Summary

体外重建人视网膜母细胞瘤

Published: October 11, 2022
doi:

Summary

我们描述了一种通过在人胚胎干细胞(hESC)中引入双等位基因RB1突变来产生人视网膜母细胞瘤(RB)的方法。RB细胞系也可以在培养皿中使用分离的RB成功培养。

Abstract

人类RB是小儿癌症,如果不进行治疗,它是致命的。由于RB起源于锥形前体,在啮齿动物模型中比较少见,同时关于人类与啮齿动物的种间差异,源自人类的疾病模型更有利于揭示人类RB的机制,寻找治疗目标。在此,该协议描述了两个基因编辑的hESC系的产生,分别具有双等位基因RB1点突变(RB1 Mut / Mut)和RB1敲除突变(RB1/-)。在视网膜发育过程中,观察到RB的形成。RB细胞系也是通过从RB类器官中分离而建立的。总之,通过使用2D和3D组合分化方案将基因编辑的hESC系分化为视网膜类器官,我们已经成功地在培养皿中重建了人类RB并确定了其锥体前体起源。它将为观察视网膜母细胞瘤的发生、增殖和生长以及进一步开发新型治疗剂提供有用的疾病模型。

Introduction

人视网膜母细胞瘤(RB)是一种罕见的致命肿瘤,来源于视网膜视锥细胞前体123是儿童期最常见的眼内恶性肿瘤类型4RB1 基因的纯合失活是 RB5 的起始遗传病变。然而,具有RB1突变的小鼠无法形成视网膜肿瘤2。尽管小鼠肿瘤可以通过Rb1突变和其他基因修饰的组合产生,但它们仍然缺乏人类RB6的特征。由于视网膜类器官分化的发展,可以获得hESC衍生的RB,显示人类RB1的特征。

在过去的十年中,已经建立了许多用于视网膜类器官分化的方案,包括2D7,3D8以及2D和3D9的组合。这里用于生成人类RB的方法是粘附培养物和浮动培养物的合并9。通过将 RB1 突变的hESC分化为视网膜类器官,在第45天左右检测到RB的形成,然后在第60天左右迅速增殖。在第90天,可以分离RBs并生成RB细胞系;此外,RB在第120天包围几乎所有视网膜类器官。

hESC 衍生的 RB 是一种探索 RB 起源、肿瘤发生和治疗的创新模型。在该协议中,详细描述了基因编辑hESC的产生,RB的分化和RB的表征。

Protocol

本研究经首都医科大学附属北京同仁医院机构伦理委员会批准。H9 hESCs是从WiCell研究所获得的。 1. RB1 突变hESC的产生 用于敲除RB1(KO)的CRISPR / Cas9靶向载体。 设计一对sgRNA。对于 RB1的消融,靶向该基因的第一个外显子。正向引物序列为CACCGCGGTGGCGGCCGTTTTTCGG,反向引物序列为AAACCCGAAAAACCCGCCCCACCGC。注意:对于特定的 RB1 突变,还需要修?…

Representative Results

RB生成的过程在 图1中阐明,它结合了贴壁和浮动培养物。可以从 RB1-KO hESC中收获人RB,并通过分离RB类器官获得RB细胞系。 在这里,协议提供了不同阶段分化的细节(图2)。在前3天内形成空心球,附着在培养表面上然后膨胀(图2A-E)。从第15天开始,细胞升高并在悬浮中培养(<strong class="…

Discussion

人视网膜母细胞瘤(RB)是由 RB1 失活和Rb蛋白功能障碍引起的。在该协议中, RB1-KO hESC是在培养皿中产生RB的关键步骤。虽然即使使用 RB1-/- hESC,但由于视网膜类器官分化的方法,也有可能没有RB形成10。在该协议中,从贴壁培养到漂浮培养的转移在分化过程中至关重要。囊肿的密度、多能干细胞的类型和增殖速率都是影响脱离时间的变量。当细胞扩?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

我们感谢502团队的所有帮助。这项工作得到了北京市自然科学基金(Z200014)和国家重点研发计划(2017YFA0105300)的部分支持。

Materials

2-mercaptoethanol Life Technologies 21985-023
Anti-ARR3 Sigma HPA063129 Antibody
Anti-CRX (M02) Abnove ABN-H00001406-M02 Antibody
Anti-Ki67 Abcam  ab15580 Antibody
Anti-Syk (D3Z1E) Cell Signaling Technology 13198 Antibody
BbsI NEB R3539S Restriction enzymes
Dispase (1U/mL) Stemcell Technologies 7923
DMEM basic Gibco 10566-016
DMEM/F-12-GlutaMAX Gibco 10565-042
DMSO Sigma D2650
DPBS Gibco C141905005BT
EDTA Thermo 15575020
Fetal Bovine Serum (FBS), Qualified for Human Embryonic Stem Cells Biological Industry 04-002-1A
Glutamine Gibco 35050-061
Ham's F-12 Nutrient Mix (Hams F12) Gibco 11765-054
MEM Non-essential Amino Acid Solution (100X) Sigma M7145
Neurobasal Medium Gibco 21103-049
P3 Primary Cell 4D-Nucleofector X Kit S Lonza V4XP-3032 Nucleofection kit
Pen Strep Gibco 15140-122
Puromycin Gene Operation ISY1130- 0025MG
QIAquick PCR Purification Kit QIAGEN 28104
ncEpic-hiPSC/hESC culture medium Nuwacell RP01001 ncEpic-hiPSC/hESC culture medium in 1.2.1
Growth factor reduced basement membrane matrix BD 356231 Matrigel in 1.2.1
Cell dissociation enzyme Gibco 12563-011 TrypLE Express in 1.2.8
RNeasy Midi Kit QIAGEN 75144
RNeasy Mini Kit QIAGEN 74104
Supplement A Life Technologies 17502-048 N-2 Supplement (100X), liquid, supplemet in medum I
Supplement B Life Technologies 17105-041 B-27 Supplement (50X),liquid, supplemet in medum I,II,III
T4 Polynucleotide Kinase Life Technologies EK0032
Taurine Sigma T-8691-25G
Y-27632 2HCl Selleck S1049
pX330-U6- Chimeric BB-CBh-hSpCas9-2A-Puro Addgene 42230
Nucleofector 4D Lonza
RPMI Sigma R0883-500ML

References

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Citer Cet Article
Zhang, X., Jin, Z. Reconstruct Human Retinoblastoma In Vitro. J. Vis. Exp. (188), e62629, doi:10.3791/62629 (2022).

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