Summary

脊索丛中基因的靶向敲除

Published: June 16, 2023
doi:

Summary

在这里,我们描述了一种选择性地改变脉络丛中基因表达的方法,同时避免对其他大脑区域的任何影响。

Abstract

脉络丛 (ChP) 是免疫细胞在生理和病理条件下浸润到中枢神经系统 (CNS) 的关键通道。最近的研究表明,调节 ChP 活性可以预防中枢神经系统疾病。然而,由于其微妙的结构,在不影响其他大脑区域的情况下研究 ChP 的生物学功能具有挑战性。本研究提出了一种使用腺相关病毒 (AAV) 或由 TAT 序列组成的环化重组酶 (Cre) 重组酶 (CRE-TAT) 重组酶蛋白在 ChP 组织中敲低基因的新方法。结果表明,将AAV或CRE-TAT注射到侧脑室后,荧光完全集中在ChP中。 利用这种方法,该研究利用RNA干扰(RNAi)或X-overP1(Cre/LoxP)系统的Cre/位点成功敲低了ChP中的腺苷A 2A受体(A2A R),并表明这种敲低可以缓解实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)的病理。该技术可能对未来研究 ChP 在中枢神经系统疾病中的作用具有重要意义。

Introduction

脉络丛 (ChP) 通常被认为通过分泌脑脊液 (CSF) 和脑源性神经营养因子 (BDNF) 来帮助维持脑功能稳态1,2。在过去三十年中,越来越多的研究表明,ChP 代表了免疫细胞浸润到中枢神经系统 (CNS) 的独特途径。

ChP 的紧密连接 (TJ) 由单层 ChP 上皮细胞组成,通过阻止大分子和免疫细胞进入大脑来维持免疫稳态3。然而,在某些病理条件下,ChP 组织会检测脑脊液和血液中的危险相关分子模式 (DAMP) 并做出反应,导致异常免疫浸润和脑功能障碍 4,5。尽管ChP起着关键作用,但它的小尺寸和在大脑中的独特位置使得很难在不影响其他大脑区域的情况下研究其功能。因此,在ChP中特异性地操纵基因表达是了解其功能的理想方法。

最初,环化重组酶 (Cre) 转基因系在 ChP 中表达的基因特异性启动子的控制下表达 Cre,通常用于通过与 flox 候选基因杂交来删除靶基因 6,7,8例如,转录因子叉头盒J1(FoxJ1)仅在产前小鼠脑的ChP上皮细胞中表达7。因此,FoxJ1-Cre 系通常用于删除位于 ChP 6,9 中的基因。然而,这种策略的成功很大程度上取决于启动子的特殊性。逐渐发现 FoxJ1 的表达模式不够独特,因为 FoxJ1 也存在于大脑和外周系统其他部位的纤毛上皮细胞中7。为了克服这一局限性,进行了脑室内 (ICV) 注射 Cre 重组酶,以将重组酶输送到絮状转基因系的脑室中。该策略显示出高度特异性,仅在 ChP 组织中存在 tdTomato 荧光就证明了这一点 10,11然而,这种方法仍然受到氟化转基因小鼠品系可用性的限制。为了解决这个问题,研究人员采用了腺相关病毒 (AAV) 的 ICV 注射来实现 ChP 特异性敲低或靶基因的过表达12,13。对不同 AAV 血清型的 ChP 感染的综合评估显示,AAV2/5 和 AAV2/8 在 ChP 中表现出很强的感染能力,而不感染其他大脑区域。然而,发现 AAV2/8 感染心室周围的室管膜,而 AAV2/5 组未显示感染14。该方法的优点是克服了获得floxed转基因动物的局限性。

本文描述了使用两种方法在 ChP 中敲低基因的分步方案:携带腺苷 A 2A 受体 (A 2A R) 的 shRNA 的 AAV2/5 的 ICV 和由 TAT 序列 (CRE-TAT) 重组酶组成的 Cre 重组酶蛋白,以实现 A2A R 的 ChP 特异性敲低。研究结果表明,敲低 ChP 中的 A2AR 可以缓解实验性自身免疫性脑脊髓炎 (EAE)。该详细方案为 ChP 功能研究和 ChP 中基因的特异性敲低提供了有用的指导。

Protocol

本研究中描述的所有动物程序均按照美国国立卫生研究院《实验动物护理和使用指南》中概述的指南进行,并经温州医科大学机构动物护理和使用委员会批准。 1. 动物 购买年龄为8-12周,体重为20-22g的雄性C57BL / 6小鼠。 获得转基因Rosa-LSL(Lox-StoP-Lox)-tdTomato(Ai9)小鼠系和雄性A2AR flox/ flox 小鼠。 将小鼠随机分配到两组并饲?…

Representative Results

通过 ICV 注射 AAV2/5-shRNA 或 CRE-TAT 敲低 ChP 特异性 A2ARA2AR 在 ChP 中作为 EAE 发病机制中神经信息的强大调节因子的作用尚不清楚。敲低 ChP 特异性 A 2A R 表达可以揭示 A2AR 对 EAE和其他神经系统炎症中枢免疫系统的调节作用。本研究使用 ICV 注射 CRE-TAT 来降低 A 2A R flox/flox 小鼠 ChP 中 A2AR 的表达。为了确保 ChP 特异性,我们首先将 …

Discussion

该研究提出了两种不同的方法来靶向敲低ChP基因。第一种方法涉及将含有Cre重组酶的CRE-TAT注射到A2AR flox/ flox小鼠中。第二种方法需要ICV注射携带A2AR的shRNA的AAV2/5。通过利用这两种策略,本工作实现了 ChP 中 A 2A R 的选择性敲低,并能够证明抑制 ChP 中 A2AR 信号传导对 EAE 病理学的保护作用。值得注意的是,该协议包括两个关键步骤。首先,立体定位操作是必…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

我们非常感谢中国国家自然科学基金(第31800903项,授予郑伟)和温州科学技术计划(第Y2020426号,授予翁耀彦)对这项工作的支持。

Materials

A2ARflox/flox mice State Key Laboratory of Ophthalmology, Optometry and Visual Science, Wenzhou Medical University
AAV2/5-A2AR-ShRNA virus Shanghai Heyuan Biotechnology Co. LTD pt-4828
antifade mounting medium Beyotime Biotechnology 0100-01
borosilicate glass capillary Beijing Meiyaxian Technology Co. Ltd B100-50-10
brain stereotaxic apparatus RWD, Shenzhen 69100
C57BL/6 mice Beijing Vital Charles River Laboratory Animal Technology Company
CRE-TAT recombinase Millipore SCR508
DAPI Absin B25A031
frozen slicing machine Leica CM1950
H37Ra Becton Dickinson and company 231141
Hamilton syringe Hamilton, American P/N: 86259
Incomplete Freunds adjuvant Sigma F5506
Laser confocal microscope Zeiss LSM900
MOG35-55 Suzhou Qiangyao Biotechnology Co., LTD 4010006243
OCT glue Epredia 6502p
paraformaldehyde Chengdu Kelong Chemical Reagent Company 30525-89-4
pentobarbital sodium Boyun Biotech PC13003
Pipette gun Eppendorf N45014F
PrimeScript 1st Strand cDNA Synthesis Kit Takara  6110A
Real- Time PCR System BioRad CFX96
Rosa-LSL (Lox-StoP-Lox)-tdTomato mice Jackson Laboratory
sucrose Sangon Biotech A502792-0500
super high speed homogenizer IKA 3737025
Trizol Invitrogen 15596026
xylene solution Chengdu Kelong Chemical Reagent Company 1330-20-7

Referências

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Yang, Y., Qi, C., Hu, L., Zheng, C., Li, X., Zheng, W., Weng, Y., Lin, H. Targeted Knockdown of Genes in the Choroid Plexus. J. Vis. Exp. (196), e65555, doi:10.3791/65555 (2023).

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