ویرایش ژنوم تقویت شده در iPSCs انسانی با CRISPR/Cas9 بوسیله هدف قرار دادن هم زمان ATP1a1
تاریخ انتشار: چهارشنبه 21 خرداد 1399
| امتیاز:
ویرایش ژنوم در سلول های بنیادی پرتوان القایی انسانی(iPSCs) پتانسیل مدل سازی بیماری ها و سلول درمانی را ایجاد کرده است. بوسیله تولید iPSCs با جهش های خاص، محققین می توانند سلول های تغییر یافته را به رده مورد نظر و برای بررسی بیشتر تمایز دهند. با این حال، کارایی پایین هدفمندی در iPSCs، کاربرد ویرایش ژنومی را محدود کرده است. در این مطالعه ما از سیستم CRISPR/Cas9 استفاده کردیم و یک جایگزینی نقطه ای خاص را درون توالی زیر واحد ATA1A1 مربوط به Na+/K+-ATPase ایجاد کردیم. جهش ایجاد شده موجب مقاومت به گلیکوزیدازهای قلبی می شود که در ادامه می تواند برای انتخاب سلول های با موفقیت هدف قرار گرفته استفاده شود. با استفاده از این سیستم، ما فرمت های مختلفی از DNA اهدا کننده را برای ترمیم هدایت شده از نظر همولوژی(HDR) وارد کردیم که شامل DNA های تک رشته ای، DNAهای دو رشته ای و اهدا کننده های پلازمید بود. ما زمانی که از اهدا کننده پلازمید با الگوی تعمیر 400 جفت بازی استفاده کردیم یک افزایش 35 برابری را بدست آوردیم. در ادامه به طور هم زمان ATP1A1 و یک لوکوس ثانویه مورد نظر را برای تعیین غنی سازی موتاسیون زایی بعد از انتخاب گلوکوزید قلبی هدف قرار دادیم. از طریق این رویکرد نرخ INDEL بعد از تیمار با گلوکوزید قلبی افزایش یافت در حالی که غنی سازی HDR تنها در لوکوس های خاصی مشاهده شد. در مجموع، این نتایج یک اهدا کننده پلازمید با الگوی تعمیر 400 جفت بازی در یک DNA اهدا کننده بهینه برای جایگزینی هدف مند و هدف قرار دادن هم زمان ATP1A1 با لوکوس ثانویه را نشان دادیم که وقوع موتاسیون زایی از طریق انتخاب گلوکوزید قلبی در iPSCs انسانی را افزایش می دهد.
PeerJ. 2020; 8: e9060. Published online 2020 May 1. doi: 10.7717/peerj.9060
Enhanced genome editing in human iPSCs with CRISPR-CAS9 by co-targeting ATP1a1
Jui-Tung Liu, James L. Corbett, James A. Heslop, and Stephen A. Duncan
Abstract
Genome editing in human induced pluripotent stem cells (iPSCs) provides the potential for disease modeling and cell therapy. By generating iPSCs with specific mutations, researchers can differentiate the modified cells to their lineage of interest for further investigation. However, the low efficiency of targeting in iPSCs has hampered the application of genome editing. In this study we used a CRISPR-Cas9 system that introduces a specific point substitution into the sequence of the Na+/K+-ATPase subunit ATP1A1. The introduced mutation confers resistance to cardiac glycosides, which can then be used to select successfully targeted cells. Using this system, we introduced different formats of donor DNA for homology-directed repair (HDR), including single-strand DNAs, double-strand DNAs, and plasmid donors. We achieved a 35-fold increase in HDR when using plasmid donor with a 400 bp repair template. We further co-targeted ATP1A1 and a second locus of interest to determine the enrichment of mutagenesis after cardiac glycoside selection. Through this approach, INDEL rate was increased after cardiac glycoside treatment, while HDR enrichment was only observed at certain loci. Collectively, these results suggest that a plasmid donor with a 400 bp repair template is an optimal donor DNA for targeted substitution and co-targeting ATP1A1 with the second locus enriches for mutagenesis events through cardiac glycoside selection in human iPSCs.
PMID: 32391204