Summary

Konstitutive und induzierbaren Systeme für genetische In Vivo Änderung der Maus Hepatozyten mit hydrodynamischen Tail Vene Injektion

Published: February 02, 2018
doi:

Summary

Hydrodynamische Schweif Vene Injektion von Transposon-basierte Integration Vektoren ermöglicht stabile Transfektion von murinen Hepatozyten in-vivo. Hier präsentieren wir Ihnen eine praktische Protokoll für die Transfektion Systeme, die der langfristigen konstitutive Ausdruck von einem einzigen Transgen oder kombinierte konstitutiven und Doxycyclin-induzierbaren Ausdruck eines Transgen oder MiR-ShRNA in der Leber ermöglicht.

Abstract

In Forschungsmodelle von Leberkrebs, Regeneration, Entzündung und Fibrose sind flexible Systeme für in Vivo Genexpression und zum Schweigen bringen sehr nützlich. Hydrodynamische Schweif Vene Injektion Transposon-basierte Konstrukte ist eine effiziente Methode für die genetische Manipulation von Hepatozyten bei Erwachsenen Mäusen. Neben der konstitutiven Transgene Ausdruck kann dieses System für erweiterte Anwendungen, z. B. ShRNA-mediated Gene Knock-down-Implikation der CRISPR/Cas9 System induzieren Genmutationen oder induzierbaren Systeme verwendet werden. Hier präsentiert sich die Kombination von konstitutiven CreER Ausdruck zusammen mit induzierbaren Ausdruck ein Transgen oder MiR-ShRNA Wahl als ein Beispiel für diese Technik. Wir decken das mehrstufige Verfahren ausgehend von der Vorbereitung der Dornröschen-Transposon konstruiert, um die Injektion und die Behandlung von Mäusen und die Vorbereitung des Lebergewebes zur Analyse von Immunostaining. Das vorgestellte System ist eine zuverlässige und effiziente Vorgehensweise zu komplexen genetischen Manipulationen in Hepatozyten. Es ist besonders nützlich in Kombination mit Cre/LoxP-basierte Mausstämme und kann auf eine Vielzahl von Modellen in der Erforschung von Lebererkrankungen angewendet werden.

Introduction

Chronischer Lebererkrankung stellt eine große gesundheitliche Belastung weltweit1. Tierforschung Modelle sind wichtige Werkzeuge in der Studie von Lebererkrankungen und haben dazu beigetragen, die Leberregeneration, hepatischen Entzündung sowie Steatose und Leberkrebs2komplexe Fragen. Eine beträchtliche Anzahl von diesen Tiermodellen verlassen sich auf die gentechnische Veränderung von Leberzellen. Deshalb sind effiziente Werkzeuge zur Genexpression in Hepatozyten manipulieren hilfreich3. Bewährte Methoden wie die Zucht von gentechnisch veränderte Mausstämme oder die Erzeugung von viralen Vektoren für Hepatozyten Infektion sind entweder zeitaufwendig, Hafen Sicherheitsbedenken oder liefern schlechte Transgene Ausdruck in Hepatozyten in vivo 4 , 5. hydrodynamischen Schweif Vene Injektion (HTVI) ist eine alternative Methode zur in Vivo Transfektion von Hepatozyten ermöglicht einfach, schnell und kostengünstig Verhör der Genfunktion in der Leber. Für HTVI ist ein Vektor mit der gewünschten DNA-Sequenz in einem Volumen von Kochsalzlösung entspricht 10 % des Körpergewichts des injizierten Tieres aufgelöst. Die Lösung wird dann in die Rute Vene innerhalb von 5-10 s6injiziert. Herzzeitvolumen überschreiten, fließt die Kochsalzlösung aus der minderwertigen Vena Cava in die Leber Venen, führt zur Erweiterung der Leber und hydrodynamischen Transfektion von Hepatozyten7. Um stabile genomischen Integration zu erreichen, wurde die Methode mit Transposon-basierte Vektoren, wie die Schönheit –Transposon Schlafsystem kombiniert. Diese Systeme vermittelt die Rekombination von Ziel Vektoren mit genomischen Rekombination katalysiert durch ein schlafen Schönheit –Transposase8,9. Für Modelle der Leberfibrose oder Karzinogenese ist es oft wünschenswert, Overexpress oder Stille Gene zu bestimmten Zeitpunkten das Krankheitsmodell. Zu diesem Zweck Werkzeuge für induzierbaren Genexpression wie das Cre/LoxP-System oder Tetracyclin-induzierbaren gen Expressionssystems (Tet-On) können gebrauchte10sein.

Hier beschreiben wir ein Protokoll für in Vivo Transfektion von murinen Hepatozyten mit HTVI ein Dornröschen Transposon-basiertes System. Zusätzlich ein Protokoll für stabil, konstitutive Expression des Transgens unter der Kontrolle eines Leber-spezifischen Promotors, beschreiben wir eine erweiterte Vektorsystem, das konstitutive Tamoxifen-abhängige Cre-Rekombinase (CreER) Ausdruck mit vereint die induzierbaren Ausdruck eines Transgen oder MicroRNA angepasst ShRNA (MiR-ShRNA), genannt der pTC TET-System11. In dieses Vektorsystem werden induzierbaren transgene oder MiR-ShRNAs für Tetracyclin-abhängigen Ausdruck in den Backbone-Vektor mit einem recombinational Klonen-System ermöglicht die schnelle und einfache Generation neuen Vektoren12geklont. In diesem Video-basierte Führer werden Zubereitung von geeigneten Vektoren, Injektion und Behandlung von Mäusen, induzierbaren Transgen/MiR-ShRNA Ausdruck zu erreichen, und schließlich die Vorbereitung des Lebergewebes für die Analyse. In diesem Protokoll beschriebene Methode wurde entwickelt, um die Kombination eines Cre/LoxP vermittelte Maus Systems mit dem Ausdruck oder Knock-down-Wahl, so dass es ein allgemein einsetzbares System in der Forschung von Lebererkrankungen-gen zu aktivieren.

Protocol

Alle Tierversuche wurden nach den Richtlinien für die Pflege und Verwendung von Labortieren durchgeführt und wurde vom zuständigen Behörden (Regierung von Oberbayern, München und Stanford institutionelle Tier Pflege und verwenden Ausschuss genehmigt Stanford, CA, USA). Eine Liste der alle Plasmide zum Klonen (Schritt 1 bis 4) ist in ergänzenden Tabelle S1 zur Verfügung gestellt. 1. Klonen ein Transgen konstitutive Genexpression Design-Primer für Transgene Verstärkung<sup cla…

Representative Results

Transfection Wirksamkeit durch hydrodynamische Schweif Vene Injektion: Der Anteil der murinen Hepatozyten, die von einer einzigen Injektion hydrodynamisch transfiziert sind ist variabel und hängt von mehrere Parameter wie Einspritzmenge, Einspritzzeit, Menge des injizierten DNA und Größe des injizierten Konstrukt6, 22,23. Darüber hinaus ist die Transfektion Effizienz bei gr?…

Discussion

Transfektion von Hepatozyten mit hydrodynamischen Schweif Vene Injektion ist eine etablierte Methode seit seiner Einführung vor mehr als 15 Jahren geworden6. Das injizierte Volumen übersteigt das Herzzeitvolumen und der Sinusoide der Leber7, führt zur Transfektion von etwa 10-20 %, in einigen Fällen bis zu 40 % der Hepatozyten25,26von der minderwertigen Vena Cava mündet. Prädiktoren für eine erfolgreiche Tran…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde durch die Deutsche Krebshilfe, Deutschland (Grant-Nummer 111289, UE), Lucile Packard Foundation für die Gesundheit von Kindern (Ernest und Amelia Gallo ausgestattet Postdoctoral Fellowship – CTSA Grant-Nummer UL1 RR025744, UE) unterstützt. Wir danken Dr. Mark A. Kay für Vektor-Konstrukte und experimentelle Beratung und Dr. Julien Sage für Mäuse und experimentelle Unterstützung.

Materials

General Material
GeneRuler 1 kb Plus DNA Ladder Thermo Fisher #SM1331 DNA ladder for electrophoresis
Tissue-Tek O.C.T. Sakura 4583 embedding of cryo-sections
Biozym LE Agarose Biozym 840004
Ethidium bromide Sigma-Aldrich E7637-1G
D(+)-Saccharose Carl Roth 4621.1 For sweetening of the doxycyline solution
Ampicillin Sodium Salt AppliChem A0839,0010 For selection of Amp-resistant clones
LB Agar (Luria/Miller) Carl Roth X969.1
LB Broth (Luria/Miller) Carl Roth X968.1
S.O.C. Medium Thermo Fischer 15544034
Gentamicin sulfate AppliChem A1492,0001 For selection of Gentamicin-resistant clones
Roti-Histofix 4 % Fa. Roth P087.6 para-formaldehyde solution
T4 DNA Ligase New England BioLabs M0202S
GatewayTM LR ClonaseTM II Enzyme Mix invitrogen/ThermoFisher 11791-020 contains LR-clonase enzyme mix II and proteinase K
DB3.1 Competent Cells Thermo Fisher 11782-018
Stbl3 Chemically Competent E. coli Thermo Fisher C737303
Name Company Catalog Number Comments
Restriction Enzymes
PacI New England BioLabs R0547S
AscI New England BioLabs R0558S
FseI New England BioLabs R0588S
SacI New England BioLabs R0156S
SpeI New England BioLabs R0133S
KpnI New England BioLabs R0142S
NotI New England BioLabs R0189S
XhoI New England BioLabs R0146S
BfuAI New England BioLabs R0701S
Name Company Catalog Number Comments
Kits
QIAquick Gel Extraction Kit Qiagen 28704 For DNA Extraction from gel
NucleoSpin Gel and PCR Clean Up Macherey & Nagel 740609.10
NucleoBond PC20 Macherey & Nagel 740571 Plasmid extraction (Mini prep)
NucleoBond PC500 Macherey & Nagel 740574 Plasmid extraction (Maxi prep)
Phusion High-Fidelity DNA Polymerase Thermo Fisher F530S
Name Company Catalog Number Comments
Materials for Mouse Experiments
Injekt Syringe F 1 ml Braun 9166017V For intraperitoneal injection
Omnifix Luer 3 ml Braun 4616025V For intravenous injection
Sterican Cannula 24G Braun 4657675
Sterican Cannula 27G Braun 4657705
Tamoxifen Sigma-Aldrich T5648-1G For CreER activation
Corn oil Sigma-Aldrich C8267-500ML Carrier for tamoxifen injections
Doxycycline hyclate AppliChem A2951,0025 Activation of tetracycline-dependent expression
Injekt 10 ml Syringe Braun 4606108V
Filtropur S 0.2 Sarstedt 831,826,001 For filtration of doxycycline
NaCl 0,9% Braun 3200905 Carrier for intravenous injections
Falcon Conical Tube 50ml Corning Life Science 352095
Infrared Lamp N/A N/A For warming of mouse tail
IVIS Perkin Elmer 124262 In vivo imaging system
Name Company Catalog Number Comments
Plasmids for cloning of sleeping beauty-transposon vectors for HTVI.
pTC n/a Vector for constitutive gene expression, ref. 15
pEN_TTmcs Addgene #25755 Entry vector for inducible gene expression, ref. 19
pEN_TTGmiRc2 Addgene #25753 Entry vector for inducible miR-shRNA expression with co-expression of GFP, ref. 19
pEN_TTmiRc2 Addgene #25752 Entry vector for inducible miR-shRNA expression without co-expression of GFP, ref. 19
pTC ApoE-Tet Addgene #85578 Expression vector for inducible gene or miR-shRNA expression with ApoE.HCR.hAAT promotor, ref. 11
pTC-CMV-Tet Addgene #85577 Expression vector for inducible gene or miR-shRNA expression with CMV promotor, ref. 11

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Hubner, E. K., Lechler, C., Rösner, T. N., Kohnke-Ertel, B., Schmid, R. M., Ehmer, U. Constitutive and Inducible Systems for Genetic In Vivo Modification of Mouse Hepatocytes Using Hydrodynamic Tail Vein Injection. J. Vis. Exp. (132), e56613, doi:10.3791/56613 (2018).

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