이다. CRISPR/Cas9 시스템은 성공적으로 유전자 변형된 세포 및 동물 모델5,6,7,,89,10, 효율적인 세대에로 사용 뿐만 아니라 여러 큰 DNA 바이러스 게놈11,12,13,14,15,,1617, 조작 18,,1920. HVT 게놈21편집 CRISPR/Cas9 시스템을 사용 하 여 간단 하 고 효율적인 방법을 보고 후 우리는 신속 하 고 효율적인 재조합 HVT22세대에 대 한 파이프라인을 개발 했다.
이 방법의 잠재적인 응용 프로그램을 확장 하기 위하여 재조합 HVT 백신이이 보고서에서 UL45/46 로커 스에서 IBDV의 VP2 유전자 표현 형의 세대에 대 한 자세한 방법을 설명 합니다. 접근 결합 NHEJ-CRISPR/Cas9 GFP 취재 원 유전자와 나중 GFP 식 카세트 제거 하 Cre LoxP 시스템 태그 VP2 유전자를 삽입 합니다. 전통적인 재결합와 BAC recombineering 기술에 비해, Cre Lox 시스템 함께 NHEJ-CRISPR/Cas9는 재조합 형 HVT 백신을 생성 하는 신속 하 고 효율적인 접근 방식을 설명 합니다.
CRISPR/Cas9 시스템 유전자 편집 하는 유용한 도구가 되고있다. 재조합 동종 재결합13 등 BAC mutagenesis 기술25, HVT 벡터 개발에 대 한 전통적인 기술 일반적으로 벡터 클로닝 및 선택으로 대규모 심사의 여러 라운드를 포함 몇 개월 걸릴 수 있습니다. Cre Lox 시스템 및 단일 세포 분류는 NHEJ-CRISPR/Cas9-기반 전략을 사용 하 여 여기 설명 된 프로토콜은 재조합 백신 세대에 더 편리 하 고 효율적 하 고 빠른 접근 이다. 이 파이프라인을 사용 하 여, 재조합 바이러스만 1-2 주24에서 얻어질 수 있다 그리고 플 라크 정화 단계17정렬 형광 활성화 된 세포를 사용 하 여 단일 라운드 분리도 줄일 수 있다. 1 개월 이내 취득 순화 된 재조합 형 HVT 바이러스 gRNA 디자인 및 기증자 건설에서 전체 프로세스를 구현할 수 있습니다. 성공적인 재조합 형 HVT 세대를 위한 중요 한 단계 포함 외국 유전자 삽입, Cas9에 대 한 기회를 최대화 하기 위해 높은 transfection 효율에 대 한 효율적인 분열을 보장 하기 위해 바이러스 성 게놈을 대상에 대 한 높은 효율 gRNA 선택 / gRNAs 고 편집, 동일한 셀에 기증자 및 gRNA 플라스 미드의 transfection 그리고 Cas9와 gRNA는 바이러스 세포에 도달 하기 전에 합리적인 수준에서 표현 될 수 있도록 바이러스 감염 12 시간 간격에 맞게 바이러스.
HVT 재조합 세대에 대 한 한계는 GFP-긍정적인 식별의 복잡성 접합 PCR에 의해 클론 이다. GFP VP2 카세트 어느 방향에 삽입 될 수 있습니다. PCR는 여기에 설명 된 접합 감각 방향에서 삽입의 식별은 이다. 센스 방향으로 삽입 하는 경우 PCR 설명 뇌관 쌍을 사용 하 여 작동 하지 않을, 그리고 내부 뇌관이이 목적을 위해 교환할 수 있는. 또 다른 잠재적인 문제는 기증자 구성만 사용할 수 있습니다 GFP 제거 후 나머지 LoxP 시퀀스의 존재 때문에 동일한 바이러스에 하나의 유전자 삽입에 대 한 Cre 치료 이다. 변종 LoxP 시퀀스 새로운 기증자 구문은 여러 삽입 목적을 위해 대신 사용 될 수 있습니다.
NHEJ와 HDR (homology 감독 수리) Cas926,27에 의해 만들어진 더블-좌초 틈 (DSBs) 복구 두 경로입니다. NHEJ는 HDR 덜 효율적 이며, S g 2 단계6,,2930중에 발생 하는 반면 세포 주기28일에 걸쳐 발생으로 더 효율적입니다. 우리는 대상된 위치에 외래 유전자를 도입 하 여기 더 효율적인 NHEJ 복구 통로 악용. 비록는 NHEJ 복구 소개 indels 쪼개진된 기증자 시퀀스와 게놈 DNA는 indels 사이 homology 독립적인 mechanistically 유연한 프로세스31,32 noncompatible 또는 손상 된 DNA 끝에 가입 하 여 sgA, 분열 사이트에서에 발생 하 고 외국 유전자 발현 카세트에 영향을 받지 않습니다. 이 방법의 또 다른 장점은 NHEJ는 homology 팔 공사의 제한에서 무료로 매우 간단 단계 복제 만들기입니다. 이 외래 유전자 삽입을 위한 NHEJ의 응용 프로그램에 대 한 좋은 잠재력을 표시합니다. 둘 다 유니버설 gRNA 대상 사이트의 소개는 외국 유전자 카세트의 기증자 템플릿을 특정 gRNA 선택에 대 한 필요 없이 바로 생성 수 더 빠른 프로세스를 끝납니다. SgA 대상 사이트, LoxP 사이트 및 PacI SfiI 사이트를 포함 하는 기증자 플라스 미드의 백본 또한 간에 공유할 수 있습니다 광범위 하 게 다른 기자 유전자, 외래 유전자 발현 카세트, 그리고이 새로운 접근의 이점을 주는 다른 바이러스 벡터 사용자 지정입니다.
VP2 HVT 은닉 삽입이 원고; 프로토콜을 설명 하기 위해 사용 되었다 그러나, 동일한 접근 multivalent 재조합 형 HVT 벡터화 백신의 개발에 대 한 원하는 해당 시퀀스를 대상으로 하는 gRNA를 사용 하 여 HVT 게놈의 다른 genomic 위치의 더 바이러스 성 유전자를 삽입 하려면 사용할 수 있습니다. SB-1, CVI988, 전염 성 laryngotracheitis 바이러스, 오리 장 염 바이러스, 및 또한 다른 조류 DNA 바이러스, 수 두 바이러스, adenoviruses, 등 등 다른 조류 herpesviruses 등 다른 MDV 백신 긴장 또한 설계 될 수 있다 동일을 사용 하 여 multivalent 재조합 백신 개발을 위한 접근입니다. 여기 설명 된 CRISPR/Cas9 시스템 플랫폼을 사용 하 여 새로운 multivalent 벡터화 된 백신의 개발은 여러 가금류 질병 으로부터 보호 하기 위해가 금 산업에 대 한 매우 유리할 것 이다.
The authors have nothing to disclose.
저자 피파 Hawes confocal 영상 도움 감사 합니다. 이 프로젝트는 생명 공학에 의해 지원 되었다 고 생물 과학 연구 위원회 (BBSRC) 부여 게시판/E/I/00007034 및 BB/L014262/1.
M199 medium, Earle's Salts | Life technology | 11150059 | cell culture medium |
Fetal Bovine Serum | Sigma | F0926 | cell culture medium |
Penicillin and Streptomycin | Life technology | 15140148 | antibiotics |
Fungizone | Sigma | 1397-89-3 | antifunigal |
Tryptose Phosphate Broth | Sigma | T8782 | cell culture medium |
HVT Fc126 strain | Avian Disease and Oncology Laboratory | wildtype HVT virus | |
pX459-v2 | Addgene | Plasmid #62988 | Cas9 and gRNA expression vector |
pGEM-T Easy Vector Systems | promega | A1360 | donor vector cloning |
Subcloning Efficiency DH5α Competent Cells | Invitrogen | 18265-017 | transformation |
PacI | NEB | rR0547S | donor vector cloning |
SfiI | NEB | R0123S | donor vector cloning |
T4 DNA Ligase | NEB | M0202S | cloning |
QIAprep Spin Miniprep Kit | QIAGEN | 27106 | plasmid extraction |
TransIT-X2 | Mirus | MIR 6004 | transfection |
Cell Culture 6-well Plate | Thermofisher | 140675 | cell culture |
GoTaq Master Mixes | Promega | M7123 | junction PCR amplification |
Platinum Pfx DNA Polymerase | Thermofisher | 11708021 | PCR amplification of full insert |
Goat anti-Chicken IgY (H+L) Antibody, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A-11039 | immunoflourescence staining |
Goat anti-Mouse IgG Antibody, Alexa Fluor 568 | Invitrogen | A-11004 | immunoflourescence staining |
Confocal laser scanning microscope | Leica Microsystems | Leica TCS SP5 LASAF | immunoflourescence |
FACS cell sorter | BD biosciences | BD FACSAria | single cell sorting |
Paraformaldehyde (4% in PBS) | Santa cruz biotechnology | SC-281692 | cell fixation |
Triton X-100 | GeneTex | GTX30960 | permeabilization |