3. CRISPR-dCas9-SunTag-VP64系統單獨對Sox2基因進行內源激活,也能有效獲得iPS
研究者單獨選取了能對Sox2進行激活的SgRNA進行iPS誘導,發現在有效激活內源Sox2基因表達的情況下,能成功得到誘導性多能干細胞,并能穩定增殖傳代。得到iPS通過體內體外實驗,如干細胞基因表達情況檢測實驗(免疫熒光、qPCR等)、囊胚注射實驗等,在囊胚注射實驗后,還得到了嵌合體小鼠,并能穩定地生殖傳遞,后代中得到OG2小鼠品系的小鼠。這些實驗證明了iPS細胞系的完整干性:穩定自我更新能力和多向分化能力(圖4)。
圖4. CRISPR-dCas9-SunTag-VP64系統單獨激活Sox2內源表達時,能成功實現iPS誘導
4. CRISPR-dCas9-SunTag-VP64系統同時對Oct4基因啟動子區和增強子區進行內源激活,能有效獲得iPS
接下來,研究者選取靶標位置為Oct4啟動子區或者增強子區的sgRNA進行誘導實驗,發現單獨利用Oct4啟動子區的sgRNA或者增強子區sgRNA對Oct4基因進行激活時,雖然表達激活,但內源強度無法得與胚胎干細胞系R1相比。在誘導過程中,單獨的sgRNA無法得到iPS。Oct4啟動子區的sgRNA或者增強子區sgRNA進行組合時,內源Oct4表達強度得到了很好的提升,最終得到iPS,并能穩定增殖傳代。得到iPS通過體內體外實驗,如干細胞基因表達情況檢測實驗(免疫熒光、qPCR等)、囊胚注射實驗等,在囊胚注射實驗后,還得到了嵌合體小鼠,并能穩定地生殖傳遞,后代中得到OG2小鼠品系的小鼠。這些實驗證明了iPS細胞系的完整干性:穩定自我更新能力和多向分化能力(圖5)。
圖 5. CRISPR-dCas9-SunTag-VP64系統同時對Oct4基因啟動子區和增強子區進行內源激活能有效獲得iPS
文章小結
作為利用CRISPR-dCas9激活系統進行iPS構建,作者非常有力地證明了CRISPR-dCas9-SunTag-VP64系統對構建iPS的有效性。可以預見,后續的MEF直接誘導形成心肌細胞、神經細胞的研究中,此系統很可能也有一席之地。此文章既進行了相關技術方法探索,也回答了一個非常好的科學問題:iPS誘導過程中,相關內源基因的表觀遺傳學變化直觀重要。
在表觀遺傳學研究中,CRIPSR-dCas9激活內源基因表達的應用,會相對廣泛一些。CRISPR-dCas9-SunTag-VP64系統稍加改進,很可能是直接改變相關基因表觀遺傳學特征的利器。
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