ההרפס של תרנגולי הודו (גבוהה) משמש כפלטפורמה וקטור לדור של recombinant חיסונים נגד מספר מחלות העופות. מאמר זה מתאר גישה פשוטה ומהירה לדור של recombinant חיסונים HVT-הווקטורי שימוש משולב NHEJ-CRISPR/Cas9 ומערכת Cre-לקס.
ההרפס של תרנגולי הודו (גבוהה) הוא וקטור ויראלי אידיאלי לדור של recombinant חיסונים נגד מספר מחלות העופות, כמו שפעת העופות (AI), מחלת ניוקאסל (ND), ומחלות זיהומיות bursal (מחלת המעי הדלקתי), באמצעות חיידקים כרומוזום מלאכותיים ( מוטגנזה מכוונת BAC) או שיטות קונבנציונליות רקומבינציה. באופן קבוע באשכולות interspaced palindromic חזרה (CRISPR) / Cas9 בהצלחה נעשה שימוש בהגדרות רבות לעריכת ג’ין, כולל המניפולציה של מספר גדול וירוס DNA הגנום. פיתחנו מהיר ויעיל CRISPR/Cas9-מתווכת הגנום העריכה צינור כדי להפיק רקומביננטי HVT. כדי למקסם את פוטנציאל השימוש בשיטה זו, אנו מציגים כאן מידע מפורט על המתודולוגיה של יצירת HVT רקומביננטי לבטא את החלבון VP2 של IBDV. בקלטת ביטוי VP2 מוכנס לתוך HVT הגנום באמצעות NHEJ (nonhomologous סוף-הצטרפות)-מסלול התיקון תלויים. קלטת ביטוי חלבון (GFP) זריחה ירוק מחוברת קודם תותב להמחשת קל והוציאו ואז המערכת באמצעות Cre-LoxP. גישה זו מציעה דרך יעילה להציג אנטיגנים נגיפיים אחרים לתוך הגנום HVT עבור ההתפתחות המהירה של חיסונים רקומביננטי.
המחלה של מארק (MD) היא מחלה lymphoproliferative של תרנגולות המושרה על ידי serotype 1 (2 ההרפס Gallid [GAHV-2]) של סוג Mardivirus ב תת-משפחה של Alphaherpesvirinae. Mardivirus כולל גם שתי nonpathogenic אשר נגרמו מהזנים אליהם: אדנו 2 (GaHV-3), אדנו 3 (MeHV-1, ידועות בהיסטוריה כמהלך HVT) אשר משמשות חיסונים נגד MD. תרכיב חי HVT (זן FC-126) הוא הדור הראשון של החיסון MD בשימוש בשנות השבעים המוקדמות, הנמצאת עדיין בשימוש נרחב ניסוחים חיסון טרינארית, ערכיות לספק של הגנה משופרת מפני MD. HVT משמש גם נרחב וקטור החיסון לגרום להגנה מפני מספר מחלות העופות בשל צדדיות שלה בטיחות ב ovo , מדגרת תת עורית המינהל וגם יכולת למתן חיסון לכל החיים. האסטרטגיה לייצר חיסונים HVT רקומביננטי מבוסס על רקומבינציה הומולוגית קונבנציונאלי או תאים הנגועים בנגיף, cosmid חופפים DNAs או BAC מוטגנזה מכוונת2. עם זאת, שיטות אלה הן בדרך כלל מהגידולים, המחייב הבנייה של העברת וקטורים, שמירה על הגנום הנגיפי ב- Escherichia coli, רובד purifications, והסרה של רצף BAC והבחירה ועתירת סמן וירוסים הערוך3,4.
CRISPR הקשורים (Cas9) הוא הגן הפופולרי ביותר כלי לעריכת בשנים האחרונות בשל צדדיות שלה ירידה לפרטים. מערכת CRISPR/Cas9 בהצלחה שימשה דור יעיל של תאים מהונדסים, מודלים בעלי חיים5,6,7,8,9,10, ובכן כמו המניפולציה של מספר גדול וירוס DNA הגנום11,12,13,14,15,16,17, 18,19,20. לאחר דיווח שיטה פשוטה ויעילה באמצעות מערכת CRISPR/Cas9 כדי לערוך את הגנום HVT21, פיתחנו צינור לדור מהיר ויעיל של רקומביננטי HVT22.
על מנת להרחיב את פוטנציאל היישום של שיטה זו, אנו מתארים את המתודולוגיה מפורט לדור של רקומביננטי חיסון HVT לבטא את הגן VP2 של IBDV-מיקומה UL45/46 בדו ח זה. הגישה משלבת NHEJ-CRISPR/Cas9 כדי להוסיף את הגן VP2 מתויג עם GFP מדווח ומערכת Cre-LoxP כדי להסיר את הקלטת ביטוי GFP מאוחר יותר. לעומת רקומבינציה מסורתית וטכניקות recombineering BAC, נדגים כי NHEJ-CRISPR/Cas9 יחד עם מערכת Cre-סלומון היא גישה מהיר ויעיל להפקת החיסון HVT רקומביננטי.
מערכת CRISPR/Cas9 הפך כלי חשוב בעריכת ג’ין. הטכנולוגיות מסורתי עבור רקומביננטי HVT וקטור הפיתוח והבנייה רקומבינציה הומולוגית13 ו BAC מוטגנזה מכוונת טכנולוגיה25, בדרך כלל כרוכים כמה סבבים של וקטור שיבוט, בחירה, כמו גם ההקרנה בקנה מידה גדול, אשר עשויה להימשך מספר חודשים. פרוטוקול המתואר כאן באמצעות אסטרטגיית NHEJ-CRISPR/Cas9 מבוססי בשילוב עם מערכת Cre-לקס ומיון תא בודד הוא יותר בגישה נוח, יעיל ומהיר בדור תרכיב רקומביננטי. באמצעות צינור זה, ניתן להשיג את הוירוס רקומביננטי בתוך 1-2 שבועות רק24, גם יכול להיות מופחת פלאק טיהור צעדים כדי פרידה בסיבוב יחיד באמצעות תא לפעיל על-ידי קרינה פלואורסצנטית מיון17. ניתן להשיג את כל התהליך, gRNA בנייה ועיצוב התורם להשגת הווירוס HVT מטוהרים רקומביננטי, תוך חודש. השלבים הקריטיים לדור HVT רקומביננטי מוצלחת כוללים הבחירה gRNA יעילות גבוהה עבור מיקוד הגנום הנגיפי כדי להבטיח המחשוף יעיל עבור ההוספה גנים זרים, יעילות גבוהה תרביות תאים כדי למקסם את הסיכוי לקבלת Cas9 / gRNAs, הווירוס להיפגש באותו התא לצורך עריכה, 24 שעות ביממה המרווח בין תרביות של תאים של פלסמידים התורם ואת gRNA ואת זיהום נגיפי כדי לאפשר Cas9 gRNA לבוא לידי ביטוי, ברמה סבירה לפני הווירוס לתוך התאים.
המגבלה עבור הדור רקומביננטי HVT היא שהמורכבות של הזיהוי של ה-GFP-חיוביות שיבוטים על-ידי צומת ה-PCR. יכול להיות מוכנס הקלטות GFP-VP2 בכיוון אחד. צומת שה-PCR המתוארים כאן היא רק לצורך זיהוי להוסיף חוש הכיוון. במקרה של הוספת בכיוון antisense, PCR באמצעות זוגות פריימר תיאר לא יעבדו, תחל פנימי יכול להיות מוחלפים למטרה זו. עוד בעיה היא כי הבונה התורם יכול לשמש רק עבור הכניסה אחד הגנים בוירוס זהה בשל קיומה של הרצף LoxP שנותרו לאחר הסרת GFP על ידי טיפול Cre. מבנה חדש תורם בווריאציה רצף LoxP יכול לשמש במקום למטרה ההכנסה מרובים.
NHEJ HDR (תיקון מכוון הומולוגיה) שני מסלולים כדי לתקן את השברים גדילי כפול (DSBs) נוצר על ידי26,Cas927בקרב אנשי עסקים ותיירים כאחד. NHEJ יעיל יותר כאשר היא מתרחשת במהלך מחזור התא28, ואילו HDR יעילה פחות, מתרחשת רק במהלך S ו G2 שלבים6,29,30. אנו לנצל יותר יעיל NHEJ תיקון מסלול כאן כדי להחדיר גנים זרים אל המיקומים יישוב. למרות NHEJ תיקון יכול להכיר indels על ידי הצטרפות קצוות הדנ א noncompatible או פגום דרך בגודל שאינו תלוי-הומולוגיה תהליך גמיש mechanistically31,32 בין התורם cleaved רצף הדנ א, indels יכולה להתרחש רק האתרים המחשוף של התלמידים, הקלטת ביטוי גנים זרים אינו מושפע. יתרון נוסף של גישה זו היא NHEJ ללא ההגבלה הומולוגיה זרוע הבנייה, ביצוע השיבוט צעד מאוד פשוטה. זה יבקש פוטנציאל גדול עבור היישום של NHEJ להכנסה גנים זרים. המבוא של אתר יעד gRNA אוניברסלי בשני הקצוות של גורם קלטת גנים זרים תהליך מהירה יותר כמו התבנית התורם יכול להיבנות מיד ללא צורך הבחירה gRNA ספציפי. עמוד השדרה של התורם פלסמיד המכיל אתרי היעד מועצת התלמידים, LoxP אתרים ואתרי פאצי, SfiI יכול גם להיות משותף נרחב בין הכתב שונה גנים, גנים זרים קלטות וקטורים וירוסים שונים, מתן גישה חדשה זו היתרון של התאמה אישית.
תותב VP2 מחסה HVT השתמשו כדי לתאר את הפרוטוקול בכתב יד זה; עם זאת, אותה גישה יכול לשמש כדי להוסיף יותר ויראלי גנים במקומות שונים גנומית של הגנום HVT באמצעות gRNA את פילוח הרצף המתאימים הרצוי לפיתוח חיסונים HVT הווקטורי רקומביננטי multivalent. זנים חיסון MDV אחרים, כגון SB-1 ו- CVI988, herpesviruses העופות האחרים, כולל וירוסים זיהומיות laryngotracheitis וירוס דלקת מעיים ברווז, ואני גם העופות DNA וירוסים אחרים, כגון אבעבועות וירוסים ו- adenoviruses, גם ניתן לתכנן באמצעות אותו גישת לפיתוח תרכיב רקומביננטי multivalent. פיתוח חיסונים חדשים multivalent הווקטורי באמצעות פלטפורמת מערכת CRISPR/Cas9 המתוארים כאן יהיה מאוד מועיל עבור תעשיית העופות בהגנה מפני מספר מחלות עופות.
The authors have nothing to disclose.
המחברים תודה פיפה האווס עוזר עם ההדמיה קונפוקלי. פרויקט זה נתמך על ידי הביוטכנולוגיה ומענקים המועצה למחקר מדעי ביולוגיים (BBSRC) BBS/E/אני/00007034 ו- 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 |