يستخدم هذا البروتوكول المراسلات الفلورية وفرز الخلايا لتبسيط التجارب في الماكروفاج وخطوط الخلايا التائية. وتستخدم اثنين من البلازميدات لهذه التجارب المبسطة في طرق، وهي CRISPR/Cas9- وDsRed2 التعبير عن البلازميد وplasmid المانحة إعادة التركيب متجانسة التعبير عن EBFP2، والتي يتم دمجها بشكل دائم في مكان Rosa26 في الخلايا المناعية.
تتطلب دراسات الجينوم الوظيفية للجهاز المناعي التلاعب الجيني الذي ينطوي على حذف الجينات المستهدفة وإضافة عناصر إلى البروتينات ذات الاهتمام. تحديد وظائف الجينات في نماذج خط الخلية مهم لاكتشاف الجينات واستكشاف الآليات الجوهرية للخلايا. ومع ذلك ، فإن التلاعب الجيني للخلايا المناعية مثل الخلايا التائية وخطوط خلايا الضامة باستخدام CRISPR / Cas9 بوساطة طرق في صعبة بسبب انخفاض كفاءة العدوى من هذه الخلايا ، وخاصة في حالة هادئة. لتعديل الجينات في الخلايا المناعية، يتم استخدام اختيار مقاومة الأدوية والنواقل الفيروسية عادة لإثراء الخلايا التي تعبر عن نظام CRIPSR/Cas9، مما يؤدي حتما إلى تدخل غير مرغوب فيه للخلايا. في دراسة سابقة، قمنا بتصميم المراسلين الفلوريين المزدوجين إلى جانب CRISPR/Cas9 التي تم التعبير عنها بشكل عابر بعد الصعق الكهربائي. هذا الحل التقني يؤدي إلى حذف الجينات بسرعة في الخلايا المناعية; ومع ذلك ، فإن طرق الجينات في الخلايا المناعية مثل الخلايا التائية والكوافير دون استخدام اختيار مقاومة الأدوية أو ناقلات الفيروسات هو أكثر تحديا. في هذه المقالة، نظهر أنه باستخدام فرز الخلايا للمساعدة في اختيار الخلايا التي تعبر بشكل عابر عن بنيات CRISPR/Cas9 التي تستهدف مكان Rosa26 بالاشتراك مع بلازميد المانح، يمكن تحقيق طرق الجينات في كل من الخلايا التائية وال الضامة دون إثراء مقاومة للأدوية. وكمثال على ذلك، نعرض كيفية التعبير عن ACE2 البشري، وهو مستقبل للسارس-كوف-2، المسؤول عن وباء كوفيد-19 الحالي، في الضامة RAW264.7 من خلال إجراء تجارب طرق. يمكن استخدام هذه الخلايا الجينية على نطاق واسع للدراسات الميكانيكية.
الخلايا المناعية حاسمة للدفاع ضد مسببات الأمراض. مطلوبة على حد سواء المناعة الفطرية والتكيفية لإزالة المصابات والحفاظ على التوازن النسيج1،2. نماذج خط الخلية هي أدوات أساسية لفهم الأسس الجزيئية للجهاز المناعي الثدييات. يتم استخدامها في المقايسات الوظيفية في المختبر ، مثل تلك التي تصمم تنشيط الخلايا التائية البشرية ، وفي تحديد وظيفة العوامل الوراثية في تنشيط أو تخفيف الاستجابات المناعية3،4. من المهم ملاحظة أن جهاز المناعة الثديي غير متجانس بشكل كبير ، وبنفس القدر من الأهمية ، يتحكم عدد كبير من الجزيئات في التمايز والهجرة ووظيفة نوع الخلية المحدد5،6.
تتجمع بانتظام قصيرة باليندروميك يكرر (CRISPR) / Cas9 أدوات تحرير الجينوم تسمح للتلاعب الجيني لأنواع الخلايا المحددة، مما يسهل التعليق الوظيفي للجينات بطريقة دقيقة7،8. وقد وصفت العديد من البروتوكولات المنشورة تسليم CRISPR / Cas9 في شكل مجمعات الحمض النووي الريبي Cas9 دليل المعروفة باسم ريبونوكليوبروتس (RNPs) في خلايا HEK293، خطوط الخلايا جوركات، الخلايا التائيةالأولية 9،10،الضامة11،12،13،الخلايا الجذعية14،وغيرها15،16. في هذه البروتوكولات ، يتم عادة وضع علامات الجينات عن طريق دمج علامة الفلورسنت إلى البروتينات الذاتية17،18. ومع ذلك بذلت محاولات قليلة لاستخدام المراسلين الفلورسنت المزدوج، والتي تتوافق مع فرز خلية واحدة، لتسهيل التجارب طرق في19،20،لا سيما في الخلايا المناعية.
تتطلب التحليلات الميكانيكية المتعمقة التي تهدف إلى فهم وظائف عامل وراثي جديد في الخلايا المناعية بشكل عام حذف جين معين من نوع الخلية ، وتجارب الإنقاذ الجيني ، وتحديد تفاعله بشكل مثالي. على الرغم من أن أساليب التحسين من الحذف الجيني للجينات في الخلايا المناعية قد نشرت9،15،21، تم الإبلاغ عن طرق أقل بكثير لإدخال أليليس طرق في وظائف متعددة لفهم الاستجابة المناعية. لذلك، نهدف في هذا البروتوكول إلى وصف بروتوكول فعال وقابل للاستنساخ بشكل كبير للتعبير عن بروتين مهم (POI) في مكان الميناء الآمن Rosa26 في كل من خطوط الخلايا المناعية البشرية والمرينية. صممنا نظام مراسلة من لونين لإثراء الخلايا المصابة بلازميدات تعبر عن CRISPR/Cas9 (DsRed2) وقالب الحمض النووي المؤتلف (EBFP2) ، والذي يمكن عزله عن طريق فرز الخلايا. بعد هذا البروتوكول، حصلنا على عدة خطوط طرق في خط الخلية التائية البشرية جوركات ومورين macrophage RAW264.7 للتحليلات الوظيفية للبروتينات درس بشكل سيئ.
كمثال على ذلك، نعرض في هذا البروتوكول كيفية الحصول على الضامة RAW264.7 التي تعبر بشكل ثابت عن ACE2 البشري (مستقبلات سارس-كوف-2)22. لأن الخلايا المناعية الفطرية تشارك في الإمراض من Covid-1923،24 ويعتبر ACE2 الإنسان كم مستقبلات رئيسية مطلوبة للدخول الفيروسي إلى الخلايا قبل النسخ المتماثل ، يمكن أن تكون الضامة مع طرق في ACE2 الإنسان بمثابة أداة مفيدة للدراسات الميكانيكية للتكاثر الفيروسي داخل الضامة. بالتوازي، نقدم أيضا مثالا على طرق في جين في مكان ROSA26 الإنسان للتعبير عن البروتين RASGRP1، الذي تم تنصهر في نهاية الأمينية مع تقارب التوأم ستريب العلامة (OST). الخلايا التائية هي الخلايا المستهدفة الرئيسية في العلاجات المناعية، وقد ركز عدد متزايد من الدراسات على التلاعب في استجابتها للسرطان25،26. كما Rasgrp1 ومن المعروف أن جزيء الإشارات الرئيسية المصب لمستقبلات الخلايا التائية والتفاعل لها ليست واضحة جيدا27، وOSST -RASGRP1 ضرب في نموذج يوفر الأساس لتحديد interactors تنظيم استجابة الخلايا التائية للأورام والعدوى. ويمكن استخدام هذه الأدوات معا لدراسات كوفيد-19 واكتشاف جزيئات جديدة تتفاعل مع Rasgrp1.
في تجاربنا، أظهرنا كيفية إجراء التحرير طرق في الخلايا المناعية من تصميم بناء لفحص الخلايا طرق في والتحقق من صحة باستخدام خلايا T جوركات الإنسان وال الضامة RAW264.7 مورين كأمثلة. كل من الخلايا التائية وخطوط خلايا الضامة مقاومة لالعابر36،37؛ ومع ذلك ، يمكن التغلب ?…
The authors have nothing to disclose.
نشكر مرفق التدفق الخلوي الأساسي لجامعة شينشيانغ الطبية. وقد تم دعم تطوير هذه التكنولوجيا من خلال منح NSFC 81601360 إلى LZ 81471595 32070898 إلى YL. ويدعم هذا العمل أيضا مؤسسة هينان لجنة التعليم رقم 21IRTSTHN030.
Amersham Imager 600 | Ge Healthcare | imaging of chemiluminescence | |
Ampicillin, sodium salt | MP Biomedicals | 194526 | |
Anti-rabbit IgG, HRP-linked Antibody | Cell Signaling Technology | 7074 | at 1/5000 dilution |
Anti-RasGRP1 antibody, clone 10.1 | Merck | MABS146 | 1.0 μg/mL of working concentration |
AscI | New England BioLabs | R0558S | |
β-Actin (D6A8) Rabbit mAb | Cell Signaling Technology | 8457 | at 1/1000 dilution |
BamHI-HF | New England BioLabs | R3136S | |
BbsI-HF | New England BioLabs | R3539S | |
Cellometer Mini Automated Cell Counter | Nexcelom Bioscience | ||
E.coli DH5α Competent Cells | Takara | 9057 | |
DMSO (Dimethyl Sulfoxide) | MP Biomedicals | 196055 | |
DNeasy Blood & Tissue Kits | Qiagen | 69506 | cell culture reagent |
DPBS (10X), no calcium, no magnesium | ThermoFisher Scientific | 14200075 | |
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) with high glucose | HyClone | SH30022.01 | |
EcoRI-HF | New England BioLabs | R3101S | |
FACSAria™ Fusion | BD Biosciences | equipped with biosafety cabinet | |
FACS Canto flow cytometer | BD Biosciences | ||
Falcon 5 ml polystyrene round bottom test tube | BD Biosciences | 352003 | |
Fetal bovine serum (FBS) | ThermoFisher Scientific | 10099141 | |
FlowJo version 10.7 | BD Biosciences | ||
GAPDH (D16H11) XP Rabbit mAb | Cell Signaling Technology | 5174 | at 1/1000 dilution |
Goat anti-Mouse IgG (H+L) Secondary Antibody, HRP | ThermoFisher Scientific | 31430 | at 1/5000 dilution |
Immobilon ECL Ultra Western HRP Substrate | Millipore | WBKLS0500 | |
Immobilon-PSQ PVDF Membrane | Millipore | ISEQ00010 | |
Jurkat | ATCC | TIB-152 | https://www.atcc.org/ |
Kanamycin sulfate | MP Biomedicals | 194531 | |
LB agar powder | ThermoFisher Scientific | 22700041 | |
Multi-channel Pipette (30-300 μL) | Eppendorf, or similar | ||
Neon Transfection System | ThermoFisher Scientific | MPK5000 | |
Neon Transfection System, 10 μL kit | ThermoFisher Scientific | MPK1096 | |
Nunc 15 mL Conical Sterile Centrifuge Tubes | ThermoFisher Scientific | 339651 | |
OneTaq® Hot Start Quick-Load® 2X Master Mix | New England BioLabs | (M0489) | for high GC% template |
PageRuler Prestained Protein Ladder, 10 to 180 kDa | ThermoFisher Scientific | 26616 | |
Pipette tip 0.1-20µl | Eppendorf, or similar | 0030 075.005 | |
Pipette tip 2-200µl | Eppendorf, or similar | 0030 075.021 | |
Pipette tip 50-1000µl | Eppendorf, or similar | 0030 075.064 | |
Plasmid Maxi Kit | Qiagen | 12163 | |
pX458-DsRed2 | Addgene | 112219 | |
QIAquick PCR Purification Kit | Qiagen | 28104 | purify plasmid from restriction digestion |
Q5 Hot Start High-Fidelity 2X Master Mix | New England BioLabs | M0494S | |
RAW264.7 | ATCC | TIB-71 | https://www.atcc.org/ |
Recombinant Anti-ACE2 antibody [EPR4435(2)] | Abcam | ab108252 | at 1/1000 dilution |
RPMI 1640 Medium | HyClone | SH30027.01 | |
Strep-Tactin Sepharose beads | IBA Lifesciences | 2-1201-010 | |
Penicillin-Streptomycin | ThermoFisher Scientific | 15140122 | |
SYTOX™ Red Dead Cell Stain, for 633 or 635 nm excitation | ThermoFisher Scientific | S34859 | |
T4 DNA ligase | New England BioLabs | M0202S | |
T4 Polynucleotide Kinase | New England BioLabs | M0201S | |
Trypan Blue Solution, 0.4% | ThermoFisher Scientific | 15250061 | |
Trypsin-EDTA solution (0.25%), with phenol red | ThermoFisher Scientific | 25200056 | |
ZOE Fluorescent Cell Imager | Bio-Rad | ||
1.5 mL microtubes, PCR-clean | Eppendorf, or similar | 0030 125.215 | |
24-well Clear TC-treated Multiple Well Plates | Corning | 3524 | |
96-well Clear Flat Bottom Polystyrene TC-treated Microplates | Corning | 3599 | |
96-well Clear Round Bottom TC-treated Microplate | Corning | 3799 |