רקומביננטי adeno הקשורים וירוס (rAAVs) וקטורים נעשים חשובים יותר ויותר עבור<em> In vivo</em> מחקרים בבעלי חיים. אנו מתארים כיצד rAAVs ניתן לייצר במעבדה וכיצד אלה יכולים להיות וקטורים titered לתת קריאה מדויקת של מספר חלקיקים זיהומיות מיוצר.
בשנים האחרונות רקומביננטי adeno הקשורים וקטורים ויראליים (AAV) הפכו חשובים יותר ויותר עבור vivo במחקרים בבעלי חיים, והם גם כעת נבדק בניסויים קליניים בבני אדם. Wild-type AAV הוא חבר פתוגניים שאינם משפחת parvoviridae ו-לקוי מיסודו שכפול. הפרופיל התמרה רחבה, תגובה חיסונית נמוכה, כמו גם את הביטוי transgene חזקה מתמיד שהושגו עם וקטורים אלו הפכה אותם כלי פופולרי תכליתי עבור במבחנה משלוח גן vivo. rAAVs ניתן בקלות ובזול המיוצר במעבדה, המבוססת על פרופיל בטיחותי גבוה שלהם, מקבלים בדרך כלל סיווג בטיחות נמוכה. כאן, אנו מתארים שיטה לייצור ו titering של rAAVs כימרי המכיל את החלבונים capsid של שני AAV1 ו AAV2. השימוש של אלה הקרויים וקטורים chimeric משלבת את היתרונות של שני ההורים קפסיד כגון מניות titres גבוה (AAV1) וטיהורעל ידי כרומטוגרפיה זיקה (AAV2). אלה קפסיד AAV הם הטובים ביותר למד כל קפסיד AAV, ו בנפרד יש דפוס infectivity רחבה. וקטורים chimeric המתואר כאן צריך את המאפיינים זיהומיות של AAV1 ו AAV2 ולכן יכול להיות צפוי להדביק מגוון רחב של רקמות, כולל נוירונים, שריר שלד, לבלב, כליות ועוד. השיטה המתוארת כאן משתמש טיהור טור הפרין, שיטה האמין לתת titer ויראלי גבוה והכנת ויראלי נקי יותר שיטות טיהור אחרים, כגון צנטריפוגה דרך מפל צזיום כלוריד. בנוסף, אנו מתארים כיצד אלה וקטורים ניתן titered במהירות ובקלות לתת קריאה מדויקת של מספר חלקיקים זיהומיות מיוצר.
וקטורים rAAV הופכים חשובים יותר ויותר עבור vivo במחקרים בבעלי חיים. הנה, יש לנו תיאר פרוטוקול פשוט וזול עבור rAAVs ייצור, אשר עשוי להקל על היישום הנרחב של וקטור זה שימושי ידי הימנעות מיקור חוץ יקר של ייצור וירוס לחברות. פרוטוקול (מבוסס על התייחסות 1) מתאר את ייצור rAAV1 / 2 וקטורים chimeric המכילים חלבונים capsid משני קפסיד ההורים בבית יחס שווה 4. טיהור של וקטורים rAAV באמצעות קשירה עמודות הפרין מסתמך על הביטוי של חלבונים AAV2 capsid, אבל יכול להיות משולב עם קפסיד אחר מאשר AAV1 שתוארו כאן. בנוסף, AAV6 דווחה להיקשר הפרין, למרות עם זיקה מופחתת, שעלולים להיות מטוהרים עם עמודות הפרין באמצעות הליך זה 5,6. יצוין, עם זאת, כי קפסיד אחרים ידרוש ריכוזים שונים של NaCl עבור elution טור הפרין 5,7.
אריזות הגנום rAAV הוצגה להיות אופטימלי בין 4.1 ו 4.9 kb עם ירידה חדה של יעילות האריזה עד 5.2 קילו 8. הגבלה זו אריזה יכול להיחשב החיסרון הגדול של המערכת rAAV, שכן סוג ספציפי תא תקנה הביטוי transgene מושגת בדרך כלל על ידי cis משחק גדול אלמנטים אשר לא ניתן לאכלס בתוך חלקיקי AAV קטן. כדי להתגבר על קבוצות כייל נמוך, כגון אלה הנובעים מנסה גנים החבילה שהם קרוב לגבול אריזה AAV אנחנו שילוב קבוצות ויראלי נפרד מרוכז כדי μl 250 לתוך אצווה 500 one μl, במקום להוסיף PBS כפי שמתואר בשלב 6.3. התמרה אמין תא מסוג מסוים יכולה להיות מושגת על ידי Cre נהג עכברים שילוב וקלטות rAAV מותנה (ראה להלן), כדי למנוע מתיחת גבול האריזה.
יש לציין, בעוד פרוטוקול זה מנסה לספק קל לעקוב אחר ההוראות המופיעות על ייצור לא גבוההiter rAAV, זה דורש נוכחות של חלבון AAV2 moieties capsid לטיהור על ידי כרומטוגרפיה זיקה הפרין. קפסיד אחר מאשר AAV2 חייבים להיות מטוהרים באמצעות נהלים חלופיים 9. אחד היתרונות של טיהור טור הפרין הוא הוא האמין לייצר וקטורים AAV כי יש שיעור infectivity גדולים יותר מאלה המיוצרים באמצעות שיפוע צזיום כלוריד 10. עם זאת, ישנם גם מספר חסרונות לשיטה זו. לדוגמה, חלבונים אחרים הנקשרים הפרין עשוי גם להיות נוכח המניה ויראלי מטוהרים. בעוד של-כמיהות הפרין מטוהרים וקטורים יכול להיות מושפע titer וקטור 10, הגישה שלנו ממוקדת או 20 מעוררים או מעכבים נוירונים (איור 2) מעסיקה Cre-Induced ההפעלה הביטוי AAV בתיווך transgene והוא titre עצמאית. חלופה טיהור טור הפרין הוא השימוש שיפוע צפיפות iodixanol, אשר מייצרת titer ויראלי גבוה והכנת טהור יותר לשימוששיפוע צזיום כלוריד 10. שיטה זו יכולה גם להיות משולב עם טיהור טור הפרין לייצר וקטור גדול מ 99% טהור 11. לכן, שיקול דעת צריך לקחת על ידי קבוצות כמו אל הפרט באיזו שיטה לטיהור ויראלי הוא הטוב ביותר עבור יישום מסוים במורד הזרם שלהם.
הבעיה הנפוצה ביותר הקשורים בפרוטוקול זה כייל הנגיף נמוכה. מניסיוננו זה בדרך כלל ניתן לייחס transfection יעילות נמוכה, או elution של הנגיף מן העמודות הפרין. כל החומרים transfection צריך להיות בטמפרטורת החדר לפני transfection ו transfections הבדיקה יש לבצע כדי למצוא את התנאים האופטימליים במעבדה כל אחד. שיטות אחרות של transfection, כגון lipofectamine, הם יעילים מאוד, אבל יכול להיות יקר. בנוסף, ריכוז ה-pH של פתרונות elution הפרין עמודה היא קריטית עבור elution מלאה של virions מ witho עמודות הפריןut נזק. נקודה חשובה נוספת היא כי התאים האריזה חייבת לדבוק גם אל פני השטח של הכלים בתרבית רקמה. אם התאים לנתק בשלב מסוים במהלך ההליך מומלץ להפסיק את הניסוי להפשיר בקבוקון חדש של תאים.
במרחב ובזמן בקרת ביטוי transgene במכרסמים מושגת בקלות על ידי מיקוד אנטומי מדויק השלב ההתפתחותי של החיה. העברה יעילה AAV בתיווך גן הוכח ברחם 12,13. במוח הבוגר, באזור נגוע חלקיקים rAAV לאחר ההזרקה stereotaxic יכול להיות מותאם מאזורים ממוקדים קטנים מאוד, לאזורים הרבה יותר גדול לא רק על ידי שינויים כייל הנגיף אלא גם על ידי שינוי הפרמטרים של ההזרקה. אלה כוללים את נפח ומהירות זריקות הכללת mannitol polyol עם ההשעיה וירוס 14. Mannitol יכול לשמש גם כדי לשפר את זיהום של מגוון רחב של רקמות לאחר ההזרקה rAAV מערכתית 15 </ Sup>.
כושר האריזה של rAAV (כ 4.7 קילו) הוא כנראה הגורם המגביל ביותר במונחים של גנים יכול לבוא לידי ביטוי מתוך אלה וקטורים ויראליים. עם זאת, מחקרים שנעשו לאחרונה הראו כי ניתן להתגבר חלקית לתוך נפרד וקטורים rAAV ידי הגנים פיצול גדול או קלטות הביטוי מציגה רצף גישור, ייזום ביטוי גנים כאשר virions ידביק את התא אותו 16. רמות הביטוי של הגנים הנישאים על ידי וקטורים rAAV יכול להיות גם משפר באמצעות עצמית חינם וקטורים rAAV 17. הזרקת Stereotaxic של וקטורים rAAV מספק שיטה מהירה, זולה עוצמה גרימת ביטוי גנים באופן אזורים ספציפיים. בשילוב עם דור 2 nd אסטרטגיות התערבות RNA 18 rAAVs יכול לשמש גם עבור אזורים ספציפיים גנים להפיל. rAAVs יכול להיות משולב עם Cre-העכברים הטרנסגניים או תאים מסוג מסוים היזמים להשיג במעגל של התא מסוגספציפית ביטוי גנים, המתיר מניפולציות גנטיות עם רזולוציה מרחבית גבוהה 2,19-21, בעוד rAAVs הולם במערכת למשל ט 'מוסיפה לשלוט הזמני על הביטוי וירוס בתיווך גן 22,23. דוגמאות אלה ממחישות את הפוטנציאל העצום קומבינטורית של וקטורים אלו צופים גידול מהיר rAAV מבוססי מחקרים בשנים הבאות.
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