レンチ ウイルス媒介トランスジェニック マウスの生産: シンプルで高効率な創設者の直接の研究法
Summary
ここでは、受精卵母細胞の囲卵腔のレンチウイルスベクターの単純な注射によって transgene の統合および創設者トランスジェニック マウスに高効率の生産を促進するためにプロトコルを提案する.
Abstract
ほぼ 40 年間は、前核 DNA 注入はトランスジェニック マウスに遺伝子のランダムな統合を生成する標準的な方法を表します。このようなルーチンの手順が世界中で広く利用されて、transgene の統合の創設者動物の低収量の結果の悪い効果の主な制限が存在します。注入された受精卵の着床後に生まれた動物の数パーセントしか遺伝子を統合しています。対照的に、レンチウイルスベクターは統合的な遺伝子導入のための強力なツールをヘッジホッグ受精卵の使用により、創設者の高効率生産 70% 以上の平均収量を持つトランスジェニック マウス。さらに、遺伝子組換え動物を生成する任意のマウスの緊張を使用ことができますおよび遺伝子発現の浸透度がきわめて高く、DNA マイクロインジェクションに比べてレンチウイルスベクターを介した遺伝子導入で 80% 以上。レンチウイルスベクターによって貨物をすることができます DNA のフラグメントのサイズは 10 kb に制限されている、このメソッドの主要な制限を表します。シンプルで簡単に受精卵の透明帯の下に注入の手順を実行を使用して、50 以上の創設者動物はマイクロインジェクションの単一のセッションで生成できます。このようなメソッドは、創設者動物、急速な利得と損失関数学または画面ゲノム DNA 領域の制御および遺伝子発現生体内で調整する機能のために直接実行する高い適応です。
Introduction
1980 年にゴードンらの先駆的な仕事を示した偽妊娠マウスに着床した受精卵前核の男性のにプラスミド DNA 注入は統合トランスジェニック動物の生産をもたらすことができる、プラスミド DNA の1。トランスジェニック哺乳類が生成されることを実証では、両方の基礎科学と医療薬学研究の新規分野への道を開く、ライフ サイエンスの世界に大きな影響を与えた。過去 4 年の間、DNA マイクロインジェクション ルーチンの練習となっています。トランスジェニック マウスの膨大な数が生産されている、標準的な方法すべてのマウス系統の完全に使用可能ではないと時間のかかる戻交配2,3が必要です。他の種への応用のまま挑戦4全体の transgene の統合収量生まれた動物5の数の割合に制限されます。また、transgene の統合の効果は、前核 DNA インジェクションの貧しい全体的な利回りを説明する制限要因を表します。この点で、統合ウイルスベクター貨物に最も効率的なツールし遺伝子を統合し、こうして大幅統合収穫、遺伝子サイズ 10 kb6 を超えることのできないという唯一の制限を増加する新しい手段を提供できます。.
レンチウイルスベクター擬似エンベロープ蛋白の水疱性口内炎ウイルス (VSV) 型指定された pantropic および高度統合遺伝子伝達ツール、受精卵7を変換する使用ことができます。卵子の周囲の透明帯自然ウイルス障害とレンチ ウイルスのベクトルを伝達できるように渡される必要があります。トランスジェニック動物はマイクロ ドリルや透明帯8,9の削除後変換受精卵母細胞によって生成されています。ただし、囲卵腔に透明帯の下に注入はロイスと同僚の7で最初に定義されている受精卵を変換する最も簡単な方法のように見えます。
レンチウイルスベクターの囲卵腔注入では、生まれた動物の 70% 以上は、トランスジェニック動物の生産に高収率をことができます。このような利回りは標準的な前核DNA 注入7,10,11を使用して達成することができます最高の収量より 10 倍以上高い。この文脈では、注射の 1 つのセッションは少なくとも 50 トランスジェニック創設者 (F0) を生成します。創設者の多数は、したがって、トランスジェニック マウスの行を生成することがなく F0 マウスに対して直接遺伝子効果の表現と互換性があります。この利点は transgene 効果の迅速なスクリーニングを可能、週間以内に体内の利得と損失関数の研究を実行に特化。また、エンハンサーと転写因子11,12によってバインドされている DNA モチーフをマップする調節 DNA 配列することができます急速に上映されるも。前核の注射で遺伝子は通常ユニークな軌跡の複数コピーを統合します。レンチ ウイルスのベクトル統合は軌跡10,13あたり単一コピーとして多遺伝子座で発生します。したがって、統合遺伝子座の多様性より堅牢な新しい生成モデルを作るトランスジェニック創設者にみられる非常に高い式浸透に関連付けられている可能性が最も高いです。
重要なは、DNA の前核の注入を使用して、プロシージャの間に前核の可視化は絶対に必要があります。この技術的な制限は、多種多様なマウス系統から受精卵の使用を防止します。したがって、特定のトランスジェニック モデルの生産目的のマウスの遺伝子を転送する少なくとも 10 連続戻交配続いて寛容ひずみにおける動物の生産を要求するどの前核が表示されないためにのひずみひずみ。レンチウイルスベクター注射囲卵腔が表示常に、注射は非常に特定のスキルを必要はありません。例として、前核注入に適さない NOD/SCID トランスジェニック マウス ウイルスベクター注射14得られています。
ここでは、包括的なプロトコルが 1 つのセル段階の胚の囲卵腔注射レンチウイルスベクターを用いた遺伝子改変マウスの簡単な生産を許可するように表示されます。遺伝子発現のいずれかで制御ユビキタスまたはセル特定のプロモーターで詳しく説明します。
PTrip ΔU3 レンチ ウイルスのバックボーンは、この研究は15で使用されました。このベクター U3 シーケンスを U3 プロモーター活性を外し、自己不活化ベクトル (罪)16を生成する部分的に削除されているレプリケーション欠陥レンチウイルスベクターを作り出すことができます。P8.91 カプセル化プラスミド (ΔVpr ΔVif ΔVpu ΔNef)6、水胞性口炎ウイルス (VSV) 糖 G17、および pTRIP ΔU3 のエンコーディング pHCMV G と HEK 293 t 細胞のトランスフェクションによって生産されたレンチウイルスベクター株式組換えのベクトル。詳細な運用手順は、補足的なメソッドとして提供されます。
高価レンチウイルスベクターの在庫の生産、バイオ セーフティ レベル II 条件 (BSL-2) の下で実行されます。これは BSL 3 で生産されなければならない遺伝子を除いてほとんど transgenes に当てはまります。したがって、ほとんどの場合のための BSL 2 条件での生産は十分です。さらに、使用と生産は、遺伝子組み換え作物 (GMO) を扱うほとんどの国の規制当局の切断されます通常。(P24 キャプシド蛋白質の 2 μ g) の下に複製無能な罪レンチウイルスベクターの限られた量は、欧州連合推奨事項に従ってフランス GMO 代理店によって前述の BSL 1 条件下で使用できます。
Protocol
Representative Results
Discussion
レンチウイルスベクターここで説明した受精卵母細胞の囲卵腔注入は、収集された胚の合計数を基準にして遺伝子胚の 70% 以上が得られた形質転換の胚の生産で起因しました。この結果、以前のレポートに一貫した手順2,7,10、11,12の特異性を例証します。表 1…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
レンチ ウイルスのベクトル生産および動物それぞれ住宅での技術支援の原稿と iVector Phenoparc ICM コアの重要な読書、マガリ ・ デュモンとローランド メローニに感謝します。この作品は、Institut Hospitalo ユニヴェルシテール ・ デ ・神経科学 Translationnelles デによって支えられたパリ、Investissements d’Avenir ANR-10-IAIHU-06 IHU-A-ICM。広報協会・ デ ・ ラング ・ フランセーズのための資金を受け取った注ぐ流動デュ Diabète et des 病気 Métaboliques (ALFEDIAM) と共同 JDRF INSERM 付与/。
Materials
| PMSG 50UI | Sigma | G4527 | |
| hCG 5000UI | Sigma | CG5-1VL | |
| NaCl | Sigma | 7982 | |
| 100 mm petri dish | Dutsher | 353003 | |
| 4 wells Nunc dish | Dutsher | 56469 | IVF dish |
| M2 medium | Sigma | M7167 | |
| M16 medium | Sigma | M7292 | |
| 0,22 µm Syringe filter | Dutsher | 146611 | |
| Hyaluronidase Enzyme 30mg | Sigma | H4272 | mouse embryo tested |
| Insulin serynge | VWR | 613-3867 | Terumo Myjector |
| Curved forceps | Moria | 2183 | |
| Curved scissors | Moria | MC26 | |
| Aspirator tube assemblies for calibrated microcapillary pipettes | Sigma | A5177-5EA | |
| Borosilicate glass capillaries | Harvard apparatus | GC 100-10 | |
| Horizontal micropipette puller | Narishige | PN-30 | |
| Microforge | Narishige | MF-900 | |
| Inverted microscope | Nikon | Transferman NK2 5188 | Hoffman modulation contrast illumination is required |
| Micromanipulator | Eppendorf | Celltram air | |
| Controler of holding pipet | Eppendorf | Femtojet | |
| Mineral oil | Sigma | M8410 | mouse embryo tested |
| Microinjector | Eppendorf | Femtojet | Can be used to inject DNA or viral vectors |
| Dumont # 5 forceps | Moria | MC 40 | |
| vannas micro scissors | Moria | 9600 | |
| Isoflurane | centravet | ISO005 | ISO-VET 100% 250ml |
| ocrygel | centravet | OCR002 | |
| Povidone iodure | centravet | VET001 | vetedine 120ml |
| Buprenorphine | centravet | BUP002 | Buprecare 0,3Mg/ml 10ml |
| Tris-HCl | Sigma | T5941 | Trizma hydrochloride |
| EDTA | Sigma | E9884 | |
| SDS | Sigma | 436143 | |
| NaCl | Sigma | S7653 | powder |
| proteinase K | Sigma | P2308 | |
| oneTaq kit | NEB | M0480L | |
| Primers | Eurogentec | ||
| Strip of 8 PCR tube | 4titude | 4ti-0781 | |
| 96 well thermal cycler | Applied Biosystems | 4375786 | Veriti |
| Genomic DNA mini kit | invitrogen | K1820-02 | |
| Nanodrop 2000 | Thermo Scientific | ND-2000C | |
| qPCR Master mix | Roche | 4887352001 | SYBR Green |
| Multiwell plate 384 | Roche | 5217555001 | |
| qPCR instrument 384 well | Roche | 5015243001 | LightCycler 480 |
References
- Gordon, J. W., Scangos, G. A., Plotkin, D. J., Barbosa, J. A., Ruddle, F. H. Genetic transformation of mouse embryos by microinjection of purified DNA. Proceedings of the National Academy of Science USA. 77 (12), 7380-7384 (1980).
- Bock, T. A., Orlic, D., Dunbar, C. E., Broxmeyer, H. E., Bodine, D. M. Improved engraftment of human hematopoietic cells in severe combined immunodeficient (SCID) mice carrying human cytokine transgenes. Journal of Experimental Medicine. 182 (6), 2037-2043 (1995).
- Miyakawa, Y., et al. Establishment of human granulocyte-macrophage colony stimulating factor producing transgenic SCID mice. British Journal of Haematology. 95 (3), 437-442 (1996).
- Hirabayashi, M., et al. A comparative study on the integration of exogenous DNA into mouse, rat, rabbit, and pig genomes. Experimental Animals. 50 (2), 125-131 (2001).
- Isola, L. M., Gordon, J. W. Transgenic animals: a new era in developmental biology and medicine. Biotechnology. 16, 3-20 (1991).
- Zufferey, R., Nagy, D., Mandel, R. J., Naldini, L., Trono, D. Multiply attenuated lentiviral vector achieves efficient gene delivery in vivo. Nature Biotechnology. 15 (9), 871-875 (1997).
- Lois, C., Hong, E. J., Pease, S., Brown, E. J., Baltimore, D. Germline transmission and tissue-specific expression of transgenes delivered by lentiviral vectors. Science. 295 (5556), 868-872 (2002).
- Ewerling, S., et al. Evaluation of laser-assisted lentiviral transgenesis in bovine. Transgenic Research. 15 (4), 447-454 (2006).
- Ritchie, W. A., Neil, C., King, T., Whitelaw, C. B. Transgenic embryos and mice produced from low titre lentiviral vectors. Transgenic Research. 16 (5), 661-664 (2007).
- Park, F. Lentiviral vectors: are they the future of animal transgenesis. Physiological Genomics. 31 (2), 159-173 (2007).
- van Arensbergen, J., et al. A distal intergenic region controls pancreatic endocrine differentiation by acting as a transcriptional enhancer and as a polycomb response element. PLoS One. 12 (2), e0171508 (2017).
- Friedli, M., et al. A systematic enhancer screen using lentivector transgenesis identifies conserved and non-conserved functional elements at the Olig1 and Olig2 locus. PLoS One. 5 (12), e15741 (2010).
- Sauvain, M. O., et al. Genotypic features of lentivirus transgenic mice. Journal of Virology. 82 (14), 7111-7119 (2008).
- Punzon, I., Criado, L. M., Serrano, A., Serrano, F., Bernad, A. Highly efficient lentiviral-mediated human cytokine transgenesis on the NOD/scid background. Blood. 103 (2), 580-582 (2004).
- Zennou, V., et al. The HIV-1 DNA flap stimulates HIV vector-mediated cell transduction in the brain. Nature Biotechnology. 19 (5), 446-450 (2001).
- Miyoshi, H., Blomer, U., Takahashi, M., Gage, F. H., Verma, I. M. Development of a self-inactivating lentivirus vector. Journal of Virology. 72 (10), 8150-8157 (1998).
- Yee, J. K., et al. A general method for the generation of high-titer, pantropic retroviral vectors: highly efficient infection of primary hepatocytes. Proceedings of the National Academy of Science USA. 91 (20), 9564-9568 (1994).
- Castaing, M., et al. Efficient restricted gene expression in beta cells by lentivirus-mediated gene transfer into pancreatic stem/progenitor cells. Diabetologia. 48 (4), 709-719 (2005).
- Gradwohl, G., Dierich, A., LeMeur, M., Guillemot, F. neurogenin3 is required for the development of the four endocrine cell lineages of the pancreas. Proceedings of the National Academy of Science USA. 97 (4), 1607-1611 (2000).
- Scharfmann, R., Axelrod, J. H., Verma, I. M. Long-term in vivo expression of retrovirus-mediated gene transfer in mouse fibroblast implants. Proceedings of the National Academy of Science USA. 88 (11), 4626-4630 (1991).
- Norrman, K., et al. Quantitative comparison of constitutive promoters in human ES cells. PLoS One. 5 (8), e12413 (2010).
- Vandegraaff, N., Kumar, R., Burrell, C. J., Li, P. Kinetics of human immunodeficiency virus type 1 (HIV) DNA integration in acutely infected cells as determined using a novel assay for detection of integrated HIV DNA. Journal of Virology. 75 (22), 11253-11260 (2001).
- Ohtsuka, M., et al. One-step generation of multiple transgenic mouse lines using an improved Pronuclear Injection-based Targeted Transgenesis (i-PITT). BMC Genomics. 16, 274 (2015).
- Tasic, B., et al. Site-specific integrase-mediated transgenesis in mice via pronuclear injection. Proceedings of the National Academy of Science USA. 108 (19), 7902-7907 (2011).
- Sumiyama, K., Kawakami, K., Yagita, K. A simple and highly efficient transgenesis method in mice with the Tol2 transposon system and cytoplasmic microinjection. Genomics. 95 (5), 306-311 (2010).
- Garrels, W., et al. Cytoplasmic injection of murine zygotes with Sleeping Beauty transposon plasmids and minicircles results in the efficient generation of germline transgenic mice. Biotechnology Journal. 11 (1), 178-184 (2016).
- Ding, S., et al. Efficient transposition of the piggyBac (PB) transposon in mammalian cells and mice. Cell. 122 (3), 473-483 (2005).
- Aida, T., et al. Cloning-free CRISPR/Cas system facilitates functional cassette knock-in in mice. Genome Biology. 16, (2015).
- Philippe, S., et al. Lentiviral vectors with a defective integrase allow efficient and sustained transgene expression in vitro and in vivo. Proceedings of the National Academy of Science USA. 103 (47), 17684-17689 (2006).
