1 圣保罗大学动物科学与食品工程学院兽医学系,圣保罗 13635-900,巴西;kroballo@vt.vcom.edu (KCSR);clesio.gmm@usp.br (CGMJ);sarahingrid@usp.br (SIPS);fabianabressan@usp.br (FFB);ceambrosio@usp.br (CEA) 2 爱德华维亚骨科医学院,弗吉尼亚州布莱克斯堡 24060,美国 3 弗吉尼亚理工大学弗吉尼亚-马里兰兽医学院生物医学科学与病理学系,弗吉尼亚州布莱克斯堡 24060,美国 4 圣卡洛斯联邦大学遗传与进化系,圣卡洛斯 13565-905,巴西; chiarattimr@gmail.com 5 默多克儿童研究所,皇家儿童医院,墨尔本 3052,澳大利亚;elena.tucker@mcri.edu.au 6 墨尔本大学儿科系,墨尔本 3010,澳大利亚 7 斯坦利曼恩儿童研究所,芝加哥 Ann & Robert H. Lurie 儿童医院,伊利诺伊州芝加哥 60611,美国; eridavis@luriechildrens.org 8 美国西北大学范伯格医学院儿科系,伊利诺伊州芝加哥 1900,美国 9 美国西北大学范伯格医学院细胞与发育生物学系,伊利诺伊州芝加哥 1900,美国 10 法国国家自然历史博物馆基因组结构和不稳定性实验室,INSERM U1154,CNRS UMR7196,75231 巴黎,法国;jean-paul.concordet@mnhn.fr * 通信地址:van.oliveira@usp.br 或 van.cristina.oliveira@hotmail.com
脂肪酸丙戊酸(2-丙基戊酸,VPA)几十年来一直被频繁用于治疗多种神经病,如偏头痛、躁郁症和癫痫(7、8)。这种抗惊厥药物是一种 HDAC 抑制剂,可改变许多关键细胞过程中的基因表达(9)。VPA 对 HDAC 的抑制通过增强细胞生长和分化来影响细胞存活,同时抑制细胞凋亡和炎症(10)。因此,由于肿瘤细胞中 HDAC 表达升高且具有成本效益的特点,VPA 对 HDAC 抑制的影响已成为癌症治疗中的广泛首选(11)。与传统治疗方法相结合,分子靶向疗法作为抗癌策略引起了极大关注。因此,这种协同治疗方法已被证明可以抑制多种癌症类型的肿瘤增殖和转移(6)。尽管许多实验研究已经调查了无毒 VPA 对癌细胞的影响和益处,但人们对 VPA 对健康人体细胞与癌细胞相比的分子反应知之甚少。为了实现这一目标,我们使用 VPA 处理的 HEK293T 细胞系作为
图 1 | 基于序列上下文的 pegRNA 效率表征和预测。(a)使用目标匹配的 pegRNA 文库“Library Diverse”进行筛选的示意图。(b - g)HEK293T 或 K562 中(b,c)插入、(d,e)HEK293T 或 K562 中 1-5bp 替换和(f,g)HEK293T 或 K562 中 1-15 bp 删除的编辑效率。(h,i)在 HEK293T(h)或 K562(i)细胞中安装了 2 个独立 1 bp 替换的双重编辑的编辑效率。预期编辑意味着安装了两个替换,而中间编辑意味着只安装了 2 个替换中的 1 个。距离 0 对应于单个 1 bp 编辑。 (j,k) 在 HEK293T (j) 和 K562 (k) 细胞中,在 GG PAM 序列内进行单 1bp 和双 1bp 替换(有或无编辑)的编辑效率。(d、e、hk) 条形图仅包含具有 7、10 或 15bp RTT 突出端的 pegRNA,以确保不同条件下 RTT 突出端分布相似。(bk) 条形图显示平均值,误差线表示平均值 +/- sem (l、m) PRIDICT2.0 在 Library-Diverse(5 倍交叉验证)上对 (l) HEK293T(n = 22,619)和 (m) K562(n = 22,752)细胞的性能。根据高斯 KDE,颜色渐变从深紫色到黄色表示点密度增加。 (n)PRIDICT2.0 示意图,该模型是基于两个模型的预测平均值的集成模型:(模型 A),
合成了具有最高预测效力的构建体并在 HEK293T 细胞中进行了测试。第一代的结果表明,大多数增强子+启动子构建体的性能与母体 C6 启动子一样好或更好。特别是,构建体 C120 和 C124 分别表现出约 30% 和约 40% 的提高效力。同样,一些点突变导致性能提高 10% 到 30%。超突变构建体(采用迭代或贪婪方法)破坏了 HEK293T 细胞中的启动子活性。根据第一代的结果,我们合理地设计了一组新的构建体,这些构建体基于体外表达最高的构建体的组合。第二代在 HEK293T 细胞中进行了测试,所有构建体都表现出比亲本 C6 更高的表达。特别是,与原始 C6 构建体相比,构建体 C187 达到了约 2 倍的改善。
CjCas9 体积小,更容易载体化用于体内基因治疗。然而,与 SpCas9 相比,CjCas9 在靶基因中产生插入/缺失的效率通常较低。影响其功效的因素尚未确定。我们观察到,在 CMV 启动子下将该转基因转染到 HEK293T 细胞后,CjCas9 蛋白的表达量远低于相同条件下的 SpCas9 蛋白。因此,我们评估了蛋白酶体抑制剂对 CjCas9 蛋白稳定性及其对 FXN 基因编辑效率的影响。Western 印迹显示,添加 MG132 或硼替佐米可显著提高 HEK293T 和 HeLa 细胞中的 CjCas9 蛋白水平。此外,硼替佐米增加了在比 CMV 弱但对某些组织具有特异性的启动子(如 CBH 或 EFS)下表达的 CjCas9 蛋白的水平。最后,ddPCR定量分析显示硼替佐米处理增强了CjCas9在HEK293T细胞中敲除FXN基因GAA重复序列的效率,CjCas9蛋白稳定性的提高有利于其在CRISPR/Cas系统中的应用。
在HCHO处理的LN-18细胞中进行了分析,揭示了天冬酰胺消耗的证据,尽管效果比HEK293T细胞弱(图S5†)。该观察结果至少部分是由于使用非二元胎牛血清的使用,该胎儿血清含有相对较高的天冬水平。与此相一致,与非二元胎儿牛血清一起孵育的HEK293T细胞未观察到氨基酸的耗竭(图S6和S7†)。半胱氨酸分别与HCHO和ACH反应,分别给出硫脯氨酸和2-甲基噻唑烷-4-羧酸(MTCA)(图1)。9,10,27用HCHO或ACH对HEK293T细胞的处理分别导致硫丙啉和MTCA水平升高(图1b)。在HCHO处理的LN-18细胞中也观察到了硫代丙烯的形成(图S5†)。在血28和人类寄生虫中报道了半胱氨酸和ACH对MTCA的反应; 29这里提供的证据还表明,MTCA可能发生在人类细胞中。半胱氨酸-MGO加合物不是
图 S2。反式配对切口方法导致人类 HSPC 中的 HDR 效率低下。(A) 使用 CRISPR/Cas9、单切口或反式配对切口方法在 HEK293T 细胞中将 T2A-mCherry 插入人类 B2M 基因座的靶向策略。使用没有 (pDonor) 或有 2 个靶序列 (TS) (pDonor-Nick 2) 的供体质粒。靶向 B2M 的常见 sgRNA 以红色表示。使用所示方法靶向 B2M 基因座六天后,对 mCherry + HEK293T 细胞的百分比进行 FACS 分析。图表总结了通过 FACS 测量的 mCherry + (HDR) HEK293T 细胞的频率。(B) 使用 CRISPR/Cas9、单切口或反式配对切口方法在人类 HSPC 中将 T2A- mCherry 插入人类 B2M 基因座。使用单链 (ss) AAV 和不含 (scAAV) 或含 2 个 TS 的自互补 (sc) AAV (scAAV-Nick 2 ) 作为供体模板。FACS 分析显示靶向三天后 mCherry + HSPC 的频率。条形图显示 HDR (mCherry + ) 效率。数据显示为四次独立实验的平均值 ± SD。
图 4. 72 小时 ENL 抑制剂处理后,(a) MOLM-13 (b) MV4-11 (c) Jurkat 和 (d) HEK293T 细胞的存活率。(e) 72 小时抑制剂 13 处理后,MOLM-13、MV4-11、Jurkat 和 HEK293T 细胞的细胞存活率比较。(f) MOLM-13 (g) MV4-11 和 (h) Jurkat 细胞在 10 µM ENL 抑制剂作用下的增殖。(i) 在指定温度下,用 10 μM (+) 或 DMSO (-) 中的 13 处理的 MOLM-13 (顶部) 和 MV4-11 (底部) 细胞中的 CETSA。β-肌动蛋白用作上样对照。用 13 或 DMSO 阴性对照处理的 (j) MOLM-13 和 (k) MV4-11 细胞中 HOXA9、MEIS1、MYB 和 MYC 基因表达的 qRT-PCR 分析。 *P < 0.05,**P < 0.01,***P < 0.001,****P < 0.0001。不显著 (ns) P > 0.05。
图 2. B12L 的抗 AChR 反应性和 3H9 抗体的抗 DNA 反应性。(AE)HEK293T 细胞转染了编码小鼠烟碱 AChR 五亚基的两个质粒以及 Rapsyn(HEK293T-mAChR 细胞)。(A)流式细胞术分析显示,约 30% 的细胞表达质粒 1(mTagBFP)和质粒 2(iRFP670)的报告基因。(BD)HEK293T-mAChR 细胞(B 和 D)和 WT HEK293T 细胞(C)被用作间接免疫荧光 (IIF) 的底物,以 B12L 抗体产生细胞的上清液作为主要探针。通过流式细胞术 (BC) 或显微镜 (D) 分析细胞。 (D) 中的箭头表示 AChR 簇,由重组 B12L 加与 FITC 偶联的抗人 IgG 标记(绿色)。(E) 用流式细胞术分析 6 个上清液批次中 B12L 上清液标记的 HEK293T-mAChR 或野生型细胞的比例。(F、G、H、J) 通过 ELISA (F) 或 HEp-2 免疫荧光测定 (HEp-2 IFA) (GI) 测试 3H9 抗体产生细胞 (n=6) 或野生型 (WT) 细胞的上清液的抗 dsDNA 反应性。(G) 3H9 重组抗体在 HEp-2 IFA 中呈现均质核模式,(I) 类似于具有抗 DNA 自身抗体的人血清。(J) 平均 HEp-2 IFA 滴度为 1/40。误差线 = SD
杜氏肌营养不良症是一种罕见且致命的遗传性疾病,因 DMD 基因突变导致进行性肌肉萎缩。我们使用 CRISPR-Cas9 Prime 编辑技术开发了不同的策略来纠正 DMD 基因中外显子 52 或外显子 45 至 52 缺失的移码突变。使用优化的 epegRNA,我们能够在高达 32% 的 HEK293T 细胞和 28% 的患者成肌细胞中诱导外显子 53 剪接供体位点的 GT 核苷酸的特异性替换。我们还分别在 HEK293T 细胞和人类成肌细胞中实现了外显子 53 的 GT 剪接位点的 G 核苷酸的缺失高达 44% 和 29%,以及在外显子 51 的 GT 剪接供体位点之间插入 17% 和 5.5% 的 GGG。修改外显子 51 和外显子 53 的剪接供体位点可引发它们的跳跃,从而分别允许外显子 50 连接到外显子 53 和外显子 44 连接到外显子 54。如蛋白质印迹所示,这些修正恢复了肌营养不良蛋白的表达。因此,使用 Prime 编辑在外显子 51 和 53 的剪接供体位点诱导特定的替换、插入和缺失,以分别纠正 DMD 基因中携带外显子 52 和外显子 45 至 52 缺失的移码突变。
