Method Article
* These authors contributed equally
نقدم هنا، بروتوكول مفصلة لتحديد الأحداث جزئ المتجانسة التي وقعت في الخلايا الجذعية الجنينية الماوس باستخدام النشاف الجنوبية و/أو PCR. ويتجلى هذا الأسلوب توليد نونموسكلي الميوسين الثانية استبدال الوراثية الماوس النماذج باستخدام الجنينية يستند إلى الخلية الجذعية المتجانسة اقترانها بوساطة تستهدف التكنولوجيا التقليدية.
بالنسبة للمسائل المتعلقة بالآثار خارج الهدف وصعوبة إدراج جزء الحمض النووي طويلة في تطبيق nucleases المصمم للجينوم الجذعية الجنينية، وتحرير (ES) يستند إلى الخلية استهداف الجين التكنولوجيا ليس لديها أوجه القصور هذه وعلى نطاق واسع يستخدم لتعديل جينوم الحيوان/الماوس بدءاً من الحذف/الملاحق الكبيرة لاستبدال النوكليوتيدات واحدة. جدير بالذكر أن تعريف الأحداث جزئ المتجانسة (HR) قليلة نسبيا اللازمة للحصول على المطلوب استنساخ ES هو خطوة رئيسية التي تتطلب أساليب دقيقة وموثوق بها. النشاف الجنوبية و/أو PCR التقليدية غالباً ما تستخدم لهذا الغرض. هنا، يمكننا وصف الإجراءات المفصلة لاستخدام تلك الأساليب اثنين لتحديد الموارد البشرية الأحداث التي وقعت في الماوس دإط الخلايا التي يراد الجين Myh9 الذاتية أن تعطل والاستعاضة عنها بترميز أخرى نونموسكلي الميوسين سلسلة ثقيلة IIs (NMHC IIs) كدناس. يتضمن الإجراء بأكمله من النشاف جنوب بناء استهداف vector(s) انهانسر، التحديد المخدرات، والتوسع وتخزين خلايا ES/الحيوانات المستنسخة، وإعداد، والهضم، والنشاف للحمض النووي (جدنا)، التهجين و غسالة من probe(s)، وخطوة أخيرة من أوتوراديوجرافي على أفلام الأشعة السينية. يمكن أن يؤديها بكر مباشرة مع جدنا استعداد والمخفف. للحصول على نتائج مثالية، ينبغي بدقة التخطيط المسابير وإنزيم التقييد (إعادة) مواقع قطع النشاف الجنوبي والإشعال لبكر. على الرغم من تنفيذ النشاف الجنوبية تستغرق وقتاً طويلاً وتتطلب عمالة مكثفة ولها نتائج PCR المغلوطة، التعرف الصحيح النشاف الجنوبي والفحص السريع ببكر يسمح بتطبيق هذه الأساليب الموصوفة وحدها أو مجتمعة وفي هذه الورقة استخدامها على نطاق واسع واستشارها معظم المعامل في التعرف على الأنماط الجينية لخلايا ES ووراثيا تعديل الحيوانات.
تكنولوجيا الجينات استهداف الموارد البشرية في موريني دإط الخلايا يوفر أداة قوية لتشريح الخلوية عواقب الطفرات الوراثية المحددة1،2. أهمية ومغزى هذه التكنولوجيا تنعكس في اعترافها بعام 2007 جائزة نوبل في الطب أو الفيزيولوجيا3،4؛ وفي الوقت نفسه، وهو يمثل قدوم العصر الحديث ل هندسة الجينات5. يمكن أن تستخدم الجينات تستهدف من خلال الموارد البشرية مهندس تقريبا أي تغيير تتراوح بين الطفرات الكبيرة ترتيبات جديدة كروموسومية في الجينوم من الماوس دإط الخلايا6،7. من المعروف أن توليد ماوس خروج المغلوب الجينات المطلوبة قبل ظهور أدوات تحرير ما يسمى الجينوم، تطبيق التكنولوجيا استهداف الجين في دإط الخلايا8،9،10. خلال العقدين الماضيين، تم إنتاج 5,000 أكثر من استهداف جينات الفئران بهذا النهج لنمذجة الأمراض البشرية أو دراسة وظائف الجينات11. وأنشئت بجهد على نطاق الجينوم بالضربة قاضية لتوزيع ناقلات استهداف الجين واستنساخ الخلايا ES المستهدفة، والفئران الحية إلى المجتمع العلمي2،12،،من1314 , 15-مما لا شك فيه، وفاق يستند إلى الخلية بوساطة الموارد البشرية استهداف الجين التكنولوجيا كثيرا المتقدمة فهمنا لوظائف المورثات لعبت في سياق الفسيولوجية أو المرضية.
نظراً لأن الموارد البشرية هي حدث نادر نسبيا في الثدييات خلايا16،17، الهامة، والخطوة التالية بعد استهداف الجينات في خلايا ES مورين تحليل العديد من المستعمرات ES لتحديد عدد قليل من الحيوانات المستنسخة مع الطفرات الناتجة عن الموارد البشرية مع استهداف ناقلات18. وتشمل أساليب الذهب لتحديد الموارد البشرية الأحداث النشاف الجنوبي وبكر19،20. تشمل مزايا النهج أن النشاف جنوب يمكن التعرف على الحيوانات المستنسخة ES مستهدفة بشكل صحيح، ويسمح للباحثين تحليل بنية الحدث الجينات المستهدفة، مثل قق إدراج نسخة واحدة من البناء، في حين استراتيجية تقوم على بكر يسمح بالفحص السريع للموارد البشرية أحداث21،22. على الرغم من أن هذه الأساليب قد عيوب، مثل أن فمضيعة للوقت ويمكن أن يكون المغلوطة، استخدام التوافيقيه منهم على نطاق واسع المقبولة وتطبقها معظم المعامل في تحديد أحداث الموارد البشرية، خاصة في دإط الخلايا، لتوليد وراثيا تعديل الحيوانات.
إيسوفورمس ثلاثة من الميوسين نونموسكلي "شمال البحر الأبيض المتوسط" (الثانية) في الثدييات، ويتألف كل منهما من اثنين متطابقة NMHC IIs التي تم ترميزها بثلاثة جينات مختلفة (المسماة Myh9 و Myh10 و Myh14) واثنين من أزواج من سلاسل خفيفة، يشار إلى شمال البحر الأبيض المتوسط الثاني-ألف والثاني-باء وثانيا-ج23. دراسات سابقة قد أشارت إلى أن على الأقل إيسوفورمس شمال البحر الأبيض المتوسط الثاني-ألف والثاني-ب ضرورية للتنمية الماوس لأن الاجتثاث في فيفو من isoforms هذه النتائج في الفتك الجنينية24،،من2526. للتحايل على هذه المشكلة والحصول على رواية ثاقبة وظائف محددة isoform شمال البحر الأبيض المتوسط الثاني-ألف والثاني-باء في مراحل لاحقة من الماوس التنمية، بديل وراثية اعتمد استراتيجية استخدام ES يستند إلى الخلية بوساطة الموارد البشرية استهداف الجين التكنولوجيا إلى إنشاء سلسلة من نماذج الماوس27. أثناء تحديد المستنسخين ES المرجوة، استخدمت النشاف الجنوبي وطرق PCR، وهذه أثبتت أنها فعالة وموثوق بها27،28.
وتعتزم هذه الورقة تقديم وصف مفصل لجنوب النشاف وبكر، بما في ذلك تصميم استهداف vector(s)، probe(s)، والإشعال، وتنفيذ التجارب، وكذلك تحليل النتائج يتجلى في تحديد الحدث الموارد البشرية التواجد في خلايا ES لتهيئة الماوس "الثاني شمال البحر الأبيض المتوسط" الوراثية استبدال نماذج وبيانات تمثيلية. ويمكن أيضا اعتماد بروتوكولات هاتين الطريقتين المقدمة هنا للتعرف الأنماط الجينية للخلايا المحورة وراثيا أو الحيوانات.
1-التصميم لاستهداف Construct(s)، تحقيقات للجنوب وصمة عار، وكبسولة تفجير لبكر
2-جيل من استهداف Construct(s) ومجسات للجنوب وصمة عار، وإعداد أجهزة الإشعال لبكر
3-التحضير لاستهداف Construct(s) وانهانسر دإط الخلايا والتضخيم من الحيوانات المستنسخة ES
4-إعداد الجينوم السلطات الوطنية المعينة والهضم مع Restriction Enzyme(s)
5-الجنوب النشاف وتحديد بكر
في هذه الورقة، بروتوكول مفصل النشاف الجنوبي وبكر هو وصف، الذي يستخدم لتحديد الموارد البشرية الأحداث التي وقعت في الماوس دإط الخلايا لتوليد نماذج الماوس استبدال الوراثية "الثاني شمال البحر الأبيض المتوسط"، باستخدام دإط الخلايا التكنولوجيا القائمة على الموارد البشرية بوساطة الاستهداف. على الرغم من أن قد استخدمت النشاف الجنوبي وبكر، فضلا عن التكنولوجيا التقليدية استهداف الجين، على نطاق واسع لعدة عقود، يحتاج التطبيق الناجح منهم يجب التخطيط بعناية. على الأقل هذه الجوانب مطالبون بالنظر في: طول الأسلحة الطويلة والقصيرة، والمواقف وطول المجسات، الدقة مناسبة لتقطيع المعينة الجينوم، وكبسولة تفجير لبكر، كما هو ملخص في الشكل 1، ومفيدة ل التحليل اللاحق. كخطوة هامة من النشاف الجنوبية، المعدة وهضمها الجينوم السلطات الوطنية المعينة المطلوبة فصل في جل الحمض النووي للكشف عن طريق التحقيق. لأنه يتم قطع الجينوم السلطات الوطنية المعينة في الكثير من أجزاء بأطوال مختلفة، عرض حالة شبيهة بتشويه على هلام الحمض النووي، مما يوحي هضم كامل للسلطات الوطنية المعينة الجينوم، كما هو مبين في الشكل 2. كخطوة أخيرة من النشاف الجنوبية، تظهر إشارات التحقيق المسمى النشاط الإشعاعي التهجين مع جزء من الحمض النووي المستهدف في الفيلم، والتي تعكس وقوع أحداث الموارد البشرية في استنساخ وفاق، مما يشير إلى سواء استنساخ ES هو المطلوب. وفقا بريديسيجن في هذه الدراسة، أن استنساخ وفاق مع اليل تحور شريطين حجم متميزة، بينما البرية من نوع ES الحيوانات المستنسخة لا تملك إلا فرقة واحدة، مما يوحي باستنساخ ES المرجوة هي متخالف (الشكل 3). النسبي للإجراءات والنتائج من النشاف الجنوبية، عملية ونتائج PCR بسيطة ومباشرة. في أعقاب رد الفعل بكر، يمكن تحليل منتجات PCR في جل الحمض النووي. إذا عصابات PCR المحددة وتسلسلها منتجات PCR المستنسخة يؤكد وجود تسلسل جزئي من ناقلات المستهدفة مثل جين مقاومة الأجسام القريبة من الأرض، فضلا عن مناطق الجينوم التي خارج الذراع التماثل، وقوع أحداث الموارد البشرية يمكن أن تكون من المتوقع والتحقق منها (الشكل 4).
الشكل 1 : استهداف الثوابت. هذا تخطيطي مما يدل على جيل ثوابت الاستهداف متعددة. تظهر اليل الجينات (WT) Myh9 البرية من نوع، واستهداف الجين متجه، استبدال التعبير الخارجية cassette(s)، و allele(s) تحور الناتجة، فضلا عن المسابر (ليرة لبنانية، RP) للجنوب وصمة عار والإشعال (P1, P2) لبكر، والموصوفة سابقا 27-يشير سهم في إكسون 2 إلى الموقع بدء متعدية الجنسيات. في أعقاب وقوع الناجح للموارد البشرية، يتم إدراج كاسيت تعبير بديل والجينات المقاومة النيوميسين (rمن الأجسام القريبة من الأرض) فقط 5 ' من كودون ATG المبادر. ولذلك، تعطل اليل Myh9 الذاتية وطرقت في gene(s) ويتم التعبير عنها في خلايا متحولة والفئران. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 2 : يهضم الجينوم السلطات الوطنية المعينة مع Dra أولاً الجينوم السلطات الوطنية المعينة من استنساخ ES المستهدفة مع بنية استبدال NMHC الثاني-أ الثانية-باء يهضم مع Dra أنا، وبعد ذلك، فصل على [اغروس] هلام بالتفريد. ويلاحظ من جدنا هضمها مثل تشويه. C1-C8 تصور استنساخ ES الفردية. هضم كامل لجدنا تنتج الكثير من شظايا من الحمض النووي مع طول مختلفة، مما عرض صورة شبيهة بمسحه. كما تعكس هذه النتيجة النوعية الجيدة من جدناس المعدة ومدى اكتمال الهضم. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3 : نتائج تمثيلية من النشاف الجنوبية. إظهار هذه الألواح لفحص blotting جنوبي للسلطات الوطنية المعينة الجينوم من استنساخ ES المستهدفة مع بنية استبدال NMHC الثانية-ألف مع الثاني-آب، استخدام المسابير اليسار واليمين. اليل تحور يظهر عصابة 12.1 كيلو بايت أو 6 كيلو بايت عند مسبار الأيسر أو التحقيق الصحيح، على التوالي، بينما يظهر الوزن عصابة 9.7 كيلو بايت. م: علامة؛ PC1-PC5: استنساخ الإيجابية؛ NC: استنساخ السلبية. وترد أيضا أحجام العصابات blotting جنوبي. جميع الإجراءات من النشاف الجنوبية تنفذ تماما، وخصوصية التحقيقات جيدة بما يكفي؛ ينبغي أن يكون هناك غير محددة لا نتوقع العصابات للعصابات المتوقعة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4 : الممثل نتائج PCR. يظهر هذا الفريق تحديد PCR المعينة الجينوم من استنساخ ES المستهدفة مع بنية استبدال NMHC الثانية-ألف مع الثاني-با استخدام زوج التمهيدي P1 + P2. اليل تحور غلة عصابة 2.1 كيلو بايت, بينما اليل WT غلة لا الفرقة. م: علامة؛ PC1-PC3: استنساخ الإيجابية؛ NC: استنساخ السلبية. وأشار إلى حجم الفرقة PCR هو أيضا. منذ كبسولة تفجير مصممة للكشف عن اليل تحور فقط، مظهر عصابة واحدة والمتوقعة تعكس خصوصية الإشعال ونوعية عالية من جدناس استعداد. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
حاليا، نوكليسيس مصمم للتحرير الجينوم لا تزال لا يمكن استبدال ES خلية التكنولوجيا القائمة على استهداف الجين بسبب قضايا لها آثار خارج الهدف، وصعوبة في إدراج الحمض النووي جزء30،طويلة31. ويقدم هذا التقرير كأساليب الذهبي لتحديد الموارد البشرية الأحداث التي وقعت في الماوس دإط الخلايا، بروتوكول مفصل النشاف الجنوبي وبكر للحقل. أننا التحقق من موثوقية هذه الأساليب من خلال تحليل استنساخ الفردية من الماوس دإط الخلايا المستهدفة مع سلسلة من بنيات. المستنسخين ES المطلوب تحديدها بهذه الأساليب قد استخدمت بنجاح لتوليد نماذج الماوس الموافق27.
على الرغم من أن تقنيات أخرى لفحص استنساخ ES المستهدفة قد تم وصف19،32، أساليب النشاف جنوب ولا يمكن استبداله بكر تماما بتلك المنشأة بعد ذلك32، نظراً لأن هذه الأحرف الأولى تقنيات لم يعد تاريخ تطبيقية ومقبولة على نطاق واسع وأكدها المجتمع العلمي، يقوم بها معظم المختبرات البيولوجية، وهي أصل التكنولوجيات الأخرى. الأهم من ذلك، والأداء الجيد لجنوب النشاف وبكر في التعرف على أحداث الموارد البشرية يتمثل جيدا في العمل السابق29. وتبين النتائج من النشاف الجنوبية العديد من المزايا الفريدة: بين المستنسخين ES فرزهم عشوائياً، ما يزيد على 90 في المائة منهم هم المطلوب، يتم الكشف عن أي عصابات غير محدد، والموارد البشرية حدثت تفضيلي في اليل واحد من الجينات Myh9. وفي الوقت نفسه، تؤكد البيانات من بكر، جنبا إلى جنب مع التسلسل، أن وقوع أحداث الموارد البشرية الخاصة بالموقع وتتطابق تماما مع تلك من النشاف الجنوبية.
ووفقا لممارستنا، ينبغي النظر في عدة عوامل عند استخدام النشاف الجنوبي و PCR لتحديد الموارد البشرية الأحداث في دإط الخلايا، وبالتالي الحصول على نتائج جيدة ومن المتوقع. أول واحد هو طول الأسلحة التماثل؛ بشكل عام، وزيادة طول الذراع التماثل ستعزز كفاءة الموارد البشرية33. ومع ذلك، هذا ليس الحال دائماً. من ناحية، الأسلحة أطول زيادة صعوبة التلاعب؛ من ناحية أخرى، أدى طول الأسلحة التماثل (4 كيلوبايت للذراع الأيسر و 1.7 كيلوبايت للذراع الأيمن) ذكرت هنا أعلى تردد الموارد البشرية التي تم الحصول عليها حتى الآن بين تجارب مماثلة. بالإضافة إلى ذلك، مدة معقولة من التماثل الأسلحة يسهل تحديد طريق PCR. والثاني هو استخدام الحمض النووي اسوي لإعداد الأسلحة التماثل وجنوب النشاف المسابير34. هذا يمكن الوفاء بطلب استنساخ باك التي تحتوي على المنطقة للجينات للفائدة أو باستخدام الحمض النووي من الخلايا تعتزم استهداف. والثالث هو اختيار الدقة مناسبة لهضم الجينوم السلطات الوطنية المعينة. بشكل عام، رد واحد أو المزيج من الدقة هما أن قطع اليل البرية من نوع أو المسخ إلا مرة واحدة أو مرتين حول منطقة الاستهداف المفضل؛ وعلاوة على ذلك، بلغة الحمض النووي الأكبر الناجم عن ذلك لا ينبغي أن تتجاوز 15 كيلو بايت وحجم الاختلاف بين أجزاء الحمض النووي متميزة أكثر من 2 كيلو بايت. يمكن تيسير هذه المتطلبات بفصل وتحديد نطاقات المتوقعة من النشاف الجنوبية. والرابع هو طول التحقيقات وتشابه أقل مع سلاسل أخرى في الجينوم. عموما، هو طول المسابير bp 500 – 1,000. يمكن تحليل التشابه مع سلاسل أخرى في الجينوم مع البرنامج "نكبي الانفجار". وعلاوة على ذلك، وصف برمجيات المستخدمة لتصميم المسابير النشاف الجنوبي كان35. العامل الخامس النظر استخدام الأساليب التقليدية لتحضير الحمض النووي لعائد تعزيز. الجينوم السلطات الوطنية المعينة التي أعدت من بئر المتلاقية للوحة 48-جيدا بصفة عامة ما يكفي لجولات اثنين على الأقل من تحليلات جنوب النشاف. فيما يتعلق بتصميم كبسولة تفجير لبكر، أفضل استراتيجية لاستخدام هذا واحد التمهيدي على علامة التحديد بالاقتران مع تمهيدي خارج الأسلحة تستهدف. بالإضافة إلى ذلك، ترتيب المنتجات PCR مهم لإثبات HR الأحداث20،36. جدير بالذكر أن الفرز على أساس PCR لا تحل تماما محل المعلومات المتحصل عليها عن طريق النشاف الجنوبية، في حين يمكن أن يقلل عدد الحيوانات المستنسخة تقييم فعالية.
وفي الختام، النشاف الجنوبية وبكر أساليب ثبت جيدا لفحص الحيوانات المستنسخة ES لتحديد الموارد البشرية بوساطة أحداث استهداف الجينات في خلايا ES. على الرغم من أن البروتوكول مفصلاً الموصوفة هنا أساسا تركز على فحص المطلوب استنساخ الوراثية استبدال ES "الثاني شمال البحر الأبيض المتوسط"، يمكن استخدامه للفئران التنميط التي يتم إنشاؤها لاحقاً باستخدام المستنسخين ES إيجابية. فإنه يمكن تكييفها بسهولة لتحديد أحداث الموارد البشرية في سائر أنواع الخلايا، مثل خلايا iPS أو خلايا جسدية.
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
هذا العمل وتلقى الدعم من البرنامج العام لمؤسسة العلوم الطبيعية الصينية الوطنية (منح رقم 31571432) والبشرية المقاطعة العلوم الطبيعية مؤسسة من الصين (رقم المنحة 2015JC3097) ومؤسسة البحوث للتعليم المكتب هونان مقاطعة بالصين (ك منحة رقم 15 054).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
BAC CLONE | BACPAC Resources Center (BPRC) | bMQ-330E21 | |
QIAGEN Large-Construct Kit | QIAGEN | 12462 | |
QIAquick Gel Extraction Kit | QIAGEN | 28704 | |
QIAquick PCR Purification Kit | QIAGEN | 28104 | |
QIAprep Spin Miniprep Kit | QIAGEN | 27104 | |
QIAGEN Plasmid Plus Maxi Kit | QIAGEN | 12963 | |
PfuUltra High-Fidelity DNA Polymerase | Agilent | 600382 | |
T-easy vector | Promega | A1360 | |
Nuclei Lysis Solution | Promega | A7941 | |
Protein Precipitation Solution | Promega | A7951 | |
DNA Denaturing Solution | VWR | 351-013-131 | |
DNA Neutralizing Solution | VWR | 351-014-131 | |
Ready-To-Go DNA Labeling Beads (-dCTP) | VWR | 27-9240-01 | |
UltraPure SSC, 20x | Thermo Fisher | 15557036 | |
UltraPur Phenol:Chloroform:Isoamyl Alcohol (25:24:1, v/v) | Thermo Fisher | 15593031 | |
G418 | Thermo Fisher | 10131035 | |
Salmon Sperm DNA Solution | Thermo Fisher | 15632011 | |
Platinu Taq DNA Polymerase High Fidelity | Thermo Fisher | 11304029 | |
Not I | Thermo Scientific | ER0592 | |
Dra I | Thermo Scientific | ER0221 | |
EcoR I | Thermo Scientific | ER0271 | |
Ganciclovir | Sigma | G2536 | |
Whatman TurboBlotter Transfer System, Large Kits | Fisher Scientific | 09-301-188 | |
[α32P]dCTP | PerkinElmer | NEG013H100UC | |
ProbeQuan G-50 Micro Columns | GE Healthcare | 28-9034-08 | |
Hybrisol I Hybridization Solution | Millipore | S4040 | |
Kodak X-Ray Film | Z&Z Medical | 844 5702 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved