Linear Amplificazione Mediata PCR - Localizzazione di Genetica Elementi e caratterizzazione di Unknown Aggirare DNA
Summary
Linear-amplificazione mediata (LAM)-PCR è un metodo sviluppato per identificare le posizioni esatte di integrare vettori virali nel genoma. La tecnica si è evoluta per essere il metodo superiore per studiare la dinamica clonali nei pazienti di terapia genica, biosicurezza delle tecnologie innovative vettore, la diversità delle cellule T, modelli di cellule staminali del cancro, ecc
Abstract
Linear-amplification mediated PCR (LAM-PCR) has been developed to study hematopoiesis in gene corrected cells of patients treated by gene therapy with integrating vector systems. Due to the stable integration of retroviral vectors, integration sites can be used to study the clonal fate of individual cells and their progeny. LAM- PCR for the first time provided evidence that leukemia in gene therapy treated patients originated from provirus induced overexpression of a neighboring proto-oncogene. The high sensitivity and specificity of LAM-PCR compared to existing methods like inverse PCR and ligation mediated (LM)-PCR is achieved by an initial preamplification step (linear PCR of 100 cycles) using biotinylated vector specific primers which allow subsequent reaction steps to be carried out on solid phase (magnetic beads). LAM-PCR is currently the most sensitive method available to identify unknown DNA which is located in the proximity of known DNA. Recently, a variant of LAM-PCR has been developed that circumvents restriction digest thus abrogating retrieval bias of integration sites and enables a comprehensive analysis of provirus locations in host genomes. The following protocol explains step-by-step the amplification of both 3’- and 5’- sequences adjacent to the integrated lentiviral vector.
Introduction
Linear-amplificazione mediata PCR (LAM-PCR) permette di identificare e caratterizzare Sconosciuto DNA fiancheggiante adiacente DNA nota di qualsiasi origine. Più specificamente, LAM-PCR è stato sviluppato per localizzare siti di integrazione vettore virale (IS) all'interno del genoma ospite 1,2. Elementi genetici come retrovirus o trasposoni integrando il loro genoma nel genoma dell'ospite in un (semi-) modo casuale 3-6. In molti casi è determinante conoscere esattamente la posizione in cui questi vettori integrati. LAM-PCR ha dimostrato di essere superiore a tecniche alternative come la legatura mediata PCR 7 e le sue varianti o inversa PCR 8. La sensibilità e la robustezza di questo metodo nasce dalla preamplificazione iniziale delle giunzioni vettore genoma e selezione magnetica dei prodotti della PCR amplificati. Come i metodi alternativi citati, LAM-PCR si basa sull'utilizzo di enzimi di restrizione, presentare una deviazione in capacità di recupero IS 9-11. Così,solo un sottoinsieme del repertorio IS (il integrome) può essere rilevata in una reazione. Questa polarizzazione è minimizzato dall'analisi parallela di un dato campione utilizzando combinazioni ottimali di enzimi di restrizione 9. Recentemente, una variante della tecnologia definito non limitativo LAM-PCR (nrLAM-PCR) è stato sviluppato che aggira l'uso di enzimi di restrizione e permette imparziale analisi dell'intero genoma di un campione in una singola reazione 9,12.
In passato, LAM-PCR è stato utilizzato per identificare il retrovirale causale dà luogo alla leucemia in alcuni pazienti in sperimentazioni cliniche di terapia genica 13-15. Da allora, LAM-PCR è stato adattato per identificare IS da altri vettori di integrazione (vettori lentivirali, trasposoni) e anche per identificare i modelli di integrazione delle passivamente integrazione di vettori come vettori adeno-associati (AAV) o vettori lentivirali integrasi-difettoso (IDLV) 16 -21. Applicazioni della LAM-PCR sono molto diffusa: tradizionalely, la tecnica è ampiamente utilizzata per studiare la composizione clonale delle cellule geneticamente modificate in pazienti che hanno subito la terapia genica o per valutare la biosicurezza dei sistemi vettore nuovi disfacendo il loro comportamento integrazione 15,16,22-24. Recentemente, LAM-PCR ha permesso determinare la specificità e l'attività off-target di nucleasi firmati da un IDLV saggio di cattura 25.
Inoltre, LAM-PCR permette di seguire facilmente il destino di una cellula transdotte nel tempo in un organismo. Questo permette di identificare proto-oncogeni e geni oncosoppressori e studiare ematopoiesi o staminali cancerose biologia cellulare 26-28. Ultimo ma non meno importante, LAM-PCR è stato adattato per studiare diversità recettore delle cellule T nell'uomo e 29 (dati non pubblicati).
La potenza intrinseca della tecnologia è rafforzata collegando il metodo di tecnologie di sequenziamento profonde che permettono caratterizzare milioni di Sconosciuto accompagnamento DNA a singolo nucleotide reSolution nei genomi interi. Nel seguente protocollo, si descrive passo per passo l'amplificazione e l'identificazione di accompagnamento DNA sconosciuto esemplare di identificare vettori lentivirali IS. Gli oligonucleotidi utilizzati nel protocollo sono elencati nella Tabella 1. Estratto il DNA o cDNA di qualsiasi sorgente possono essere usati come stampo di DNA per LAM-PCR e nrLAM-PCR.
Protocol
Representative Results
Discussion
La tecnica LAM-PCR permette di identificare sconosciuti sequenze di DNA che fiancheggiano una regione del DNA noto. A causa della elevata sensibilità risultante dalla preamplificazione delle giunzioni con primers specifici ibridazione nella sequenza di DNA nota, è possibile amplificare e rilevare anche giunzioni rare fino al livello di singola cellula. Contrario, in una situazione policlonale LAM-PCR è in grado di amplificare migliaia di differenti giunzioni in una singola reazione.
Tutta…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Funding was provided by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (SPP1230, grant of the Tumor Center Heidelberg/Mannheim), by the Bundesministerium für Bildung und Forschung (iGene), by the VIth + VIIth Framework Programs of the European Commission (CONSERT, CLINIGENE and PERSIST). We thank Ina Kutschera for demonstrating the protocol technique in the video.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Taq DNA Polymerase | Genaxxon Bioscience GmbH | M3001.5000 | Alternative Taq Polymerases may be used |
| PCR Buffer | Qiagen | 201203 | Use of this buffer is recommended |
| dNTP-Mixture | Genaxxon Bioscience GmbH | M3015.4020 | or any other dNTPs |
| Oligonucleotides (Primers) | MWG Biotech | HPLC purified | |
| Dynabeads M-280 Streptavidin | Invitrogen | 11206D | |
| PBS | Gibco | 14190-086 | 0.1 % wt/vol BSA |
| 6M LiCl | Roth | 3739.1 | 10 mM Tris-HCl (pH 7.5)/1 mM EDTA |
| Tris-HCl, pH 7.5 | USB Corporation | 22637 | or any other supplier |
| EDTA | Applichem | A1103,0250 | or any other supplier |
| Klenow Polymerase | Roche Diagnostics | 10104523001 | |
| Hexanucleotide mixture | Roche Diagnostics | 11277081001 | |
| Restriction endonuclease | NEB | or any other supplier | |
| Fast-Link DNA ligation kit | Epicentre Biotechnologies | LK11025 | |
| CircLigase ssDNA Ligase Kit | Epicentre Biotechnologies | CL4111K | |
| NaOH | Sigma-Aldrich | 72068 | or any other supplier |
| Agarose LE | Roche Diagnostics | 11685660001 | or any other supplier |
| TBE buffer | Amresco | 0658 | or any other supplier |
| Ethidium bromide | Applichem | A2273,0005 | Ethidium bromide is mutagenic |
| 100 bp DNA Ladder | Invitrogen | 15628-050 | or any other DNA ladder |
| 20 mM NaCl | Sigma-Aldrich | 71393-1L | or any other supplier |
| Magna-Sep Magnetic Particle Separator | Life Technologies | K158501 | for use with 1.5 ml Tubes |
| Magna-Sep Magnetic Particle Separator | Life Technologies | K158696 | for use with 96 well plates |
| Amicon Ultra-0.5, Ultracel-30 membrane | Millipore | UFC503096 | |
| PerfectBlue Gelsystem Midi S | PeqLab | 40-1515 | or other electrophoresis system |
| TProfessional 96 | Biometra | 050-551 | or other Thermocycler for 96-well plates |
| Orbital shaker KS 260 basic | IKA | 2980200 | or other horizontal shaker |
| PCR softtubes 0.2 ml | Biozym Scientific GmbH | 711082 | or other 0.2 ml PCR tubes |
| 1.5 ml tubes | Eppendorf | 12682 | or other 1.5 ml tubes |
| Gel documentation system | PeqLab | or any other gel documentation system | |
| Nanodrop ND-1000 spectrophotometer | Thermo Scientific | ND-1000 | |
| Spreadex EL1200 precast gel | Elchrom Scientific | 3497 | |
| Submerged gel electrophoresis apparatus SEA 2000 | Elchrom Scientific | 2001E | |
| 2100 Electrophoresis Bioanalyzer | Agilent Technologies | G2939AA |
Riferimenti
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