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