線形増幅媒介のPCR - 不明隣接するDNAの遺伝的要素と特性の局在
Summary
（LAM）-PCR媒介線形増幅は、ゲノムにウイルスベクターを統合の正確な位置を特定するために開発された方法である。技術などの遺伝子治療患者におけるクローン性のダイナミクスを研究するための優れた方法、新規ベクター技術のバイオセーフティ、T細胞の多様性、癌幹細胞モデルであるように進化している
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
PCR（LAM-PCR）媒介線形増幅は、任意の起源の既知のDNAに隣接する未知の隣接DNAを同定し、特徴づけることができます。具体的には、LAM-PCRは、宿主ゲノム内に1,2（IS）ウイルスベクター組込み部位を局在化するために開発された。レトロウイルスやトランスポゾンのような遺伝的要素が（半）ランダムに3-6で宿主ゲノムにそれらのゲノムを統合。多くの場合、これらのベクターは、集積正確に位置を知ることが決定的である。 LAM-PCRは、ライゲーション媒介PCR法7およびその変種またはインバースPCR 8のような代替技術よりも優れていることが証明されています。この方法の感度およびロバスト性は、ベクターゲノム接合の初期前置増幅、増幅されたPCR産物の磁気選択から生じる。上記の代替的な方法と同様に、LAM-PCR法は、IS 9月11日の検索能力に偏りを導入し、制限酵素の使用に依存している。このように、ISレパートリー（integrome）のサブセットのみが1の反応で検出することができる。このバイアスは、制限酵素9の最適な組み合わせを使用して所与の試料の平行分析することによって最小化される。近年、非制限LAM-PCR（nrLAM-PCR）と呼ばれる技術の変形は、制限酵素の使用を回避し、単一の反応9,12試料の公平なゲノムワイドな解析を可能にする開発されている。
過去には、LAM-PCRは、原因レトロウイルスは、臨床遺伝子治療試験13-15における少数の患者における白血病を引き起こすIS同定するために使用されている。それ以来、LAM-PCRを識別するように適合されている他の組込みベクター（レンチウイルスベクター、トランスポゾン）にも受動的にアデノ随伴ベクター（AAV）またはインテグラーゼ欠損型レンチウイルスベクター（IDLV）のようなベクトルを統合する統合パターンを識別するためにからのものである16 -21。 LAM-PCR法の応用を広げている。伝統的なLY、技術が広く遺伝子治療を受けた患者における遺伝子改変細胞のクローン組成を研究するために、またはそれらの積分15,16,22-24挙動を解明することにより、新規なベクター系の生物学的安全性を評価するために使用される。最近では、LAM-PCRはIDLV捕獲アッセイ25でデザイナーのヌクレアーゼの特異性とオフターゲット活性を測定することができました。
また、LAM-PCR法は簡単に生物中で時間をかけて導入細胞の運命を追跡することができます。このことは、癌原遺伝子、ならびに腫瘍抑制遺伝子を同定するために、また、造血又は癌幹細胞生物学26-28を研究することを可能にする。少なくとも最後のではなく、LAM-PCR法は、ヒト29（および未発表データ）におけるT細胞受容体の多様性を研究するようになった。
テクノロジーの本質的なパワーは、一塩基rで未知のフランキングDNAの何百万人を特徴づけることができ、深いシーケンシング技術にメソッドをリンクすることによって強化されている全ゲノム中esolution。以下のプロトコルでは、レンチウイルスベクターを特定するために例示的に知られていない隣接DNAの増幅および識別は、ステップバイステップを説明します。プロトコルで使用したオリゴヌクレオチドを表1に示す。抽出DNA又は任意の供給源のcDNAをLAM-PCRおよびnrLAM-PCRのためのDNA鋳型として使用することができる。
Protocol
Representative Results
Discussion
LAM-PCR法は、既知のDNA領域に隣接する未知のDNA配列を同定することができる。なぜなら公知のDNA配列にハイブリダイズする特異的プライマーを用いた接合の前増幅から得られる高感度のではなく、単一細胞レベルまでさえ稀接合を増幅して検出することができる。反して、ポリクローナル状況でLAM-PCRは、単一の反応において異なる数千の接合部を増幅することができる。
<p class="jove_content"…Disclosures
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 |
References
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